KR102505258B1 - 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법 - Google Patents
제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명을 각종 건설소재 및 건설자재 예를들면 건축물의 축조용이나 마감재 기타 호안블럭, 내화블럭 또는 간척사업시 매립제 블럭이나 건축시 땅파기 후 지반을 다지기 위해 사용되는 블럭, 건설 자재인 벽돌 등등으로 사용하는 건설자재를 제조하는 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 제강슬래그를 용해한 제강슬래그용액과 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)와 반응하여 반응생성물인 경질탄산칼슘과 기타 불연물, 실리카등을 혼합하여 각종 블럭화된 건설자재로 사용 가능하도록 함으로서 제강슬래그를 이용하여 생성된 탄산칼슘을 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 대한 구체적인 해결적 수단은,
"고온 용융상태의 제강슬래그를 분쇄하는 제강슬래그 분쇄단계와 상기 분쇄된 제강슬래그에 함유된 산화칼슘에 물을 투입하여 수산화칼슘을 추출하고 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스내에 포함된 이산화탄소과 반응하여 탄산칼슘 생성하는 반응단계와 상기 생성된 탄산칼슘으로 부터 탈수하는 탈수단계와 상기 탈수된 탄산칼슘을 건조하는 건조단계와 상기 건조된 탄산칼슘과 불연물, 실리카를 혼합하여 건설자재를 생성하는 완성단계를 포함하고,
상기 제강슬래그를 5RPM으로 회전하는 로터리 드럼내에 투입하고 냉각수를 투입하여 급속 냉각후 강철구를 이용하여 상기 제강슬래그를 200Mesh로 분쇄하는 제강슬래그 분쇄단계와 상기 분쇄된 제강슬래그에 물을 투입하여 제강슬래그중 40 중량%이상 함유된 산화칼슘과 물이 반응하여 생성된 수산화칼슘을 추출하여 용해조에 저장하는 액상의 수산화칼슘 저장단계와 상기 저장된 액상의 수산화칼슘과 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스를 투입 혼합하는 혼합단계와 상기 혼합단계에서 상기 수산화칼슘과 상기 연소가스내에 포함된 이산화탄소가 반응하여 탄산칼슘이 생성되도록 1차 내지 3차 반응조를 순차적으로 거쳐 탄산칼슘을 생성하는 반응단계와 상기 반응단계에서 생성된 함수율 84~86%의 탄산칼슘을 원심탈수기를 이용하여 탈수하는 탈수단계와 상기 탈수단계를 거친 탄산칼슘을 압력 16kg/cm2 온도 203℃ 조건하에서 건조기에서 건조하는 건조단계를 포함하며,
상기 혼합단계에서 산화마그네슘(MgO) 또는 수산화나트륨(NaOH)중 어느 하나를 혼합하여 이산화탄소를 제거한 탄산칼슘에 첨가제를 혼합하되,
상기 첨가제는,
19메쉬 이하의 재활용 합성수지칩인 폐고무칩, 폐타이어칩 또는 EPDM칼라칩 중 어느 하나 또는 전부와 액상 경화제인 에폭시우레탄 함유 고강도 경화제가 혼합된 합성토양개량수지, 황토, 볏짚, 펄프중 어느 하나 또는 전부를 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법"을 그 구성적 특징으로 한다.
본 발명에 대한 구체적인 해결적 수단은,
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상기 혼합단계에서 산화마그네슘(MgO) 또는 수산화나트륨(NaOH)중 어느 하나를 혼합하여 이산화탄소를 제거한 탄산칼슘에 첨가제를 혼합하되,
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Description
본 발명을 각종 건설소재 및 건설자재 예를들면 건축물의 축조용이나 마감재 기타 호안블럭, 내화블럭 또는 간척사업시 매립제 블럭이나 건축시 땅파기 후 지반을 다지기 위해 사용되는 블럭, 건설 자재인 벽돌 등등으로 사용하는 건설자재를 제조하는 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 제강슬래그를 용해한 제강슬래그용액과 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)와 반응하여 반응생성물인 경질탄산칼슘과 기타 불연물, 실리카등을 혼합하여 각종 블럭화된 건설자재로 사용 가능하도록 함으로서 제강슬래그를 이용하여 생성된 탄산칼슘을 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법에 관한 것이다.
