KR20180110416A - Manufacturing method of alkali actived hardened material using sedimentation sludge - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a method for producing an alkali active cured body using precipitated sludge. According to an embodiment of the present invention, the method for producing the alkali active cured body comprises the following steps: preparing precipitated sludge comprising a calcium compound and a magnesium compound; mixing blast furnace slag, the precipitated sludge, and an alkali activator to produce a mixture; and molding and curing the mixture.

Description

침전 슬러지를 이용한 알칼리 활성 경화체의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF ALKALI ACTIVED HARDENED MATERIAL USING SEDIMENTATION SLUDGE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing an alkali activated cured body using precipitated sludge,

본 발명은 침전 슬러지를 이용한 알칼리 활성 경화체의 제조방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an alkali activated cured body using precipitated sludge.

고로슬래그의 주된 화학성분은 철광석의 맥석, 코크스의 회분, 석회석 등으로부터 유래되는 SiO2, Al2O3, CaO, MgO의 4성분이 약 97%를 차지하고 있으며, CaO와 MgO를 염기로 하는 칼슘알루미노실리케이트이다.The main chemical composition of the blast furnace slag is about 97% of the four components of SiO 2 , Al 2 O 3 , CaO and MgO derived from gangue of iron ore, coke ash and limestone, and calcium of CaO and MgO as base Aluminosilicates.

포틀랜드 시멘트 클링커 광물은 물과 접촉하면 수화반응을 일으켜 경화한다. 고로슬래그는 물과 접촉하더라도 수경성을 나타내지는 않지만 알칼리 자극제로서 소량의 소석회 등이 존재하면 현저한 수경성을 나타낸다. 이러한 현상을 잠재수경성이라 한다. Portland cement clinker minerals react with water to cure by hydration reaction. Blast furnace slag does not exhibit hydraulic properties even when brought into contact with water, but exhibits remarkable hydraulicity when a small amount of calcium hydroxide is present as an alkali stimulant. This phenomenon is called latent hydraulicity.

알칼리 자극제는 고로슬래그의 수화 반응에 필수불가결한 첨가제이나 일단 수화반응을 불러일으킬 수 있는 필요량만 있으면 된다. 그 이후의 수화반응은 고로슬래그 자체에서 필요한 물질이 공급되기 때문에 지속적으로 진행된다.The alkali stimulant is an indispensable additive to the hydration reaction of the blast furnace slag, but only the necessary amount to cause the hydration reaction. The subsequent hydration reaction proceeds continuously because the blast furnace slag itself is supplied with the necessary materials.

고로슬래그는 앞서 언급했듯이 칼슘알루미노실리케이트 유리질이기 때문에 강한 잠재수경성을 갖고 있다. Blast furnace slag has strong latent hydraulic properties because it is calcium aluminosilicate glass as mentioned above.

고로슬래그의 조성과 유사한 2CaO · Al2O3 · SiO2 유리를 현탁액 상태로 수화시키면 표면에 Al2O3 · SiO2 · 6H2O (ASH6) 조성의 수화물이 약 0.2 ㎛ 두께로 피막이 형성된다. 이 피막은 투과성이 나빠 유리질로부터 용출을 방해한다. 따라서 액상의 농도와 pH가 저하되어 더 이상의 수화반응은 진행되지 않는다.When 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 glass similar to that of blast furnace slag is hydrated in a suspension state, a hydrate of Al 2 O 3 · SiO 2 · 6H 2 O (ASH 6 ) composition is formed on the surface to a thickness of about 0.2 μm do. This film is poor in transparency and prevents elution from the vitreous. Therefore, the concentration and pH of the liquid phase are lowered, and the hydration reaction does not proceed any more.

그러나 Ca(OH)2나 Na(OH)와 같은 자극제를 첨가하면, pH = 12 정도의 알칼리성에 의해 피막이 파괴되어 Si4 + 및 Al3 + 이온, 특히 Al3 + 이온이 용출되기 때문에 2CaO · Al2O3 · SiO2 유리의 수화반응은 진행된다.However, the addition of stimulants, such as Ca (OH) 2 and Na (OH), the coating is destroyed by the alkaline pH = 12 degree Si 4 + and Al 3 + ion, in particular due to Al 3 + is ion elution 2CaO · Al The hydration reaction of 2 O 3 .SiO 2 glass proceeds.

한편, 수중에 존재하는 칼슘과 마그네슘 등은 각종 산업 공정 및 실생활에서 각종 문제를 야기시키기 때문에 일반적으로 침전법을 사용하여 칼슘 및 마그네슘을 제거하고 이후에 발생하는 슬러지는 탈수 과정을 거쳐 매립처분하게 된다. 현재 국내는 한정된 매립장과 증가하는 폐기물로 인해 슬러지의 매립에 의한 처리 외에 새로운 처리 방법이 필요한 때이다.On the other hand, since calcium and magnesium present in water cause various problems in various industrial processes and real life, calcium and magnesium are generally removed by using a precipitation method, and the sludge generated afterward is buried through a dehydration process . At present, there is a need for a new treatment method in addition to landfill disposal of sludge due to limited landfill and increasing waste.

기존의 건설재료인 시멘트는 가장 대중적인 건설재료로 잔골재와 굵은 골재를 혼합하여 콘크리트로 사용한다. 경화성, 내열성, 성형성이 뛰어나 발명 이후 현재까지 가장 많이 소비하는 건설재료이다.Cement, which is a conventional construction material, is the most popular construction material and is used as concrete by mixing fine aggregate with coarse aggregate. It has excellent curing properties, heat resistance and formability and is the most consumed construction material since the invention.

하지만, 시멘트의 제조에는 산림 및 국토 파괴, 에너지 소모, 이산화탄소 배출 등의 지구환경적인 문제가 크게 대두되고 있다. 그렇기 때문에 이를 탈피하기 위해서 철강 산업 부산물인 슬래그를 시멘트의 부분 대체제로서 많이 활용되고 있다.However, in the manufacture of cement, global environmental problems such as deforestation, land degradation, energy consumption, and carbon dioxide emission have been increasing. For this reason, slag, which is a byproduct of the steel industry, has been widely used as a substitute for cement.

다만, 시멘트 없이 슬래그만을 이용한 건설 재료의 활용은 거의 미진하며, 이는 값비싼 알칼리 활성화제, 물리화학적 내구성 확보 등의 이유 때문이다. 따라서 알칼리 활성화 슬래그 경화체의 재료비를 낮출 수 있으면서 물리화학적 내구성을 증진시킬 수 있는 새로운 기술이 필요한 시점이다.However, the use of construction materials using only slag without cement is scarce, due to the high cost of alkali activators and the provision of physico-chemical durability. Therefore, it is necessary to develop a new technique that can improve the physical and chemical durability while lowering the material cost of the alkali activated slag cured product.

