KR102318446B1 - 페로니켈 슬래그 및 수산폐기물을 재활용한 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 페로니켈 슬래그 및 수산폐기물을 재활용한 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철강산업에서 발생하는 폐기물인 페로니켈 슬래그를 이용하여 호안블럭의 강도, 내부식성 및 수명 연장이 가능하며, 아울러 블럭 상측에 게껍질, 불가사리, 패각 등의 수산폐기물을 이용한 복합 중금속 흡착물을 위치하도록 함으로써 수중 중금속을 용이하게 제거할 수 있는 친환경 호안블럭의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 호안블럭의 제조방법은 시멘트 100 내지 200 중량부, 천연 골재 180 내지 400 중량부, 재생 골재 300 내지 700 중량부 및 폐도자기 분말 0.1 내지 50 중량부 및 물 10 내지 30 중량부를 포함하는 콘크리트 혼합물을 믹싱 후 성형틀에 투입하는 단계; 상기 콘크리트 혼합물 위에 복합 중금속 흡착물 0.1 내지 50 중량부를 분포시키는 단계; 상기 성형틀을 일정한 진동과 압력을 가하여 1 내지 10 초 동안 성형하는 진동압축성형 단계; 및 상기 성형한 성형체를 40 내지 80℃에서 4 내지 8 시간 동안 증기양생하는 단계;를 포함하되, 상기 비재생 골재는 페로니켈 슬래그를 포함하며, 상기 복합 중금속 흡착물은 갑각류 껍질 분말, 불가사리 분말 및 패각류 껍질 분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
본 발명에 따른 호안블럭의 제조방법은 시멘트 100 내지 200 중량부, 천연 골재 180 내지 400 중량부, 재생 골재 300 내지 700 중량부 및 폐도자기 분말 0.1 내지 50 중량부 및 물 10 내지 30 중량부를 포함하는 콘크리트 혼합물을 믹싱 후 성형틀에 투입하는 단계; 상기 콘크리트 혼합물 위에 복합 중금속 흡착물 0.1 내지 50 중량부를 분포시키는 단계; 상기 성형틀을 일정한 진동과 압력을 가하여 1 내지 10 초 동안 성형하는 진동압축성형 단계; 및 상기 성형한 성형체를 40 내지 80℃에서 4 내지 8 시간 동안 증기양생하는 단계;를 포함하되, 상기 비재생 골재는 페로니켈 슬래그를 포함하며, 상기 복합 중금속 흡착물은 갑각류 껍질 분말, 불가사리 분말 및 패각류 껍질 분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
Description
본 발명은 페로니켈 슬래그 및 수산폐기물을 재활용한 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철강산업에서 발생하는 폐기물인 페로니켈 슬래그를 이용하여 호안블럭의 강도, 내부식성 및 수명 연장이 가능하며, 아울러 블럭 상측에 게껍질, 불가사리, 패각 등의 수산폐기물을 이용한 복합 중금속 흡착물을 위치함으로써 수중 중금속을 용이하게 제거할 수 있는 친환경 호안블럭의 제조방법에 관한 것이다.
최근 철강산업에서 발생하는 폐기물을 재활용하여 콘크리트용 잔골재, 시멘트 원료, 토목용 골재 등으로 사용되고 있다.
상기 철강산업에서 발생하는 대표적인 폐기물로 페로니켈 슬래그(FeNi 슬래그)를 들 수 있는데, 상기 페로니켈 슬래그는 철강제품 중 스테인리스강 제조 시 원료로서 활용되는 페로니켈을 생산하기 위해 원료로 사용된 니켈광석, 유연탄 등이 고온에서 용융되어 페로니켈과 분리된 후 배출되는 부산물이며, 이러한 페로니켈 슬래그는 냉각방식에 따라 엔스타타이트(Enstatite)(MgOSiO2) 상과 르스테라이트(Forsterite) (2MgOSiO2)상으로 결정화되기도 한다.
