KR102524572B1 - 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체 및 이의 제조방법 - Google Patents

석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 경수성이 낮아 건축재료로서 재활용이 불가능한 석탄화력발전소 유동층 보일러의 바닥재에 물, 비산재, 시멘트 및 우레탄폼을 최적의 비율로 첨가하여 강도가 높고 비중이 낮은 경화체를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 경화제를 제공하므로 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 친환경적으로 재활용하는 기술을 제공하는데 있다.
본 발명은 경수성이 낮아 재활용이 어려운 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재 바닥재를 50%이상 포함한 저비중 고강도 경화체이므로 건축재료로서 사용가능하다. 따라서 본 발명은 상기 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 바닥재를 폐기하지 않고 건축재료로서 재활용하므로 환경을 보호하고 부가가치를 창출하는 효과가 있다.

Description

석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체 및 이의 제조방법{Low Density And High Strength Cured Body Containing Circulating Fluidized Bed Combustion Boiler Ashes And Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
석탄화력발전소 유동층 보일러(CFBC: circulating fluidized bed combustion boiler)는 공기와 석회를 동시에 주입시켜 연소시킴으로써 질소산화물, 황산화물 등 오염물질 배출을 크기 줄이는 친환경 발전설비이다. 상기 석탄화력발전소 유동층 보일러는 1200 내지 1500℃에서 고정상 연소방식을 사용하는 일반적인 석탄화력발전소와 달리 700 내지 900℃에서 산소를 주입하며 유동 모래층(유동사)을 만들고 상기 유동사에서 석탄과 석회석을 함께 연소시키므로 로내탈황을 유도하여 오염물질의 배출을 저감시킨 특징이 있다. 상기 연소온도가 900℃를 초과하게 되면 로내탈황이 수행되지 않는다. 석탄화력발전소 유동층 보일러의 석탄재는 1200 내지 1500℃에서 고정상 연소방식을 사용하는 일반적인 석탄화력발전소의 석탄재와 전혀 다른 성상을 가지게 된다. 예를 들어 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재는 비산재와 바닥재의 비율이 80:20의 비율로서 상기 고정상 연소방식을 사용하는 일반적인 석탄화력발전소의 석탄재의 비산재와 바닥재 비율 20:80과 정반대이다. 또한 석탄화력발전소 유동층 보일러의 석탄재는 고온에서 석탄을 연소시켜 발생한 일반 화력발전소의 석탄재와 달리 석회석을 함께 연소시키므로 석고성분이 많이 포함되는데 특히 석탄화력발전소 유동층 보일러는 상대적으로 저온(700 내지 900℃)에서 연소된 것이기 때문에 석탄재의 멜팅(melting)이 전혀 일어나지 않은 특징이 있다. 또한 석탄화력발전소 유동층 보일러는 산소를 주입하여 유동사(모래)로 유동층을 형성한 후 그 위에서 석탄을 연소시키는 방식이기 때문에 미립자 인 비산재는 로내에 머무르는 시간이 짧고 바닥재는 로내 체류 시간이 긴 특징을 갖는다. 상기 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 비산재와 바닥재는 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe2O3 또는 Fe3O4), 무수석고(CaSO4), 석영(SiO2), 산화마그네슘(MgO), 및 황장석(Ca2Al2SiO7)등으로 구성된다. 상기 비산재는 수경성이 높은 무수석고가 주성분으로 구성되어 건축재료로서 많이 재활용되는 실정이나 상기 바닥재는 수경성이 낮은 무수석고가 주성분으로 포함되어 콘크리트용 경량골재와 같은 건축재료로서 재활용이 불가능한 단점이 있었다.
이에 따라 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 바닥재는 주로 매립되어 폐기처리되는 실정이었으나 미립상의 바닥재만을 선별하여 알카리성 중화제로 재활용하는 기술(한국등록특허 10-2152425) 및 바닥재로부터 철 성분을 회수 분리하는 재활용 기술(한국등록특허 10-1985912)등이 개발되어 상기 바닥재의 재활용에 대한 관심이 증가되고 있다. 그러나 상기 재활용 기술은 바닥재를 용도에 따라 분리하고 그로부터 특정 성분을 추출하여 재사용하는 기술로서 추출과정 및 최종단계에서 부수적인 폐기물이 발생하는 한계가 있었다. 따라서 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 바닥재를 온전히 사용하고 가장 수요가 높으며 무수석고를 이용한 경화성질을 활용할 수 있는 건축재료로의 재활용 기술이 개발된다면 상기 바닥재를 친환경적으로 처리할 수 있을 뿐 아니라 부가가치 또한 창출할 수 있을 것으로 기대된다.
본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.
한국등록특허 10-2152425 한국등록특허 10-1985912
본 발명은 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 경수성이 낮아 건축재료로서 재활용이 불가능한 석탄화력발전소 유동층 보일러의 바닥재에 물, 비산재, 시멘트 및 우레탄폼을 최적의 비율로 첨가하여 강도가 높고 비중이 낮은 경화체를 제조하는 방법 및 이를 통해 제조된 경화제를 제공하므로 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 친환경적으로 재활용하는 기술을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.
본 발명은 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 물 400 내지 500 중량부가 포함되고; 시멘트가 50 내지 100 중량부로 포함되고; 우레탄폼이 20 내지 100중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체를 제공한다.