대한민국 등록특허 제10-1025893호 (2011.03.23), "석분슬러지를 이용한 경화체 제조방법"Korean Registered Patent No. 10-1025893 (Mar. 23, 2011), "Method of Manufacturing Hardened Body Using Stone Powder Sludge" 대한민국 등록특허 제10-1597441호 (2016.02.18), "인공 경량 골재 및 이의 제조방법"Korean Patent No. 10-1597441 (Feb. 26, 201), "Artificial Lightweight Aggregate and Method for Manufacturing the Same & 대한민국 등록특허 제10-1683760호 (2016.12.01), "고화제 조성물"Korean Patent No. 10-1683760 (Dec. 01, 2016), "solidifying composition"

본 발명의 실시예는 침전 슬러지를 이용하여 환경친화적이고 경제적이며 강도가 우수한 알칼리 활성 경화체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an alkali activated cured product which is environmentally friendly, economical, and excellent in strength using sedimentation sludge and a method for producing the same.

본 발명의 실시예에 따른 알칼리 활성 경화체의 제조방법은 칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하는 침전 슬러지를 제조하는 단계; 고로슬래그, 상기 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 성형하여 양생하는 단계를 포함한다.A method for preparing an alkali activated cured body according to an embodiment of the present invention includes the steps of: preparing a precipitation sludge containing a calcium compound and a magnesium compound; Mixing the blast furnace slag, the precipitation sludge and the alkali activator to produce a mixture; And molding and curing the mixture.

상기 칼슘 화합물은 CaCO3이고, 상기 마그네슘 화합물은 Mg(OH)2일 수 있다.The calcium compound may be CaCO 3 , and the magnesium compound may be Mg (OH) 2 .

상기 침전 슬러지는 나트륨 화합물, 수산화기 함유 화합물, 탄산기 함유 화합물 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.The precipitated sludge may further contain a sodium compound, a hydroxyl group-containing compound, a carbonate group-containing compound, or a combination thereof.

상기 혼합물은 상기 고로슬래그 100 중량부에 대하여 상기 침전 슬러지 4 중량부 내지 20 중량부 및 상기 알칼리 활성화제 15 중량부 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.The mixture may comprise 4 to 20 parts by weight of the precipitated sludge and 15 to 50 parts by weight of the alkali activator based on 100 parts by weight of the blast furnace slag.

상기 혼합물은 플라이 애시를 더 포함할 수 있다.The mixture may further comprise fly ash.

상기 혼합물은 상기 고로슬래그 100 중량부에 대하여, 상기 플라이 애시 1 중량부 내지 50 중량부, 상기 침전 슬러지 4 중량부 내지 20 중량부 및 상기 알칼리 활성화제 15 중량부 내지 50 중량부를 포함할 수 있다.The mixture may comprise 1 to 50 parts by weight of the fly ash, 4 to 20 parts by weight of the precipitated sludge and 15 to 50 parts by weight of the alkali activator, based on 100 parts by weight of the blast furnace slag.

상기 알칼리 활성화제는 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물, 탄산나트륨 및 규산나트륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The alkali activating agent may be at least one selected from the group consisting of an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide, sodium carbonate and sodium silicate.

상기 알칼리 활성화제는 5 M 내지 20 M의 농도를 가질 수 있다.The alkali activator may have a concentration of 5M to 20M.

상기 침전 슬러지를 제조하는 단계는 해수농축수에 탄산나트륨 및 수산화나트륨을 첨가하여 슬러지를 제조하는 단계; 상기 슬러지를 건조하는 단계; 및 상기 건조된 슬러지를 분쇄하여 미분말 형태의 침전 슬러지를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of preparing the precipitated sludge comprises the steps of: preparing sludge by adding sodium carbonate and sodium hydroxide to seawater concentrated water; Drying the sludge; And pulverizing the dried sludge to produce precipitated sludge in the form of fine powder.

상기 슬러지를 건조하는 단계는 105℃의 온도에서 1시간 내지 7일 동안 수행할 수 있다.The step of drying the sludge can be carried out at a temperature of 105 ° C for 1 to 7 days.

상기 혼합물을 제조하는 단계는 상기 고로슬래그 및 상기 침전 슬러지를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제1 혼합물 및 상기 알칼리 활성화제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.Preparing the mixture comprises mixing the blast furnace slag and the settling sludge to produce a first mixture; And mixing the first mixture and the alkali activator to produce a second mixture.

상기 양생하는 단계는 20℃ 내지 40℃의 온도에서 3일 내지 28일 동안 수행할 수 있다.The curing step may be carried out at a temperature of 20 ° C to 40 ° C for 3 to 28 days.

본 발명의 실시예에 따르면, 칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하는 침전 슬러지와, 철강 산업 부산물인 고로슬래그를 유용가치로 재이용할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, sediment sludge containing a calcium compound and a magnesium compound and blast furnace slag, which is a byproduct of the steel industry, can be reused for useful value.

본 발명의 실시예에 따르면, 칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하는 침전 슬러지를 이용하고, 잠재수경성의 고로슬래그를 알칼리 활성화제를 이용하여 경화시켜 강도가 증진된 알칼리 활성 경화체를 제조할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to produce an alkali activated cured body having enhanced strength by using a precipitation sludge containing a calcium compound and a magnesium compound, and curing the latent hydraulic slag with an alkali activating agent.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알칼리 활성 경화체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침전 슬러지의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 침전 슬러지의 함수율 및 재령일에 따른 알칼리 활성 경화체의 압축 강도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 침전 슬러지의 함량 및 재령일에 따른 알칼리 활성 경화체의 압축강도를 나타낸 그래프이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart showing a method for producing an alkali activated cured body according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a sedimentation sludge according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart illustrating a method of preparing a mixture according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the compressive strength of the alkali activated cured product with respect to the water content and the aged days of the settled sludge.
5 is a graph showing the compressive strength of the alkali activated cured product with respect to the content of sedimentation sludge and the aged days.

이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐리는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 당 업계의 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. In addition, the terms described below are terms set in consideration of the functions of the present invention, and these may vary depending on the intention of the manufacturer or custom in the industry, and the definition should be based on the contents throughout the specification.

