KR20180003281A - 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법 - Google Patents

실리콘 슬러지를 이용한 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업폐기물인 실리콘 슬러지에 열병합발전소에서 배출되는 미분탄재를 혼합하여 성토재로 활용할 수 있는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실리콘 슬러지를 이용한 성토재는 실리콘 슬러지 40 내지 80중량%와, 바텀애시 10 내지 50중량%와, 토사 및 골재 중에서 선택된 어느 하나의 충전재 1 내지 30중량%와, 플라이애시 및 탈황석고 중에서 선택된 어느 하나의 고화재 5 내지 30중량%와, pH조절제 1 내지 10중량%를 함유한다. 상기 바텀애시 및 플라이애시는 미분탄에 석회석을 첨가하여 연소시키는 열병합발전소에서 발생된다.

Description

실리콘 슬러지를 이용한 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법{fill material using silicon sludge and manufacturing apparatus and manufacturing method thereof}
본 발명은 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업폐기물인 실리콘 슬러지에 열병합발전소에서 배출되는 석탄재 및 고화재를 혼합하여 성토재로 활용할 수 있는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법에 관한 것이다.
건설공사에는 각종 재료들이 사용되는데 그 중에서도 가장 많은 양이 소모되며, 기본적인 필수재료로서 다양한 분야에 사용되는 재료가 성토재이다. 성토재로서는 지금까지 거의 모든 분야에서 천연 재료인 흙이나 골재를 사용하고 있다.
그러나, 성토공사에 필요한 성토재료를 육상토취장을 개발하여 사용할 경우, 토취장 개발에 따른 환경파괴 및 토취장의 개발사용 후 산림복구의 비용의 문제가 발생한다.
최근 이에 대한 대책방안으로 일부 인공 성토재들이 사용되고 있으나, 대부분 기존 성토재료의 소량만을 치환하는 단순 대체재이므로 자연환경 보전, 경제성 등의 측면에서 여전히 해결되지 못한 문제들이 존재한다. 따라서, 기존의 성토재료인 천연 흙 재료를 대체할 만한 새로운 성토재의 개발이 시급한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0900779호에는 매립 석탄회와 현장 발생토를 이용한 인공성토재 제조방법이 개시되어 있다.
상기 인공성토재 제조방법은 화력발전소에서 전력을 생산하고 부산물로 발생하는 석탄회와 탈황석고를 현장 발생토(일부 토사) 및 시멘트와 일정 비율로 배합하여 인공배합토 및 인공파쇄재를 제조하고 이를 인공성토재로 활용하고 있다.
하지만, 상기 종래의 기술은 성토재의 강도를 높이기 위해 시멘트를 사용하고 있다는 점에서 제조비용을 상승시키는 문제점이 있다.
한편, 폴리실리콘은 다결정실리콘(Poly Crystalline Silicon)이라고도 하며, 초기에는 CPU 기판에 사용하기 위하여 주로 생산되어 왔으며 그 생산량도 많지 않았으나 최근 지구 온난화 등 환경문제로 인하여 CO2가스의 배출제한에 따른 화석연료의 사용을 억제하고 또 화석연료 자원의 한계성에 따른 문제점에 대처하기 위하여 대체연료 산업인 태양에너지 산업이 발달하고 있으며, 이러한 태양에너지 산업의 발달과 더불어 태양에너지 산업의 핵심적 기초소재인 폴리실리콘의 생산기술 및 생산량도 증가하고 있다.
폴리실리콘은 규석을 정련하여 얻어지는 고도로 정제된 규사(석영)로부터 금속실리콘을 제조하고, 염화실란(모노실란이라고도 함) 및 삼염화실란으로 변환하는 일련의 과정을 거쳐 제조하는 것이 일반적으로 알려진 제조공정이며, 폴리실리콘 제조기술로는 지멘스공법, FBR공법 및 금속정련공법 등이 널리 알려져 있다.