상기 유동층 보일러 석탄재는 바닥재와 비산재가 1:0.2 내지 1:2의 중량비로 포함된 것을 특징으로 하며 상기 바닥재에 포함된 무수석고(CaSO4)는 비활성의 조립 Ⅱ형 무수석고이며 직경 45㎛ 미만으로 분쇄된 것을 특징으로 하고 상기 우레탄폼은 직경이 0.1 내지 5㎜인 분말 상태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 저비중 고강도 경화체는 강화제로서 폴리프로필렌 재질의 폐그물이 길이 1 내지 5㎜, 직경이 0.05 내지 1㎜로 분쇄된 입자가 상기 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 20 내지 100 중량부로 더 포함되며 규산나트륨이 상기 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 20 내지 40중량부로 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 저비중 고강도 경화체는 부피비중이 0.4 내지 1.6이며, 재령 10 내지 13일에서 압축강도가 30 내지 190kg/cm2인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 비산재와 바닥재로 구분하여 준비하되 상기 바닥재는 직경 45㎛ 미만으로 분쇄하여 바닥재 미세분말을 제조하는 제 1 단계; 우레탄폼을 직경이 0.1 내지 5㎜인 분말상태로 분쇄하여 우레탄폼 분말을 제조하고, 폴리프로필렌 재질의 폐그물을 길이 1 내지 5㎜, 직경이 0.05 내지 1㎜로 분쇄하여 폐그물 분말을 제조하는 제 2 단계; 상기 비산재와 상기 바닥재 미세분말이 1:0.2 내지 1:2의 중량비가 되도록 혼합하여 석탄재 분말을 제조하고 상기 석탄재 분말 1000중량부, 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 시멘트 50 내지 100 중량부, 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 상기 우레탄폼 분말 20 내지 100 중량부; 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 상기 폐그물 분말 20 내지 100 중량부; 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 규산나트륨 20 내지 40 중량부 및 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 물 400 내지 500 중량부로 혼합하여 석탄재 혼합물을 제조하고 상기 석탄재 혼합물을 성형틀에서 성형하여 경화체를 제조하는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체의 제조방법을 제공한다.
상기 석탄재 혼합물은 비중이 0.9이상인 것을 특징으로 하며 상기 석탄재 혼합물은 성형틀에서 10 내지 13일 양생하면 압축강도가 30 내지 190kg/cm2인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 경수성이 낮아 재활용이 어려운 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재 바닥재를 50%이상 포함한 저비중 고강도 경화체이므로 건축재료로서 사용가능하다. 따라서 본 발명은 상기 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 바닥재를 폐기하지 않고 건축재료로서 재활용하므로 환경을 보호하고 부가가치를 창출하는 효과가 있다.
본 발명은 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 물 400 내지 500 중량부가 포함되고; 시멘트가 50 내지 100 중량부로 포함되고; 우레탄폼이 20 내지 100중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체를 제공한다.
본 발명의 유동층 보일러는 석탄화력발전소에서 사용하는 것으로 700 내지 900℃의 고온에서 모래에 산소를 불어넣어 유동층을 형성하고 석회석과 석탄을 동시에 넣어 이를 연소시키는 방식으로 완전연소 및 로내탈황등이 이루어져 질산화물 및 황산화물등의 오염물질의 배출크기가 현저히 줄어든 친환경 발전설비이다.
상기 유동층 보일러 석탄재는 비산재와 바닥재로 구분되며 공통적으로 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe2O3 또는 Fe3O4), 산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 주성분으로 하며 산화마그네슘(MgO), 및 산화황(SO3)이 더 포함되어 있다. 상기 비산재는 입도가 45㎛미만이고 백필터와 집진기에 포집된다. 그러나 상기 바닥재는 오랫동안 보일러 내에 머물러 고온에 노출된다. 이러한 이유로 상기 비활성의 조립 비산재에 포함된 무수석고는 수경성이 좋은 Ⅲ형 무수석고 및 미립의 활성 Ⅱ형 무수석고로 구성되는 반면, 상기 바닥재에 포함된 무수석고는 수경성이 매우 낮은 조립의 비활성 Ⅱ형 무수석고로 구성된다. 상기 비산재는 무수석고의 우수한 수경성으로 인하여 콘크리트의 재료로서 많이 사용된다. 그러나 상기 바닥재의 경우 조립의 비활성 Ⅱ형 무수석고로 구성되었으므로 수경성이 매우 낮고 경화체의 강도가 약하여 콘크리트의 재료로서 사용이 불가능한 단점이 있었다.
본 발명에서는 상기 바닥재를 최대한 사용하되 비산재, 시멘트, 우레탄폼을 최적의 비율로 첨가하므로 수경성과 강도가 높아 건축재료로서 사용가능한 바닥재 혼합물 및 이의 경화체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 유동층 보일러 석탄재는 바닥재와 비산재가 1:0.2 내지 1:2의 중량비로 포함되며 바람직하게는 1:1의 중량비로 포함된다.
상기 석탄재는 물과 혼합하여 반응을 유도한다. 물의 양이 너무 적으면 유동성이 적어 반응이 충분히 일어나지 않으므로 강도가 나오지 않고 압력을 가해주기 힘들며, 물의 양이 너무 많으면 물이 증발하고 난후 경화체 내부의 공극이 너무 많아 강도가 저하된다.
본 발명의 경화체를 제조하기 위해서는 유동층 보일러 석탄재 1000중량부에 대하여 물은 400 내지 500 중량부로 포함된다. 상기 물의 양은 물비로도 표현이 가능하다. 상기 물 400중량부는 물비 40%에 해당하고 상기 물 500중량부는 물비 50%에 해당한다. 바람직하게는 유동층 보일러 석탄재 1000중량부에 대하여 물은 440 내지 480 중량부로 포함된다.