본 발명의 실시예에 따른 알칼리 활성 경화체는 침전 슬러지, 고로슬래그 및 알칼리 활성화제를 이용하여 제조하는 것을 특징으로 한다.The alkali activated cured product according to an embodiment of the present invention is characterized in that the cured product is prepared using precipitated sludge, blast furnace slag and alkali activator.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 침전 슬러지를 이용한 알칼리 활성 경화체의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing an alkali activated cured body using the precipitation sludge according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알칼리 활성 경화체의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart showing a method for producing an alkali activated cured body according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 알칼리 활성 경화체의 제조방법은 침전 슬러지를 제조하는 단계(S110), 고로슬래그, 상기 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계(S120) 및 상기 혼합물을 성형하여 양생하는 단계(S130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method for producing an alkali activated cured product according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a precipitated sludge (S110), mixing blast furnace slag, the precipitated sludge and an alkali activator And molding and curing the mixture (S130).

단계 S110은 침전 슬러지를 제조한다.Step S110 produces precipitated sludge.

침전 슬러지는 칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.The precipitated sludge is characterized by containing a calcium compound and a magnesium compound.

칼슘 화합물은 탄산칼슘(CaCO3)일 수 있고, 마그네슘 화합물은 수산화마그네슘(Mg(OH)2)일 수 있다. 구체적으로, 탄산나트륨(Na2CO3) 및 수산화나트륨(NaOH)을 이용하여 해수농축수 또는 산업 폐수로부터 칼슘 및 마그네슘을 침전시킬 경우, 탄산칼슘 및 수산화마그네슘을 포함하는 침전 슬러지를 수득할 수 있다.The calcium compound may be calcium carbonate (CaCO 3 ), and the magnesium compound may be magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ). Specifically, when calcium and magnesium are precipitated from seawater concentrated water or industrial wastewater by using sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and sodium hydroxide (NaOH), precipitation sludge containing calcium carbonate and magnesium hydroxide can be obtained.

침전 슬러지는 칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물 이외에, 나트륨 화합물, 수산화기를 포함하는 화합물(수산화기 함유 화합물), 탄산기를 포함하는 화합물(탄산기 함유 화합물) 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 또한, 침전 슬러지는 전술한 화합물 이외에 물(H2O)을 더 포함하여, 전술한 화합물들이 수화물로 이루어질 수 있다.The precipitated sludge may further contain, in addition to the calcium compound and the magnesium compound, a sodium compound, a compound containing a hydroxyl group (a hydroxyl group containing compound), a compound containing a carbonic acid group (a carbonate group containing compound), or a combination thereof. Further, the precipitated sludge further contains water (H 2 O) in addition to the above-mentioned compounds, and the above-mentioned compounds may be composed of hydrates.

침전 슬러지는 해수담수화 과정 후 발생한 해수농축수 또는 산업 폐수 등으로부터 수득할 수 있다. 칼슘 및 마그네슘이 포함된 해수농축수 또는 산업 폐수는 격막을 폐쇄시키고 산업기기에 악영향을 미치므로 침전물 형태로 제거할 수 있다. 구체적으로, 탄산나트륨 및 수산화나트륨을 이용하여 해수농축수 또는 산업 폐수로부터 칼슘 및 마그네슘을 침전시켜 침전물 형태의 침전 슬러지를 수득할 수 있고, 이러한 침전 슬러지를 이용하여 알칼리 활성 경화체를 제조할 수 있다.Precipitation sludge can be obtained from seawater concentrated water or industrial wastewater generated after the seawater desalination process. Calcium and magnesium-enriched seawater concentrate or industrial wastewater can be removed in the form of sediment as it seals the diaphragm and adversely affects industrial equipment. Specifically, sodium carbonate and sodium hydroxide can be used to precipitate calcium and magnesium from seawater concentrated water or industrial wastewater to obtain precipitate sludge in the form of a precipitate, and an alkali activated cured product can be prepared using such precipitate sludge.

침전 슬러지를 재이용함으로써, 산업부산물의 처리, 알칼리 활성화제의 필요 농도 감소, 고로슬래그의 사용량 감소, 알칼리 활성 경화체의 물리적 특성 향상 등 환경적, 경제적 이익을 창출할 수 있으며, 기존 시멘트를 대체하는데 큰 역할을 할 수 있다.By reusing sedimentation sludge, it is possible to create environmental and economic benefits such as treatment of industrial by-products, reduction of required concentration of alkali activator, reduction of blast furnace slag usage, improvement of physical properties of alkali activated cured products, Can play a role.

침전 슬러지는 pH 10 이상의 강염기로써, 고로슬래그의 활성화에 도움을 줄 수 있다. 구체적으로, 고로슬래그는 잠재수경성을 가지고 있어서 보통 수경성을 가진 시멘트와 달리 물만으로는 강도 발현이 이루어지지 않는다. 이러한 고로슬래그의 수경성을 격발시키는 것이 염기성 용액이다. 기존 건설현장에서 고로슬래그와 시멘트를 섞어 사용하는 이유는 시멘트가 물과 만나면 고로슬래그가 충분히 강도 발현할 수 있을 만큼 강한 염기성을 띄기 때문이다.Precipitation sludge is a strong base above pH 10, which can help to activate the blast furnace slag. Concretely, blast furnace slag has latent hydraulic properties, and unlike cement which is usually hydraulic, strength does not manifest strength by water alone. It is the basic solution that triggers the hydraulic properties of such blast furnace slag. The reason why blast furnace slag and cement are mixed in the existing construction site is that when the cement is mixed with water, the blast furnace slag is strong enough to exhibit sufficient strength.

폐수의 경도를 낮추기 위해 투입하는 물질(수산화나트륨, 탄산나트륨)은 전부 물 속에서 강염기를 띈다. 이들이 폐수 내의 칼슘(이온) 및 마그네슘(이온)과 반응하여 침전된 슬러지 역시 염기성을 띈다. 따라서 침전 슬러지는 고로슬래그의 활성화에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 현재까지 염기성의 주물질인 수산화기와 고로슬래그의 반응 매커니즘에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았으나, pH가 높아질수록 고로슬래그가 발현하는 압축강도는 비례한다.All of the substances (sodium hydroxide, sodium carbonate) that are added to lower the hardness of the wastewater are strong bases in water. They react with calcium (ions) and magnesium (ions) in the wastewater and the precipitated sludge is also basic. Therefore, sedimentation sludge can have a positive effect on the activation of blast furnace slag. The mechanism of reaction between basic hydroxyl group and blast furnace slag is not clear yet, but the higher the pH is, the more the compressive strength of blast furnace slag is proportional.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침전 슬러지의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a sedimentation sludge according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 침전 슬러지를 제조하는 단계(S110)는, 해수농축수에 탄산나트륨 및 수산화나트륨을 첨가하여 슬러지를 제조하는 단계(S111), 상기 슬러지를 건조하는 단계(S112) 및 상기 건조된 슬러지를 분쇄하여 미분말 형태의 침전 슬러지를 제조하는 단계(S113)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the step (S110) of producing precipitated sludge includes a step (S111) of producing sludge by adding sodium carbonate and sodium hydroxide to seawater concentrated water, a step (S112) of drying the sludge, And pulverizing the sludge to produce precipitated sludge in the form of fine powder (S113).

