KR19980064954A - Ocher sintered material and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 집진기나 충전탑용 충전재 혹은 축열식 연소장치의 축열재로 사용하기 적합한 황토 소결재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 황토 소결재의 제조방법은, 황토 분말과 제올라이트 분말을 준비하는 단계, 황토 분말과 제올라이트 분말을 중량을 기준으로 3:7 내지 9:1의 혼합비로 혼합하고, 물을 가하여 반죽하는 단계, 반죽된 혼합물을 소정의 형상으로 성형하는 단계와, 이 성형물을 900 내지 1500℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 저렴하고 입수가 용이한 황토를 주원료로 하여 낮은 소성온도에서 황토 소결재를 제조함으로써 원료비 및 제조비용을 절감시킬 수 있다.The present invention relates to a loess sintered material suitable for use as a heat storage material of a dust collector, a packing material for a packed column, or a heat storage combustion device, and a manufacturing method thereof. In the manufacturing method of the ocher sintered material of the present invention, preparing the ocher powder and zeolite powder, mixing the ocher powder and zeolite powder in a mixing ratio of 3: 7 to 9: 1 based on the weight, and kneading by adding water , Molding the kneaded mixture into a predetermined shape, and calcining the molding at a temperature of 900 to 1500 ° C. As a result, the raw material cost and the manufacturing cost can be reduced by manufacturing the ocher sintered material at low firing temperature using the low cost and easy to obtain ocher as the main raw material.

Description

황토 소결재 및 그 제조방법Ocher sintered material and its manufacturing method

본 발명은 황토를 주성분으로 하는 황토 소결재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 집진기나 충전탑용 충전재 혹은 축열식 연소장치의 축열재로 사용될 수 있는 황토 소결재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ocher sintered material mainly comprising ocher and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention relates to an ocher sintered material that can be used as a heat storage material of a dust collector, a packed column packing material, or a regenerative combustion device.

산업현장에서 발생되는 분진이나 가스상 물질은 전기 집진기, 세정 집진기 및 충전탑 등을 이용하여 제거하고 있다. 이들 집진기들은 고온에서 운전되는 경우가 많아 충전재가 고온에서 견딜 수 있게 설계되어야 하고 산이나 알칼리를 함유하고 있는 가스상 물질을 제거하는 경우가 많기 때문에 산성이나 알칼리 분위기에서 운전시 화학적 안정성이 있어야 한다.Dust and gaseous substances generated at industrial sites are removed using an electric dust collector, a scrubber, a packed tower, and the like. Since these dust collectors are often operated at high temperatures, the fillers must be designed to withstand high temperatures, and the gaseous substances containing acids or alkalis are often removed, and therefore, they must have chemical stability when operated in an acidic or alkaline atmosphere.

또한, 충전재가 집진기 또는 충전탑 내에서 물질전달 효율을 증가시키고 용량을 증대시키기 위해서는, 단위체적당 표면적이 클 것, 충전물의 불규칙성이 클 것(불규칙 충전물의 경우), 충전물 내에서의 공극율(voidage)이 적당히 클 것, 즉 압력 차가 낮을 것, 충전물의 크기가 적당할 것 등의 형상적 요건을 필요로 한다.In addition, in order for the filler to increase the mass transfer efficiency and increase the capacity in the dust collector or the packed column, the surface area per unit volume should be large, the irregularity of the filling (if irregular filling), the voidage in the filling This needs to be geometrically large, such as moderately large, that is, low pressure difference, and adequate size of filling.

이러한 충전재로서는 종래, 금속제, 플라스틱제, 세라믹제가 사용되어 왔다. 그러나, 금속제 충전물은 부식속도가 10mm/년 이하인 곳에 적당하며, 플라스틱제 충전물은 열이나 화학물질에 장시간 접촉되지 않는 곳에 적당하다. 그리고, 세라믹제 충전물은 열이나 부식에는 강하나 충격에는 약하므로 충격이 심하지 않는 곳에 사용되어야 한다.As such a filler, metal, plastic, and ceramics have conventionally been used. However, metal fillers are suitable where corrosion rates are less than 10 mm / year, and plastic fillers are suitable where they are not in contact with heat or chemicals for a long time. In addition, the ceramic filler should be used where the impact is not severe because it is strong against heat or corrosion but weak against impact.

상온이나 고온에서 운전되는 충전재로서 화학적, 열적 안정성이 높은 세라믹제가 집진기나 충전탑용 충전재로 많이 사용되고 있으나, 1400℃ 이상의 고온에서 소성하여야 충분한 기계적 강도와 화학적 안정성을 낼 수 있기 때문에, 그 제조를 위한 에너지비용이 높다. 그리고, 세라믹 충전재는 원료 단가가 높은 순수 성분의 SiO2와 Al2O3등을 주원료로 제조되어 가격이 비싸다는 단점이 있다.Ceramics with high chemical and thermal stability are widely used as dust collectors or packing tower fillers as fillers operating at room temperature or high temperature. The cost is high. In addition, the ceramic filler has a disadvantage in that the price is high because the raw material is made of SiO 2 and Al 2 O 3 of pure components having a high raw material cost.

따라서, 내열성, 기계적 내구성과 화학적 안정성 등의 조건을 충족하면서도 저렴하게 제조될 수 있는 충전재가 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a filler that can be manufactured at low cost while satisfying conditions such as heat resistance, mechanical durability, and chemical stability.

한편, 근래, 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound; VOC)의 제거를 위한 축열식 연소장치의 보급이 증대되고 있다. VOC는 대기 중의 태양광선에 의해 NOx와 광화학적 산화반응을 일으켜 지표면의 오존농도를 증가시켜 스모그(smog)현상을 일으키는 유기화합물을 말한다. VOC의 제거를 위한 연소장치로서는, 1980년대부터 선진국에서 직접 연소장치, 촉매 연소장치 및 축열식 연소장치 등의 형태로 상당한 기술개발이 되어 왔고, 또한 산업현장에도 상당량이 보급되어 있는 실정이다. 그러나 국내에서는 1990년도 후반부터 VOC에 대한 심각성으로 각 현장에 VOC 제거 설비를 설치하고 있지만, 선진국의 연소기술 및 제품(연소장치, 축열재)을 전량 수입하여 설치하고 있으며, 국내 기술에 의해 개발된 것은 거의 없는 실정이다.On the other hand, in recent years, the spread of the regenerative combustion device for the removal of volatile organic compounds (VOC) has been increasing. VOC refers to organic compounds that cause the symptoms smog (smog) increase the ozone concentration in the earth's surface causing the NO x and photochemical oxidation by the sun rays in the air. As the combustion device for removing VOC, since the 1980s, considerable technology has been developed in the developed countries in the form of a direct combustion device, a catalytic combustion device, and a regenerative combustion device. In Korea, however, since the late 1990s, VOC removal facilities have been installed at each site due to the seriousness of VOC. However, all the combustion technologies and products (burning devices, heat storage materials) of developed countries are imported and installed. There is almost nothing.

연소장치 중에서 직접 연소장치는 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 방법으로, 600℃ ~ 800℃에서 VOC를 직접 접촉시켜 연소시키는 장치로 장치가 간단하고 관리가 쉽지만, 연소온도가 높고 유효한 폐열회수대책이 마련되지 않아 연료소비량이 많아져 운전비용 면에서 문제가 발생하였다. 이에 대한 대책으로 폐열보일러에 의한 스팀과 온수, 열풍의 회수가 이루어지고 있지만, 계 외부로의 열 회수라는 형식은 많은 문제점을 일으키고 있으며, 또한, NOx등 2차 오염의 문제가 있다.Direct combustion device is the most widely used method in Korea. It is a device that directly contacts and burns VOC at 600 ℃ ~ 800 ℃. The device is simple and easy to manage, but the combustion temperature is high and effective waste heat recovery measures are not provided. As a result, fuel consumption increased, causing problems in terms of operating costs. As a countermeasure against this, steam, hot water, and hot air are recovered by the waste heat boiler, but the heat recovery to the outside of the system causes many problems, and there is also a problem of secondary pollution such as NO x .

