KR20090051657A - 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인리스 제조공정에서 발생하는 스테인리스 분진과 폐기물 소각공정에서 발생하는 소각 비산재 및 고철을 용융하여 철을 제조하는 제강공정에서 발생하는 고철 제강 분진을 이용하여 물성이 우수한 아스콘 채움재를 제조함으로써, 산업부산물을 재활용하는 친환경적 공법인 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래에 폐기물로 처리되던 산업부산물의 재활용으로 환경공해를 저감시키면서 아스콘의 제조비용도 절감할 수 있어 경제적 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 밀도, 안정도 등과 같은 물성이 우수한 아스콘을 제공할 수 있는 장점이 있다.

스테인리스 분진, 제강 분진, 소각 비산재, 아스콘, 채움재

Description

스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재 및 그 제조방법{Asphalt concrete packing material using Stainless and Steel manufacture and Fly ash dust and it's Manufacturing Method}

본 발명은 스테인리스 제조공정에서 발생하는 스테인리스 분진과 폐기물 소각공정에서 발생하는 소각 비산재 및 고철을 용융하여 철을 제조하는 제강공정에서 발생하는 고철 제강 분진을 이용하여 물성이 우수한 아스콘 채움재를 제조함으로써, 산업부산물을 재활용하는 친환경적 공법인 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 아스팔트 콘크리트 즉, 아스콘의 제조시 사용되는 채움재는 석회석분, 포틀랜드시멘트, 소석회 등의 광물성 물질의 분말이 사용되고 있으며 근래에는 고철을 원료로 하여 철강을 생산하는 과정에서 부산물로 발생되는 제강 분진을 집진기로 포집하여 이를 아스콘의 채움재로 사용함으로써, 지금까지 공해의 요 인이 되었던 제강 분진을 염가의 방법으로 처리하면서 재활용하여 매립처리 등으로 인한 공해방지효과와 함께 매립지 확보 및 매립처리에 따른 비용을 절감하고 있으며, 산업현장에서 발생하는 부산물을 이용한 친환경적인 다양한 기술들이 개발되고 있는 실정이다.

이와 같이 산업부산물을 친환경적으로 처리하는 기술이 절실히 요구되고 있음에도 불구하고, 스테인리스 제조공정, 폐기물 소각공정 또는 고철을 용융하여 철을 제조하는 제강공정 등과 같이 다양한 산업분야에서 발생하는 분진들을 종합적으로 재활용하는 방안이 아직까지는 제대로 강구되지 않고 있다.

본 발명자도 상기와 같은 사회적 요구에 부응하여 친환경적인 기술로서, 대한민국 등록특허 제518216호(2005. 9. 23 등록)로 스테인리스 분진을 이용하여 아스콘용 채움재를 제조하는 방법을 개발하여 이미 특허등록을 받은 바 있지만 상기와 같은 특허의 경우에도 스테인리스 제조공정에서 발생하는 분진만을 이용하는 재활용기술에 불과한 것이었다.

따라서 본 발명자는 상기와 같이 다양한 산업분야인 스테인리스 제조공정, 폐기물 소각공정 및 고철을 용융하여 철을 제조하는 제강공정에서 각각 발생하는 분진 또는 소각 비산재를 수집하여 아스콘 채움재를 제조함으로써, 상기와 같은 문제점을 해결하면서 종래의 채움재를 사용하여 제조하던 아스콘보다 품질이 우수한 채움재를 개잘하여 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 스테인리스 분진과 폐기물 소각공정에서 발생하는 소각 비산재 및 고철을 용융하여 철을 제조하는 제강공정에서 발생하는 고철 제강 분진을 이용하여 물성이 우수한 아스콘 채움재를 제조함으로써, 산업부산물을 재활용하는 친환경적 공법인 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 업부산물을 이용한 아스콘 채움재에 있어서,

상기 산업부산물은 스테인리스 분진 15~25 중량%, 소각 비산재 15~25 중량%, 고철 제강 분진 50~70 중량%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재 및 그 제조방법을 과제 해결 수단으로 한다.