단계 S111은 해수농축수에 탄산나트륨 및 수산화나트륨을 첨가하여 슬러지를 제조한다.In step S111, sodium carbonate and sodium hydroxide are added to the seawater concentrated water to produce sludge.

구체적으로, 해수농축수에 탄산나트륨 및 수산화나트륨을 첨가할 경우, 해수농축수에 존재하던 칼슘 및 마그네슘을 탄산칼슘 및 수산화마그네슘으로 형태로 침전시켜 슬러지를 제조함으로써, 해수농축수로부터 칼슘 및 마그네슘을 제거할 수 있다.Specifically, when sodium carbonate and sodium hydroxide are added to seawater concentrated water, calcium and magnesium which are present in seawater concentrated water are precipitated in the form of calcium carbonate and magnesium hydroxide to produce sludge, thereby removing calcium and magnesium from seawater concentrated water can do.

상기 제조된 슬러지는 80% 내지 90%의 함수율을 가질 수 있다.The produced sludge may have a water content of 80% to 90%.

단계 S112는 단계 S111에서 제조된 슬러지를 건조한다.Step S112 is to dry the sludge produced in step S111.

구체적으로, 슬러지의 건조는 건조기를 이용하여 약 105℃의 온도에서 약 1시간 내지 7일 동안 수행할 수 있다. 슬러지를 건조할 경우, 슬러지가 표면부터 건조되어 내부는 건조가 잘 이루어지지 않을 수 있기 때문에 주기적으로 슬러지의 내외부를 섞어줄 필요가 있다. 그렇지 않을 시에는 함수율 0% 달성에 더 많은 시간이 소요될 수 있다.Specifically, the drying of the sludge can be carried out using a drier at a temperature of about 105 DEG C for about 1 to 7 days. When the sludge is dried, it is necessary to mix the inside and the outside of the sludge periodically because the sludge is dried from the surface and the inside may not be dried well. Otherwise, it may take more time to achieve 0% moisture content.

단계 S113은 단계 S112에서 건조된 슬러지를 분쇄하여 미분말 형태의 침전 슬러지를 제조한다.In step S113, the dried sludge is pulverized in step S112 to produce precipitated sludge in the form of fine powder.

구체적으로, 막자 사발에 3분의 1만큼 건조된 슬러지를 담고 분쇄한다. 분쇄된 미분말 형태의 슬러지 입자 크기는 0.05 ㎜ 내지 1.00 ㎜로 모래보다 작으나 밀가루보다 큰 정도일 수 있다. 슬러지를 분쇄하면 고로슬래그 및 활성화제와 접촉하는 면적이 넓어져 강도 발현에 긍정적인 영향을 미친다.Specifically, sludge dried by one-third of the sludge is crushed and crushed. The sludge particle size of the pulverized fine powder form is 0.05 mm to 1.00 mm, which is smaller than sand but larger than wheat flour. Crushing the sludge widens the area of contact with the blast furnace slag and the activator, thereby positively influencing the strength development.

다시 도 1을 참조하면, 단계 S120은 고로슬래그, 단계 S110에서 제조된 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제를 혼합하여 혼합물을 제조한다.Referring again to FIG. 1, step S120 mixes the blast furnace slag, the precipitation sludge prepared in step S110, and the alkali activator to prepare a mixture.

구체적으로, 혼합물은 고로슬래그, 칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하는 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제를 포함한다.Specifically, the mixture comprises a settling sludge and an alkali activator comprising a blast furnace slag, a calcium compound and a magnesium compound.

고로슬래그는 제철 공업의 용광로에서 철광석, 석회석, 코크스 등을 원료로 하여 제철을 제조할 때 얻어지는 부산물로 철광석 중에 불순물로서 포함되는 암석류가 석회와 화합하여 생긴 것이다.Blast furnace slag is a by-product obtained from iron ore, limestone, coke, etc. as a raw material in a blast furnace of a steel industry. It is a combination of limestone and pumice contained in impurities in iron ore.

고로슬래그는 종래 포틀랜드 시멘트의 석회석 성분인 수산화칼슘(CaO)을 대체할 수 있는 재료로, 비경질의유리상이 다량 포함되어 있으며, 이러한 비경질 상은 알칼리성 물질과 접촉하여 반응이 용이하게 일어나는 잠재수경성 물질이다.The blast furnace slag is a material that can replace calcium hydroxide (CaO), which is a limestone component of conventional Portland cement, and contains a large amount of non-glazed glass phase. This non-hard phase is a latent hydraulic material which easily reacts with an alkaline substance.

본 발명의 실시예에 있어서, 고로슬래그는 100 중량부로 사용한다.In the embodiment of the present invention, the blast furnace slag is used in an amount of 100 parts by weight.

고로슬래그는 미분말 형태로 사용된다. 여기서 미분말은 일반적으로 100 ㎛ 이하의 분말도를 가지는 입자를 의미한다. 고로슬래그 미분말은 알칼리 물질 존재하에서 수화반응성이 활성화되어 수화반응을 통해 C-S-H 겔을 형성하여 경화하는 물질이다.Blast furnace slag is used in the form of fine powder. Here, the fine powder generally means a powder having a degree of powder of 100 [mu] m or less. The blast furnace slag powder is a material which activates hydration reactivity in the presence of an alkaline substance and forms a C-S-H gel through hydration to cure.

침전 슬러지는 칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하고, 침전 슬러지는 단계 S110에서 제조된 침전 슬러지를 사용한다.The settling sludge comprises a calcium compound and a magnesium compound, and the settled sludge uses the settled sludge produced in step S110.