그리고 폴리실리콘을 제조하는 일련의 공정으로부터 페기물이 슬러지 형태로 발생하고 있는데, 태양에너지 산업의 발달과 더불어 태양에너지 산업의 핵심적 기초소재인 폴리실리콘의 생산량의 증가로 인하여 폐기물인 슬러지의 발생량도 급격히 증가하는 실정이지만 적절한 재활용 방안을 찾지 못하고 산업폐기물로 취급되어 그대로 폐기되고 있는 실정이며, 이는 폐기장소의 부족과 폐기비용의 증가로 또 다른 환경문제를 일으키고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-0900779호: 매립 석탄회와 현장 발생토를 이용한 인공성토재 제조방법
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 산업폐기물인 실리콘 슬러지와 열병합발전소에서 배출되는 석탄재를 주재료로 하여 시멘트를 사용하지 않는 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 슬러지를 이용한 성토재는 실리콘 슬러지 40 내지 80중량%와, 바텀애시 10 내지 50중량%와, 토사 및 골재 중에서 선택된 어느 하나의 충전재 1 내지 30중량%와, 플라이애시 및 탈황석고 중에서 선택된 어느 하나의 고화재 5 내지 30중량%와, pH조절제 1 내지 10중량%를 함유한다. 상기 바텀애시 및 플라이애시는 미분탄에 석회석을 첨가하여 연소시키는 열병합발전소에서 발생된다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 제조장치는 탈수기로부터 배출되어 수분 함량이 50 내지 70중량%인 케이크 형태의 실리콘 슬러지가 투입되는 제 1투입호퍼와, 바텀애시가 투입되는 제 2투입호퍼와, 토사 및 골재 중에서 선택된 어느 하나의 충전재가 투입되는 제 3투입호퍼를 포함하는 투입부와; 상기 투입부에서 배출되는 상기 실리콘 슬러지, 상기 바텀애시, 상기 충전재를 이송시키는 벨트컨베이어와; 상기 벨트컨베이어의 상부에 설치되어 상기 벨트컨베이어를 통해 이송되는 상기 실리콘 슬러지 덩어리를 파쇄하기 위한 롤러파쇄기와; 상기 벨트컨베이어를 통해 이송되어 내부로 투입되는 상기 실리콘 슬러지, 상기 바텀애시, 상기 충전재를 혼합하는 혼합기와; 플라이애시 및 탈황석고 중에서 선택된 어느 하나의 고화재를 상기 혼합기에 투입하기 위한 고화재공급부와; 상기 혼합기에 pH조절제를 투입하기 위한 pH조절제공급부;를 구비한다.
상기 제 1투입호퍼는 상부에서 투입되는 상기 실리콘 슬러지를 하부로 배출할 수 있도록 하부에 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징에 설치되어 상기 하우징으로 투입된 실리콘 슬러지의 하방 이동을 촉진시키는 이동촉진부와, 상기 배출구의 상부에 설치되어 상기 실리콘 슬러지를 상기 배출구의 가장자리에서 중앙으로 이동시켜 배출을 촉진시키는 배출촉진부를 구비한다.
상기 이동촉진부는 상기 하우징의 내부공간을 가로지르도록 설치된 제 1회전축과, 상기 제 1회전축에 다수가 설치되어 상기 하우징의 상부로 투입된 실리콘 슬러지를 하방으로 밀어내는 가압날개들을 구비한다.
상기 이동촉진부는 상기 제 1회전축과 나란하도록 상기 가압날개들 사이에 설치되어 상기 실리콘 슬러지를 상기 가압날개들과 직교하는 방향으로 분할하는 분할수단을 더 구비한다.
상기 배출촉진부는 상기 제 1회전축의 하방에 설치되어 상기 배출구와 인접하게 위치하는 제 2회전축과, 상기 제 2회전축의 일측 외주면에 나선형으로 형성되는 제 1스크류부와, 상기 제 1스크류부와 이격되어 상기 제 2회전축의 타측 외주면에 나선형으로 형성되되 상기 제 1스크류부의 나선방향과 반대방향으로 형성된 제 2스크류부를 구비한다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 제조장치는 상기의 성토재 제조장치에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 산업폐기물인 실리콘 슬러지와 열병합발전소에서 배출되는 석탄재를 성토재의 주재료로 이용함으로써 산업폐기물을 유용하게 활용할 수 있다. 이러한 성토재는 석탄재의 수경성에 의해 시멘트를 사용하지 않고도 성토재로서의 강성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조장치는 수분이 많고 덩어리진 형태의 실리콘 슬러지를 성토재의 재료로 이용할 수 있도록 하는데 유용하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 성토재 제조방법을 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 성토재 제조장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 3은 도 2에 적용된 제 1투입호퍼의 내부를 나타낸 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제 1투입호퍼의 내부를 나타낸 단면도이고,
도 5는 도 2에 적용된 롤러파쇄기의 모습을 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 및 이의 제조장치와 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 예에 따른 성토재는 실리콘 슬러지, 바텀애시, 충전재, 고화재, pH 조절제를 함유한다. 가령, 실리콘 슬러지 40 내지 80중량%, 바텀애시 10 내지 50중량%, 충전재 1 내지 30중량%와, 고화재 5 내지 30중량%와, pH조절제 1 내지 10중량%를 함유할 수 있다.