상기의 과제 해결 수단에 의한 본 발명은 다양한 산업분야인 스테인리스 제조공정, 폐기물 소각공정 및 고철을 용융하여 철을 제조하는 제강공정에서 각각 발생하는 분진 또는 소각 비산재를 수집하여 아스콘 채움재를 제조함으로써, 종래에 폐기물로 처리되던 산업부산물의 재활용으로 환경공해를 저감시키면서 아스콘의 제조비용도 절감할 수 있어 경제적 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 밀도, 안정도 등과 같은 물성이 우수한 아스콘을 제공할 수 있는 장점이 있다.

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명에 따른 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 산업부산물을 이용한 아스콘 채움재에 있어서,

상기 산업부산물은 스테인리스 분진 15~25 중량%, 소각 비산재 15~25 중량%, 고철 제강 분진 50~70 중량%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 스테인리스 분진은 스테인리스 제품을 제조하는 공정에서 니켈과 크롬 및 철의 3가지의 합금으로 생산되며, 그 과정에서 불순물을 제거하기 위하여 생석회를 첨가하여 용융시키며, 이때 생석회를 첨가하게 되면 불순물을 포함한 스테인레스 분진이 생성되는데, 본 발명에서는 이와 같은 스테인리스 분진을 집진기로 집진하여 재활용한다.

본 발명에서 스테인리스 분진은 실리카, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 산화철 등과 같은 성분이 미량 함유되어 아스콘 제조시에 흡착력과 응집력을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 그 혼합량은 15~25 중량%인 것이 바람직하다. 스테인리스 분진의 혼합량이 15 중량% 미만이 될 경우에는 스테인리스 분진의 혼합량의 부족으로 인해 아스콘 채움재로 제조시 아스콘의 흡착력과 응집력이 떨어질 우려가 있고, 스테인리스 분진의 혼합량이 25 중량%를 초과할 경우에는 다른 분진의 함량에 비해 스테인리스 분진의 혼합량 과다로 아스콘의 제조시 아스콘의 물성이 저하될 우려가 있다.

그리고 본 발명에서 소각 비산재는 각종 산업쓰레기와 생활쓰레기를 소각할 때 발생되는 더스트를 소각로 연도에서 집진기로 포집하여 수집한 것을 사용한다.

본 발명에서 소각 비산재는 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘 등이 함유되어 있어 아스콘 제조시 접착력을 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 그 혼합량은 15~25 중량%인 것이 바람직하다. 소각 비산재 혼합량이 15 중량% 미만이 될 경우에는 소각 비산재 혼합량의 부족으로 인해 아스콘 채움재로 제조시 아스콘의 접착력이 저하될 우려가 있고, 소각 비산재 혼합량이 25 중량%를 초과할 경우에는 소각 비산재의 혼합량이 다른 혼합물에 비해 상대적으로 과다하게 혼합되어 아스콘을 제조시 혼합된 소각 비산재가 비산되어 제조 효율이 떨어질 우려가 있다.

그리고 본 발명에서 고철 제강 분진은 고철을 원료로 하여 철을 재생시키는 제강공정에서 폐기물로 발생되는 더스트를 용광로나 전기로의 연도에서 집진기로 포집하여 수집한 것을 사용한다.

본 발명에서 고철 제강 분진은 산화철, 산화아연, 산화칼슘 등이 다량 함유되어 있어 아스콘을 제조시 아스콘의 강도를 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 그 혼합량은 50~70 중량%인 것이 바람직하다. 고철 제강 분진의 혼합량이 50 중량% 미만이 될 경우에는 고철 제강 분진의 혼합량 부족으로 인해 아스콘 채움재로 제조시에 아스콘의 밀도, 안정도 등의 물성이 저하될 우려가 있고, 고철 제강 분진의 혼합량이 70 중량%를 초과할 경우에는 다른 분진 또는 소각 비산재의 혼합량에 비해 고철 제강 분진의 혼합량 과다에 따른 혼합성이 떨어져 아스콘 채움재로 제조시에 도리어 아스콘의 밀도, 안정도 등의 물성이 저하될 우려가 있다.

