KR19990014545A - Manufacturing method of artificial gravel and terra cotta tile using sludge of fluoric acid wastewater - Google Patents

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KR19990014545A
KR19990014545A KR1019980050058A KR19980050058A KR19990014545A KR 19990014545 A KR19990014545 A KR 19990014545A KR 1019980050058 A KR1019980050058 A KR 1019980050058A KR 19980050058 A KR19980050058 A KR 19980050058A KR 19990014545 A KR19990014545 A KR 19990014545A
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박희찬
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최성찬
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Abstract

본 발명은 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 건자재의 제조 방법 및 이와 같이 제조된 건자재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플루오르산이 함유된 폐수를 처리한 후 부생되는 슬러지를 안정화시켜 토목 및 건축용 건자재를 제조하는 방법 및 이와 같이 제조된 건자재, 예를 들면 콘크리트에 사용되는 인조자갈, 테라조타일에 사용되는 칼라세라볼 및 테라조타일에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조된 인조자갈, 칼라세라볼 및 테라조타일은 흡수율이 낮고 압축 강도가 높으며 건조 과정을 거치지 않고도 바로 소결이 가능하다. 따라서, 플루오르산 폐수의 슬러지를 재활용함으로써 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있으므로 경제적이면서도 환경 오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 물성을 갖는 인조자갈, 칼라세라볼 및 테라조타일을 제조할 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a building material using sludge of fluoric acid wastewater and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a building material for civil engineering and construction by stabilizing sludge produced after treating wastewater containing fluoric acid And a method for manufacturing the same, for example, artificial gravel used for concrete, color ceramics for use in terra cotta tiles, and terra cotta tiles. The artificial gravel, cola cerabol and terazotral produced according to the present invention have low water absorption, high compressive strength and can be sintered immediately without drying. Therefore, it is possible to reduce waste disposal cost by recycling sludge of fluoric acid wastewater, thereby making it possible to produce artificial gravel, color ceramics and terra cotta tiles having economic properties as well as environmental pollution and having excellent physical properties.

Description

플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈 및 테라조타일의 제조 방법Manufacturing method of artificial gravel and terra cotta tile using sludge of fluoric acid wastewater

본 발명은 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 건자재의 제조 방법 및 이와 같이 제조된 건자재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플루오르산이 함유된 폐수를 처리한 후 부생되는 슬러지를 안정화시켜 건축 및 토목용 건자재를 제조하는 방법 및 이와 같이 제조된 건자재, 예를 들면 모래, 시멘트 및 자갈로 구성된 콘크리트에서 자갈 대신에 사용되는 인조자갈, 테라조타일을 만드는데 사용되는 칼라세라볼 및 테라조타일에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a building material using sludge of fluoric acid wastewater and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a building material for civil engineering and civil engineering by stabilizing sludge produced after treating wastewater containing fluoric acid And to artificial gravel used in place of gravel in concrete composed of such manufactured materials, for example, sand, cement and gravel, and to a callacer ball and terraced tile used for making terrazzo tiles.

전자관 공장, 반도체 공장, 철강 공장, 유리 공장, 비료 공장, 전구 공장 등에서 배출되는 폐수에는 다량의 플루오르산이 함유되어 있으며, 이와 같이 폐수를 처리하여 플루오르산의 함량을 법정 허용 기준치인 15ppm 이하로 떨어뜨리기 위해서 통상 소석회, 염화알루미늄, 황산알루미늄, 염화철, 황산철, 염산, 유기 응집제 등을 사용하고 있다.Wastewater discharged from electric pipe plant, semiconductor factory, steel factory, glass factory, fertilizer factory and bulb factory contains a large amount of fluoric acid. By thus treating wastewater, the content of fluoric acid is lowered to the statutory limit of 15 ppm or less Aluminum chloride, aluminum sulfate, iron chloride, iron sulfate, hydrochloric acid, organic coagulant and the like are usually used.

이와 같이 플루오르산 폐수의 처리시 부생되는 플루오르산이 함유된 슬러지는 폐수 처리제에 의해 침전 및 응집되어 생성된다. 이들 슬러지는 고온으로 가열시 중량이 감소되고, 이를 사용하여 건자재를 제조하는 경우 건자재의 균열이 일어나는 등 열화학적으로 불안정하므로 토목 및 건축용 건자재로서 재활용하는 것이 사실상 불가능하다. 또한, 슬러지에는 다량의 칼슘이 함유되어 있어 안정화시키지 않고서는 건자재로서 사용하는 것이 사실상 불가능하다. 이와 같은 플루오르산 폐수 슬러지의 배출량은 날로 증가되고 있지만 슬러지의 재활용에 관한 연구는 아직까지 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.As described above, the sludge containing fluoric acid, which is a by-product in the treatment of the fluoric acid wastewater, is formed by precipitation and coagulation by the wastewater treatment agent. These sludges are thermo-chemically unstable due to a decrease in weight when heated to a high temperature and cracking of building materials when the building material is manufactured using the sludge. Therefore, it is practically impossible to recycle the sludge as a building material for civil engineering and construction purposes. Further, since sludge contains a large amount of calcium, it is practically impossible to use it as a building material without stabilizing it. Although the discharge amount of such fluoric acid wastewater sludge is increasing day by day, research on the recycling of sludge has not been satisfactory yet.

따라서, 현재로서는 플루오르산 폐수를 처리한 후 부생되는 슬러지는 대부분 폐기물 형태로 처리되어 매립되고 있는 실정이다. 이와 같이 매립된 슬러지는 재용해되어 토양으로 스며들어 토양뿐만 아니라 강과 바다도 오염시키는 2차적인 오염원이 되고 있다. 또한, 이와 같이 슬러지의 처리에는 막대한 비용이 들어 제조 원가를 상승시키는 원인이 된다. 따라서, 반드시 슬러지를 재활용하여야 할 필요성이 있다.Therefore, at present, the sludge as a byproduct after treatment with fluoric acid wastewater is mostly disposed in a waste form. The landfilled sludge is reused and permeated into the soil, becoming a secondary source of contamination not only in soils but also in rivers and oceans. In addition, the treatment of the sludge as described above is very costly and causes a rise in manufacturing cost. Therefore, there is a need to necessarily recycle the sludge.

이와 같이 본 발명에 사용된, 전자관 공장, 반도체 공장, 철강 공장, 유리 공장, 비료 공장, 전구 공장 등에서 배출되는 폐수의 처리시 부생되는 대표적인 슬러지의 성분을 원자 흡수 분광기를 이용하여 측정한 슬러지의 화학 성분 함량 및 그의 작열 감량을 하기 표 1에 나타낸다.As described above, the components of the representative sludge, which is a by-product of the treatment of wastewater discharged from an electron pipe factory, a semiconductor factory, a steel factory, a glass factory, a fertilizer factory, and a bulb factory, The component content and the ignition loss thereof are shown in Table 1 below.

플루오르산 폐수 슬러지의 화학 성분 함량 및 작열 감량Chemical content and ignition loss of fluoric acid wastewater sludge 성분ingredient 함량(wt%)Content (wt%) 성분ingredient 함량 또는 감량1)(wt%)Content or weight loss 1) (wt%) SiSi 1.591.59 KK 0.090.09 AlAl 2.092.09 NaNa 0.890.89 FeFe 0.850.85 수분moisture 20.2020.20 CaCa 28.428.4 유기물Organic matter 0.110.11 MgMg 0.510.51 작열 감량2) Weight loss 2) 30.530.5 1) 작열 감량2) 900℃, 2시간1) Reduction of ignition 2) 900 ℃, 2 hours

표 1에서, Si, Ca, Mg, K, Na 및 Al은 유리로부터 용해된 성분이며, Al, Ca Fe 및 유기물은 플루오르산 폐수를 처리하기 위하여 첨가된 침전제 및 응집제로부터 기원하는 성분이다. 이와 같이 슬러지로부터 생성이 가능한 화합물의 형태로는 통상적인 폐수 처리 공정을 예상하여 볼 때, CaF2,Al(OH)3,Fe(OH)3,Na2SiF6, K2SiF6, MgF2, Mg(OH)2, Ca(OH)2등을 들 수 있으며, 이들은 고온으로 가열하면 가장 안정한 화합물의 형태로 변화된다.In Table 1, Si, Ca, Mg, K, Na and Al are components dissolved from glass, and Al, Ca Fe and organic matter are components originating from precipitants and flocculants added for treating fluoric acid wastewater. In view of the conventional wastewater treatment processes, the compounds that can be formed from the sludge are CaF 2, Al (OH) 3, Fe (OH) 3, Na 2 SiF 6 , K 2 SiF 6 , MgF 2 , Mg (OH) 2 and Ca (OH) 2 , which change to the most stable compound form when heated at a high temperature.

