KR19990007639A - 고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

각종 고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물 및 이의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 세라믹 조성물은 중금속을 포함하는 고상폐기물 5∼75 중량부, 플라이 애쉬(fly ash) 15∼45 중량부 그리고 점토 5∼55 중량부를 포함한다. 각종 고상폐기물을 복합안정화 처리에 의하여 세라믹 조성물을 제조함으로써 각각의 폐기물을 단독으로 처리하는 경우에 발생하는 한계를 극복하고 사용 가능한 생산물의 범위 및 재활용 범위를 확대함으로써 뛰어난 산업상 이용가능성 및 경제성을 가지며, 동시에 환경 보존에 크게 기여할 수 있다.

Description

고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물 및 이의 제조방법
본 발명은 폐기물의 재활용을 위하여 각종 고상폐기물의 복합안정화 처리에 의한 세라믹 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 EAF(Electric Arc Furnace) 더스트(dust), 제강 슬래그(slag) 또는 알루미늄 조각(dross) 등과 같은 특정폐기물 내지 플라이 애쉬(fly ash), 페이퍼 애쉬(paper ash) 또는 각종의 분진 등과 같은 일반폐기물을 원료로 하여 건축 재료, 경량 골재 또는 토목 재료 등과 같은 구조 재료나 필터 등과 같은 기능 재료로 이용될 수 있는 각종 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
각종의 산업 활동으로부터 발생되는 많은 종류의 고상폐기물들은 일반적으로 유해 물질을 포함하는 특정폐기물과 유해 성분이 없는 일반폐기물로 구분될 수 있다. 각종 광재, 소각 잔류물, 폐주물사, 샌드블라스트 폐사, 도금슬러지 소각재 또는 폐내화물 등과 같은 특정폐기물은 철(Fe), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 납(Pb), 크롬(Cr), 아연(Zn), 구리(Cu), 니켈(Ni) 또는 망간(Mn) 등의 중금속 유해 성분을 포함하기 때문에, 이를 통상의 방법으로 매립할 경우 빗물이나 지하수 등에 의해 특정폐기물에 포함된 중금속 성분이 상기 폐기물로부터 용출되어 심각한 환경오염을 유발할 수 있으므로, 상기 특정폐기물에 포함된 유해 성분을 제거 또는 회수하거나 이러한 유해 성분의 용출을 억제하는 처리가 요구되기 때문에 그 처리에 있어서 막대한 비용이 투입된다. 또한, 비록 유해 성분이 제거된 특정폐기물은 비록 일반폐기물처럼 매립이 가능하나, 이 경우에도 매립지의 확보, 환경오염에 대한 대비 및 매립 비용 등의 문제가 발생한다. 따라서, 현재 이러한 특정폐기물을 적절한 처리를 통하여 재활용할 수 있는 방법의 개발이 절실히 요구되고 있다.
현재까지 특정폐기물을 처리하기 위한 많은 방법이 제안되어 왔으며, 특히 미국과 일본 등에서 유해 물질을 포함하는 폐기물의 처리 및 재활용에 대한 많은 특허가 개시되어 있다. 지금까지 개발된 폐기물의 처리방법은 크게 유독성 중금속을 회수함으로써 특정폐기물 중의 유해 성분을 제거하는 처리방법과 유독성 성분의 용출을 억제하는 처리방법으로 구분될 수 있다.
상기 특정폐기물로부터 유해 성분을 제거하거나 또는 유해 성분이 용출되지 않도록 처리된 이후에는 특정폐기물은 일반폐기물과 같이 처리될 수 있으며, 이러한 폐기물을 매립하기 위하여 폐기물의 용적을 감소시키는 방법이 미합중국 특허 제4,226,630호 및 미합중국 특허 제4,472,198호 참조에 개시되어 있다. 그러나 매립을 통해서는 환경문제를 효과적으로 해결할 수 없기 때문에 상술한 특정폐기물을 시멘트, 벽돌 또는 도로 기반재 등으로 재활용할 수 있는 방법을 개발하는 것이 바람직하다.
현재 개시되어 있는 폐기물의 처리방법 가운데 특정폐기물을 재활용하는 처리방법이 제안된 주요 특허를 정리하면 다음과 같다.
일본특개소 제53-127511호는 전통적인 벽돌 원료에 30∼50중량퍼센트(wt%) 정도의 EAF 더스트를 첨가한 다음, 630∼830℃의 온도에서 열처리함으로써 벽돌을 제조하는 방법을 제시하고 있지만, 이와 같이 제조된 벽돌은 평균 690psi 정도로 매우 낮은 압축 강도를 갖는다.
Frame의 미합중국 특허 제5,278,111호에는 하소(calcination)를 통해 아연 및 납을 상당량 휘발시킨 EAF 더스트를 30∼60wt% 정도로 전통적인 벽돌 성분에 첨가하여 벽돌을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 벽돌은 비록 중금속 검출기준은 만족시키지만 벽돌에 포함되는 EAF 더스트의 양이 증가함에 따라 벽돌의 기계적 강도가 감소하는 문제점이 있다.
Hoffman 등에 허여된 미합중국 특허 제5,186,742호에는 더스트를 안전하게 보관하고 재활용할 수 있도록 작은 펠렛(pallet) 형태로 만든 다음, 아연과 납의 함량이 높은 펠렛을 제강공정에 재활용하는 방법이 제안되어 있지만, 이러한 재활용이 제강공정에 미치는 영향은 언급하고 있지 않다.
Lymm 등의 미합중국 특허 제4,911,757호 및 Smith 등의 미합중국 특허 제5,245,122호에서는 시멘트의 제조시 석회가마 더스트(lime-kiln dust), 플라이 애쉬, 황산 제1청(ferrous sulphate) 및 수화석회(hydrated lime) 등을 첨가하는 공정에 더스트를 혼합하는 방법이 개시되어 있다. 상기 방법에 따라 제조된 시멘트 제품은 중금속 검출기준을 만족시키지만, 제품의 건조가 완료될 때까지 유독성 물질이 계속적으로 존재하여 저장, 운반 또는 혼합시 많은 주의가 요구되는 문제가 있다.
Piniecki 등에 허여된 미합중국 특허 제5,766,279호에는 용융 슬래그에 산화칼슘(CaO) 성분을 첨가하여 시멘트를 만드는 재활용법을 개시되어 있지만, 슬래그를 용융시키는데 많은 에너지가 요구되기 때문에 경제적인 면에서 문제점이 있다.
Harada 등의 미합중국특허 제4,711,662호 및 Bishop 등의 미합중국특허 제4,758,268호에는 제강 공정에서 발생하는 더스트, 슬러지(sludge) 및 슬래그 등을 환원제와 함께 용융시키고, 이 과정에서 휘발되는 중금속 성분을 회수하고 내용출성을 갖는 폐기물을 만드는 처리법을 제안되어 있으나, 이러한 공정은 고에너지가 필요한 공정이며 따라서 많은 비용이 요구된다.
Richards 등에 허여된 캐나다 특허 제2,080,842호에는 보로실리케이트(borosilicate) 유리를 만드는 데 EAF 더스트와 같은 물질을 첨가하는 방법을 제안되어 있다. 그러나 상기 방법을 통해 EAF 더스트를 캡슐에 쌀 수 있지만 용융시 발생하는 가스의 처리에 대한 언급이 없으며, 1500℃이상의 처리온도가 요구되는 고가의 공정이라는 문제가 있다.
Aota 등의 미합중국 특허 제5,672,146호에는 EAF 더스트에 실리카와 알루미나 성분을 혼합한 후 열처리하여 중금속의 용출이 없는 안정한 크링커(clinker)를 제조한 다음, 이를 분쇄하여 골재, 벽돌 또는 타일의 원료로 재활용하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법은 크링커를 제조한 후 이를 다시 분쇄하는 공정이 더 필요하며, 이러한 방법에 따라 제조된 크링커의 압축강도에 대한 언급을 찾아볼 수 없다.
Kaneko 등의 미합중국특허 제5,175,134호에는 하수오니의 소각시 발생되는 슬러지 슬래그를 타일원료로 재활용하는 방법을 개시되어 있다. 상기 슬러지 슬래그는 하수로부터 분리한 슬러지를 소각한 후, 남은 소각재를 분리하여 용융시킨 다음, 냉각시킨 결과물로써 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 오산화인(P2O5), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO) 및 산화철(Fe2O3) 성분으로 이루어진다. 상기 방법에 따르면, 타일 제조시 약 10wt%의 슬러지 슬래그를 첨가시키는 바, 슬러지 소각재를 용융시키는 과정에서 많은 에너지가 필요하기 때문에 경제성에 문제가 있다.
제강공정에서 발생하는 슬래그, 더스트 및 슬러지를 동시에 처리하는 방법에 대한 Harada 등의 미합중국 특허 제4,711,662호는 슬래그를 용융시키기 위해서 많은 에너지가 필요하기 때문에 경제성에 문제가 있다. 또한 각종 방사성 물질 및 중금속 성분을 포함하는 액상 및 고상폐기물을 시멘트화 또는 유리화시켜 처리하는 Jantzen 등의 미합중국 특허 제5,434,333호가 있지만, 여기에는 경제성이 있는 재활용 방법에 대한 언급이 없다.
상술한 바와 같이, 현재까지 제안된 폐기물의 처리방법들은 대부분이 특정폐기물에 포함된 유해성 물질의 용출을 막기 위한 처리법에 대한 것으로서, 하나 또는 두 가지 종류의 폐기물의 처리에 대한 것들이 그 주류를 이루고 있으며, 또한 폐기물의 재활용 분야에 있어서도 시멘트 재료에의 응용이 대부분이다.
높은 부가가치를 가지는 세라믹 원료로의 응용에 대한 특허로는 전술한 바와 같이 전통적인 점토계 벽돌에 더스트를 첨가한 일본특개소 제53-127511호, 미합중국 특허 제5278111호 및 더스트-실리카-알루미나의 3성분계를 이용하여 크링커를 제조한 Aota 등의 미합중국특허 제5,672,146호 등이 있지만, 더스트가 첨가되거나 더스트의 함량이 증가함에 따라 소결체의 기계적 강도가 감소하기 때문에 이용가능한 더스트의 양과 소결체의 응용 범위가 제한을 받는다는 문제점이 있다.
이러한 원인은 다양한 화학조성 및 비중을 갖는 고상폐기물을 기존의 세라믹 원료와 혼합하는 과정에서 충분히 균일한 혼합체를 제조하지 못하였기 때문이다. 또한 더스트의 주성분을 이루는 금속 및 금속산화물 성분이 소결과정에서 벽돌원료인 점토 등과 반응하여 액상을 형성하기 때문에 기존의 벽돌조성에 더스트를 첨가하는 경우 액상량이 과도하게 증가하여 강도가 감소하거나 연화되는 문제점이 있다. 그 외에도 슬러지 슬래그를 타일원료로 이용한 Kaneko 등의 미합중국특허 제5,175,134호가 있으나, 슬래그 제조를 위한 용융 및 분쇄과정이 포함되기 때문에 경제성에 문제가 있다.
