KR19980082135A - 콘크리트 슬러지의 가공방법 - Google Patents

Abstract

산업현장에서 폐기되어 수질이나 토양을 오염시키는 콘크리트 슬러지를 재활용이 가능하도록 가공처리함으로써, 환경의 오염을 방지하고 콘크리트 폐기물을 자원화할 수 있는 콘크리트 슬러지의 처리방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 출발물질로서 중성 또는 강알칼리성을 띠는 반죽상태의 콘크리트 슬러지를 준비하여 이를 건조시키고, 건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄하면서 콘크리트 접착제, 중간 접착제 또는 공중합체를 혼합한후, 혼합물을 소정의 몰드 내에 채우고 100∼1,000kg/cm²의 압력으로 1∼10분 동안 가압하여 성형한다. 일반적인 콘크리트 접착제로는 폴리비닐아세테이트(에틸렌 비닐 아세테이트)를 사용할 수 있고, 혼화재료로는 종이 펄프나 볏짚을 잘게 분쇄시킨 것이나 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌을 쓸 수 있다. 여기서, 폴리비닐아세테이트는 건조된 콘크리트 슬러지 질량의 0.1∼20% 범위로 첨가된다. 이렇게 압축 성형된 제품은 건축용 자재로 활용이 가능하며, 별도의 열처리나 표면처리를 하면 건축용 외장재로도 사용될 수 있다.

Description

콘크리트 슬러지의 가공방법

본 발명은 콘크리트 슬러지의 가공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업현장에서 폐기되어 수질이나 토양을 오염시키는 콘크리트 슬러지를 재활용이 가능하도록 가공처리함으로써, 환경의 오염을 방지하고 콘크리트 폐기물을 자원화할 수 있는 콘크리트 슬러지의 가공방법에 관한 것이다.

콘크리트 슬러지는 레미콘 공장이나 흄관 공장 등, 콘크리트 2차 제품을 생산하거나 콘크리트를 사용하여 구조물 등을 제조하는 업체에서 폐기물로서 발생되는 처리 곤란한 물질이다. 왜냐하면, 콘크리트 슬러지는 일반적으로 pH가 11이상이 되며, 일반 시멘트와 혼합하여도 그 강도가 매우 낮을 뿐만 아니라 성형성도 없어서 사용하기에 곤란하기 때문이다. 그러므로, 슬러지가 생산되는 업체에서는 슬러지의 처리를 위하여 막대한 비용을 들여서 매립하거나 산업 폐기물로 처리하고 있다. 따라서, 슬러지 처리에 있어서 경제적으로 큰 어려움을 겪고 있으며, 최근에는 환경 보호를 위한 법적인 제한으로 인하여 그 처리에 있어서 어려움이 가중되고 있다.

국내의 많은 연구 기관에서는 콘크리트 슬러지의 처리방법을 다각도로 연구하고 있으나, 현실적으로 적용하기 어려운 방법만이 제시되어 왔다. 또한, 해외의 선진국에서도 일부학자들이 콘크리트 슬러지의 재활용 방법에 대하여 많은 시간과 정렬을 바치고 있으나, 해외에서 수행되는 연구는 국책 과제로 수행되고 연구 결과가 해당국의 산업 기밀로 보호되고 있으므로, 그 결과의 국내 활용은 불가능한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 산업 현장에서 쏟아져 나오는 콘크리트 슬러지를 재활용이 가능하도록 가공처리함으로써, 높은 pH를 갖는 콘크리트 슬러지를 매립할 때 발생하는 지하수의 오염 및 토양의 오염을 미연에 방지할 수 있고, 콘크리트 폐기물의 자원화를 가능하게 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법을 제공하려는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,

출발물질로서 반죽상태의 콘크리트 슬러지를 준비하는 단계(S1);

상기 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(S2);

건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄 및 성형하는 단계(S3); 그리고

성형된 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(S4)를 포함하는 콘크리트 슬러지의 가공방법을 제공한다.

상기 콘크리트 슬러지의 가공방법은, 상기 단계(S4) 후에, 건조된 성형 콘크리트 슬러지를 로내에서 1,000∼1,200℃의 온도로 열처리하는 단계(S5)를 더 포함한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,

출발물질로서 반죽상태의 콘크리트 슬러지를 준비하는 단계(SS1);

상기 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(SS2);

건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄 및 성형하는 단계(SS3);

성형된 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(SS4); 그리고

건조된 성형 콘크리트 슬러지의 표면을 처리하는 단계(SS5)를 포함하는 콘크리트 슬러지의 가공방법을 제공한다.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에서는, 국내 콘크리트 산업 현장에서 쏟아져 나오는 콘크리트 슬러지를 재활용이 가능하도록 가공처리함으로써, 지하수의 수질 환경 뿐만 아니라, 토양의 오염을 방지할수 있게한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 콘크리트 슬러지의 가공방법을 보다 상세하게 설명한다.