이와 같은 슬러지는 플루오르산이 함유된 폐수에 침전제로 예를 들면 소석회, 응집제로 예를 들면 폴리염화알루미늄, 황산알루미늄, 염화철, 침강제로 예를 들면 폴리아크릴 아마이드 등의 첨가제를 가함으로써 화학적, 물리적 반응을 일으켜 생성된 슬러지로서, 입경이 약 400Å 이하로 미세하고 수분, 수산화물, 유기물 등을 다량으로 포함하고 있다. 따라서, 이들을 약 900℃ 이상의 고온으로 가열하는 경우 표 1의 작열 감량으로부터 알 수 있는 바와 같이 수축이 너무 많이 일어나서 성형체에 균열, 굴곡 현상 등이 일어날 뿐만 아니라 성형물의 내부와 외부의 불균형으로 인하여 내부에 많은 기공이 생길 가능성이 있다. 따라서, 이와 같은 슬러지를 단독으로 사용해서는 토목 및 건축용 건자재 등을 제조하는 것이 사실상 불가능한 실정이다.Such a sludge can be obtained by adding chemical additives such as aluminum chloride, aluminum sulfate, iron chloride and precipitating agent, for example, polyacrylamide as a precipitating agent and flocculant to flocculent containing fluoric acid, for example, The sludge produced is fine and has a particle size of about 400 Å or less and contains a large amount of moisture, hydroxides, and organic matters. Therefore, when they are heated to a high temperature of about 900 ° C or more, as shown by the ignition loss in Table 1, too much shrinkage occurs and cracks and bending phenomena occur in the molded body. In addition, There is a possibility that many pores will occur. Therefore, it is practically impossible to manufacture civil engineering and construction materials by using such sludge alone.

한편, 건축용 건자재인 테라조타일은 일반적으로 시멘트, 골재, 색자갈, 대리석 조각 등으로 이루어지며, 이러한 테라조타일에 색상을 부여하기 위해서는 색상을 띄는 자갈을 사용하고 있다. 그러나, 색상을 갖고 있는 자갈의 품귀 현상으로 인하여 현재는 주로 칼라세라볼을 사용하고 있다.On the other hand, terraced roof tiles are generally made of cement, aggregate, colored gravel, and marble sculptures. In order to give color to these terrazzo tiles, colored gravel is used. However, due to the scarcity of colored gravel, it is now mainly used as a color ceramics.

일반적으로 칼라세라볼은 볼밀 등을 이용하여 미세하게 분말화시킨 장석, 규석, 도석 등에 발색제인 안료를 첨가하여 혼합한 후 다양한 크기의 구형으로 성형하여 건조 과정을 거쳐서 약 1200℃의 고온에서 소결시켜 제조하고 있다.In general, the color sera ball is prepared by mixing pigments such as feldspar, quartz, and stones that have been finely pulverized with a ball mill or the like, mixing them into spheres of various sizes, drying them, and sintering them at a high temperature of about 1200 ° C .

이와 같은 칼라세라볼을 건축용 내장재 및 외장재에 사용하여 바닥장식재를 시공하는 방법에는 일반적으로 2가지 방법이 있다. 첫 번째 방법은 장석, 도석, 규석 등을 분쇄하여 무기 안료와 혼합하여 구형의 입자를 성형한 후 이를 고온에서 소결하여 칼라세라볼을 제조한 다음, 이를 수지와 혼합하여 콘크리트 표면에 직접 분무하여 시공하는 방법이며, 두 번째 방법은 칼라세라볼을 시멘트와 혼합하여 바닥에 시공한 후 물갈이 작업을 통하여 표면을 연마하여 마무리하는 방법이다. 그러나 이들 방법은 건물의 수명을 단축시킬 우려가 있으며, 표면을 연마할 때 부생되는 폐수와 슬러지가 그대로 하수도로 흘러 들어가므로 환경적인 측면에서 바람직하지 못하고, 건설 인건비의 상승과 공사 기간의 연장으로 인하여 표준 건축비가 상승하는 문제점을 안고 있다. 따라서, 서구에서는 테라조타일을 부착하는 방법을 이용하는 추세이며, 우리나라도 테라조타일 부착 방법으로 서서히 전환되고 있는 실정이다.There are generally two methods for constructing the floor coverings by using the color ceramics for the building interior and exterior materials. The first method is to crush feldspar, tungsten and silica and mix them with inorganic pigments to form spherical particles and then sinter them at high temperatures to produce color ceramics. The mixture is then sprayed directly onto the concrete surface by mixing with resin The second method is to mix the color ceramics with cement and apply it to the floor, then polish the surface through watering work. However, these methods have the potential to shorten the life of the building. Since the wastewater and sludge as a byproduct of polishing the surface flows into the sewer as it is, it is not preferable from the environmental point of view. Due to the increase in the construction labor cost and the extension of the construction period Standard construction costs are rising. Therefore, it is a tendency to use a method of attaching terazo tiles in the West, and Korea is gradually being converted into a method of attaching terazo tiles.

현재, 칼라세라볼은 쳔연 광석, 예를 들면 장석, 도석, 규석 등을 분쇄하여 무기 안료와 혼합하고 다양한 크기의 구형으로 성형한 후 고온에서 소결시켜 제조하고 있으며, 이와 같이 하여 여러 종류의 색상을 갖는 칼라세라볼을 제조하고 있다. 테라조타일을 제조할 때 천연 광석을 사용하여 제조한 칼라세라볼을 사용하는 경우, 천연 광석이 사용되고, 이로 인해 소결 온도가 높기 때문에 원료비와 연료비가 많이 든다. 따라서, 이와 같이 천연 광석이 사용된 테라조타일은 테라조타일과 같은 용도로 사용되는 고분자 수지 타일, 도자기 타일 등의 다른 건자재와의 가격 경쟁에서 우위를 점할 수가 없다.At present, Kalasera Ball is manufactured by crushing ore ore, for example feldspar, tossed or quartz, mixed with inorganic pigments, molded into spheres of various sizes, and then sintered at high temperatures. In this way, And the like. In the case of using ceramics produced by using natural ore in the production of terazo tiles, natural ore is used, which causes a high raw material cost and high fuel cost because of high sintering temperature. Therefore, terrazzo tiles in which natural ores are used in this way can not have an advantage in price competition with other building materials such as polymer resin tiles and ceramic tiles used for applications such as terrazzo tiles.

따라서, 본 발명의 서두에서 언급한 플루오르산 폐수 슬러지를 재활용하여 칼라세라볼 및 이들을 사용한 테라조타일을 제조할 수 있다면, 상기와 같은 다른 건자재와의 가격 경쟁에서 우위를 점할 수가 있다.Therefore, if the fluorous acid wastewater sludge referred to in the introduction of the present invention can be recycled to produce calcerabol and terazotile using them, it can be advantageous in price competition with other construction materials as described above.

그러나, 이와 같은 플루오르산 폐수 슬러지를 사용하는 경우, 칼라세라볼의 내부에 기공이 남아 있어 이들을 사용한 테라조타일을 연마하여 광택을 낼 때 테라조타일 내부의 기공이 밖으로 드러나서 제품이 불량하게 되고, 기공이 밖으로 드러나지 않더라도 테라조타일의 압축 강도가 저하되고 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.However, when such fluorinated wastewater sludge is used, porosity remains in the interior of the color ceramics so that when the terazo tiles are polished to polish them, the pores in the terrazzo tiles are exposed outside, There is a problem that the compressive strength of the terrazzo tile is lowered and the durability is lowered even if the pore is not exposed to the outside.

