KR20010016633A - 주조공정중 발생되는 미분사를 이용한 다공질 소결체세라믹제조방법 - Google Patents

주조공정중 발생되는 미분사를 이용한 다공질 소결체세라믹제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐기되는 미분사를 가공하여 다공질소결체의 세라믹을 제조하여 토양개량체, 인공토양, 유기물분해제, 정화제 및 탈취제로 재활용하데 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명은 주물공정에서 기히 사용하고 난 뒤의 유기모래형틀에서 생기는 200mesh이하의 미분사(집진 DUST)중량비 2%와 역시 사용하고 난 뒤의 생모래 형틀에서 생기는 200mesh이하의 혼합 미세사(유기바인다 수지, 전분, 광물섬유, 탄소등을 2.57% 함유 함)1000gr에 물을 180㎖의 비율로 첨가하여 균일하게 혼합한 다음 스크류식 압출기에 넣어 평균입경이 1.0∼1.5㎝의 크기로 성형하여, 토양개량제, 인공토양, 유기물 분해제, 정화제, 탈취제로 사용되도록, 상기 크기로 성형된 물질을 200℃에서 1시간 건조한 후 800℃의 전기로내에서 70분간 소성함을 특징으로 하는 다공질 소결체 세라믹 제조방법.

Description

주조공정중 발생되는 미분사를 이용한 다공질 소결체 세라믹 제조방법{Method for manufacturing a porous sinter-ceramic}
본 발명은 폐기되는 미분사를 가공하여, 다공질 소결체의 세라믹을 제조하여 토양개량체, 인공토양, 유기물분해제, 정화제 및 탈취제로 재활되도록 한 것이다.
일반적으로, 종래에는 생모래형틀이나 유기 생모래형틀에서 생기는 폐주물사는 재생처리하거나 폐기처분(매립등)하고 있는 실정이고폐주물사에 함유된 미분사 특히 2000mesh이하의 미분사는 폐기하여 매립하여 왔다.
이에 따라, 종래에는 주물공정중 주물모래형틀의 개방시 또는 폐주물사의 재생 처리중 배출되는 미분사(200mesh 이하의 집진 DUST)가 전량 재활용되지 못하고 고형화하여 매립처분하거나 폐기처분하는 실정에 있어 폐기비용이 과다하고 매립지의 고갈로인한 문제점과 환경오염발생등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폐기되는 미분사를 가공하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조하여 토양개량제, 인공토양, 유기물분해제, 정화제 및 탈취제로 재활용하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 주물공정에서 기히 사용하고 난 뒤의 유기모래형틀에서 생기는 200mesh이하의 미분사(집진 DUST)중량비 2%와 역시 사용하고 난 뒤의 생모래 형틀에서 생기는 200mesh이하의 혼합 미세사(유기바인다 수지, 전분, 광물섬유, 탄소등을 2.57% 함유 함)1000gr에 물을 180㎖의 비율로 첨가하여 균일하게 혼합한 다음 스크류식 압출기에 넣어 평균입경이 1.0∼1.5㎝의 크기로 성형하여, 토양개량제, 인공토양, 유기물 분해제, 정화제, 탈취제로 사용되도록, 상기 크기로 성형된 물질을 200℃에서 1시간 건조한 후 800℃의 전기로내에서 70분간 소성함을 특징으로 하는 다공질 소결체 세라믹 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 주조공정상 기히 사용하고 난 뒤의 주물모래형틀의 개방시 발생되는 미분사와 주물사의 재생처리중 배출되는미분사(200mesh 이하의 집진 DUST)를 주원료로 사용하게 되는데 일반적으로 주물형틀에는 규사, 점토, 전분, 식물성유,탄소등으로 구성되는 생모래형틀과 규사, 유기 바인다수로된 유기모래형틀이 있는바, 본 발명의 원료는 주물모래형틀의개방시 생기게 되는 200mesh이하의 미세한 모래로서 이 미분사는 생모래형틀에서 얻어지는 것 외에도 소량의 유기모래형틀에서 얻어지는 것 이외에 혼합물이 있으며, 광물성분으로 SiO2(75∼85%), AL2O3(6∼13%), Fe2O3(1∼3%), NaO(1∼2%), K2O(0.5∼1%), CaO(1∼2%), MgO(1∼3%), TiO2(0.1∼0.1%)를 함유하고 있다. 이중에서 SiO이외의 광물성분은 소성시 일부가용융되고, 기타성분은 일부가 연소되어 통기성이 좋은 다공성 소결체의 세라믹을 형성하게 되는데, 여기에 벤토나이트를적량 혼합하여야 단단하게 성형된다.