본 발명의 실시예에 있어서, 침전 슬러지는 고로슬래그 100 중량부에 대하여 4 중량부 내지 20 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 침전 슬러지의 양을 4 중량부 미만으로 사용하면 강도에 별다른 영향을 주지 못하고, 20 중량부 초과로 사용하면 과다 사용으로 인하여 가공성(workability)이 떨어져 알칼리 활성 경화체 제조에의 악영향을 미칠 수 있다.In the embodiment of the present invention, the precipitation sludge is preferably used in an amount of 4 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag. If the amount of the precipitated sludge is less than 4 parts by weight, If it is used in an amount exceeding 20 parts by weight, workability may be lowered due to excessive use, which may adversely affect the production of an alkali active cured product.

본 발명의 실시예에 따르면, 침전 슬러지를 사용함으로써, 고로슬래그의 양을 줄일 수 있고 낮은 농도의 알칼리 활성화제를 사용할 수 있기 때문에 기존 필수 재료의 사용 축소 및 원가 절감을 도모할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the amount of the blast furnace slag can be reduced by using the precipitation sludge and a low concentration of the alkali activator can be used, it is possible to reduce the use of existing essential materials and reduce the cost.

알칼리 활성화제는 고로슬래그와 반응하여 알루미노실리케이트 겔(Aluminosilicate gel)이라는 새로운 생성물을 만든다. 알루미노실리케이트 겔은 바인더로 작용하여 입자들을 결합시키거나 혹은 화학적으로 결합한 하나의 세라믹 덩어리로 만든다.The alkali activator reacts with the blast furnace slag to form a new product called aluminosilicate gel. The aluminosilicate gel acts as a binder to bind the particles together or chemically combine them into a single ceramic mass.

본 발명의 실시예에 있어서, 알칼리 활성화제는 고로슬래그 100 중량부에 대하여 15 중량부 내지 50 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 알칼리 활성화제의 양을 15 중량부 미만으로 사용하면 알칼리 활성 경화체를 제공하기 위한 활성화제의 역할을 할 수 없고, 50 중량부 초과로 사용하면 과다 사용으로 인하여 알칼리 활성 경화체의 강도 저하를 가져올 수 있다.In the embodiment of the present invention, the alkali activator is preferably used in an amount of 15 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag. When the amount of the alkali activator is less than 15 parts by weight, And if it is used in an amount exceeding 50 parts by weight, the strength of the alkali active cured product may be lowered due to excessive use.

알칼리 활성화제는 물과 반응하여 염기성을 띄는 물질이라면 어떠한 것이라도 사용 가능하나, 예를 들어 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물, 탄산나트륨, 규산나트륨 또는 이들의 혼합을 사용할 수 있다.The alkali activating agent can be any substance as long as it reacts with water and is basic, for example, an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, or a mixture thereof.

알칼리 활성화제는 5 M 내지 20 M의 농도를 가질 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따라 침전 슬러지를 사용함으로써 전술한 농도 범위와 같은 낮은 농도의 알칼리 활성화제를 사용할 수 있고, 이에 따라 알칼리 활성화제의 사용을 감소하여 원가 절감을 도모할 수 있다.The alkali activator may have a concentration of 5M to 20M. Specifically, by using the precipitation sludge according to the embodiment of the present invention, it is possible to use a low concentration of alkali activating agent such as the concentration range described above, thereby reducing the use of the alkali activating agent and reducing the cost.

한편, 물-결합재비 0.3은 임의로 설정한 값으로, 앞서 설명한 중랑부 범위 내라면 물-결합재비를 바꿔도 경화는 이루어지며, 물-결합재비의 계산은 다음과 같다.On the other hand, the water-binding ratio 0.3 is an arbitrarily set value. If the water-binding ratio is changed within the above-described range, the curing is performed. The calculation of the water-binding ratio is as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

예를 들어, 고로슬래그 1500 g과 알칼리 활성화제를 물-결합재비 0.3으로 비빔을 하였다는 것은 알칼리 활경화제를 450 g 첨가했다는 의미이다.For example, 1500 g of blast furnace slag and an alkali activator were bombarded at a water-binding ratio of 0.3, which means that 450 g of an alkali activator was added.

단계 S120은 고로슬래그, 단계 S110에서 제조된 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제 외에 플라이 애시를 더 혼합하여 혼합물을 제조할 수 있다. 구체적으로, 단계 S120에서 제조된 혼합물은 고로슬래그, 플라이 애시, 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제를 포함할 수 있다.Step S120 may further comprise mixing the fly ash in addition to the blast furnace slag, the precipitation sludge prepared in step S110, and the alkali activator to prepare a mixture. Specifically, the mixture prepared in step S120 may comprise blast furnace slag, fly ash, precipitated sludge and an alkaline activator.

본 발명의 실시예에 따라 혼합물에 플라이 애시가 더 포함될 경우, 플라이 애시는 고로슬래그 100 중량부에 대하여 50 중량부 내로 사용하는 것이 바람직한데, 플라이 애시의 양을 50 중량부 이하로 사용하면 경화체의 표면 강화 및 경제성 향상이 가능하고, 50 중량부 초과로 사용하면 경화체의 압축강도가 저하될 수 있다.When fly ash is further contained in the mixture according to the embodiment of the present invention, it is preferable to use fly ash within 50 parts by weight of 100 parts by weight of blast furnace slag. When the amount of fly ash is 50 parts by weight or less, It is possible to strengthen the surface and improve the economical efficiency, and if it is used in an amount exceeding 50 parts by weight, the compressive strength of the cured product may be lowered.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 혼합물의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.3 is a flow chart illustrating a method of preparing a mixture according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 혼합물을 제조하는 단계(S120)는 상기 고로슬래그 및 상기 침전 슬러지를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계(S121) 및 상기 제1 혼합물 및 상기 알칼리 활성화제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계(S122)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the step of preparing a mixture (S120) comprises mixing the blast furnace slag and the settling sludge to produce a first mixture (S121), and mixing the first mixture and the alkali activator to form a second And a step (S122) of preparing the mixture.

단계 S121은 상기 고로슬래그 및 상기 침전 슬러지를 혼합하여 제1 혼합물을 제조한다.Step S121 mixes the blast furnace slag and the settling sludge to produce a first mixture.

구체적으로, 고로슬래그 및 칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하는 침전 슬러지를 먼저 혼합 및 건비빔하여 제1 혼합물을 제조한다.Specifically, the precipitation sludge containing the blast furnace slag and the calcium compound and the magnesium compound is first mixed and dry-blended to produce the first mixture.

단계 S122는 단계 S121에서 제조된 제1 혼합물 및 상기 알칼리 활성화제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조한다.Step S122 mixes the first mixture and the alkali activator prepared in step S121 to prepare a second mixture.