따라서, 많은 연구자들이 이와 같이 플루오르산 폐수 슬러지를 재활용하여 칼라세라볼 및 테라조타일을 제조하는 방법의 개발에 노력을 기울여 왔지만 아직까지는 만족할 만한 성과를 얻지 못하고 있다.Thus, many researchers have tried to develop a method of recycling fluorous acid wastewater sludge to produce calcerabol and terazotile, but have not yet achieved satisfactory results.

본 발명자들은 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 플루오르산이 함유된 폐수의 슬러지를 소결시켜 물리적으로 안정화시키거나, 또는 슬러지에 안정화제를 첨가하여 열화학적으로 안정화시켜 인조자갈 또는 칼라세라볼을 제조하거나, 임의로는 이와 같이 제조한 후 이를 사용하여 테라조타일을 제조함으로써, 흡수율 및 압축 강도가 우수하고, 소결 온도가 낮으므로 제품의 제조 비용이 절감될 수 있으며, 환경 오염을 줄일 수 있는, 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈, 칼라세라볼 및 테라조타일의 제조 방법 및 이와 같이 제조된 인조자갈, 칼라세라볼 및 테라조타일을 제공하고자 한다.As a result of diligent research to solve these problems, the inventors of the present invention have found that sludge of wastewater containing fluoric acid is sintered and physically stabilized or thermally stabilized by adding a stabilizer to sludge, The production of the balls or, optionally, the production of the terazo tiles using the thus produced balls can provide an excellent water absorption rate and compressive strength, and the sintering temperature is low, so that the manufacturing cost of the product can be reduced, A method of producing artificial gravel, color ceramol and terazotile using sludge of fluoric acid wastewater, and artificial gravel, color cerabol and terazotile produced in this manner.

따라서, 본 발명의 목적은 플루오르산이 함유된 폐수를 처리한 후 부생되는 슬러지를 안정화시켜 흡수율이 낮으며 압축 강도가 높은 토목 및 건축용 건자재 인조자갈, 칼라세라볼 및 테라조타일을 제조하는 방법 및 이와 같이 제조된 인조자갈, 칼라세라볼 및 테라조타일을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for producing artificial gravel, color ceramics and terra cotta tiles, which have a low water absorption rate and a high compressive strength, and which stabilize sludge as a byproduct after treating wastewater containing fluoric acid, Artificial gravel, callacer ball and terra cotta tile which are manufactured together.

본 발명의 다른 목적은 플루오르산 폐수 슬러지와 안료를 혼합하는 단계, 혼합물을 구형 및 파석 형태로 성형하는 단계, 및 성형물을 건조시킴이 없이 소결시키는 단계를 포함하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈 또는 칼라세라볼의 제조 방법 및 이와 같이 제조된 인조자갈 및 칼라세라볼을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for producing artificial gravel using sludge of fluoric acid wastewater comprising mixing a fluoric acid wastewater sludge with a pigment, molding the mixture into spherical and fale shapes, and sintering without drying the molding Or a method of manufacturing a color ceramics, and to provide artificial gravel and a color ceramol manufactured in this way.

본 발명의 또다른 목적은 플루오르산 폐수 슬러지와 안료를 혼합하는 단계, 혼합물을 구형 및 파석 형태로 성형하는 단계, 성형물을 코팅 용액에 침지시켜 코팅하는 단계, 및 코팅된 성형물을 건조시킴이 없이 소결시키는 단계를 포함하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈 또는 칼라세라볼의 제조 방법 및 이와 같이 제조된 인조자갈 및 칼라세라볼을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a sludge, which comprises mixing a fluorine acid wastewater sludge with a pigment, molding the mixture in spherical and fountain forms, dipping the molding in a coating solution and coating, And a method for producing artificial gravel or color ceramics using the sludge of fluoric acid wastewater comprising the steps of:

본 발명의 또다른 목적은 본 발명에 따라 제조된 칼라세라볼이 사용된 테라조타일을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a terrazzo tile using the color ceramics manufactured according to the present invention.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적과 특징 및 이점은 후술하는 본 발명의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따라 입체적으로 착색된 칼라세라볼을 나타내는 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic diagram showing a color cerabola colored sterically according to the present invention. Fig.

도 2는 본 발명에 사용된 플루오르산 폐수 슬러지의 X선 회절도이다.2 is an X-ray diffraction diagram of the fluoric acid wastewater sludge used in the present invention.

도 3은 약 900℃에서 2시간 동안 소성시킨 플루오르산 폐수 슬러지 소성물의 X선 회절도이다.FIG. 3 is an X-ray diffraction chart of a fluoric acid wastewater sludge calcined at about 900 ° C. for 2 hours.

이하, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

플루오르산 폐수의 슬러지를 이용하여 칼라세라볼을 제조한 후 이를 이용하여 콘크리트 및 테라조타일로 재활용하기 위해서는 통상적으로 다음의 4가지 조건이 충족되어야 하며, 인조자갈은 칼라세라볼과 제조 조건 및 특성이 거의 동일하므로 이하 인조자갈에 관한 설명은 생략하고 칼라세라볼에 대해서만 설명하기로 한다.The following four conditions must be satisfied in order to recycle the ceramic sludge using sludge of fluoric acid wastewater as concrete and terraced sludge using the sludge of fluoric acid wastewater. The synthetic gravel should be mixed with color sera ball, The explanation about artificial gravel is omitted below, and only the color serabol is explained.

1) 슬러지를 원형 및 파석 형태로 성형한 후에 고온에서 소결할 때 성형체의 내부에 기공이 발생되지 않아야 한다.1) When the sludge is sintered at a high temperature after molding in the form of a circle and a pyramid, pores should not be generated inside the formed body.

2) 제조된 칼라세라볼은 흡수율은 작고 압축 강도는 커야 한다.2) The color cera ball manufactured should have a small absorption rate and a high compressive strength.

3) 제조된 칼라세라볼은 미려한 색상을 가지며 양호한 내후성을 갖고 있어야 한다.3) The color serabol manufactured shall have a beautiful color and good weatherability.

4) 칼라세라볼을 사용하여 제조된 테라조타일은 압축 강도와 경도가 크고 광택성이 우수하여야 한다.4) The terahertzel produced by using cola cerabol should have high compressive strength and hardness and good gloss.

본 발명은 상기 조건들을 모두 충족시키는, 본 발명에 따른 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 칼라세라볼, 인조자갈 및 테라조타일을 제조하는 방법으로서, 이와 같은 본 발명에 따른 칼라세라볼의 제조 방법은 슬러지를 소성에 의해 안정화시키는 방법과 슬러지에 안정화제를 첨가하여 안정화시키는 방법으로 대별된다.The present invention is a method for producing a color sera ball, artificial gravel and terra cotta tile using sludge of fluoric acid wastewater according to the present invention which satisfies all the above conditions, A method of stabilizing the sludge by firing, and a method of stabilizing the sludge by adding a stabilizer to the sludge.

먼저, 슬러지를 소성시켜 안정화시킴으로써 칼라세라볼을 제조하는 방법은 다음과 같다.First, a method of producing color ceramics by sintering and stabilizing the sludge is as follows.

수분 함량이 20% 이하인 플루오르산 폐수 슬러지에 안료를 혼합하여 구형 및 파석 형태로 성형하고, 건조 과정을 거침이 없이 가열로에서 일정 시간, 예를 들면 1 내지 4시간 동안 소결시켜 슬러지를 안정화시키고, 안정화된 소결물을 일정 크기로 절단하여 칼라세라볼을 제조한다. 또한, 이와 같이 슬러지를 소결시켜 안정화시키는 이외에 안정화제를 추가로 사용할 수도 있다.The sludge is stabilized by mixing pigments in a fluoric acid wastewater sludge having a moisture content of 20% or less and shaping the sludge in a spherical shape and a fale shape and sintering in a heating furnace for a predetermined time, for example 1 to 4 hours, The stabilized sintered product is cut to a certain size to prepare a calceraball. In addition to stabilizing the sludge by sintering, a stabilizer may be further used.

이와 같이 본 발명에 따른 2가지 방법으로 제조된 칼라세라볼을 시멘트, 골재 등과 혼합하여 성형하고 이를 양생시킨 후 연마하여 테라조타일을 제조한다.In this way, the color ceramics manufactured by the two methods according to the present invention are mixed with cement, aggregate, etc., molded, cured and polished to produce terazo tiles.

