KR20000051085A - 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 산업현장의 폐수에서 발생하는 각종 슬러지 및 생활하수의 슬러지를 통하여 건축자재 및 각종 사기제품을 제조할 수 있도록 하여 토양과 수질(지하수)이 오염되는 것을 방지할 수 있도록 함과 아울러, 그 제조공정에서 슬러지에 황토 또는 점토(무기광물)를 배합시켜 제품을 제조하게 됨으로서, 한정된 자원인 무기광물을 절약할 수 있으면서 산업폐수의 부산물인 슬러지를 재활용 할 수 있도록 하는 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조방법에 관한 것으로, 이는 슬러지의 종류에 따라 그 성분을 검토하여 적정비율로 황토 또는 점토를 배합한후 이들 슬러지 및 황토의 배합물에 미량의 규소를 첨가하여 혼합시키는 혼합공정과: 상기 혼합되어진 배합물의 안정성 및 균일도를 증대시키기 위한 일반토련공정과; 일반토련공정을 거친 배합물을 폐열을 이용한 자연건조방식으로 1차로 건조시키는 배합물건조공정과; 상기 배합물건조공정을 거쳐 건조되어진 배합물을 진공토련장치를 통하여 진공상태에서 재토련하는 진공토련공정과; 상기 진공토련공정을 통하여 얻어진 반제품을 2차로 건조시키는 반제품건조공정과; 상기 반제품건조공정을 거친 반제품을 터널가마를 통하여 약 100℃-1200℃ 의 온도조건에 12-18시간 소성가공하여 최종적으로 완제품을 제조 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조방법{Manufacturing Method of Construction materials and Porcelain products using Sludge}

본 발명은 산업현장에서 발생하는 각종 슬러지를 이용하여 건축자재 및 사기제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업현장의 폐수에서 발생하는 각종 슬러지 및 생활하수의 슬러지를 통하여 건축자재 및 각종 사기제품을 제조할 수 있도록 하여 토양과 수질(지하수)이 오염되는 것을 방지할 수 있도록함과 아울러 그 제조공정에서 슬러지에 황토(무기광물) 또는 점토를 배합시켜 제품을 제조하게 됨으로서 한정된 자원인 무기광물의 자원을 절약할 수 있으면서 산업폐수 및 생활하수의 부산물인 슬러지를 재활용 할 수 있도록 한 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장의 폐수 및 가정의 생활하수에서 다량으로 발생하게 되는 슬러지(Sludge: 물과 각종 유해물질 및 무기광물등이 섞여 있는 불순물을 고분자 응집제(폴리머) 및 석회석으로 응집 침전한 것)는 매우 다양하고, 그 종류 또한 여러가지이며 특히 산업의 발달 및 생활환경의 변화에 따라 발생되는 양이 상당히 증가되고 있는 추세이다.

한편, 상기 각종 폐수로부터 얻어지게 되는 슬러지는 그 자체에 각종 유해물질이 함유되어 있을 뿐만 아니라, 상당한 악취를 발생시키게 되기 때문에 그 처리의 방법에 많은 곤란성을 야기시키게 된다.

따라서, 상기 슬러지는 이를 처리하기 위한 특별한 방법이 없기 때문에, 대부분의 슬러지는 매립방법에 의존하고 있는 실정이다.

그러나 상기와 같이 슬러지를 처리하는 방법이 매립방법에 전적으로 의존하게 됨으로서 슬러지내에 포함되어진 각종 유해물질(중금속등)이 토양을 심각하게 오염시킴은 물론, 인체에 매우 유해한 침출수를 방출시키기 때문에 수질(지하수)을 오염시키게 된다는 문제점과 매립지확보에 많은 곤란성을 야기시키게 된다.

이러한 문제점에 따라 이를 극복하기 위한 방안으로, 선진국에서는 상기 슬러지를 퇴비화 하여 이를 재활용하는 방안이 일부 적용되고 있으나 이는 대량으로 발생되는 슬러지의 극히 일부분만을 처리할 수 밖에 없다는 문제점과, 슬러지내에 포함되어진 각종 유해성분(예를 들면: 아연(Zn) 크롬(Cr) 철(Fe) 망간(Mn) 니켈(Ni) 수은(Hg) 구리(Cu)등이 포함되어짐)을 제거시키기 위한 과정에서 기술적인 어려움과 제반비용의 증가를 가져오게 된다는 문제가 있다.