구체적으로, 상기 제1 혼합물에 액체인 알칼리 활성화제를 첨가 및 물비빔하여 최종 혼합물인 제2 혼합물을 제조한다.Specifically, a second mixture, which is the final mixture, is prepared by adding a liquid alkali activator to the first mixture and water non-bombarding.

다시 도 1을 참조하면, 단계 S130은 단계 S120에서 제조된 혼합물을 성형하여 양생한다.Referring again to FIG. 1, step S130 molds and cures the mixture prepared in step S120.

구체적으로, 단계 S120에서 제조된 혼합물은 몰드기 또는 펠렛타이저 등으로 성형할 수 있고, 성형된 성형체는 양생기를 이용하여 약 30℃의 온도에서 3일 내지 28일 동안 양생이 수행될 수 있다.Specifically, the mixture prepared in step S120 can be molded into a mold or a pelletizer, and the molded body can be cured for 3 to 28 days at a temperature of about 30 DEG C using a curing machine.

본 발명에서 권장하는 몰드기는 3빔 몰드기로서, 40 * 40 * 160 mm3 규격의 경화체를 3개씩 성형하는 것이 가능하다. 비빔이 끝난 모르타르(mortar)를 빔 내부에 반쯤 채워 넣고 진동테이블에 몰드기를 올려 1분간 진동테이블을 작동시킨다. 이때 다짐봉으로 몰드기 내부의 모르타르에 골고루 압력을 가해준다. 이는 모르타르 내부의 공기를 제거하여 경화체의 공극을 줄이기 위함이다.The mold unit proposed in the present invention is a 3-beam mold unit, and it is possible to mold three cured objects of 40 * 40 * 160 mm 3 standard. Fill the half-filled mortar into the beam and place the mold on the vibrating table and operate the vibrating table for 1 minute. At this time, pressure is applied evenly to the mortar inside the mold with the compaction rod. This is to remove the air inside the mortar to reduce the porosity of the hardened body.

본 발명의 실시예에 따르면, 철강 산업 부산물인 고로슬래그를 알칼리 활성화하는데 있어, 침전 슬러지를 매립이 아닌 고로슬래그 치환제 또는 첨가제로 활용하여 친환경을 도모할 수 있고, 알칼리 활성 경화체의 강도를 증진시킴으로써 경제성을 얻을 수 있다.According to the embodiment of the present invention, in the alkali activation of the blast furnace slag, which is a byproduct of the steel industry, the precipitation sludge can be used as a substitute for blast furnace slag or an additive instead of being buried, thereby enhancing the environment friendliness and enhancing the strength of the alkali activated cured product Economical efficiency can be obtained.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 침전 슬러지를 활용함으로써 현재 부족한 매립부지의 사용 기한을 연장 하는데 일조할 수 있으며, 각종 침전 슬러지가 폐기물이 아닌 부산물로써 건설 재료로 활용될 수 있어 환경 친화적이다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the use of the sedimentation sludge can contribute to extending the period of use of the currently incomplete landfill site, and various sedimentation sludge can be utilized as a construction material as a byproduct rather than waste, thereby being eco-friendly.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 침전 슬러지를 이용한 알칼리 활성 경화체는 침전 슬러지를 사용하지 않은 알칼리 활성화 경화체에 비해 높은 강도를 발현하므로 건설 재료로서 경쟁력을 키울 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the alkali activated cured body using the precipitation sludge exhibits higher strength than the alkali activated cured body not using the settled sludge, so that it can enhance the competitiveness as a construction material.

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명의 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are merely examples of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1: 알칼리 활성  1: Alkali activity 경화체의Hardened 제조 Produce

(침전 슬러지의 제조)(Preparation of Precipitation Sludge)

실시예에서 사용된 해수농축수는 해수담수화 공장에서 배출된 해수농축수로서, 성상(g/L)은 아래의 표 1과 같다.The seawater concentration water used in the examples is seawater concentrated water discharged from the seawater desalination plant, and the constellation (g / L) is shown in Table 1 below.

NaNa ClCl MgMg CaCa SO4 SO 4 KK HCO3 HCO 3 BrBr 33.08733.087 59.47359.473 3.9823.982 1.2571.257 8.2988.298 1.1931.193 0.4380.438 0.2030.203

해수농축수에 탄산나트륨(Na2CO3) 12.75 g/L 및 수산화나트륨(NaOH) 33.25 g/L을 첨가하여 해수농축수 내 칼슘 및 마그네슘을 침전시켜 슬러지를 수득하였다. 수득된 슬러지의 함수율은 약 90%이었다. 슬러지를 건조기에 넣어 200℃의 온도에서 3일 동안 건조하였다. 건조된 슬러지를 분쇄하여 미분말 형태의 침전 슬러지를 제조하였다. 건조된 침전 슬러지의 함수율은 약 56%이었다.12.75 g / L of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and 33.25 g / L of sodium hydroxide (NaOH) were added to seawater concentrated water to precipitate calcium and magnesium in seawater concentrated water to obtain sludge. The water content of the obtained sludge was about 90%. The sludge was placed in a dryer and dried at a temperature of 200 ° C for 3 days. The dried sludge was pulverized to prepare precipitated sludge in the form of fine powder. The water content of the dried sedimentation sludge was about 56%.

(혼합물의 제조)(Preparation of mixture)

고로슬래그 1400 g 및 상기 침전 슬러지 100 g을 정량하고 혼합한 후 건비빔을 1분 동안 실시하여 제1 혼합물을 제조하였다. 여기서, 고로슬래그는 품질기준 KS L 5405에 따라 2종을 따르는 것을 사용하였다. 이어서 상기 제1 혼합물에 알칼리 활성화제로서 3% 수산화나트륨(NaOH) 용액 454.95 g을 첨가하고 물비빔을 3분 동안 실시하여 제2 혼합물을 제조하였다.1400 g of blast furnace slag and 100 g of the above-described sludge were quantified and mixed, followed by drying for 1 minute to prepare a first mixture. Here, blast furnace slag was used in accordance with quality standard KS L 5405 in accordance with two kinds. Then 454.95 g of a 3% sodium hydroxide (NaOH) solution as an alkali activator was added to the first mixture and a water bibamine was applied for 3 minutes to prepare a second mixture.