반면에, 축열식 연소장치는 축열재를 사용하는 직접적인 열교환법으로 열회수율을 90%이상으로 높이고 연료소비량을 대폭 저감하려는 경제적인 연소장치로 개발된 것이기 때문에 에너지 저감 효과가 클 뿐만 아니라 NOx등의 저감 등에도 크게 기여할 수 있다.On the other hand, regenerative combustion apparatus of the would NO x, etc. as well as an energy saving effect is large due to the development of heat recovery by direct heat exchange method using a heat storage material in economical combustion device increases to over 90% to substantially reduce the fuel consumption It can also contribute greatly to reduction.

1980년대부터 1990년대 초에 걸쳐 구미 모든 나라에서 광화학옥시단트의 국경확산을 시작으로 지역환경에서 지구환경에 이르는 대기오염문제의 심각성을 인식하고 이를 제어하는 기운이 높은 구주 및 북미지역에서 국가주도로 VOC 방출량 삭감에 대한 의안서가 제출되었고 또 미국의 대기정화법도 대폭 개정되어 구미 각국이 협력해서 VOC의 전 세계적인 총량억제가 일어나게 되어 그 대응책의 일환으로 축열식 연소장치에 대한 관심이 고조되기 시작하였다. 현재 사도르 타입(미국), 라슁 링 타입(Rasching ring type; 덴마크), 새들 타입(Saddle type; 독일) 등의 축열재가 구미 각국에서 축열식 연소장치에 이용되기 위하여 개발되어 있다. 일본은 자사개발에 의해 축열식 연소장치를 개발하고 있는 제조업자는 많지 않고 최근 구미에서 구입된 장치가 대부분이며, 1990년대 후반에 와서야 자체 기술을 확립하기 위한 연구 분위기가 일고 있으나, 우리나라의 경우는 축열식 연소기술과 연소장치를 만들 수 있는 기술이 아직 확립되어 있지 않으며, 구미 각국에서 제조된 축열식 연소장치와 축열재가 도입되려는 시점에 있는 실정이다.From the 1980s to the early 1990s, starting with the cross-border proliferation of photochemical oxydants in all countries in the West, we have been recognized as a national leader in the highly energetic Savior and North America that control and recognize the seriousness of the air pollution problem from the local environment to the global environment. A proposal for reducing VOC emissions was submitted, and the US's Atmospheric Purification Act was also greatly revised, with the European and American countries working together to bring about global deterrence of VOCs, and as a response, interest in regenerative combustion systems began to rise. Currently, heat storage materials such as Sardor type (United States), Rasching ring type (Denmark), Saddle type (Germany), etc. have been developed for use in regenerative combustion apparatus in Europe and other countries. In Japan, there are not many manufacturers who are developing regenerative combustion devices by their own development, and most of them have recently been purchased in Gumi, and there is a research atmosphere to establish their own technology only in the late 1990s. Combustion technology and technology to make a combustion device has not yet been established, the situation is at the time to introduce the heat storage combustion device and heat storage material produced in the countries of the United States.

따라서, 축열식 연소장치와 축열재가 외국 기업에서 도입되고 있는 실정이기 때문에 에너지 절약과 앞으로의 VOC 규제에 대비하여 저렴하고 효율적인 국산 축열식 연소장치와 축열재 개발이 시급하게 요구된다.Therefore, since the regenerative combustion device and the heat storage material are being introduced by foreign companies, it is urgently required to develop domestic and thermal storage combustion devices and the heat storage material that are inexpensive and efficient in preparation for energy saving and future VOC regulations.

한편, 황토는 우리나라 토양의 15 ~ 20%를 점유하고 있으며, SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO 및 MgO 등의 물질을 다량 함유하고 있어, 여러 가지 다양한 물리, 화학적 특성을 가지고 있다. 즉, 황토는 단위부피당 계면이 대단히 큰 이질적, 다상적, 입자적, 분산적, 다공질적 특성을 가지고 있다. 이들 황토는 국내 어디서나 손쉽게 구할 수 있는 재료이고, 생물에 대한 거부감이 없어 최근 양어장에서 잉어의 빠른 생육과 어병 방지를 위해 사용되고 있으며, 매년 남해안에서 발생되어 양식장에 대규모의 피해를 입히고 있는 적조의 제어에도 대량으로 사용되어 많은 효과를 보고 있는 것으로 알려져 있다. 또한 황토의 보온성 등을 이용한 황토 침대 매트리스와 장판 등이 개발되고 있다. 최근 이러한 황토의 다양한 기능을 산업에 이용하려는 노력이 진행되고 있다.On the other hand, ocher occupies 15-20% of the soil of Korea, and contains a large amount of materials such as SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , CaO and MgO, and has various physical and chemical properties. have. In other words, ocher has heterogeneous, multiphase, particulate, dispersive, and porous properties with a very large interface per unit volume. These loess is a material that can be easily obtained anywhere in the country, and has no objection to living creatures. Recently, it is used for rapid growth of carp and prevention of fish disease in fish farms. It is known that it is used in large quantities and has many effects. In addition, ocher bed mattresses and floorboards using ocher thermal insulation have been developed. Recently, efforts have been made to utilize various functions of such loess in industry.

본 발명자는 이러한 황토의 독특한 물리적, 화학적 특성을 전술한 충전재와 축열재에 적절히 활용할 수 있을 것이라는 착상에 기초하여, 물성이 우수하고 저렴하게 제조가능한 충전재 등을 제공하고자 연구하였다.The present inventors have studied to provide fillers with excellent physical properties and low cost, based on the idea that the unique physical and chemical properties of the loess can be appropriately used for the above-described fillers and heat storage materials.

따라서, 본 발명은, 충전재와 축열재로서 충분한 물리, 화학적 특성을 나타내면서 저렴하게 제조할 수 있는 황토 소결재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an ocher sintered material which can be manufactured at low cost while exhibiting sufficient physical and chemical properties as a filler and a heat storage material, and a method of manufacturing the same.

도 1은 본 발명에 따른 황토 소결재의 제조를 위한 황토 분말의 제조공정을 나타낸 흐름도,1 is a flow chart showing a manufacturing process of ocher powder for the manufacture of sintered loess according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 황토 소결재의 제조를 위한 제올라이트 분말의 제조공정을 나타낸 흐름도,2 is a flow chart showing a manufacturing process of the zeolite powder for the production of sintered loess according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 황토 소결재의 제조공정을 나타낸 흐름도,Figure 3 is a flow chart showing a manufacturing process of the ocher sintered material according to the present invention,

도 4는 충전재의 예시도, 및4 is an illustration of a filler, and

도 5 내지 도 12는 실험예의 압축강도, 외경, 밀도, 산 및 염기 처리후의 중량변화, 표면적, 축열재로서 사용시의 온도저하, 소성온도에 따른 압축강도의 변화, 및 소성시간에 따른 압축강도의 변화를 각각 나타낸 그래프.5 to 12 shows the compressive strength, outer diameter, density, weight change after treatment with acid and base, surface area, temperature drop in use as heat storage material, change in compressive strength according to firing temperature, and compressive strength according to firing time of the experimental example. Graph showing each change.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 황토 분말과 제올라이트 분말을 3:7 내지 9:1의 중량비로 함유한 혼합물로 이루어진 황토 소결재에 의해 달성된다.The object is achieved according to the invention by an ocher sintered material consisting of a mixture containing ocher powder and zeolite powder in a weight ratio of 3: 7 to 9: 1.