현대에는 산업이 발달함에 따라 사람들이 생활하는 주택 및 빌딩등 일반 건축물을 단순히 주거나 사용의 개념을 벗어나 친환경적 친인간적인 개념으로 바뀌고 있는 실정이다.
예를 들면, 보도블럭은 도시계획에 있어 도시미관과 보행의 편의성을 고려하여 인도나 보도 및 주택단지, 광장, 공원, 주차장 등의 보도를 포장하기 위해 연속적으로 배열하여 서로 맞대어 포장하게 되는데, 이러한 보도블럭으로는 다양한 형태와 용도로 사용되고 있는 실정이다.
종래 보도블럭은 주로 시멘트를 주성분으로 하는 콘크리트로 만들어지게 된다.
그러나, 콘크리트 보도블럭은 결합강도 측면에서는 우수하나, 인체에 유해한 독성요소를 배출하며 내구 연한이 되어서 폐기처분되거나 유실되어 자연에 버려지는 경우, 콘크리트의 독성에 의하여 자연환경에 악영향을 미치는 등의 환경오염의 원인이 된다.
상기와 같은 문제는 비단 보도블럭에 한정되지 아니하며 거의 모든 건축물에서 발생되는 문제점이며 이를 해결하고자, 전통가옥의 건축재료로 사용되어 오던 황토를 이용하여 건축자재를 만드는 것이 각광을 받고 있으나, 황토를 건축자재 구체적으로 보도블럭으로 그대로 사용하게 되면 보도블럭의 강도 및 내구성이 저하되는 문제점이 발생된다.
한편, 최근에는 아파트, 전원주택, 주상복합아파트 및 오피스텔을 시공하면서, 웰빙과 고급화를 추구하기 위하여 거실, 부엌, 화장실 및 도로 측면의 보도 바닥면에 대리석, 화강석 및 자갈 등에 자연석을 이용하여 바닥면을 시공하는 경우가 많이 발생하고 있는 추세이다.
그런데, 상기 자연석을 주거공간의 바닥면에 시공하는 경우에는 콘크리트를 바닥면에 타설한 후, 일정기간 동안 양생하여 굳혀주고서 그 위에 접착제를 이용하여 자연석을 부착하여 시공하도록 하므로 공사기간이 길어지고 그로 인하여 공사비용이 증대하는 문제점을 지닌다.
또한, 상기 자연석은, 제조단가가 비싸서 시공 비가 증가하므로 고급화를 추구하는 곳이 아니면 사용하지 못하는 단점을 지닌다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
즉, 상기에서는 보도블럭에 한정하거나 또는 한정된 건축자재에 범위를 정하여 문제점을 논하였으나 이와 같은 문제점은 보도블럭이외에 기존 콘크리트로 건축된 많은 건축물에서 발생되는 문제점인 것이다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 함과 동시에 산업폐기물 특히 제강슬래그과 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스내에 포함되는 이산화탄소를 통해 친환경적이면서 동시에 비용 절감이 가능한 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법을 제공함에 그 목적이 있으며,
본 발명은 호안블럭, 내화블럭 또는 간척사업시 매립제 블럭이나 건축시 땅파기 후 지반을 다지기 위해 사용되는 블럭 등등 다방면에 사용되는 블럭 및 기타 건축 토목용 자재를 제공함에 있어 친환경적이면서 동시에 비용 절감이 가능하도록 한 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법을 제공함에 그 목적이 있으며,
또한, 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 제강슬래그에 포함된 산화칼슘을 물에 용해시켜 얻는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 투입하여 이산화탄소를 제거한 후 남은 잔여물인 탄산칼슘과 기타 불연물, 실리카 등을 혼합하여 각종 블럭화된 건축자재 및 기타 도로건설시 준설토로 사용 가능하도록 함으로서 이산화탄소를 제거한 후 잔여물인 탄산칼슘을 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법을 제공함에 그 목적이 있으며,
또한, 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘 수용액에 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합한 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합한 반응약제를 투입하여 이산화탄소를 제거한 후 남은 잔여물인 탄산칼슘과 실리카, 황토, 펄프 등을 혼합하여 각종 블럭화된 건축자재 및 기타 도로건설시 준설토로 사용 가능하도록 함으로서 흡수율을 저하시키고 굴곡강도, 압축강도를 강화시켜 기존의 시멘트제품 이나 대리석, 화강석 보다 성질이 우수한 토목 건축용 자재를 제공하는 동시에 이산화탄소를 제거한 후 잔여물인 탄산칼슘을 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법을 제공함에 그 목적이 있으며,