본원 발명에서는 생모래형틀에서 생기는 200mesh이하의 미분사(집진DUST)중량비 2%와 유기생모래형틀에서 생기는200mesh이하의 미분사(집진DUST)중량비 59%와 벤토나이트 중량비39%를 고르게 혼합기로 혼합한 혼합물(이하미분사혼합물이라함)에 물을 가하여 고르게 혼합하여 일정한 크기로 압출성형하여 건조한후, 전기로에서 소성하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조한다. 본발명에서 제조되는 다공질 소결체의 세라믹의 용도에 따라 전기로 내의 온도 및 소성시간을 달리하게되는데, 상대적으로 낮은 온도에서 소성시간을 짧게 할 경우에는 기공율이 높아서 통기성과 보습성이 우수하나 강도가 약하게 되고, 반대로 전기로 내의 온도를 높이고 소성시간을 길게할 경우에는 기공율은 낮으나 흡착력과 보비성(保肥性)이우수하게 되므로, 전자의 경우에서 생산된 다공질 소결체의 세라믹은 식물 생육토양, 수질정화제로 사용되고, 후자의 경우에서 생산된 다공질 소결체의 세라믹은 주로 수질정화제, 탈취제 복합비료용 혼합제등의 용도로 사용하게 된다.
본 발명에서 미분사 혼합물 중에 벤토나이트를 혼합하는 것은 점성을 높이기 위한 것으로, 본 발명인 다공질 소결체의 세라믹을 일정한 크기로 단단하게 압출성형 할 수 있다. 미분사혼합물중에 벤토나이트를 혼합하지 않을 경우에는 성형이 불완전하게 된다.
또한, 본 발명에서는 상기한 미분사혼합물중량비 60%에 저주파로의 집진 DUST(Zno의 함유량 중량비 40% 전후의 분말에 벤토나이트 중량비 30% 전후의 혼합물임)중량비 25%로 구성된 혼합물(이하 2차혼합물이라함)에 물을 가하여 고르게 혼합하여 압출성형, 건조한 다음 전기로에서 소결하며 다공질 소결체의 세라믹을 제조한다.
본 발명에서 2차혼합물에 혼합된 저주파로의 집진DUST(Zno 중량비 70%와 벤토나이트중량비 30%의 혼합물)중 Zno가 다공질소결체의 세라믹에 자외선이 조사될 겨우 자외선과 산화반응을 일으켜서 공기중의 산소를 활성산소로 변환시켜 활성산소가 난분해성 물질인 Hcl을 이산화탄소와 수로를 분해 시킨다는 것은 널리 알려져 있는 사실이다.
또한 본 발명에서 제조되는 다공질의 소결체의 세라믹의 용도에 따라 미분사 중량비 31%에 SILUX(백토)중량비 57%, 벤토나이트 중량비 6% 및 저주파로의 집진 DUST(Zno 70%, 벤토나이트 30% 혼합물)중량비 6%를 고르게 혼합한 혼합물(이하 3차혼합물이라함)에 건조하여 전기로 내에서 소성하면 초경량 다공질 소결체의 세락믹이 제조된다.
이와 같은 초경량 다공질 소결체의 세라믹은 수면에 뜨기 때문에 수면상의 폐유를 흡착, 분해하는데 사용될 수 있다.