본 발명의 소결용 가열로에는 실험실적으로는 전기를 사용하는 전기로가 바람직하지만, 산업 현장에서는 기를 또는 가스를 사용하는 로를 사용할 수 있다.The sintering furnace of the present invention is preferably an electric furnace using electricity as an experimental result, but a furnace or a furnace using gas may be used in an industrial field.

본 발명에 따른 방법에 있어서 소결 온도는 900℃ 내지 1100℃가 바람직하며, 소결 온도가 900℃ 미만이면 크기가 큰 칼라세라볼의 경우 완전한 소결 반응이 일어나지 않고, 1100℃를 초과하면 칼라세라볼이 서로 융착하여 분리되지 않는다.In the method according to the present invention, the sintering temperature is preferably 900 ° C. to 1100 ° C., and when the sintering temperature is less than 900 ° C., the sintering reaction does not occur in the case of a large ceramic sphere, They are not fused to each other and separated.

본 발명에 사용될 수 있는 안정화제로는 백토, 장석, 적토, 납석, 플라이 애쉬, 실리카, 마그네시아, 알루미나, 폐주물사 등이 적합하다. 안정화제의 첨가량은 5 중량% 내지 30 중량%가 바람직하며, 첨가량이 5 중량% 미만이면 균열, 굴곡 현상 등이 일어나서 안정화되지 못하고 기공이 발생되고, 첨가량이 30 중량%를 초과하면 물성이 약간 우수하나 첨가하는 원료비의 상승으로 인하여 경제적이지 못하다.Examples of the stabilizer that can be used in the present invention include clay, feldspar, red soil, pyrophyllite, fly ash, silica, magnesia, alumina, and waste plaster. The addition amount of the stabilizer is preferably from 5% by weight to 30% by weight. If the addition amount is less than 5% by weight, cracks or bending phenomenon occurs and the pores are not stabilized. If the addition amount exceeds 30% by weight, One is not economical due to the increase in the cost of raw materials to be added.

본 발명에 따르면, 이와 같은 본 발명에 따른 방법으로 슬러지를 소결시켜 작열 감량의 원인이 되는 슬러지 중의 유기물, 수분, 수산화물 등을 분해, 제거할 수가 있으므로 고온에서 일어나는 균열, 굴곡 현상이 일어나지 않는 효과가 있다. 또한, 슬러지를 약 900℃에서 소결시킨 소결물은 토목 및 건축용 인조자갈 및 칼라세라볼로서 사용 가능한 성분으로 구성되어 있으므로, 별도의 다른 광석을 첨가하지 않고서도 인조자갈 및 칼라세라볼로서 제조할 수 있으며, 필요에 따라 점토 광물을 소량 첨가하여 인조자갈 및 칼라세라볼의 품질을 향상시킬 수가 있다.According to the present invention, the sludge can be sintered by the method according to the present invention to decompose and remove organic substances, moisture, hydroxides, and the like in the sludge, which is a cause of the ignition loss, so that cracks and bending phenomena have. In addition, since the sintered product sintered at about 900 ° C is composed of components usable as artificial gravel and color ceramics for civil engineering and construction, it can be manufactured as artificial gravel and color ceramics without adding another ore And the quality of artificial gravel and color ceramics can be improved by adding a small amount of clay minerals as needed.

또한, 본 발명에 따르면, 폐수 슬러지의 입자가 미세하므로 성형후 건조 공정을 거치지 않고 바로 소결 공정을 수행할 수 있다. 따라서, 제품의 제조 공정의 단순화될 수 있으며, 제조 원가가 대폭 절감될 수 있다.In addition, according to the present invention, since the particles of the wastewater sludge are fine, the sintering process can be performed immediately after the drying process. Therefore, the manufacturing process of the product can be simplified, and the manufacturing cost can be greatly reduced.

한편, 플루오르산 폐수에서 부생되는 슬러지에는 칼슘염이 많이 함유되어 있으며 업체에 따라서는 산화철이 일부 함유되어 있으므로, 950℃ 내지 1000℃ 범위에서 소성시킨 슬러지는 연한 노란색을 띄고 있으며 온도가 더욱 증가하면 검은 주황색으로 변화된다. 이와 같이 폐수 슬러지를 사용하여 제조한 칼라세라볼을 착색시키기 위해서는 무기 안료를 혼합할 수 있으며, 본 발명에 사용될 수 있는 안료로는 산화철, 플라이 애쉬, Mn염, Zn염, Ni염, Co염, Ba염, Sr염, Cr염 등이 있다. 그러나, 비용이 적게 드는 폐기물로부터 배출되는 슬러지를 이용한 안료가 바람직하다.On the other hand, sludge as a by-product of fluoric acid wastewater contains a lot of calcium salts. Some sludge sintered in the range of 950 ° C to 1000 ° C has a pale yellow color, It changes to orange. The pigments usable in the present invention include iron oxide, fly ash, Mn salts, Zn salts, Ni salts, Co salts, and mixtures thereof. The pigment may be mixed with an inorganic pigment in order to color the color ceramics produced using the wastewater sludge. Ba salts, Sr salts, Cr salts and the like. However, a pigment using sludge discharged from a waste having a low cost is preferable.

이러한 점을 고려할 때, 본 발명에 따른 건자재에는 폐기물로부터 부생되는 안료를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 화학 공장에서 배출되는 산화철(적색용), 화력발전소 등에서 배출되는 플라이 애쉬(흑색용), 2가 금속염 등을 안료에 따라 1 내지 20 중량% 첨가하여 사용할 수 있다.Considering this point, pigments as a by-product from waste can be used in the construction material according to the present invention. For example, fly ash (for black) discharged from iron oxide (for red), thermal power plant or the like discharged from a chemical factory, By weight of a metal salt or the like may be added in an amount of 1 to 20% by weight based on the pigment.

이 때, 산화철과 아연, 망간, 바륨 및 니켈 등의 산화물을 혼합하여 슬러지에 5 중량% 정도 혼합시키면 MFe2O4와 같은 결정이 생성되어 흑색으로 변화된다. 여기서, M이 Ba이면 BaFe12O19와 같은 결정이 석출되어 강자성체가 된다. 이것은 금속을 당기는 약한 자장을 띄게 되며, 건물 바닥에 이와 같은 성분이 들어 있는 테라조타일을 시공할 경우에는 신체 접촉시 인체에 약한 자장을 주므로 인체에 이로울 수 있다.At this time, if iron oxide and oxides such as zinc, manganese, barium and nickel are mixed and mixed with sludge in an amount of about 5% by weight, crystals such as MFe 2 O 4 are produced and changed to black. Here, when M is Ba, crystals such as BaFe 12 O 19 precipitate and become ferromagnetic. This creates a weak magnetic field that draws the metal, and when terrazzo tiles containing such ingredients are placed on the floor of the building, it can be beneficial to the body because it gives a weak magnetic field to the body during physical contact.

게다가, 청색, 분홍색 및 연두색과 같은 색상은 도자기 공장 등에서 기존에 사용되고 있는 무기 안료를 혼합하여 소결시키면 상기 색상을 띄는 칼라세라볼을 제조할 수 있다.In addition, colors such as blue, pink, and green can be produced by mixing and sintering inorganic pigments that have been used in ceramics factories and the like.