또한, 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2), 산화마그네슘(MgO), 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 된 조성물을 투입하여 이산화탄소를 제거한 후 남은 잔여물인 탄산칼슘과 황토, 볏짚등을 혼합하여 각종 블럭화된 건축자재 및 기타 도로건설시 준설토로 사용 가능하도록 함으로서 흡수율을 저하시키고 굴곡강도, 압축강도를 강화시켜 기존의 시멘트제품 이나 대리석, 화강석 보다 성질이 우수한 토목 건축용 블럭을 제공하는 동시에 이산화탄소를 제거한 후 잔여물인 탄산칼슘을 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 해결적 수단은,
"고온 용융상태의 제강슬래그를 분쇄하는 제강슬래그 분쇄단계와 상기 분쇄된 제강슬래그에 함유된 산화칼슘에 물을 투입하여 수산화칼슘을 추출하고 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스내에 포함된 이산화탄소과 반응하여 탄산칼슘 생성하는 반응단계와 상기 생성된 탄산칼슘으로 부터 탈수하는 탈수단계와 상기 탈수된 탄산칼슘을 건조하는 건조단계와 상기 건조된 탄산칼슘과 불연물, 실리카를 혼합하여 건설자재를 생성하는 완성단계를 포함하고,
상기 제강슬래그를 5RPM으로 회전하는 로터리 드럼내에 투입하고 냉각수를 투입하여 급속 냉각후 강철구를 이용하여 상기 제강슬래그를 200Mesh로 분쇄하는 제강슬래그 분쇄단계와 상기 분쇄된 제강슬래그에 물을 투입하여 제강슬래그중 40 중량%이상 함유된 산화칼슘과 물이 반응하여 생성된 수산화칼슘을 추출하여 용해조에 저장하는 액상의 수산화칼슘 저장단계와 상기 저장된 액상의 수산화칼슘과 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스를 투입 혼합하는 혼합단계와 상기 혼합단계에서 상기 수산화칼슘과 상기 연소가스내에 포함된 이산화탄소가 반응하여 탄산칼슘이 생성되도록 1차 내지 3차 반응조를 순차적으로 거쳐 탄산칼슘을 생성하는 반응단계와 상기 반응단계에서 생성된 함수율 84~86%의 탄산칼슘을 원심탈수기를 이용하여 탈수하는 탈수단계와 상기 탈수단계를 거친 탄산칼슘을 압력 16kg/cm2 온도 203℃ 조건하에서 건조기에서 건조하는 건조단계를 포함하며,
상기 혼합단계에서 산화마그네슘(MgO) 또는 수산화나트륨(NaOH)중 어느 하나를 혼합하여 이산화탄소를 제거한 탄산칼슘에 첨가제를 혼합하되,
상기 첨가제는,
19메쉬 이하의 재활용 합성수지칩인 폐고무칩, 폐타이어칩 또는 EPDM칼라칩 중 어느 하나 또는 전부와 액상 경화제인 에폭시우레탄 함유 고강도 경화제가 혼합된 합성토양개량수지, 황토, 볏짚, 펄프중 어느 하나 또는 전부를 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 반응단계에서 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합하여 흡수제를 생성하고 상기 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합하여 반응약제를 생성하는 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 불연물은 시멘트를 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 흡수제 100중량부 기준에 아민계열의 증진제는 1.5 내지 2.3중량부를 결합하여 된 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 흡수제 95~99.5 중량% 와 아민계열의 증진제 0.5~5 중량%를 혼합한 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 아민계열의 증진제는 에탄올아민(ethanolamine), 트리에탄올아민 (Triethanolamine), 피페라진(piperazine), 트리에틸아민(triethylamine)중 어느 하나인 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법"을 그 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.
