KR20150127967A - 폐흡착재를 이용한 기층 지반 대체재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 생산 공장 또는 사업장에서 발생되는 폐흡착재를 이용한 기층 지반재 또는 기증 지반 대체재의 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로 폐흡착재를 포함하는 재생 골재에 세척사를 첨가하여 환경 친화적이며 투수성이 우수한 기층 지반재의 제조를 위한 폐흡착재를 이용한 기층 지반재의 제조방법에 관한 것이다. 지층 기반재의 제조방법은 재활용 골재, 폐흡착재 및 일반 세척사를 투입하면서 분쇄하여 선별하는 단계; 상기 선별된 소재의 입도를 조절하는 단계; 상기 입도가 조절된 소재에 고화제를 투입하면서 1차 혼련을 시키는 단계; 상기 혼련된 소재를 2차로 선별하는 단계; 및 상기 2차 선별된 소재에 중화제를 투입하면서 2차 혼련을 시키는 단계를 포함하고, 상기 재활용 골재는 폐주물사, 광재 및 도자기 편류를 포함하고 그리고 폐흡착재는 안트라사이트 및 여과사를 포함한다.

Description

폐흡착재를 이용한 기층 지반 대체재의 제조방법{Method of Producing Substitute for Ground Material of Base Course from Waste Adsorbents}

본 발명은 다양한 생산 공장 또는 사업장에서 발생되는 폐흡착재를 이용한 기층 지반재 또는 기증 지반 대체재의 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로 폐흡착재를 포함하는 재생 골재에 세척사를 첨가하여 환경 친화적이며 투수성이 우수한 기층 지반재의 제조를 위한 폐흡착재를 이용한 기층 지반재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 아스팔트 포장에서 상층 노반 위에 위치하여 표층에서 작용하는 하중을 균일하게 노반에 전달하는 기능을 가지는 층을 기층이라고 한다. 그리고 기층 지반재는 이와 같은 기층을 형성하기 위한 재료를 말하고 일반적으로 조립도 또는 아스팔트 혼합물이 사용될 수 있다. 토목 공사를 위하여 노상 또는 노반에 보조 기층이 형성되고, 그리고 보조 기층 위에 기층이 형성될 수 있으며 기층 소재로 부산석회(dreg), 아스콘, 폐아스콘 또는 폐-콘크리트와 같은 것이 사용되고 있다.

기층재와 관련된 선행기술로 공개특허번호 제2005-0028148호 ‘운동장용 기층재’가 있다. 상기 선행기술은 지하수와 침투수의 배수처리를 하는 맹암거와, 겨울에 운동장의 땅이 얼지 않도록 해주는 동상 방지층과, 상기 동상 방지층의 상면에 설치된 자갈의 보조 기층을 구비한 기층재에 있어서, 상기 보조 기층의 상면에 설치되는 완충 및 배수 층을 가지는 기층 구조에 대하여 개시한다.

기층재와 관련된 다른 선행기술로 특허등록번호 제0710514호 ‘도로보조기층재용 재생골재 선별방법 및 그에 의해 선별된 재생골재를 이용한 도로보조 기층재’가 있다. 상기 선행기술은 폐-콘크리트, 가연성 폐기물, 재생 골재, 무기성 정수 오니, 폐-주물사 및 석분 슬러지로부터 재생되는 도로보조 기층재에 대하여 개시한다.

기층 기반재는 압축 강도, 투수율 및 염분 함유량이 정해진 기준에 적합하여야 하는 한편 예를 들어 납(Pb), 구리(Cu), 비소(As), 수은(Hg), 카드뮴(Cd) 또는 크롬(Cr)과 같은 유해 물질을 포함하지 않아야 한다. 또한 기층 지반재로 사용되는 소재는 고갈의 우려가 없어야 하며 재생이 가능하고 낮은 비용으로 생산될 수 있는 것이 유리하다.