또한, 칼라세라볼을 사용한 테라조타일과 같이 색상과 무늬를 자유롭게 구성할 수가 없기 때문에 사용 장소에 많은 제한이 따른다. 테라조타일에 입체적인 색채 무늬를 띠게 하기 위하여, 슬러지에 원하는 색상의 무기 안료를 혼합하여 구형 또는 파석 형태로 성형한 후 표면에 원하는 물질을 코팅하고 소결시켜 입체적인 색상을 갖는 칼라세라볼을 제조할 수 있다. 본 발명에 따라 입체적으로 착색된 칼라세라볼을 나타내는 모식도를 도 1에 나타낸다. 이와 같은 방법으로 제조한 칼라세라볼을 시멘트와 혼합하여 테라조타일로 성형한 후 연마함으로써 도 2에 도시된 바와 같이 안쪽과 바깥쪽의 색상이 상이한 입체적인 색상을 갖는 테라조타일을 제조할 수 있다. 예를 들면, 주성분이 기존의 무기 안료인 산화철이어서 칼라세라볼의 안쪽이 적색인 경우 성형체를 염화아연 용액 또는 염화망간 용액에 침지시킨 후 소결시키면 표면은 MFe2O4와 같은 결정이 생성되어 칼라세라볼의 바깥쪽은 검정색으로 변화된다. 또한, 칼라세라볼의 안쪽이 적색 이외의 색상인 경우 염화제1철과, 염화아연, 염화망간 또는 염화니켈의 혼합물에 침지시킨 후 소결시키면 바깥쪽이 검정색으로 변화된다. 또한, 표면에 적색을 부여하기 위해서는 염화제1철 용액에 침지시킨 후 소결시켜 원하는 입체적인 색상을 띄게 할 수 있으며 그밖에 금속염을 적절히 선택하여 칼라세라볼의 바깥색을 다양하게 변화시킬 수 있다. 적색을 내기 위한 코팅 용액으로는 염화제1철(황산제1철) 또는 염화제2철(황산제2철)을 사용할 수 있으며, 흑색을 내기 위한 코팅 용액으로는 염화제1철(황산제1철) 또는 염화제2철(황산제2철)과 아연, 니켈, 망간, 바륨, 코발트 또는 마그네슘염의 혼합액을 사용할 수 있다.In addition, since color and pattern can not be freely constituted like terra cotta with color serabol, there are many restrictions on the use place. In order to make the terrazzo tiles have a three-dimensional color pattern, sludge may be mixed with inorganic pigments of desired colors, molded into spherical or fired shapes, coated with desired materials on the surface, and sintered to produce color ceramics having three- have. Fig. 1 is a schematic view showing a color cerabola colored three-dimensionally according to the present invention. The colored ceramics produced by the method described above are mixed with cement, molded into terra cotta and polished to produce terazo tiles having three-dimensional hues different in color from the inside and the outside as shown in FIG. For example, when the main component is iron oxide, which is a conventional inorganic pigment, and the inside of the coloraser ball is red. When the formed body is dipped in zinc chloride solution or manganese chloride solution and sintered, crystals such as MFe 2 O 4 are generated on the surface, The outside of the ceramus ball turns black. Further, when the inside of the color cerambol is in a color other than red, when the ferrous chloride is dipped in a mixture of zinc chloride, manganese chloride or nickel chloride and then sintered, the outside becomes black. Further, in order to impart red color to the surface, it is preferable to immerse the surface in a ferrous chloride solution and then sinter to obtain a desired three-dimensional color. In addition, the outer color of the color ceramic can be varied by appropriately selecting a metal salt. Ferrous chloride (ferrous sulfate) or ferric chloride (ferric sulfate) can be used as a coating solution for red coloring. Ferrous chloride (ferrous chloride Iron (ferric) or ferric chloride (ferric sulfate) and a mixture of zinc, nickel, manganese, barium, cobalt or magnesium salts.

테라조타일을 제조하기 위한 시멘트와 칼라세라볼의 혼합비, 기타 첨가제의 첨가량 등은 공지되어 있으며, 테라조타일의 강도를 증가시키기 위해서는 양생 온도와 양생 시간을 변화시킨다.Mixing ratios of cement and cola ceramics for making terazo tiles and the amount of other additives are known, and the curing temperature and curing time are varied to increase the strength of the terazo tiles.

또한, 테라조타일을 단지 자연 상태의 대리석과 도자기 타일과 같은 입체적인 무늬를 갖는 다양한 형태로 만들기 위해서는 칼라세라볼의 선택과 시멘트의 종류, 첨가제의 종류가 중요하며, 또 연마시의 광택도도 중요한 요소가 된다.In addition, in order to make terazo tiles into various forms having three-dimensional patterns such as natural marbles and ceramic tiles only, the choice of color ceramics, the type of cement and the kind of additive are important, Element.

따라서 입체적인 무늬를 주기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 제조한 칼라세라볼을 100cm2당 100개 정도로 시멘트와 혼합하고 타일 형태로 성형하여 양생 과정을 거친 후 표면을 흐르는 물에서 연마기로 연마하여 광택을 낸다.Accordingly, in order to give a three-dimensional pattern, the color ceramic balls prepared as shown in FIG. 1 are mixed with cement at a ratio of about 100 per 100 cm 2 , molded into a tile, cured, and then polished with a polishing machine I will.

이 때, 시멘트로는 칼라세라볼의 색상을 명확하게 하기 위해 백색 시멘트를 많이 사용하고, 자연색을 많이 주기 위해서는 적절한 안료와 검정색 시멘트를 혼합하여 사용할 수가 있다. 그리고 자연색을 주기 위해서 미세한 석분을 혼합하여도 자연색을 띠게 할 수가 있다.In this case, white cement is often used as a cement to clarify the color of the ceraser ball, and a suitable pigment and black cement can be mixed to give a lot of natural color. In order to give a natural color, it is possible to make natural color by mixing minute stone.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.

〈실시예 1〉≪ Example 1 >

슬러지의 안정화 확인 시험Sludge stabilization confirmation test

플루오르산 폐수의 슬러지 및 약 900℃에서 2시간 동안 소결시킨 플루오르산 폐수 슬러지 소결물의 결정상을 X-선 회절 시험(리가꾸사(Rigaku)제 X-선회절기 D/Max.ⅡA)을 통해 조사하였으며, 그 결과를 도 2 및 3에 도시하였다. 이들 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 슬러지는 CaF2결정이 성장하여 안정한 형태로 전환되었다는 것을 보여준다.The crystal phase of the sludge of fluoric acid wastewater and sinter of the fluoric acid wastewater sludge sintered at about 900 ° C for 2 hours was examined through an X-ray diffraction test (Rigaku X-ray D / Max.IIA) The results are shown in Figures 2 and 3. As can be seen from these figures, the sludge shows that CaF 2 crystals have grown to a stable form.

이 사실을 확인하기 위하여, 슬러지 소결물을 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectrometer, 제올사(Jeol)제 5400)를 사용하여 정량 분석하였다. 그 결과, 상기 슬러지 소결물은 Ca 76.77 중량%, Mg 2.32 중량%, Si 6.67 중량%, Al 7.73 중량%, Fe 3.59 중량% 및 Na 2.92 중량%로 이루어져 있음을 확인할 수 있었다.In order to confirm this fact, the sludge sinter was quantitatively analyzed using EDX (Energy Dispersive X-ray Spectrometer, Jeol No. 5400). As a result, it was confirmed that the sintered sludge consisted of 76.77% by weight of Ca, 2.32% by weight of Mg, 6.67% by weight of Si, 7.73% by weight of Al, 3.59% by weight of Fe and 2.92% by weight of Na.

따라서, X-선 회절 시험과 EDX 시험을 통해 약 900℃에서 소결된 슬러지 소결물의 화합물 형태는 대부분이 열화학적으로 안정한 화합물인 CaF2이고, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2, Na2SiO3, K2SiO3등과 같이 안정한 화합물로 존재한다는 것을 알 수 있었다.Therefore, the compound form of the sintered sinter sintered at about 900 ° C. through the X-ray diffraction test and the EDX test is CaF 2 , which is a thermochemically stable compound and MgO, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , SiO 2 , Na 2 SiO 3 , K 2 SiO 3, and the like.

〈실시예 2〉≪ Example 2 >

슬러지의 소결 온도에 따른 무게 감량 시험Weight loss test according to sintering temperature of sludge

플루오르산 폐수의 슬러지를 전기로에 넣고 400℃, 500℃, 600℃, 700℃, 800℃ 및 900℃에서 각각 2시간 동안 소결시켜 슬러지 소결물을 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러지 소결물의 가열 온도에 따른 슬러지의 무게 감량을 열분석기(DTA, TGA(세이코사(Seico)제 5200))로 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.The sludge of fluoric acid wastewater was put into an electric furnace and sintered at 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C, 700 ° C, 800 ° C and 900 ° C for 2 hours, respectively, to produce sintered sludge. The weight loss of the sludge according to the heating temperature of the sludge sinter thus produced was measured by a thermal analyzer (DTA, TGA (Seico Co., Ltd., 5200)) and the results are shown in Table 2 below.