상기 제강슬래그를 5RPM으로 회전하는 로터리 드럼내에 투입하고 냉각수를 투입하여 급속 냉각후 강철구를 이용하여 상기 제강슬래그를 200Mesh로 분쇄하는 제강슬래그 분쇄단계와 상기 분쇄된 제강슬래그에 물을 투입하여 제강슬래그중 40 중량%이상 함유된 산화칼슘과 물이 반응하여 생성된 수산화칼슘을 추출하여 용해조에 저장하는 액상의 수산화칼슘 저장단계와 상기 저장된 액상의 수산화칼슘과 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스를 투입 혼합하는 혼합단계와 상기 혼합단계에서 상기 수산화칼슘과 상기 연소가스내에 포함된 이산화탄소가 반응하여 탄산칼슘이 생성되도록 1차 내지 3차 반응조를 순차적으로 거쳐 탄산칼슘을 생성하는 반응단계와 상기 반응단계에서 생성된 함수율 84~86%의 탄산칼슘을 원심탈수기를 이용하여 탈수하는 탈수단계와 상기 탈수단계를 거친 탄산칼슘을 압력 16kg/cm2 온도 203℃ 조건하에서 건조기에서 건조하는 건조단계를 포함하며,
상기 혼합단계에서 산화마그네슘(MgO) 또는 수산화나트륨(NaOH)중 어느 하나를 혼합하여 이산화탄소를 제거한 탄산칼슘에 첨가제를 혼합하되,
상기 첨가제는,
19메쉬 이하의 재활용 합성수지칩인 폐고무칩, 폐타이어칩 또는 EPDM칼라칩 중 어느 하나 또는 전부와 액상 경화제인 에폭시우레탄 함유 고강도 경화제가 혼합된 합성토양개량수지, 황토, 볏짚, 펄프중 어느 하나 또는 전부를 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 반응단계에서 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합하여 흡수제를 생성하고 상기 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합하여 반응약제를 생성하는 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 불연물은 시멘트를 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 흡수제 100중량부 기준에 아민계열의 증진제는 1.5 내지 2.3중량부를 결합하여 된 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 흡수제 95~99.5 중량% 와 아민계열의 증진제 0.5~5 중량%를 혼합한 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법과,
상기 아민계열의 증진제는 에탄올아민(ethanolamine), 트리에탄올아민 (Triethanolamine), 피페라진(piperazine), 트리에틸아민(triethylamine)중 어느 하나인 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법"을 그 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.
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상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명은 이산화탄소 제거후 남은 잔여물인 탄산칼슘을 이용하고 있다는 점에서 친환경적이며 자원재활용 측면에 그 효과가 있고 이로 인한 비용 절감적 효과가 있으며,
바람직하게는 황토나 볏짚을 이용함에 따른 인체에 유익한 점에 그 효과가 있다.
또한, 본 발명은 흡수제에 아민계열의 증진제를 첨가 혼합함으로서 첨가비율에 따라 이산화탄소의 흡수율이 기존 대비 최대 74%까지 향상되었고, 또한 이산화탄소 흡수에 의해 발생되는 생성물인 탄산칼슘은 VOCs(휘발성 유기 화합물) 발생이 없는 화합물로 재활용을 거쳐 친환경 건축자재 및 다양한 분야로 활용이 가능한 것이다.
도 1은 본 발명인 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법의 블럭도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적인 구성을 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명인 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법의 블럭도이다.