따라서, 각종의 중금속과 같은 유해 성분과 화학 조성을 갖는 고상폐기물들의 처리에 있어서, 각종 폐기물을 충분히 균일하게 혼합함으로써 여러 가지 구조 재료 내지 기능 재료로 적용가능한 기계적 강도를 가지며 동시에 중금속 유해 성분의 용출이 없으면서 경제적인 면에서 장점을 갖는 고상폐기물의 처리 또는 재활용 방법을 개발하는 것이 절실히 요구된다.
본 발명자들은 종래의 기술이 가지고 있는 문제점을 해소하고 각종의 고상폐기물을 효과적으로 처리할 수 있는 방법 및 이의 재활용 방법을 연구하여 중금속과 같은 유해 성분의 용출이 거의 없으며 각종 구조 재료로 적용가능한 세라믹 조성물을 개발하였고, 본 발명은 이러한 개발에 기초하여 완성되었다.
그러므로, 본 발명의 일목적은 폐기물의 재활용을 위하여 각종 고상폐기물의 복합안정화 처리에 의한 고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폐기물의 재활용을 위하여 각종 고상폐기물의 복합안정화 처리에 의한 세라믹 조성물을 제조함에 특히 적합한 고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 각종 고상폐기물을 원료로 하여 세라믹 조성물을 제조하기 위한 개략적인 공정도이다.
도 2는 EAF 더스트, 플라이 애쉬, 페이퍼 애쉬 및 점토의 누적입도분포도이다.
상술한 본 발명의 일목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중금속을 포함하는 고상폐기물 5∼75 중량부, 플라이 애쉬(F/A) 15∼45 중량부 그리고 점토 5∼55 중량부를 포함하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제공한다.
바람직하게는, 상기 중금속을 포함하는 고상폐기물은 EAF 더스트, 제강 슬래그, 페이퍼 애쉬(P/A), 폐내화물, 폐주물사, 하수오니 소각재, 도금슬러지 소각재, 그리고 샌드블러스트 폐사로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 이용되며, 상기 세라믹 조성물은 알루미늄 부스러기(dross) 5∼15 중량부를 더 포함한다.
또한, 상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중금속을 포함하는 고상폐기물 5∼75 중량부, 플라이 애쉬 15∼45 중량부 그리고 점토 5∼55 중량부를 포함하는 조성물을 혼합하여 균일한 슬립을 제조하는 단계; 상기 슬립을 소정의 형상으로 성형하여 성형체를 형성하는 단계; 상기 성형체를 건조하는 단계; 그리고 상기 성형체를 소결하여 소결체를 형성하는 단계를 포함하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기 조성물을 혼합하는 단계는 상기 조성물의 각각의 성분의 입도분포를 구하는 단계 및 상기 조성물의 각각의 성분의 화학 조성을 분석하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 조성물을 혼합하는 단계는 약 10㎛ 이하의 크기를 갖는 입자들의 부피비를 고려하여, 약 10㎛ 이하의 입자의 부피비가 큰 성분을 먼저 물에 분산시키고, 평균입경이 작은 순서로 혼합함으로써 수행된다.
상기 슬립을 형성하는 단계는 상기 슬립 내의 응집체의 크기를 작게 유지하기 위한 체가름 단계 및 분쇄 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 분쇄 단계는 볼밀을 사용하여 약 1∼5 시간 동안 수행된다.
바람직하게는, 상기 성형체를 건조하는 단계는 상기 성형체를 로(furnace)내에 투입한 후, 약 80%의 상대습도를 유지하면서 약 40∼60℃의 온도에서 약 24시간 이상 건조함으로써 수행되며, 상기 소결체를 형성하는 단계는 약 900∼1300℃의 온도에서 약 1∼3 시간 동안 수행된다.
본 발명에 따른 세라믹 조성물은 1) 벽돌, 타일, 노반재, 기층재, 옹벽 또는 경량골재 등의 건축/토목 구조 재료, 2) 도자기, 위생도기 또는 토관 등의 점토계 구조 재료, 그리고 3) 필터 또는 배수필터재 등의 다공성 기능 재료에 적용될 수 있다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 현재 유해 중금속의 회수 및 용출 억제를 위주로 한 특정폐기물의 처리방법이 주로 제시되어 있지만, 각종 고상폐기물의 재활용은 시멘트용으로만 제한적으로 사용되고 있으며, 보다 높은 부가가치를 갖는 세라믹 제품에의 재활용은 통상의 세라믹 제품에 요구되는 기계적 강도와 같은 물성과 경제성을 동시에 만족시키지 못한다는 문제점을 갖기 때문에 각종의 고상폐기물의 재활용에 대한 몇 가지 특허가 개시되어 있으나 실제 실용화는 많은 제한을 받고 있다. 이러한 결과는 다양한 화학 조성과 부피 비중 및 표면 성질을 갖는 고상폐기물들을 동시에 처리하는 경우 혼합 과정에서 균일한 혼합체를 얻기 어렵기 때문에 균일한 특성을 갖는 고강도의 세라믹 제품의 개발이 이루어지지 못하고 있다는 점에 기인한다.
이에 본 발명자들은 각종 고상폐기물들을 각각의 용도에 맞는 적절한 조성을 갖도록 혼합하고, 이러한 혼합시 평균입도분포 및 혼합순서를 고려하여 균일한 슬립을 제조할 수 있는 슬립의 제조방법을 개발하였으며, 균일한 미세구조와 높은 기계적 강도 및 미려한 외관을 갖는 세라믹 조성물을 제조할 수 있는 방법을 개발하였다.
각종의 특정폐기물의 재활용을 위해서는 특정폐기물로부터의 유해 중금속 성분의 용출이 억제되어야 하는바, 본 발명에 있어서의 중금속 성분의 용출 억제 기구는 다음과 같다. 각종 특정폐기물과 일반폐기물은 금속 및 금속산화물로 이루어지며, 열처리 과정 중 유해 금속 성분의 산화반응과 이들 산화금속 성분들 사이에 공융반응이 일어나게 된다. 예를 들면, 대표적인 중금속 성분인 납(Pb)의 산화물인 산화납(PbO)과 실리카(SiO2)의 공융온도는 약 700℃이며, 이 온도 이상에서는 공융조성의 액상을 형성한다. 이외에도 각종 금속성분과의 공융반응이 일어나며, 이때 공융반응물인 액상에 유해 금속 성분이 용해됨으로써 폐기물에 포함되어 있는 유해 금속 성분의 안정화가 일어나게 된다. 이와 동시에 이들 공융반응에 의한 액상이 플라이 애쉬(F/A)와 망목구조를 형성하여 혼합물의 소결을 촉진함으로써 각종 폐기물을 적절히 조합하여 균일하게 혼합된 폐기물들을 약 900∼1300℃ 정도의 비교적 낮은 온도범위에서의 열처리함으로써 유해 성분이 용출되지 않으며 각종 구조 재료 내지 기능 재료로 사용 가능한 강도를 갖는 소결체를 제조할 수 있다.
한편, 전통적인 세라믹 제품의 성분은 물과 혼합시 가소성을 주는 점토계 광물, 성형시 비가소성 충전제(filler)와 소결시 액상을 형성하는 장석, 그리고 용융되지 않고 충전제로 작용하여 망목구조를 형성함으로써 소결과정에서 연화를 막는 역할을 하는 실리카 등의 3가지 성분으로 구성된다.
본 발명에 있어서, 특정폐기물과 일반폐기물은 각종의 금속과 금속산화물을 포함하며, 각종 폐기물 중에서 EAF 더스트, 제강 슬래그 및 페이퍼 애쉬(P/A) 등과 같이 중금속 성분, 특히 알카리/알카리 토금속을 다량 함유하는 고상폐기물은 소성시 액상을 형성하게 되며, 이러한 성분이 전통요업 성분 중에서 장석과 같은 역할을 한다. 플라이 애쉬(F/A)는 점토와 마찬가지로 실리카와 알루미나가 주성분을 이루지만, 약 1000℃ 이상의 온도로 가열될 경우, 그 내부의 주된 결정상은 뮬라이트(mullite)와 크리스토발라이트(cristobalite)이며 점토의 알루미나-실리케이트 광물들과는 가소성 및 열적성질 등에서 현저하게 다른 물성을 갖는다. 반면, 점토 중의 알루미나-실리케이트는 주로 미립의 판상입자로 이루어져 있으며 성형시 가소성을 증진시키는 역할을 한다. 대표적인 점토 광물인 카올리나이트는 약 600℃ 부근의 온도에서 결정수가 분해되어 준안정상인 메타-카올리타이트로 전이한다. 메타-카올리나이트는 매우 반응성이 높은 물질로서 약 1000℃ 이상의 온도에서 실리카와 뮬라이트로 전이된다. 그러나 플라이 애쉬의 경우 화학 조성은 점토와 거의 같지만 주된 결정상은 뮬라이트와 크리스토발라이트로서 가소성이 없는 반면 높은 내화도를 갖기 때문에, 소결 과정에서 녹지 않고 망목구조를 형성함으로써 연화를 막고 소결체의 강도를 높여 주는 역할, 즉, 도자기의 3성분계에서의 실리카와 같은 역할을 한다. 이와 같이 각종 고상폐기물들을 도자기의 3성분계에서의 장석의 역할을 하는 EAF 더스트, 제강 슬래그, 페이퍼 애쉬 및 알루미늄(Al) 부스러기 등을 RO/R2O(여기서, R은 알카리금속 또는 알카리토금속) 군으로 분류하고, 도자기 3성분계에서의 실리카의 역할을 하는 플라이 애쉬 및 폐주물사 등을 실리카 성분으로 분류하는 것이 가능하다. 따라서 전통적인 요업원료의 3성분인 장석-점토-실리카 계를 RO/R2O-점토-F/A계로 대체할 수 있으며, 이를 기준으로 각종 폐기물을 적절히 조합하여 동시에 처리함으로써 전통적인 요업원료를 대체할 수 있다.
각종의 고상폐기물을 조합하여 높은 강도를 갖는 세라믹 제품을 제조하기 위해서는 화학 조성 및 결정상을 분석하여 적절한 RO/R2O-점토-F/A 조성을 갖는 폐기물의 조합을 구하는 것이 요구된다. 동일한 RO/R2O-점토-F/A 조성에서도 사용된 고상폐기물의 종류 및 각각의 폐기물의 화학 조성에 따라 기계적 강도와 부피 비중 등의 물성이 영향을 받으며, 각각에 대해서 적정한 소결 온도 및 소결 시간이 결정되어야 한다.