이하 실시예에 따라 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[실시예 1]
주물공정에서 기히 사용하고 난 뒤의 유기모래형틀에서 생기는 200mesh이하의 미분사(집진 DUST)중량비 2%와 역시 사용하고 난 뒤의 생모래 형틀에서 생기는 200mesh이하의 혼합 미세사(유기바인다 수지, 전분, 광물섬유, 탄소등을 2.57% 함유 함)1000gr에 물을 180㎖의 비율로 첨가하여 균일하게 혼합한 다음 스크류식 압출기에 넣어 평균입경이 1.0∼1.5㎝의 크기로 성형하였다.
이 성형물은 200℃에서 1시간 건조한 후 800℃의 전기로내에서 70분간 소성하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조하였다.위와 같이 하여 조제된 본 발명인 다공질 소결체의 세라믹의 특성을 아래에 기재한다.
화학조성 : SiO2(75.5%), AL2O3(12.7%), Fe2O3(2.89%), TiO2(0.15%), Na2O(2∼11%), K2O(0.66%), CaO(1.48%), MgO(2.86%), 기타(1.65%)
평균입경 : 0.9∼21.5㎝
비중 : 1.2
PH : 8.0
통기도 : 87
기공율 : 44%
압축강도 : 24Kg
수분 : 0.11%
(실험 1)
㉠ 내용적 2.5ℓ의 밑을 막은 화분중에서 실시예1에서 얻어진 다공질 소결체의 세라믹 2000gr에 물을 공급하면서 난초를재배한 바 난초는 뿌리가 썩음이 없이 8개월 이상을 양호하게 재배할 수가 있었고 꽃이 계속되었다. 통상 난초는 3개월정도에서 꽃이 진다.
㉡ 지하수에서 채취한 물 40ℓ에 대하여 위에서 얻어진 다공질 소결체의 세라믹 1500gr의 비율로 상온에서 30일간 물을교반하였다. 그리고 30일간 정화된 물 10ℓ를 딴 수조에 넣고 전기 다공질 소결체의 세라믹을 1500gr을 가하여 계속 상온에서 24시간 교반하였다. 이들의 수질 측정결과를 이래의 표에 표시했다.
[실시예 2]
주물공정에서 기히 사용하고 난 뒤의 유기모래형틀에서 생기는 200mesh이하의 미분사(집진 DUST)(전분, 식물섬유, 탄소 등 2.41% 함유)1000gr에 물을 150㎖의 비율로 첨가하여 균일하게 혼합한 다음 스크류식 압출기에 넣어 평균입경이 0.1∼0.3㎝의 크기로 성형하였다.
이 성형물은 200℃에서 1시간 건조한 후 1000℃의 전기로내에서 50분간 소성하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조하였다.위와 같이 하여 조제된 본 발명인 다공질 소결체의 세라믹의 특성을 아래에 기재한다.
화학조성 : SiO2(80.1%), AL2O3(10.2%), Fe2O3(2.7%), TiO2(0.2%), Na2O(1.74%), K2O(0.96%), CaO(1.37%), MgO(1.66%), 기타(1.07%)
평균입경 : 0.08∼0.3㎝
비중 : 1.22
PH : 8.0
통기도 : 59
기공율 : 38%
압축강도 : 31Kg
수분 : 0.1%
(실험 2)
내용적 2000㎤의 유리병중에서 전기 다공질 소결체 1000gr의 비율로 사용하고 상온에서 30일간 교반하였다. 그리고 30일간정화한 물 10ℓ을 별도 수조에 넣어 전기한 다공질 소결체의 세라믹 500gr을 가하여 상온에서 24시간 교반하였다.
이들 수질 결과를 아래의 표에 표시하였다.
[실시예 3]
실시예 1에서 성형된 성형체에 저주파로에서 발생한 집진 DUST(ZnO 함유량 70%전, 후의 분말 또는 TiO2분말에 벤토나이트를 혼합)를 고착 시킨 후 600 ~ 900℃에서 60분간 소결하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조 하였다.
상기 다공질 세리믹에 자외선을 반응시킨 결과 자외선과 작용하여 산화 반응을 일으켜 공기중의 산소를 활성 산소로 변환시켜 활성산소가 난분해성의 HCl을 이산화탄소와 H2O로 분해 해냈다.