(혼합물의 성형 및 양생)(Molding and curing of the mixture)

알칼리 활성 경화체를 제조하기 위해, 거푸집으로서 몰드기에 상기 제2 혼합물을 반 정도 채운 후 진동테이블(진동다짐기 및 다짐봉 이용)을 1분 동안 작동시켜 공극을 최대한 줄이고, 남은 부분을 채워 넣고 다시 진동테이블을 1분 동안 작동시켰다. 이어서 수분이 날아가지 않도록 몰드기 전체를 밀봉하여 양생기에 넣어 30℃의 온도에서 3일, 7일 및 28일 동안 양생하였다.In order to produce an alkali active cured body, a mold is filled with the second mixture in a mold as a mold, and then a vibrating table (using a vibrating compaction unit and a compaction rod) is operated for one minute to reduce the void as much as possible, fill the remaining part, Lt; / RTI > for 1 minute. Then, the entire mold was sealed so as to prevent the water from flying, and the cured product was cured at 30 ° C for 3 days, 7 days, and 28 days.

실시예Example 2 내지 4: 침전  2 to 4: Precipitation 슬러지의Sludge 함수율 변화 Water content change

실시예 1과 동일하게 수행하되, 침전 슬러지의 함수율을 변화시키기 위해 슬러지의 건조 시간을 1일(실시예 2), 8시간(실시예 3) 및 4시간(실시예 4)으로 다르게 하였다. 실시예 2 내지 4에서 침전 슬러지의 함수율을 각각 70%, 78% 및 83%이었다.(Example 2), 8 hours (Example 3) and 4 hours (Example 4) in order to change the water content of the precipitated sludge. The water content of the precipitated sludge in Examples 2 to 4 was 70%, 78%, and 83%, respectively.

실시예 1 내지 4의 혼합물을 40 * 40 * 160 mm3의 시편으로 제작하여 압축강도 시험을 실시하고 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.The mixture of Examples 1 to 4 was made into a specimen of 40 * 40 * 160 mm 3 and subjected to a compressive strength test. The results are shown in Table 2 below.

침전슬러지의 함수율(%)Moisture content of sediment sludge (%) 압축강도(MPa)Compressive strength (MPa) 3일3 days 7일7 days 28일28th 실시예 1Example 1 5656 17.517.5 19.319.3 28.228.2 실시예 2Example 2 7070 13.513.5 14.714.7 22.122.1 실시예 3Example 3 7878 12.912.9 12.912.9 20.520.5 실시예 4Example 4 8383 11.911.9 11.911.9 19.319.3

도 4는 침전 슬러지의 함수율 및 재령일에 따른 알칼리 활성 경화체의 압축 강도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the compressive strength of the alkali activated cured product with respect to the water content and the aged days of the settled sludge.

도 4를 참조하면, 알칼리 활성 경화체에 포함된 침전 슬러지의 함수율이 낮을수록 압축강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 재령일 즉, 만들어지고부터의 경과일수가 증가함에 따라 압축강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 함수율 56%의 침전슬러지를 포함하는 실시예 1의 알칼리 활성 경화체가 재령 28일째에 약 28 MPa의 가장 높은 압축강도를 나타내었다.Referring to FIG. 4, it can be seen that as the water content of the precipitated sludge contained in the alkali activated cured product decreases, the compressive strength increases, and that the compressive strength increases with age, that is, I could. In particular, the alkali activated cured body of Example 1 containing precipitated sludge with a water content of 56% exhibited the highest compressive strength of about 28 MPa on the 28th day.

실시예Example 5 내지 10 : 침전  5 to 10: Precipitation 슬러지의Sludge 함량 변화 Content change

실시예 1과 동일하게 수행하되, 침전 슬러지의 함수율이 0%가 되도록 슬러지의 건조 시간을 7일로 다르게 하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the drying time of the sludge was changed to 7 days so that the water content of the precipitated sludge became 0%.

또한, 혼합물의 제조시 고로슬래그, 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제(3% 수산화나트륨(NaOH) 용액)의 첨가량을 각각 아래의 표 3과 같이 변경하였다. 여기서, 실시예 5 내지 7은 침전 슬러지가 고로슬래그의 부분 대체제로 사용된 것을 의미하고, 실시예 8 내지 10은 알칼리 활성 경화체의 첨가제로 사용된 것을 의미할 수 있다.Further, the amounts of the blast furnace slag, the precipitated sludge and the alkali activator (3% sodium hydroxide (NaOH) solution) were changed as shown in Table 3 below. Here, Examples 5 to 7 mean that the precipitation sludge was used as a partial substitute for blast furnace slag, and Examples 8 to 10 could mean that they were used as additives for the alkali active cured product.

고로슬래그(g)Blast furnace slag (g) 침전 슬러지(g)Precipitation sludge (g) 알칼리 활성화제(g)The alkali activator (g) 실시예 5Example 5 13501350 150150 454.95454.95 실시예 6Example 6 14001400 100100 454.95454.95 실시예 7Example 7 14501450 5050 454.95454.95 실시예 8Example 8 15001500 5050 454.95454.95 실시예 9Example 9 15001500 100100 454.95454.95 실시예 10Example 10 15001500 150150 454.95454.95

비교예Comparative Example 1 : 침전  1: Precipitation 슬러지의Sludge 함량 변화 Content change

실시예 1과 동일하게 수행하되, 침전 슬러지의 함수율이 0%가 되도록 흰색 슬러지의 건조 시간을 7일로 다르게 하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the drying time of the white sludge was changed to 7 days so that the water content of the precipitated sludge was 0%.

또한, 혼합물의 제조시 고로슬래그, 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제(3% 수산화나트륨(NaOH) 용액)의 첨가량을 각각 아래의 표 4와 같이 변경하였다. 구체적으로, 고로슬래그 1500 g에 알칼리 활성화제로서 3% 수산화나트륨(NaOH) 용액 454.95 g을 첨가하고 물비빔을 3분 동안 실시하여 혼합물을 제조하였다. 여기서, 고로슬래그는 품질기준 KS L 5405에 따라 2종을 따르는 것을 사용하였다.In addition, the amounts of the blast furnace slag, the precipitated sludge and the alkali activator (3% sodium hydroxide (NaOH) solution) were changed as shown in Table 4 below. Specifically, 454.95 g of a 3% sodium hydroxide (NaOH) solution as an alkali activator was added to 1500 g of a blast furnace slag and a water bombardment was carried out for 3 minutes to prepare a mixture. Here, blast furnace slag was used in accordance with quality standard KS L 5405 in accordance with two kinds.

