KR20050058673A - 적니 및 포졸란 광물 분말을 이용한 표층재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

베이어 공정(Bayer Process)에서 얻어지는 부산물인 적니를 중화제인 황산철 용액으로 중화한 후 이를 건조하여 붉은 색의 인공토를 생산한 후 이를 도석의 일종인 일명 포졸란 광석 분말과 혼합하여 테니스 코트 표층재나 기타 운동장 표층재의 제조방법이 개시된다. 본 발명은 산업에서 부산물로 발생되는 적니를 또 다른 산업 부산물인 황산철로 중화시키고 이를 건조한 후, 여기서 얻어진 붉은 색의 인공토를 붉은 색을 나타내는 포졸란 광물 분말과 혼합하여 테니스 코트 표층재나 기타 운동장 표층재로 제조하는 방법에 대한 것이다.

Description

적니 및 포졸란 광물 분말을 이용한 표층재 및 그 제조방법{Playground Material Using Red Mud and Pozzolana minerals and Its Preparation Method}

본 발명은 수산화알루미늄 제조 공정인 Bayer Process에서 얻어지는 부산물인 적니를 중화제인 황산철 용액으로 중화한 후 이를 건조하여 붉은 색의 인공토를 생산한 후 이것을 도석의 일종인 일명 포졸란 광석 분말과 혼합하여 테니스 코트 표층재나 기타 운동장 표층재로 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기의 재질로 이루어지는 테니스 코트 표층재나 기타 운동장 표층재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

테니스 코트 표층재나 기타 운동장 표층재로서, 종래에는 일반 황토와 마사토 등을 혼합하여 사용하였다.

그러나 마사토는 배수가 잘 되나 흙 자체가 모래와 같이 점성력이 약하고, 마사토 내의 불순물이 흰색을 띄므로 운동장에 그려진 흰색 라인의 선명도가 떨어지는 단점이 있고, 황토는 점성력이 강하고 노란 색상을 가지고 있으나 황토 입자가 많은 기공을 함유하고 있으므로 쉽게 부스러져 우천시 유실되는 단점이 있다.

또한 이들 두 물질을 혼합하여 사용하는 경우도 있으나, 혼합된 재료내의 입도가 균일하지 않아 시공 중 이를 걸러내는 작업이 매우 번거롭다.

이런 단점을 보완하는 기술로서는, 최근 붉은 폐벽돌을 분쇄한 후 여기에 황토를 체가름하여 혼합하고 기타 기능성 소재를 체가름하여 혼합한 테니스 코트 표층재가 개발되어 시공되고 있지만, 폐벽돌을 생산하는데 많은 열량이 소모되고 황토 등을 체가름하여 혼합하는데 많은 경비가 소요되므로 생산단가가 높아 일반적으로 사용하기 어렵다.

본 발명은 상기에서 언급하였듯이 마사토를 이용한 테니스 코트 또는 폐벽돌 가루를 이용한 테니스 코트 표층재의 가격이나 색상 또는 표면의 균질성 등에 대한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베이어 공정에서 얻어지는 부산물인 적니를 중화제로 중화한 후 건조하여 인공토를 생산하고 상기 인공토와 혼화재를 혼합하여 균질한 재료와 검붉은 색상을 갖는 저렴한 가격의 표층재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 수산화알루미늄 제조 공정인 베이어공정(Bayer Process)에서 얻어지는 부산물인 대략 30 ㎛ 이하의 입자사이즈를 갖는 적니를 중화제인 황산철 용액으로 중화한 후 이를 건조하여 붉은 색의 인공토를 생산한 후, 이것을 100 메쉬로 입도 조절된 포졸란 광석 분말과 혼합하여 테니스 코트 표층재나 기타 운동장 표층재로 제조한 표층재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기와 같이 공업적으로 얻어지는 부산물들을 서로 중화하여 사용하는데 적니의 주 성분은 산화철(Fe₂O₃), 알루미나(Al₂O₃), 규사(SiO₂), 및 산화나트륨(Na₂O)이고 그 밖의 미량원소로서 인, 황, 칼슘, 지르코늄 등을 포함하고 있으며, 적니의 입자사이즈는 주로 30 ㎛ 이하의 것으로 대게는 5~20 ㎛ 정도이다. 이와 같은 적니는 산화나트륨(Na₂O)을 포함하고 있으므로 강한 알칼리성을 띄고 있으므로, 이를 황산철(Fe(SO₄)) 용액과 반응시켜 중화시키면 적니 중에 있는 산화나트륨(Na₂O)이 황산철(Fe(SO₄))과 반응하여 산화철(Fe₂O₃)을 만들고 일부 망초((Na₂(SO₄))가 생성된다. 상기의 중화는 적니성분에 20 내지 80중량%의 황산철용액을 투입하여 전체 용액의 pH를 6 내지 8로 조절되도록 한다. 상기의 과정을 거쳐 생산된 인공토의 성분은 산화철(Fe₂O₃)의 농도가 높아지고 그 밖의 성분들은 상대적으로 농도가 떨어지게 된다. 보통 적니 중에는 산화철의 분율이 35~40%인데 인공토에서의 산화철의 분율은 50% 이상이 된다. 적니의 색상은 밝은 붉은 색을 띠지만 산화철은 어두운 붉은 색을 띠므로 원거리에서 산화철의 붉은 색이 눈에 더 쉽게 띤다.