슬러지의 가열 온도에 따른 무게 감량(중량%)Weight loss according to heating temperature of sludge (% by weight) 가열온도Heating temperature 400℃400 ° C 500℃500 ℃ 600℃600 ℃ 700℃700 ℃ 800℃800 ° C 900℃900 ℃ 감 량Reduction 2020 2222 2525 2626 2828 3030

상기 표 1 및 2로부터, 가열 온도가 400℃까지는 수분과 유기물의 분해가 일어나고, 500℃ 내지 800℃의 가열 온도에서는 침전물 형태로 존재하는 화합물의 분해가 일어나며, 900℃에서는 슬러지의 무게 감량이 거의 완료되었음을 알 수 있었다.From the above Tables 1 and 2, the decomposition of water and organic matter occurs at a heating temperature of up to 400 ° C., and decomposition of a compound existing in the form of a precipitate occurs at a heating temperature of 500 ° C. to 800 ° C., It was found that it was completed.

〈실시예 3〉≪ Example 3 >

소결에 의한 안정화 시험Stabilization test by sintering

수분 함량이 약 80%인 슬러지를 수분 함량이 약 20%가 되도록 건조시키고, 크기가 2mm 내지 20mm 인 구형 및 파석 형태로 성형한 후, 건조 과정을 거치지 않고 400℃ 내지 1200℃에서 1 내지 4시간 동안 소결하여 칼라세라볼을 제조하였다. 각 경우의 칼라세라볼을 절단하여 기공과 내부의 소결 여부를 조사하였다.The sludge having a moisture content of about 80% is dried to a moisture content of about 20%, molded into a spherical shape having a size of 2 mm to 20 mm, and dried at 400 to 1200 ° C for 1 to 4 hours Lt; RTI ID = 0.0 > Spherical < / RTI > The color ceramics were cut in each case to investigate whether the pores were sintered or not.

시험 결과, 크기가 5mm 이하인 세라볼은 700℃ 이하의 온도에서 1 내지 4시간 동안 소결하였을 때 외관상으로는 소결 반응이 진행되었으나, 내부까지 완전한 소결 반응이 일어나지는 않았으며, 800℃의 온도에서 1 내지 2시간 동안 소결시켰을 때는 소결 반응이 내부까지 진행되지 않았고, 4시간을 소결시켰을 때 비로소 약 80%의 소결 반응이 일어났다. 또한, 900℃에서 3시간 동안 소결시키면 칼라세라볼의 내부까지 완전한 소결 반응이 일어났으며, 100℃에서는 1시간 동안 소결시켜도 칼라세라볼이 서로 융착되어 분리할 수가 없었으므로 적합하지 않았다.As a result of the test, the ceramics having a size of 5 mm or less were sintered at a temperature of 700 ° C. or less for 1 to 4 hours, but the sintering reaction did not occur to the inside, When the sintering was performed for 2 hours, the sintering reaction did not proceed to the inside. When the sintering was performed for 4 hours, about 80% of the sintering reaction occurred. In addition, when the sintering was performed at 900 ° C for 3 hours, the complete sintering reaction occurred to the interior of the color ceramics, and even if the sintering was performed at 100 ° C for 1 hour, the color ceramics could not be separated due to fusion.

그리고 크기가 5mm 내지 10mm인 칼라세라볼은 700℃ 내지 1000℃에서 3시간 동안 소결시켰을 때 균열 현상이 발견되지 않았으며, 내부에 기공도 발견되지 않았으나, 900℃에서는 3시간 동안 소결시켰을 경우에도 내부까지 완전하게 소결 반응이 일어나지 않았다. 또한, 크기가 약 20mm인 칼라세라볼을 1000℃에서 2시간 이상 소결시켰을 경우가 가장 적합하다는 것을 알 수 있다.The sintered ceramics were sintered at 700 ° C to 1000 ° C for 3 hours, and no cracks were found. No sintering was found in the sintered ceramics at 900 ° C for 3 hours. The sintering reaction did not occur completely. Also, it can be seen that the sintering of color ceramics having a size of about 20 mm at 1000 ° C for 2 hours or more is most suitable.

이 결과를 종합하여 보면, 여러 크기의 칼라세라볼을 소결시키기에 가장 적합한 조건은 1000℃에서 2시간이라는 것을 알 수 있었으며, 이 조건에서 제조한 칼라세라볼의 흡수율은 0.5 중량%이고 압축 강도는 380Kgf/cm2로서, 우수한 것으로 나타났다.As a result, it was found that the most suitable condition for sintering of various sizes of cola ceramics at 1000 ° C was 2 hours. The absorption rate of the cola ceramics prepared at this condition was 0.5 wt% and the compressive strength was 380Kg f / cm < 2 >

그리고 1000℃에서 2시간 동안 소결시킨 칼라세라볼의 내구성을 확인하기 위하여 오토클레이브 반응조의 물 속에 상기 칼라세라볼을 넣고 400℃에서 5시간을 유지하고 난 후 칼라세라볼의 색상과 압축 강도의 변화를 측정한 결과 칼라세라볼의 색상에는 조금도 변화가 없었고 압축 강도도 거의 일정하였다.Then, in order to confirm the durability of the sintered ceramics at 1000 ° C for 2 hours, the callacer ball was placed in the autoclave reaction vessel and maintained at 400 ° C for 5 hours. The color and the compressive strength As a result, there was no change in the color of colasera ball and the compressive strength was almost constant.

하지만, 소결 온도가 1000℃ 이상일 때는 칼라세라볼의 구성성분인 칼슘과 소량의 산화철이 반응을 하여 원색 계통인 황색과 청색이 선명하게 나타나지 않는 문제점이 있다. 이러한 현상은 950℃까지는 나타나지 않았으나 소결 온도가 1000℃를 넘어서면 원색의 색상이 분명하지 않고 탁한 황색 및 청색이 나타났다. 따라서, 이 현상을 방지하기 위하여 950℃에서 4시간 동안 유지한 결과 선명한 색상을 얻을 수가 있었고, 또한 흡수율 및 압축 강도도 1000℃에서 2시간 소결시킨 결과와 거의 같은 값을 나타내었다.However, when the sintering temperature is higher than 1000 ° C, calcium and a small amount of iron oxide are reacted with each other as a constituent of the color ceramics so that the primary colors yellow and blue are not clearly displayed. This phenomenon did not occur up to 950 ℃, but when the sintering temperature exceeded 1000 ℃, the color of the primary color was not clear, but muddy yellow and blue appeared. Therefore, in order to prevent this phenomenon, a clear color was obtained as a result of holding at 950 ° C. for 4 hours, and the absorptivity and compressive strength were almost the same values as those obtained by sintering at 1000 ° C. for 2 hours.

또한, 슬러지의 수분 함량이 너무 많고, 소결 온도의 상승 속도가 빠르면 소결 과정에서 수분의 급속한 증발로 인하여 칼라세라볼에 균열 현상 및 내부에 기공이 발생하여 테라조타일의 강도 저하를 초래하므로 테라조타일로서 사용할 수가 없었다.Also, if the moisture content of the sludge is too high and the rising speed of the sintering temperature is high, rapid evaporation of moisture in the sintering process causes cracking in the ceramic sphere and pores in the interior thereof, resulting in a decrease in the strength of the terazo tile. I could not use it as a tile.

반복되는 실험을 통하여, 수분 함량을 20% 이하로 하고 400℃까지의 승온 속도를 10℃/분으로 하며, 400℃에서는 승온 속도에 상관없고 최고 온도에서 유지 시간이 중요하다는 것을 알 수 있었다.Through repeated experiments, it was found that the moisture content was set to 20% or less, the temperature raising rate to 400 ° C was set to 10 ° C / min, and the holding time at the maximum temperature was important regardless of the temperature raising rate at 400 ° C.