고로슬래그(g)Blast furnace slag (g) 침전 슬러지(g)Precipitation sludge (g) 알칼리 활성화제(g)The alkali activator (g) 비교예 1Comparative Example 1 15001500 -- 454.95454.95

실시예 5 내지 10 및 비교예 1의 의 혼합물을 40 * 40 * 160 mm3의 시편으로 제작하여 압축강도 시험을 실시하고 그 결과를 아래의 표 5에 나타내었다.The mixtures of Examples 5 to 10 and Comparative Example 1 were made into specimens of 40 * 40 * 160 mm 3 and subjected to a compressive strength test. The results are shown in Table 5 below.

압축강도(MPa)Compressive strength (MPa) 3일3 days 7일7 days 28일28th 실시예 5Example 5 17.217.2 32.832.8 36.136.1 실시예 6Example 6 23.323.3 3434 4545 실시예 7Example 7 28.828.8 36.836.8 4242 실시예 8Example 8 27.627.6 35.835.8 42.942.9 실시예 9Example 9 28.828.8 37.137.1 43.243.2 실시예 10Example 10 1919 37.137.1 43.843.8 비교예 1Comparative Example 1 23.323.3 30.330.3 34.634.6

도 5는 침전 슬러지의 함량 및 재령일에 따른 알칼리 활성 경화체의 압축 강도를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the compressive strength of the alkali activated cured product with respect to the content of sedimentation sludge and the aged days.

여기서, 3d, 7d 및 28d는 각각 재령일 3일째, 7일째 및 28일째를 나타낸다.Here, 3d, 7d and 28d represent the third day, seventh day, and the 28th day, respectively.

도 5를 참조하면, 알칼리 활성 경화체에 포함된 침전 슬러지의 함량비가 높을수록 압축강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 재령일 즉, 양생시작부터의 경과일수가 증가함에 따라 압축강도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 고로슬래그 1400 g 및 침전슬러지 100 g을 포함하는 실시예 6의 알칼리 활성 경화체가 재령 28일째에 약 45 MPa의 가장 높은 압축강도를 나타내었다.Referring to FIG. 5, it can be seen that the higher the content ratio of the settling sludge contained in the alkali activated cured product, the greater the compressive strength, and the higher the compressive strength is, the higher the elapsed days from the start of curing I could. In particular, the alkali active cured product of Example 6, which contained 1400 g of blast furnace slag and 100 g of precipitated sludge, exhibited the highest compressive strength of about 45 MPa at 28 days.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

Claims (12)

칼슘 화합물 및 마그네슘 화합물을 포함하는 침전 슬러지를 제조하는 단계;
고로슬래그, 상기 침전 슬러지 및 알칼리 활성화제를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물을 성형하여 양생하는 단계
를 포함하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
Preparing a precipitation sludge comprising a calcium compound and a magnesium compound;
Mixing the blast furnace slag, the precipitation sludge and the alkali activator to produce a mixture; And
Molding and curing the mixture
Wherein the alkali-activated cured product is an alkali-activated cured product.
제1항에 있어서,
상기 칼슘 화합물은 CaCO3이고,
상기 마그네슘 화합물은 Mg(OH)2인 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the calcium compound is CaCO 3 ,
Wherein the magnesium compound is Mg (OH) 2 .
제1항에 있어서,
상기 침전 슬러지는 나트륨 화합물, 수산화기 함유 화합물, 탄산기 함유 화합물 또는 이들의 조합을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sedimentation sludge further comprises a sodium compound, a hydroxyl group-containing compound, a carbonate group-containing compound, or a combination thereof.
제3항에 있어서,
상기 혼합물은 상기 고로슬래그 100 중량부에 대하여 상기 침전 슬러지 4 중량부 내지 20 중량부 및 상기 알칼리 활성화제 15 중량부 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the mixture comprises 4 to 20 parts by weight of the precipitated sludge and 15 to 50 parts by weight of the alkali activator based on 100 parts by weight of the blast furnace slag.
제4항에 있어서,
상기 혼합물은 플라이 애시를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the mixture further comprises fly ash. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제5항에 있어서,
상기 혼합물은 상기 고로슬래그 100 중량부에 대하여 상기 플라이 애시 1중량부 내지 50 중량부, 상기 침전 슬러지 4 중량부 내지 20 중량부 및 상기 알칼리 활성화제 15 중량부 내지 50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the mixture comprises 1 to 50 parts by weight of the fly ash, 4 to 20 parts by weight of the precipitated sludge and 15 to 50 parts by weight of the alkali activator, based on 100 parts by weight of the blast furnace slag A method for producing an alkali active cured product.
제1항에 있어서,
상기 알칼리 활성화제는 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물, 탄산나트륨 및 규산나트륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the alkali activating agent is at least one selected from the group consisting of an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide, sodium carbonate and sodium silicate.
제7항에 있어서,
상기 알칼리 활성화제는 5 M 내지 20 M의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the alkali activator has a concentration of 5M to 20M.
제1항에 있어서,
상기 침전 슬러지를 제조하는 단계는
해수농축수에 탄산나트륨 및 수산화나트륨을 첨가하여 슬러지를 제조하는 단계;
상기 슬러지를 건조하는 단계; 및
상기 건조된 슬러지를 분쇄하여 미분말 형태의 침전 슬러지를 제조하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of producing the precipitation sludge comprises:
Adding sodium carbonate and sodium hydroxide to the seawater concentrated water to produce sludge;
Drying the sludge; And
Pulverizing the dried sludge to produce precipitated sludge in the form of fine powder
Wherein the alkali-activated cured product is an alkali-activated cured product.
제9항에 있어서,
상기 슬러지를 건조하는 단계는
105℃의 온도에서 1시간 내지 7일 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The step of drying the sludge
At a temperature of 105 DEG C for 1 hour to 7 days.
제1항에 있어서,
상기 혼합물을 제조하는 단계는
상기 고로슬래그 및 상기 침전 슬러지를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 제1 혼합물 및 상기 알칼리 활성화제를 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of preparing the mixture
Mixing the blast furnace slag and the settling sludge to produce a first mixture; And
Mixing the first mixture and the alkali activating agent to prepare a second mixture
Wherein the alkali-activated cured product is an alkali-activated cured product.
제1항에 있어서,
상기 양생하는 단계는
20℃ 내지 40℃의 온도에서 3일 내지 28일 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 알칼리 활성 경화체의 제조방법.
The method according to claim 1,
The curing step
At a temperature of 20 ° C to 40 ° C for 3 days to 28 days.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220008033A (en) * 2020-07-13 2022-01-20 유건해운(주) High quality aggregate production method

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