KR20200114671A - 황산염 자극에 의한 고로슬래그 활성화 무기 결합재 제조방법 - Google Patents

황산염 자극에 의한 고로슬래그 활성화 무기 결합재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무기 결합재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐황산이나 황산폐수의 중화처리 후 발생된 물질을 고로슬래그 미분말의 황산염 및 알칼리 복합 자극제로 활용하여 강도 발현이 가능한 무기 결합재에 관한 것이다.
본 발명은 1) 폐황산 또는 황산폐수 100중량부에 대하여, pH 11.5 이상이며 CaO 성분이 30∼75중량%, SO3 성분이 7∼35중량% 함유된 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 연소재 50∼1,000중량부를 투입하여 혼합물을 형성하는 단계; 2) 상기 혼합물의 수분을 배출하면서 안정화시키는 단계; 3) 안정화된 상기 혼합물을 분쇄하여 표면의 수분이 5중량% 이하이며 pH 10 이상인 황산염 건조 분말을 제조하는 단계; 및 4) 상기 황산염 건조 분말 100중량부에 대하여, 고로슬래그 미분말 5∼1,000 중량부를 혼합하는 단계를 포함한다.

Description

황산염 자극에 의한 고로슬래그 활성화 무기 결합재 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF INORGANIC BINDER}
본 발명은 무기 결합재 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐황산이나 황산폐수의 중화처리 후 발생된 물질을 고로슬래그 미분말의 황산염 및 알칼리 복합 자극제로 활용하여 강도 발현이 가능한 무기 결합재에 관한 것이다.
폐황산 및 황산폐수는 다양한 공정에서 발생되는데, 예를 들면, 티타늄 광석을 황산 처리하여 타타늄 산화물을 제조할 때는 물론, 탈황공정에서도 폐황산이 발생된다.
이러한 폐황산 및 황산폐수를 중화 처리함에 있어 종래에는 CaCO3(석회석), Ca(OH)2 및 NaOH 등의 다양한 중화제를 이용하여 왔다.
이 중, 석회석은 주로 석회석 광산에서 나오는 것을 사용하고 있다.
예를 들어, 석회석 채굴 과정에서 8mm 이하의 입도를 갖는 석회석은 상품 가치가 떨어지는데, 이러한 입도가 작은 석회석을 분쇄함으로써 폐황산 등의 중화제로 사용하고 있다.
나아가, CaCO3를 소성하여 CaO를 제조하고, 이를 수화시킴으로써 Ca(OH)2가 얻어지는데, 이때 얻어진 Ca(OH)2 슬러리를 중화제로 이용하기도 한다.
한편, 순환 유동층 보일러의 탈황공정은 연소실 내에 석회석을 주입하여 연료와 함께 연소시켜 연소가스 중의 인산화황과 석회석이 로내에서 반응하여 연소가스 중의 황은 제거되고 무수석고가 생성되며, 황과 반응하지 않은 석회석은 탈탄산되어 생석회 성분으로 전이되어 배출된다.
일반적으로 화력발전소 미분탄 보일러에서 발생되는 석탄재는 연소온도가 1,350℃ 이상에서 배출되어 유리질 성분으로 SiO2가 주성분이며 포졸란 성질이 있어 국내에서 발생되는 대부분이 레미콘 혼화재로 재활용되고 있다.
그러나, 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러에서 배출되는 연소재는 약 850℃의 온도에서 연소되어 유리질 성분이 없기 때문에 포졸란 반응을 일으킬 수도 없을 뿐만 아니라 콘크리트에 혼입될 시 다량의 수분을 흡수하고 발열이 발생하게 되어 레미콘에 재활용이 매우 미흡한 실정이다.
