KR20140092699A - 페트로 코크스 탈황석고를 이용한 고함수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법 - Google Patents

페트로 코크스 탈황석고를 이용한 고함수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하수슬러지 등 고함수 슬러지를 효과적으로 고화처리하기 위한 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로내탈황방식 유동층 보일러에서 배출되는 페트로 코크스 탈황석고에 다량 함유된 CaO의 흡수, 발열 및 부피팽창 작용을 이용하여 하수슬러지 등 고함수 슬러지의 함수율을 급격히 저감시킬 수 잇는 고함수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 고함수 슬러지 고화제는 로내탈황방식 유동층 보일러에서 배출되고 산화칼슘(CaO) 함량이 50~80%이며, 황산(SO3) 함량이 10~40%인 페트로 코크스 연소재 100중량부에 대하여, 산화칼슘 함량이 20~70%인 제지슬러지 소각재 5~1,000중량부를 포함한다.

Description

페트로 코크스 탈황석고를 이용한 고함수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법{SLUDGE SOLIDIFIED AGENT AND MENUFACTURING METHOD OF ARTIFICIAL SOIL USIGN THE SAME}
본 발명은 하수슬러지 등 고함수 슬러지를 효과적으로 고화처리하기 위한 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로내탈황방식 유동층 보일러에서 배출되는 페트로 코크스 탈황석고에 다량 함유된 CaO의 흡수, 발열 및 부피팽창 작용을 이용하여 하수슬러지 등 고함수 슬러지의 함수율을 급격히 저감시킬 수 있는 고함수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법에 관한 것이다.
근래에 고함수 슬러지가 대량 발생되는 바, 예를 들어 하수슬러지는 하수종말처리장에서 생활하수를 정화하고 남는 미생물 등의 사체로 이루어진 유기성 슬러지로서 탈수기에 의한 탈수처리 후에도 함수율이 약 80~90%에 달하는 대표적인 고함수 물질로서, 종래에는 해양투기, 매립 등의 방법으로 처리되어 왔다.
일례로 현재 하루에 약 8,000t 이상 배출되고 있는 생활하수 슬러지는 2003년 7월부터 일반 쓰레기 매립장 처리가 금지되었고, 가장 처리하기가 용이했던 해양투기마저 런던 협약에 의해 2012년 1월 부터는 전면 금지되었다.
현재 수도권 매립지를 비롯한 대구, 세종시, 제주 등에서 하수슬러지를 고화처리하여 일일 및 중간 복토재로 사용할 수 있는 고화토를 제조하는 처리시설을 가동하고 있으며, 이와 관련하여 수분이 많은 슬러지의 고화처리가 이루어지고 있으나, 설비 가동성, 고화토의 품질 등의 측면에서 우수한 고화제의 개발이 시급히 필요한 실정이다.
종래의 하수슬러지 고화제의 연구는 생석회, 시멘트 등의 강알칼리성 재료를 주로 사용함에 따라 설비에 고착되는 등 설비가동성의 문제, 악취 발생 및 재슬러리화 등 품질의 문제점을 야기하였을 뿐만 아니라 이를 보완하기 위해 고가의 황산 및 황산철 등의 산성재료를 추가 투입하여 암모니아 방출 저감을 꾀하였으나 투입되는 원재료의 가격이 높아 경제성이 부족하다.
또한 이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 10-1200278호, 10-1085052 및 10-1185428호에서는 제지슬러지 소각재를 주재료로 이용하여 고함수 슬러지의 탈수 및 고화 능력을 향상시킨 방법을 제시하고 있으나, 제지슬러지 소각재에는 염소가 10,000ppm 이상 존재하여 중간복토재, 성토재로 사용할 시에는 큰 문제가 되지 않으나 토지개량제로 활용될 시 식물의 생육에 영향을 줄 수 있기 때문에 염소 함유량이 적은 고함수 슬러지 고화제의 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 페트로 코크스 탈황석고 및 제지슬러지 소각재에 다량 함유된 CaO의 흡수, 발열 및 부피팽창 작용을 이용하여 하수 슬러지 등 고함수 슬러지의 함수율을 저감시켜 고화토를 제조하고, 제조된 고화토에 산성물질을 추가로 혼합하여 높은 알칼리에 의한 암모니아 냄새 등 악취의 발생을 근원적으로 차단하는 고함수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 고화토 제조방법을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 고함수 슬러지 고화제는 로내탈황방식 유동층 보일러에서 배출되고 산화칼슘(CaO) 함량이 50~80%이며, 황산(SO3) 함량이 10~40%인 페트로 코크스 연소재 100중량부에 대하여, 산화칼슘 함량이 20~70%인 제지슬러지 소각재 5~1,000중량부를 포함한다.