상기의 중화에 의해 제조한 인공토는 다시 혼화재와 혼합하여 표층재를 제조하게 되는데, 표층재는 인공토 100중량부에 대해 혼화재 20중량부 내지 1000중량부의 비율로 투입하며, 좋게는 100중량부 내지 500중량부를 투입한다. 50중량부 이하일 경우는 테니스 코트등의 색상을 명확하게 나타내지 못할 수 있고, 800중량부이상일 경우는 인공토가 혼화재를 충분히 접착하지 못할 수 있어서 좋지 않다.

혼화제 성분은 포졸란 광석 분말, 일반 모래, 석고, 질석, 황토, 마사토 등을 단일 사용하거나 혼합사용하는 것으로서, 이중 포졸란 광석은 도석의 일종으로 주로 석영(SiO₂)으로 이루어져 있으므로 이를 분쇄하였을 때 모래와 그 성질이 유사하나, 불순물에 의해 보라색에 가까운 붉은 색을 띠고 있는 혼화재로서, 사용되는 포졸란의 입도는 분쇄하였을 때 100 mesh에서 98% 통과율을 보이는 것으로 입자간의 점성력은 거의 없다고 할 수 있다. 모래의 특성상 모래가 물에서 오랜 시간 침강되면 단단한 지반을 유지하기도 하지만 대부분의 경우 그런 지반체에서 소량 유리되었을 때 다시 결합력을 유지하기는 어렵다.

적니를 중화시켜 건조한 인공토는 포졸란 등의 혼화재를 결합시키는 점성체의 역할을 하고 검붉은 색을 띠고 있으므로 테니스 코트의 색상을 나타내는 역할을 하며, 혼화재인 포졸란은 색상도 약간 붉은색에 가깝고 균질한 입도를 가지고 있으며 물보다 매우 큰 비중을 가지므로 채움재로서의 역할도 한다.

다음은 본 발명의 표층재를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

상기에서 기재하고 있는 폐벽돌이나 마사토를 주재료로 한 표층재보다 균질상이 우수하고 가격이 저렴하며 배수성이 우수한 표층재를 제조하는 방법으로는,

ⅰ) 적니와 황산철을 중화하여 건조시켜 인공토를 제조하는 단계;

ⅱ) ⅰ)에서 생성된 인공토에 포졸란을 혼합하거나 또는 포졸란 대신에 일반 모래, 석고, 질석, 황토, 마사토 등을 혼합하는 단계;

ⅲ) ⅱ)에서 포졸란을 혼합하는 경우는 그 제품의 필요에 따라 기능성 재료(석고, 질석, 황토, 마사토) 등을 더 첨가하는 단계;

로 제조된다.

이를 상세히 설명하면, 베이어 공정에서 얻어지는 부산물인 적니를 중화제인 황산철 용액으로 중화한 후 이를 건조하여 붉은 색의 인공토를 생산한 후 이를 도석의 일종인 일명 포졸란 광석 분말과 혼합하여 테니스 코트 표층재나 기타 운동장 표층재의 제조방법을 제공한다. 이때 포졸란 대신 일반 모래, 석고, 질석, 황토, 마사토 등을 단일 사용하거나 혼합사용하여도 색상이나 가격적인 면에서는 차이가 없다. 또한 포졸란을 사용하는 경우에 역시 표층재에 기능을 부여하기 위하여 질석과 석고 등을 혼용하여 사용하는 것이 좋은데, 질석은 수분을 함유할 수 있고, 석고는 면의 강도를 높이는 효과가 있으므로 표층재의 기능을 향상시킬 수 있다.