본 발명은 산업 공장에서 발생되는 각종 고상폐기물 및 쓰레기 소각 잔재물을 조합하여 균일한 슬립을 제조한 후 일반적인 세라믹 공정을 이용하여 제조한 성형체를 열처리하여 각종 구조 재료로 이용 가능한 물성을 갖는 소결체를 제조하는 방법을 제공한다. 열처리된 제품의 강도와 부피 비중 등의 물성은 사용 원료, 각 성분의 조성 및 조합 방법, 소결 온도 또는 소결 시간에 의해 결정되며, 중금속의 용출 량은 중금속 검출 표준(예를 들면, 미국 CPA의 TCLP)의 모든 조건을 만족한다. 각종의 고상폐기물들은 여러 가지 금속과 금속산화물로 이루어지며, 각종 폐기물의 적절한 조합을 통해 원하는 물성을 갖는 소결체를 제조할 수 있다. 대형기물의 성형공정에 있어서 가소성이 요구되는 경우에는 점토가 포함되기도 하지만, 일반적인 성형공정에서는 반드시 점토가 필요하지는 않다.
본 발명에 있어서, 높은 기계적 강도와 균일한 미세구조를 갖는 소결체를 얻기 위해서는 각종 고상폐기물의 균일한 혼합이 요구되지만, 각종 폐기물이 매우 다양한 화학 조성을 가지며 비중과 표면 성질의 차이가 크기 때문에 균일한 슬립을 제조하기 위해서는 많은 주의가 필요하다. 안정한 슬립을 제조하기 위해서는 균일한 응집체의 형성이 요구되며, 이 때 각종 폐기물의 혼합순서가 매우 중요하다. 혼합순서는 원료들의 평균입경과 약 10㎛ 이하의 영역의 입자들의 양을 고려하여, 10㎛ 이하 영역의 입자량이 큰 성분을 먼저 물에 분산시키고, 평균입경이 작은 순서로 혼합하여 슬립 내의 응집체의 크기를 작고 균일하게 형성시킨다. 평균입경이 크고, 입도분포가 넓은 경우에는 체가름을 하여 미세한 입자들을 먼저 혼합한 후 굵은 입자들을 나중에 첨가함으로써 응집체의 크기가 커지는 것을 방지할 수 있다. 슬립을 체가름하여 큰 응집체들이 많이 존재하면 분쇄(milling) 공정을 추가하여 균일하게 유지함으로써 다음 공정인 성형 공정에서 치밀하고 균일한 미세구조를 갖는 성형체를 제조할 수 있으며, 또한 소결 후에 높은 강도를 갖는 소결체를 얻을 수 있다. 제조된 슬립을 이용하여 소정의 형상으로 성형할 경우, 성형 방법은 주입성형 및 압출성형 등의 일반적인 세라믹 성형 공정이 이용되며, 분무 건조를 통해 과립 형태의 분말을 제조하기 위하여 가압 및 정수압 성형할 수도 있다.
상기 성형체는 일정한 습도를 유지하면서 약 40∼60℃의 온도에서 약 24 시간 이상 충분히 건조시킨다. 건조된 성형체는 박스로나 킬른(kiln)과 같은 로에서 약 900∼1300℃의 소성 온도에서 충분한 시간 동안 가열하여 소결시킨다. 소결 과정에서 유해 금속 성분의 산화반응과 동시에 각 금속산화물들 사이의 공융반응에 의해 액상이 형성된다. 이 때, 공융반응물인 액상에 유해 중금속성분이 용해됨으로써 폐기물에 포함되어 있는 유해 금속 성분의 안정화가 일어나 용출이 억제된다.
본 발명에서 사용된 EAF 더스트, F/A, 폐주물사 및 P/A와 같은 각종 고상폐기물의 평균 화학조성을 하기의 표 1에 나타낸다. 표 1에 있어서, F/A(fly ash)는 플라이 애쉬(석탄회)를 나타내며, P/A(paper ash)는 페이퍼 애쉬(제지슬러지 소각재)를 의미한다. 또한, 점토는 백자토 또는 잡토로 분류되며 통상적으로 점토는 넓은 범위에 걸친 조성을 갖는다.
각종 고상폐기물의 평균화학조성(단위; 중량퍼센트(wt%))
성분 EAF 더스트 F/A P/A Al 부스러기 폐주물사 점토
SiO2 5.6 65.87 42.83 1.1 98 61.67
Al2O3 1.02 23.3 28.07 86.04(전체*) 1 22.74
Fe2O3 49.42(전체*) 3.21 0.75 1.23 1 3.49
CaO 6 1 13.9 · · 0.61
MgO 1.57 0.7 6.3 1.93 · 0.48
Na2O 0.12 0.24 0.48 · · 0.42
K2O 2.57 1.01 0.3 · · 1.57
TiO2 0.09 1.11 2.31 0.85 · 0.29
P2O5 0.23 0.24 0.43 · · 0.05
Cr2O3 0.22 · · 0.16 · ·
MnO 1.97 · · 0.26 · ·
PbO 2 · · 0.13 · ·
ZnO 14.5 · · 0.44 · ·
Cu · · · 0.36 · ·
Ni · · · 0.045 · ·
C · · · 0.7 · ·
Ig-loss 14.69 3.32 4.63 6.755 · 8.68
상기 표 1에서, 전체＊는 금속 및 금속산화물을 포함한 총량을 의미한다. 즉, Al2O3는 Al 및 Al2O3를 합한 량을 의미하고, Fe2O3는 Fe, FeO 및 Fe2O3를 합한 량을 의미한다. Ig-loss는 시료의 성분 분석을 위한 전처리 과정인 약 900∼1000℃에서 열처리하는 동안 주로 층간수, 수산화이온(OH-)기 또는 이산화탄소(CO2) 등의 휘발에 의한 감량을 의미한다.
본 발명에 있어서, 금속 및 금속산화물로 이루어진 각종 고상폐기물을 재활용하기 위하여, 고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하는 공정은 다음과 같다.
도 1은 각종 고상폐기물을 원료로 하여 세라믹 조성물을 제조하기 위한 개략적인 공정도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 중금속을 다량 함유하는 각종 고상폐기물의 화학 조성 및 입도 분포를 구한 다음, 각종 고상폐기물을 RO/R2O 및 F/A군으로 분류한다. 이어서, 용도에 따라 RO/R2군을 이루는 EAF 더스트, 제강 슬래그, 페이퍼 애쉬(P/A), 플라이 애쉬(F/A), 알루미늄 부스러기, 폐주물사 또는 각종 분진으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 폐기물을 선정하여 RO/R2O-F/A-점토계의 적절한 조합을 구한다. 이 경우, 각종 특정폐기물과 일반폐기물은 여러 가지 금속 및 금속산화물들로 이루어지며, 각종 폐기물 중에서 EAF 더스트, 제강 슬래그, 또는 페이퍼 애쉬(P/A) 등에 포함되어 있는 RO 내지 R2O 성분들은 소성시 액상을 형성하게 되며, 전통 요업 성분 중에서 장석과 같은 역할을 한다.
플라이 애쉬(F/A)는 점토와 마찬가지로 실리카와 알루미나가 주성분을 이루지만, 주된 결정상은 뮬라이트와 크리스토발라이트이며, 점토의 알루미나-실리케이트와는 다른 결정상을 갖는다. 이와 같은 원인에 의해 플라이 애쉬(F/A)는 가소성이 없는 반면, 높은 내화도를 가지며 소결과정에서 녹지 않고 망목구조를 형성함으로써 연화를 막고 소결체의 강도를 높여 주는 역할을 한다. 따라서, 각종 폐기물을 조합하여 높은 강도를 갖는 세라믹 제품을 제조하기 위해서는 화학 조성 및 결정상을 분석하여 적절한 RO/R2O-점토-F/A 조성을 갖는 폐기물의 조합을 구하여야 한다. RO/R2O 성분은 EAF 더스트, 제강 슬래그, 도금슬러지 소각재 및 페이퍼 애쉬(P/A) 등에 다량 포함되어 있으며, 알루미늄 부스러기는 알루미나가 주성분으로 소성과정에서 플라이 애쉬(F/A)와 같이 녹지 않고 액상과 함께 망목구조를 형성하는 역할을 한다. 본 발명에 있어서, 성형과정에서의 가소성을 증진시키기 위해 점토 성분이 포함될 수 있으나 반드시 필요한 것은 아니다.
다음에, 선정된 폐기물들 및 점토의 혼합을 균일하게 하기 위하여 안정한 슬립을 준비한다. 이 때, 안정한 슬립을 준비하기 위해서는 균일한 응집체의 형성이 요구되며, 원료 분말의 혼합 순서가 매우 중요하다. 원료들의 평균입경과 10㎛ 이하의 크기를 갖는 입자들의 부피비를 고려하여, 10㎛ 이하의 크기를 갖는 입자들의 입자 부피비가 큰 성분을 먼저 물에 분산시키고, 평균입경이 작은 순서로 혼합하여 슬립내의 응집체의 크기를 작고 균일하게 형성시킨다.
원료 분말의 평균입경이 매우 크고 입도 분포가 넓은 경우에는 체가름을 통하여 미세한 입자들을 먼저 혼합한 후 굵은 입자들을 가장 나중에 첨가함으로써 응집체의 크기가 커지는 것을 방지하여야 한다. 체가름시 미세한 체를 사용할수록 슬립내 응집체의 크기가 균일하여 유리하며, 약 80 메쉬(mesh) 정도의 체에서도 충분한 효과를 볼 수 있다.
또한, 슬립을 체가름하여 큰 응집체들이 많이 존재하면, 밀링(milling) 공정을 추가하여 응집체의 크기를 미세하게 유지하는 것이 필요하다. 이렇게 슬립내의 응집체의 크기를 작고 균일하게 유지함으로써 다음 공정인 성형공정에서 치밀하고 균일한 미세구조를 갖는 성형체를 제조할 수 있으며, 또한 소결 후 높은 강도값을 얻을 수 있다.
상기와 같이 제조된 균일한 슬립은 소정의 형상으로 형태로 성형된다. 이 때 성형방법은 슬립캐스팅 또는 압출성형 등의 일반적인 세라믹 성형공정을 따르며, 분무 건조를 통해 과립을 만들어 가압 및 정수압 성형할 수도 있다.
계속하여, 일정한 습도를 유지하면서 약 40∼60℃의 온도에서 약 24 시간 이상 충분히 건조한 다음, 건조된 성형체를 박스로나 킬른 등의 로에서 약 100∼1200℃ 정도의 소결 온도에서 약 1∼3 시간 동안 소결한다. 이 경우, 동일한 RO/R2O-점토-F/A 조성에서도 사용된 고상폐기물의 종류 및 각각의 폐기물의 화학 조성에 따라 기계적 강도와 부피 비중 등의 물성이 영향을 받으며, 각각에 대해서 적정한 열처리 온도 및 열처리 시간이 결정되어야 한다.