2015년을 기준으로 페로니켈 슬래그의 연간 발생량이 240만톤을 넘어서고 있는 상황이며, 최근 이러한 버려지는 페로니켈 슬래그를 콘크리트용 골재, 주물사, 연마재, 사문암 대체재 등의 대체재로 활용하기 위한 연구가 시도되고 있다.
상기 페로니켈 슬래그를 골재 등의 대체재로 사용할 경우, 내부식성, 내염해성 뿐만 아니라 강도 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 최근 증가되고 있는 수질오염물질의 배출로 인해 환경오염과 생태계의 파괴가 더욱 가속화되고 있으며, 그에 따라 오염물질을 정화할 수 있는 효과적인 방법에 관한 연구 개발이 절실히 요구되고 있다. 특히 수질오염물질 중 난분해성 중금속으로 인한 수질오염은 매우 심각한 상황이며 생태계 파괴에 큰 영향을 끼친다.
이러한 수중 중금속 이온을 제거하기 위해 생물학적방법이 많이 도입되고 있으나 실제 공정에 적용시 가격 경쟁력이 떨어질 뿐만 아니라 공정 상의 많은 제한점이 따르는 한계가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 철강산업에서 발생하는 폐기물인 페로니켈 슬래그를 이용하여 호안블럭의 강도, 내부식성 및 수명 연장이 가능하며, 아울러 블럭 상측에 게껍질, 불가사리, 패각 등의 수산폐기물을 이용한 복합 중금속 흡착물을 위치하도록 함으로써 수중 중금속을 용이하게 제거할 수 있는 친환경 호안블럭의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해안, 강 또는 하천에 설치되어 수로 유실의 방지 및 보호하기 위한 친환경 호안블럭의 제조방법에 있어서, 시멘트 100 중량부를 기준으로, 천연 골재 150 내지 250 중량부, 재생 골재 300 내지 400 중량부, 폐도자기 분말 0.1 내지 50 중량부 및 물 10 내지 30 중량부를 포함하는 콘크리트 혼합물을 믹싱 후 성형틀에 투입하는 단계; 상기 콘크리트 혼합물 위에 복합 중금속 흡착물 0.1 내지 50 중량부를 분포시키는 단계;
상기 성형틀을 일정한 진동과 압력을 가하여 1 내지 10 초 동안 성형하는 진동압축성형 단계; 및 상기 성형한 성형체를 40 내지 80℃에서 4 내지 8 시간 동안 증기양생하는 단계;를 포함하며, 상기 복합 중금속 흡착물은 갑각류 껍질 분말, 불가사리 분말 및 패각류 껍질 분말을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 페로니켈 슬래그는 상기 제조된 호안블럭의 전체 중량을 기준으로 30 내지 70 중량% 포함될 수 있다.
상기 갑각류 껍질 분말은 게 껍질 또는 새우 껍질을 분말 처리한 것일 수 있다.
상기 패각류 껍질 분말은 굴 껍질 또는 조개 껍질을 분말 처리한 것일 수 있다.
상기 갑각류 껍질 분말 또는 상기 패각류 껍질 분말은 갑각류 껍질 또는 분쇄한 후 20-40 메쉬 크기로 분말화한 것일 수 있다.
상기 불가사리 분말은 불가사리 세척 후 500 내지 600℃로 구운 후 분말 처리한 것일 수 있다.
상기 폐도자기 분말은 10 내지 20 ㎛ 입경을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 철강산업에서 버려지는 페로니켈 슬래그 및 폐도자기 분말을 포함하므로, 공정조건의 최적화를 통해 시멘트 등의 사용량을 줄이면서 제조공정을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라, 주성분인 니켈로 인해 동결융해 뿐만 아니라 내부식성, 내염해성, 내구성 및 내강도성을 증가시킬 수 있다.