여기에서, 황토는 SiO250 내지 65중량%, Al2O314 내지 24중량%, Fe2O32 ~ 4중량%, CaO 0.8 내지 4.0중량%, MgO 0.7 내지 2.5중량%를 함유하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, SiO258 내지 62중량%, Al2O322 내지 24중량%, Fe2O32 내지 4중량%, CaO 1.6 내지 4중량% 및 MgO 0.8 내지 1.2중량%를 함유한다. 그리고, 황토 분말과 제올라이트 분말의 혼합비는 4:6 내지 7:3인 것이 바람직하다.Here, the ocher may contain 50 to 65% by weight of SiO 2 , 14 to 24% by weight of Al 2 O 3 , 2 to 4% by weight of Fe 2 O 3 , 0.8 to 4.0% by weight of CaO, and 0.7 to 2.5% by weight of MgO. Preferably, more preferably, 58 to 62 weight percent SiO 2 , 22 to 24 weight percent Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 2 to 4 weight percent, CaO 1.6 to 4 weight percent and MgO 0.8 to 1.2 weight percent It contains. In addition, the mixing ratio of the loess powder and the zeolite powder is preferably 4: 6 to 7: 3.

또한, 상기 목적은, 황토 분말과 제올라이트 분말을 준비하는 단계, 황토 분말과 제올라이트 분말을 3:7 내지 9:1의 중량비로 혼합하고, 물을 가하여 반죽하는 단계, 반죽된 혼합물을 소정의 형상으로 성형하는 단계 및 이 성형물을 900 내지 1500℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함하는 황토 소결재의 제조방법에 의해 달성된다.In addition, the above object, the step of preparing the ocher powder and zeolite powder, mixing the ocher powder and zeolite powder in a weight ratio of 3: 7 to 9: 1, kneading by adding water, kneaded mixture in a predetermined shape It is achieved by a process for producing an ocher sintered material comprising the step of molding and firing the molded product at a temperature of 900 to 1500 ° C.

여기에서, 황토 분말은 SiO250 내지 65중량%, Al2O314 내지 24중량%, Fe2O32 ~ 4중량%, CaO 0.8 내지 4.0중량%, MgO 0.7 내지 2.5중량%를 함유하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, SiO258 내지 62중량%, Al2O322 내지 24중량%, Fe2O32 내지 4중량%, CaO 1.6 내지 4중량% 및 MgO 0.8 내지 1.2중량%를 함유한다. 그리고, 황토 분말과 제올라이트 분말의 혼합비는 4:6 내지 7:3인 것이 바람직하다.Here, the ocher powder contains 50 to 65% by weight of SiO 2 , 14 to 24% by weight of Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 2 to 4% by weight, CaO 0.8 to 4.0% by weight, MgO 0.7 to 2.5% by weight. Preferably, more preferably, 58 to 62% by weight of SiO 2 , 22 to 24% by weight of Al 2 O 3 , 2 to 4% by weight of Fe 2 O 3 , 1.6 to 4% by weight of CaO and 0.8 to 1.2% by weight of MgO. It contains. In addition, the mixing ratio of the loess powder and the zeolite powder is preferably 4: 6 to 7: 3.

또한, 황토 분말과 제올라이트 분말은 250메쉬 이하의 입도를 가지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the ocher powder and the zeolite powder have a particle size of 250 mesh or less.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 황토 소결재는 황토 분말과 제올라이트 분말의 혼합물을 소성하여 만들어진다. 이하에서는 본 발명에 따른 황토 소결재의 제조과정을 상세히 설명하기로 한다.The loess sintered material of the present invention is made by firing a mixture of loess powder and zeolite powder. Hereinafter, the manufacturing process of the loess sintered material according to the present invention will be described in detail.

제조과정Manufacturing process

1) 황토 분말의 제조1) Preparation of Ocher Powder

황토 분말 제조공정은 도 2에 도시되어 있다. 황토 채취장에서 황토 원료를 채취하기 전에 먼저 샘플을 채취하여 HF로 녹이고 ICP로 성분을 검사한다. 성분이 대략적으로 SiO2(50 ~ 65%), Al2O3(14 ~ 24%), Fe2O3(2 ~ 4%), CaO(0.8 ~ 4.0%), MgO(0.7 ~ 2.5%)의 범위내에 있는 황토를 채취한다(Y1). 채취된 황토를 파쇄기(jar crusher)로 수 cm의 크기로 바람직하게는 1 cm의 크기로 조쇄한다(Y2). 조쇄된 황토를 105℃로 유지되는 건조로에서 15 ~ 48시간동안, 바람직하게는 24시간동안 건조시킨다(Y3). 건조된 황토를 1 ~ 4mm의 체(sieve)로 바람직하게는 2mm의 체(sieve)로 체질하여 돌과 나무뿌리 등의 이물질을 제거한다(Y4). 돌과 이물질이 제거된 황토를 롤러 밀(Roller mill)로 지름이 0.1 ~ 0.3mm이하인, 바람직하게는 0.2mm이하인 입자로 분쇄한다(Y5). 입자가 작을수록 소결온도를 낮게 할 수가 있어 연료가 절약되기 때문에 분쇄된 입자를 250메쉬 이하, 바람직하게는 약 325메쉬(44㎛)의 체로 체질하여(Y6), 44㎛이하인 입자들만 선별하여 수득한다(Y7).The ocher powder manufacturing process is shown in FIG. 2. Samples are first taken, dissolved in HF, and inspected by ICP before they are taken from the loess. Component is approximately SiO 2 (50-65%), Al 2 O 3 (14-24%), Fe 2 O 3 (2-4%), CaO (0.8-4.0%), MgO (0.7-2.5%) Loess is collected within the range of (Y1). The collected ocher is crushed to a size of several cm, preferably 1 cm, using a jar crusher (Y2). The ground loess is dried in a drying furnace maintained at 105 ° C. for 15 to 48 hours, preferably for 24 hours (Y3). The dried ocher is sieved with a sieve of 1 to 4 mm, preferably with a sieve of 2 mm to remove foreign substances such as stones and tree roots (Y4). The ocher from which stones and foreign matters are removed is pulverized into particles having a diameter of 0.1 mm to 0.3 mm or less, preferably 0.2 mm or less with a roller mill (Y5). As the particles are smaller, the sintering temperature can be lowered and fuel is saved, so that the pulverized particles are sieved using a sieve of 250 mesh or less, preferably about 325 mesh (44 μm) (Y6), so that only particles of 44 μm or less are screened out (Y7)

2) 제올라이트 분말의 제조2) Preparation of Zeolite Powder

제올라이트 분말 제조공정을 도 2에 간략하게 나타내었다. 도 3에서 보는 바와 같이, 제올라이트 채광장에서 샘플을 채취하여 HF로 녹여 ICP로 성분을 검사하여 제올라이트 원광괴, 특히, 주요성분이 SiO2(60 ~ 67%), Al2O3(11 ~ 18%), Fe2O3(0 ~ 2%), CaO(2 ~ 2.5%), Na2O(0.7 ~ 2.5%) 및 K2O(0.7 ~4%)인, 바람직하게는 성분이 SiO2(62 ~ 63%), Al2O3(17.5 ~ 18%), Fe2O3(0 ~ 0.5%), CaO(2.5%), Na2O(0.9%) 및 K2O(0.7%)인 원광괴를 채광한다(Z1). 원광괴를 파쇄기(jar crusher)로 수 cm의 크기로 바람직하게는 1 cm이하의 크기로 조쇄한다(Z2).The zeolite powder manufacturing process is briefly shown in FIG. As shown in FIG. 3, samples were taken from the zeolite mining site and dissolved in HF to inspect the components with ICP, and zeolite ores, in particular, the main components were SiO 2 (60 to 67%), Al 2 O 3 (11 to 18). %), Fe 2 O 3 (0 to 2%), CaO (2 to 2.5%), Na 2 O (0.7 to 2.5%) and K 2 O (0.7 to 4%), preferably the component is SiO 2 (62 to 63%), Al 2 O 3 (17.5 to 18%), Fe 2 O 3 (0 to 0.5%), CaO (2.5%), Na 2 O (0.9%), and K 2 O (0.7%) Phosphorus ore is mined (Z1). The raw ore is crushed to a size of several cm with a jar crusher, preferably 1 cm or less (Z2).