상술한 바와 같이 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물로 점토계 요업 제품, 건축 재료 및 토목 재료 등의 각종 구조 재료, 경량 골재 및 필터로 사용 가능한 다공성 소결체 등의 세라믹 제품을 제조할 수 있다. 구체적으로는, 1) 도자기, 위생 도기 또는 토관 등의 점토계 요업 제품을 대체할 수 있는 제품, 2) 벽돌 또는 타일 등의 건축재 및 노반재, 기층재, 골재 또는 옹벽 등의 토목 재료로 사용 가능한 기계적 강도를 갖는 제품, 그리고 3) 경량 골재, 필터 재료 또는 배수필터재 등의 다공성 재료로 사용 가능한 미세구조와 기계적 강도를 갖는 제품을 제조할 수 있다.
이하 바람직한 실시예들을 중심으로 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 하기 실시예들은 본 발명을 한정하거나 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 각각의 화학 조성이 분석된 RO/R2O(여기서, R은 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 나타낸다)와 같은 중금속 및 중금속산화물 성분을 다량 포함하는 특정폐기물인 EAF 더스트, 플라이 애쉬(F/A) 및 점토로 구성된 세라믹 조성물을 제조하기 위하여 상기 EAF 더스트, 플라이 애쉬(F/A) 및 점토 분말의 입도를 각기 분석하였다. 도 2는 상기 분말의 각각의 누적입도분포도를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 약 10㎛ 이하의 크기를 갖는 미세한 입자의 양은 EAF 더스트가 가장 많으며, 점토 중의 미세한 입자의 그 다음으로 양이 많았다.
이어서, 상기 EAF 더스트 10 중량부, 플라이 애쉬(F/A) 40 중량부 및 점토 50 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 균일하게 혼합하였다. 이 때, 상기 도 2에 도시된 입도 분포를 기준으로 하여 상기 세라믹 조성물로부터 균일하고 안정한 슬립을 제조하기 위한 EAF 더스트, 점토 및 플라이 애쉬(F/A) 분말들의 혼합 순서는 다음과 같다.
먼저, 가장 미세한 입자들을 포함하는 EAF 더스트를 물과 혼합한 후, 여기에 점토와 플라이 애쉬(F/A)의 순서로 혼합하여 균일한 슬립을 제조하였다. 이 경우, 안정한 슬립을 형성하기 위해서는 상기 분말들이 균일한 응집체를 형성하는 것이 요구되며, 상술한 바와 같은 혼합 순서에 따라 EAF 더스트, 점토 및 플라이 애쉬(F/A)의 순서로 혼합되는 것이 중요하다.
다음에, 제조된 슬립을 주입성형 방법 및 가압성형 방법으로 성형하여 소정의 형상을 갖는 성형체를 형성한 후, 상기 성형체를 박스로 내에 투입하여 약 80% 정도의 상대 습도를 유지하면서 약 50℃의 온도에서 약 24 시간 이상 충분히 건조시켰다. 계속하여, 상기 박스로 내의 건조된 성형체를 약 1200℃의 온도에서 약 2 시간 동안 소결하여 소정의 형상을 갖는 소결체를 형성하였다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출시험 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에 기재된 중금속 용출 기준은 미합중국 EPA(Environment Protection Agency)의 TCLP(Toxic Characteristic Leaching Procedure)의 요구 기준이다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킨다.
EAF 더스트를 포함하는 조성물로 제조된 소결체의 중금속 용출 실험 결과(단위; ppm)
구 분 중금속종류 크롬(Cr) 철(Fe) 아연(Zn) 구리(Cu) 비소(As) 망간(Mn)
허용기준 0.5 2.0 1.0 0.5 0.1 2.0
실 시 예 1 0.18 0.13 0.10 0 0.038 0.04
실 시 예 2 0.12 0.08 0.07 0 0.034 0.02
실 시 예 3 0.02 0.05 0.03 0 0.022 0
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소결체가 벽돌 내지 타일과 같은 건축용 구조 재료로의 적용여부를 평가하기 위하여 벽돌 형상으로 제조된 소결체의 압축 강도를 측정하였다. 시편은 가로×세로×높이가 각기 30㎝×30㎝×60㎝인 직육면체 형상의 벽돌이며, 그 결과를 표 3에 기재하였다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 소결체 벽돌은 ASTM C62에 제시된 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 훨씬 큰 약 7,827psi 정도의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능하다. 또한, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 부피 비중이 약 1.74g/㎤ 정도이므로 약 2.5g/㎤ 이상의 부피 비중을 갖는 종래의 벽돌에 비하여 현저히 가볍기 때문에 건축용 구조 재료 뿐만 아니라 경량 골재 등에의 적용에 있어서도 우수한 특성을 갖는다.
EAF 더스트를 포함하는 조성물로 제조된 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도
구 분 부피 비중(g/㎤) 압축 강도(psi)
실시예 1 1.74 7,827
실시예 2 1.82 8,821
실시예 3 2.07 14,524
실시예 2
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, RO/R2O와 같은 중금속 및 중금속산화물을 다량 포함하는 특정폐기물인 EAF 더스트, 플라이 애쉬 및 점토 분말의 입도를 상술한 실시예 1과 같이 각기 분석한 후, 상기 EAF 더스트 20 중량부, 플라이 애쉬 40 중량부 및 점토 40 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 따른 조성물의 혼합 방법 및 이후의 제조방법은 약 1150℃의 온도에서 소결하여 소정 형상의 소결체를 형성하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 상기 표 2에 나타내었다. 표 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 세라믹 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소결체가 벽돌 내지 타일과 같은 건축용 구조 재료로의 적용여부를 평가하기 위하여 벽돌 형상으로 제조된 소결체의 압축 강도 측정하였다. 시편은 가로×세로×높이가 각기 30㎝×30㎝×60㎝인 직육면체 형상의 벽돌이며, 그 결과를 표 3에 기재하였다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소결체 벽돌은 ASTM에 제시된 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 훨씬 큰 약 8,821psi 정도의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능하다. 또한, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 부피 비중이 약 1.82g/㎤ 정도이므로 2.5g/㎤ 이상의 부피 비중을 갖는 종래의 벽돌에 비하여 현저히 가볍기 때문에 건축용 구조 재료뿐만 아니라 경량 골재 등에의 적용에 있어서도 우수한 특성을 갖는다.
실시예 3
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속 및 중금속산화물을 포함하는 특정폐기물인 EAF 더스트, 플라이 애쉬 및 점토 분말의 입도를 각기 분석한 후, EAF 더스트 30 중량부, 플라이 애쉬 40 중량부 및 점토 30 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 있어서, 상기 세라믹 조성물의 혼합 방법 및 이후의 제조방법은 약 1150℃의 온도에서 소결하여 소정 형상의 소결체를 형성하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과는 표 2에 기재되어 있다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 세라믹 조성물로부터 제조된 소결체가 벽돌 내지 타일과 같은 건축용 구조 재료로의 적용여부를 평가하기 위하여 벽돌 형상으로 제조된 소결체의 압축 강도를 측정하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다. 시편은 가로×세로×높이가 각기 30㎝×30㎝×60㎝인 직육면체 형상의 벽돌이며, 본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소결체 벽돌은 약 14,524psi 정도의 매우 우수한 압축 강도를 갖기 때문에 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능하며, 부피 비중이 약 2.07g/㎤ 정도이므로 종래의 벽돌에 비하여 현저히 가볍기 때문에 건축용 구조 재료뿐만 아니라 경량 골재 등에의 적용에 있어서도 우수한 특성을 갖는다.
실시예 4
중금속 및 중금속산화물을 다량 포함하는 특정폐기물인 EAF 더스트, 플라이 애쉬 및 점토 분말의 입도를 각기 분석한 후, EAF 더스트 40 중량부, 플라이 애쉬 30 중량부 및 점토 30 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 있어서, 소정 형상의 성형체들을 박스로 내에서 약 1150℃ 및 약 1200℃에서 각기 2시간 동안 소결하여 각기 다른 온도에서 소결된 소결체들을 제조하였다.
본 실시예에 따른 세라믹 조성물로 제조된 소결체의 소결 온도 및 입도에 따른 부피 비중을 측정하여 표 4에 나타낸다.
실시예 4에 따른 소결체의 소결 온도 및 체가름처리에 따른 부피 비중
소결 온도(℃) 1150 1200 1200
체가름(sieving) 미처리 미처리 200mesh로 처리
부피 비중(g/㎤) 2.68 2.02 2.85
표 4에 나타낸 바와 같이, 소결 온도가 약 1150℃에서 1200℃로 증가하는 경우에 부피 비중이 감소하였으며, 이는 소결 온도가 증가하면 휘발성분이 소결체 내부에 포획되었기 때문으로 생각된다. 본 실시예에 있어서, EAF 더스트, 점토 및 플라이 애쉬(F/A)의 순서로 물과 혼합하여 제조한 슬립을 200메쉬(mesh)로 체가름하여 비교적 큰 응집체가 제거된 슬립으로 제조한 소결체의 부피 비중이 증가하는 것으로부터 응집체의 크기가 작고 균일할수록 치밀한 미세구조를 갖는 성형체와 소결체를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉, 소결 온도와 입도를 조절함으로써 소결체의 밀도를 조절할 수 있었다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 표 5에 나타낸다. 표 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 세라믹 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다.
실시예 4에 따른 EAF 더스트를 포함하는 조성물로 제조된 소결체의 중금속 용출 시험 결과(단위; ppm)
중금속종류 크롬(Cr) 철(Fe) 아연(Zn) 구리(Cu) 비소(As) 망간(Mn)
허용 기준 0.5 2.0 1.0 0.5 0.1 2.0
측 정 값 0.02 0.04 0.02 0 0.015 0
본 실시예에 따라 제조된 소결체가 벽돌과 같은 건축용 구조 재료에의 적용여부를 평가하기 위하여 제조된 소결체의 압축 강도를 측정하였다. 시편은 가로×세로×높이가 각기 30㎝×30㎝×30㎝인 정육면체 형상을 갖는 3개의 벽돌들 및 가로×세로×높이가 각기 30㎝×30㎝×60㎝인 직육면체 형상을 갖는 3개의 벽돌들이며, 그 결과를 하기 표 6에 기재하였다. 표 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소결체 벽돌들은 정육면체 벽돌의 경우 약 15,740psi의 평균 압축 강도를 가지며, 직육면체 벽돌의 경우 약 23,238psi의 평균 압축 강도를 가짐으로써, ASTM C62에 제시된 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 훨씬 큰 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능하다.