우선, 본 발명을 설명하기 전에,
탄산칼슘에 대하여 설명하면, 탄산칼슘은 초크(chalk), 석회석(limestone) 등으로 일컬어지며, 시멘트, 제철, 제강 등과 같은 전통적인 분야뿐만 아니라, 환경, 건축, 제지 등의 분야로의 응용이 이루어지고 있다.
상기와 같은 탄산칼슘은 일반적으로 석회석을 물리적 방법(건식 또는 습식)으로 직접 마쇄하고 분급하여 제조하는 중질탄산칼슘(ground limestone) 및 화학적으로 처리하여 제조하는 경질탄산칼슘(precipitated calcium carbonate)의 2 종류로 구분된다.
상기 중질탄산칼슘은 공업적으로는 석회석을 분쇄하여 가루를 만들어 체로 쳐서 가르거나 풍피(공기 중에서 고체입자가 자유침강할 때 속도의 차이를 이용하여 입자를 크기 또는 비중에 따라 나누는 조작)하여 얻는다. 중질탄산칼슘은 백색도가 높은 고순도의 석회석을 물리적, 기계적으로 분쇄 후 분급하여 제조한 것으로 백색도, 평균 입자의 크기, 입자의 분포 특성 및 형상, 입자의 표면특성, 불순물의 함유정도 및 입자군의 물리적 특성 등에 따라서 그의 품질 품위가 평가된다.
반면에, 경질탄산칼슘은 탄산화 반응을 통해 얻어지며, 입자경은 0.8~3 마이크론 정도로서 보강제로는 중질탄산칼슘보다 입자가 크므로 불리하지만, 원료비용의 절감측면에서는 생산제품의 충전제로서 다양하게 사용되어지고 있다. 또한 경질탄산칼슘은 식품첨가용으로도 사용되고 있으며 식품첨가용에서 산업용(고무, PVC, PE, HDPE LDPE 페인트, 치약 등)에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
이하, 본 발명중 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법에 대하여 설명하면,
[제강슬래그 분쇄단계] ---S1
본단계는 고온 용융상태의 제강슬래그를 5RPM으로 회전하는 로터리 드럼내에 투입하고 냉각수를 투입하여 급속 냉각하여 고체화한 연후에 강철구를 이용하여 상기 제강슬래그를 200Mesh로 분쇄하는 단계를 지시하는 것이다.
[액상의 수산화칼슘 저장단계] ---S2
본 단계는 상기 분쇄된 제강슬래그에 물을 투입하여 제강슬래그중 40 중량%이상 함유된 산화칼슘과 물이 반응하여 생성된 수산화칼슘을 추출하여 용해조에 저장하는 단계를 지시하는 것이다.
[혼합단계] ---S3
본 단계는 상기 저장된 액상의 수산화칼슘과 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스를 투입 혼합하는 단계로서,
바람직하게는, 본 단계에서 산화마그네슘(MgO) 또는 수산화나트륨(NaOH)중 어느 하나를 혼합하여 이산화탄소를 제거한 탄산칼슘에 첨가제를 혼합한 것을 포함하며,
더욱 바람직하게는, 상기 첨가제는 19메쉬 이하의 재활용 합성수지칩인 폐고무칩, 폐타이어칩 또는 EPDM칼라칩 중 어느 하나 또는 전부와 액상 경화제인 에폭시우레탄 함유 고강도 경화제가 혼합된 합성토양개량수지, 황토, 볏짚, 펄프중 어느 하나 또는 전부를 포함하는 것이다.
구체적으로는, 상기 탄산칼슘 10~20중량%에 상기 불연물, 실리카를 혼합한 혼합물 또는 상기 불연물 또는 실리카중 어느 하나 75~80중량%와 황토, 볏짚, 합성토양개량수지, 펄프중 어느 하나 또는 혼합물을 5~10 중량%로 혼합하여 성형몰드에 채운 다음 5～30분간 진동(Vibration)을 가하면서 유압 프레스 압력 50kgf/㎠, 온도 85～90℃의 조건에서 가열 가압하여 하기에 기술하는 각 건설자재의 형상에 맞게 성형하는 것이다.