상기 바닥재는 평균 직경이 45㎛을 초과하는 괴의 형상을 가지므로 표면적이 적어 반응이 저하된 특징이 있다. 이에 본 발명에서는 상기 바닥재를 분쇄하여 반응성을 향상시킨다. 본 발명의 바닥재는 직경 45㎛ 미만으로 분쇄하되, 325 메쉬(mesh)를 통과하는 입자크기 수준으로 분쇄 가능 방법이면 제한 없이 사용가능하다. 추가적으로 상기 바닥재를 직경 45㎛ 미만으로 분쇄하게 되면 비산재의 입경과 유사한 상태가 되므로 혼합이 용이한 장점이 있다.
상기 시멘트는 경화체의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 상기 시멘트가 첨가되면 시멘트의 알루미늄칼슘염(3CaO·Al2O3)이 석탄재의 무수석고(CaSO4) 및 물과 반응하게 되고 상기 반응으로부터 생성된 에트린자이트(3[[3CaO·Al2O3]·3[CaSO4]·32H2O])가 모노설페이트(3[[3CaO·Al2O3]·[CaSO4]·12H2O])로 전이하면서 강도가 향상된다.
상기 시멘트는 상기 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 50 내지 100중량부로 포함된다. 상기 시멘트가 50중량부 이하로 사용되면 강도향상 효과가 미미하고 100중량부를 초과하면 강도향상효과가 오히려 감소하게 된다.
상기 우레탄폼은 발포제로서 사용된다. 경화체가 건축재료로 사용되기 위해서는 경량화가 필요하다. 상기 우레탄폼이 포함되면 우레탄폼 내부의 기포에 의해 경화체 전체의 기공률이 향상되므로 경화체가 경량화 된다. 본 발명에서는 우레탄폼은 직경이 0.1 내지 5㎜인 분말 상태를 사용한다. 상기 직경이 0.1㎜미만이면 기공률 향상효과가 미미하고 상기 직경이 5㎜를 초과하면 바닥재 혼합물의 제조과정에서 우레탄폼이 떠올라 재료분리현상이 발생하는 문제점이 있다. 본 발명에서는 상기 직경이 0.1 내지 5㎜인 분말 상태의 우레탄폼을 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 20 내지 100 중량부로 첨가한다. 상기 우레탄폼이 20 중량부 미만으로 포함되면 경화체의 경량화 효과가 미미하고 100 중량부를 초과하여 포함되면 강도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체는 강화제로서 폴리프로필렌 재질의 페그물이 길이 1 내지 5㎜, 직경이 0.05 내지 1㎜로 분쇄된 입자가 상기 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 20 내지 100 중량부로 더 포함되며 규산나트륨이 상기 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 20 내지 40중량부로 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리프로필렌 재질의 폐그물은 인장강도가 높아 경화체의 균열 및 파괴를 방지하여 강도를 향상시키는 효과가 있다. 그러나 상기 폐그물은 비중이 0.9에 지나지 않아 혼합시 재료분리가 일어날 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 폐그물은 길이 1 내지 5㎜, 직경이 0.05 내지 1㎜로 분쇄하여 사용한다. 상기 폴리프로필렌 재질의 폐그물이 20 중량부 미만으로 포함되면 강도향상효과가 미미하고 100 중량부를 초과하더라도 강도향상효과는 크게 증가되지 않는다.
상기 규산나트륨(sodium silicate, Na2SiO3-nH2O)은 첨가제로서 경화체의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 상기 규산나트륨은 바닥재 혼합물의 수산화칼슘과 반응하여 규산칼슘수화물(XCaO·YSiO2·ZH2O)하는 방법으로 경화를 유도하게 된다. 상기 규산나트륨이 20 중량부 미만으로 포함되면 강도향상효과가 미미하다.
상기의 배합비로 제조된 바닥재 혼합물을 성형틀에서 양생하게 되면 저비중 고강도 경화체를 제조할 수 있게 된다. 상기 저비중 고강도 경화체는 부피비중이 0.4 내지 1.6이며, 재령 10 내지 13일에서 압축강도가 30 내지 190kg/cm2인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체의 제조방법을 제공한다:
단계 1: 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 비산재와 바닥재로 구분하여 준비하되 상기 바닥재는 직경 45㎛ 미만으로 분쇄하여 바닥재 미세분말을 제조하는 단계;
단계 2: 우레탄폼을 직경이 0.1 내지 5㎜인 분말상태로 분쇄하여 우레탄폼 분말을 제조하고, 폴리프로필렌 재질의 폐그물을 길이 1 내지 5㎜, 직경이 0.05 내지 1㎜로 분쇄하여 폐그물 분말을 제조하는 단계;
단계 3: 상기 비산재와 상기 바닥재 미세분말이 1:0.2 내지 1:2의 중량비가 되도록 혼합하여 석탄재 분말을 제조하고 상기 석탄재 분말 1000중량부, 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 시멘트 50 내지 100 중량부, 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 상기 우레탄폼 분말 20 내지 100 중량부; 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 상기 폐그물 분말 20 내지 100 중량부; 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 규산나트륨 20 내지 40 중량부 및 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 물 400 내지 500 중량부로 혼합하여 석탄재 혼합물을 제조하고 상기 석탄재 혼합물을 성형틀에서 성형하여 경화체를 제조하는 단계.