특히, 정부의 환경정책변화에 따라 오는 2001년부터는 폐기물관리법 시행규칙에 따라 슬러지를 매립하는 것이 전면금지 됨으로서 각종 산업폐수 및 생활오수에서 대량으로 발생하게 되는 슬러지를 재활용하는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소시키기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 각종 산업현장의 폐수에서 발생하는 슬러지 및 생활하수의 슬러지를 통하여 건축자재 및 각종 사기제품을 제조할 수 있도록 하여 토양과 수질(지하수)이 오염되는 것을 방지할 수 있도록 하는 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 그 제조공정에서 슬러지에 황토(무기광물) 또는 점토등을 배합시켜 제품을 제조하게 됨으로서 한정된 자원인 무기광물을 절약할 수 있으면서 산업폐수의 부산물인 슬러지를 재활용 할 수 있도록 하는 데 있다.

상기의 목적을 달성시키기 위한 본 발명에 따른 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조방법은, 수거되어진 슬러지의 종류에 따라 그 성분을 검토하여 적정비율로 황토(또는 점토)를 배합한후 이들 슬러지 및 황토(무기광물)의 배합물(이하, 배합물 이라한다)에 미량의 규소(Sio2)를 첨가하여 혼합시키는 혼합공정과: 상기 혼합공정에서 혼합되어진 배합물의 안정성및 균일도를 증대시키기 위한 일반토련공정과; 일반토련공정을 거친 배합물을 페열을 이용한 자연건조방식으로 1차로 건조시키는 배합물건조공정과; 상기 배합물건조공정을 거쳐 건조되어진 배합물을 진공상태에서 진공토련장치를 이용하여 재토련하는 진공토련공정과; 상기 진공토련공정을 통하여 얻어진 반제품을 자연건조방식으로 건조시키는 반제품건조공정과; 상기 반제품건조공정을 거친 반제품을 터널가마를 통하여 일정한 온도및 시간으로 소성가공하여 최종적으로 완제품(벽돌)을 얻을 수 있도록 하는 소성공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 배합물건조공정을 통하여 건조되어진 배합물을 소정의 입자크기로 분쇄시키는 분쇄공정과; 상기 분쇄되어진 배합물의 미세입자를 프레스기를 통하여 성형시키는 프레스성형공정과; 상기 프레스성형공정을 통하여 얻어진 반제품을 자연건조방식으로 건조시키는 반제품건조공정과; 상기 반제품건조공정을 거친 반제품을 터널가마를 통하여 소성가공하여 최종적으로 완제품(타일, 또는 각종 사기제품)을 얻을 수 있도록 하는 소성공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1 - 본 발명에 따른 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조공정을 나타낸 블럭도,

도 2 - 본 발명에 따른 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조공정에 적용되어진 슬러지의 성분분석표이다.

이하, 본 발명에 따른 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조공정을 나타낸 블럭도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조공정에 적용되어진 슬러지의 성분분석표이다.

상기 첨부된 도면의 도 1 에 나타난 공정순서와 같이, 본 발명은 수거되어진 슬러지의 종류에 따라 그 성분을 검토하여 적정비율로 황토(또는 점토)를 배합한후 이들 슬러지 및 황토의 배합물에 미량의 규소(Sio2)를 첨가하여 혼합시키는 혼합공정과: 상기 혼합공정에서 혼합되어진 배합물의 안정성및 균일도를 증대시키기 위한 일반토련공정과; 일반토련공정을 거친 배합물을 터널가마의 폐열을 이용하여 1차로 건조시키는 배합물건조공정과; 상기 배합물건조공정을 거쳐 건조되어진 배합물을 진공토련장치를 통하여 진공상태에서 배합물을 재토련하는 진공토련공정과; 상기 진공토련공정을 통하여 얻어진 반제품을 건조시키는 반제품건조공정과; 상기 반제품건조공정을 거친 반제품을 터널가마를 통하여 소성가공하여 최종적으로 완제품(벽돌)을 얻을 수 있도록 하는 방법이다.