실리콘 슬러지는 규사로부터 폴리실리콘을 제조하는 공정에서 발생된다. 실리콘 슬러지는 다량의 수분을 함유하고 있어서 1차적으로 탈수기를 통해 탈수처리된 것을 이용할 수 있다. 이 경우 실리콘 슬러지는 케이크 형태로 발생된다. 이러한 케이크 형태의 실리콘 슬러지는 흰색 또는 회색으로 함수율이 60중량% 전후, 즉 50 내지 70중량%이다. 이와 같이 수분의 함량이 높고 덩어리 형태의 실리콘 슬러지는 성토재의 재료로 활용하기가 쉽지 않으나 본 발명은 수경성을 갖는 석탄재를 사용함으로써 실리콘 슬러지를 성토재의 주재료로 유용하게 활용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 실리콘 슬러지의 화학조성의 일 예를 하기 표 1에 나타내었다.
성분 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O Cl 강열감량
함량(wt%) 69.5 7.73 0.11 1.78 0.04 4.06 2.48 16.3
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 실리콘 슬러지는 이산화규소가 주성분이며, 산화알루미늄과 산화칼슘, 산화나트륨이 소량 함유되어 있고, 미량의 산화철, 산화마그네슘이 함유되어 있다.
바텀애시(bottom ash)는 석탄 연소시 부산물로 발생되는 석탄재를 의미한다. 바람직하게 본 발명은 유연탄을 분말화시킨 미분탄에 석회석을 첨가하여 연소시키는 열병합발전소의 보일러 하부에서 발생된 바텀애시를 이용한다. 이러한 바텀애시는 모래와 비슷한 입도크기를 갖는다.
국내에서 발생되는 석탄재는 크게 2종류로 분류될 수 있다. 첫째는 일반 화력발전소처럼 연소온도가 1100~1300℃의 높은 온도에서 역청탄을 원탄으로 사용하여 발생되는 F급 석탄재이고, 둘째는 열병합 발전소에서 발생되는 것으로서 유동층 연소보일러 시스템을 이용하여 연소온도 900℃ 이하에서 역청탄, 갈탄을 원탄으로 사용하고, 원탄에 석회석 분말을 첨가하여 연소시 생성되는 C급 석탄재이다.
일반 화력발전소에서 발생하는 F급 석탄재와 같이 순수 역청탄만을 연소하여 발생하는 석탄회의 경우에는 산화칼슘(CaO) 함량이 1~5중량% 이하이고, 역청탄이 미분상태에서 고온 직화 연소되기 때문에 중공 구형의 입자를 갖는 석탄재로 생성된다. 반면, 열병합 발전소에서 생성되는 C급 석탄재와 같은 경우에는 낮은 온도에서 연소되기 때문에 불규칙한 입자이고 대부분 결정질로 구성되어 있으며, 원탄에 석회석 분말을 첨가하여 연소시키므로 산화칼슘(CaO)의 함량이 20중량% 이상으로 매우 높다는 특징을 갖는다. 하기 표 2에 열병합발전소에서 생성된 바텀애시와 화력발전소에서 생성된 바텀애시의 화학조성을 나타내었다.

항목		 함량(wt%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3
열병합발전소 바텀애시 27.2 16.7 6.73 32.5 4.12 1.50 1.18 3.95
화력발전소
바텀애시		 52.20 28.90 9.77 0.83 0.30 0.98 1.38 3.60
이와 같이 열병합발전소에서 발생된 바텀애시는 산화칼슘의 함량이 30중량% 이상으로 높기 때문에 물과 만나 수경성을 발현하므로 시멘트와 유사한 특성을 갖는다.
충전재로 토사 및 골재 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 충전재는 성토재의 최대건조밀도 기준인 1.5t/m3 이상을 맞추기 위하여 사용된다. 토사는 천연 토사나 건설폐기물처리장에서 발생하는 재활용 토사를 이용할 수 있고, 골재로 천연골재 또는 슬래그 골재 등을 사용할 수 있다.