또한 상기 페트로 코크스 탈황석고 및 제지슬러지 소각재는 비표면적이 1,000~5,000cm2/g인 것이 바람직하다.
또한 상기 고함수 슬러지의 탈수 능력을 향상시키기 위하여 산화칼슘(CaO) 함량이 30~80%인 고칼슘 슬래그 분진, 고칼슘 플라이애시, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회로 이루어진 군 가운데 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물로 이루어진 탈수제를 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한 상기 탈수제는 상기 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여, 10~500 중량부 혼입되는 것이 바람직하다.
또한 상기 고함수 슬러지의 발열 성능을 향상시키기 위하여 생석회 또는 경소백운석의 어느 하나 또는 혼합물로 이루어진 발열제를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 발열제는 상기 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 5~100중량부를 혼입하는 것이 바람직하다.
또한 상기 고함수 슬러지의 강도발현을 위해서 1종 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 고로슬래그 시멘트 중 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 강도발현제를 더 혼입하는 것이 바람직하다.
또한 상기 강도발현제는 상기 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 5~1,000중량부를 혼입하는 것이 바람직하다.
또한 상기 고함수 슬러지의 악취발생 및 중금속 용출을 방지하기 위하여 황산을 분체에 적정하여 pH가 4이하인 산성분말을 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한 상기 산성분말은 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 20~300중량부를 더 혼입하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 고화토 제조방법1은 1) 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 고화제를 제조하는 단계; 2) 고함수 슬러지 100중량부에 대하여, 상기 고화제 5~80중량부를 계량하는 단계; 3) 계량된 상기 고함수 슬러지와 고화제를 혼합하는 단계; 및 4) 상기 고함수 슬러지와 고화제의 혼합물을 양생하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 페트로 코크스 탈황석고 및 제지 슬러지 소각재에 다량 함유된 CaO를 이용하여 고함수 슬러지의 함수율을 저감시키는 효과가 있다.
특히, 페트로 코크스 탈황석고 및 제지 슬러지 소각재에 다량 함유된 CaO의 흡수, 발열, 팽창 작용으로 수분이 증발하고 슬러지 입자가 단립화 되는 효과도 있다.
또한 고함수 슬러지를 고화처리하여 산성토양의 개량을 위한 토지개량제 등으로 활용 시 효과가 매우 우수하다.
또한 식물식생을 위한 토지개량제로 활용하기 위하여 염소 함유량의 조절이 필요할 경우 염소 함유량이 높은 제지슬러지 소각재의 사용량을 낮추고 페트로 코크스 탈황석고 사용량을 높여 염소 함유량을 조절하기가 용이하다.
이하, 본 발명에 의한 고함수 슬러지 고화제 및 이를 이용한 고화토의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명에 의한 고함수 슬러지 고화제의 구성성분 및 작용을 설명한다.
본 발명에 의한 고함수 슬러지 고화제는 산화칼슘(CaO) 함량이 50~80%인 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여, 산화칼슘 함량이 20~70%인 제지 슬러지 소각재 5~1,000중량부를 포함한다.
페트로 코크스 탈황석고 및 제지슬러지 소각재에 다량 함유된 산화칼슘은 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 수산화칼슘이 된다. 이에 대한 반응식은 아래와 같다.
CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6 mol-1
통상 화력발전소에서 발생하는 석탄 연소 플라이애시는 콘크리트 혼화재료로 재활용됨에도 불구하고, 위와 같이 산화칼슘이 다량 함유된 페트로 코크스 탈황석고 및 제지 슬러지 소각재는 흡수, 발열 및 팽창 특성이 있어 콘크리트 혼화재료로 활용이 불가능하며, 한국산업규격(KS)에서도 산화칼슘 함량이 높은 페트로 코크스 탈황석고 및 제지 슬러지 소각재 등은 규격이 제정되지 않은 상태이다.