상기 조성비에 의해 제조된 아스콘 채움재는 골재의 간극률 조절을 위하여 충전시키는 것으로서, 아스콘 채움재의 입도는 75~600 ㎛인 것이 바람직하다. 아스콘 채움재의 입도가 75 ㎛미만이 될 경우에는 골재의 간극률 조절을 위하여 충분히 충전시킬 수는 있지만 입도가 작아 아스콘의 제조시 물성이 저하될 우려가 있고, 아스콘 채움재의 입도가 600 ㎛를 초과할 경우에는 아스콘의 제조시 채움재의 입도가 크기 때문에 골재의 간극률 조절을 위하여 충분히 충전시키지 못할 우려가 있 다.

본 발명에 따른 아스콘 채움재는 수분 함수율이 0.1~1.0 중량%인 것이 바람직하다. 수분 함수율이 0.1 중량% 미만이 될 경우에는 수분 함수율 조절을 위한 과다한 에너지 소모로 인해 비경제적이고, 수분 함수율이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 분진 혼합물에 수분 함량의 과다로 인해 아스콘 제조시 밀도, 안정도 등의 물성이 저하될 우려가 있다.

본 발명에 따른 아스콘 채움재의 제조방법을 첨부된 도면을 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재 및 그 제조방법을 나타낸 공정도에 관한 것이다.

본 발명은 산업부산물을 이용한 아스콘 채움재의 제조방법에 있어서,

1) 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진에 함유된 불순물을 선별하는 공정과;

2) 불순물을 선별한 분진을 일정 비율로 혼합하는 공정과;

3) 분진 혼합물을 100~300℃의 온도로 가열하여 수분 함수율을 조절하는 공정과;

4) 분진 혼합물을 분쇄기를 이용하여 75~600 ㎛의 크기로 분쇄하는 공정;을 포함하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 1)공정은 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 수집하여 각 싸이로(1, 2, 3)에 저장한 다음 컨베이어 벨트(4, 5, 6)를 이용하여 선별기(7, 8, 9)로 이송하여 불순물을 분리 및 선별하고 아스콘 채움재의 원료로 사용할 수 있게 하는 공정이다.

본 발명에서 상기 2)공정은 불순물이 선별된 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 컨베이어 벨트(10, 11, 12)로 혼합기(13)에 이송하여 혼합시키는 공정으로서, 혼합량은 상기 아스콘 채움재의 설명에서 이미 상세히 설명한 바 있으므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.

본 발명에서 상기 3)공정은 분진 혼합물을 건조로(14)를 이용하여 100~300℃의 온도로 가열하여 수분 함수율을 조절하여 품질이 우수한 아스콘 채움재를 얻기 위한 분진 혼합물의 건조공정이다. 상기 분진 혼합물의 수분 함수율은 0.1~1.0 중량%로 건조시키는 것이 바람직하다. 상기 수분 함수율이 0.1 중량% 미만인 경우에는 수분 함수율 조절을 위한 과다한 에너지 소모로 인해 비경제적이고, 수분 함수율이 1.0 중량%를 초과할 경우에는 분진 혼합물에 수분 함량의 과다로 인해 아스콘 제조시 밀도, 안정도 등의 물성이 저하될 우려가 있다.

참고로 본 발명의 건조공정에서 사용하는 건조로의 구조는 본 발명의 특징이 되지 않으므로 특별히 그 종류를 한정하지는 않지만 로타리 킬른식 건조로를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 4)공정은 건조된 분진 혼합물을 분쇄기(15)를 이용하여 75~600㎛의 입자크기로 분쇄시켜 아스콘 채움재로 사용하는 최종 공정이다. 본 발명에서 사용 가능한 분쇄기는 특별히 한정하지는 않지만 스크류 타입 분쇄기를 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 내용을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되어 지는 것으로 해석되어 져서는 아니된다.

1. 아스콘 채움재의 제조

불순물이 선별된 스테인리스 분진, 고철 제강 분진 및 소각 비산재를 아래 [표 1]의 내용과 같이 혼합시킨 다음 건조로에서 수분 함수율을 0.8 중량%로 건조시킨 후 75~600㎛의 입도로 분쇄하여 제조하였다.