한편 상기 불연물은 시멘트를 포함하는 것이다.
[반응단계] ---S4
본 단계는 상기 혼합단계에서 상기 수산화칼슘과 상기 연소가스내에 포함된 이산화탄소가 반응하여 탄산칼슘이 생성되도록 1차 내지 3차 반응조를 순차적으로 거쳐 탄산칼슘을 생성하는 단계로서,
본 단계에서 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합하여 흡수제를 생성하고 상기 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합하여 반응약제를 생성하는 것을 포함하는 것이 바람직하며,
상기 흡수제 100중량부 기준에 아민계열의 증진제는 1.5 내지 2.3중량부를 결합하여 된 것을 포함하며,
바람직하게는, 상기 흡수제 95~99.5 중량% 와 아민계열의 증진제 0.5~5 중량%를 혼합한 것을 포함하는 것이며,
상기 아민계열의 증진제는 에탄올아민(ethanolamine), 트리에탄올아민 (Triethanolamine), 피페라진(piperazine), 트리에틸아민(triethylamine)중 어느 하나인 것을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
[탈수단계] ---S5
본 단계는 상기 반응단계에서 생성된 함수율 84~86%의 탄산칼슘을 원심탈수기를 이용하여 탈수 하는 단계이다.
[건조단계] ---S6
본 단계는 상기 탈수단계를 거친 탄산칼슘을 압력 16kg/cm2 온도 203℃ 조건하에서 건조기에서 건조하는 단계이다.
[완성단계] ---S7
본 단계는 상기 건조된 탄산칼슘과 불연물, 실리카를 혼합하여 건설자재를 생성하는 완성단계로서,
바람직하게는, 본 단계에서는 상기 건조된 탄산칼슘 10~20중량%에 상기 불연물, 실리카를 혼합한 혼합물 또는 상기 불연물 또는 실리카중 어느 하나 75~80중량%와 황토, 볏짚, 합성토양개량수지, 펄프중 어느 하나 또는 혼합물을 5~10 중량%로 혼합하여 다양한 건설자재의 형상에 적합한 성형몰드에 채운 다음 5～30분간 진동(Vibration)을 가하면서 유압 프레스 압력 50kgf/㎠, 온도 85～90℃의 조건에서 가열 가압하여 성형하는 것이다.
상기 불연물은 시멘트가 바람직하다.
한편, 상기와 같이 완성단계를 거친 후 바람직하게는 압축된 성형물을 건조로에 넣고 30～90℃의 온도로 10～50분간 건조하는 양생한 다음 연마하고 일정한 규격으로 절단하는 가공함으로서 모든 단계가 이루어지는 것이다.
상기와 같은 일련의 단계를 거침으로서 다양한 블럭화된 건설자재가 완성되는 것이며, 상기 단계에서 사용되는 성형수단의 다양성에 따라 블럭화된 건설 자재를 제조함은 물론이고 기타 건설 자재를 성형틀만 교체하여 얼마든지 다양하게 제조 가능함으로서 본 발명은 단순히 블럭에 한정치 아니하고 다양한 건설 자재에 모두 적용되는 것이다.
상기와 같은 공정을 거침으로서 기존 이산화탄소를 제거한 반응생성물인 탄산칼슘을 재활용하여 사용 가능함에 따른 비용 절감은 물론이고 황토 및 볏짚의 포함에 따른 친환경성등등 다양한 이득이 있는 것이다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명은 이산화탄소 제거후 남은 잔여물인 탄산칼슘을 이용하고 있다는 점에서 친환경적이며 자원재활용 측면에 그 효과가 있고 이로 인한 비용 절감적 효과가 있으며,
바람직하게는 황토나 볏짚을 이용함에 따른 인체에 유익한 점에 그 효과가 있다.