특허출원 제10-2016-0045891 특허출원 제10-2014-0022910 특허출원 제10-2018-0158519
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 순환 유동층 보일러 연소재를 폐황산이나 황산폐수의 중화처리에 활용하고, 중화처리 후 발생된 물질을 고로슬래그 미분말의 황산염 및 알칼리 복합 자극제로 활용하여 강도 발현이 가능한 무기 결합재를 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 1) 폐황산 또는 황산폐수 100중량부에 대하여, pH 11.5 이상이며 CaO 성분이 30∼75중량%, SO3 성분이 7∼35중량% 함유된 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 연소재 50∼1,000중량부를 투입하여 혼합물을 형성하는 단계; 2) 상기 혼합물의 수분을 배출하면서 안정화시키는 단계; 3) 안정화된 상기 혼합물을 분쇄하여 표면의 수분이 5중량% 이하이며 pH 10 이상인 황산염 건조 분말을 제조하는 단계; 및 4) 상기 황산염 건조 분말 100중량부에 대하여, 고로슬래그 미분말 5∼1,000 중량부를 혼합하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 폐황산 또는 황산폐수 100중량부에 액상 소석회를 5∼100중량%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 연소재는 석유 코크스 또는 석탄을 석회석과 혼소하는 과정에서 발생되는 석유 코크스 플라이애시, 석유 코크스 바텀애시, 석탄 플라이애시 및 석탄 바텀애시 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 수분 함량을 더 낮추기 위해 상기 안정화된 혼합물에 상기 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 연소재를 추가로 더 투입하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 황산염 건조분말은 CaO 성분이 20∼70중량%, SO3 성분이 20∼60중량%를 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 황산염 건조분말 100중량부에 대하여 화력발전소 미분탄 보일러 플라이애시를 5∼500 중량부 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 황산염 건조분말 100중량부에 대하여 1종 시멘트를 5∼500중량부 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 황산염 건조분말 100중량부 대하여 고형연료 연소재를 5∼500 중량부 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 폐황산이나 황산폐수의 중화처리시에 사용되던 CaCO3 또는 Ca(OH)2 등의 천연 자원을 대신하여 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 연소재를 이용함으로써 자원 절약과 중화제 처리비용을 획기적으로 저감할 수 있다.
또한, 중화처리 후 발생된 물질을 고로슬래그 미분말의 황산염 및 알칼리 복합 자극제로 활용하여 강도 발현이 가능한 무기 결합재를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한무기 결합재 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 의한 황산염 자극에 의한 고로슬래그 활성화 무기 결합재의 제조 방법은 1) 폐황산 또는 황산폐수 100중량부에 pH 11.5 이상이며 CaO 성분이 30∼75중량%, SO3 성분이 7∼35중량% 함유된 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 연소재 50∼1,000중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 2) 상기 혼합물의 수분을 배출하면서 안정화시키는 단계; 3) 상기 안정화된 혼합물을 분쇄하여 표면의 수분이 5중량% 이하인 건조 분말을 제조하는 단계; 및 4) 상기 건조 분말 100중량부에 대하여 고로슬래그 미분말 5∼1,000 중량부를 혼합하는 단계;를 포함한다.
상기 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러에서 배출되는 연소재는 높은 pH가 높은 강알칼리성을 가지고 있어 강산성인 폐황산을 중화시킬 수 있고 다량의 수분을 흡수하는 성질과 중화열이 발생되어 폐황산과 혼합 시 별도의 건조 과정 없이도 분쇄 과정을 통해 미립자의 분체 상태로 제조가 가능하다.
더욱이 이렇게 제조된 건조 분말은 Ca(OH)2 및 CaSO4 성분이 높게 함유되어 있어 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극제로서 탁월한 조성을 가지고 있다고 할 수 있다.
한편, 순환유동층 보일러 연소재는 석유 코크스 또는 석탄을 주연료로 하는 순환 유동층 보일러에서 석회석과 혼소하여 로내 탈황하는 방식의 보일러에서 발생되는 연소재로서, 연소가스 중의 인산화황과 석회석이 로내에서 반응하여 연소가스 중의 황은 제거되고 무수석고가 생성되며, 황과 반응하지 않은 석회석은 탈탄산되어 생석회 성분으로 전이되어 배출된다.
따라서, pH가 12.0 이상의 강알칼리 물질이며 생석회와 무수석고 성분으로 다량 존재하게 된다.
이 물질이 폐황산과 혼합하게 되면 폐황산에 존재하는 수분을 급속히 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 강산성과 강알칼리 물질이 반응하게 되어 중화반응이 일어나게 된다.