상기 선행기술은 이와 같은 조건을 가지는 기층 지반재 또는 기층 지반 대체재에 대하여 개시하지 않는다.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행문헌1: 공개특허번호 제10-2005-0028148호((주)앙투카, 2005년03월22일 공개) 운동장용 기층재 선행문헌2: 등록특허번호 제0710514호(주식회사 인광환경, 2007년04월16일 공개) 도로보조기층재용 재생골재 선별방법 및 그에 의해 선별된 재생골재를 이용한 도로보조 기층재

본 발명의 목적은 기준치에 적합하면서 친환경적인 폐흡착재를 이용한 기층 지반재의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 폐흡착재를 이용한 기층 지반재의 제조방법은 재활용 골재, 폐흡착재 및 일반 세척사를 투입하면서 분쇄하여 선별하는 단계; 상기 선별된 소재의 입도를 조절하는 단계; 상기 입도가 조절된 소재에 고화제를 투입하면서 1차 혼련을 시키는 단계; 상기 혼련된 소재를 2차로 선별하는 단계; 및 상기 2차 선별된 소재에 중화제를 투입하면서 2차 혼련을 시키는 단계를 포함하고, 상기 재활용 골재는 폐주물사, 광재 및 도자기 편류를 포함하고 그리고 폐흡착재는 안트라사이트 및 여과사를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 고화재는 플라이애시, 석회 및 알루미나를 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 분쇄하여 선별하는 단계는 서로 다른 직경을 가진 소재를 별도로 분리하고 그리고 직경에 따라 해머 분쇄 또는 충격 분쇄에 의하여 분쇄하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조되는 제품은 기층재 또는 기층 지반재로 사용될 수 있어 모래의 채굴에 따른 자연훼손이 방지되도록 한다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 제조방법은 폐기물을 이용하는 것에 의하여 환경오염이 방지되도록 하면서 자원의 재생 효율이 향상되도록 한다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 제조방법에 의한 지반재는 기반 강화에 특성화가 되고 이로 인하여 원가 절감이 가능하면서 토목 공사의 안정성이 향상되도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 제조방법은 환경오염물질이 방출되지 않도록 하는 것에 의하여 친환경적이라는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 기층 지반재의 제조 과정의 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에서 폐흡착재와 재활용 골재가 재생 골재로 만들어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에서 도 2에 따라 제조된 재생 골재로부터 기층 지반재가 만들어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 기층 지반재의 제조 과정의 실시 예를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기층 지반재의 제조 과정은 재활용 골재, 폐흡착재 및 일반 세척사를 투입하면서 분쇄하여 선별하는 단계(S12); 상기 선별된 소재의 입도를 조절하는 단계(S13); 상기 입도가 조절된 소재에 고화제를 투입하면서 1차 혼련을 시키는 단계(S14); 상기 혼련된 소재를 2차로 선별하는 단계(S15); 및 상기 2차 선별된 소재에 중화제를 투입하면서 2차 혼련을 시키는 단계(S16)를 포함하고, 상기 재활용 골재는 폐주물사, 광재 및 도자기 편류를 포함하고 그리고 폐흡착재는 안트라사이트 및 여과사를 포함한다.

본 발명에 따른 제조방법은 사업장 폐기물에 해당되는 여과사, 안트라사이트 및 여과사리를 포함하는 폐흡착재를 주요 소재로 사용하면서 혼합 재생 골재 및 일반 분쇄 골재를 보조 소재로 사용하여 기층재를 제조하는 것을 특징으로 한다. 제조 과정에서 고화제와 중화제가 첨가될 수 있다. 여과사(Sand)는 예를 들어 직경이 0.4 내지 5 ㎜가 되는 모래 유사 폐기물이 될 수 있고 그리고 여과사리(Gravel)은 예를 들어 직경이 5 내지 30 ㎜가 되는 자갈 유사 사업장 폐기물이 될 수 있다. 또한 안트라사이트(anthracite)는 탄소를 다량 함유하면서 회분(ash)이 적은 미립자 형태의 폐기물이 될 수 있다. 폐흡착재는 사업장에서 발생되는 다양한 직경을 가지는 폐기물이 될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조된 기층 기반재는 식생이 가능하도록 하면서 인체에 무해한 토양 오염도를 가진다. 그리고 양호한 투수성을 가지면서 지반 강화 기층을 조성하여 조립 블록의 조립도의 강화가 가능하도록 한다. 이와 같은 특성을 가지는 본 발명에 따른 기층 지반재의 제조방법에 대하여 아래에서 구체적으로 설명된다.

