KR20170001762A - 인공경량골재의 제조방법 - Google Patents

인공경량골재의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170001762A
KR20170001762A KR1020150088568A KR20150088568A KR20170001762A KR 20170001762 A KR20170001762 A KR 20170001762A KR 1020150088568 A KR1020150088568 A KR 1020150088568A KR 20150088568 A KR20150088568 A KR 20150088568A KR 20170001762 A KR20170001762 A KR 20170001762A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fly ash
cao
ash
weight
present
Prior art date
Application number
KR1020150088568A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101702122B1 (ko
Inventor
이강훈
Original Assignee
아하그린텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=57835636&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20170001762(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 아하그린텍 주식회사 filed Critical 아하그린텍 주식회사
Priority to KR1020150088568A priority Critical patent/KR101702122B1/ko
Publication of KR20170001762A publication Critical patent/KR20170001762A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101702122B1 publication Critical patent/KR101702122B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/0081Embedding aggregates to obtain particular properties
    • B28B23/0087Lightweight aggregates for making lightweight articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28CPREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C1/00Apparatus or methods for obtaining or processing clay
    • B28C1/10Apparatus or methods for obtaining or processing clay for processing clay-containing substances in non-fluid condition ; Plants
    • B28C1/14Apparatus or methods for obtaining or processing clay for processing clay-containing substances in non-fluid condition ; Plants specially adapted for homogenising, comminuting or conditioning clay in non-fluid condition or for separating undesired admixtures therefrom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/065Residues from coal gasification
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

본 발명은 인공경량골재의 제조방법에 관한 것으로, CaO 함유 석탄회를 저회 또는 매립회의 무기성오니로 수화시키고 아이리히 믹서(Eirich mixer) 등과 같은 조립기를 이용하여 혼합시켜 인공경량골재를 제조함으로써 전량 매립되던 CaO 함유 석탄회를 재활용하고 콘크리트의 내구성, 팽창, 풍화, 균열 및 강도저하 등 문제를 일으키는 유리석회를 안정화시킨 CaO 함유 석탄회를 이용하여 표준 KS규격(KS F 2534)을 만족시키는 인공경량골재를 제조하는 효과가 있다.

Description

인공경량골재의 제조방법{Method of Preparing Artificial Light-weight Aggregates}
본 발명은 인공경량골재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전량 매립되던 CaO함유 석탄회를 저회 또는 매립회의 무기성오니로 수화시키고 믹서로 혼합하면서 조립화하여 표준 KS규격(KS F 2534)을 만족시키는 인공경량골재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화력발전소에서 석탄을 이용하여 에너지를 생산하는 연소방식에는 미분탄 연소방식과 순환유동층 연소방식이 있다. 미분탄 연소방식의 화력발전소에서 발생하는 석탄회의 경우, 80% 이상이 콘크리트 혼화재나 시멘트의 원료로 사용되고 있다. 이에 비해 순환유동층 연소방식의 석탄회의 경우, SiO2 함량이 45% 이하로 혼화재로서 포졸란 반응에 대한 SiO2 함량이 충분하지 않아 KS 규격(KS L 5405)에 부합하지 못하여 콘크리트 혼화재나 시멘트의 원료로 사용되지 못하고 전량 매립의 형태로 폐기되는 실정이다.
순환유동층 연소방식은 석탄 연소과정에서 발생하는 황 성분을 제거하기 위해 석회석을 이용하여 로(furnace) 내 탈황을 하기 때문에 발생한 석탄회 내에는 CaO 화합물 성분이 다량으로 함유되어 있다. 다량의 CaO 화합물이 포함된 석탄회를 콘크리트 혼화재로 사용하게 되면 콘크리트 수화반응에 참여하지 못한 유리석회(free-CaO) 성분으로 인해 콘크리트의 내구성, 팽창, 풍화, 균열 등의 치명적인 문제점을 가지고 있으며, 또한 SO3 함량이 많아 콘크리트 혼화재로 사용 시 에트린가이트(ettringite) 생성을 촉진시켜 콘크리트의 강도를 저하시키는 문제를 야기시킨다.
