KR19980079338A - 레드머드를 이용한 건자재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레드머드(red mud)를 기본 소재로 하는 건자재의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 레드머드를 경제적으로 환경에 무해하게 처리하고, 또한 레드머드를 기본 소재로 하되 종래의 제품보다 강도 및 내수성이 양호한 건자재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 레드머드 100중량부에 물 10 내지 30중량부 및 수산화나트륨, 규산나트륨, 염화나트륨, 탄산나트륨 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 0.5 내지 7중량부를 혼합하여 가압 성형한 후 900 - 1200 ℃의 온도에서 소성시키는 것을 특징으로 한다.

Description

레드머드를 이용한 건자재의 제조방법

본 발명은 레드머드(red mud)를 기본 소재로 하는 건자재의 제조방법에 관한 것이다.

레드머드는 원광석인 보오크사이트에서 알루미늄을 추출한 후에 발생되는 폐기물로서, pH가 13 이상의 강알칼리성이고 환경에 유해한 원소들을 함유하고 있으므로 일반적인 방법으로 처리가 어려운 물질이다. 이를 성형 후 소결시켜 건자재로 재활용하는 방법이 고려될 수 있으나 소성 시 레드머드에 약 8중량% 정도 포함되어 있는 Na₂O 성분이 녹아 내리기 때문에 성형체가 그대로 유지되지 아니하여 일반적인 방법으로는 건자재로 재활용될 수 없다.

이러한 이유로 레드머드를 시멘트와 혼합하여 어느 정도 경화시킨 후 이를 해양에 투기하는 방법과 물을 가하여 유동성이 있는 슬러리 상으로 만든 후 파이프를 통하여 심해에 가라앉히는 방법으로 처리되는 것이 현재의 일반적인 처리방법이다. 그러나 이러한 처리방법은 처리비용이 많이 들고 환경에 악영향을 끼치므로 바람직한 처리방법으로 볼 수 없다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 레드머드를 경제적으로 환경에 무해하게 처리하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 레드머드를 기본 소재로 하되 종래의 제품보다 강도 및 내수성이 양호한 건자재를 제공하는 것이다.

본 발명은 레드머드 100중량부에 물 10 내지 30 중량부 및 수산화나트륨, 규산나트륨, 염화나트륨 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 물질 0.5 내지 7중량부를 혼합하여 가압 성형한 후 900 - 1200 ℃의 온도에서 소성시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

레드머드의 일반적인 조성은 아래의 표 1과 같다.

[표 1]

표 1)에서 확인되는 바와 같이 레드머드는 일반적인 소성재료에 비하여 SiO₂성분이 부족하고 Fe₂O₃성분이 많아서 이를 결합시키는 데에 어려움이 있다. 따라서 레드머드를 점토, 황토, 도색 등과 같이 SiO₂성분을 많이 함유하고 있는 물질과 혼합하여 소성하는 것이 고려될 수 있으나, 이 경우는 레드머드에 포함되어 있는 Na₂O 성분이 소성시에 녹아 내리고 미반응 Na₂O 성분이 소성 후 밖으로 빠져나오기 때문에 가치있는 건자재로 사용될 수 없다.

건조된 레드머드 100중량부에 물 10 내지 30중량부와 수산화나트륨 0.5 내지 7중량부를 혼합하여 가압 성형한 후 소성시키게 되면 아래의 식들에 의하여 구성원소의 경화반응이 진행된다.

SiO₂+ 2NaOH → Na₂SiO₃+ H₂O ----(1)

Al₂O₃+ 6NaOH → 2Na₂AlO₃+ 3H₂O ----(2)

또한 레드머드에 함유된 Na₂O는 가하여진 물에 의하여 아래의 식 (3)과 같이 NaOH로 변화된다. 이 때 Na₂O는 미리 가하여진 NaOH에 의하여 아래의 식 (3)과 같은 반응이 촉진된다.