실시예 4에 따른 소결체 벽돌들의 압축 강도(1200℃에서 소결한 경우)
시편의 형상 정 육 면 체 직 육 면 체
시편 번호 1 16,484 psi 19,993 psi
시편 번호 2 14,537 psi 28,221 psi
시편 번호 3 16,199 psi 21,500 psi
평 균 15,740 psi 23,238 psi
실시예 5
중금속 및 중금속산화물을 다량 포함하는 특정폐기물인 EAF 더스트, 플라이 애쉬 및 점토 분말의 입도를 각기 분석한 후, EAF 더스트 50 중량부, 플라이 애쉬 30 중량부 및 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 균일하게 혼합하였다. 이 경우, 상기 세라믹 조성물을 혼합 방법 및 이후의 제조방법은 약 1000℃의 온도에서 소결하여 소정 형상의 소결체를 형성하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 표 7에 나타낸다. 표 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다.
EAF 더스트를 포함하는 조성물로 제조된 소결체의 중금속 용출 시험 결과(단위; ppm)
구 분 중금속종류 크롬(Cr) 철(Fe) 아연(Zn) 구리(Cu) 비소(As) 망간(Mn)
허용기준 0.5 2.0 1.0 0.5 0.1 2.0
실 시 예 5 0.01 0.04 0.02 0 0.014 0
실 시 예 6 0.01 0.04 0.02 0 0.014 0
실 시 예 7 0.01 0.03 0.02 0 0.013 0
실 시 예 8 0.06 0.07 0.05 0.042 0.02 0
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물로 제조된 소결체의 부피 비중 및 압축 강도를 표 8에 나타내었다. 시편은 가로×세로×높이가 각기 30㎝×30㎝×60㎝인 직육면체 형상의 벽돌이며, 표 8에 기재된 바와 같이, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 경량의 구조 재료로 충분히 사용 가능한 강도 및 부피 비중을 갖는다.
EAF 더스트를 포함하는 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도
구 분 부피 비중(g/㎤) 압축 강도(psi)
실시예 5 2.11 16,038
실시예 6 2.20 20,212
실시예 7 2.34 25,095
실시예 8 1.34 4,527
실시예 6
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여 중금속 성분을 다량 포함하는 특정폐기물인 EAF 더스트 및 페이퍼 애쉬(P/A), 그리고 플라이 애쉬 분말의 입도를 상술한 실시예 1의 경우와 같이 분석하였다. 도 2를 참조하면, 약 10㎛ 이하의 크기를 갖는 미세한 입자는 EAF 더스트, 플라이 애쉬 그리고 페이퍼 애쉬(제지슬러지 소각재)의 순서로 포함되어 있었다. 페이퍼 애쉬(P/A)와 플라이 애쉬는 약 10㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 양은 거의 같지만, 페이퍼 애쉬(P/A) 중의 큰 입자의 양이 상대적으로 많았다.
이어서, 상기 EAF 더스트 50 중량부, 페이퍼 애쉬(P/A) 20 중량부 및 플라이 애쉬(F/A) 30 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 균일하게 혼합하였다. 이 경우, 도 2에 도시된 입도 분포를 기준으로한 상기 세라믹 조성물로부터 안정한 슬립을 제조하기 위한 EAF 더스트, 페이퍼 애쉬(P/A) 및 플라이 애쉬 분말들의 혼합 순서는 다음과 같다. 먼저, 가장 미세한 입자들을 포함하는 EAF 더스트를 물과 혼합한 후, 여기에 플라이 애쉬 및 페이퍼 애쉬(P/A)의 순서로 혼합하여 균일한 슬립을 제조하였다. 안정한 슬립을 형성하기 위해서 상기 분말들이 균일한 응집체를 형성하는 것이 요구되는 바, 상술한 바와 같은 혼합 순서에 따라 EAF 더스트, 플라이 애쉬 및 페이퍼 애쉬의 순서로 혼합되는 것이 중요하다.
페이퍼 애쉬의 경우 도 2에 나타낸 바와 같이 넓은 입도 분포를 갖기 때문에 분말을 200메쉬로 체가름하여 작은 입자들을 먼저 물과 혼합한 후 큰 입자들을 혼합하였다. 넓은 입도 분포를 갖는 페이퍼 애쉬를 체가름 공정을 거치지 않은 상태로 슬립을 제조할 경우, 큰 입자의 침강이 일어나 균일한 슬립을 제조할 수 없지만, 체가름을 통해 작은 입자와 큰 입자를 분리한 다음 작은 입자를 먼저 분산시킨 후 큰 입자들을 혼합하는 경우에는 큰 입자의 침강이 없이 안정한 슬립의 제조가 가능하다.
다음에, 실시예 1의 경우와 동일한 방법으로 소정 형상을 갖는 성형체를 형성한 후, 약 1000℃의 온도에서 약 2 시간 동안 소결하여 소결체를 제조하였다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 상기 표 7에 나타내었다. 표 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다.
또한, 본 실시예에 따라 제조된 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도를 상기 표 8에 나타내었다. 본 실시예에 따른 시편은 실시예 5의 경우와 동일하다. 표 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 약 20,212psi의 우수한 압축강도 및 약 2.20g/㎤의 부피 비중을 갖기 때문에 경량의 구조 재료로 충분히 사용 가능하다.
실시예 7
중금속 및 중금속산화물을 다량 포함하는 특정폐기물인 EAF 더스트, 페이퍼 애쉬, 플라이 애쉬 그리고 점토 분말의 입도를 각기 분석한 후, 상기 EAF 더스트 50 중량부, 페이퍼 애쉬 10 중량부, 플라이 애쉬20 중량부 및 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 균일하게 혼합하였다.
본 실시예에 있어서, 상기 세라믹 조성물의 혼합 방법 및 이후의 제조방법은 약 1000℃에서 소결하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따른 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 상기 표 7에 나타내었다. 표 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킨다.
또한, 본 실시예에 따라 제조된 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도 상기 표 8에 나타내었다. 시편은 실시예 5와 동일한 형상의 직육면체 형상의 벽돌이며, 표 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 약 25,095psi의 우수한 압축 강도 및 약 2.34g/㎤의 부피 비중을 갖기 때문에 경량의 구조 재료로 우수한 특성을 갖는다.
실시예 8
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 특정폐기물인 EAF 더스트 25 중량부, 페이퍼 애쉬 5 중량부, 플라이 애쉬 40 중량부, 알루미늄(Al) 부스러기(dross) 10 중량부, 그리고 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 실시예 1의 경우와 같이 균일하게 혼합하였다.
본 실시예에 있어서, 상기 알루미늄 부스러기는 페이퍼 애쉬와 마찬가지로 큰 입경을 갖는 입자들이 다량 함유되어 있기 때문에 페이퍼 애쉬와 동일한 체가름 공정을 통해 작은 입자와 큰 입자를 분리한 후 작은 입자를 먼저 혼합하였다.
본 실시예에 따른 혼합 방법 및 이후의 제조방법은 약 1150℃에서 소결하여 소결체를 형성하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따른 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 상기 표 7에 나타내었다. 표 7에 기재된 바와 같이, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킨다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도를 상기 표 8에 나타내었다. 표 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 약 4,527psi의 압축 강도 및 약 1.34g/㎤의 부피 비중을 갖기 때문에 경량의 구조 재료로 우수한 특성을 갖는다.
실시예 9
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 페이퍼 애쉬(P/A) 70 중량부 및 플라이 애쉬 30 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에서는 EAF 더스트를 제외하고 페이퍼 애쉬와 플라이 애쉬만으로 세라믹 조성물을 제조하였기 때문에 페이퍼 애쉬 및 플라이 애쉬는 중금속의 용출 가능성이 매우 희박하므로 별도의 중금속 용출 시험은 요구되지 않았다.
본 실시예에 있어서, 세라믹 조성물로부터의 슬립 제조시, 원료 분말의 혼합 순서는 실시예 1의 경우와 동일하였지만, 본 실시예에서는 입도 분포가 넓고 큰 입자가 많은 페이퍼 애쉬를 다량 포함하기 때문에, 혼합된 슬립을 약 4 시간 동안 볼 밀을 사용하여 분쇄함으로써 균일한 슬립을 제조할 수 있었다.
이후의 제조방법은 약 1150℃에서 소결하여 소결체를 형성하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 색(color), 부피 비중 및 압축 강도 표 9에 나타낸다. 본 실시예에 따른 소결체는 아이보리색의 미려한 외관을 갖는 동시에 부피 비중이 작기 때문에 경량 구조 재료 등으로의 재활용에 유리하며, ASTM C62에서 제시하는 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 큰 6,267psi의 압축 강도 갖는다.
페이퍼 애쉬를 포함하는 소결체 벽돌의 색, 부피 비중 및 압축 강도
구 분 부피 비중(g/㎤) 압축 강도(psi) 소결체의 색
실시예 9 1.80 6,267 아이보리
실시예 10 2.02 13,230 연한갈색
실시예 11 2.34 23,333 갈색
실시예 12 2.23 22,907 회갈색
실시예 10
중금속을 포함하는 페이퍼 애쉬 50 중량부, 플라이 애쉬 30 중량부 그리고 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에서는 EAF 더스트를 제외하고 페이퍼 애쉬, 플라이 애쉬 및 점토로 세라믹 조성물을 제조하였다.
본 실시예에 따른 세라믹 조성물로부터 슬립을 제조함에 있어서, 원료 분말의 혼합 순서는 실시예 1의 경우와 동일하였지만, 본 실시예에서도, 입도 분포가 넓고 큰 입자를 많이 포함하는 페이퍼 애쉬를 다량 포함하기 때문에, 혼합된 슬립을 약 4시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄함으로써 균일한 슬립을 제조할 수 있었다.
이후의 소결체의 제조방법은 및 약 1150℃에서 소결하여 소결체를 형성하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 색, 부피 비중 및 압축 강도를 표 9에 나타내었다. 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 종래의 벽돌에 비하여 부피 비중이 작기 때문에 경량 골재로의 재활용에 유리하며, 약 13,230psi 정도의 우수한 압축 강도 갖기 때문에 경량의 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능하다.
또한, 페이퍼 애쉬, 플라이 애쉬 및 점토를 포함하는 세라믹 조성물로 소결체를 제조할 경우, 페이퍼 애쉬, 플라이 애쉬 및 점토의 상대적인 양에 따라서 소결체는 다양한 색을 갖기 때문에 미려한 외관의 장식 효과를 갖는다.