또한, 본 발명은 상기의 제반공정중에서 배합물건조공정을 통하여 건조되어진 배합물을 소정의 입자크기로 분쇄시키는 분쇄공정과; 상기 분쇄되어진 배합물의 미세입자를 프레스성형기를 통하여 성형시키는 프레스성형공정과; 상기 프레스성형공정을 통하여 얻어진 반제품을 자연건조시키는 반제품건조공정과; 상기 반제품건조공정을 거친 반제품을 터널가마를 통하여 소성가공하여 최종적으로 완제품(사기제품 또는 타일)을 얻을 수 있도록 하는 공정으로 분류할 수 있다.

이를 구체적으로 하기 위하여, 전자의 경우인 건축자재(벽돌)를 제조하기 위한 공정과 각종 사기제품 및 타일등을 제조하기 위한 공정을 각각 분류하여 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

(제1실시예:슬러지를 이용한 벽돌의 제조공정)

수거되어진 슬러지의 종류(첨부된 도면의 성분분석표에 나타난 B타잎의 슬러지)에 따라 그 성분을 검토하여 적정비율로 황토 또는 점토(슬러지와 1 대 1 의 비율로 혼합)를 배합한후, 이들 슬러지 및 황토의 배합물에 소성과정에서 균열이 발생되는 것을 방지하기 위하여 미량(5중량% 미만)의 규소(Sio2)를 첨가하여 통상의 교반장치를 통하여 혼합시켰다.

상기 혼합공정에서 혼합되어진 배합물에 안정성 및 균일도를 증대시키기 위하여 토련장치를 통하여 일반토련공정을 수행하고, 상기 일반토련공정을 거친 배합물을 터널가마의 폐열을 이용하여 함수량이 5-20% 정도로 될때까지 배합물을 1차로 건조시켰다.

상기 배합물의 1차건조공정을 거쳐 건조되어진 배합물에 공기를 제거시키기 위한 목적으로 진공토련장치를 통하여 이를 재토련하는 진공토련공정을 수행하고, 상기 진공토련공정을 통하여 얻어진 반제품(진공토련장치에 성형장치가 일체로 장착되어 배합물이 소정형태로 성형되어진 상태임)을 자연건조방식으로 2차로 건조시키는 반제품건조공정을 수행하였으며, 최종적으로 상기 반제품건조공정을 거친 반제품을 터널가마를 통하여 약 100℃-1200℃ 의 온도조건에서 12-18시간 소성가공하여 최종적으로 건축자재인 벽돌을 제조하였다.

(제1실시예)

상기의 공정중에서 혼합공정과 일반토련공정, 그리고 배합물건조공정을 통하여 얻어진 1차로 건조되어진 슬러지 및 황토(또는 점토)의 배합물을 통상의 분쇄장치를 통하여 소정의 입자크기로 분쇄시켰다.

상기 분쇄공정을 통하여 분쇄되어진 배합물의 미세입자를 통상의 프레스성형기를 통하여 제품을 프레스성형하고 아울러, 상기 프레스성형공정을 통하여 얻어진 반제품을 터널가마의 폐열을 이용하는 자연건조방식으로 성형되어진 반제품을 건조하였다.

상기 반제품건조공정을 통하여 건조되어진 반제품을 터널가마를 통하여 약 100℃-1200℃ 의 온도조건에서 12-18시간 소성가공하여 최종적으로 건축자재인 타일 또는 각종사기제품을 제조하였다.

상기와 같이 본 발명은, 산업폐수나 생활하수에서 발생되는 슬러지를 수분함수량 및 그 성분에 따라 슬러지와 황토(무기광물)를 적정비율로 혼합한 후 상기 혼합되어진 배합물을 상기의 여러공정을 통하게 되면, 일반의 건축자재(통상적으로 100% 황토로 제조하는 건축벽돌)보다 대체적으로 10-20% 가벼우면서도 그 강도가 동일하게 나타나는 건축자재를 얻을수 가 있게 되는 것이다.