상기 석탄재 혼합물은 성형틀에서 10 내지 13일 양생하면 압축강도가 30 내지 190kg/cm2인 저비중 고강도 경화체가 제조된다.
하기에서 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
실시예
1. 분쇄한 바닥재, 비산재, 발포제를 포함하는 경량 성형체의 제조
석탄화력발전소용 순환유동층 보일러의 바닥재는 700 내지 900℃의 유동사와 함께 보일러 내에 머무르는 시간이 길기 때문에 존재하는 대부분의 석고가 비활성의 조립 Ⅱ형 무수석고로 존재하게 된다. 또한 건식비중선별공정에 따라 선별된 상기 바닥재는 기공의 분포가 불균일하고 강도가 약하며 수경성이 매우 느린 단점이 있어 콘크리트용 경량골재로서 재활용이 어려운 단점이 있었다.
본 발명에서는 상기 바닥재의 단점을 보완하기 위하여 325 메쉬(mesh)이하로 분쇄하여 바닥재의 직경이 45㎛미만으로 균질한 상태가 되도록 한 후 비산재 및 발포제와 혼합하고 물을 가하여 반죽한 후 형틀에서 습윤양생하여 성형하였다. 상기 바닥재와 비산재는 각각 1kg씩 사용하여 1000:1000의 중량부가 되도록 하였고 발포제로서 바닥재 1000중량부에 대하여 우레탄폼을 20 내지 100 중량부가 되도록 첨가하였다(이하 중량부는 바닥재 1000중량부에 대한 것이다.). 그리고 물을 800 중량부가 되도록 첨가하여 바닥재 혼합물을 제조하였다. 상기 바닥재 혼합물은 형틀에 부어 상온에서 습윤양생하였으며 일정시간 간격으로 시료를 채취하여 압축강도를 측정하였다(표 1 참조).
실시예 바닥재 비산재 발포제 물 재령 평균압축강도
중량부 중량부 중량부 중량부 물비(%) 일 MPa kg/cm2
1 1000 1000 20 800 40 0.5 2 20.39
2 1000 1000 20 800 40 1 3.6 36.71
3 1000 1000 20 800 40 1.5 4.45 45.38
4 1000 1000 20 800 40 2 5.1 52.00
5 1000 1000 20 800 40 3 5.5 56.08
6 1000 1000 20 800 40 4 5.75 58.63
7 1000 1000 20 800 40 5 5.9 60.16
8 1000 1000 20 800 40 6 5.93 60.47
9 1000 1000 20 800 40 7 6 61.18
10 1000 1000 20 800 40 8 6 61.18
11 1000 1000 20 800 40 9 6 61.18
12 1000 1000 20 800 40 10 6.05 61.69
중량부는 바닥재 1000 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과 성형체의 강도는 시멘트보다 매우 빨리 경화되는 현상을 보였다. 또한 24시간 만에 최고 압축강도(6.05MPa)의 60% 수준인 3.61MPa을 보였으며 48시간 경과 후 85% 수준, 240시간 경과 후 100%인 6.05MPa의 강도를 보였다. 상기 강도는 시멘트보다는 약하지만 발포콘크리트와 유사한 것으로 확인되었다.
양생 10일을 기준으로 첨가하는 물의 양을 조절하여 양생한 후 시료의 압축강도 변화를 확인하였다. 상기 분쇄한 바닥재(직경 45㎛ 미만) 1000중량부(1㎏), 비산재 1000중량부(1㎏), 발포제 20중량부(2 내지 10g)로 혼합하였고 물은 500중량부(500㎖), 600중량부(600㎖), 700중량부(700㎖), 800중량부(800㎖), 1000중량부(1000㎖), 1500중량부(1500㎖) 또는 2000중량부(2000㎖)가 되도록 혼합하고 반죽한 후 틀에서 성형하였다(표 2 참조).
실시예 바닥재 비산재 발포제 물 평균압축강도 기공률 부피비중
중량부 중량부 중량부 중량부 물비(%) MPa kg/cm2 % -
8 1000 1000 20 500 25 8.2 83.6167 22 1.79
9 1000 1000 20 600 30 7.55 76.98857 24 1.65
10 1000 1000 20 700 35 6.9 70.3604 28 1.6
11 1000 1000 20 800 40 6.2 63.2224 31 1.55
12 1000 1000 20 1000 50 5.5 56.0844 30 1.5
13 1000 1000 20 1500 75 5.25 53.5351 36 1.25
14 1000 1000 20 2000 100 5 50.9858 41 1.15
중량부는 바닥재 1000 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과 성형체의 강도는 물 500중량부(실시예 8)에서 가장 높은 8.2MPa을 나타내며, 물비의 증가와 함께 강도가 저하하여 물 2000중량부(실시예 14)에서 5MPa의 가장 낮은 강도를 보이는 것으로 확인되었다. 동일한 시료에 대하여 기공률과 부피비중을 계산한 결과, 기공률은 물의 첨가량에 비례하는 것으로 확인되었으며 부피비중은 물의 첨가량에 반비례하는 것으로 확인되었다. 만일 부피비중이 1.5이하이며 기공률이 30%인 제품을 얻기 원한다면 물비를 40%(물 800중량부-실시예 11)이상으로 하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
물비을 40%로 고정한 상태에서 비산재의 양을 변화시켜 혼합 성형하고 10일간 양생한 후 강도, 기공률, 부피비중을 측정하였다(표 3 참조).