원광괴 표면에 묻어 있는 토양 및 부식물 등 불순물을 물로 세척한다(Z3). 세척된 원광괴를 105℃로 유지되는 로에서 15 ~ 48시간 동안, 바람직하게는 24시간 동안 건조한다(Z4). 건조된 원광괴를 임팩트 브레이커(impact breaker)에서 1 ~ 5 mm로, 바람직하게는 2mm로 분쇄한다(Z5). 2mm로 분쇄된 제올라이트를 롤러 밀(Roller mill)과 공기 분리기(air separator)의 분쇄조작(Z6)을 거쳐 사이클론(cyclone)과 백 필터(bag filter)의 회수율을 조절하여 250메쉬 바람직하게는, 약 325메쉬(44㎛)를 통과하는 입도의 분포를 90% ~ 99%, 바람직하게는 95%로 조절하여(Z7) 천연 제올라이트 분말을 수득한다(Z8).The soil and corrosives on the surface of the ore are washed with water (Z3). The washed raw mass is dried in a furnace maintained at 105 ° C. for 15 to 48 hours, preferably 24 hours (Z 4). The dried raw ore is pulverized to 1 to 5 mm, preferably 2 mm in an impact breaker (Z5). Zeolite pulverized to 2mm through a grinding mill (Z6) of a roller mill and an air separator (Z6) to adjust the recovery rate of the cyclone (bag) and bag filter (250 filter), preferably about 250 mesh The distribution of particle size passing through 325 mesh (44 μm) is adjusted to 90% to 99%, preferably 95% (Z7) to give a natural zeolite powder (Z8).

3) 황토 소결재의 제조3) Preparation of Ocher Sintered Material

충전재 제조 공정을 도 3에 간략하게 나타내었다. 도 4에서 보는 바와 같이, 미세한 입자로 분쇄되고 선별된 황토와 제올라이트 입자를 3:7 내지 9:1의 비율(중량비)로, 바람직하게는 4:6 내지 7:3의 비율로, 더욱 바람직하게는 6:4의 비율로 혼합한다(S1). 혼합된 원료에 20 내지 30중량%, 바람직하게는 25중량%의 물을 가하고(S2), 황토, 제올라이트 및 물이 혼합된 원료가 잘 섞이도록 잘 반죽한다(S3). 반죽된 원료를 성형장치에 투입하고 유압실린더를 이용하여 일정한 압력을 가하여, 도 4에 도시한 바와 같이, 라슁 링(Rasching ring), 스파어랄 링(Spiral ring), 파티션 링(Partition ring), 레싱 링(Lessing ring) 등으로 성형한다(S4). 이 성형물을 60℃에서 24시간 동안 건조한 후(S5), 900℃ ~ 1500℃에서, 바람직하게는 1100℃에서, 1 ~ 5 시간 정도, 바람직하게는 3시간 동안 소성하여(S6) 다공성의 황토 소결재를 얻는다(S7).The filler manufacturing process is briefly shown in FIG. As shown in FIG. 4, the ocher and zeolite particles ground and screened into fine particles are in a ratio (weight ratio) of 3: 7 to 9: 1, preferably in a ratio of 4: 6 to 7: 3, more preferably. Mixes in a ratio of 6: 4 (S1). 20 to 30% by weight, preferably 25% by weight of water is added to the mixed raw materials (S2) and kneaded well so that the raw materials mixed with ocher, zeolite and water are mixed well (S3). Put the kneaded raw material into the molding apparatus and apply a constant pressure by using a hydraulic cylinder, as shown in Figure 4, Rasching ring (Spiral ring), Partition ring (Partition ring), Wresting It is molded into a ring (Lessing ring) or the like (S4). The molded product was dried at 60 ° C. for 24 hours (S5), and then calcined at 900 ° C. to 1500 ° C., preferably at 1100 ° C., for about 1 to 5 hours, preferably 3 hours (S 6). Obtain payment (S7).

실 험Experiment

본 발명에서는, 집진기용 충전재 및 축열식 연소장치의 축열재에 사용하기에 적합한 본 발명의 황토 소결재의 황토 성분들, 황토와 제올라이트의 혼합비, 및 황토 소결재를 제조하기에 적합한 소성온도와 소성시간을 확립하기 위하여 다음과 같은 실험을 수행하였다. 그러나 하기의 실험예는 본 발명의 구체적 조건을 확립하기 위한 예에 불과하며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.In the present invention, the loess components of the loess sintered material of the present invention, the mixing ratio of loess and zeolite, and the firing temperature and the baking time suitable for producing the loess sintered material are suitable for use in the dust collector filler and the heat storage material of the regenerative combustion apparatus. In order to establish the following experiment was performed. However, the following experimental examples are only examples for establishing specific conditions of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.

1. 황토의 선정1. Selection of ocher

황토는 산지에 따라 그 성분의 차이가 있을 뿐만 아니라 가소성의 차이가 크고, 내화도, 소결성상도 다르기 때문에, 충전재와 축열재로 사용하기 위해서는 각 산지에서 샘플을 추출하여 가소성과 소성 후의 압축강도 등을 검사하여 충전재와 축열재로 적합하게 사용될 수 있는 황토를 선정해야 한다.Ocher has not only different components but also different plasticity and different fire resistance and sintering properties depending on the place of origin. For use as a filler and a heat storage material, samples are extracted from each place to examine plasticity and compressive strength after firing. The ocher should be selected to be suitable as a filler and a heat storage material.

따라서, 충전재 또는 축열재로 적합한 황토를 선정하기 위해서, 전국 5개소의 황토 채취장에서 황토를 채취하여 성분 분석을 하였으며, 이 황토를 원료로 하여 본 발명의 황토 소결재의 제조방법에 따라 충전재를 제조하여(여기에서, 100%의 황토를 사용한 것외에는 본 발명의 제조방법과 동일한 조건 특히, 1100℃의 소성온도와 3시간의 소성시간에서 충전재를 제조하였다.) 제조된 충전재의 가소성 및 압축강도를 측정하였다.Therefore, in order to select a suitable loess as a filler or a heat storage material, the loess was collected from five loess collection sites nationwide, and the component analysis was carried out. The filler was manufactured according to the manufacturing method of the loess sintered material of the present invention using the loess as a raw material. (Here, the filler was prepared under the same conditions as the manufacturing method of the present invention, except that 100% loess was used, in particular, at a firing temperature of 1100 ° C. and a firing time of 3 hours.) The plasticity and the compressive strength of the prepared filler were Measured.

채취된 황토의 성분분석은 ICP로 행하였으며, 황토의 성분을 표 1에 나타내었다.Component analysis of the collected ocher was carried out by ICP, the components of the ocher are shown in Table 1.