이때, 상기 폐황산와 상기 연소재를 혼합 및 교반하게 되면 상기 연소재의 산화칼슘(CaO)과 황산칼슘(CaSO4)이 폐황산 및 황산 폐수에 존재하는 물(H2O)과 만나 아래 [화학식 1]과 같은 반응을 일으킨다.
[화학식 1]
CaSO4 + H2O = CaSO4·2H2O
CaO + H2O = Ca(OH)2 + 15.6 kcal/mol
즉, 상기 순환 유동층 보일러 연소재와 물이 만나게 되면 상기 [화학식 1]에 의해 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 이수석고(CaSO4·2H2O)가 생성된다.
한편, 상기 연소재와 폐황산과 반응하며 아래 화학식 2의 반응으로 무수석고가 생성된다.
[화학식 2]
Ca2++ SO4 2- → CaSO4↓
상기 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 생성되는 반응과 강산과 강알칼리 중화반응에 의한 발열반응으로 열을 발생시키게 되며, 이에 의해 1차 혼합단계에서 높은 열을 발생시키게 되며 열 및 수분을 배출시켜 주는 안정화 단계가 필요하다.
또한, 폐황산 및 황산폐수의 황산 농도가 높을 경우에는 순환 유동층 보일러 연소재와 폐황산 및 황산폐수와의 급격한 발열반응에 의해 취급이 어려울 수도 있어 폐황산 및 황산폐수를 1차적으로 기존 중화제인 액상 소석회와 반응시켜 안정화시킬 수도 있다.
이때 액상 소석회는 폐황산 및 황산폐수 100중량부에 대하여 5 중량% ∼ 100중량%를 투입하는 것이 바람직하다. 5중량% 미만이면 효과가 미약하며 100중량%를 초과하는 경우에는 경제성이 불리하고 오히려 수분이 과도하게 많아진다.
이렇게 자체 반응열에 의해 별도의 건조과정 없이도 수분 증발이 가능하여 수분 5% 이하의 황산염 건조분말을 제조할 수 있으며 필요에 따라 수분 함량을 더 낮추기 위해 분쇄 전에 상기 연소재를 추가로 더 투입하는 것이 바람직하다.
이때 투입되는 연소재는 상기 1차 혼합물에 대하여 5∼100중량를 투입하는 것이 바람직하다. 5중량% 미만이면 잔여 수분 증발 효과가 미약하며 100중량%를 초과하는 경우에는 SO3 성분이 급격히 저하되어 고로슬래그 미분말의 황산염 자극 성질이 오히려 저하된다.
상기 폐황산과 순환 유동층 보일러 연소재가 혼합하여 반응을 하면 응집에 의해 큰 덩어리가 발생할 수 있어, 이를 미립자 형태로 분쇄하는 과정이 필요하다.
상기 순환 유동층 보일러 연소재는 CaO 함량이 30∼75중량%이 바람직하다.
CaO 함량이 30중량% 미만이면 폐황산에 존재하는 수분을 흡수하는 성질이 미약하고 중화 효과 또한 저하된다.
반대로 CaO 함량이 75중량% 초과이면 CaO 함량이 과도하여 수분을 과도하게 흡수하고 발열이 과도하게 발생하여 과도한 수증기를 발생시킬 수 있다.
따라서 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재 중에서 반드시 원료 입고 전 화학적 정량 분석을 실시하여 CaO 함량이 30∼75중량%인 것을 사용해야 한다.
또한 상기 고칼슘 연소재는 SO3 함량이 7∼35중량%가 바람직하다. SO3 함량이7중량% 미만이면 고로수쇄 슬래그를 자극할 수 있는 SO3 함량이 부족하여 강도발현이 어렵고, SO3 함량이 35%를 초과하면 상대적으로 CaO 성분이 감소하여 폐황산 표면 수분 흡수 효과가 저하될 수 있다. 화학조성물을 분석하여 상기 범위 내에 순환 유동층 보일러 연소재를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 순환 유동층 보일러 연소재는 폐황산 100중량부에 대하여 50∼1,000중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 50중량부 미만일 경우 수분 제거 및 중화 효과가 발휘되지 못하고 1,000중량부 초과일 경우 상대적으로 폐황산의 함량이 줄어들어 전체적인으로 SO3 성분이 크게 저하하게 되어 고로슬래그 미분말의 황산염 자극제로서 역할이 부족할 수 있다.