페트로 코크스 탈황석고는 페트로 코크스를 원료로 하는 보일러에서 노내 탈황을 위해 석회석을 혼소하는 과정에서 페트로 코크스에 포함되어있는 황 성분과 석회석이 고온에서 탈탄산된 CaO 성분이 반응하여 CaO 및 CaSO4 형태로 생성된 분진과 같은 입자상 생석회 및 석고의 복합물질이다.
또한 상기 제지슬러지소각재는 종이제조공정 중 펄프의 사용량을 줄이고 종이의 품질을 제고하기 위하여 충진제(Filler)로 석회석 미분말을 사용하게 되는데 잉여 석회석 미분말이 슬러지 형태로 배출된 것을 보일러에서 소각하는 과정에서 석회석이 탈탄산된 산화칼슘의 함량이 높은 소각재가 발생하게 된다.
따라서 본 발명은 콘크리트 혼화재료로 대량 활용이 불가능한 페트로 코크스 탈황석고 및 제지슬러지 소각재를 이용하는 것이다.
즉, 함수율이 높은 고함수 슬러지에 산화칼슘이 다량 함유된 페트로 코크스 탈황석고 및 제지슬러지소각재를 혼합하면, 위의 반응으로 수산화칼슘이 생성되면서 고함수 슬러지의 수분이 저감되는 것이다. 또한 역시 위의 반응으로 발생되는 열이 고함수 슬러지의 수분을 증발시키기 때문에 더욱더 고함수 슬러지의 함수율을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.
상기 제지슬러지 소각재는 페트로 코크스 탈황석고 중량부에 대하여 5~1,000 중량부가 바람직한데 5중량부 미만일 경우에는 고함수 슬러지 고화물이 질어지는 특성을 보이며 반대로 1,000중량부를 초과할 경우에는 밀도가 낮은 제지슬러지 소각재의 함량이 상대적으로 높아져 고함수 슬러지 고화물의 점성이 부족하고 고화토로 활용 시 포설 및 다짐이 곤란하게 된다.
또한, 고함수 슬러지의 고화토의 활용 방안에 따라 중간복토재, 성토재로 사용할 시에는 제지슬러지 소각재를 페트로 코크스 탈황석고 중량부에 대하여 200중량부 이상 혼합하는 것이 바람직하며 토지개량제로 활용할 경우에는 제지 슬러지 소각재에 함유된 염소 성분이 식물의 생육에 영향을 줄 수 있기 때문에 페트로 코크스 100중량부에 대하여 200중량부 이하로 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 제지슬러지소각재 및 로내탈황방식 석탄연소 보일러에서 발생하는 고칼슘 플라이애시의 비표면적은 각각 1,000~5,000/g인 것이 바람직하다. 비표면적이 1,000cm2/g 미만일 경우 미립분이 부족하여 활성도가 떨어지므로 고함수 슬러지의 고화시 함수율 저감효과가 저하되고, 비표면적이 5,000cm2/g 초과일 경우 고화제의 이송시 겉보기 밀도가 낮아져 계량 및 이송 중에 비산되고 설비 가동성이 저하된다.
또한 본 발명에 의한 고화제는 고함수 슬러지가 발생처별, 계절적인 요인으로 함수율이 지나치게 높은 경우 탈수능력을 향상시키기 위하여 탈수제가 더 포함되는데, 상기 탈수제는 산화칼슘(CaO) 함량이 30~80%인 고칼슘 슬래그 분진, 고칼슘 플라이애시, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회로 이루어진 군 가운데 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
고칼슘 슬래그 분진은 제철공장에서 배출되는 부산물로서 제강공정 부산물인 슬래그의 파쇄시 집진된 분진이다. 집진기에 포집된 슬래그 분진은 CaO 성분과 FeO 성분이 다량 함유되어 있기 때문에 흡수, 발열 및 팽창 특성이 있어 콘크리트 혼화재료로 활용이 불가능하여 현재 전량 매립처리 되고 있는 실정이다.
고칼슘 플라이애시는 로내탈황방식을 갖는 발전소에서 생성되는 것으로 석탄과 석회석을 혼합연소하기 때문에 플라이애시에 다량의 CaO가 함유되게 된다.
따라서, 수분과 접촉시 발열, 흡수 및 팽창 특성을 가지고 있어 콘크리트 혼화재료로의 활용은 어렵지만 고함수 슬러지의 탈수제로서의 역할을 수행할 수 있다.