실시예 11
중금속을 포함하는 페이퍼 애쉬 40 중량부, 플라이 애쉬 35 중량부 그리고 점토 25 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 따른 세라믹 조성물로부터 슬립의 제조 시, 원료 분말의 혼합 순서는 실시예 1의 경우와 동일하였지만, 본 실시예에서도 입도 분포가 넓고 큰 입자를 많이 포함하는 페이퍼 애쉬를 포함하기 때문에, 혼합된 슬립을 약 3 시간 동안 볼밀에서 분쇄함으로써 균일한 슬립을 제조할 수 있었다.
이후의 소결체의 제조방법은 약 1150℃에서 소결하여 소정 형상의 소결체를 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 색, 부피 비중 및 압축 강도 상기 표 9에 나타내었다. 상기 표 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 종래의 벽돌에 비하여 부피 비중이 작기 때문에 경량 골재로의 재활용에 유리하며, 약 23,333psi 정도의 우수한 압축 강도 갖기 때문에 경량의 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능하다.
실시예 12
중금속을 포함하는 페이퍼 애쉬 20 중량부, 플라이 애쉬 35 중량부 및 점토 45 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 따른 슬립 제조에 있어서, 원료 분말의 혼합 순서는 실시예 1의 경우와 동일하였지만, 본 실시예에서도 혼합된 슬립을 약 2 시간 동안 볼밀에서 분쇄함으로써 균일한 슬립을 제조할 수 있었다.
이후의 소결체의 제조방법은 약 1150℃에서 소결하여 소정 형상의 소결체를 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 색, 부피 비중 및 압축 강도 표 9에 나타내었다. 상기 표 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 종래의 벽돌에 비하여 부피 비중이 작기 때문에 경량 골재로의 재활용에 유리하며, 약 22,907psi 정도의 우수한 압축 강도 갖기 때문에 경량의 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능하다.
실시예 13
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 제강 슬래그(slag) 50 중량부, 플라이 애쉬 30 중량부 및 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다.
제강 슬래그의 경우 초기에는 괴상형태를 가지며 분쇄 공정을 거친 후에도 수㎜ 크기를 갖는 입자가 다량 포함되어 있기 때문에 균일한 슬립을 얻기 위해서는 슬립의 제조에 앞서 큰 입자를 분리하거나, 실시예 9에서와 같이 슬립을 제조한 후 볼밀에서 분쇄하는 공정이 요구되었다. 즉, 본 실시예에 있어서, 점토, 플라이 애쉬 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후, 약 4 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다.
이어서, 주입성형 및 가압성형 방법을 이용하여 소정의 형상을 갖는 성형체를 제조한 다음, 상기 성형체를 박스로 내에서 약 80%의 상대 습도를 유지하면서 약 50℃의 온도에서 24 시간 이상 충분히 건조한 후, 상기 성형체를 약 1200℃의 온도에서 소결하여 소결체를 형성하였다.
본 실시예에 있어서, EAF 더스트를 제외하고 세라믹 조성물을 제조하였기 때문에 페이퍼 애쉬 및 플라이 애쉬는 중금속의 용출 가능성이 매우 희박하므로 별도의 중금속 용출 시험은 요구되지 않았다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도를 표 10에 나타낸다. 표 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체는 비록 부피 비중의 값은 비교적 크지만, ASTM C62 에서 제시하는 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 매우 큰 29,800psi의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로서 우수한 특성을 갖는다. 더욱이, 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소성체는 짙은 흑색을 띠며 슬래그의 양에 따라 유광 또는 무광 등의 아름다운 색을 가지며, 높은 기계적 강도를 가지므로 타일 내지 도자기 등의 재료로 사용 가능하다.
제강 슬래그를 포함하는 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도
구 분 부피 비중(g/㎤) 압축 강도(psi)
실시예 13 3.04 29,800
실시예 14 2.96 28,800
실시예 15 2.88 25,524
실시예 16 2.86 23,701
실시예 14
고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 제강 슬래그 40 중량부, 플라이 애쉬 30 중량부 및 점토 30 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 따른 세라믹 조성물로부터의 소결체의 제조방법은 상술한 실시예 13의 경우와 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도 표 10에 나타내었다. 표 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체는 비록 부피 비중의 값은 비교적 크지만, 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 큰 28,800psi의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로서 우수한 특성을 갖는다.
실시예 15
고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 제강 슬래그 30 중량부, 플라이 애쉬 30 중량부 및 점토 40 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 따른 세라믹 조성물로부터의 소결체의 제조방법은 상술한 실시예 13의 경우와 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도 표 10에 나타내었다. 표 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체는 비록 부피 비중의 값은 비교적 크지만, 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 큰 25,524psi의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로서 우수한 특성을 갖는다.
실시예 16
고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 제강 슬래그 20 중량부, 플라이 애쉬 40 중량부 및 점토 40 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 따른 세라믹 조성물로부터의 소결체의 제조방법은 상술한 실시예 13의 경우와 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도 표 10에 나타내었다. 표 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체는 비록 부피 비중의 값은 비교적 크지만, 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 큰 약 23,701psi의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로서 우수한 특성을 갖는다. 또한 전술한 바와 같이, 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소성체는 짙은 흑색을 띠며 슬래그의 양에 따라 유광 또는 무광 등의 아름다운 색을 가지며, 높은 기계적 강도를 가지므로 타일 내지 도자기 등의 재료로 사용 가능하다.
실시예 17
고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 EAF 더스트 20 중량부, 제강 슬래그 50 중량부, 플라이 애쉬 20 중량부 및 점토 10 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 따른 슬립 제조에 있어서, 원료 분말의 혼합 순서는 실시예 1의 경우와 동일하였지만, 본 실시예에서도 혼합된 슬립을 약 4 시간 동안 볼밀에서 분쇄함으로써 균일한 슬립을 제조할 수 있었다. 즉, 본 실시예에 있어서, EAF 더스트, 플라이 애쉬, 점토, 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후 약 4 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다. 이후의 제조방법은 상술한 실시예 13과 동일하다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 표 11에 나타낸다. 표 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다.
EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 조성물로 제조된 소결체의 중금속 용출시험 결과(단위; ppm)
구 분 중금속종류 크롬(Cr) 철(Fe) 아연(Zn) 구리(Cu) 비소(As) 망간(Mn)
허용기준 0.5 2.0 1.0 0.5 0.1 2.0
실 시 예 17 0.12 0.08 0.07 0 0.034 0.02
실 시 예 18 0.11 0.09 0.06 0 0.033 0.02
실 시 예 19 0.03 0.13 0.03 0 0.024 0
실 시 예 20 0.05 0.14 0.035 0 0.028 0
본 실시예에 따른 EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물로 제조된 소결체의 부피 비중 및 압축 강도를 표 12에 나타낸다. 시편은 가로×세로×높이가 각기 30㎝×30㎝×60㎝인 직육면체 형상의 벽돌이다. 표 12에 기재된 바와 같이, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능한 강도를 갖는다.
EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도
구 분 부피 비중(g/㎤) 압축 강도(psi)
실시예 17 2.82 22,025
실시예 18 2.77 20,351
실시예 19 2.73 21,208
실시예 20 2.68 22,563
실시예 18
중금속을 포함하는 EAF 더스트 20 중량부, 제강 슬래그 40 중량부, 플라이 애쉬 20 중량부 및 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에서도 혼합된 슬립을 약 4 시간 동안 볼밀에서 분쇄함으로써 균일한 슬립을 제조할 수 있었다. 즉, 본 실시예에 있어서, EAF 더스트, 플라이 애쉬, 점토, 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후 약 4 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다. 이 후의 제조방법은 상술한 실시예 13과 동일하다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 상기 표 11에 나타내었다. 표 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물로 제조된 소결체의 부피 비중 및 압축 강도 상기 표 12에 나타내었다. 시편은 실시예 17의 경우와 동일하며, 표 12에 기재된 바와 같이, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능한 강도를 갖는다.
실시예 19
중금속을 포함하는 EAF 더스트 30 중량부, 제강 슬래그 30 중량부, 플라이 애쉬 20 중량부 및 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 있어서, EAF 더스트, 플라이 애쉬, 점토, 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후 약 3 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다. 이 후의 제조방법은 상술한 실시예 13과 동일하다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 상기 표 11에 나타내었다. 표 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물로 제조된 소결체의 부피 비중 및 압축 강도 상기 표 12에 나타내었다. 시편은 실시예 17의 경우와 동일하며, 표 12에 기재된 바와 같이, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능한 강도를 갖는다.
실시예 20
중금속을 포함하는 EAF 더스트 30 중량부, 제강 슬래그 20 중량부, 플라이 애쉬 20 중량부 및 점토 30 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다. 본 실시예에 있어서, EAF 더스트, 플라이 애쉬, 점토, 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후 약 2 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다. 이 후의 제조방법은 상술한 실시예 13과 동일하다.
본 실시예에 따른 EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물을 소결한 소결체의 중금속 용출 시험 결과를 상기 표 11에 나타내었다. 표 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 조성물로 제조된 소결체는 각종의 중금속 용출 기준을 만족시킴을 알 수 있다. 본 실시예에 따른 EAF 더스트 및 제강 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물로 제조된 소결체의 부피 비중 및 압축 강도 상기 표 12에 나타내었다. 시편은 실시예 17의 경우와 동일하며, 표 12에 기재된 바와 같이, 본 실시예에 따른 소결체 벽돌은 건축용 구조 재료로 충분히 사용 가능한 강도를 갖는다.
실시예 21
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 제강 슬래그 50 중량부, 페이퍼 애쉬 20 중량부, 플라이 애쉬 20 중량부 및 점토 10 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다.
본 실시예에 있어서, 점토, 플라이 애쉬, 페이퍼 애쉬, 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후, 약 4 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다. 이 후의 제조 공정은 상술한 실시예 17의 경우와 동일하다.
본 실시예에 있어서, EAF 더스트를 제외하고 세라믹 조성물을 제조하였기 때문에 별도의 중금속 용출 시험은 실시하지 않았다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도 표 13에 나타낸다. 표 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체는 ASTM에서 제시하는 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 매우 큰 23,956psi의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로서 우수한 특성을 갖는다. 더욱이, 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소성체는 짙은 흑색을 띠며 슬래그의 양에 따라 유광 또는 무광 등의 아름다운 색을 가지며, 높은 기계적 강도를 가지므로 타일 내지 도자기 등의 재료로 사용 가능하다.
제강 슬래그 및 페이퍼 애쉬를 포함하는 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도
구 분 부피 비중(g/㎤) 압축 강도(psi)
실시예 21 2.52 23,956
실시예 22 2.44 22,674
실시예 23 2.40 20,374
실시예 24 2.32 21,172
실시예 22
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 제강 슬래그 40 중량부, 페이퍼 애쉬 20 중량부, 플라이 애쉬 20 중량부 및 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다.
본 실시예에 있어서, 점토, 플라이 애쉬, 페이퍼 애쉬, 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후, 약 4 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다. 이 후의 제조 공정은 상술한 실시예 17의 경우와 동일하다.