〈실시예 4〉<Example 4>

안정화제의 첨가 시험Addition test of stabilizer

수분 함량이 50%인 슬러지에 안정화제인 장석, 규석, 도석, 납석, 폐유리 및 플라이 애쉬를 슬러지에 대해 각각 5 중량% 내지 30 중량%의 양으로 안료와 함께 혼합하여 원형 및 파석 형태로 성형하고 건조 과정을 거치지 않고 700℃ 내지 1100℃에서 1 내지 4시간 동안 소결시켜 칼라세라볼을 제조하였다. 각각의 안정화제를 5 중량% 첨가하였을 때는 첨가 효과가 나타나지 않았고, 10 중량% 첨가하였을 대는 소결성이 약간 개선되었으며, 20 중량% 내지 30 중량%를 첨가하였을 때는 900℃에서 4시간 동안 소결시켰을 때의 소결 반응은 오히려 좋지 않았다.Feldspar, silica, stonite, pyrophyllite, pyrophyllite, waste glass, and fly ash, which are stabilizers, are added to the sludge having a water content of 50% in an amount of 5 to 30% by weight based on the sludge, respectively, And sintered at 700 ° C to 1100 ° C for 1 to 4 hours without being subjected to a drying process to prepare callaceramide. When 5 wt% of each stabilizer was added, the effect of addition was not exhibited. When 10 wt% of each stabilizer was added, sinterability was slightly improved. When 20 wt% to 30 wt% was added, sintering was performed at 900 캜 for 4 hr. The sintering reaction was rather poor.

또한, 1000℃에서 2시간 동안 소결시켰을 경우 완전한 소결은 일어나지 않았으며, 4시간 동안 소결시켜야 소결 반응이 완료됨을 알 수 있었다. 1100℃에서 4시간 동안 소결시켜도 세라볼은 서로 융착되지 않았으며, 1200℃에서 1시간 동안 소결시켰을 때 융착이 일어났고, 어느 온도에서도 균열과 기공이 발생되지 않는다는 것을 알 수 있었다.In addition, complete sintering did not occur when sintering at 1000 ° C for 2 hours, and sintering was completed for 4 hours. The ceramics were not fused to each other even when they were sintered at 1100 ° C for 4 hours. When sintered at 1200 ° C for 1 hour, fusion occurred and no cracks and pores were found at any temperature.

또한, 장석, 규석 및 도석을 혼합하면 소결 시간은 더 길어진다는 것을 확인 할 수가 있다. 상기 결과를 보아 슬러지의 미세한 입자가 저온에서 서로 반응하여 액상으로 되면서 소결 반응이 완료되는데, 상기 광물질이 혼합되어 있으면 액상 소결이 방해되어 소결 온도가 높아진다는 것을 알 수 있었다. 수분과 분해 물질들이 급속하게 분해되면서 액상 소결이 일어나 균열과 기공이 발생하므로 상기 광물질이 액상 소결 속도를 늦추므로 균열과 기공 생성을 방지하는 효과가 있다.It can also be seen that the sintering time is longer when feldspar, zircon and stover are mixed. From the above results, it can be seen that the fine particles of the sludge react with each other at a low temperature to form a liquid phase, and the sintering reaction is completed. When the mineral is mixed, the sintering temperature is increased due to the obstruction of the liquid phase sintering. Water and decomposition materials are rapidly decomposed, liquid phase sintering occurs, cracks and pores are generated, and the effect of preventing the generation of cracks and pores is suppressed because the mineral slows down the liquid phase sintering speed.

그리고, 슬러지를 기준으로 하여 폐유리 5 중량%를 첨가한 후 각 온도에선 소결하였을 때 800℃에서는 소결성이 오히려 좋지 않았으며, 950℃를 초과하면서 유리질이 용해되어 슬러지를 융착시키는 경향을 나타내고, 1000℃ 이상에서는 이러한 경향이 증가하는 것을 알 수 있었다. 폐유리 10 중량%를 혼합하였을 때에도 이러한 경향이 나타났으며, 20 중량%를 초과하면 소결성이 오히려 감소하는 것을 알 수 있었다.When 5 wt% of waste glass was added to the sludge as a reference, sintering at 800 ° C was rather poor at 950 ° C, and glass tends to be melted to fuse the sludge in excess of 950 ° C. And it was found that this tendency was increased at over. This tendency was also observed when 10 wt% of the waste glass was mixed, and it was found that the sinterability was reduced rather than 20 wt%.

플라이 애쉬 10 중량%를 첨가하였을 때에는 소결시에 성형물이 검정색으로 변화되며 소결성은 약간 감소하는 것을 알 수 있었다. 20 중량%를 첨가할 때는 칼라세라볼의 색상이 10 중량%를 첨가할 때보다 더 진한 흑색으로 변화되는 경향을 보여주며, 각 온도에서 소결성은 더욱 감소하였다.When the fly ash was added in an amount of 10 wt%, the sinterability was slightly reduced and the molded product changed to black in sintering. The addition of 20 wt% showed a tendency that the color of Cera Cerabol changed to darker black than when 10 wt% was added, and the sinterability was further reduced at each temperature.

납석을 첨가하였을 때는 내화도가 상승하여 납석 20 중량%를 첨가하였을 경우에 1100℃에서 2시간 동안 소결시켜야 완전한 소결 반응이 일어남을 알 수 있었다.When pyrophosphate was added, the refractory index was increased. When 20 wt% pyrophyllite was added, it was found that complete sintering reaction was required to be performed at 1100 ° C for 2 hours.

〈실시예 5〉&Lt; Example 5 &gt;

내후성 실험Weatherability experiment

실시예 3 및 4의 방법으로 제조된 인조 자갈 및 칼라세라볼의 내후성을 시험하기 위하여 이들 시료를 1000℃에서 2시간 동안 유지시킨 후, 소성된 인조 자갈과 칼라세라볼을 외부의 온도와 비슷한 분위기로 유지시키기 위하여 2시간 동안 물속에 담궈 두었다.In order to test the weatherability of artificial gravels and color ceramics produced by the methods of Examples 3 and 4, these samples were maintained at 1000 ° C for 2 hours, and then fired artificial gravel and callacer balls were heated in an atmosphere similar to the external temperature &Lt; / RTI &gt; for 2 hours.

물속에 담궈둔 인조자갈과 칼라세라볼을 냉장고의 냉동실에 넣어 영하 30℃에서 5시간을 유지시키고, 바로 영상 30℃에서 5시간을 유지하는 과정을 5회 반복한 후 압축강도를 측정한 결과 압축강도의 변화는 거의 없었고, 800배 배율의 현미경으로 인조자갈과 칼라세라볼의 표면을 관찰한 결과 아무런 변화도 관찰되지 않았다.The artificial gravels and cola ceramics immersed in water were placed in the freezer of the refrigerator for 5 hours at 30 ° C and then kept at 30 ° C for 5 hours. There was almost no change in strength, and no change was observed by observing the surface of artificial gravel and color ceramics with a magnification of 800 times magnification.

〈실시예 6〉&Lt; Example 6 &gt;

착색 시험Coloration test

슬러지의 양을 기준으로 하여 산화철 5 중량%, 10 중량% 및 20 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 시험하여 칼라세라볼을 제조하였으며, 5 중량%를 첨가하였을 때에는 옅은 적색, 10 중량%를 첨가하였을 때에는 적색, 20 중량%를 첨가하였을 때에는 더 진한 적색의 칼라세라볼을 제조하였다. 또한, 슬러지의 양을 기준으로 하여 플라이 애쉬 5 중량%, 10 중량%, 15 중량% 및 20 중량%를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 시험하여 벽돌을 제조하였으며, 플라이 애쉬 10 중량%를 첨가하고 950℃에서 소결하면 약한 흑색이 되고, 20 중량%를 첨가하고 소결시키면 흑색의 강도가 증가하지만, 플라이 애쉬는 소결성을 저하시키는 단점이 있으므로 20 중량% 이하를 첨가하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다.Except that 5 wt%, 10 wt% and 20 wt% of iron oxide were added based on the amount of sludge, and when 5 wt% of sludge was added, 5 wt% When 10% by weight of red was added, red was added, and when 20% by weight was added, darker color ceramics were produced. Also, bricks were prepared in the same manner as in Example 4 except that 5 wt%, 10 wt%, 15 wt%, and 20 wt% of fly ash were added based on the amount of sludge. Fly ash 10 When added at a weight% and sintering at 950 캜, it becomes a weak black. When 20% by weight is added and sintered, black strength is increased. However, since fly ash has a disadvantage of lowering sinterability, it is preferable to add 20% .