또한, 제절소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회도 다량의 CaO가 함유되어 있어 탈수제로의 역할이 가능하다.
상기 탈수제는 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 10~500 중량부가 바람직한데 10중량부 미만일 경우에는 탈수효과가 미비하여 고함수 슬러지와 고화제의 혼합물이 질어져 설비가동성이 저하된다. 500중량부를 초과할 경우에는 탈수가 과도하게 이루어져 고화물의 이송시 비산될 우려가 있다.
또한 본 발명에 의한 고화제는 고함수 슬러지가 계절적인 요인으로 함수율이 지나치게 높거나 기타의 이유로 발열이 더 필요한 경우 발열제가 더 포함되는데, 상기 발열제는 생석회 분말, 경소백운석 분말로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 생석회 분말은 석회석을 고온에서 하소하여 탈탄산 시킨 후 일정한 입자크기의 분말로 가공한 제품으로 시중에서 일반적으로 수득되는 것으로서 CaO 함량이 85% 이상인 것이다.
상기 경소백운석 분말은 백운석을 고온에서 하소하여 탈탄산 시킨 후 일정한 입자크기의 분말로 가공한 제품으로 시중에서 일반적으로 수득되는 것으로서 CaO+MgO 함량이 80% 이상이다.
상기 발열제는 상기 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 5~100중량부 혼입되는 것이 바람직하다. 상기 발열제의 혼입량이 5중량부 미만이면 슬러지와 반응할때의 발열이 부족하여 함수율 저감효과가 미비되고, 100중량부 초과이면 함수율은 저감 효과는 우수되나 고화물의 점성이 높아져 설비에 고착될 수 있으며 비용이 과도하게 상승하게 된다.
또한 본 발명에 의한 고화제는 고함수 슬러지의 고화물의 강도를 증진시키기 위해 1종 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 고로슬래그 시멘트 중 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 강도발현제를 더 혼입할 수 있다. 상기 강도발현제는 시중에서 판매하고 있는 일반적인 제품이면 활용이 가능하며 페트로 탈황석고 100중량부에 대하여 5~1,000중량부를 혼입하는 것이 바람직하다. 페트로 탈황석고 100중량부에 대하여 5중량부 미만이면 강도발현 효과가 미비하고 1,000중량부를 초과할 경우에는 고화물의 강도가 과도하게 발현되고 설비에 고착되어 경화될 수 있다.
또한 본 발명에 의한 고화제는 고함수 슬러지의 고화물의 pH를 저감하기 위하여 황산을 분체에 적정하여 pH 4 이하의 산성분말을 더 혼입할 수 있다. pH 4 이하의 산성분말을 얻기 위해서는 강알칼리 분체보다는 pH 10 이하인 분체를 활용하는 것이 황산 투입량이 상대적으로 적어 유리하다.
상기 산성분말이 더 혼입되면 고함수 슬러지 고화물의 pH가 조속히 떨어져, 암모니아를 가장 많이 발생하는 pH 경계선인 12 이하로 조절이 가능해 진다.
상기 산성분말은 상기 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 20~300중량부를 혼입한다. 산성분말의 혼입량이 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 20중량부 미만이면 pH 저감효과가 없고, 300중량부를 초과하면 경제성이 저하되고 고화물이 질기가 오히려 질어지게 된다.
이하에서는 본 발명에 의한 고화토 제조방법을 설명한다.
먼저, 상술한 고화제를 제조한 다음, 고함수 슬러지 100중량부에 대하여 고화제 5~80중량부를 균일하게 혼합한다. 고화제를 5중량부 미만으로 혼합하면 함수율이 충분히 저감되지 않고 강도가 발현되지 않아 고화토로 사용이 불가능하고, 80중량부를 초과하여 혼합하면 함수율이 너무 낮아져 고화물이 비산되고 포설작업이 곤란해지며 경제성이 저하된다.
다음으로 상기 고함수 슬러지와 고화제의 혼합물을 함수율이 60%이하가 될 때까지 상온양생 또는 가열양생한다.
이하에서는 본 발명에 따른 고화제를 이용해 제조된 고화토의 실시예와, 비교예를 통해 성능을 비교, 분석하였다.