본 실시예에 있어서, EAF 더스트를 제외하고 세라믹 조성물을 제조하였기 때문에 별도의 중금속 용출 시험은 실시하지 않았다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도 표 13에 나타낸다. 표 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체는 ASTM에서 제시하는 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 매우 큰 22,674psi의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로서 우수한 특성을 갖는다. 더욱이, 슬래그를 포함하는 세라믹 조성물로부터 제조된 소성체는 짙은 흑색을 띠며 슬래그의 양에 따라 유광 또는 무광 등의 아름다운 색을 가지며, 높은 기계적 강도를 가지므로 타일 내지 도자기 등의 재료로 사용 가능하다.
실시예 23
폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 제강 슬래그 30 중량부, 페이퍼 애쉬 30 중량부, 플라이 애쉬 20 중량부 및 점토 20 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다.
본 실시예에 있어서, 점토, 플라이 애쉬, 페이퍼 애쉬, 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후, 약 4 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다. 이 후의 제조 공정은 상술한 실시예 17의 경우와 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도 표 13에 나타낸다. 표 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체는 ASTM에서 제시하는 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 매우 큰 20,374psi의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로서 우수한 특성을 갖는다.
실시예 24
고상폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물을 제조하기 위하여, 중금속을 포함하는 제강 슬래그 20 중량부, 페이퍼 애쉬 30 중량부, 플라이 애쉬 20 중량부 및 점토 30 중량부를 포함하는 세라믹 조성물을 상술한 바와 같이 균일하게 혼합하였다.
본 실시예에 있어서, 점토, 플라이 애쉬, 페이퍼 애쉬, 그리고 제강 슬래그의 순서로 물과 혼합한 후, 약 3 시간 동안 볼밀을 사용하여 분쇄하여 안정한 슬립을 제조하였다. 이 후의 제조 공정은 상술한 실시예 17의 경우와 동일하다.
본 실시예에 따라 제조된 직육면체형 소결체 벽돌의 부피 비중 및 압축 강도 표 13에 나타낸다. 표 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 소결체는 ASTM에서 제시하는 벽돌의 압축 강도 기준인 1,500psi 보다 매우 큰 약 21,172psi의 압축 강도 갖기 때문에 건축용 구조 재료로서 우수한 특성을 갖는다.
본 발명에 따르면, 현재까지 처리가 어려울 뿐만 아니라 그 처리에 많은 노력과 비용이 요구되었던 중금속을 포함하는 EAF 더스트, 제강 슬래그 또는 알루미늄 조각 등과 같은 고상의 특정폐기물 내지 플라이 애쉬, 페이퍼 애쉬 또는 각종의 분진 등과 같은 일반폐기물을 원료로 하여 건축 재료, 경량 골재 또는 토목 재료 등과 같은 구조 재료나 필터 등과 같은 기능 재료로 이용되는 세라믹 조성물을 제조할 수 있다. 즉, 각종 고상폐기물을 복합안정화 처리에 의하여 세라믹 조성물을 제조함으로써 각각의 폐기물을 단독으로 처리하는 경우에 발생하는 한계를 극복하고 사용 가능한 생산물의 범위 및 재활용 범위를 확대함으로써 뛰어난 산업상 이용가능성 및 경제성을 가지며, 동시에 환경 보존에 크게 기여할 수 있다.

Claims (11)

  1. 중금속을 포함하는 고상폐기물 5∼75 중량부, 플라이 애쉬(fly ash) 15∼45 중량부 및 점토 5∼55 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중금속을 포함하는 고상폐기물은 EAF(electric arc furnace) 더스트, 제강 슬래그(slag), 페이퍼 애쉬(paper ash), 폐내화물, 폐주물사, 하수오니 소각재, 도금슬러지 소각재, 그리고 샌드블러스트 폐사로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 조성물은 알루미늄 부스러기(dross) 5∼15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물.
  4. 중금속을 포함하는 고상폐기물 5∼75 중량부, 플라이 애쉬(fly ash) 15∼45 중량부 그리고 점토 5∼55 중량부를 포함하는 조성물을 혼합하여 균일한 슬립을 제조하는 단계;
    상기 슬립을 소정의 형상으로 성형하여 성형체를 형성하는 단계;
    상기 성형체를 건조하는 단계; 그리고
    상기 성형체를 소결하여 소결체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조성물을 혼합하는 단계는, 상기 조성물의 각각의 성분의 화학 조성을 분석하는 단계 및 상기 조성물의 각각의 성분의 입도 분포를 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 조성물을 혼합하는 단계는, 약 10㎛ 이하의 크기를 갖는 입자들의 부피비를 고려하여, 약 10㎛ 이하의 입자의 부피비가 큰 성분을 먼저 물에 분산시키고, 평균입경이 작은 순서로 혼합하는 단계인 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 슬립을 형성하는 단계는, 상기 슬립 내의 응집체의 크기를 작게 유지하기 위한 체가름 단계 및 분쇄 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분쇄 단계는 볼밀을 사용하여 약 1∼5시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 성형체를 건조하는 단계는, 상기 성형체를 로(furnace)내에 투입한 후, 약 80%의 상대 습도를 유지하면서 약 40∼60℃의 온도에서 약 24시간 이상 건조하는 단계인 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  10. 제4항에 있어서, 상기 소결체를 형성하는 단계는 약 900∼1300℃의 온도에서 약 1∼3 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 폐기물을 원료로 하는 세라믹 조성물의 제조방법.
  11. 벽돌, 타일, 노반재, 기층재, 옹벽 및 경량 골재로 구성된 건축 토목 구조 재료, 도자기, 위생 도기 및 토관으로 구성된 점토계 구조물 그리고 필터 및 배수필터재로 구성된 다공성 기능 구조물로 사용하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 세라믹 조성물의 용도.
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000063242A (ko) * 2000-06-01 2000-11-06 조래웅 산업폐기물을 이용한 블록의 제조방법
KR20010085026A (ko) * 2001-07-20 2001-09-07 박흥혜 제철 슬래그를 이용한 경량 세라믹 소재의 조성방법과건축자재 제조방법
KR20020044899A (ko) * 2000-12-07 2002-06-19 김정환 경량 골재용 조성물 및 그 제조방법
KR20030070204A (ko) * 2002-02-21 2003-08-29 경기대학교 폐기물을 이용한 인공 경량 골재용 조성물 및 그 제조방법
KR100420246B1 (ko) * 2001-04-04 2004-03-02 (주)티에이엔 흡음 및 차음 모듈용 경량 다공성 골재 및 그 제조방법
KR100461737B1 (ko) * 1999-08-12 2004-12-13 주식회사 포스코 고로 출선통 커버용 래밍 내화물
KR100485265B1 (ko) * 2002-05-09 2005-04-27 주식회사 에코마이스터 수처리용 멤브레인필터
KR100536880B1 (ko) * 2002-08-31 2005-12-19 우성세라믹스공업 주식회사 고상 폐기물을 이용한 저온소결 도자기질 점토벽돌 및 바닥점토벽돌과 그 제조방법
KR100678365B1 (ko) * 2003-05-19 2007-02-05 우성세라믹스공업 주식회사 고상 폐기물을 이용한 저온 소결 다공성 경량 점토 벽돌및 그 제조방법
KR100821730B1 (ko) 2006-11-10 2008-04-14 정윤복 조립식 생태방음벽
KR100857587B1 (ko) * 2007-03-23 2008-09-09 경기대학교 산학협력단 인공난석용 조성물 및 그의 제조 방법
KR100887506B1 (ko) * 2002-09-25 2009-03-10 주식회사 케이티 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 데이터 전송을 위한시간 기반의 데이터 전송 방법
KR100891204B1 (ko) * 2007-09-21 2009-04-02 세연에스앤알 주식회사 산업폐기물의 재처리 방법
KR101419403B1 (ko) * 2012-08-13 2014-08-13 주식회사 포스코 타일 및 이의 제조 방법
CN107188442A (zh) * 2017-06-26 2017-09-22 苏州大学 一种工业废弃物基地质聚合物及其制备方法
CN107840641A (zh) * 2017-11-07 2018-03-27 河南建筑材料研究设计院有限责任公司 一种利用尾矿及废渣制作的文化石
KR101963211B1 (ko) * 2018-02-08 2019-03-28 이성심 점토타일 및 그 제조방법

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100375407B1 (ko) * 2000-09-19 2003-03-08 태멘리사이클 주식회사 폐기물의 중금속 용출방지를 위한 고형체 제조방법 및이에 의해 제조된 고형체
GB0029774D0 (en) * 2000-12-07 2001-01-17 Dow Corning Clay composition
US20050268656A1 (en) * 2001-01-08 2005-12-08 Alexander Raichel Poly-crystalline compositions
KR100530104B1 (ko) * 2001-05-31 2005-11-22 경기대학교 산학협력단 고상폐기물을 재활용한 세라믹 다공체의 제조방법
US20060042319A1 (en) * 2002-11-06 2006-03-02 Rockwool International A/S Method for preparing a mineral melt
EP1673317B1 (en) * 2003-10-03 2014-06-18 NewSouth Innovations Pty Limited Manufacture of articles from fly ash
JP2005239473A (ja) * 2004-02-25 2005-09-08 Koyo Seiko Co Ltd 窯業製品用の呈色剤及びこれを用いた発色粘土
US20060070406A1 (en) * 2004-09-28 2006-04-06 Orgyr Technologies Ltd. Use of coal ash for the safe disposal of mineral waste
US7780781B2 (en) * 2005-01-14 2010-08-24 Alkemy, Ltd. Pyroprocessed aggregates comprising IBA and low calcium silicoaluminous materials and methods for producing such aggregates
GR1006855B (el) * 2005-01-14 2010-07-06 Σοφια Μπεθανη Δομικα υλικα με χρηση αδρανων απο στερεα αποβλητα
TWI397511B (zh) * 2005-01-14 2013-06-01 Alkemy Ltd 含污水淤泥與其他廢棄物的合成聚集體以及製造此類聚集體的方法
BE1016474A3 (fr) * 2005-03-03 2006-11-07 Ct Rech Metallurgiques Asbl Procede de fabrication d'elements de construction en terre cuite.