석탄에는 통상적으로 2~15% 정도의 불연성 회분, 즉 석탄회가 함유되어 있다. 이에, 미분탄을 보일러에 공급하면, 불연성 회분 중 대략 20%는 고온의 연소열에 의해 용융되며, 여러 입자가 응결되어 보일러의 하부로 배출되고, 불연성 회분 중 대략 80%는 각 입자별로 연소되어 연소가스 흐름에 따라 비산된 석탄회는 전기집진기 등과 같은 집진 장치에 포집된다.
이러한, 보일러의 하부로 배출되는 석탄회는 바텀애쉬(bottom ash, 저회)라고 불리우며, 노벽, 과열기, 재열기 등에 부착되어 있다가 자중에 의해 보일러 바닥으로 떨어지며, 입경은 1~5mm 정도로 보일러 하부에 모여 분쇄기(grinder)로 분쇄된 다음, 애쉬이송 탱크로 보내지고 대부분은 애쉬 매립장에 버려진다. 바텀애쉬는 입자의 크기와 분포가 일정하지 않고, 품질이 좋지 않기 때문에 바다에 방파제를 구축한 후 전량 매립하고 있다.
이렇게 매립장에 비회와 저회가 불균질하게 혼합되어 있는 석탄회를 매립회라고 하며, 매립장소와 시기에 따라서 석탄회의 물성이 크게 차이가 난다. 이와 같은 단점 때문에 콘크리트 골재 등에 사용하기 위해서는 회처리장에서 매립처립된 매립회를 입도별 선별하고, 세척작업 등을 거쳐서 사용하고 있으며, 이렇게 재활용 된다 하더라도 선별작업 후에 남게 되는 석탄회를 처리해야 하는 문제점을 가진다.
저회의 경우 40% 수준만이 재활용되고 있으나 현장에서 적용되기는 아직 무리가 있으며 재활용되지 못하는 저회는 소각로 바닥에서 다른 부산물들과 함께 집진되어 매립되는 실정이다. 또한 매립회는 습식매립이 되므로 재활용하기 어려운 상황이며 해안가에 위치할 경우 많은 염화물 이온을 포함하게 된다.
관련 선행기술로는 대한민국 특허공개 제10-2003-0060528호는 제강슬래그를 포함하는 시멘트 콘크리트 및 모르타르 조성물을 개시하고 있다.
또 대한민국 특허공개 제10-2005-0059970호는 다량의 CaO 화합물을 함유하고 있는 제강슬래그를 이용한 콘크리트를 개시하고 있다. 제강슬래그 조골재 및 세골재를 단독 또는 혼합으로 사용하고, 여기에 포졸란계 시멘트 및 물을 혼합하여 구성되는 콘크리트에 있어 시멘트 첨가량에 대하여 0.6~2.0중량부의 물유리를 첨가하여 제강 슬래그를 콘크리트 골재로 사용할 때 야기될 수 있는 팽창의 문제를 해결함과 동시에 초기강도 저하의 약점을 보완하는 효과를 얻을 수 있었으나 장기 재령으로 갈수록 이 반응은 자유 CaO(free-CaO)의 수화로 팽창의 위험이 있다.
대한민국 특허공개 제10-2005-0065937호에서는 제강 슬래그를 40mm 이하로 분쇄하고, 탄산가스를 물에 용해시켜 pH 3.6~4.2로 탄산용액을 제조하고, 제조된 탄산용액의 pH가 6.5~7.0이 될 때까지 분쇄된 제강 슬래그와 반응시킴으로 제강 슬래그 내의 유리 석회를 안정화하여 제강 슬래그의 팽창을 억제시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있었으나, 제강 슬래그의 입도를 40mm 이하로 제한하기 때문에 분쇄 공정에 의한 추가적 비용이 발생하며, 입도가 40mm 이하인 제강 슬래그의 경우 탄산화막이 표면에 제한되기 때문에 2차 수화가 발생하여 팽창되는 문제점이 발생할 수 있다.