실시예 1
먼저, 로내탈황방식 유동층 보일러에서 발생된 산화칼슘(CaO) 함량이 64%, 황산(SO3) 함량이 23%인 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여,
산화칼슘 성분이 47%인 제지 슬러지 연소재 100중량부와, 산화칼슘 함량이 52%인 고칼슘 슬래그 분진 50중량부와, 황산을 분체에 적정하여 제조한 pH 2.2의 산성 분말 50중량부를 균일하게 혼합하여 고화제를 제조하였다.
다음으로 함수율이 81%인 하수슬러지 100중량부에 대하여, 위와 같이 제조된 고화제 45중량부를 혼합하여 상온양생하여 고화토를 제조하였다.
비교예 1
먼저, 산화칼슘 함량이 47%인 제지슬러지소각재 100중량부에 대하여,
산화칼슘 함량이 52%인 고칼슘 슬래그 분진 50중량부와, 황산을 분체에 적정하여 제조한 pH 2.2의 산성 분말 50중량부를 균일하게 혼합하여 고화제를 제조하였다.
다음으로 함수율이 81%인 하수슬러지 100중량부에 대하여, 위와 같이 제조된 고화제 45중량부를 혼합하여 상온양생하여 고화토를 제조하였다.
실시예 2
로내탈황방식 유동층 보일러에서 발생된 산화칼슘(CaO) 함량이 64%, 황산(SO3) 함량이 23%인 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여, 산화칼슘 성분이 47%인 제지 슬러지 소각재 50중량부와, 로내탈황방식 석탄연소보일러에서 발생된 산화칼슘 함량이 49%인 고칼슘 플라이애시 200중량부와, 강도발현제로서 고로슬래그 미분말 300중량부를 균일하게 혼합하여 고화제를 제조하였다.
다음으로 함수율이 83%인 준설슬러지 100중량부에 대하여, 위와 같이 제조된 고화제 30중량부를 혼합하여 직경 10파이×20cm 몰드에 타설한 후 상온에서 양생하였다.
비교예 2
먼저, 산화칼슘 함량이 47%인 제지슬러지소각재 100중량부에 대하여, 로내탈황방식 석탄연소보일러에서 발생된 산화칼슘 함량이 49%인 고칼슘 플라이애시 200중량부와, 강도발현제로서 고로슬래그 미분말 300중량부를 균일하게 혼합하여 고화제를 제조하였다.
다음으로 함수율이 83%인 준설슬러지 100중량부에 대하여, 위와 같이 제조된 고화제 30중량부를 혼합하여 직경 10파이×20cm 몰드에 탈설한 후 상온에서 양생하였다.
성능시험방법 및 결과
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 고화토의 수분함유량 측정은 폐기물공정시험방법에 의해 실시하고, 실시예 1 및 비교예 1의 압축강도 시험은 KS F 2314 방법에 의해 실시하였으며 실시예 2 및 비교예 2의 압축강도 시험은 KS F 2328 방법에 의해 실시하였다.
실험 방법 비고
함수량 폐기물공정시험방법 수분함유량 시험방법
압축강도 KS F 2314 흙의 일축압축시험
압축강도 KS F 2328 흙시멘트의 압축강도 시험방법
(1) 함수량 변화
시간경과에 따라 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 의해 제조된 고화토의 함수율을 아래 표 2에 나타내었다. 표 2에서 확인되는 바와 같이, 시간이 지남에 따라 함수비가 급격히 저감된다는 것을 알 수 있다. 함수율이 큰 폭으로 저감되는 것은 상술한 바와 같이, 고화제가 고함수 슬러지와 혼합되는 즉시 발열반응이 일어나고 수화반응이 동시에 진행되기 때문이다. 또한 시간이 경과함에 따라 수화물 생성 및 자연건조에 의해 서서히 함수율은 줄어드는 결과를 보여주고 있다. 자연 양생 3일 이후에 복토재, 성토재 및 토지개량재 등으로 활용시 취급이 용이할 뿐 아니라 압축강도 증가에도 기여할 것으로 기대된다.
특히, 실시예 1 및 2는 페트로 코크스 탈황석고를 사용하지 않은 비교예 1 및 2에 비하여 고화토의 함수량이 더욱 감소되는 것을 확인할 수 있는데, 이는 페트로 코크스 탈황석고가 제지 슬러지 소각재 및 탈수제에 비해 산화칼슘 성분이(CaO)이 더 높아 수분과 접촉시 발열량이 더 크기 때문이다. 따라서 본 발명에 의하면 비교예 1 및 2에 비해 동일한 함수량 저감효과를 우수하여 생석회 등의 발열제 사용량을 생략 또는 절감할 수 있는 것이다.