폐내화물을 포함하는 내흡착재는 재활용 골재 및 일반 세척사와 함께 예를 들어 호퍼, 벨트 이송 장치 또는 이송 컨베이어를 통하여 공급될 수 있다(S111, S112, S113). 재활용 골재는 예를 들어 폐주물사, 광재 또는 도자기 편류와 같은 것이 될 수 있고 그리고 일반 세척사는 예를 들어 직경이 0.08 ㎜ 이하가 되는 모래와 같은 것이 될 수 있다. 폐흡착재, 재활용 골재 및 세척사는 정해진 양으로 공급될 수 있고 예를 들어 중량 비율로 폐흡착재 : 재활용 골재 : 세척사 = 30: 20~35: 15 내지 25가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

이송 과정에서 철 성분이 분리되어 별도로 저장이 될 수 있고 분쇄가 되어 직경에 따라 선별이 될 수 있다(S12). 예를 들어 폐내화물을 포함하는 폐흡착재는 직경이 8 ㎜ 이하가 되도록 처리될 수 있고 그리고 재활용 골재는 2.5 ㎜가 될 수 있다. 이와 같은 입자 직경의 조절은 균일한 혼합 및 그에 따른 안정적인 압축 강도의 형성을 위한 것이다.

분쇄 및 선별이 된 재료는 다시 입도가 조절될 수 있다(S13). 입도 조절은 예를 들어 각각의 직경에 따른 중량 비율을 의미한다. 예를 들어 직경이 6~8 ㎜, 4~6 ㎜, 2~4 ㎜, 1~2 ㎜ 및 1 ㎜ 이하가 되는 것의 비율이 예를 들어 15~25 %, 25~40 %, 40~65 %, 65~85 % 및 85~100 %가 되도록 조절하는 것을 말한다. 입도 조절은 예를 들어 일정한 메시를 가진 체를 사용하여 조절되거나 분쇄 공정을 통하여 조절될 수 있다. 다양한 방법으로 입도가 조절될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

입도가 조절되면 고화제를 첨가시키면서 1차 혼련 공정이 진행될 수 있다(S14). 고화제는 예를 들어 플라이애시, 석회 또는 알루미나(Al₂O₃)와 같은 것이 될 수 있고 전체 소재 중량의 10 내지 20 %의 중량 비율로 첨가될 수 있다. 1차 혼련 공정은 저속 혼련 공정이 될 수 있다. 저속 혼련 공정을 위하여 예를 들어 니더(Kneader)와 같은 장치가 사용될 수 있고 니더는 예를 들어 5 내지 20 RPM의 속도로 회전하면서 소재를 혼합시킬 수 있다. 대안으로 벨트 이송 장치 또는 스크루 이송 장치에 의하여 이송되면서 혼련 공정이 진행될 수 있다.

혼련 공정에 의하여 서로 다른 입도를 가진 소재가 혼합이 되면서 고화가 되면 이후 2차 선별 공정이 진행될 수 있다(S15). 2차 선별 공정은 혼련 공정에서 덩어리 형태 또는 부스러기 형태로 된 소재를 제거하기 위한 것으로 예를 들어 일정 메시의 체가 적용될 수 있다. 2차 선별 공정이 완료되면(S15) 중화제의 첨가에 의한 2차 혼련 공정이 진행될 수 있다(S16). 중화제는 예를 들어 마그네슘 또는 pH 조절제와 같은 것이 될 수 있고 석회석, 소석회, 생석회, 카바이드 재 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 중화제는 소재 전체에 대하여 중량 비율로 3~10 %로 첨가될 수 있다. 2차 혼련 공정은 예를 들어 니더와 같은 장치에 의하여 진행될 수 있고 예를 들어 니더는 15 내지 50 RPM의 속도로 회전될 수 있다. 대안으로 이송 벨트 또는 스크루에 의하여 이송이 되면서 혼련이 될 수 있다. 중화제는 액상 형태가 될 수 있고 이송 과정에서 소재에 액상이 분사되는 방식으로 첨가될 수 있다. 다양한 방식으로 혼련이 될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

2차 혼련 공정이 완료되면(S16) 기층 지반재가 만들어지고(S17) 일정한 중량으로 포장이 되거나 또는 저장 창고에 보관이 될 수 있다. 그리고 제조된 기층 지반재는 예를 들어 보도 또는 차도의 조립 블록(interlocking)으로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 제조 공정의 다른 실시 예에 대하여 설명된다.