대한민국 특허공개 제10-2010-0085785호에서는 시멘트, 물 그리고 골재를 이용하여 제품을 만들고, 제조된 제품을 압력이 유지되는 챔버 내부에서 압력과 온도를 상승하여 제품과 이산화탄소를 반응시켜 탄산칼슘형태로 이산화탄소가 저장된 콘크리트를 제조하였으나, 제조된 제품을 챔버 내에 투입하여 온도와 압력을 상승하기 때문에 발생하는 비용적인 문제와 공정과정이 복잡하며, 탄산화 유지시간 또한 12시간 이내로 소요되는 시간이 비교적 길어 시설비 및 운영비가 매우 고가이므로 경제적이지 못하다.
대한민국 특허공개 제10-2005-0100474호에서는 정제회와 열병합발전소 석탄회를 85:15 내지 90:10의 비율로 혼합하여 콘크리트 혼화재로서의 KS 기준에 부합되게 제조할 수 있게 하였으나, 석탄회를 정제회와 혼합시 10~15중량부만을 이용하여 혼합하기 때문에 석탄회의 재활용률이 저조하여 대량의 순환 유동층 연소방식에서 발생하는 비산재의 재활용에는 적합하지 않다.
따라서, 최근 전세계적인 에너지 자원의 고갈에 따라 이를 대체할 신재생 에너지에 수요가 급증하고 있는 현실에서, 이러한 문제점을 개선한 기술 개발이 절실한 실정이나 아직까지 이에 관하여 개시된 바를 찾아볼 수 없다.
또한, 저회 및 매립회를 재활용하기 위해 추가된 작업공정으로부터 일부 매립회만 사용하는 것은 골재 제조 단가의 상승을 유발할 뿐만 아니라, 자원 재활용의 효율성 측면에서도 바람직하지 못하다.
이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 석탄회 내 포함된 다량의 CaO 화합물을 저회 및 매립회를 이용하여 수화시키고 아이리히 믹서(Eirich mixer)등과 같은 조립기를 이용하여 혼합하면서 조립화하여 인공경량골재로 제조할 경우, 수분을 따로 첨가하지 않으면서 콘크리트의 내구성, 팽창, 풍화, 균열 및 강도저하 등을 일으키는 유리석회로 인한 문제를 해결하여 전량 매립되던 CaO 함유 석탄회를 재활용할 수 있고, 이와 더불어 재활용율이 낮은 저회와 다량으로 매립되어 있는 회처리장의 매립회 또한 재활용하여 별도의 필수 성분 및 에너지원을 추가하지 않고 간단한 공정에 의하여 모래의 표준 KS규격(KS F 2534)을 만족시키는 인공경량골재를 제조할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 콘크리트의 내구성, 팽창, 풍화, 균열 및 강도저하 등 문제를 일으키는 유리석회를 수분을 첨가하지 않고 안정화시켜 전량 매립되던 CaO 함유 석탄회를 재활용하여 표준 KS규격(KS F 2534)을 만족하는 인공경량골재의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 재활용율이 낮은 저회와 매립회를 재활용하는 인공경량골재의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 매립회 및 저회로 구성된 군에서 선택되는 수분함유 무기성오니와 CaO함유 석탄회를 혼합하고 수화하여 수화 석탄회를 수득하는 단계; 및 (b) 상기 수화 석탄회 중 직경이 0.1~180㎛인 석탄회를 믹서로 혼합하는 단계;를 포함하는 인공경량골재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 인공경량골재의 제조방법은 전량 매립되던 CaO함유 유동층 회를 재활용하고 콘크리트의 내구성, 팽창, 풍화, 균열 및 강도저하 등 문제를 일으키는 유리석회를 수분을 첨가하지 않고 안정화시킨 CaO 함유 석탄회를 이용함으로써, 별도의 필수 성분 및 에너지원을 추가하지 않고 간단한 공정에 의하여 표준 KS규격(KS F 2534)을 만족시키는 인공경량골재를 제조하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공경량골재의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 CaO 함유 석탄회의 화학조성을 나타내는 X-ray 회절 분석도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수화시킨 석탄회의 DTA/TG 분석을 나타내는 분석도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공경량골재의 입도분포를 나타내는 분석도이다.