구분 개량직후 3시간 1일 3일
실시예1 51.6% 49.9% 44.8% 39.2%
비교예1 53.4% 52.1% 49.4% 43.6%
실시예2 60.3% 54.2% 50.6% 46.7%
비교예2 63.1% 59.1% 54.1% 49.0%
(2) 일축압축강도의 변화
아래 표 3은 하수슬러지에 실시예 1 및 비교예 1에 의해 제조된 고화제를 투입하여 제조한 고화토의 일축압축강도를 나타낸 것이다. 복토재의 강도 기준인 0.1MPa을 재령 7일에서 모두 상회하는 값을 나타냈으며, 연약지반 개량재, 차수재, 뒷채움재 등 다양한 지반용 재료로도 활용할 수 있는 충분한 강도 발현을 보였다. 이것은 고화제와 혼합시 흡수발열반응에 의해 수분절감 및 하수슬러지의 개질이 일어나 입자의 단립화를 이루어 압밀 촉진 효과를 얻을 수 있고 CaO와 SiO2 성분에 의해 칼슘실리케이트 반응이 유도되어 압축강도를 확보할 수 있는 고화반응이 일어나 강도를 증진시키기 때문이다. 이에 더하여 고화제의 흡수성에 의해 하수슬러지의 함수율이 상대적으로 낮아지며 고화제의 흡수성 및 이온교환, 포졸란 및 탄산화 반응에 의해 미립자인 점토, 콜로이드 성분이 단립화되고 이에 따라 입도분포가 변화하여 양질토로 개량되어 일축압축강도가 증가한다고 판단된다. 특히, 실시예 1은 비교예 1과 달리 페트로 코크스 탈황석고가 포함되어 있어 흡수 발열반응에 의한 수분절감 및 슬러지의 개질효과가 더욱 상승되었기 때문에 비교예 1에 비하여 약 2배의 강도발현을 나타냈다.
구분 압축강도(MPa) 7일 압축강도(MPa) 28일 시험방법
실시예1 0.20 0.30 KS F 2314
비교예1 0.11 0.16
아래 표 4는 준설슬러지에 실시예 2 및 비교예 2에 의해 제조된 고화제를 투입하여 제조한 고화토의 일축압축강도를 나타낸 것이다. 특히, 실시예 2는 비교예 2와 달리 페트로 코크스 탈황석고가 포함되어 있어 흡수 발열반응에 의한 수분절감 및 슬러지의 개질효과가 더욱 상승되었 뿐만 아니라 강도발현제로 사용된 고로슬래 미분말 성분이 페트로 코크스 탈황석고의 알칼리 및 황산염 복합 자극을 받아 산성피막이 파괴되면서 잠재수경성이 활성화되어 비교예 2에 비하여 약 3배 정도의 강도발현을 나타냈다.
구분 압축강도(MPa) 7일 압축강도(MPa) 28일 시험방법
실시예2 2.4 3.5 KS F 2328
비교예2 0.8 1.2

Claims (11)

  1. 로내탈황방식 유동층 보일러에서 배출되고 산화칼슘(CaO) 함량이 50~80%이며, 황산(SO3) 함량이 10~40%인 페트로 코크스 연소재 100중량부에 대하여, 산화칼슘 함량이 20~70%인 제지슬러지 소각재 5~1,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페트로 코크스 탈황석고 및 제지슬러지 소각재는 비표면적이 1,000~5,000cm2/g인 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고함수 슬러지의 탈수 능력을 향상시키기 위하여 산화칼슘(CaO) 함량이 30~80%인 고칼슘 슬래그 분진, 고칼슘 플라이애시, 제철소의 탈황 및 탈인 공정에서 배출되는 부산 석회로 이루어진 군 가운데 선택된 어느 하나이거나 둘 이상의 혼합물로 이루어진 탈수제를 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탈수제는 상기 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여, 10~500 중량부 혼입되는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고함수 슬러지의 발열 성능을 향상시키기 위하여 생석회 또는 경소백운석의 어느 하나 또는 혼합물로 이루어진 발열제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발열제는 상기 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 5~100중량부를 혼입하는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고함수 슬러지의 강도발현을 위해서 1종 보통포틀랜드 시멘트, 고로슬래그 미분말 및 고로슬래그 시멘트 중 선택된 어느 하나 이상의 혼합물로 이루어진 강도발현제를 더 혼입하는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 강도발현제는 상기 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 5~1,000중량부를 혼입하는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고함수 슬러지의 악취발생 및 중금속 용출을 방지하기 위하여 황산을 분체에 적정하여 pH가 4이하인 산성분말을 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산성분말은 페트로 코크스 탈황석고 100중량부에 대하여 20~300중량부를 더 혼입하는 것을 특징으로 하는 고함수 슬러지 고화제.