[HCl (0.7% 수용액) →CO2+ H2O]
[실시예 4]
미분사(집진 Dust)에 분말상의 폐활성탄을 [1(활성탄) : 2(미분사)]의 비중으로 배합하여 조립후 소성하여 다공질 소결체의 세라믹을 제조하였다.
상기의 다공질 세라믹을 정화장치에 사용하였던 바 활성탄과 똑같은 여과재로서의 성능이 우수하였다.
본 발명인 다공질 소결체의 세라믹은 매우 융점이 높은 규사(SiO)를 주성분으로 하여 융점이 낮은 광물성분과 가연성 유기물 및 기타 성분을 함유하는 미분사를 원료로 사용하므로 토양개량제, 식물생육용 인공토양, 비료용 혼합제, 수질정화제, 유해화학물질 및 유기물분해, 폐유정화제로 그 용도에 따라 제조할 수 있으며 미분사에 벤토나이트 또는 백토등을 혼합하여 소성함으로서 보다 단단하게 성형되고 기공이 균일하게 형성되어 강도, 통기성, 보습성이 우수하고 무균질로서 안정성이 높으며, 기공율이 높아서 흡착작용, 분해작용등으로 물을 정화시킬 수 있고 또한 식물재배시 그 뿌리가 썩은 것을방지하고 미네랄을 적절히 공급할 수 있을 뿐 아니라 내구성도 양호하며 폐기될 수밖에 없었던 원료자원(미분사)을 유효하게 이용할 수 있어 환경보존에 공헌할 수 있을 뿐만 아니라 경제적으로도 커다란 이익을 얻을 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (4)

  1. 주물공정에서 기히 사용하고 난 뒤의 유기모래형틀에서 생기는 200mesh이하의 미분사(집진 DUST)중량비 2%와 역시 사용하고 난 뒤의 생모래 형틀에서 생기는 200mesh이하의 혼합 미세사(유기바인다 수지, 전분, 광물섬유, 탄소등을 2.57% 함유 함)1000gr에 물을 180㎖의 비율로 첨가하여 균일하게 혼합한 다음 스크류식 압출기에 넣어 평균입경이 1.0∼1.5㎝의 크기로 성형하여, 토양개량제, 인공토양, 유기물 분해제, 정화제, 탈취제로 사용되도록, 상기 크기로 성형된 물질을 200℃에서 1시간 건조한 후 800℃의 전기로내에서 70분간 소성함을 특징으로 하는 다공질 소결체 세라믹 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    주물공정에서 기히 사용하고 난 뒤의 유기모래형틀에서 생기는 200mesh이하의 미분사(집진 DUST)(전분, 식물섬유, 탄소 등 2.41% 함유)1000gr에 물을 150㎖의 비율로 첨가하여 균일하게 혼합한 다음 스크류식 압출기에 넣어 평균입경이 0.1∼0.3㎝의 크기로 성형하여, 토양개량제, 인공토양, 유기물 분해제, 정화제, 탈취제로 사용되도록, 상기 크기로 성형된 물질을 200℃에서 1시간 건조한 후 1000℃의 전기로내에서 50분간 소성함을 특징으로 하는 다공질 소결체 세라믹 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1.0∼1.5㎝의 크기로 성형된 성형체에 저주파로에서 발생한 집진 DUST(ZnO 함유량 70%전, 후의 분말 또는 TiO2분말에 벤토나이트를 혼합)를 고착 시킨 후 600 ~ 900℃에서 60분간 소결하여, 토양개량제, 인공토양, 유기물 분해제, 정화제, 탈취제로 사용되도록 함을 특징으로 하는 다공질 소결체 세라믹 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    미분사(집진 Dust)에 분말상의 폐활성탄을 [1(활성탄) : 2(미분사)]의 비중으로 배합하여 조립후 소성하여, 토양개량제, 인공토양, 유기물 분해제, 정화제, 탈취제로 사용되도록 함을 특징으로 하는 다공질 소결체 세라믹 제조방법.
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