각 산지에서 채취한 황토의 화학조성Chemical composition of loess collected from each mountain 산지mountainous district SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaOCaO MgOMgO 강열감량Ignition loss 1One 75.3075.30 14.0014.00 0.960.96 3.443.44 1.731.73 3.223.22 22 55.8855.88 24.024.0 1.981.98 0.650.65 1.341.34 14.4014.40 33 58.6658.66 24.0624.06 2.202.20 3.963.96 1.211.21 10.7710.77 44 62.0262.02 22.1522.15 3.793.79 1.621.62 0.830.83 9.389.38 55 48.5248.52 31.6231.62 1.741.74 0.880.88 1.451.45 13.4513.45

이 때, 가소성은 성형시의 모양을 보고 판단하였으며, 성형된 충전재의 모양이 매끄러운 것은 좋음, 성형시 갈라지거나 매끄럽게 되지 않는 것은 나쁨으로, 그 중간의 것은 보통으로 평가하였다. 각 산지별 황토로 제조된 충전재의 가소성 및 압축강도를 표 2에 나타내었다.At this time, plasticity was judged by the shape at the time of molding, and it was evaluated that the shape of the molded filler was smooth, bad not to be cracked or smooth at the time of molding, and the middle was normal. Table 2 shows the plasticity and compressive strength of the fillers made of loess for each production area.

각 산지별 황토의 가소성과 압축강도Loess Plasticity and Compressive Strength of Each Region 샘 플 번 호Sample Number 1One 22 33 44 55 가소성Plasticity 나쁨Bad 보통usually 좋음good 좋음good 나쁨Bad 압축강도(kgf/cm2)Compressive strength (kgf / cm 2 ) 560560 572572 582582 576576 520520

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 가소성과 성형시 압축강도가 높은 황토 성분은 3번과 4번 샘플임을 알 수 있다. 즉, 하기 성분으로 된 황토를 사용하여 충전재를 제조하면 가소성과 압축강도가 높은 충전재를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에서 하기의 성분으로 된 황토를 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 황토의 성분은 다른 조건, 예를 들어 황토와 제올라이트의 혼합비, 소성온도 및 소성시간 등에 따라 최적의 성분 범위가 달라질 수 있으므로, 하기의 성분 범위에서 다소 벗어나더라도, 본 발명에서 의도하는 목적을 달성할 수 있을 정도이면 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 보아야 한다.As shown in Table 2, it can be seen that the ocher component having high plasticity and high compressive strength during molding are samples 3 and 4. That is, when the filler is manufactured using loess composed of the following components, a filler having high plasticity and high compressive strength can be obtained. Therefore, in the present invention, it is preferable to use ocher composed of the following components. However, since the optimum component range may vary depending on other conditions, for example, the mixing ratio of the loess and zeolite, the firing temperature, the firing time, etc. As long as it can achieve, it should be considered to be included in the scope of the present invention.

SiO250 내지 65중량%, Al2O314 내지 24중량%, Fe2O32 ~ 4중량%, CaO 0.8 내지 4.0중량%, MgO 0.7 내지 2.5중량%인 황토.50 to 65% SiO 2 , 14 to 24% Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 2 to 4%, CaO 0.8 to 4.0%, MgO 0.7 to 2.5% by weight loess.

2. 입자의 혼합비2. Mixing ratio of particles

주원료로 황토를 선택하고 내산성, 내알칼리성, 가소성 및 압축강도를 높이고 체적감소를 방지하기 위하여 제올라이트 및 활석을 첨가하여 아래 표 3과 같은 원료비로 혼합하여 본 발명의 제조방법에 따라 황토 소결재를 제조하였고, 이 황토 소결재가 충전재 또는 축열재의 특성을 가지는지를 확인하기 위하여 다음과 같이 실험하였다. 하기의 실험에 의하여 여러 가지 특성을 종합적으로 고려한 결과, 황토 및 제올라이트가 소정의 비율로 혼합된 황토 소결재가 충전재 및 축열재로 사용하기 적합한 것임을 확인할 수 있었다.Select ocher as the main raw material, increase the acid resistance, alkali resistance, plasticity and compressive strength and add zeolite and talc to prevent volume loss, and mix them with the raw material ratio as shown in Table 3 below to prepare the ocher sintered material according to the production method of the present invention. In order to check whether the loess sintered material has the characteristics of a filler or a heat storage material, the following experiment was carried out. As a result of comprehensively considering various properties by the following experiment, it was confirmed that the ocher sintered material mixed with ocher and zeolite in a predetermined ratio was suitable for use as a filler and a heat storage material.

충전재 성형을 위한 입자의 혼합비(무게비)Mixing ratio (weight ratio) of particles for filler molding 샘플 번호Sample number 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 비교예Comparative example 실시예Example 비교예Comparative example 황토ocher 100100 8080 6060 4040 2020 8080 6060 4040 2020 3333 6060 6060 제올라이트Zeolite 00 00 00 00 00 2020 4040 6060 8080 3333 3030 1010 활석talc 00 2020 4040 6060 8080 00 00 00 00 3333 1010 3030

3. 물성 실험3. Physical property experiment

(1) 압축강도 실험(1) compressive strength test

상기 표 3의 혼합비에 따라 각 분말을 혼합하고, 여기에 물(25%)을 가하여 반죽한 후, 반죽된 혼합물을 성형장치에 의하여 외경이 15mm, 내경이 8.5mm, 길이가 15mm인 라슁 링(Rasching ring)형으로 성형한 후 40℃에서 24시간동안 건조시키고 1100℃에서 3시간 동안 소성시켜서 황토 소결재들을 제조하였다. 그 황토 소결재들의 압축강도를 측정한 결과를 도 5에 나타내었다.After mixing each powder in accordance with the mixing ratio of Table 3, and kneaded by adding water (25%) to it, the kneaded mixture was molded into a ratchet ring having an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 8.5 mm, and a length of 15 mm by a molding apparatus ( After molding into a rasching ring), the ocher sintered materials were prepared by drying at 40 ° C. for 24 hours and calcining at 1100 ° C. for 3 hours. The results of measuring the compressive strength of the loess sintered materials are shown in FIG. 5.

황토가 100%일 때의 압축강도(1번 시료)는 582kgf/cm2이었으며, 활석이 첨가됨에 따라 압축강도가 감소하며, 80% 첨가되었을 때는 압축강도가 232kgf/cm2으로 낮아졌다. 그러나 제올라이트 첨가시 압축강도가 증가하는 경향을 보였으며, 60% 첨가시 압축강도가 1660kgf/cm2로 가장 높았다. 그리고 황토, 제올라이트 및 활석 세 종류 모두를 첨가하였을 때 11번 샘플인 황토 60, 제올라이트 30, 활석 10%일 때의 압축강도가 1081kgf/cm2으로 가장 높았다.The compressive strength (sample 1) at 100% ocher was 582 kgf / cm 2, and the compressive strength decreased with the addition of talc. When 80% was added, the compressive strength decreased to 232 kgf / cm 2 . However, when the zeolite was added, the compressive strength tended to increase, and when 60% was added, the compressive strength was the highest as 1660 kgf / cm 2 . And when all three types of ocher, zeolite and talc were added, the compressive strength of samples 11, ocher 60, zeolite 30, and talc 10% was the highest as 1081 kgf / cm 2 .