또한, 본 발명은 흡수제에 아민계열의 증진제를 첨가 혼합함으로서 첨가비율에 따라 이산화탄소의 흡수율이 기존 대비 최대 74%까지 향상되었고, 또한 이산화탄소 흡수에 의해 발생되는 생성물인 탄산칼슘은 VOCs(휘발성 유기 화합물) 발생이 없는 화합물로 재활용을 거쳐 친환경 건축자재 및 다양한 분야로 활용이 가능한 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.
따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.
S1 : 제강슬래그 분쇄단계 S2 : 액상의 수산화칼슘 저장단계
S3 : 혼합단계 S4 : 반응단계
S5 : 탈수단계 S6 : 건조단계
S7 : 완성단계
S3 : 혼합단계 S4 : 반응단계
S5 : 탈수단계 S6 : 건조단계
S7 : 완성단계
Claims (8)
- 고온 용융상태의 제강슬래그를 분쇄하는 제강슬래그 분쇄단계와 상기 분쇄된 제강슬래그에 함유된 산화칼슘에 물을 투입하여 수산화칼슘을 추출하고 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스내에 포함된 이산화탄소과 반응하여 탄산칼슘 생성하는 반응단계와 상기 생성된 탄산칼슘으로 부터 탈수하는 탈수단계와 상기 탈수된 탄산칼슘을 건조하는 건조단계와 상기 건조된 탄산칼슘과 불연물, 실리카를 혼합하여 건설자재를 생성하는 완성단계를 포함하고,
상기 제강슬래그를 5RPM으로 회전하는 로터리 드럼내에 투입하고 냉각수를 투입하여 급속 냉각후 강철구를 이용하여 상기 제강슬래그를 200Mesh로 분쇄하는 제강슬래그 분쇄단계와 상기 분쇄된 제강슬래그에 물을 투입하여 제강슬래그중 40 중량%이상 함유된 산화칼슘과 물이 반응하여 생성된 수산화칼슘을 추출하여 용해조에 저장하는 액상의 수산화칼슘 저장단계와 상기 저장된 액상의 수산화칼슘과 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스를 투입 혼합하는 혼합단계와 상기 혼합단계에서 상기 수산화칼슘과 상기 연소가스내에 포함된 이산화탄소가 반응하여 탄산칼슘이 생성되도록 1차 내지 3차 반응조를 순차적으로 거쳐 탄산칼슘을 생성하는 반응단계와 상기 반응단계에서 생성된 함수율 84~86%의 탄산칼슘을 원심탈수기를 이용하여 탈수하는 탈수단계와 상기 탈수단계를 거친 탄산칼슘을 압력 16kg/cm2 온도 203℃ 조건하에서 건조기에서 건조하는 건조단계를 포함하며,
상기 혼합단계에서 산화마그네슘(MgO) 또는 수산화나트륨(NaOH)중 어느 하나를 혼합하여 이산화탄소를 제거한 탄산칼슘에 첨가제를 혼합하되,
상기 첨가제는,
19메쉬 이하의 재활용 합성수지칩인 폐고무칩, 폐타이어칩 또는 EPDM칼라칩 중 어느 하나 또는 전부와 액상 경화제인 에폭시우레탄 함유 고강도 경화제가 혼합된 합성토양개량수지, 황토, 볏짚, 펄프중 어느 하나 또는 전부를 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 반응단계에서 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합하여 흡수제를 생성하고 상기 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합하여 반응약제를 생성하는 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 불연물은 시멘트를 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법. - 삭제
- 제 3 항에 있어서,
상기 흡수제 100중량부 기준에 아민계열의 증진제는 1.5 내지 2.3중량부를 결합하여 된 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 흡수제 95~99.5 중량% 와 아민계열의 증진제 0.5~5 중량%를 혼합한 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 아민계열의 증진제는 에탄올아민(ethanolamine), 트리에탄올아민 (Triethanolamine), 피페라진(piperazine), 트리에틸아민(triethylamine)중 어느 하나인 것을 포함하는 제강슬래그로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 이산화탄소 포집에 의한 건설자재 제조방법.
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