상기 고로슬래그 미분말은 제철 고로 공정에서 부산물로 발생하는 고온 용융상태의 슬래그를 물로 급냉 처리한 부산물이다. 고로슬래그 미분말은 물과 접촉하면 비결정질 피막이 형성되어 스스로 수화반응을 하지 않기 때문에 잠재수경성 물질이라 한다. 잠재수경성이 발휘되기 위해서는 비결정질 피막이 파괴되어야 한다.
고로수쇄 슬래그 미분말은 비표면적 3,000cm2/g 이상의 일반적으로 시중에서 유통되는 제품이면 사용이 가능하다. 통상의 고로슬래그 미분말에 물을 투입하게 되면, 표면에 비결정질 피막이 형성되어, 내부의 Ca2+, Al3+ 등의 용출이 이루어지지 않는다. 그러나, 상기 황산염 건조분말 성분 중 CaO 성분이 물과 반응하여 Ca(OH)2로 변환되어 생성된 OH-와 SO4 2- 성분이 고로수쇄 슬래그 미분말의 비결정질 피막을 파괴하여 Ca2+, Al3+ 등의 용출이 용이하게 되고, 용출 이온들이 CaO-SiO2-H2O계 수화물 및 에트링가이트 등을 생성하게 됨으로써 수화체 내부의 조직을 치밀화하여 경화체의 압축강도를 향상시킬 수 있다.
상기 고로슬래그 미분말은 상기 황산염 건조분말 100중량부에 대하여 5∼1,000중량부를 혼합하는 것이 바람직한데 5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 1,000중량부 초과일 경우 상대적으로 자극제 역할을 하는 황산염 건조분말의 양이 상대적으로 감소하여 오히려 강도가 크게 저하된다.
또한, 상기 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 연소재는 석유 코크스 또는 석탄을 석회석과 혼소하는 과정에서 발생되는 석유 코크스 플라이애시, 석유 코크스 바텀애시, 석탄 플라이애시 및 석탄 바텀애시 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 상기 건조분말 100중량부에 대하여 유동성과 장기강도를 증진시키기 위하여 화력발전소 미분탄 보일러 플라이애시 5∼500중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 미분탄 보일러 플라이애시는 별도의 탈황설비를 구비하고 있는 화력발전소에서 미분탄 연소보일러의 연소가스가 집진장치를 통과할 때 채취된 회로서, 일반적으로 SiO2 함량이 45∼75중량%이고 CaO 함량이 0.5∼10중량%이며 SO3 함량이 0.1∼3중량%이다. 상기 화력발전소 미분탄 보일러 플라이애시는 포틀랜드 시멘트에 일부 치환하여 사용되고 있는데 플라이애시는 입자가 구형이기 때문에 유동성이 증가하고 포졸란 반응성이 있어서 장기재령에서 강도는 증가하나 초기 재령에서는 그것 자체로 경화하는 성질이 미약하다. 즉, 포틀랜드 시멘트와 혼합한 경우 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘이 생성된 이후에, 이것에 의해 플라이애시가 자극을 받아 경화하는 특징이 있다.
본 발명에서는 순환 유동층 보일러 고칼슘 연소재의 CaO 성분이 물과 반응하여 생성된 Ca(OH)2의 자극효과에 의해 미분탄 보일러 플라이애시의 포졸란 반응이 초기에 활성화된다.
상기 미분탄 보일러 플라이애시는 상기 혼합석고 100중량부에 대하여 5∼500중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 500중량부 초과일 경우 포졸란 반응을 하지 못한 잉여량의 플라이애시가 다량 존재하여 강도가 크게 저하된다.
또한, 초기강도 증진을 위해 상기 황산염 건조분말 100중량부에 대하여 1종 시멘트를 5∼500중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 1종 시멘트는 상기 건조분말 100중량부에 대하여 5∼500중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 500중량부 초과일 경우 상대적으로 황산염 건조분말의 혼입량이 감소하여 고로슬래그 미분말의 자극 효과가 저하되고 경제성 또한 부족하다.