본 발명에서는 CaO 함유 석탄회 내 포함된 다량의 CaO 화합물을 저회 및 매립회를 이용하여 수화시키고 수화 석탄회 중 직경이 0.1~180㎛인 석탄회를 아이리히 믹서(Eirich mixer)등과 같은 조립기를 이용하여 혼합하면서 조립화하여 인공경량골재로 제조할 경우, 수분을 따로 첨가하지 않으면서 콘크리트의 내구성, 팽창, 풍화, 균열 및 강도저하 등을 일으키는 유리석회를 안정화시킬 수 있고 별도의 필수 성분 및 에너지원을 추가하지 않고 간단한 공정에 의하여 표준 KS규격(KS F 2534)을 만족시키는 인공경량골재를 제조할 수 있는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, (a) 매립회 및 저회로 구성된 군에서 선택되는 수분함유 무기성오니와 CaO 함유 석탄회를 혼합하고 수화하여 수화 석탄회를 수득하는 단계; 및 (b) 상기 수화 석탄회 중 직경이 0.1~180㎛인 석탄회를 조립기로 혼합하면서 조립화하는 단계를 포함하는 인공경량골재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 CaO 함유 석탄회를 혼합하여 저회 및/또는 매립회의 무기성오니를 재활용하여 인공경량골재를 제조하는 기술로서, CaO 함유 석탄회의 수화단계를 거쳐 이온 용출이 유리한 수화물로 전환하여 알칼리 촉진제 역할을 통해 화학적으로 포졸란 반응을 촉진시켜 초기강도 증진을 도모한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공경량골재의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
보다 구체적으로, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공경량골재는 저회 및/또는 매립회를 세척하여 Cl- 이온을 제거하고, 함수율 30% 이하로 탈수시킨다. CaO 함유 석탄회와 혼합하여 수분 15% 이하로 수화시킨다. 상기 수화 석탄회 중 직경이 0.1~180㎛인 석탄회를 아이리히 믹서(Eirich mixer)를 이용하여 혼합하여 인공경량골재를 제조할 수 있다.
본 발명의 CaO 함유 석탄회는 구체적으로 CFBC 애쉬(Circulating Fluidized Bed Combustion ash), FBC 애쉬(Fluidized Bed Combustion ash), SDA 애쉬(Spray Dryer Absorption ash)를 적용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 CaO 함유 석탄회는 SiO2 함량이 24.7%로 KS L 5405의 석탄회 SiO2 함량 45% 이상을 만족시키지 못하고, 반면에 CaO는 38.35%로 다량의 석고와 유리석회를 포함하고 있다.
상기 수화시키는 단계는 상기 CaO 함유 석탄회 100중량부에 대하여 무기성오니 50~200중량부, 바람직하게는 65~150중량부를 첨가하여 수화시킬 수 있다.
상기 CaO 함유 석탄회에 포함된 유리석회를 안정화시키기 위하여 수화공정을 수행할 수 있다. 도 3을 참조하면, 상기 유리석회 양을 확인하기 위하여 수화시킨 석탄회의 DTA/TG 분석 결과, 상기 수화시킨 석탄회는 약 400℃ 부근에서 큰 흡열반응을 보이며 약 7%의 무게감량이 일어난다. 이는 Ca(OH)2의 결정수가 탈락하는 반응으로, 이때 모든 유리석회가 수화되었다고 가정하고 유리석회량을 계산하면 약 22%(CaO : H2O = x : 8)이고, 이를 통해 CaO 함유 석탄회에 약 22%의 유리석회가 존재함을 알 수 있다.