도 2는 본 발명에 따른 제조 방법에서 폐흡착재와 재활용 골재가 재생 골재로 만들어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 폐흡착재와 폐내화물, 폐주물사 및 도자기 편류를 포함하는 재활용 골재가 정량 공급이 될 수 있다(S21). 정량 공급은 예를 들어 위에서 제시된 양으로 폐흡착재 및 재활용 골재가 각각 서로 다른 공급 경로를 통하여 공급이 되는 것을 말한다. 폐흡착재와 재활용 골재는 예를 들어 벨트 이송 장치를 통하여 이송이 될 수 있고 이송이 되는 과정에서 서로 혼합이 될 수 있다(S22). 서로 혼합이 된 혼합 골재로부터 철 성분이 제거될 수 있다(S23). 철 성분의 제거는 예를 들어 전자석 탈철기에서 진행이 될 수 있고 그리고 제거된 철 성분은 별도로 보관이 되어 재생될 수 있다(S231).

철 성분이 제거된 혼합 골재는 파쇄기 또는 분쇄기에서 일정한 크기로 분쇄가 될 수 있고 예를 들어 8 ㎜ 이하의 직경을 가지도록 분쇄가 될 수 있다. 분쇄는 예를 들어 조 분쇄기(jaw crusher)와 같은 장치에서 진행될 수 있고 그리고 분쇄가 된 혼합 골재는 예를 들어 벨트 이송 장치와 같은 이송 수단을 통하여 이송이 될 수 있다(S24). 벨트 이송 장치가 이용되는 것은 이송 과정에서 서로 다른 직경을 가진 입자의 분리를 위한 것이다. 벨트 이송 장치의 끝 부분에 버켓 이송 장치가 설치될 수 있고(S25) 그리고 견인 방식(tow way)으로 제1 선별 장치 및 제2 선별 장치를 통과하면서 혼합 골재의 직경에 따라 분리가 되도록 할 수 있다(S271, S271). 예를 들어 직경 2.5 mm 이하 및 직경 2.5 내지 8 mm 사이의 혼합 골재가 각각 제1 선별 장치 및 제2 선별 장치에 의하여 분리되도록 할 수 있다.

서로 다른 직경을 가지도록 혼합 골재를 분리하는 것은 직경에 따라 서로 다른 분쇄 방식을 적용하기 위한 것이다. 예를 들어 직경이 2.5 mm 이하가 되는 혼합 골재는 해머 분쇄(S281)가 될 수 있고 그리고 직경이 2.5 mm 내지 8 mm 또는 그 이상이 되는 혼합 골재는 충격 분쇄(S282)가 될 수 있다. 해머 분쇄는 일정 주기로 진동하는 해머를 통과시키면서 분쇄를 시키는 것을 말하고 그리고 충격 분쇄는 혼합 골재를 분쇄 공간에 투입하여 충격기로 일정시간 동안 계속하여 충격을 가하는 것을 말한다. 혼합 골재의 입자 직경에 따른 분쇄는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

서로 다른 분쇄 방법에 의하여 분쇄가 된 혼합 골재는 각각 이송이 되어 선별 공정을 거치게 되고(S271, S272) 그리고 이와 같은 공정이 다수 회로 반복되어 요구되는 입도를 가진 재생 골재가 제조될 수 있다. 그리고 제조가 된 재생 골재는 일반 세척사와 함께 혼련이 되어 기층 지반재로 만들어질 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에서 도 2에 따라 제조된 재생 골재로부터 기층 지반재가 만들어지는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 일반 세척사(S311) 및 도 2의 방법에 따라 제조된 재생 골재(S312)가 예를 들어 중량 비율로 재생골재: 세척사 = 60 : 15 내지 25의 비율로 정량 투입이 될 수 있다. 재생 골재는 예를 들어 2.5 mm 및 8 mm의 직경을 가질 수 있고 그리고 세척사는 예를 들어 0.08 mm 이하의 직경을 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