일반적으로, 콘크리트 슬러지는 발생 당시에 많은 양의 물을 함유하며, 발생된 슬러지는 물과 함께 집수조에 집수되어 침전과정을 거친다. 침전된 슬러지는 페로다 등의 장비를 이용하여 대형 운송장치에 실려서 일반 쓰레기로 매립되거나 산업 폐기물로 처리된다.

이때, 침전 과정에서 침전의 속도와 용액의 중화를 위하여 황산을 사용하는 경우도 있다. 황산을 첨가하면 용액의 액성은 중성화된다. 따라서, 얻어진 폐슬러지 침전물의 액성은 중성이거나 강한 알칼리성이며, 다양한 입도의 분말 형태 슬러지를 물에 반죽시켜 놓은 상태로 얻어진다.

본 발명은 이를 건조시켜서 사용하는 것으로, 먼저 이들 반죽상태 물질을 원심분리기 또는 건조로를 이용하여 완전히 건조시킨다. 건조된 슬러지는 덩어리 형태를 유지하지만 강도는 매우 낮다. 건조된 슬러지는 분쇄기를 이용하여 곱게 분쇄한다. 슬러지를 분쇄하는 동안에 폴리비닐아세테이트(에틸렌 비닐 아세테이트)와 같은 콘크리트 접착제, 종이 펄프나 볏짚을 잘게 분쇄시킨 혼화재료, 또는 폴리에틸렌이나 폴리스티렌과 같은 고분자를 혼합하여 높은 압력에서 성형한다. 압축 성형 강도가 클수록 고강도의 제품을 얻을 수 있고 성형성도 우수하다.

이때, 종이 펄프나 볏짚과 같은 다공성 물질을 혼합하여 압축 성형하면, 단열성이 크고 압축강도 뿐만아니라 인장 강도가 우수한 제품을 얻을 수 있다. 또한, 슬러지와 함께 폴리에틸렌이나 폴리스티렌과 같은 고분자를 혼합하여 압축 성형하면, 물에 강한 물질이 얻어진다. 이와는 달리, 순수한 슬러지만을 이용하여 압축 성형하면, 열전도성이 우수한 제품이 얻어진다. 그러므로, 용도에 따라서 이들 제품을 다양하게 성형하여 사용할 수 있다.

이렇게 성형되어 얻어진 제품을 건조시키면 건축용 자재로 사용할 수 있다.

이상에서 얻어진 제품의 표면에 혐수성 물질 등을 분무하거나 표면 처리함으로써, 건축물의 외장재로도 사용이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따라서 처리된 제품은 화기에 강한 콘크리트 슬러지를 활용하여 성형하므로, 내화성이 대단히 우수하다.

하기에서는 본 발명에서 사용되는 콘크리트 슬러지의 압축 성형 방법을 간략하게 설명한다.

먼저, 콘크리트 슬러지를 만들고자하는 형태의 거푸집(몰드)을 만들어 여기에 전술한 바와 같은 슬러지와 다른 혼화재료를 잘 혼합하여 채우고, 약 100∼1,000kg/cm²의 높은 압력으로 1∼10분 정도 가압함으로써 거푸집내에 압력이 골고루 전달될 수 있게 한다. 필요에 따라서 고급 제품을 만들기 위하여 여기서 성형된 제품을 유압 압축기를 이용하여 기름과 같은 유체내에서 재성형하는 경우도 있다.

압축성형시 콘크리트 접착제로 사용되는 폴리비닐아세테이트(EVA류)와 같은 물질은 슬러지 질량의 약 0.1∼20% 범위를 사용하는 것이 바람직하며, 종이 펄프나 볏짚과 같은 물질은 슬러지 질량에 어떤 비율로도 혼합이 가능하다. 이와같은 물질의 혼합비율은 성형되어 얻어지는 제품의 용도에 따라 변화될 수 있으며, 압축성형 강도 등이 정하여진다. 또한, 혼합되는 혼화재료의 입도 등도 용도에 따라 결정될 수 있다. 일반적으로, 압축 성형성은 혼화재료의 입도가 작을수록 좋으며, 섬유가 가늘면서 길고 질길수록 성형된 제품의 인장 강도가 크게 얻어진다.

한편, 압축 성형되어 얻어진 제품은 표면이 높은 압력으로 성형되었으나, 건조된 상태에서 표면의 분말이 일부 묻어나올 수 있다. 따라서, 제품의 상품성을 증진시키고 취급이 편리하도록 표면을 처리하는 방법이 강구되어야한다.

예를 들면, 고온에서 열처리함으로써 고체화학 반응을 통하여 처리할 수 있다. 이때, 로내의 처리 온도는 1,000℃∼1,200℃ 범위이며, 1,000℃부근의 저온 영역에서는 장시간의 열처리 시간이 요구된다. 1,200℃ 부근의 고온 영역에서는 비교적 짧은 시간동안에 표면 처리가 가능하고, 시간이나 온도 구배에 따라서 제품의 내부까지 열처리 조절이 가능하다.

이와는 달리, 표면에 혐수성 제품의 물질을 분무, 건조하거나 방수제 등을 분무, 건조시켜서 물과의 접촉시 직접적으로 물이 침투되지 않도록 처리하는 것도 가능하다. 또다른 방법으로는, 거푸집 내면에 접착제 또는 혐수성의 제품을 성형 압축전에 처리하여 성형 압축과 동시에 표면 처리가 이루어지도록 하는 것이다.