또한, 상기 황산염 건조분말 100중량부에 대하여 고형연료 연소재를 5∼500 중량부 더 포함하는 것이 바람직하다. 고형연료 연소재는 일반 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel), 바이오 고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel)를 단독 연소하거나 이를 석탄과 혼소하는 발전시설의 집진설비에서 배출된다. 고형연료 연소재는 그 자체로는 포졸란 반응을 기대할 수는 없으나 CaO, SO3의 성분을 가지고 있고 고로수쇄 슬래그 미분말의 자극효과와 더불어 폐플라스틱이나 폐비닐이 함유되었을 경우 나트륨과 염소 성분을 일부 가지고 있어 초기에 경화체를 급결시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
더욱이 팜껍질과 같은 청정 바이오 고형연료(BIO-SRF, Biomass-Solid Refuse Fuel)를 단독 연소하였을 경우에는 자체에 유해 불순물이 전혀 없어 시멘트를 대체할 수 있는 청정 원료로서 활용이 기대된다.
고형연료 연소재는 혹시나 잔존할 수 있는 황산염 건조분말의 수분을 효과적으로 제거할 수 있으며 경화체의 체적 수축을 보상하는 역할을 할 수 있다. 상기 고형연료 연소재는 상기 황산염 건조분말 100중량부에 대하여 5∼500중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 5중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 500중량부 초과일 경우 강도를 크게 저하시키며 수분을 과도하게 흡수하여 유동성이 크게 저하될 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.
비교예
천연토사 100중량부에 대하여 1종 시멘트 30중량부를 투입한 후 건식혼합을 실시하였다. 이후 30중량부의 물을 추가 투입하여 다시 습식혼합을 실시하여 균질한 혼합물을 제조한 후 Ø5cm×10cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다.
실시예 1
황산농도 85%인 희황산 100중량부에 CaO 함량이 68중량%, SO3 함량이 27중량%이며 pH 12.4인 페트로 코크스 연소재 200중량부를 혼합하여 7일간 양생하여 안정화 시킨 후 분쇄하여 비표면적 3,650cm2/g, CaO 함량이 41중량%, SO3 함량이 47중량%이며 pH 11.8인 황산염 건조분말 100중량부를 제조하였다. 이를 비표면적이 4,360cm2/g인 고로수쇄 슬래그 미분말 200중량부와 혼합하여 무기 결합재를 제조하였다. 이렇게 제조된 무기 결합재를 천연토사 100중량부에 대하여 30중량부를 투입한 후 건식혼합을 실시하였다. 이후 30중량부의 물을 추가 투입하여 다시 습식혼합을 실시하여 균질한 혼합물을 제조한 후 Ø5cm×10cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다.
실시예 2
황산농도 85%인 희황산 100중량부에 CaO 함량이 68중량%, SO3 함량이 27중량%이며 pH 12.4인 페트로 코크스 연소재 200중량부를 혼합하여 7일간 양생하여 안정화 시킨 후 분쇄하여 비표면적 3,650cm2/g, CaO 함량이 41중량%, SO3 함량이 47중량%이며 pH 11.8인 황산염 건조분말 100중량부를 제조하였다. 이를 비표면적이 4,360cm2/g인 고로수쇄 슬래그 미분말 200중량부, 1종 시멘트 100중량부, 미분탄 보일러 플라이애시 30중량부, 고형연료 연소재 30중량부와 혼합하여 무기 결합재를 제조하였다. 이렇게 제조된 무기 결합재를 천연토사 100중량부에 대하여 30중량부를 투입한 후 건식혼합을 실시하였다. 이후 30중량부의 물을 추가 투입하여 다시 습식혼합을 실시하여 균질한 혼합물을 제조한 후 Ø5cm×10cm 크기의 공시체 9개를 제작하여 이를 20℃에서 양생하여 재령 3일, 7일, 28일 강도를 측정하였다.
공시체의 시험방법 및 결과
아래 표 1에 나타낸 바와 같이 압축강도시험은 KS F 2343 일축압축강도 시험방법에 의해 실시하였다. 중금속 용출시험은 28일 압축강도 측정 후 일부를 채취하여 실시하였다.