세척사(S311) 및 재생 골재(S312)가 고화재와 함께 투입이 되어(S32) 저속 혼련이 될 수 있다(S33). 저속 혼련은 예를 들어 스크루 또는 니더와 같은 장치에서 진행이 될 수 있고 그리고 고화재는 전체 소재의 중량의 10 내지 20 %의 중량 비율로 투입될 수 있다. 저속 혼련 공정을 통하여 고화가 진행되면 이후 버킷 이송과 같은 이송 수단을 통하여 소재가 이송될 수 있다(S34). 그리고 액상 중화제의 분사(S35)와 함께 고속 혼련이 될 수 있다(S36). 액상 중화제는 예를 들어 소재 전체의 중량에 대하여 3 내지 8 %의 중량 비율로 첨가될 수 있다. 그리고 고속 혼련 과정을 통하여 만들어진 기층 지반재는 사일로(Siro)와 같은 저장소에 보관될 수 있다(S37).

다양한 공정 과정이 본 발명에 따른 제조 공정에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

아래에서 본 발명에 따른 제조 방법의 실시 예에 대하여 설명된다.

실시 예

단계 1: 여과사, 안트라사이트 및 여과사리 350 kg 및 폐주물와 도자기 편류 240 kg으로 재생 골재를 제조하였다.

단계 2: 세척사 200 kg을 재생골재 600 kg을 혼합하면서 플라이애시, 석회 및 알루미나 120 kg을 첨가하여 1차 혼련 공정을 진행하였다.

단계 3: 1차 혼련 공정이 완료된 소재에 대하여 50 kg의 석회석을 및 카바이드 재의 혼합물을 첨가하여 2차 혼련 공정을 진행하여 기층 지반재를 제조하였다.

시험

실시 예에 따라 제조된 기층 기반재에 대한 시험 결과가 도 4에 제시되었다.

도 4로부터 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조된 기층 지반재는 흡수율이 3 % 이하가 되고 그리고 안정성이 10 %이하가 되며 절대 건조 비중이 2.5 이상이 된다는 것을 알 수 있다. 이와 함께 환경 유해 물질이 검출이 되지 않아 친환경적이라는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조된 기층 지반재는 보도 또는 차도의 기층재로 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 제조방법에 의하여 제조되는 제품은 기층재 또는 기층 지반재로 사용될 수 있어 모래의 채굴에 따른 자연훼손이 방지되도록 한다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 제조방법은 폐기물을 이용하는 것에 의하여 환경오염의 방지되도록 하면서 자원의 재생 효율이 향상되도록 한다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 제조방법에 의한 지반재는 기반 강화에 특성화가 되고 이로 인하여 원가 절감이 가능하면서 토목 공사의 안정성이 향상되도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 제조방법은 환경오염물질이 방출되지 않는다는 장점을 가진다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

S111: 폐흡착재 S112: 재활용 골재
S113: 일반 세척사 S312: 재생 골재
S32: 고화재 S35: 액상 중화재 분사

Claims (3)

1. 폐흡착재를 이용한 기층 지반재의 제조방법에 있어서,
   재활용 골재, 폐흡착재 및 일반 세척사를 투입하면서 분쇄하여 선별하는 단계;
   상기 선별된 소재의 입도를 조절하는 단계;
   상기 입도가 조절된 소재에 고화제를 투입하면서 1차 혼련을 시키는 단계;
   상기 혼련된 소재를 2차로 선별하는 단계; 및
   상기 2차 선별된 소재에 중화제를 투입하면서 2차 혼련을 시키는 단계를 포함하고,
   상기 재활용 골재는 폐주물사, 광재 및 도자기 편류를 포함하고 그리고 폐흡착재는 안트라사이트 및 여과사를 포함하는 기층 지반재의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 고화재는 플라이애시, 석회 및 알루미나를 포함하는 기층 지반재의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 분쇄하여 선별하는 단계는 서로 다른 직경을 가진 소재를 별도로 분리하고 그리고 직경에 따라 해머 분쇄 또는 충격 분쇄에 의하여 분쇄하는 단계를 더 포함하는 기층 지반재의 제조방법.

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