따라서, 근래에 들어 가장 큰 사회문제로 대두되고 있는 처리 곤란한 슬러지를 재활용 할 수 있게 되어 한정된 자원인 무기광물(황토 또는 점토)에만 의존하여 각종 건축자재를 제조하던 방식에서 탈피할 수 있어 부존자원을 절약할 수 있게 되는 것이며, 아울러 슬러지의 매립으로 발생되는 토양오염 및 지하수오염과 같은 환경문제를 근본적으로 방지할 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 기술되어진 방법에 의하여 건축자재를 생산하는 것에만 한정하지 않고 벽돌과 같은 건축자재외에도 성형되어진 반제품에 소성공정의 전단계에서 유약을 도포시키게 되면 건축타일을 제조할 수가 있게 되는 것이고, 또한 기타 각종사기제품(사기용기, 화분, 보도블럭)을 효과적으로 제조할 수 있으나 편의상 건축자재(벽돌)의 제조방법에 국한하여 실시예를 통하여 설명한 것이다.

따라서 본 발명은 각종 산업폐수, 또는 생활하수로 부터 발생하게 되는 산업폐기물의 일종인 슬러지의 성분에 따라 무기광물인 황토(또는 점토)를 적정한 비율로 혼합한후, 이를 혼합,토련,건조,진공토련(또는 분쇄,프레스성형),반제품건조,소성등의 제반공정을 통하여 각종건축자재(벽돌이나 타일등)나 각종 사기제품을 용이하게 제조할 수 있도록 하는 것이 본 발명의 권리주체이므로, 이와같은 방법을 응용하여 그 가공조건을 일부 달리하여 각종 건축자재 및 사기제품을 얻을 수 있도록 하는 것도 본 발명의 동일범주에 속하는 것임은 주지의 사실이라 할 수 있는 것이다.

상기 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 슬러지를 이용한 건축자재 및 사기제품의 제조방법은, 가종 산업현장에서 발생되어지는 폐수, 또는 생활하수로 부터 발생하게 되는 산업폐기물의 일종인 슬러지를 그 성분에 따라 무기광물인 황토(또는 점토)를 적정한 비율로 혼합한 후 이를 혼합,토련,건조,진공토련(또는 분쇄,프레스성형),반제품건조,소성등의 제반공정을 통하여 각종 건축자재(벽돌이나 타일등)나 사기제품등을 제조할 수 있도록 함으로서, 현재 크나큰 사회문제로 대두되고 있는 처리 곤란한 슬러지를 적극적으로 재활용 할 수 있게 되어 한정된 자원인 무기광물(황토)에만 의존하여 각종 건축자재를 제조하던 방식에서 탈피할 수 있어 부존자원을 절약할 수 있게 되는 효과를 제공하게 되고, 아울러 슬러지를 재활용하게 됨으로 슬러지의 매립으로 발생되는 토양오염 및 지하수오염과 같은 환경문제를 근본적으로 방지할 수 있는 효과를 동시에 제공하게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 수거되어진 슬러지의 종류에 따라 그 성분을 검토하여 적정비율로 황토 또는 점토를 배합한후 이들 슬러지 및 황토(점토)의 배합물에 미량의 규소(Sio2)를 첨가하여 혼합시키는 혼합공정과: 상기 혼합공정에서 혼합되어진 배합물의 안정성및 균일도를 증대시키기 위한 일반토련공정과; 상기 일반토련공정을 거친 배합물을 터널가마의 폐열을 이용하여 1차로 건조시키는 배합물건조공정과; 배합물건조공정을 거쳐 건조되어진 배합물을 진공토련장치를 통하여 진공상태에서 재토련하는 진공토련공정과; 상기 진공토련공정을 통하여 얻어진 반제품을 2차로 건조시키는 반제품건조공정과; 상기 반제품건조공정을 거친 반제품을 터널가마를 통하여 약 100℃-1200℃ 의 온도조건에서 12-18시간 소성가공하여 최종적으로 완제품을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 슬러지를 이용한 건축자재및 사기제품의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 혼합,일반토련,배합물건조공정을 통하여 얻어진 건조되어진 배합물을 소정의 입자크기로 분쇄시키는 분쇄공정과; 상기 분쇄되어진 배합물입자를 프레스성형기를 통하여 소정의 형태로 성형시키는 프레스성형공정과; 상기 프레스성형공정을 통하여 얻어진 반제품을 2차로 건조시키는 반제품건조공정과; 상기 반제품건조공정을 거친 반제품을 터널가마를 통하여 약 100℃-1200℃ 의 온도조건에서 12-18시간 소성가공하여 최종적으로 완제품을 얻을 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 슬러지를 이용한 건축자재및 사기제품의 제조방법.