이상과 같은 방법으로 압축 성형된 제품을 표면 처리하면, 건축 외장재로도 사용이 가능하다.

실시 예

건조된 콘크리트 슬러지 500g을 분쇄하면서 폴리비닐아세테이트(에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체) 25g을 첨가하여 슬러지와 골고루 혼합한다. 혼합된 시료 중 일부(150g)를 분취하여 실온에서 직경 70mm의 원형 몰드로 5분간 600kg/cm²의 압력으로 가압 성형하며, 이중의 일부(150g)를 종이 펄프 30g과 혼합하여 앞에서와 같이 성형하며, 또한 일부(150g)를 볏짚 30g과 혼합하여 성형한다. 이상에서 성형된 제품을 건조로를 이용하여 80℃에서 3시간 건조시킨다. 여기까지의 과정을 거쳐서 만든 제품이 표면 처리를 하지 않은 제품이며, 건축 자재나 단열재, 또는 열 전도체 등으로 사용이 가능하다.

여기서, 폴리비닐 아세테이트(에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체)를 과량(50∼100g)첨가하면 외장재로서도 대단히 양호하게 사용될 수 있다. 표면에서 분말이 묻어나는 제품을 방수액으로 표면 처리한 후 다시 건조하였고, 또한 혐수성 페인트(락카, 니스 등)로 표면 처리하여 건축물의 외장재를 만들었다. 또한, 초기에 혼화재료가 첨가되지 않은 제품을 1,100℃의 온도에서 2시간 열처리하여 단단한 벽돌을 만들었다.

이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 국내 콘크리트 산업 현장에서 쏟아져 나오는 콘크리트 슬러지를 재활용이 가능하도록 가공함으로써, 지하수의 수질 환경을 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 토양의 오염을 방지할 수 있게된다. 또한, 콘크리트 폐기물을 양호한 방법으로 관리 및 처분할 수 있게 함으로써, 콘크리트 폐기물의 음성적인 폐기를 방지하는 효과를 얻을 수 있고, 환경 처리비용을 절감시킬 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 콘크리트 슬러지 처리 방법을 다른 폐기물 처리에 까지 확장시킬 수 있고, 본 발명에 의해서 제조된 제품은 내화성이 우수하므로 건축용 자재로 활용할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

1. 출발물질로서 반죽상태의 콘크리트 슬러지를 준비하는 단계(S1);

   상기 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(S2);

   건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄 및 성형하는 단계(S3); 그리고

   성형된 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(S4)를 포함하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S4) 후에, 건조된 성형 콘크리트 슬러지를 로내에서 1,000∼1,200℃의 온도로 열처리하는 단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S1)에서, 상기 콘크리트 슬러지의 액성은 중성 또는 강알칼리성인 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S3)에서는, 상기 건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄하여 소정의 몰드 내에 채우고 100∼1,000kg/cm²의 압력으로 1∼10분 동안 가압하여 성형하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(S3)에서는, 상기 건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄하면서 콘크리트 접착제, 혼화재료 또는 공중합체를 혼합한후, 혼합물을 소정의 몰드 내에 채우고 100∼1,000kg/cm²의 압력으로 1∼10분 동안 가압하여 성형하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
6. 제 1 항 또는 5 항에 있어서, 상기 콘크리트 접착제는 폴리비닐아세테이트로 이루어지고, 상기 혼화재료는 종이 펄프나 볏짚을 잘게 분쇄시킨 것이나 폴리에틸렌 또는 폴리스티렌으로 이루어진 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 폴리비닐아세테이트는 상기 건조된 콘크리트 슬러지 질량의 0.1∼20% 범위로 첨가되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
8. 출발물질로서 반죽상태의 콘크리트 슬러지를 준비하는 단계(SS1);

   상기 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(SS2);

   건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄 및 성형하는 단계(SS3);

   성형된 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(SS4); 그리고

   건조된 성형 콘크리트 슬러지의 표면을 처리하는 단계(SS5)를 포함하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 단계(SS5)에서는, 상기 건조된 성형 콘크리트 슬러지의 상기 표면 상에 혐수성 물질 또는 방수제를 분무한후 건조시키는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
10. 출발물질로서 반죽상태의 콘크리트 슬러지를 준비하는 단계(SP1);

    상기 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(SP2);

    건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄 및 성형하는 단계(SP3); 그리고

    성형된 콘크리트 슬러지를 건조시키는 단계(SP4)를 포함하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 단계(SP4)에서는, 내면에 접착제 또는 혐수성 물질이 도포된 소정의 몰드를 마련하고, 상기 건조된 콘크리트 슬러지를 분쇄하면서 콘크리트 접착제, 혼화재료 또는 고분자물질을 혼합한후, 혼합물을 상기 몰드 내에 채우고 100∼1,000kg/cm²의 압력으로 1∼10분 동안 가압하여 성형하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 슬러지의 가공방법.