(2) 충전재의 외경(2) the outer diameter of the filler

상기 (1)과 같은 조건에서 소성하여 제조된 각 충전재의 외경을 측정하여 도 6에 나타내었다. 순수한 황토로 제조된 충전재의 외경은 14.13mm이었으며, 활석 첨가량에 따라 충전재의 외경이 증가하여 황토에 활석이 80% 혼합되었을 때는 외경이 15.20mm이었으며, 황토에 제올라이트를 첨가할 경우는 외경이 감소하여 황토 20%에 제올라이트 80%가 혼합되었을 경우는 13.33mm로 외경이 가장 작았다.The outer diameter of each of the fillers produced by firing under the same conditions as in (1) was measured and shown in FIG. 6. The outer diameter of the filler made from pure ocher was 14.13 mm, and the outer diameter of the filler increased according to the amount of talc added. In case of mixing 20% of clay and 80% of zeolite, the outer diameter was the smallest at 13.33mm.

이는 건조과정에서 황토와 제올라이트 입자사이에서 활재 역할을 하고 있던 수분이 증발되어 제거됨에 따라서 입자들이 서로 접근하여 부피가 줄어들고 수축하는 것이 한 원인이며 유리화 온도가 비교적 낮은 제올라이트가 1100℃에서 소성되는 과정동안 유리화되면서 입자와 입자 사이의 공간을 줄여서 부피가 감소하기 때문이며, 활석의 경우는 유리화 온도가 높기 때문에 1100℃에서 유리화가 되지 않기 때문에 외경의 수축이 일어나지 않았으며, 이로 인해 상기 (1)에서의 압축강도가 낮은 원인인 것으로 나타났다.This is caused by the particles approaching each other and reducing their volume and shrinkage as the water that was the glidant between ocher and zeolite particles was evaporated and removed during the drying process, and the zeolite with relatively low vitrification temperature was calcined at 1100 ° C. This is because the volume is reduced by reducing the space between the particles and vitrified, and in the case of talc, since the vitrification temperature is high, the vitrification does not occur at 1100 ° C., so that the shrinkage of the outer diameter does not occur. It was found to be the cause of low intensity.

(3) 충전재의 밀도(3) density of filler

상기 (1)의 조건으로 소성하여 제조된 각 충전재의 밀도를 측정하여 도 7에 나타내었다. 순수한 황토의 밀도는 2.44g/cm3이었으며, 활석이 많이 첨가될수록 밀도가 증가하는 경향을 보였으며, 제올라이트 첨가시에는 밀도가 감소되었다. 황토 20%, 활석 80%인 충전재의 밀도는 2.63g/cm3이었으며, 황토 20, 제올라이트 80%인 충전재의 밀도는 2.32g/cm3이었다.The density of each filler prepared by firing under the condition of (1) was measured and shown in FIG. 7. The density of pure loess was 2.44 g / cm 3, and the more the talc was added, the more the density tended to increase. The density of the loess 20% and the talc 80% of the filler was 2.63g / cm 3 , the density of the loess 20, zeolite 80% of the filler was 2.32g / cm 3 .

(4) 내산성 및 내알칼리성(4) acid and alkali resistance

상기 (1)의 조건에서 충전재를 제조하고 그 충전재의 내산성과 내알칼리성을 시험하기 위해 극한의 산성과 알칼리 조건인 6N 황산용액과, 6N NaOH 용액에 시험 편을 각각 10개 넣고 100℃로 유지되는 항온조에서 24시간동안 진탕한 후 탈지세척하고 감소된 무게를 측정하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다.In order to prepare a filler under the condition of (1) and to test the acid resistance and alkali resistance of the filler, 10 test pieces were put in 6N sulfuric acid solution and 6N NaOH solution in extreme acidic and alkaline conditions, respectively, and maintained at 100 ° C. After shaking for 24 hours in a thermostat, degreasing and weight reduction were measured, and the results are shown in FIG. 8.

6N 황산용액에 각 충전재를 투입하였을 때에는 24시간 후의 무게 감소가 0.05 ~ 1.18%로 나타났으며, 대체로 제올라이트가 많이 첨가되면 산성에 강하고 활석을 많이 첨가하면 내산성이 감소하는 것으로 나타났다. 제올라이트가 많이 첨가된 충전재(60 ~ 80%)는 무게변화(0.05%)가 가장 적은 것으로 나타났으며, 이에 의하여 내산성이 가장 크다는 것을 알 수 있었다.When each filler was added to 6N sulfuric acid solution, the weight loss after 24 hours was 0.05 ~ 1.18%. In general, when zeolite was added a lot, the acid resistance was strong, and when talc was added, acid resistance was decreased. Zeolite-filled fillers (60-80%) showed the smallest change in weight (0.05%), thereby indicating the highest acid resistance.

한편, 6N의 NaOH용액에 충전재를 투입하였을 때 2시간 후의 무게 변화는 0.5%에서 15.2%로 심한 차이를 나타내었다. 황토가 60%, 제올라이트가 40%인 샘플 7은 무게 감소가 가장 작아 0.52%의 무게가 감소되었으며, 이에 의하여 내알카리성이 가장 높음을 알 수 있었다. 반면에, 3종류의 무기입자가 혼합된 10, 11 및 12번의 샘플은 무게 변화가 높아 내알칼리성이 낮은 것으로 나타났다. 내산성과 내알칼리성 실험에서 보면, 황토와 제올라이트가 60 : 40의 비율로 혼합될 때 산성용액에서의 무게변화는 0.1%, 알칼리 용액에서의 무게변화는 0.5%로 나타나 내산성 및 내알카리성을 모두 잘 만족하는 것으로 나타났으며, 실제 공정에서 사용될 때 충분한 화학적 안정성이 있는 것으로 나타났다.On the other hand, when the filler was added to 6N NaOH solution, the weight change after 2 hours showed a significant difference from 0.5% to 15.2%. Sample 7, which has 60% ocher and 40% zeolite, has the smallest weight loss, reducing the weight of 0.52%, thereby indicating the highest alkali resistance. On the other hand, samples 10, 11 and 12, in which three kinds of inorganic particles were mixed, showed high alkalinity due to high weight change. In the acid and alkali resistance experiments, the weight change in the acid solution was 0.1% and the weight change in the alkaline solution was 0.5% when the yellow soil and the zeolite were mixed at a ratio of 60:40, which satisfies both the acid and alkali resistance well. It has been shown to have sufficient chemical stability when used in the actual process.

한편, 산처리 및 알칼리 처리를 각각 수행하여 내산성과 내알카리성을 측정한 후, 그 충전재의 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 모든 샘플이 산성과 알칼리 용액으로 처리한 뒤 압축강도가 감소되었다. 황토와 제올라이트가 각각 60%와 40% 혼합된 샘플인 7번 샘플의 산과 알칼리 용액 처리후의 압축강도가 각각 1415kgf/cm2와 1312kgf/cm2로 가장 높게 나타났으며, 내산성이 더 높은 것으로 나타났다.On the other hand, after performing acid treatment and alkali treatment to measure the acid resistance and alkali resistance, respectively, the compressive strength of the filler was measured, the results are shown in FIG. After all samples were treated with acidic and alkaline solutions, the compressive strength was reduced. The compressive strength after acid and alkali solution treatment of sample 7, which was mixed with 60% and 40% of ocher and zeolite, respectively, was the highest at 1415kgf / cm 2 and 1312kgf / cm 2 , respectively.