상기 순환유동층 반응시 발생한 CaO 함유 석탄회의 수화반응에는 다음과 같은 수화 반응식이 있다.
CaO(s) + H2O(l) ↔ Ca(OH)2(aq) + △Hr(-65kJ/mol of CaO)
여기에 필요한 수분량을 확인해 본 결과(석탄회의 CaO 함량이 22wt%임을 가정) 다음과 같다.
CaO(s) + H2O(l) ↔ Ca(OH)2(aq)
CaO(56g/mol) + H2O(18g/mol) ↔ Ca(OH)2(74g)
여기서 석탄회 1000kg에 존재하는 CaO 220kg 수화시 약 71kg 물이 필요하다 (석탄회 100중량부 대비 7.1중량부)
이때, 수화시 증발되는 물량을 계산해 보면 다음과 같다.
CaO(s) + H2O(l) ↔ Ca(OH)2(aq) + △Hr(-65kJ/mol of CaO) 발열
CaO 56g/mol ↔ CaO는 수화시 65kJ/56g 발열
CaO 수화시 1,160kJ/kg ↔ 276kcal/kg(1kcal=4.2kJ) 발열
CaO의 수화발열량 276kcal/kg(석탄회 중 CaO 함량 22wt%임을 가정), 물의 비열 1kcal/kg, 물의 증발잠열 597kcal/kg으로 물의 증발량을 계산해보면, 석탄회 1000kg 수화시 CaO 220kg의 발열반응(60,720kcal/kg)으로 인해 20℃의 물(677kcal/kg)이 약 90kg(석탄회 100중량부 대비 9.0중량부) 증발될 것이므로, 수화시 필요한 반응수와 수화시 발생하는 발열량을 합해보면 16.1중량부의 최소 수분량이 필요하다.
따라서, 본 발명에 의한 수화 공정을 수행하기 위해 CaO 함유 유동층 석탄회를 교반조에 투입하고 유동층 석탄회 100중량부에 대하여 무기성오니 50~200 중량부를 첨가한다. 상기 범위에서 충분한 수화가 이루어질 수 있고, 수화시킨 석탄회에 탈수나 건조 공정이 추가로 필요하지 않은 장점이 있다.
본 발명에서 상기 CaO 함유 석탄회를 아이리히 믹서(Eirich mixer), 아이리히 디스크 펠리타이저(Eirich disk pelletizer) 및 단광기(briquetting machine)로 구성된 군에서 선택된 조립기를 이용하여 성형할 수 있는데, 바람직하게는 아이리히 믹서(Eirich mixer)를 사용한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에서 상기 수화된 석탄회는 아이리히 믹서(D)(Eirich mixer, RV 12W)에서 인공경량골재(모래)로 성형할 수 있다. 상기 성형된 인공경량모래는 평균입경 2 내지 3mm를 가지며, 수화된 석탄회의 성분 중 Ca(OH)2가 SiO2와 수화 반응하는 포졸란 반응으로 강도가 발현되고, 성형직후는 이동 및 취급이 가능한 2N 이상의 강도를 보이며 하루가 지나면 포졸란 반응으로 10N이상의 강도를 보였다.
본 발명의 인공경량골재의 제조방법에 있어서, 상기 무기성오니는 세척하고 함수율 30% 이하로 탈수한 후에 (a) 단계에 투입될 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계에서 5% 이하의 시멘트를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에서 상기 방법에 의하여 제조된 인공경량골재에 관한 것이다. 상기 인공경량골재는 평균입경이 2 내지 3mm일 수 있다.
본 발명에 의하여 제조된 인공경량골재는 전량 매립되던 CaO 함유 석탄회를 재활용하고 콘크리트의 내구성, 팽창, 풍화, 균열 및 강도저하 등 문제를 일으키는 유리석회를 안정화시킨 CaO 함유 석탄회를 이용함으로써, 모래의 표준 KS규격(KS F 2534)을 만족시키는 효과가 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
[실시예]
실시예 1
저회 30중량부 및 매립회 30중량부를 교반조에 투입하고 CaO 함유 석탄회 (YSE 석탄회) 40중량부를 첨가하고 아이리히 믹서(Eirich mixer)를 이용하여 혼합하여 인공경량모래를 제조하였다.