〈실시예 7〉&Lt; Example 7 &gt;

칼라세라볼을 입체적으로 착색시키는 시험A test for three-dimensionally coloring Ceracella ball

먼저 슬러지에 산화철 10 중량%를 혼합하고 구형 혹은 파석 형태로 성형한 후 성형물을 염화아연 용액(비중 : 1.18)에 침지시켜 코팅한 다음 소결시켜 안쪽은 적색이고 바깥쪽은 흑색(두께 : 0.1cm)을 띄는 입체적인 칼라세라볼을 제조하였다.First, the sludge was mixed with 10 wt% of iron oxide and formed into a spherical shape or a pyramidal shape. The molded product was dipped in a zinc chloride solution (specific gravity: 1.18) To produce three-dimensional color ceramics.

이와 같이 제조한 칼라세라볼을 시멘트와 혼합하여 테라조타일로 성형하고 연마하자 칼라세라볼은 도 1에 도시한 바와 같이 안쪽과 바깥쪽이 상이한 입체적인 색상을 나타내었다. 이와 유사하게 슬러지에 각종 안료를 5 중량% 혼합하고 위와 같은 방법으로 성형한 후에 염화제1철(비중 : 1.12)과 염화아연(비중 : 1.18)의 몰비가 2:1인 혼합액에 침지시키고 소결시켰다. 이와 같이 하여 안쪽은 사용된 안료와 동일한 색상을 나타내며 표면은 검정색인 칼라세라볼을 제조하였으며, 상기와 같이 테라조타일로 성형하여 연마한 결과, 입체적인 색상을 갖는 칼라세라볼이 제조되었음을 확인하였다.The thus-prepared color ceramics were mixed with cement, molded into terra cotta and polished, and the color ceramics exhibited a three-dimensional hue different from the inside and the outside as shown in Fig. Similarly, sludge was mixed with 5 wt% of various pigments and molded by the above method, and then immersed and sintered in a mixed solution of ferrous chloride (specific gravity: 1.12) and zinc chloride (specific gravity: 1.18) in a molar ratio of 2: 1 . In this manner, the color of the inner surface of the pigment was the same as that of the pigment used, and the surface was black. As a result of polishing with the terahertzel as described above, it was confirmed that color ceramics having three-dimensional hues were produced.

본 발명에 따르면, 플루오르산 폐수의 슬러지를 상용하여 인조자갈 및 칼라세라볼을 제조한 후 이를 사용하여 토목 및 건축용 테라조타일을 제조할 수 있으며, 본 발명에 따라 제조된 인조자갈 및 칼라세라볼은 흡수율이 낮고 압축 강도가 높으며 건조 과정을 거치지 않고도 바로 소결이 가능하다. 또한, 입체적인 색상을 갖는 칼라세라볼 및 그에 따른 테라조타일을 제조할 수도 있다. 따라서, 플루오르산 폐수의 슬러지를 재활용함으로써 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있어, 경제적이면서도 환경 오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 물성을 갖는 인조자갈, 칼라세라볼 및 테라조타일을 제조할 수 있다.According to the present invention, sludge of fluoric acid wastewater is commonly used to produce artificial gravel and color ceramics and then used to produce terra cotta tiles for civil and architectural purposes. The artificial gravel and calla sera ball Has low water absorption and high compressive strength and can be sintered immediately without drying. It is also possible to prepare color ceramics having a three-dimensional hue and thus to produce terazo tiles. Therefore, it is possible to reduce waste disposal cost by recycling sludge of fluoric acid wastewater, thereby making it possible to produce artificial gravel, color ceramics and terra cotta tiles having economic properties as well as environmental pollution and having excellent physical properties.

Claims (14)

플루오르산 폐수 슬러지와 안료를 혼합하는 단계; 혼합물을 구형 및 파석 형태로 성형하는 단계; 및 성형물을 건조시킴이 없이 소결시키는 단계를 포함하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈 또는 칼라세라볼의 제조 방법.Mixing the fluoric acid wastewater sludge with the pigment; Molding the mixture into spherical and fale shapes; And sintering the molded article without drying, wherein the sludge of fluoric acid wastewater is used. 제1항에 있어서, 상기 슬러지와 상기 안료를 혼합할 때 5 내지 30 중량%의 안정화제를 함께 혼합하는 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈 또는 칼라세라볼의 제조 방법.The process according to claim 1, wherein 5 to 30% by weight of the stabilizer is mixed together when the sludge and the pigment are mixed together. 제1항에 있어서, 상기 안료가 산화철, 플라이 애쉬, Mn염, Zn염, Ni염, Co염, Ba염, Sr염 및 Cr염으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 염인 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈 또는 칼라세라볼의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the pigment is at least one selected from the group consisting of iron oxide, flyash, Mn salt, Zn salt, Ni salt, Co salt, Ba salt, Sr salt and Cr salt. Wherein the sludge is sludge. 제1항에 있어서, 상기 소결 온도가 900℃ 내지 1100℃인 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈 또는 칼라세라볼의 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the sintering temperature is 900 ° C to 1100 ° C. 제2항에 있어서, 상기 안정화제가 장석, 납석, 백토, 적토, 플라이 애쉬, 실리카, 마그네시아, 규사, 폐유리, 알루미나 및 폐주물사로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 인조자갈 또는 칼라세라볼의 제조 방법.The method according to claim 2, wherein the stabilizer is at least one material selected from the group consisting of feldspar, pyroxene, clay, clay, fly ash, silica, magnesia, silica sand, waste glass, alumina, Process for the production of artificial gravel or color ceramics using sludge. 플루오르산 폐수 슬러지와 안료를 혼합하는 단계; 혼합물을 구형 및 파석 형태로 성형하는 단계; 성형물을 코팅 용액에 침지시켜 코팅하는 단계; 및 코팅된 성형물을 건조시킴이 없이 소결시키는 단계를 포함하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 칼라세라볼의 제조 방법.Mixing the fluoric acid wastewater sludge with the pigment; Molding the mixture into spherical and fale shapes; Immersing the molding in a coating solution to coat it; And sintering the coated molding without drying the sludge of fluoric acid wastewater. 제6항에 있어서, 상기 슬러지와 안료를 혼합할 때 5 내지 30 중량%의 안정화제를 함께 혼합하는 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 칼라세라볼의 제조 방법.7. The method according to claim 6, wherein 5 to 30% by weight of stabilizer is mixed together when the sludge and the pigment are mixed. 제6항에 있어서, 상기 안료가 산화철, 플라이 애쉬, Mn염, Zn염, Ni염, Co염, Ba염, Sr염 및 Cr염으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 염인 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 칼라세라볼의 제조 방법.The method according to claim 6, wherein the pigment is at least one selected from the group consisting of iron oxide, flyash, Mn salt, Zn salt, Ni salt, Co salt, Ba salt, Sr salt and Cr salt. Of the sludge of the present invention. 제6항에 있어서, 상기 소결 온도가 900℃ 내지 1100℃인 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 칼라세라볼의 제조 방법.The method according to claim 6, wherein the sintering temperature is 900 ° C to 1100 ° C. 제6항에 있어서, 상기 안정화제가 장석, 납석, 백토, 적토, 플라이 애쉬, 실리카, 마그네시아, 규사, 폐유리, 알루미나 및 폐주물사로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 칼라세라볼의 제조 방법.The method according to claim 6, wherein the stabilizer is at least one material selected from the group consisting of feldspar, pyroxene, clay, clay, fly ash, silica, magnesia, silica sand, waste glass, alumina, Process for the preparation of color ceramics using sludge. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 용액이 염화제1철, 황산제1철, 염화제2철, 황산제2철, 및 아연, 니켈, 망간, 바륨, 코발트 및 마그네슘염으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질의 용액인 것을 특징으로 하는 플루오르산 폐수의 슬러지를 사용한 칼라세라볼의 제조 방법.11. A process according to any one of claims 6 to 10, wherein the coating solution is selected from the group consisting of ferrous chloride, ferrous sulfate, ferric chloride, ferric sulfate, and zinc, nickel, manganese, barium, cobalt and magnesium salts Wherein the sludge is a solution of at least one substance selected from the group consisting of water, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 인조자갈.An artificial gravel produced by the method according to any one of claims 1 to 5. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 칼라세라볼.10. A coloraser ball produced by the method according to any one of claims 1 to 10. 제13항에 기재된 칼라세라볼이 사용된 테라조타일.A terazo tile in which the color ceramics according to claim 13 are used.
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