KR20010019222A - 분쇄기용 분쇄볼 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐유리 미분말을 포함하는 소지 배합물로부터 볼밀 등의 분쇄기의 분쇄볼을 제조하는 방법 및 이에따라 제조된 분쇄볼을 제공한다.

Description

분쇄기용 분쇄볼 및 이의 제조 방법 {Balls for ball mills and preparation thereof}

본 발명은 폐유리 미분말을 포함하는 요업용 소지로부터 분쇄기용 분쇄볼을 제조하는 방법 및 이에 따라 제조된 분쇄기용 분쇄볼에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 폐유리를 조분쇄한 후, 이를 더욱 미세하게 분쇄하여 폐유리 미분말을 각종 요업 소지용 원료에 배합하여 소지 배합물을 제조하고, 이를 일반적인 방법에 따라 구형으로 성형, 건조 및 소성함으로써 분쇄기용 분쇄볼을 용이하게 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 분쇄기용 분쇄볼은 우수한 강도 및 외관을 갖는다.

볼밀, 튜브형 볼밀 등과 같은 분쇄기 등은 분쇄 매개물로서 볼 (ball)을 사용한다. 요업 원료를 분쇄 (미분쇄)할 때, 이러한 볼밀 등의 분쇄기에서 사용하는 분쇄용 볼은 가격이 비싸기 때문에 실험용 pot 밀 등에서 소량의 분쇄를 위해서만 사용되고 있다. 따라서 공업용 볼밀에서는 비교적 가격이 저렴한 자연산 규석(조약돌, 일명 구석이라고 함)을 사용하고 있는 실정이나, 볼밀과 같이 정교하지 못하기 때문에 분쇄 효율 및 분쇄도가 떨어진다.

또, 유리는 요업제품 중의 하나로서, 뛰어난 장식성 및 투명성 등과 같은 특성을 가지고 있어, 건축자재, 자동차공업 뿐만 아니라 전자 및 전기공업에 널리 사용되고 있다. 그러나, 타요업 제품과 마찬가지로 이들은 산업 및 생활 전반에 걸쳐 기초 소재 또는 물품으로서 널리 사용되나, 이들의 파손 또는 교체 후의 폐기의 어려움으로 인해 추가비용발생 및 환경오염 등과 같은 문제점을 일으키고 있다.

일반적으로 요업제품들은 점토, 규석 및 장석을 주성분으로 하는 삼축계성분 소지를 원료로 하며, 이들 점토, 규석 및 장석은 규산염을 주성분으로 한다. 요업 제품 중의 하나인 유리의 화학적 조성은, 판유리 및 병유리를 기준으로 할 때 SiO₂약 70∼74%, Na₂O 약 14∼15%, CaO+MgO 약 7~14%로 구성되어 있고, 그외 Al₂O₃및 Fe₂O₃를 미량 함유한다. 이러한 요업 제품들은, 제품 유형에 따라 조성비, 첨가 성분, 및 소성온도 등의 제조과정이 차이가 있으나, 요업 제품 제조용 소지들은 실질적으로 동일한 원료들을 필요에 따라 적절한 조성을 가지도록 배합되었기에, 전체적인 조성은 유사하다.

또한, 일반 산업 및 가정 현장에서 발생하는 폐유리는 그 처리 및 폐기로 인해 여러 가지 문제점을 일으키고 있으며, 제품 자체로서의 재활용, 유리공장에서 원료로서의 재활용, 또는 매립 등의 방식으로 처리되고 있으나, 모두 완전한 처리 방법이 아니다.

본 발명자들은, 산업 및 생활 현장에서 발생하는 폐유리를 환경오염이나 추가적인 비용을 거의 발생시키지 않고 처리하는 것에 대해 연구하는 도중, 유리가 다른 요업제품과 실질적으로 동일한 원료로부터 제조되며, 화학적 조성도 유사한 것에 착안하여, 폐유리를 미분쇄하여 다른 요업 제품 제조용 소지에 첨가할 수 있는가에 대해 연구하였다. 그 결과, 폐유리 미분말을 포함하는 혼합 소지로부터 요업 제품을 제조할 때 기존의 소지만을 사용하는 요업 제품을 제조할 때보다 여러 가지 이점이 있고, 제조된 제품도 동등하거나 우수한 성질을 나타냄을 알아내었다.