고화재로 플라이애시 및 탈황석고 중에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있다. 이들 재료는 CaO 성분을 다량 함유하고 있어 슬러지의 수분저감과 알칼리자극제에 의한 강도발현 역할을 한다.
플라이애시는 석탄연소과정에서 집진시설에 포집된 비산재이다. 바람직하게 본 발명은 미분탄에 석회석을 첨가하여 연소시키는 열병합발전소의 집진시설에서 포집된 플라이애시를 이용한다. 이러한 플라이애시는 분말도 3,000㎠/g 이상, CaO함량이 20중량% 이상, 가령 20 내지 40중량%인 것이 바람직하다.
하기 표 3에 나타난 바와 같이 일반 화력발전소에서 발생하는 플라이애시는 SiO2함량이 높으나 CaO함량이 낮아서 강도반응을 위한 알칼리성분이 부족한 잠재수경성을 나타내지만, 열병합발전소에서 발생한 플라이애시는 포졸란물질과 CaO 함량이 높아 알칼리 자극제가 함유되어 있으므로 스스로 굳은 수경성을 나타내는 특징이 있다.

항목		 함량(wt%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3
열병합발전소 플라이애시 31.6 16.0 5.66 32.7 3.52 1.08 1.34 6.24
화력발전소
플라이애시		 62.8 21.1 5.95 3.60 1.13 0.98 1.80 0.59
pH조절제는 성토재의 pH를 용도에 적합하도록 조정하기 위해서 사용한다. pH조절제로서 산성액을 이용할 수 있다. 이러한 산성액으로 황산철 용액, 황산용액, 염산용액 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 성토재의 pH가 10 이상으로 높으면 지하수와 토양에 영향을 줄 우려가 있으므로 현장에 따라 pH를 조절해서 성토재를 생산할 필요가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 실리콘 슬러지 40 내지 80중량%와, 바텀애시 10 내지 50중량%와, 충전재 1 내지 30중량%와, 고화재 5 내지 30중량%와, pH조절제 1 내지 10중량%를 배합한 후 일정시간 동안 자연양생시켜 성토재를 제공할 수 있다.
본 발명은 종래와 같이 화력발전소에서 발생된 석탄재를 이용하는 것이 아니라 열병합발전소에서 발생되어 수경성을 갖는 석탄재를 이용하므로 시멘트를 사용하지 않고도 성토재로서 강도를 유지할 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 상술한 본 발명의 성토재를 제조하기 위한 성토재의 제조장치를 일 예를 들어 설명한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 성토재 제조장치는 크게 투입부(5)와, 벨트컨베이어(50)와, 롤러파쇄기(60)와, 혼합기(70)와, 고화재공급부(80)와, pH조절제공급부(90)를 구비한다.
투입부(5)는 탈수기로부터 배출된 케익 형태의 실리콘 슬러지가 투입되는 제 1투입호퍼(10)와, 바텀애시가 투입되는 제 2투입호퍼(30)와, 토사 및 골재 중에서 선택된 어느 하나의 충전재가 투입되는 제 3투입호퍼(40)를 포함한다.
제 1투입호퍼(10)의 상부로 실리콘 슬러지가 투입된다. 제 1투입호퍼(10)로 투입되는 실리콘 슬러지는 수분 함량이 50 내지 70중량%의 높고, 덩어리 형태라는 특성상 분말의 재료가 투입되는 통상적인 호퍼와 다른 구조를 갖는다.
제 1투입호퍼(10)의 일 예로 실리콘 슬러지를 하부로 배출할 수 있도록 하부에 배출구(12)가 형성된 하우징(11)과, 상기 하우징(11)에 설치되어 상기 하우징(11)으로 투입된 실리콘 슬러지의 하방 이동을 촉진시키는 이동촉진부와, 상기 배출구(12)의 상부에 설치되어 실리콘 슬러지를 배출구(12)의 가장자리에서 중앙으로 이동시켜 배출을 촉진시키는 배출촉진부를 구비한다.
하우징(11)의 하부는 점진적으로 좁아지는 형태로 형성되고, 하단부에 사각의 배출구(12)가 형성된다. 도시되지 않았지만 하우징의 하부에는 배출구를 개폐할 수 있는 도어가 설치될 수 있음은 물론이다.
이동촉진부는 하우징(11)의 상부측에 설치된다. 이동촉진부는 하우징(11)의 내부공간을 가로지르도록 설치된 제 1회전축(13)과, 제 1회전축(13)에 다수가 설치되는 가압날개들을 구비한다.