  11. 1) 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 고화제를 제조하는 단계;
    2) 고함수 슬러지 100중량부에 대하여, 상기 고화제 5~80중량부를 계량하는 단계;
    3) 계량된 상기 고함수 슬러지와 고화제를 혼합하는 단계; 및
    4) 상기 고함수 슬러지와 고화제의 혼합물을 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고화토 제조방법.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101525035B1 (ko) * 2014-10-15 2015-06-09 주식회사 씨엠디기술단 탈황공정 부산물을 이용한 결합재 조성물
KR101586818B1 (ko) * 2015-06-24 2016-01-21 (주)대우건설 지반보강 충전 및 고화용 비소성 무기질 결합재, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 생성한 복토재
CN105645729A (zh) * 2016-01-14 2016-06-08 上海交通大学 一种基于太阳能的污泥低收缩的节能干化方法
KR101708399B1 (ko) * 2016-03-10 2017-02-20 늘솔자원개발 주식회사 고화토 및 그 제조 방법
KR20190136657A (ko) * 2018-05-31 2019-12-10 주식회사 지안산업 발열 및 내한 촉진이 가능한 무기 결합재 조성물
CN111606585A (zh) * 2020-07-02 2020-09-01 武汉大学 一种超细碳酸盐型尾矿基活性材料及其制备方法和作为水泥材料的应用
KR102609899B1 (ko) * 2022-12-19 2023-12-05 주식회사 위드엠텍 불산슬러지를 이용한 시멘트 클링커용 첨가물과 그 제조방법
KR102654369B1 (ko) * 2023-08-25 2024-04-04 주식회사 대웅 산업부산물을 이용한 경화체 조성물
KR102654370B1 (ko) * 2023-08-28 2024-04-04 주식회사 대웅 함수율이 높은 산업부산물을 이용한 무시멘트계 경화체 조성물

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101525035B1 (ko) * 2014-10-15 2015-06-09 주식회사 씨엠디기술단 탈황공정 부산물을 이용한 결합재 조성물
KR101586818B1 (ko) * 2015-06-24 2016-01-21 (주)대우건설 지반보강 충전 및 고화용 비소성 무기질 결합재, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 생성한 복토재
CN105645729A (zh) * 2016-01-14 2016-06-08 上海交通大学 一种基于太阳能的污泥低收缩的节能干化方法
CN105645729B (zh) * 2016-01-14 2018-07-13 上海交通大学 一种基于太阳能的污泥低收缩的节能干化方法
KR101708399B1 (ko) * 2016-03-10 2017-02-20 늘솔자원개발 주식회사 고화토 및 그 제조 방법
KR20190136657A (ko) * 2018-05-31 2019-12-10 주식회사 지안산업 발열 및 내한 촉진이 가능한 무기 결합재 조성물
CN111606585A (zh) * 2020-07-02 2020-09-01 武汉大学 一种超细碳酸盐型尾矿基活性材料及其制备方法和作为水泥材料的应用
CN111606585B (zh) * 2020-07-02 2021-06-11 武汉大学 一种超细碳酸盐型尾矿基活性材料及其制备方法和作为水泥材料的应用
KR102609899B1 (ko) * 2022-12-19 2023-12-05 주식회사 위드엠텍 불산슬러지를 이용한 시멘트 클링커용 첨가물과 그 제조방법
KR102654369B1 (ko) * 2023-08-25 2024-04-04 주식회사 대웅 산업부산물을 이용한 경화체 조성물
KR102654370B1 (ko) * 2023-08-28 2024-04-04 주식회사 대웅 함수율이 높은 산업부산물을 이용한 무시멘트계 경화체 조성물

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