CaO 함유 석탄회, 저회 및 매립회의 화학조성은 표 1~3에 나타내었다.
YSE 석탄회(Fly ash) 화학조성
Ig.
loss
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 P2O5 MnO C S Total
wt% 5.10 31.5 11.51 8.66 32.08 5.18 0.35 0.79 0.43 0.11 0.05 1.27 0.91 99.95
YH 저회 화학조성
Ig.
loss
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 P2O5 MnO C SO3 Total
wt% 1.04 60.78 25.4 4.14 1 0.94 0.08 3.23 0.84 0.12 0.03 1.74 0.43 99.78
SCP 매립회 화학조성
Ig.
loss
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O TiO2 ZrO2 P2O5 Total
wt% 1.31 56.94 24.77 8.8 3.55 1.43 0.62 0.86 1.18 0.05 0.42 99.94
실시예 1에 의한 저회, 매립회, 수화 석탄회 및 인공경량모래의 화학조성은 표 4에 나타내었다.
Figure pat00001
실시예 2
저회 30중량부 및 매립회 25중량부를 교반조에 투입하고 CaO 함유 석탄회 (YSE 석탄회) 45중량부를 첨가하고 아이리히 믹서(Eirich mixer)를 이용하여 혼합하여 인공경량모래를 제조하였다.
실시예 2에 의한 저회, 매립회, 수화 석탄회 및 인공경량모래의 화학조성은 표 5에 나타내었다.
Figure pat00002
실시예 3
저회 20중량부 및 매립회 20중량부를 교반조에 투입하고 CaO 함유 석탄회 (YSE 석탄회) 60중량부를 첨가하고 아이리히 믹서(Eirich mixer)를 이용하여 혼합하여 인공경량모래를 제조하였다.
실시예 3에 의한 저회, 매립회, 수화 석탄회 및 인공경량모래의 화학조성은 표 6에 나타내었다.
Figure pat00003
[비교예]
실시예 1에서 저회(매립회)를 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 인공경량모래를 제조하였다.
[실험예]
강도 측정
본 발명에 의한 인공경량모래의 강도특성을 파악하기 위하여 UTM 압축강도 장치(CFD 50)를 이용하여 강도 측정을 수행하였다.
물성 측정
본 발명에 의한 인공경량모래의 물성 측정을 위하여 하기와 같이 강열감량, 단위용적질량, 점토 덩어리 분석, 0.08mm 체 통과량 분석 및 안정성 분석을 수행하였다.
(1) 강열감량: KS F 2534 방법에 의하여 측정하였고 그 단위는 %이다.
(2) 단위용적질량: KS F 2534 방법에 의하여 측정하였고 그 단위는 kg/㎥ 이다.
(3) 점토 덩어리 분석: KS F 2534 방법에 의하여 측정하였고 그 단위는 kg/㎥ 이다.
(4) 0.08mm 체 통과량 분석: KS F 2534 방법에 의하여 측정하였고 그 단위는 %이다.
(5) 안정성 분석: KS F 2534 방법에 의하여 측정하였고 그 단위는 %이다.
실시예 1~3, 비교예 1에 대한 강도 측정 결과는 다음과 같다.
구분 Granules strength (2-4mm)
성형 후 24hr 이후
실시예1 10.7N
실시예2 10.4N
실시예3 10.1N
비교예1 12.1N
또한, 실시예 1~3, 비교예 1에 대한 물성 측정 결과(KS F 2534)는 다음과 같다.