실시예 바닥재 비산재 발포제 물 평균압축강도 기공률 부피비중
중량부 중량부 중량부 중량부 물비(%) MPa kg/cm2 % -
15 1000 200 20 480 40 3.1 31.61 30.5 1.52
16 1000 400 20 560 40 3.5 35.69 31.5 1.56
17 1000 600 20 640 40 3.95 40.28 31 1.48
18 1000 800 20 720 40 4.8 48.95 31.5 1.53
19 1000 1000 20 800 40 5.95 60.67 31.5 1.5
20 1000 2000 20 1200 40 8 81.58 31 1.43
중량부는 바닥재 1000 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과, 성형체의 강도는 비산재 혼합량이 200중량부인 실시예 15에서 가장 낮은 3.1MPa을 보인 후 비산재의 첨가량에 비례하여 증가하다가 비산재 혼합량이 2000중량부인 실시예 20에서 가장 높은 8.2MPa을 보이는 것이 확인되었으나 기공률과 부피비중은 비산재의 첨가량에 따라 유의미하게 변화하지 않는 것으로 확인 되었다.
2. 분쇄한 바닥재, 비산재, 시멘트, 발포제, 강화제, 및 첨가제를 포함하는 성형체의 제조
상기 실험을 통하여 분쇄한 바닥제와 비산재를 혼합하고 물의 양을 조절하면 일정 수준의 강도와 기공률을 가진 저비중 고강도 경화체로서 제조할 수 있다는 것을 확인하였다.
이하에서는 실시예를 통하여 시멘트, 발포제, 강화제, 및 첨가제의 첨가량을 조절하여 강도가 더 향상된 경화체의 제조에 대하여 설명한다.
2-1. 함수량에 따른 성형체 압축강도의 변화
먼저 상기에서 확인한 물의 배합비에 대하여 더 상세히 실험하였다. 상기 결과에서는 분쇄한 바닥재 1000중량부에 대하여 물 800중량부로 사용한 결과에서 기공률과 부피비중의 결과가 우수하여 강도를 가지면서도 비중이 낮은 경화체를 제조할 수 있었다. 이에 우레탄폼을 발포제로 포함하지 않는 경우의 물의 최적비를 확인하기 위하여 실험을 수행하였다.
분쇄한 바닥재 1000중량부와 비산재 1000중량부를 사용하고 물 400중량부(물비 20%), 물 600중량부(물비 30%), 물 800중량부(물비 40%), 물 1000중량부(물비 50%), 또는 물 1200중량부(물비 60%)를 혼합하고 형틀에 넣어 시편을 상온에서 습윤양생하였다(표 4 참조).
실시예 바닥재 비산재 물 재령 평균압축강도
중량부 중량부 중량부 물비(%) 일 kg/cm2
21 1000 1000 400 20 12 16.27
22 1000 1000 600 30 12 23.52
23 1000 1000 800 40 12 87.44
24 1000 1000 1000 50 12 43.18
25 1000 1000 1200 60 12 21.36
중량부는 바닥재 1000 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과, 물 800중량부(물비 40%)를 사용한 결과에서 가장 높은 압축강도를 가지는 것이 확인되었다. 좀 더 상세한 최적의 물 첨가비율을 확인하기 위하여 물 720 중량부(물비 36%), 물 760 중량부(물비 38%), 물 800 중량부(물비 40%), 물 840 중량부(물비 42%), 물 880 중량부(물비 44%), 물 920 중량부(물비 46%), 물 960 중량부(물비 48%), 또는 물 1000 중량부(물비 50%)로 동일한 방법으로 압축강도를 측정하였다(표 5 참조).
실시예 바닥재 비산재 물 재령 평균압축강도
중량부 중량부 중량부 물비(%) 일 kg/cm2
26 1000 1000 720 36 30 34.22
27 1000 1000 760 38 30 34.85
28 1000 1000 800 40 30 35.35
29 1000 1000 840 42 30 44.32
30 1000 1000 880 44 30 73.97
31 1000 1000 920 46 30 38.87*
32 1000 1000 960 48 30 60.9
33 1000 1000 1000 50 30 66.3
중량부는 바닥재 1000 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과 물 840 중량부(물비 42%) 내지 물 1000 중량부(물비 50%)에서 압축강도가 우수한 것으로 확인되었으며 가장 우수한 압축강도를 보이는 시편은 물 880 중량부(물비 46%)를 사용한 시편인 것으로 확인되었다.
2-2. 시멘트의 첨가에 따른 성형체의 압축강도 변화
압축강도가 가장 우수한 물 첨가량을 가지는 실시예 30(물비 44%)의 조건에 시멘트를 더 첨가하여 압축강도의 변화를 확인하였다. 분쇄한 바닥재 1000중량부, 비산재 1000중량부, 물 880중량부(물비44%)에 시멘트 100중량부(석탄재 100% 기준 시멘트 5%에 해당), 시멘트 200중량부(석탄재 100% 기준 시멘트 10%에 해당), 시멘트 300중량부(석탄재 100% 기준 시멘트 15%에 해당), 또는 시멘트 400중량부(석탄재 100% 기준 시멘트 20%에 해당)를 혼합하고 형틀에 넣어 시편을 상온에서 습윤양생하였다((표 6참조).