추가로, 수산폐기물인 갑각류 껍질 분말, 불가사리 분말 및 패각류 껍질 분말을 포함하는 복합 중금속 흡착물을 함유하므로 수중 내 본 발명의 호안블럭이 설치될 경우 수중의 중금속 흡착을 통해 생태계 보전 뿐만 아니라, 호안 수중생물의 산란과 생육에도 도움을 줄 수 있다
또한, 상기 복합 중금속 흡착물이 블럭 상측에 위치하도록 제조함으로써, 보다 효율적으로 흡착할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 호안블럭의 제조과정을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 호안블럭의 일 실시예의 사시도..
도 3은 도 1의 호안블럭이 토사에 설치되는 모습을 나타내는 단면도.
도 4는 도 1의 호안블럭이 해안변에 적용된 사진.
도 2는 본 발명에 따른 호안블럭의 일 실시예의 사시도..
도 3은 도 1의 호안블럭이 토사에 설치되는 모습을 나타내는 단면도.
도 4는 도 1의 호안블럭이 해안변에 적용된 사진.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 친환경 호안블럭의 제조방법에 관한 것으로서, 여기서 호안블럭이라 함은 통상 제방 또는 해안, 강 또는 하천 등에서 유수에 의한 파괴나 침식으로 부터 보호하기 위해 법면에 설치하는 것으로서 유수의 충돌이 많기 때문에 내구성, 내강도성은 물론 내부식성 및 내염해성 등의 특성이 요구된다.
뿐만 아니라 최근 기능성을 부가한 호안블럭의 요구가 커져가고 있는데, 일예로 수중 내 중금속 흡착을 통한 수중 오염물질 제거 등을 들 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 호안블럭은 해안, 강 또는 하천에 설치되어 수로 유실의 방지 및 보호 뿐만 아니라 수산폐기물의 재활용을 통한 중금속 흡착물을 포함함으로써, 수중의 중금속 제거 효과가 매우 우수하다.
본 발명에 따른 호안블럭의 제조방법에 대해 도 1을 참고로 설명하면 다음과 같다.
제1단계 : 콘크리트 혼합물
믹싱
및
성형틀
투입
본 발명에 따른 호안블럭용 콘크리트 혼합물은 시멘트 100 내지 200 중량부, 천연 골재 180 내지 400 중량부, 재생 골재 300 내지 700 중량부 및 폐도자기 분말 0.1 내지 50 중량부 및 물 10 내지 30 중량부를 포함하는 콘크리트 혼합물을 믹싱 후 성형틀에 투입한다.
본 발명에 따른 골재는 천연 골재와 재생(순환)골재로 구분될 수 있으며, 상기 재생골재는 통상 콘크리트 구조물의 철거과정에서 갱산되는 폐기 콘크리트와 같이 산업 폐기물 등을 재이용한 것을 의미하며, 천연 골재는 자연에서 파쇄한 쇄석 골재 등이 있다.
상기 골재는 0.08 내지 5 mm 의 잔골재를 포함할 수 있으며, 상기 잔골재는 부순 잔골재를 포함하는 개념일 수 있다. 상기 골재는 건설폐기물의재활용촉진에관한법률 제2조제7호의 규정(건설폐기물을 물리적 또는 화학적 처리과정 등을 거쳐 제35조의 규정에 의한 품질기준에 적합하게 한 것)에 적합한 골재를 의미한다.
보다 상세하게는 상기 골재란 5 mm 체를 다 통과하고, 0.08 mm 체에 다 남는 골재 또는10 mm 체를 전부 통과하고 5 mm 체를 거의 다 통과하며, 0.08 mm 체에 거의 다 남는 골재를 말한다. 잔골재에는 자연모래, 부순 모래, 해사, 고로슬래그 잔골재 및 그 혼합물이 있다. 상기 잔골재는 깨끗하고 강하고 내구적이고, 알맞은 입도를 가져야 하며, 먼지, 흙, 유기불순물, 염화물 등의 유해량을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 상기 자연모래란 빙하작용 또는 물에 의한 퇴적작용으로 인하여 생성된 잔골재를 말하며, 상기 부순 모래란 암석을 기계적으로 파쇄하여 단단한 입방체 모양의 입자로 만든 잔골재를 의미한다. 상기 해사는 바다에서 채취하여 물로 세척한 모래를 말하며, 상기 고로슬래그 잔골재는 용광로에서 선철과 동시에 생성되는 용융 슬래그를 서서히 냉각시켜 부순 것을 의미한다. 통상 잔골재는 대소의 알이 적당히 혼합되어 있는 것으로서, 그 입자는 KCS 44 50 15(2.2.2)의 범위를 표준으로 한다.