제 1회전축(13)의 양단은 베어링유니트(14)에 의해 회전가능하도록 지지된다. 제 1회전축(13)의 일단에는 풀리(17)가 결합되고, 풀리(17)는 모터(미도시)와 연결된 벨트(19)와 결합될 수 있다.
가압날개들(15)은 제 1회전축(13)에 일정 간격으로 다수가 설치된다. 제 1회전축(13)의 상부에는 3개의 가압날개(15)가 설치되고, 하부에는 2개의 가압날개(15)가 설치될 수 있다. 이러한 가압날개들(15)은 하우징(11)의 내부에서 회전하면서 수분이 많고 덩어리진 형태의 실리콘 슬러지를 하방으로 밀어내는 역할을 한다.
배출촉진부는 제 1회전축(13)의 하방에 설치되는 제 2회전축(20)과, 제 2회전축(20)의 일측 외주면에 나선형으로 형성되는 제 1스크류부(21)와, 제 1스크류부(21)와 이격되어 제 2회전축(20)의 타측 외주면에 나선형으로 형성되는 제 2스크류부(23)를 구비한다.
제 2회전축(20)은 하우징(11)의 하부측에 설치된다. 제 2회전축(20)은 배출구(12)의 상부에 위치한다. 제 2회전축(20)의 양단은 베어링유니트(22)에 의해 회전가능하도록 지지된다. 제 2회전축(20)의 일단에는 풀리(25)가 결합되고, 풀리(25)는 모터(미도시)와 연결된 벨트(27)와 결합될 수 있다.
제 1스크류부(21)와 제 2스크류부(23)의 나선방향은 서로 반대이다. 따라서 제 1스크류부(21)에 의한 실리콘슬러지의 이동과 제 2스크류부(23)에 의한 실리콘 슬러지의 이동 방향은 반대이다. 도시된 예에서 제 2회전축(20)이 회전하게 되면 제 1스크류부(21)에 의해 하우징(11)의 일측 내측면 주위에 있는 실리콘 슬러지는 배출구(12)의 중앙 방향으로 이동하고, 제 2스크류부(23)에 의해 하우징(11)의 타측 내측면 주위에 있는 실리콘 슬러지는 배출구(12)의 중앙 방향으로 이동한다.
이러한 배출촉진수단에 의해 수분이 많은 실리콘 슬러지를 효과적으로 배출시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 예로 이동촉진부가 분할수단을 더 구비할 수 있다.
도 4를 참조하면, 분할수단은 가압날개들(15) 사이에 설치되는 와이어부재(16)로 이루어질 수 있다. 와이어부재(16)의 양측은 인접하는 가압날개들(15) 각각에 결합된다. 와이어부재(16)로 강선을 이용할 수 있다. 이러한 와이어부재(16)는 제 1회전축(13)의 회전에 의해 덩어리 형태의 실리콘 슬러지를 여러 조각으로 절단하여 큰 덩어리를 작은 덩어리로 분할하는 역할을 한다. 따라서 실리콘 슬러지의 하방 이동을 촉진시킬 수 있다.
제 2투입호퍼(30)에는 모래와 비슷한 입도 크기를 갖는 바텀애시가 투입되어 하부에 형성된 배출구를 통해 벨트컨베이어(50)로 배출된다. 제 2투입호퍼(30)는 통상적인 구조이다.
제 3투입호퍼(40)에는 충전재가 투입되어 하부에 형성된 배출구를 통해 벨트컨베이어(50)로 배출된다. 충전재로 토사 또는 골재가 이용될 수 있다. 골재로 가는 모래나 굵은 모래 등의 천연골재나 슬래그를 재활용한 골재가 이용될 수 있다. 제 3투입호퍼(40)는 통상적인 구조이다.
벨트컨베이어(50)는 투입부(5)의 하부에 설치되어 혼합기(70) 방향으로 길게 연장된다. 벨트컨베이어(50)는 제 1투입호퍼(10)에서 배출되는 실리콘 슬러지, 제 2투입호퍼(30)에서 배출되는 바텀애시, 제 3투입호퍼(40)에서 배출되는 충전재를 혼합기 방향으로 이송시킨다.