(중량 %)

구성성분	실시예
	1	2	3
스테인리스 분진	15	20	25
고철 제강 분진	70	60	50
소각 비산재	15	20	25

2. 아스콘 채움재의 물성시험

아스콘 채움재의 물성시험은 KS F 3501(역청 포장용 채움재)의 방법에 따라 시험하고, 그 결과는 아래 [표 2]와 같다.

품질 항목	KS기준	실시예
		1	2	3
소성 지수	6% 이하	3.4	2.9	3.1
흐름 시험	50% 이하	36.8	35.8	36.9
침수 팽창	3% 이하	1.6	1.8	2.1
박리 저항성	1/4 이하	1/4 이하	1/4 이하	1/4 이하

상기 [표 2]의 내용에 나타난 바와 같이 스테인리스 분진, 고철 제강 분진 및 소각 비산재를 적절히 혼합한 혼합물을 이용하여 제조한 실시예 1 내지 3의 아스콘 채움재는 KS 규격에서 정한 품질기준을 만족시키는 것을 알 수 있다.

3. 아스콘의 제조

조골재(13mm이하) 35 중량%, 중골재(8mm이하) 42 중량%, 잔골재(모래) 13 중량%, 아스팔트 5 중량%에 상기 [표 2]의 역청 포장용 채움재를 5 중량%를 혼합하여 제조한 아스콘을 KSF 2349(가열 혼합 가열 포설 역청 포장용 혼합물)에 의해 측정한 결과 그 물성은 다음 [표 3]과 같다. 단, 비교예 1은 실시예의 아스콘 채움재대신 석회석분을 혼합하였으며, 혼합 조성비는 실시예와 동일하게 하였다.

시험 항목	KS 기준	실시예			비교예 1
		1	2	3
안정도(kgf)	500 이상	982	995	991	942
흐름값(1/100 )	20~40	31	32	31	28
공극률( % )	3~5	3.9	4.5	3.6	4.9
포화도( % )	75~85	76	78	80	74
밀도(g/)	2.3 이상	2.334	2.341	2.338	2.322

상기 [표 3]의 결과에 따르면, 본 발명에 따라 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용하여 제조한 아스콘 충진재를 사용하여 제조한 아스콘인 실시에 1 내지 3의 경우에는 석회석분을 사용하여 제조한 아스콘인 비교예 1에 비해 안정도와 포화도의 성능이 우수하고, 그리고 흐름값, 공극율 및 밀도 성능의 경우에도 비교예 1인 종래의 아스콘과 동등 또는 그 이상의 물성을 나타냄으로써, 산업부산물을 친환경적으로 재활용하여 산업상 이용 가능성이 있음을 입증할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재 및 그 제조방법을 나타낸 공정도에 관한 것이다.

Claims (5)

1. 산업부산물을 이용한 아스콘 채움재에 있어서,

   상기 산업부산물은 스테인리스 분진 15~25 중량%, 소각 비산재 15~25 중량%, 고철 제강 분진 50~70 중량%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 아스콘 채움재는 입도가 75~600 ㎛인 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 아스콘 채움재는 수분 함수율이 0.1~1.0 중량%인 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재.
4. 산업부산물을 이용한 아스콘 채움재의 제조방법에 있어서,

   1) 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진에 함유된 불순물을 선 별하는 공정과;

   2) 불순물을 선별한 분진을 일정 비율로 혼합하는 공정과;

   3) 분진 혼합물을 100~300℃의 온도로 가열하여 수분 함수율을 조절하는 공정과;

   4) 분진 혼합물을 분쇄기를 이용하여 75~600 ㎛의 크기로 분쇄하는 공정;을 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 2)공정에서 분진은 스테인리스 분진 15~25 중량%, 소각 비산재 15~25 중량%, 고철 제강 분진 50~70 중량%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 분진과 소각 비산재 및 고철 제강 분진을 이용한 아스콘 채움재의 제조방법.

Images