본 발명은 재생 골재로 페로니켈 슬래그를 포함하여 사용함으로써, 호안블럭의 골재 사용량을 획기적으로 낮출 수 있어 경제성은 물론 내부식성, 내염해성, 내구성 및 내강도성을 증가시키는 효과를 얻게 된다.
바람직하게는 상기 페로니켈 슬래그가 상기 호안블럭의 전체 중량을 기준으로 30 내지 70 중량% 포함되는 것이 보다 친환경적이며, 내부식성, 내염해성, 내구성 및 내강도성을 향상시킬 수 있다.
참고로, 페로니켈은 철 약 80%와 니켈 약 20%를 함유한 합금철로서, 주로 스테인레스강의 원료로 사용된다. 이러한 페로니켈은 사문암을 모암으로 하는 산화니켈광이며 약 1500℃ 이상에서 정련하여 니켈 1톤당 약 30톤의 페로니켈 슬래그가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이러한 페로니켈 슬래그는 페로니켈을 생산하기 위해 원료로 사용되는 니켈광석, 유연탄 등이 용융되어 페로니켈과 분리된 후 배출되는 부산물이며, 물리적, 화학적 성질이 우수하다는 특징이 있다.
상기 페로니켈 슬래그는 이산화규소(SiO2) 41∼54%와 산화마그네슘(MgO) 28.8∼35%가 주성분을 이루고 있다. 페로니켈 제조방법은 전기로법, 로터리 킬른법 2종류로 구분되며, 페로니켈 슬래그는 용융상태로부터 냉각하는 방법에 따라 서냉시킨 괴재슬래그와 고압의 물로 급냉시킨 수재슬래그로 크게 구별할 수 있다.
상기 괴재슬래그는 고온의 액상슬래그를 냉각장에서 대기 중에 서서히 냉각시킨 것으로 결정구조가 형성되면서 단단한 암석상태의 슬래그가 되는데, 이것을 나중에 파쇄하여 입도구분을 하게 된다. 또한, 수재슬래그는 모래형태로 발생되며 그대로 이용되는 것이 보통이다.
본 발명은 시멘트 100 중량부를 기준으로, 페로니켈 슬래그 70 내지 200 중량부 포함할 수 있으며, 상기 페로니켈이 함유한 만큼 골재의 함량을 낮출 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 폐도자기 분말을 더 포함한다. 상기 폐도자기는 주성분이 SiO2로 구성되며, 미세한 기공을 많이 포함하고 있는 구조를 가지고 있어, 흡수율이 3.30% 정도로 비교적 크고, 비중이 2.45로서 일반적으로 사용하는 강모래보다 작게 나타난다. 또한 폐도자기 분말을 시멘트 혼화재로 사용한 경우 플로우 값이 보통 포틀랜드 시멘트 보다 크게 나타난다.
따라서, 본 발명은 상기 폐도자기 분말을 포함함으로써, 호안블럭의 강도 및 내구성 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 산업폐기물의 재활용 효과도 함께 얻을 수 있다. 본 발명에 사용되는 폐도자기 입경은 10 내지 20 ㎛ 입경인 것이 바람직하다.
제2단계 : 복합 중금속 흡착물 추가 투입
본 발명은 다수의 수산폐기물을 재활용한 복합 중금속 흡착물을 포함하므로 하천 등에 존재하는 니켈, 카드뮴, 수은 등의 중금속을 제거하는 효과를 가진다.