벨트컨베이어(50)에 의해 이송되는 실리콘 슬러지는 바텀애시와 충전재와 달리 조그만 덩어리 형태이다. 이 경우 혼합기(70)에서 혼합이 잘 이루어지지 않으므로 벨트컨베이어(50)에 의해 이송되는 실리콘 슬러지를 작게 파쇄할 필요가 있다. 이를 위해 본 발명은 롤러파쇄기(60)가 구비된다.
롤러파쇄기(60)는 벨트컨베이어(50)의 상부에 설치되어 벨트컨베이어(50)를 통해 이송되는 실리콘 슬러지 덩어리를 파쇄한다. 롤퍼파쇄기(50)는 벨트컨베이어(50)의 이송방향을 따라 하나 또는 둘 이상의 다수가 일정 간격으로 설치될 수 있다.
롤러파쇄기(60)는 롤러(63)와, 롤러(63)의 회전축(66)과 연결되어 롤러(60)를 회전시키는 모터(69)와, 롤러(63)의 표면에 부착된 실리콘 슬러지를 이탈시키는 스크레퍼(67)로 구비될 수 있다.
롤러(63)는 바깥방향으로 돌출된 산부(64)와, 홈으로 마련된 골부(65)가 교대로 형성된 구조를 갖는다. 롤러(63)의 좌우 양측에 결합된 회전축(66)은 지지프레임(61)에 회전가능하도록 지지된다. 롤러(63)는 벨트컨베이어(50)의 이송벨트(55)와 1 내지 5cm 이격되도록 이송벨트(55)의 상부에 설치된다.
스크레퍼(67)의 양측은 지지프레임(61)에 고정되어 롤러(63)와 근접하게 설치된다.
혼합기(70)는 벨트컨베이어(50)를 통해 이송되는 실리콘 슬러지, 바텀애시, 충전재를 혼합한다.
혼합기(70)로 통상적인 이축 패들 방식의 연속혼합기가 사용될 수 있다. 혼합기(70)는 전단에 유입구(71)가 형성되고, 후단에 배출구(73)가 형성된다. 그리고 내부에는 2개의 회전축(75)이 나란하게 설치되고, 각 회전축에는 패들(77)이 설치된다.
벨트컨베이어(50)를 통해 이송되는 실리콘 슬러지, 바텀애시, 충전재가 혼합기(70)의 유입구(71)로 투입된다. 혼합기(70)로 투입된 실리콘 슬러지, 바텀애시, 충전재는 내부에서 골고루 혼합되면서 이동하여 배출구(73)를 통해 외부로 배출된다.
고화재공급부(80)는 플라이애시 및 탈황석고 중에서 선택된 어느 하나의 고화재를 혼합기에 투입하기 위한 것이다.
고화재공급부(80)는 고화재가 저장된 사일로(81)와, 사일로(81)와 혼합기(70)의 유입구(71)를 연결하는 연결관으로 이루어질 수 있다. 사일로(81)에 저장된 분말 형태의 고화재는 연결관을 통해 혼합기의 유입구로 투입되어 혼합기 내부에서 실리콘 슬러지, 바텀애시, 충전재와 함께 혼합된다.
그리고 pH를 조절하기 위한 pH조절제는 pH조절제공급부(90)를 통해 혼합기(70)로 투입된다. pH조절제공급부는 액상의 pH조절제가 저장된 저장탱크(91)와, 저장탱크(91)와 혼합기(70)를 연결하는 연결관(95)과, 혼합기(70) 내부에 설치되어 혼합기(70) 내부로 pH조절제를 분사하는 분사노즐로 구비될 수 있다.
혼합기(70)의 배출구(73)를 통해 배출되는 혼합물은 일정시간 동안 양생하여 성토재로 사용된다.
상술한 제조장지를 이용하면 수분의 함량이 높고 덩어리진 케이크 형태의 실리콘 슬러지에 다른 재료들을 효과적으로 혼합하여 성토재를 용이하게 제조할 수 있다.
이하, 상술한 성토재를 제조장치를 이용한 성토재의 제조방법을 도 1을 참조하면서 설명한다.
먼저, 제 1투입호퍼(10)에 실리콘 슬러지를 투입하고, 제 2투입호퍼(30)에 바텀애시를 투입하고, 제 3투입호퍼(40)에 충전재를 투입한다. 제 1 내지 제 3투입호퍼(10)(30)(40)를 통해 일정량의 실리콘 슬러지, 바텀애시, 충전재가 벨트컨베이어로 배출된다.