실시예 바닥재 비산재 시멘트 물 평균압축강도(kg/cm2)
중량부 중량부 중량부 중량부 물비(%) 재령
4일		 재령
7일		 재령
10일		 재령
13일		 재령
20일		 재령
28일
34 1000 1000 100 880 44 61.56 92.58 121.07 178.43 187.8 -
35 1000 1000 200 880 44 69.54 112.94 146.17 145.83 218.53 -
36 1000 1000 300 880 44 57.31 122.28 112.08 131.06 194 253.57
37 1000 1000 400 880 44 55.64 110.47 111.94 138.93 223.93 184.7
중량부는 바닥재 1000 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과 시멘트 100중량부(시멘트 5%-실시예 34), 시멘트 200중량부(시멘트 10%-실시예 35), 시멘트 300중량부(시멘트 15%-실시예 36), 또는 시멘트 400중량부(시멘트 20%-실시예 38)로 첨가된 시편 모두 압축강도가 향상된 것이 확인되며 시멘트의 첨가량이 5%이상이면 압축강도의 향상효과는 서로 유사한 것으로 판단된다. 따라서 석탄재의 첨가량을 증가시켜 재활용성을 증가시키면서도 압축강도의 향상을 도모하기 시멘트의 적절 사용량은 압축강도의 향상효과가 있는 최소량인 것이 바람직하므로 실시예 34 또는 실시예 35의 시멘트 첨가량이 적절한 것으로 판단된다.
2-3. 발포제, 강화제, 및 첨가제의 첨가에 따른 압축강도의 변화
상기 실시예에서는 우레탄폼을 발포제로서 사용한 결과가 있다. 우레탄폼을 발포제로 사용하게 되면 기공율이 향상되므로 경량화 할 수 있으나 압축강도가 저하된다. 본 발명에서는 경량화로 인한 압축강도 저하를 보완하기 위하여 발포제의 첨가조건을 조절하고 강화제를 첨가하였다. 우레탄폼 발포제는 폼(foam)상태의 우레탄을 분쇄하여 크기를 조절한 후 첨가하였으며 강화제는 종이, 폐그물(폴리프로필렌)을 사용하였고 첨가제로서 황산알루미늄(aluminium sulphate, Al2(SO4)3) 및 물유리(sodium silicate, Na2SiO3-2H2O)를 사용하였다.
종이, 폐그물, 우레탄폼을 첨가하여 양생한 시료의 압축강도를 비교하였으며 시멘트를 각각 더 첨가하여 압축강도를 비교하였다(표 7 참조). 상기 종이는 골판지를 5mm이하의 크기로 분쇄하여 첨가하였으며, 상기 폐그물은 폴리프로필렌 재질의 그물을 사용하였고 5mm 이하의 크기로 분쇄하여 첨가하였으며, 상기 우레탄폼은 평균 직경이 1mm가 되도록 분쇄하여 첨가하였다.
실시예 바닥재 비산재 종이 폐그물 우레탄폼 시멘트 물 재령 평균압축강도
중량부 중량부 중량부 중량부 중량부 중량부 중량부 물비 일 kg/cm2
38 1000 1000 0 0 80 0 920 46 18 96.67
39 1000 1000 0 0 80 200 1000 50 18 147.13
40 1000 1000 0 80 0 0 920 46 18 103.7
41 1000 1000 0 80 0 200 1000 50 18 172.37
42 1000 1000 80 0 0 0 920 46 18 29.57
43 1000 1000 80 0 0 200 1000 50 18 82.67
중량부는 바닥재 1000 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과 종이 80 중량부만을 첨가 사용하는 경우 평균압축강도가 29.57kg/cm2으로 가장 낮은 것으로 확인되었으며 시멘트 200중량부(시멘트 10%)를 첨가하는 경우 평균압축강도가 82.67kg/cm2으로 상승하였다(실시예 42 및 43). 우레탄폼이나 폐그물만을 사용한 실시예보다 낮은 평균압축강도를 가지는 것으로 확인되었다. 실시예 38과 같이 우레탄폼 80 중량부만을 사용한 결과 평균압축강도가 96.67kg/cm2으로 종이만을 사용한 실시예 42보다 향상된 것이 확인되었으며 실시예 39와 같이 시멘트 10%를 함께 사용한 결과 압축강도가 더 향상된 것이 확인되었다. 특히, 폐그물의 경우 폐그물만을 사용하는 경우 우레탄폼을 사용하는 것보다 높은 압축강도를 보였으며 시멘트 10%를 함께 사용하면 압축강도가 172.37kg/cm2까지 상승하는 것으로 확인되었다.
2-3-1. 발포제의 크기에 따른 압축강도의 변화
상기 우레탄폼은 발포제로서 기공률을 향상시켜 경량화하는데 사용 가능하다. 상기 실험결과에 따르면 우레탄폼을 사용하는 경우 동일한 물비를 가지며 우레탄폼을 사용하지 않은 시료(실시예 31)보다 높은 압축강도를 보이는 것이 확인된다. 이에 실시예를 통해 우레탄폼의 종류와 함유량에 따른 압축강도의 변화를 확인하였다. 먼저 우레탄폼을 분쇄하여 평균직경 1㎜로 제조한 후 첨가량을 달리하여 압축강도를 평가하였다(표 8 참조).