특별히 본 발명은 중금속 흡착능을 보다 높이기 위해 호안블럭의 어느 한 표면부에 상기 복합 중금속 흡착물이 높은 함량으로 분포되도록 하며, 이를 위해 상기 성형틀에 투입된 콘크리트 혼합물 위에 복합 중금속 흡착물을 분포시킴으로써 제조된 호안블럭의 어느 한면의 상단으로부터 일정 깊이 내에 복합 중금속 흡착물이 분포되도록 한다.
참고로, 중금속 흡착방법과 관련하여, 종래에는 하천 내 중금속을 제거하기 위해 킬레이트기를 가지는 수지로써 중금속을 선택적으로 이온교환하는 방식으로 제거할 수 있으나 이러한 수지는 가격이 비싸고 유효 pH범위가 한정되어 그 응용범위가 넓지 못하며, 폐기시 환경오염의 문제점이 발생하는 한계가 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 호안블럭은 중금속 흡착능을 가지는 갑각류 껍질 분말, 불가사리 분말 및 패각류 껍질 분말을 모두 포함하는 복합 중금속 흡착물을 함유하므로, 수중 중금속 제거에 용이하다.
보다 중금속 흡착 효율을 높이기 위해, 본 발명은 중금속 흡착물질이 블럭 상측에 위치하는 것이 바람직한 바, 본 발명에서는 성형틀에 투입된 콘크리트 혼합물 위에 수산폐기물을 재활용한 복합 중금속 흡착물 0.1 내지 50 중량부를 추가로 투입시켜 분포시킨다.
상기 갑각류 껍질 분말은 게 껍질 또는 새우 껍질을 분말 처리한 것이 바람직하다. 통상 게 또는 새우는 통조림, 냉동식품 등과 같은 가공식품의 제조에 많이 사용되고 있으므로, 이 과정에서 버려지는 게 또는 새우 껍질을 저렴한 비용으로 확보할 수 있다.
게껍질 또는 새우껍질 분말의 제조과정에 있어서, 특별히 제한되지 않으나, 일예로 증류수로 세척 건조시킨 후 20-40mesh(420-841㎛)의 크기로 분쇄하는 것이 바람직하다. 참고로, 갑각류 껍질의 일반성분은 상기에서 설명한 바와 같이 회분(대부분 탄산칼슘) 30∼50중량%, 단백질 30∼4중량0%, 키틴 20∼30중량%로 구성되어 있으며 이중 키틴 성분에 의한 중금속 흡착능이 발생하게 된다. 따라서 갑각류 껍질 분말의 키팀 함량을 높이기 위해 단백질이나 회분 등을 제거 공정을 추가로 더 거칠 수 있다.
또한, 불가사리 분말은 불가사리는 중금속 흡착 능력이 뛰어나고 높은 CaO 성분을 함유하고 있기 때문에 기존의 중화제를 대체할 수 있는 저비용 알칼리 공급제로서 크게 주목을 받아 오고 있다. (관련 특허 : 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0094573호) 참고로, 불가사리는 패류의 양식업자들에게 큰 피해를 안겨주고 있으며, 이에 따라 우리나라 수협 등에서는 어민들로 부터 불가사리를 수매하여 처분하고 있으나, 회수한 불가사리는 퇴비화 정도 외의 특별한 처리 방법이 없이 버려지고 있는 실정이다. 따라서 본 발명은 이러한 회수된 불가사리를 세척 후 500 내지 600℃로 구운 후 분말 처리하여 호안블럭의 중금속 흡착성분 중 하나로서 활용함으로써 수폐기물 재활용 뿐만 아니라 수질 개선의 효과까지 얻을 수 있다.
패각류 껍질은 대표적으로 굴 껍질 또는 조개 껍질 등을 들 수 있는 바, 일 예로 상기 굴 껍질은 알 굴 생산량의 약 9배에 달하는 많은 양이 발생하며, 일반 폐기물로 분류되어 있어 양식어민들이 처리하는데 어려움이 많다. 참고로 연간 40만 톤 이상이 패각류 껍질이 폐기물로 처리되고 있어서 매립이나 야적을 위해 많은 유지 관리비를 발생시키며, 특히 해양폐기물의 주요 오염원으로 패각의 비율이 약 70%(패각 67.5%, 일반쓰래기 18.0%, 폐어구·어망 6.1%, 폐스티로폼 1.2%, 기타 7.5%, 2005년 기준)에 달해 심각한 환경문제를 초래하고 있어 패각류 껍질의 재활용이 절실히 요구되는 상황이다.