KR100669491B1 (ko) 2005-03-22 2007-01-16 한동준 준설토의 재활용 처리방법
KR100690916B1 (ko) 2005-05-09 2007-03-09 이국형 무착색 점토기와의 제조방법
KR100927255B1 (ko) * 2006-02-23 2009-11-16 민병억 인공 어초 및 그의 제조 방법
KR100799238B1 (ko) * 2006-04-28 2008-01-29 (주)쎄라그린 저회를 포함하는 인공 경량 골재의 제조방법
WO2007144875A1 (en) * 2006-06-13 2007-12-21 D&D Salomon Investment Ltd. Glass-ceramic materials having a predominant spinel-group crystal phase
KR100959158B1 (ko) * 2008-03-31 2010-05-24 경기대학교 산학협력단 더스트 점토계 소결체 제조 중 액상의 거동 제어방법 및이를 이용하여 제조된 벽돌
KR101153904B1 (ko) 2008-12-31 2012-06-18 경기대학교 산학협력단 인공경량골재를 제조하기 위한 성형방법
KR101105159B1 (ko) * 2009-06-18 2012-01-17 (주)젠한국 도자기 제조를 위한 석탄회 함유 조성물
JP4913193B2 (ja) * 2009-10-07 2012-04-11 大永建設株式会社 リサイクル地盤材料及びその製造方法
PT104861A (pt) 2009-12-07 2011-06-07 Univ Aveiro Cerâmicos produzidos a partir de escórias de incineração de resíduos sólidos
LT5834B (lt) 2010-06-10 2012-05-25 Vilniaus Gedimino technikos universitetas Klinkerinė keramika ir jos gavimo būdas
US8603240B2 (en) * 2010-06-22 2013-12-10 James Morano Converting coal ash and electric arc furnace dust into glass-ceramic materials
KR101002547B1 (ko) 2010-07-13 2010-12-17 주식회사브릭필드 준설사토 및 슬러지를 재활용한 친환경 점토 벽돌 및 이의 제조방법
WO2012014262A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Empire Technology Development Llc Fabrication of cordierite article using waste steel slags
US20120330817A1 (en) 2010-12-02 2012-12-27 Integrated Transaction Systems Ltd. Risk management system and method for monitoring and controlling of messages in a trading system
US8540910B2 (en) * 2011-05-12 2013-09-24 Atomic Energy Council—Institute of Nuclear Energy Research Method for producing a refractory material from aluminum residues
KR101095462B1 (ko) 2011-07-08 2011-12-16 (주)상봉이엔씨 속경성 저탄소· 친환경 무시멘트 콘크리트 조성물 및 이를 이용한 도로용 콘크리트 단면 보수방법
CN103031404A (zh) * 2011-09-30 2013-04-10 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种生产球磨机钢球的方法
CN103073263A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 况学成 一种利用多种固体废物制造陶瓷仿古砖的方法
JP5661066B2 (ja) * 2012-05-28 2015-01-28 株式会社 フュー・テクノロジー 放射性物質を含有した焼却灰の処理方法及び処理固形物
RU2496742C1 (ru) * 2012-05-30 2013-10-27 ФГУП Центральный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых Керамическая масса
CN102899015B (zh) * 2012-09-20 2015-09-30 宜兴市腾飞陶粒制造有限公司 一种利用粉煤灰制备的低密度陶粒支撑剂及其制备方法
CN103011853A (zh) * 2012-11-27 2013-04-03 浙江铭德新材科技有限公司 镁钙再生砖的制备方法
RU2513461C1 (ru) * 2013-01-15 2014-04-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления плитки для полов
RU2524733C1 (ru) * 2013-03-26 2014-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий
RU2521994C1 (ru) * 2013-03-26 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических изделий
RU2520588C1 (ru) * 2013-04-17 2014-06-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь
RU2527428C1 (ru) * 2013-04-30 2014-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" Способ получения литейного керамического шликера из отходов станции осветления шламовых стоков
RU2532933C1 (ru) * 2013-05-07 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный архитектурно-строительный университет" (ТГАСУ) Сырьевая смесь для изготовления золокерамических изделий
CN103342541B (zh) * 2013-05-10 2014-08-27 苏州市涵信塑业有限公司 保温节能陶瓷装饰瓦
RU2548420C1 (ru) * 2014-02-25 2015-04-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки
RU2548414C1 (ru) * 2014-04-08 2015-04-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления напольной плитки
KR101682275B1 (ko) * 2014-04-30 2016-12-05 경기대학교 산학협력단 골재간 융착을 방지할 수 있는 세라믹 산화물을 이용한 인공경량골재
RU2016144686A (ru) * 2014-05-14 2018-06-19 Кэлифорниа Инститьют Оф Текнолоджи Сверхлегкие сверхпрочные проппанты
US20170066962A1 (en) * 2014-05-14 2017-03-09 California Institute Of Technology Proppant bead forming methods
CN106587931B (zh) * 2016-12-16 2018-08-24 广东清大同科环保技术有限公司 一种轻质高强陶粒及其制备方法
KR101913590B1 (ko) * 2016-12-21 2018-10-31 한국세라믹기술원 세라믹타일의 제조방법
WO2018154487A1 (en) * 2017-02-22 2018-08-30 Khalifa University of Science and Technology Elaboration of an advanced ceramic made of recycled industrial steel waste
RU2648119C1 (ru) * 2017-06-19 2018-03-22 Юлия Алексеевна Щепочкина Керамическая масса для изготовления облицовочной плитки
JP2020138888A (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 日鉄日新製鋼株式会社 セラミックスの製造方法およびセラミックス
US11964914B2 (en) * 2019-12-31 2024-04-23 Seramic Materials Limited Industrial solid waste based construction and technical ceramics
WO2022047137A1 (en) * 2020-08-31 2022-03-03 Seramic Materials Limited Elaboration of ceramic tiles made of industrial solid wastes
RU2748199C1 (ru) * 2020-10-28 2021-05-20 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет» Сырьевая смесь для изготовления строительных керамических изделий
RU2754747C1 (ru) * 2021-02-04 2021-09-07 Институт проблем промышленной экологии Севера - обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра "Кольский научный центр Российской академии наук" (ИППЭС КНЦ РАН) Керамическая масса для получения клинкерного кирпича
CN116282339B (zh) * 2023-05-09 2023-09-26 佛山科学技术学院 地下水处理方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2576565A (en) * 1947-04-04 1951-11-27 G And W H Corson Inc Ceramic product and method of making the same
US2987411A (en) * 1957-11-19 1961-06-06 Corson G & W H Light weight aggregate and method of making same
US3886244A (en) * 1971-10-12 1975-05-27 Giulini Gmbh Geb Method for producing bricks from red mud
JPS5120776A (en) * 1974-08-14 1976-02-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd Haikibutsuno shorihoho
US5268131A (en) * 1989-11-30 1993-12-07 Harrison George C Method for making light weight ceramic particles
US5057009A (en) * 1991-01-11 1991-10-15 Wisconsin Electric Power Company Lightweight aggregate from flyash and sewage sludge
US5278111A (en) * 1992-04-10 1994-01-11 Frame Scott W Electric arc furnace dust as raw material for brick
US5362319A (en) * 1992-10-23 1994-11-08 Johnson William B Process for treating fly ash and bottom ash and the resulting product
EP0670818B1 (de) * 1992-11-11 1998-03-11 Beteiligungsgesellschaft Harsch Gmbh Und Co. Kg Verfahren zum herstellen von keramischen körpern, in welchen schwermetallhaltige rückstände eingebunden sind, und so hergestellte keramische körper
US5769938A (en) * 1993-12-28 1998-06-23 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Waste-treating agent
US5583079A (en) * 1994-07-19 1996-12-10 Golitz; John T. Ceramic products, of glass, fly ash and clay and methods of making the same
NL9401366A (nl) * 1994-08-24 1996-04-01 Brp De Bilt Bv Werkwijze voor de bereiding van een puzzolaan materiaal uit papierresidu en werkwijze voor het daaruit vervaardigen van cement.
JPH08197033A (ja) * 1995-01-20 1996-08-06 Mitsubishi Alum Co Ltd アルミニウムドロス残灰の処理方法および硬質耐摩耗骨材用原料又は耐火物用原料の製造方法
US5830251A (en) * 1996-04-10 1998-11-03 Vortec Corporation Manufacture of ceramic tiles from industrial waste
JP3719304B2 (ja) * 1997-03-21 2005-11-24 宇部興産株式会社 窯業製品
JPH1157650A (ja) * 1997-08-20 1999-03-02 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd 廃棄物焼却集塵灰の安定化処理方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100461737B1 (ko) * 1999-08-12 2004-12-13 주식회사 포스코 고로 출선통 커버용 래밍 내화물
KR20000063242A (ko) * 2000-06-01 2000-11-06 조래웅 산업폐기물을 이용한 블록의 제조방법
KR20020044899A (ko) * 2000-12-07 2002-06-19 김정환 경량 골재용 조성물 및 그 제조방법
KR100420246B1 (ko) * 2001-04-04 2004-03-02 (주)티에이엔 흡음 및 차음 모듈용 경량 다공성 골재 및 그 제조방법
KR20010085026A (ko) * 2001-07-20 2001-09-07 박흥혜 제철 슬래그를 이용한 경량 세라믹 소재의 조성방법과건축자재 제조방법
KR20030070204A (ko) * 2002-02-21 2003-08-29 경기대학교 폐기물을 이용한 인공 경량 골재용 조성물 및 그 제조방법
KR100485265B1 (ko) * 2002-05-09 2005-04-27 주식회사 에코마이스터 수처리용 멤브레인필터
KR100536880B1 (ko) * 2002-08-31 2005-12-19 우성세라믹스공업 주식회사 고상 폐기물을 이용한 저온소결 도자기질 점토벽돌 및 바닥점토벽돌과 그 제조방법
KR100887506B1 (ko) * 2002-09-25 2009-03-10 주식회사 케이티 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에서 데이터 전송을 위한시간 기반의 데이터 전송 방법
KR100678365B1 (ko) * 2003-05-19 2007-02-05 우성세라믹스공업 주식회사 고상 폐기물을 이용한 저온 소결 다공성 경량 점토 벽돌및 그 제조방법
KR100821730B1 (ko) 2006-11-10 2008-04-14 정윤복 조립식 생태방음벽
KR100857587B1 (ko) * 2007-03-23 2008-09-09 경기대학교 산학협력단 인공난석용 조성물 및 그의 제조 방법
KR100891204B1 (ko) * 2007-09-21 2009-04-02 세연에스앤알 주식회사 산업폐기물의 재처리 방법
KR101419403B1 (ko) * 2012-08-13 2014-08-13 주식회사 포스코 타일 및 이의 제조 방법
CN107188442A (zh) * 2017-06-26 2017-09-22 苏州大学 一种工业废弃物基地质聚合物及其制备方法
CN107840641A (zh) * 2017-11-07 2018-03-27 河南建筑材料研究设计院有限责任公司 一种利用尾矿及废渣制作的文化石
CN107840641B (zh) * 2017-11-07 2020-10-27 河南建筑材料研究设计院有限责任公司 一种利用尾矿及废渣制作的文化石
KR101963211B1 (ko) * 2018-02-08 2019-03-28 이성심 점토타일 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
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ATE391702T1 (de) 2008-04-15

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