강열감량
(%)
단위용적질량
(kg/m3)
점토 덩어리
(%)
0.08mm 체통과량
(%)
안정성
(%)
KS 기준 5 이하 1120 이하 2.0 이하 -
B/A골재 5.0 이하
-
B/A골재 10 이하
실시예 1 0.9 1050 0.0 1.1 2.1
실시예 2 1.8 1040 0.0 1.2 3.1
실시예 3 2.1 1047 0.0 1.2 3.8
비교예 1 0.9 1170 0.0 1.2 2.3
따라서, 실시예 1~3에 의하여 제조된 인공경량모래가 모래의 KS규격(KS F 2534)을 만족하는 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 상기 본 발명에 의한 인공경량모래는 CaO 함유 석탄회 내 포함된 다량의 유리석회 성분을 저회 및 매립회의 수분을 이용하여 수화시켜 화학적으로 안정한 상으로 전환시키고 이를 아이리히 믹서 등과 같은 조립기로 조립화함으로써, 전량 매립되던 CaO 함유 석탄회를 재활용하고 콘크리트의 내구성, 팽창, 풍화, 균열 및 강도저하 등 문제를 일으키는 유리석회를 안정화시킨 CaO 함유 석탄회를 이용하여 모래의 표준 KS규격(KS F 2534)을 만족시키는 효과가 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 하기 단계를 포함하는 인공경량골재의 제조방법:
    (a) 매립회 및 저회로 구성된 군에서 선택되는 수분함유 무기성오니와 CaO 함유 석탄회를 혼합하고 수화하여 수화 석탄회를 수득하는 단계; 및
    (b) 상기 수화 석탄회 중 직경이 0.1~180㎛인 석탄회를 조립기로 혼합하는 단계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CaO 함유 석탄회 100중량부에 대하여 무기성오니 50~200중량부를 첨가하여 수화하는 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 CaO 함유 석탄회는 CFBC 애쉬(Circulating Fluidized Bed Combustion ash), FBC 애쉬(Fluidized Bed Combustion ash) 또는 SDA 애쉬(Spray Dryer Absorption ash)인 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조립기는 아이리히 믹서(Eirich mixer), 아이리히 디스크 펠리타이저(Eirich disk pelletizer) 및 단광기(briquetting machine)로 구성된 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무기성오니는 세척 및 함수율 30% 이하로 탈수한 후에 (a) 단계에 투입되는 것을 특징으로 하는 인공경량골재의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 5% 이하의 시멘트를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 인공경량골재의 제조방법.
KR1020150088568A 2015-06-22 2015-06-22 인공경량골재의 제조방법 KR101702122B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150088568A KR101702122B1 (ko) 2015-06-22 2015-06-22 인공경량골재의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150088568A KR101702122B1 (ko) 2015-06-22 2015-06-22 인공경량골재의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170001762A true KR20170001762A (ko) 2017-01-05
KR101702122B1 KR101702122B1 (ko) 2017-02-02

Family

ID=57835636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150088568A KR101702122B1 (ko) 2015-06-22 2015-06-22 인공경량골재의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101702122B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107352902A (zh) * 2017-07-18 2017-11-17 中北大学 一种自密实微膨胀c55混凝土
CN107365117A (zh) * 2017-07-18 2017-11-21 中北大学 一种自密实微膨胀c60高性能混凝土
CN111747704A (zh) * 2020-06-10 2020-10-09 东南大学 一种二灰碎石废料再生利用的方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102282132B1 (ko) 2018-06-05 2021-07-28 한국철도기술연구원 고기능성 자갈을 이용한 자갈궤도 및 그 시공방법
KR102307449B1 (ko) 2019-04-11 2021-10-05 한국철도기술연구원 자갈궤도용 고기능성 자갈