참고로, 패각류 껍질은 93%정도가 탄산칼슘으로 이루어진 다공질체로 비표면적이 커 중금속과 유기물에 대한 높은 흡착성을 가지며 미생물이 쉽게 부착하여 성장할 수 있는 특성을 가지고 있다. 또한, 이러한 패각류 껍질은 시멘트 골재 대체재로도 사용이 가능하다.
따라서, 본 발명은 패각류 껍질을 복합 중금속 흡착물 성분의 하나로 포함함으로써, 수중 내 중금속 흡착 효과를 높일 수 있다.
패각을 세척하고 800 ~ 1800℃로 열처리를 하게 되면 원적외선이 방출되어 항균성이 우수해지고, 볼밀 등의 분쇄과정을 통해 패각을 20~40 메쉬 크기로 분말화시킬 수 있다.
3단계 : 진동압축성형
콘크리트 혼합물 및 그 상단에 분포된 복합 중금속 흡착물이 투입된 성형틀 일정한 진동과 압력을 가하여 1 내지 10 초 동안 진동압축 성형하여 성형체를 제조한다. 바람직하게는 상기 진동은 4000 내지 6000 rpm 의 표면 진동 및 50 내지 300 kg/cm2의 압력을 가해지도록 제어할 수 있다. 진동시간은 1 내지 10 초인 것이 바람직하다.
4단계 : 증기양생
이후 상기 제조된 성형체를 40 내지 80℃에서 4 내지 8 시간 동안 증기양생할 수 있으며, 바람직하게는 초기온도 40 내지 45℃에서 5 내지 15 ℃/h의 속도로 온도를 상승시킬 수 있다.
본 발명에 따라 제조되는 호안블럭의 형태는 특별히 제한되지 않는다. 참고로 도 2는 본 발명에 따른 호안블럭(10)의 일 실시예의 사시도이며, 도 4는 도 2의 호안블럭(10)이 해양변에 적용된 사진이다. 이러한 호안블럭(10)은 제방 또는 해안, 강 또는 하천 등에서 유수에 의한 토사의 파괴나 침식으로 부터 보호하기 위해 도 3과 같은 방식으로 토사(20)에 경사지게 적층된 형태로 설치될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명에 따른 호안블럭의 물성 및 중금속 흡착능에 관한 효과를 입증하도록 한다.
[실시예]
본 발명에 대한 호안블럭 조성물을 제조하기 위하여, 포틀랜드 시멘트 150 중량부, 천연 골재 300 중량부, 폐콘크리트를 분쇄하여 얻은 재생 골재 150 중량부, 페로니켈 슬래그 375 중량부, 폐도자기 분말 10 중량부 및 물 23 중량부를 믹싱기로 혼합하여 1차 콘크리트 혼합물을 제조하였으며, 상기 혼합물이 성형틀에 공급된 상태에서 추가로 게껍질 분말 5중량, 불가사리 분말 5중량, 굴 껍질 분말 5 중량부가 혼합된 복합 중금속 흡착물이 성형틀에 위치한 콘크리트 혼합물 상면에 분포하도록 뿌린 후 성형틀에 5,000 rpm의 표면진동과 180 kg/cm2의 압력을 가하여, 5 초 동안 진동압축성형을 수행하였다. 이후 상기 호안블럭 성형체를 50℃에서 6시간 양생하여 호안블럭 시험체를 제조하였다.
[비교예]
페로니켈 슬래그 대신에 재생골재 250 중량부를 더 포함한 1차 콘크리트 혼합물 제조 후 추가 복합 중금속 흡착물 투입 없이 바로 성형한 것을 제외하고 실시예와 동일한 방법으로 호안블럭 시험체를 제조하였다.
실험예 1 : 물성 측정
실시예 및 비교예의 호안블럭 시험체를 100mm×100mm×100mm 크기의 시편으로 절단한 후 표준화된 방법에 따라 압축강도 및 흡수율을 측정하였으며(SPS-KCIC0001-0703:2020 적용), 하기 표 1과 같은 결과를 얻었다.
| 실시예 | 비교예 | |
| 압축강도(MPa) | 25.8 | 24 |
| 흡수율(%) | 6 | 4 |
* 흡수율 : 시편을 15℃ 물속에 24시간 침지한 후 표면의 물기 제거한 표건질량(m0)을 측정한 다음, 100℃ 공기 건조기 안에서 24시간 건조시켜 절건 질량(m1)을 측정한 후, 식 (m0 - m1)/m1×100에 대입하여 측정
위 실험을 통해, 본 발명에 따른 실시예가 비교예와 비교하여 압축강도 및 흡수율이 우수함을 확인할 수 있었다.
실험예 2 : 중금속 흡착 정도 측정
실시예 1에서 제조한 호안블럭 시험체를 파쇄기(롤크러셔)를 이용하여 20mm 내외의 입자로 파쇄하였다. 파쇄시킨 입자들을 약 40L의 처리조에 충전시킨 후 중금속 함유 폐수를 처리조에 매일 40L 유량으로 통과시켜 배출수의 수질을 분석하였고, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
| As | Cd | Pb | |
| 유입수질(mg/L2) | 2.35 | 2.46 | 2.46 |
| 배출수질(mg/L2) | 0.03 | 0.01 | 0.01 |
| 제거율 | 98.7% | 99.6% | 99.6% |
위 실험 결과, 본 발명에 따른 호안블럭의 중금속 흡착능이 매우 우수함을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10 : 호안블럭
20 : 토사
20 : 토사
Claims (7)
- 해안, 강 또는 하천에 설치되어 수로 유실의 방지 및 보호하기 위한 친환경 호안블럭의 제조방법에 있어서,
시멘트 100 내지 200 중량부, 천연 골재 180 내지 400 중량부, 재생 골재 300 내지 700 중량부 및 폐도자기 분말 0.1 내지 50 중량부 및 물 10 내지 30 중량부를 포함하는 콘크리트 혼합물을 믹싱 후 성형틀에 투입하는 단계;
상기 성형틀에 투입된 콘크리트 혼합물 상단에 복합 중금속 흡착물이 위치하도록 상기 복합 중금속 흡착물 0.1 내지 50 중량부를 분포시키는 단계;
상기 성형틀을 일정한 진동과 압력을 가하여 1 내지 10 초 동안 성형하는 진동압축성형 단계; 및
상기 성형한 성형체를 40 내지 80℃에서 4 내지 8 시간 동안 증기양생하는 단계;를 포함하되,
상기 재생 골재는 페로니켈 슬래그를 포함하며,
상기 복합 중금속 흡착물은 단백질 및 회분이 제거된 갑각류 껍질 분말, 불가사리 분말 및 패각류 껍질 분말을 포함하며,
상기 패각류 껍질 분말은 원적외선 방출을 위해 800 ~ 1800℃로 열처리한 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 페로니켈 슬래그는 상기 제조된 호안블럭의 전체 중량을 기준으로 30 내지 70 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 갑각류 껍질 분말은 게 껍질 또는 새우 껍질을 분말 처리한 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 패각류 껍질 분말은 굴 껍질 또는 조개 껍질을 분말 처리한 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 갑각류 껍질 분말 또는 상기 패각류 껍질 분말은 갑각류 껍질 또는 패각류 껍질 분말을 분쇄한 후 20-40 메쉬 크기로 분말화하는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 불가사리 분말은 불가사리 세척 후 500 내지 600℃로 구운 후 분말 처리한 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 폐도자기 분말은 10 내지 20 ㎛ 입경을 가지는 것을 특징으로 하는, 중금속 흡착능을 가지는 친환경 호안블럭의 제조방법.
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