실시예 바닥재 비산재 우레탄폼 물 평균압축강도(kg/cm2)
중량부 중량부 중량부 중량부 물비(%) 재령 7일
44 150 150 3 153 51 43.0
45 150 150 12 150 50 33.7
46 150 150 24 167 55 22.7
중량부는 바닥재 150 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과 우레탄폼을 3 중량부(석탄재 100%에 대하여 우레탄폼 1%에 해당)사용한 결과 재령 7일에서 43.0kg/cm2의 압축강도를 보이고 우레탄폼을 12 중량부(석탄재 100%에 대하여 우레탄폼 4%에 해당)을 사용한 경우 33.7kg/cm2의 압축강도를 보였으며, 우레탄폼을 24 중량부(석탄재 100%에 대하여 우레탄폼 8%에 해당)을 더 사용한 경우 22.7kg/cm2의 압축강도를 보여 우레탄 폼의 사용량이 증가할수록 압축강도가 감소하는 경향을 보였다.
2-3-2. 첨가제에 따른 압축강도의 변화
건축재료로 사용되는 콘크리트와 같은 경화체에 사용되는 첨가제로서 알루미늄 설페이트(aluminium sulfate)와 규산나트륨(sodium silicate)이 본 발명의 경화체에 미치는 영향을 확인하였다. 상기 알루미늄 설페이트는 팽창제로서 작용하여 콘크리트의 균열을 저감시키는 효과가 있으며 상기 규산나트륨은 알카리 자극제로서 콘크리트의 경화를 촉진하는 효과가 있다. 물비는 50%로 고정하고 알루미늄 설페이트(aluminium sulfate)와 규산나트륨(sodium silicate)을 각각 석탄재 100% 기준 2.0%가 되도록 첨가하여 혼합 성형하였다. 상기 성형체는 재령 8일에서 압축강도를 측정하였다(표 9 참조).
실시예 바닥재 비산재 알루미늄설페이트 규산나트륨 물 평균압축강도(kg/cm2)
중량부 중량부 중량부 중량부 중량부 물비(%) 재령
3일		 재령
4일		 재령
5일		 재령
8일
47 150 150 0 0 150 50 21.13 26.67 35.7 52.5
48 150 150 0 6.0 150 50 38.6 53.87 65.2 84.43
49 150 150 6.0 0 150 50 21.67 30.37 29.6 53
중량부는 바닥재 150 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과 알루미늄 설페이트를 첨가한 실시예 49의 경우 재령 8일의 압축강도가 53kg/cm2으로 아무런 첨가제도 넣지 않은 실시예 47과 유사한 압축강도를 가지는 반면 규산나트륨을 첨가한 실시예 48의 경우 압축강도가 84.43kg/cm2으로 향상된 것이 확인되었다.
이에 상기 규산나트륨의 첨가량을 달리하여 성형체를 제조하고 압축강도를 측정하였다(표 10 참조).
실시예 바닥재 비산재 규산나트륨 물 평균압축강도(kg/cm2)
중량부 중량부 중량부 중량부 물비(%) 재령9일
50 200 200 2 212 53 53.3
51 200 200 4 212 53 79.37
52 200 200 6 212 53 90.43
53 200 200 12 212 53 108.83
중량부는 바닥재 150 중량부를 기준으로 함.
물비는 바닥재와 비산재를 포함하는 석탄회의 중량부에 대한 물의 중량부를 %로 표현한 것임.
평균압축강도는 시료 10개 이상의 압축강도값을 평균한 것임.
실험결과 규산나트륨의 첨가량을 증가한 결과 압축강도가 증가하는 것이 확인되었다. 또한 재령을 더 증가시킬수록 압축강도가 증가하는 것이 확인되어 추가적인 실험을 통하여 재령기간에 대한 확인을 더 할 필요가 있는 것으로 확인되었다.
3. 결론
본 발명은 실시예를 통하여 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재 중 건축재로서 재활용이 어려워 버려졌던 바닥재를 활용하여 저비중 고강도 경화체의 제조가 가능하다는 것을 확인하였다.
석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 비산재와 바닥재는 광물조성이 비슷하다. 그러나 상기 비산재는 입자가 작아 가벼우므로 연소와 함께 필터로 빠져나가 보일러내에 오래 머물지 않는 반면, 상기 바닥재는 입자가 커 무거우므로 필터로 쉽게 빠져나가지 못하고 유동사와 함께 보일러 내(700 내지 900℃)에서 오래 머물게 된다. 이에 따라 상기 비산재는 수경성이 좋은 Ⅲ형 무수석고를 주로 포함하여 석고의 경화를 통한 건축재료로의 재활용이 가능한 반면 상기 바닥재는 고온에서 오래 존재하였기 때문에 비활성 조립형 Ⅱ형 무수석고가 주로 존재하게 되어 수성이 매우 느린 특성이 있으므로 건축재료로의 재활용이 불가능하였다.
본 발명에서는 상기 바닥재의 사용을 최대화하고 비산재, 시멘트, 우레탄폼 분말, 폴리프로필렌 재질의 폐그물 분말, 규산나트륨의 배합비를 최적하하여 저비중 고강도 경화체를 제조하였다.
상기 비산재와 바닥재를 포함하는 석탄재에 물과 시멘트를 첨가하게 되면 석탄재의 무수석고(CaSO4), 시멘트의 알루미노칼슘염(3CaO·Al2O3) 및 물이 반응하여 먼저 에트린자이트([3CaO·Al2O3]·3[CaSO4]·32H2O)를 형성한 다음 모노설페이트(3[[3CaO·Al2O3]·[CaSO4]·12H2O])로 전이하면서 강도가 향상된다.