(5) 표면적 측정(5) surface area measurement

상기 (1)의 조건으로 충전재를 제조하고, 캐리어(carrier)로 질소를 이용하여 BET 흡착등온법으로 충전재 1g당 표면적을 측정하였으며, 그 결과를 도 9에 나타내었다. 순수한 황토의 표면적은 1g당 1.74m2/g이었으며, 활석이 첨가됨에 따라 표면적은 증가하며 황토 20%, 활석이 80% 일 때 표면적이 3.47m2/g까지 증가하였다. 그러나 제올라이트가 첨가됨에 따라서 표면적이 감소하여 황토 20%, 제올라이트가 80% 첨가되었을 경우는 표면적이 0.31m2/g까지 감소하였다. 활석이 많이 첨가된 충전재는 표면적이 다른 충전재에 비하여 넓지만 상기 (1)에서 보는 바와 같이, 압축강도가 약하고, (4)에서 보는 바와 같이, 내산성 내알칼리성이 약하기 때문에 충전재로 사용되기에는 부적합한 것으로 판명되었다. 제올라이트가 첨가된 충전재는 본 실험예에서는 표면적이 가장 작지만 고온에서 소성하여 미세기공이 없는 본 발명의 황토 소결재와 같은 크기의 기존의 라슁 링(Rasching ring)형의 표면적인 6.0 x 10-4에 비교해볼 때 표면적의 차이가 크게 나타났으며, 본 발명의 황토 소결재는 다량의 미세기공을 가지고 있어 축열재 내에 포함된 기공에 의해서 축열성능이 높은 것으로 나타났다.The filler was prepared under the condition of (1), and the surface area per 1 g of the filler was measured by BET adsorption isotherm using nitrogen as a carrier, and the results are shown in FIG. 9. The surface area of pure loess was 1.74m 2 / g per g, and the surface area increased with the addition of talc and increased to 3.47m 2 / g at 20% ocher and 80% talc. However, as the zeolite was added, the surface area decreased, and the surface area decreased to 0.31 m 2 / g when 20% ocher and 80% zeolite were added. Talc-filled fillers are not suitable for use as fillers because they have a larger surface area than other fillers, but as shown in (1) above, their compressive strength is weak, and as shown in (4) above, they have low acid resistance and alkali resistance. It turned out. The zeolite-filled filler had the smallest surface area in this experiment, but fired at high temperature to 6.0 x 10 -4 in the surface area of the conventional Rasching ring type of the same size as the loess sintered material of the present invention without micropores. In comparison, the surface area was greatly different, and the loess sintered material of the present invention had a large amount of micropores, so that the heat storage performance was high due to the pores included in the heat storage material.

(6) 축열성능(6) heat storage performance

상기 (1)의 조건으로 축열재를 제조하고, 상기 (1)에서 압축강도가 낮게 나타난 2, 3, 4 및 5 샘플을 제외한 샘플을 축열재로 사용하여 단열된 노에 축열재 30g을 투입하고 온도를 780℃로 승온한 후 온도 감소 시간을 관찰하여 축열성능을 시험하였으며, 그 결과를 도 10에 나타내었다. 축열재가 들어있지 않은 로의 샘플 번호를 0번으로 하여 온도 변화를 고찰한 결과 샘플 0번의 1분당 온도감소는 4.83℃/min로 2시간이 지난 후 로의 온도는 212℃이었으나 샘플 1, 6, 7, 8, 9, 10, 11 및 12 번 충전재가 충전되었을 경우에는 각 충전재 간의 2시간 후의 온도는 334℃에서 353℃의 온도 범위로서, 2시간 후 가장 낮은 온도를 나타내는 샘플은 6번으로 334℃였으며, 가장 높은 온도를 나타내는 샘플은 1번으로 2시간 후의 온도는 353℃이었으며, 샘플 7, 8 및 9의 온도는 350℃로 나타났다. 황토 100%인 1번 샘플의 온도 감소는 축열재 30g 당 3.56℃/min이었다. 6번 샘플을 제외하고는 다른 샘플의 축열 성능은 유사한 것으로 나타났다.The heat storage material was manufactured under the condition of (1), and 30g of heat storage material was put into an insulated furnace using a sample except 2, 3, 4, and 5 samples having low compressive strength in (1) as the heat storage material. After the temperature was raised to 780 ° C., the temperature reduction time was observed to test the heat storage performance, and the results are shown in FIG. 10. As a result of considering the temperature change by setting the sample number of furnace with no heat storage material as 0, the temperature decrease per minute of sample 0 was 4.83 ℃ / min, and the furnace temperature was 212 ℃ after 2 hours, but the samples 1, 6, 7, When fillers 8, 9, 10, 11, and 12 were charged, the temperature after 2 hours between the fillers ranged from 334 ° C to 353 ° C. The sample with the lowest temperature after 2 hours was 334 ° C. The highest temperature was 1, and after 2 hours, the temperature was 353 ° C, and the temperature of samples 7, 8, and 9 was 350 ° C. The temperature reduction of sample 1, 100% ocher, was 3.56 ° C./min per 30 g of heat storage material. Except for sample 6, the heat storage performance of other samples was found to be similar.

이상의 실험 결과, 집전기용 충전재 및 축열식 연소장치의 축열재로 적합한 황토 소결재는 황토와 제올라이트의 혼합비가 3:7 내지 9:1 정도라는 결론을 얻었다.As a result of the above experiments, it was concluded that the loess sintered material suitable for the current collector filler and the heat storage material of the regenerative combustion device had a mixture ratio of loess and zeolite of about 3: 7 to 9: 1.

4. 소성조건4. Firing conditions

(1) 소성온도(1) firing temperature

소성온도가 낮으면 소결과정에 들어가지 않아서 기계적 강도와 내구성을 유지할 수 없기 때문에 내부에서 유리화가 일어나는 온도까지 가열해주어야 한다. 충분히 높은 온도에 이르면 소결과정(sintering process)에 들어가고 유리화(vitrification)가 일어나서 물리적 강도가 커진다. 그러나 소성온도가 너무 높으면 강도와 마모성 등은 높아지게 되지만 들어가는 에너지 비용에 비해 그 효과는 높지 않기 때문에 필요 이상의 고온에서 충전재를 소성할 필요가 없다. 그것은 고온용 충전재나 담체 제조에 있어 가장 많은 비용을 차지하는 에너지 소비 관점에서 볼 때 원하는 목적에 부합하는 정도의 강도를 유지할 수 있는 온도에서 소성하는 것이 타당하다.If the firing temperature is low, the mechanical strength and durability cannot be maintained because it does not enter the sintering process. Therefore, the firing temperature must be heated to the temperature where vitrification occurs. At a sufficiently high temperature, the sintering process takes place and vitrification occurs, increasing physical strength. However, if the firing temperature is too high, the strength and abrasion, etc. are increased, but the effect is not high compared to the cost of energy, so there is no need to fire the filler at a higher temperature than necessary. It is reasonable to fire at a temperature that can maintain a strength that meets the desired purpose from the point of view of energy consumption, which is the most expensive for producing high temperature fillers or carriers.

충전재의 최적 소성온도를 결정하기 위하여 기계적 강도가 높고, 내산성, 내알칼리성이 높은 황토 60%, 제올라이트 40%인 7번 샘플을, 소성온도를 900에서 1400℃로 변화시키면서 3시간동안 소성하여 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 도 11에 나타내었다.In order to determine the optimum firing temperature of the filler, sample 7, which has high mechanical strength, high acid resistance and alkali resistance, yellow soil 60% and zeolite 40%, was fired for 3 hours while the firing temperature was changed from 900 to 1400 ° C. for compressive strength. Was measured, and the results are shown in FIG.

압축강도는 소성온도에 따라 증가하였으며, 1100℃까지는 압축강도가 급격하게 증가하였으나 1100℃이상의 온도에서는 압축강도 증가율이 둔화되었다.The compressive strength increased with the sintering temperature, and the compressive strength increased rapidly up to 1100 ℃ but slowed down at the temperature above 1100 ℃.