Na₂O + H₂O → 2NaOH ----(3)

NaOH로 변화한 Na₂O는 위의 식 (1) 및 (2)에 의하여 레드머드를 경화시키는 작용을 하게 된다. 따라서 그 동안 결합의 저해요소 또는 성형체의 파괴요소로 작용하던 Na2O가 결합촉진제로 작용하게 된다.

적절한 소성온도는 900 - 1200℃이며, 적절한 성형시간은 성형체의 크기에 따라서 차이가 있으나 2 내지 24시간이다. 수산화나트륨 대신에 염화나트륨, 탄산나트륨 또는 규산나트륨을 사용할 경우도 위와 유사한 반응을 하게 된다.

필요에 따라 레드머드에 적게 함유되어 있는 SiO₂성분을 보충하여 주기 위하여 플라이 애쉬, 규사, 마사토, 도석 등을 적량 첨가할 수 있으며, 성형성 또는 가소성을 부여하기 위하여 점토, 황토 등의 물질을 적량 첨가할 수 있다. 얻어지는 건자재의 사용목적에 따라 생석회, 소석회 등의 첨가제를 적량 첨가할 수도 있으며, 얻어지는 건자재의 pH 조정을 위하여는 망초와 같은 산성물질을 첨가할 수도 있다. 또한 얻어지는 제품의 경량화를 위하여는 화산재, 석탄재 부유물질 등 비중이 낮은 무기물질을 적량 첨가할 수 있다.

얻어진 소성체는 강도 및 내수성이 우수하므로 골재, 벽돌 등의 건자재로 사용될 수 있으며, 특히 투수성 보도블럭의 원료로 적절히 사용될 수 있다. 투수성 보도블럭은 입경 1 - 10㎜의 골재에 폐유리 등을 첨가하여 성형, 소성하여 제조된다.

본 발명의 실시예는 다음과 같다.

[실시예 1 - 5]

레드머드 100g에 물 20g, 98% 수산화나트륨 0.5 내지 7g을 넣고 잘 혼합한 다음 직경 4㎝, 높이 3㎝의 원통형 몰드에 놓고 가압하여 성형한 후 1050℃의 온도에서 30분간 소성시켜 제조한 시편의 물성 평가결과는 아래의 표 2)와 같다.

[표 2]

* 불용은 7일동안 상온의 물에 담근 후 전혀 녹지 않은 것을 의미함

[실시예 6]

도석을 20중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 시행하였다. 얻어진 시편의 압축강도는 225Kg/㎠ 였으며, 내수성은 역시 불용이었다.

[비교예 1]

레드머드 50g에 도석 25g, 황토 25g을 넣고 잘 혼합한 다음 실시예 1과 동일하게 성형한 후 1050℃의 온도에서 30분간 소성시켜 시편을 얻었으며, 얻어진 시편은 압축강도는 198 Kg/㎠로 어느 정도 양호하였으나 소성시 녹아 흘러서 최초에 성형한 상태로 유지되지 아니하였을 뿐만 아니라, 수축하여 부피가 약 10%정도 줄어들었다.

본 발명에서는 레드머드를 경제적으로 환경에 무해하게 처리할 수 있게 하며, 또한 레드머드를 기본 소재로 하되 종래의 제품보다 강도 및 내수성이 양호한 건자재를 제공하여 준다.

Claims (2)

1. 레드머드 100중량부에 물 10 내지 30 중량부 및 수산화나트륨, 염화나트륨, 탄산나트륨, 규산나트륨 중 선택된 1종 또는 2종 이상을 0.5 내지 7중량부를 혼합하여 가압 성형한 후 900 - 1200 ℃의 온도에서 소성시키는 것을 특징으로 하는 레드머드를 이용한 건자재의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 석탄재, 도석, 고령토, 점토, 마사토, 화산재, 석탄재 부유물질 중 선택된 1종 이상의 물질을 50중량부 이내 첨가하는 것을 특징으로 하는 레드머드를 이용한 건자재의 제조방법.