상기 규산나트륨, 석탄재 및 물이 혼합되면 규산이온과 수산화칼슘이 반응하여 규산칼슘수화물(XCaO·YSiO2·ZH2O)을 형성하므로 강도를 향상시키게 된다.
상기 폴리프로필렌의 폐그물은 인장강도가 높아 경화체의 균열이나 파괴를 방지하여 강도를 향상시킬 뿐 아니라 경화체의 경량화를 촉진한다. 다만 성형을 위한 바닥재 혼합물의 비중이 0.9 미만으로 낮아지게 되면 우레탄폼 분말 및 폐그물 분말이 분리되는 현상이 발생하게 되고, 폴리프로필렌의 소수성 표면으로 인하여 접합강도가 낮아져 경화체의 강도가 저하되거나 균열이 발생하게 된다. 따라서 석탄재, 시멘트, 물이 혼합된 바닥재혼합물은 비중을 0.9 이상이도도록 하는 것이 바람직하고 상기 우레탄폼 분말 및 상기 폐그물 분말은 각각 직경이 0.1 내지 5㎜인 분말상태 및 길이 5㎜이하 직경 0.05 내지 1㎜인 분말상태로 분쇄하여 첨가하는 것이 바람직하다.
정리하면 본 발명의 저비중 고강도 경화체는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재인 바닥재 및 비산재를 포함하되 시멘트, 우레탄폼 분말, 폴리프로필렌 재질의 폐그물 분말, 규산나트륨 및 물을 최적의 배합비율로 포함한 바닥재혼합물을 양생하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상세하게는 석탄화력발전소의 유동층보일러에서 발생한 비산재와 바닥재가 1:1의 비율로 구성된 석탄재 1000중량부에 대하여 물이 400 내지 500중량부로 첨가되어 물비이 40 내지 50%에 달하고; 시멘트가 상기 석탄재 1000중량부에 대하여 50 내지 100 중량부로 포함되고; 우레탄폼 분말이 상기 석탄재 1000중량부에 대하여 20 내지 100 중량부로 포함되고; 강화제가 상기 석탄재 1000중량부에 대하여 20 내지 100 중량부로 포함되고; 규산나트륨이 상기 석탄재 1000중량부에 대하여 20 내지 40중량부로 포함되어 혼합되며 10일 이상, 바람직하게는 28일간 양생되는 것을 특징으로 한다.
상기의 방법으로 제조된 경화체는 비중이 0.4 내지 1.6이며, 재령 10 내지 13일에서 압축강도가 30 내지 190kg/cm2인 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명의 제조방법을 이용하면 재활용이 불가능하여 버려졌던 석탄화력발전소 유동층 보일러의 바닥재를 재활용하여 건축재료로서 사용할 수 있을 것으로 판단된다.
본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

Claims (10)

  1. 유동층 보일러 석탄재 1000 중량부에 대하여 물 400 내지 500 중량부가 포함되고; 시멘트가 50 내지 100 중량부로 포함되고; 우레탄폼이 20 내지 100중량부로 포함되고; 폴리프로필렌 재질의 폐그물이 길이 1 내지 5㎜, 직경이 0.05 내지 1㎜로 분쇄된 입자가 20 내지 100 중량부로 포함되고; 규산나트륨이 20 내지 40중량부로 포함되는 것을 특징으로 하며, 비중이 0.4 내지 1.6이며, 재령 10 내지 13일에서 압축강도가 30 내지 190㎏/㎝2인 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유동층 보일러 석탄재는 바닥재와 비산재가 1:0.2 내지 1:2의 중량비로 포함된 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 바닥재에 포함된 무수석고(CaSO4)는 비활성의 조립 Ⅱ형 무수석고인 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 바닥재는 직경 45㎛ 미만으로 분쇄된 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 우레탄폼은 직경이 0.1 내지 5㎜인 분말 상태인 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 비산재와 바닥재로 구분하여 준비하되 상기 바닥재는 직경 45㎛ 미만으로 분쇄하여 바닥재 미세분말을 제조하는 제 1 단계;
    우레탄폼을 직경이 0.1 내지 5㎜인 분말상태로 분쇄하여 우레탄폼 분말을 제조하고, 폴리프로필렌 재질의 폐그물을 길이 1 내지 5㎜, 직경이 0.05 내지 1㎜로 분쇄하여 폐그물 분말을 제조하는 제 2 단계;
    상기 비산재와 상기 바닥재 미세분말이 1:0.2 내지 1:2의 중량비가 되도록 혼합하여 석탄재 분말을 제조하고 상기 석탄재 분말 1000중량부, 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 시멘트 50 내지 100 중량부, 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 상기 우레탄폼 분말 20 내지 100 중량부; 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 상기 폐그물 분말 20 내지 100 중량부; 상기 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 규산나트륨 20 내지 40 중량부 및 석탄재 분말 1000중량부에 대하여 물 400 내지 500 중량부로 혼합하여 석탄재 혼합물을 제조하고 상기 석탄재 혼합물을 성형틀에서 성형하여 경화체를 제조하는 제 3 단계;를 포함하며,
    상기 석탄재 혼합물을 성형틀에서 10 내지 13일 양생하면 압축강도가 30 내지 190㎏/㎝2인 경화체가 제조되는 것을 특징으로 하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 석탄재 혼합물은 비중이 0.9이상인 것을 특징으로 하는 석탄화력발전소 유동층 보일러에서 발생하는 석탄재를 포함하는 저비중 고강도 경화체의 제조방법.
  10. 삭제
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