도 11에 나타난 바와 같이, 1100℃이하의 온도에서는 온도 증가에 따른 압축강도의 증가가 빠르기 때문에 유리화가 일어나지 않았다고 볼 수 있으며, 1100℃이상에서는 온도 증가에 따른 압축강도의 증가가 느리기 때문에 유리화가 일어났다고 볼 수 있다. 따라서, 본 실험예에 따른 충전재의 최적 소성온도는 1100℃임을 알 수 있다.As shown in FIG. 11, vitrification did not occur at a temperature below 1100 ° C. because of the rapid increase in compressive strength with increasing temperature, and vitrification occurred above 1100 ° C. due to the slow increase in compressive strength due to temperature increase. And can be seen. Therefore, it can be seen that the optimum firing temperature of the filler according to the present experimental example is 1100 ° C.

(2) 소성시간(2) firing time

충전재 제조시 소성온도 뿐만 아니라 소성시간도 기계적 강도나 에너지 소비에 있어서 중요한 요인이다. 같은 온도에서 소성하더라도 소성시간에 따라서 기계적 강도가 달라지기 때문에 최적온도를 바탕으로 최적 소성시간을 결정할 필요가 있다. 충전재의 최적 소성시간을 결정하기 위하여 기계적 강도가 높고, 내산성, 내알칼리성이 높은 황토 60%, 제올라이트 40%인 7번 샘플을, 소성온도를 1100℃로 고정하고 소성시간을 1시간에서 6시간으로 변화시키면서 소성하여 압축강도를 측정하였으며, 그 결과를 도 12에 나타내었다.The firing time as well as the firing temperature in the manufacture of fillers are important factors in mechanical strength and energy consumption. Even when firing at the same temperature, since the mechanical strength varies depending on the firing time, it is necessary to determine the optimum firing time based on the optimum temperature. In order to determine the optimum firing time of the filler, sample 7, which has high mechanical strength, high acid resistance and alkali resistance, yellow soil 60% and zeolite 40%, was fixed at a firing temperature of 1100 ° C and a firing time of 1 hour to 6 hours. The compressive strength was measured by baking while changing, and the results are shown in FIG. 12.

도 12에 나타난 바와 같이, 소성시간이 증가함에 따라서 압축강도가 증가하는 경향을 보이고 있다. 소성시간이 1시간과 2시간인 경우는 압축강도가 낮지는 않지만 소성시간에 따른 빠른 압축강도 증가를 보여주고 있으나, 3시간 이상의 소성시간에서는 압축강도 증가율이 둔화되고 있기 때문에 적절한 압축강도를 얻기 위해서는 3시간 정도로 소성해야 함을 알 수 있었고, 1100℃에서는 소성시간이 3시간일 때가 최적 소성 시간임을 알 수 있었다.As shown in FIG. 12, the compressive strength tends to increase as the firing time increases. If the firing time is 1 hour and 2 hours, the compressive strength is not low, but it shows a rapid increase in compressive strength according to the firing time. It can be seen that the firing should be about 3 hours, it was found that the optimum firing time when the firing time is 3 hours at 1100 ℃.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명은 상온 및 고온용 충전재 및 축열재로 사용될 수 있는 황토 소결재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 값이 싼 황토를 주 성분으로 이용하기 때문에 원료 구입비용이 낮을 뿐만 아니라 1400℃이상의 온도에서 소성하여야 되는 순수 성분의 SiO2, Al2O3혼합물 충전재에 비하여 1400℃ 이하, 특히, 1100℃정도의 온도에서 소성하기 때문에 에너지 비용이 낮으므로, 집진기용 충전재로 사용할 경우, 원재료비 및 제조비용을 낮출 수 있고, 본 발명의 황토 소결재는 기계적 내구성과 화학적 안정성이 높기 때문에 유지비가 적게 든다.As described above, the present invention relates to a loess sintered material that can be used as a filler and a heat storage material for room temperature and high temperature, and a method of manufacturing the same. However, since it is fired at a temperature of 1400 ° C. or less, especially about 1100 ° C., compared to a pure SiO 2 and Al 2 O 3 mixture filler which should be fired at a temperature of 1400 ° C. or higher, the energy cost is low. The raw material cost and the manufacturing cost can be lowered, and the ocher sintered material of the present invention has a low maintenance cost because of high mechanical durability and chemical stability.

그리고 본 발명의 황토 소결재를 축열재로 사용할 경우에는, 상기의 효과 외에도 국내기술과 원료를 사용하여 축열성능이 우수한 축열재를 제조하므로, 재료비가 감소할 뿐만 아니라 낮은 제조비용과 우수한 성능을 바탕으로 수입대체 효과를 얻을 수 있고, 수출의 기회도 가질 수 있다.And when the ocher sintered material of the present invention is used as a heat storage material, in addition to the above effects, because the production of heat storage material having excellent heat storage performance using domestic technology and raw materials, not only the material cost is reduced but also the low manufacturing cost and excellent performance This can lead to import substitution effects and export opportunities.

Claims (6)

황토 분말과 제올라이트 분말을 3:7 내지 9:1의 중량비로 함유하는 혼합물로 이루어진 황토 소결재.An ocher sintered material comprising a mixture containing ocher powder and zeolite powder in a weight ratio of 3: 7 to 9: 1. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 황토는 SiO250 내지 65중량%, Al2O314 내지 24중량%, Fe2O32 ~ 4중량%, CaO 0.8 내지 4.0중량%, MgO 0.7 내지 2.5중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 황토 소결재.The ocher is characterized in that it contains 50 to 65% by weight of SiO 2 , 14 to 24% by weight of Al 2 O 3 , 2 to 4% by weight of Fe 2 O 3 , 0.8 to 4.0% by weight of CaO, 0.7 to 2.5% by weight of MgO Ocher sintered material. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 황토 분말과 상기 제올라이트 분말의 혼합비는 4:6 내지 7:3인 것을 특징으로 하는 황토 소결재.The loess sintered material, characterized in that the mixing ratio of the loess powder and the zeolite powder is 4: 6 to 7: 3. 황토 소결재의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the ocher sintered material, 황토 분말과 제올라이트 분말을 준비하는 단계,Preparing ocher powder and zeolite powder, 상기 황토 분말과 상기 제올라이트 분말을 3:7 내지 9:1의 중량비로 혼합하고, 물을 가하여 반죽하는 단계,Mixing the ocher powder and the zeolite powder in a weight ratio of 3: 7 to 9: 1, and kneading by adding water, 상기 반죽된 혼합물을 소정의 형상으로 성형하는 단계, 및Molding the kneaded mixture into a predetermined shape, and 상기 성형물을 900 내지 1500℃의 온도에서 소성하는 단계를 포함하는 황토 소결재의 제조방법.The method of manufacturing a loess sintered material comprising the step of firing the molding at a temperature of 900 to 1500 ℃. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 황토 분말은 SiO250 내지 65중량%, Al2O314 내지 24중량%, Fe2O32 ~ 4중량%, CaO 0.8 내지 4.0중량%, MgO 0.7 내지 2.5중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 충전재 또는 축열재의 제조방법.The ocher powder is characterized by containing 50 to 65% by weight of SiO 2 , 14 to 24% by weight of Al 2 O 3 , 2 to 4% by weight of Fe 2 O 3 , 0.8 to 4.0% by weight of CaO, 0.7 to 2.5% by weight of MgO. Method for producing a filler or heat storage material. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 황토 분말과 상기 제올라이트 분말은 250메쉬 이하의 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 황토 소결재의 제조방법.The ocher powder and the zeolite powder is a manufacturing method of the ocher sintered material, characterized in that having a particle size of less than 250 mesh.
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