본 발명자들은 이에 더욱 연구하여, 이러한 폐유리 분말을 백토, 규석 등과 혼합한 소지 배합물 (입도 120∼325 메쉬)로부터 분쇄기용 분쇄볼을 제조할 경우 여러 가지 이점을 나타냄을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

본 발명에 따르면, 폐유리 분말을 포함하는 요업용 소지 배합물로부터 제조된 분쇄기용 분쇄볼은, 상기 자연석의 물성과 유사하거나 강도 등에 있어서는 더욱 우수한 경우가 많고, 필요에 따라 여러 가지 형상, 특히 완전 구형에 가까운 볼을 여러 가지 크기로 용이하게 제조할 수 있고, 분쇄볼들의 크기 분포를 용이하게 조절할 수 있다는 크다란 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 방법에서 사용하는 소지 배합물은 폐유리 미분말을 포함하고 있고, 이들이 소성시에 작용하여 일반 요업용 소지로부터 제조된 요업물에 비해 매우 우수한 강도를 나타낸다. 이러한 우수한 강도를 갖는 구형 분쇄볼을 사용할 경우, 일반 자연석을 분쇄볼로 사용할 때 보다 적어도 2배 이상, 많게는 수십배의 분쇄 효율을 수득할 수 있고, 저렴한 제조비용 외에도 상기의 우수한 분쇄 효율에 따른 분쇄 속도 및 분쇄볼의 교체 등에 관하여 여러 가지 경제적인 이점이 추가로 뒤따른다.

예를들면, 본 발명에 따라 제조된 합성 분쇄볼 및 자연산 규석(조약돌)을 실험용 pot 밀에서 분쇄용 볼로서, 각각 사용하여 테스트한 결과, 본 발명에 따라 제조된 합성 볼은 자연석 규석을 사용한 경우보다 약 2배 내지 서너배의 분쇄 효과가 나타남을 확인하였다.

따라서, 본 발명에 따른 폐유리 미분말을 포함하는 소지로부터 볼 밀등에서 사용할 수 있는 분쇄용 볼을 제조하는 경우, 상술한 이점외에도, 저렴한 제조원가로 공업용 볼밀에 사용이 유리한 분쇄용 볼의 제조가 가능하며, 분쇄효율이 높기 때문에 기계 설비비가 절약되고, 운전 경비 (전기료, 인건비) 등이 절약되며, 작업시간이 단축되는 등의 많은 효과를 볼 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 폐유리를 분쇄하여 만들어진 미분말을 포함하는 요업용 소지 배합물로부터 분쇄기용 분쇄볼을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 상기 방법에 따라 제조된 분쇄기용 분쇄볼을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 제조된 분쇄기용 분쇄볼은 구형일 필요는 없으나, 완전 구형에 가까울수록 바람직하며, 필요에 따라 여러 가지 형태 및 크기로 제조될 수 있다.

본 발명에 있어서, 폐유리 미분말이란 폐유리로부터 제조된 미분말을 포함하여 본원발명의 목적을 달성할 수 있는 모든 유리의 미분말을 의미한다.

본 발명에서 있어서, 요업용 소지란, 요업제품, 특별하게는 분쇄볼을 제조하기 위해 사용되는 원료 및 이들의 혼합물을 포괄하여 의미한다.

본 발명의 또다른 목적 및 이점은 하기로부터 더욱 명백히 알 수 있을 것이다.

폐유리는 산업 및 생활 현장에서, 많이 생겨나고 있다. 유리 제품에 따라 화학적 조성이 조금씩 차이가 나지만, 본 발명에 따르면, 이러한 유리의 종류는 크게 중요하지 않다. 그러나 대량 수거가 용이하고 비교적 일정한 조성을 갖는 폐유리를 사용하는 것이 바람직하며, 무색 또는 무색에 가까운 폐유리를 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

현재 자동차 수리소 등에서 발생되는 자동차용 폐유리는 수거비를 지출해야 하는 등 처리에 곤란을 겪고 있을 뿐만 아니라, 다량이면서 비교적 일정한 조성의 폐유리를 수거하는 것이 용이하므로, 본 발명에서는 자동차용 유리를 주재료로써 사용하고 이를 중심으로 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 이것으로 한정되지 않는다는 점은 명백하다.