배출된 실리콘 슬러지, 바텀애시, 충전재는 벨트컨베이어를 통해 혼합기(70)로 이송시킨다. 이송과정에서 실리콘 슬러지는 롤퍼파쇄기(60)를 이용하게 잘게 분쇄한다.
혼합기(70)의 유입구를 통해 투입된 실리콘 슬러지, 바텀애시, 충전재는 혼합기 내부에서 혼합된다. 이때 혼합기의 유입구로 고화재를 공급한다. 그리고 혼합기 내부에 설치된 분사노즐을 통해 pH조절제를 공급한다.
혼합기의 배출구를 통해 배출된 혼합물을 일정시간 동안 실온에서 자연양생시킴으로써 최종적으로 성토재를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10: 제 1투입호퍼 30: 제 2투입호퍼
40: 제 3투입호퍼 50: 벨트컨베이어
60: 롤러파쇄기 70: 혼합기

Claims (8)

  1. 실리콘 슬러지 40 내지 80중량%와, 바텀애시 10 내지 50중량%와, 토사 및 골재 중에서 선택된 어느 하나의 충전재 1 내지 30중량%와, 플라이애시 및 탈황석고 중에서 선택된 어느 하나의 고화재 5 내지 30중량%와, pH조절제 1 내지 10중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 바텀애시 및 플라이애시는 미분탄에 석회석을 첨가하여 연소시키는 열병합발전소에서 발생된 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재.
  3. 탈수기로부터 배출되어 수분 함량이 50 내지 70중량%인 케이크 형태의 실리콘 슬러지가 투입되는 제 1투입호퍼와, 바텀애시가 투입되는 제 2투입호퍼와, 토사 및 골재 중에서 선택된 어느 하나의 충전재가 투입되는 제 3투입호퍼를 포함하는 투입부와;
    상기 투입부에서 배출되는 상기 실리콘 슬러지, 상기 바텀애시, 상기 충전재를 이송시키는 벨트컨베이어와;
    상기 벨트컨베이어의 상부에 설치되어 상기 벨트컨베이어를 통해 이송되는 상기 실리콘 슬러지 덩어리를 파쇄하기 위한 롤러파쇄기와;
    상기 벨트컨베이어를 통해 이송되어 내부로 투입되는 상기 실리콘 슬러지, 상기 바텀애시, 상기 충전재를 혼합하는 혼합기와;
    플라이애시 및 탈황석고 중에서 선택된 어느 하나의 고화재를 상기 혼합기에 투입하기 위한 고화재공급부와;
    상기 혼합기에 pH조절제를 투입하기 위한 pH조절제공급부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1투입호퍼는 상부에서 투입되는 상기 실리콘 슬러지를 하부로 배출할 수 있도록 하부에 배출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징에 설치되어 상기 하우징으로 투입된 실리콘 슬러지의 하방 이동을 촉진시키는 이동촉진부와, 상기 배출구의 상부에 설치되어 상기 실리콘 슬러지를 상기 배출구의 가장자리에서 중앙으로 이동시켜 배출을 촉진시키는 배출촉진부를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 제조장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 이동촉진부는 상기 하우징의 내부공간을 가로지르도록 설치된 제 1회전축과, 상기 제 1회전축에 다수가 설치되어 상기 하우징의 상부로 투입된 실리콘 슬러지를 하방으로 밀어내는 가압날개들을 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 제조장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 이동촉진부는 상기 제 1회전축과 나란하도록 상기 가압날개들 사이에 설치되어 상기 실리콘 슬러지를 상기 가압날개들과 직교하는 방향으로 분할하는 분할수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 제조장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 배출촉진부는 상기 제 1회전축의 하방에 설치되어 상기 배출구와 인접하게 위치하는 제 2회전축과, 상기 제 2회전축의 일측 외주면에 나선형으로 형성되는 제 1스크류부와, 상기 제 1스크류부와 이격되어 상기 제 2회전축의 타측 외주면에 나선형으로 형성되되 상기 제 1스크류부의 나선방향과 반대방향으로 형성된 제 2스크류부를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 제조장치.
  8. 제 3항 내지 제 7항 중에서 선택된 어느 한 항의 성토재 제조장치에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 실리콘 슬러지를 이용한 성토재 제조방법.
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CN110642548A (zh) * 2019-10-08 2020-01-03 福建龙净脱硫脱硝工程有限公司 一种干法脱硫灰的处理方法

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