실험 방법 비고
압축강도 KS F 2343 일축압축강도시험방법
중금속 용출 폐기물공정시험기준 중금속 용출시험방법
구분 압축강도 3일(MPa) 압축강도 7일(MPa) 압축강도 28일(MPa)
비교예 0.72 1.56 2.87
실시예1 0.87 1.94 3.56
실시예2 1.34 2.18 3.87
(1) 일축압축강도의 변화
표 1에 비교예 및 실시예 1, 실시예 2의 일축압축강도를 나타내었다. 이를 통해 알 수 있는 바와 같이, 폐황산에 페트로 코크스 연소재를 이용하여 제조한 황산염 건조분말에 고로슬래그 미분말을 사용한 실시예 1은 1종 시멘트를 사용한 비교예 1에 비해 3일 초기강도는 유사하였으나 7일 및 28일은 약 1.2배 이상의 높은 강도를 발현하였으며, 실시예 1에 비해 1종 시멘트, 미분탄 보일러 플라이애시 및 고형 연료 연소재가 더 포함된 실시예 2는 초기 강도 및 장기 강도가 더 높게 발현됨을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 황산염 자극에 의한 고로슬래그 활성화 무기 결합재의 제조 방법은 기존 연약지반 처리 시 주로 사용되는 1종 시멘트를 대체할 수 있는 무기결합재로서 성능 발휘가 가능함을 알 수 있었다.
(2) 중금속 용출 실험
KSLT
6가크롬 구리 수은 카드뮴 납 비소
허용기준 1.5 3.0 0.005 0.3 3.0 1.5
비교예 0.843 0.247 불검출 0.159 0.245 0.133
실시예 1 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
실시예 2 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출
상기 표 3의 중금속 용출실험결과를 보면 비교예의 경우 허용기준치에는 만족하는 것으로 나타나지만 6가 크롬의 경우 기준치의 50%를 상회하는 양이 용출되었다. 그러나 본 발명의 실시예는 모두 6가 크롬 뿐만 아니라 모든 중금속이 불검출되었다.
따라서 본 발명의 황산염 자극에 의한 고로슬래그 활성화 무기 결합재의 제조 방법은 폐황산 및 황산폐수의 중화 시 종래 중화제로서 사용되던 CaCO3 또는 Ca(OH)2 등의 천연 자원을 대신하여 노내 탈황방식 순환 유동층 보일러 연소재를 이용함으로써 자원 절약과 중화제 처리비용을 획기적으로 저감할 수 있고 또한 이렇게 중화처리 후 발생된 물질을 고로슬래그 미분말의 황산염 및 알칼리 복합 자극제로 활용하여 강도 발현이 가능한 무기결합재의 제조가 가능하다. 따라서 건설공사에서 가장 널리 사용되는 1종 보통시멘트를 대체하거나 그 사용량을 최소화할 수 있다. 또한 시멘트 사용량 절감에 따른 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출, 유해 중금속 용출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있는 방법이다.

Claims (5)

1) 폐황산 또는 황산폐수 100중량부에 대하여, 순환 유동층 보일러 연소재 50∼1,000중량부를 혼합한 혼합물을 형성하는 단계;
2) 상기 혼합물에서 수분을 배출하면서 안정화시키는 단계;
3) 안정화된 상기 혼합물을 분쇄하여 표면의 수분이 5중량% 이하이며 pH10 이상인 황산염 건조 분말을 제조하는 단계; 및
4) 상기 황산염 건조 분말 100중량부에 대하여, 고로슬래그 미분말 5∼1,000 중량부를 혼합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 결합재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1)단계에서 상기 혼합물은,
상기 폐황산 또는 황산폐수 100중량부에 대하여, 액상 소석회를 5∼100중량%를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 무기 결합재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 황산염 건조분말은 CaO 성분이 20∼70중량%, SO3 성분이 20∼60중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 무기 결합재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 황산염 건조분말 100중량부에 대하여, 화력발전소 미분탄 보일러 플라이애시를 5∼500 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 결합재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 4)단계는,
상기 황산염 건조분말 100중량부에 대하여, 고형연료 연소재를 5∼500 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기 결합재 제조방법.
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