수거된 폐유리는 1차적으로 로울러 타잎의 조분쇄기 또는 파쇄기를 이용하여 조분쇄된 후, 2차적으로 볼밀, 팬밀 등을 사용하여 원하는 크기로 미분쇄된다. 1차로 조분쇄된 폐유리의 크기는 제한되지 않지만, 2차적으로 미분쇄할 때 사용하는 볼밀, 팬밀 등에 사용하기에 적절한 크기가 바람직하다. 2차 미분쇄물의 입도는 일반적으로 요업용 소지의 입자 크기에 따라 결정되며, 바람직하게는 60 ∼ 650 메쉬, 더욱 바람직하게는 120 ∼ 325 메쉬의 크기를 갖도록 조절한다.

폐유리 미분말의 입도가 650 메쉬보다 적은 경우에는, 본 발명의 목적 달성에 어려움이 있는 것은 아니지만, 이렇게 미세 분쇄에 추가의 노력이 요구되기 때문에 경제적으로 불리하다.

폐유리 미분말의 입도가 120 메쉬 이상인 경우에도, 본 발명의 목적 달성에 어려움이 있는 것은 아니지만, 원료 소지와의 배합에 어려움이 있고, 소성온도의 저하효과가 감소된다.

상기 입도보다 큰 폐유리 분말을 소지 원료 성분들과 배합한 다음 분쇄하여 혼합할 수도 있다.

폐유리 미분말의 적절한 입도는 배합시킬 소지의 입도와 유사한 것이 유리하며, 따라서 폐유리 미분말을 선별하여 사용할 수도 있다.

이렇게 제조된 폐유리 미분말을 포함하는 소지 배합물을 사용하여 분쇄용 볼을 여러 가지 크기로 성형하고, 건조하고, 소성한다. 경우에 따라 두벌구이를 할 수도 있다.

일반적으로, 요업 제품의 소성온도는 제품의 유형에 따라 다소 차이가 있지만, 일반적으로 도기의 경우 1,100 ∼ 1,200℃, 자기의 경우 초벌구이와 두벌구이가 1200 ∼ 1300 ℃, 건축용 타일의 경우 1250℃, 그리고 경질 자기의 경우 600 ∼ 800℃ (초벌구이) 및 1350 ∼ 1450℃ (두벌구이) 및 연질자기의 경우 1250 ∼ 1300 ℃ (초벌구이) 및 900 ∼ 1100℃ (두벌구이)이다.

본 발명자들은, 또한 놀랍게도, 본 발명에 따른 소지 배합물을 사용하여 분쇄볼 등의 요업 제품을 제조할 때, 1100∼1300℃에 달하는 분쇄볼의 소성 온도를 1000 ∼ 1,100℃로 낮출 수 있음을 발견하였다.

이러한 현상은, 유리 공업에서 유리 제조용 소지로서 파유리를 첨가할때 가공온도를 저하시킴으로써 소요되는 에너지의 절감효과를 얻을 수 있는 것과 유사한 효과이지만, 무정질의 유리 제조시에 동일한 파유리를 첨가할 때의 가공온도 저하 효과가, 유리와는 동일 원료계이지만 그 물성이 상이한 분쇄볼 등의 소성시에도 유리분말을 첨가함으로써 가공온도 저하효과가 나타난다는 것은 놀라운 일이다. 이러한 소성온도 저하에 따른 에너지 절감 효과는, 본 발명에서 예측하지 못한 또다른 탁월한 효과이다.

이하에, 본 발명의 폐유리 미분말을 포함하는 요업용 소지 배합물을 이용하여 분쇄기용 분쇄볼의 제조에 이용하는 것에 대해 기술한다.

분쇄기용 분쇄볼의 제조를 위한 기본 소지로서는 도자기류 등의 다른 요업물의 제조에 사용되는 소지 원료와 크게 다르지 않다. 따라서, 요업용 소지 원료로서 많이 사용되는 고령토(kaoline), 점토 (clay), 백토를 분쇄기용 분쇄볼의 제조를 위해 기본 소지 원료로서 주로 사용한다. 이들을 혼합하여 특수 유형 또는 특정 유형의 요업물의 제조에 적합화된 원료 소지도 시판되고 있으며, 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.

이러한 소지 원료의 구성 비율은 구체적으로 한정되지 아니하며, 일반적으로 당업계 숙련인에 의해 용이하게 결정될 수 있으며, 통상적으로 다른 요업물의 제조시의 구성 비율과 크게 다르지 아니하다.

이들 분쇄볼 요업물의 제조용 원료 소지에, 본 발명에 따른 폐유리 미분말 (입도 약 325 메쉬)을 약 20 ∼ 40 중량%의 양으로 혼합하여 소지 배합물을 제조하였다.

이렇게 제조된 소지 배합물을 사용하여 기존의 요업제품 제조방법에 따라 분쇄볼을 제조할 경우, 성형 건조시에 균열이 방지되고 소성 강도가 증대됨을 실험을 통해 확인할 수 있었다.

이렇게 성형 건조된 분쇄볼을 1000 ∼ 1,100℃의 낮은 온도에서 소성하지만, 사용한 소지의 조성 및/또는 목적하는 강도, 추후 공정을 위해 더욱 고온에서 성형할 수도 있다.

본 발명에 따른 소지 배합물을 사용하여 제조된 분쇄볼은 자연석재에 비하여 외관상 차이가 거의 없을 정도로 우수한 외관을 나타내었으며, 강도 등의 물성에 있어서도 탁월하였고, 용이하게 구형으로 제조할 수 있어 분쇄도 및 분쇄 효율에 있어서도 매우 우수하다.

이외에도, 본 발명에 따른 분쇄용볼은 여러 가지 우수한 이점을 나타내며, 이러한 이점들은 본 명세서로부터 용이하게 추론될 수 있을 것이다.

하기 실시예들은 본 발명을 제한함이 없이 묘사하며, 여기에 사용된 %는 모두 중량을 기준으로 한다.

실시예 1 - 3

자동차용 유리로 주로 구성된 폐유리를 로울러 타잎의 조분쇄기로 크기 1cm이하로 파쇄하고, 이를 볼밀로 미분쇄하고, 선별기로 선별하여 125∼325 메쉬의 폐유리 분말을 수득한다.

점토 (clay) 약 30%, 고령토 (kaoline) 약 50%, 및 기타 성분 약 20%로 배합, 제조된 분쇄볼용 소지에 상기 수득된 폐유리 분말을 하기 표에 기재된 양으로 첨가하여 소지 배합물을 제조하였다.

이를 조형기에서 여러 가지 크기의 구형 형태로 성형하고, 실온에서 건조하였다. 건조된 미소성 분쇄볼들을 하기 표 1에 기재된 온도에서 소성하였다.

실시예 4

입도 125 ∼ 325 메쉬로 분쇄된 폐유리 미분말을, 일반 도자기 제조용 소지에, 15중량%의 양으로 첨가하고 혼련하였다. 실시예 1에서와 동일한 방식으로, 구형으로 성형, 건조 및 소성하여 분쇄볼을 제조하였다.

제조된 구형의 분쇄볼는, 자연석에 비하여 뒤떨어지지 않는 강도를 나타내었으며, 분쇄기에서 사용할 때 분쇄 효율도 월등하였다.

본 발명에 따르면, 폐유리 미분말을 포함하는 요업용 소지 배합물로부터, 우수한 물성을 갖는 분쇄기용 분쇄볼을, 필요에 따라 여러 가지 형상 및 크기로 간편하고 저렴하게 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 분쇄볼은 일반 자연석을 분쇄볼로 이용할 때보다 훨씬 우수한 분쇄도 및 분쇄효율을 나타내었다.

Claims (3)

1. 폐유리를 입도 60 ∼ 650 메쉬로 미분쇄하고, 이를 요업용 소지와 배합하고, 수득된 소지 배합물을 성형, 건조 및 소성함으로써 분쇄기용 분쇄볼을 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 폐유리 미분말의 입도가 120 ∼ 325 메쉬임을 특징으로 하는 방법.
3. 폐유리를 입도 60 ∼ 650 메쉬로 미분쇄하고, 이를 요업용 소지와 배합하고, 수득된 소지 배합물을 성형, 건조 및 소성하여 제조된 분쇄기용 분쇄볼.