이하에서는 본발명의 표층재를 제조하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

우선, 1kg의 적니에 약 60% 황산철용액 300~600g을 섞은 후, pH를 측정한다. 이때 pH의 값이 6~8 이면 중성이라고 간주할 수 있으나 이보다 더 크거나 작으면 적니와 황산철 용액을 조절하여 pH 값을 맞춘다. 적니를 더 첨가하면 pH 값이 증가하고 황산철 용액을 더 첨가하면 pH 값이 감소한다. 이것을 탈수 시킨 후 건조하여 인공토를 제조한다. 이때 대략 30~40%정도가 감수된다. 이렇게 얻어진 인공토 1kg에 포졸란 100 mesh에서 98% 통과율을 보이는 것으로 1~5kg을 혼합하여 테니스 코트 표층재로 제조한다. 이때 포졸란 대신 모래나 마사토를 체가름하여 사용하여도 같은 효과를 낼 수 있고, 기능성을 부가하기 위해 수분을 함유할 수 있는 질석, 면의 강도를 높이기 위해 석고 등을 전체 질량의 1~20% 까지 혼용할 수 있다. 이런 방법으로 만들어진 표층재를 테니스 코트 표면이나 운동장 표면에 5-10cm 두께로 시공하였을 때 시각적으로 안정된 느낌을 준다. 특히 테니스 코트에서는 운동장의 붉은색이 노란색의 공과 대비를 이루어 뚜렷하게 공을 인식할 수 있어 경기에 집중할 수 있는 효과를 준다.

하기에는 본 발명의 보다 바람직한 실시예를 나타낸 것으로서, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

<실시예 1>

적니 1kg에 황산철용액을 섞어 pH의 값이 7로 중성이 되도록 pH가 낮은 경우 적니를 더 첨가하고 pH가 높은 경우 황산철 용액을 더 첨가하여 중성이 되도록 한다. 이것을 건조 탈수 시켜 인공토를 제조하였다. 인공토 1kg에 혼화재로 100 mesh에서 98% 통과율을 보이는 포졸란 3kg 혼합하여 테니스 코트 표층재를 제조하였다.

<실시예 2>

적니 1kg에 황산철용액을 섞은 후, pH가 낮은 경우 적니를 더 첨가하고 pH가 높은 경우 황산철 용액을 더 첨가하여 pH가 7이 되도록 한 후, 이를 건조 탈수 시켜 인공토를 제조하였다. 상기의 인공토 1kg에 혼화재로 100 mesh에서 98% 통과율을 보이는 포졸란을 3kg을 혼합하였다. 상기의 혼합물에 상기 표층재에 기능성을 부가하기 위하여 수분을 함유할 수 있는 질석을 전체 무게의 10중량%와 면의 강도를 높이기 위해 석고를 전체무게의 10중량%를 혼용하여 표층재를 제조하였다.

<실시예 3>

적니 1kg에 황산철용액을 섞은 후, pH의 값이 7 이 되도록 pH가 낮은 경우 적니를 더 첨가하고 pH가 높은 경우 황산철 용액을 더 첨가하여 중화시켰다. 이를 건조 탈수 시켜 인공토를 제조하였다. 상기의 인공토 1kg에 혼화재로 포졸란과 동일한 사이즈의 체가름한 모래를 3kg혼합하여 테니스 코트 표층재로 제조하였다.

<실시예 4>

실시예 3에 있어서, 모래 대신 마사토를 3kg 혼합한 이외에는 동일한 조건으로 실험하였다.

상기의 실시예에 의해 제조되는 적니를 이용한 표층재는 기존의 폐벽돌가루를 이용하는 경우보다 모두 코트내의 균질성이나, 색상 및 배수성이 매우 우수한 특성을 보여주고 있고, 또한 상기의 실험에서 인공토와 포졸란 성분을 포함하는 경우 더욱 색상이나 코트내의 균질성 및 배수성이 우수하였고, 또한 가격적인 면에서 일반 마사토를 주 재료로한 재료보다 저렴한 것을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 적니 및 포졸란 광물 분말을 이용한 테니스 코트 표층재의 제조방법은 저렴한 가격으로 고급의 운동장을 시공할 수 있는 바람직한 효능이 있다.

또한 본 발명의 방법으로 만들어진 표층재를 테니스 코트 표면이나 운동장 표면에 5-10cm 두께로 시공하였을 때 시각적으로 안정된 느낌을 준다. 특히 테니스 코트에서는 운동장의 붉은색이 노란색의 공과 대비를 이루어 뚜렷하게 공을 인식할 수 있어 경기에 집중할 수 있는 효과를 준다.

Claims (6)

1. 강한 알카리성인 적니에 중화제로 20 내지 80중량%의 황산철용액을 혼합하여 중성화 시킨 후, 건조시켜 인공토를 제조하는 단계; 및

   상기 인공토 100중량부에 혼화재를 20 내지 1000중량부를 혼합하는 단계; 를 가지는 표층재의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 혼화재는 포졸란, 일반 모래, 석고, 질석, 황토, 마사토를 단일 혹은 2종 이상 혼합하는 표층재의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서, 혼화재는 포졸란인 표층재의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 혼화재로 일반모래, 석고, 질석, 황토, 마사토를 단일 또는 2종 이상을 더 혼합하는 표층재의 제조방법.
5. 강한 알카리성인 적니에 중화제인 황산철 용액을 가하여 중화한 후, 건조하여 제조한 인공토.
6. 제 1항 내지 4항에서 선택된 어느 한 항에 의해 제조되는 적니를 함유하는 표층재.