KR20200120213A (ko) 2019-04-12 2020-10-21 한국철도기술연구원 코팅자갈을 이용한 자갈궤도 및 그 시공방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09314528A (ja) * 1996-05-28 1997-12-09 Matsushita Electric Works Ltd 無機質成形体の製造方法
KR20150005019A (ko) * 2013-07-04 2015-01-14 경상대학교산학협력단 무기질 슬러지 폐기물을 이용한 지오폴리머 결합의 인공골재 조성물 및 그 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09314528A (ja) * 1996-05-28 1997-12-09 Matsushita Electric Works Ltd 無機質成形体の製造方法
KR20150005019A (ko) * 2013-07-04 2015-01-14 경상대학교산학협력단 무기질 슬러지 폐기물을 이용한 지오폴리머 결합의 인공골재 조성물 및 그 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107352902A (zh) * 2017-07-18 2017-11-17 中北大学 一种自密实微膨胀c55混凝土
CN107365117A (zh) * 2017-07-18 2017-11-21 中北大学 一种自密实微膨胀c60高性能混凝土
CN107365117B (zh) * 2017-07-18 2020-04-07 中北大学 一种自密实微膨胀c60高性能混凝土
CN107352902B (zh) * 2017-07-18 2020-04-07 中北大学 一种自密实微膨胀c55混凝土
CN111747704A (zh) * 2020-06-10 2020-10-09 东南大学 一种二灰碎石废料再生利用的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101702122B1 (ko) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101702122B1 (ko) 인공경량골재의 제조방법
KR102125577B1 (ko) 순환 유동층 보일러 버텀애시를 자극제로 이용한 결합재 조성물
KR101698983B1 (ko) 인공경량골재의 제조방법
KR101787416B1 (ko) 고비중 광물 미분과 유동층상 보일러 석탄회를 포함하는 자기 경화형 인공골재 및 그의 제조방법
CN110167901A (zh) 土工聚合物组合物以及使用其的砂浆及混凝土
KR20180109377A (ko) 6가 크롬 용출이 없는 친환경 연약지반 표층혼합처리 및 흙포장 공법
Soriano et al. Almond-shell biomass ash (ABA): A greener alternative to the use of commercial alkaline reagents in alkali-activated cement
KR20180051903A (ko) 중금속 용출이 없는 무독성 표층혼합처리 공법
KR101973093B1 (ko) 순환자원을 자극제로 이용한 시멘트 대체용 결합재 조성물
KR20180099598A (ko) 조강성이 향상된 콘크리트 2차제품용 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 2차제품 제조방법
KR20180027888A (ko) 중금속 용출이 없는 친환경 연약지반 표층혼합처리 및 흙포장 공법
KR101043932B1 (ko) 바텀애쉬를 포함하는 비소성 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 조성물
KR100967819B1 (ko) 폴리실리콘 제조공정에서 발생한 슬러지를 활용한 성토재용 조성물, 성토재 및 그 제조방법
KR20180134811A (ko) 중금속 용출이 없는 친환경 연약지반 표층혼합처리 및 흙포장 공법
KR20170118991A (ko) 순환유동층보일러 고칼슘연소재를 이용한 토양안정재
KR20020065190A (ko) 석탄재를 주제로 한 벽돌의 제법
KR101867471B1 (ko) 고로슬래그 미분말 다량치환 순환골재 콘크리트 2차제품 및 그의 제조방법
KR20190048989A (ko) 자기발열 순환 유동층 보일러 바텀애시를 활용한 속경성 무기 결합재
KR101626297B1 (ko) 순환유동층 보일러 애시를 함유하는 슬래그보드 및 그 제조방법
JP2014189439A (ja) セメントクリンカーの製造方法
JP2013202463A (ja) リン回収材、リン回収方法及び肥料の製造方法
KR20150114771A (ko) 산업부산물을 활용한 연약지반용 고화재 조성물
KR102522763B1 (ko) 중금속 용출이 없고 내화학성이 향상된 콘크리트 2차제품용 결합재 및 이를 이용한 콘크리트 2차제품 제조방법
KR102014282B1 (ko) 고비중 광물 미분과 유동층상 보일러 석탄회를 포함하는 흡수율 및 비중이 개선된 인공골재 조성물, 그를 사용하여 제조된 인공골재, 및 그의 제조방법
KR102082911B1 (ko) 무시멘트 결합재를 이용한 비소성 인공경량골재 조성물 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant