KR20210037682A - 부산물 및/또는 잔류물의 재사용 및 이산화탄소의 흡수를 통한 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법 - Google Patents

부산물 및/또는 잔류물의 재사용 및 이산화탄소의 흡수를 통한 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부산물 및/또는 잔류물 및 이산화탄소의 재사용과 함께, 압축 성형에 의해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법에 관한 것이다. 결합제는 파쇄 및 분쇄에 의해 생산된다. 제품을 제조하는 방법은 결합제 및 부산물 및/또는 잔류물을 잔류 비음용수와 혼합하는 단계, 및 일정한 습도, 온도 및 압력 조건 하에 이 혼합물을 이산화탄소로 양생하는 단계로 이루어진다. 경화 과정은 폐쇄 회로에서 이산화탄소를 재순환시킨 다음, 제품을 건조시켜 수행된다. 부산물 및/또는 잔류물은 칼슘 및 마그네슘이 풍부하고 강철 제조 산업에서 비롯된 슬래그 또는 펄프, 제지 및 판지 생산 산업에서 비롯된 모래 및 찌꺼기(mud)일 수 있다. 건축 제품은 실리카 및 알루미늄을 함유하는 다른 잔류물 및 재료를 포함할 수 있다.

Description

부산물 및/또는 잔류물의 재사용 및 이산화탄소의 흡수를 통한 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법
발명의 분야
본 발명은 토목 건축 산업, 즉 건축 자재의 개발, 생산 및 적용에 관한 것이다.
발명의 요약
본 발명은 습도, 온도 및 압력의 일정한 주변 조건 하에, 이산화탄소의 흡수로 경화되는 칼슘 및 마그네슘이 풍부한 부산물 및/또는 잔류물을 본질적으로 포함하는, CaO-MgO 결합제 및 건축 제품의 개발에 관한 것이다. 고함량의 반응성 CaO 및/또는 MgO를 함유하는 CaO-MgO 결합제는 부산물 및/또는 잔류물을 파쇄하고 미분쇄하여 수득된다. 건축 제품은 결합제와, 상이한 입도(granulometry)를 갖는 부산물 및/또는 잔류물 및 잔류 비음용수의 혼합물을 성형 및 압축하여 수득된다. 경화 과정은 폐쇄 회로에서 이산화탄소를 재순환시킨 후, 제품을 건조시켜 수행된다. 건축 제품은 실리카 및 알루미늄을 함유하는 다른 잔류물 및 재료를 포함할 수 있다.
칼슘 및 마그네슘이 풍부한 부산물 및/또는 잔류물로 구성되고 이산화탄소의 흡수로 경화된 결합제 및 제품은 포틀랜드 시멘트로 수득된 동등한 건축 제품에 비하여 우수한 기계적 내성(mechanical resistance)을 갖는다. 제품의 제조 방법은 포틀랜드 시멘트로 생산된 동등한 건축 제품을 수득하는 경우에서와 같이, 음용수의 사용을 필요로 하지 않는다. 따라서, 본 발명의 목적은 토목 건축 자재의 생산에서 음용수의 사용을 줄이거나 또는 제거하는 것 이외에도, 포틀랜드 시멘트의 사용을 부분적으로 또는 완전히 대체하는 것이다.
부산물 및/또는 잔류물의 혼합물에서 이산화탄소의 흡수를 통해 수득된 제품의 총 경화에 필요한 시간은 포틀랜드 시멘트로 생산된 동등한 건축 제품을 경화하는 데 필요한 시간 보다 10 배 더 짧다. 따라서, 본 발명은 건축 자재를 생산하는 과정을 가속화하는 데 유용하다.
부산물 및/또는 잔류물의 재사용 및 이산화탄소를 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법은 포틀랜드 시멘트 또는 다른 유형의 결합제를 함유하는 구조적 및 비구조적 적용분야를 위한 모든 및 임의의 유형의 건축 제품의 생산에 사용되어, 이들을 부분적으로 또는 완전히 대체할 수 있다.
따라서, 본 발명은 순환 경제(Circular Economy) 및 지속가능한 개발 목표에 기여하는 것 이외에도, 시멘트, 모래 및 천연 자갈을 사용할 필요성, 및 토목 건축 산업에서 음용수의 소비를 줄이고, 부산물, 잔류물 및 이산화탄소를 환경에 폐기하는 것을 줄이고, 생산 속도를 가속화하고 토목 건축 자재의 기계적 내성을 증가시킴으로써 전체 토목 건축 산업에 유용하다. 본 발명은 모든 유형의 토목 건축 제품, 즉 예를 들어, 시멘트와 같은 혼합물에서 결합제를 사용하는 복합 재료의 생산에 적용되어, 이를 부분적으로 또는 완전히 대체할 수 있다.
탄산화(carbonation)로도 지칭되는, 즉 칼륨 또는 마그네슘을 함유하는 특정 물질에서 이산화탄소의 흡수는 이산화탄소(CO2)를 함유하는 대기 환경에 노출될 때 내부에 습기가 있는 다공성 매질에서 발생하는 화학 과정으로, 이 반응의 생산물로서 탄산염이 생기게 된다. 예를 들어, 포틀랜드 시멘트 콘트리트에서, 탄산화는 수산화칼슘과 공기 중 이산화탄소의 반응으로 발생하여 탄산칼슘 및 물을 형성한다.
탄산화는 대기 중 CO2 농도가 낮기 때문에 수년에 걸쳐 발생할 수 있는 자연적인 과정이다. 그러나, 탄산화 반응 방법은 CO2 함량이 높은 환경에서 가속화될 수 있으며, 이는 칼슘 및 마그네슘이 풍부한 잔류물 또는 부산물이 임의의 액체와 혼합될 때 가속화된 방식으로 탄산염 생산을 가능하게 하여, 혼합물의 기계적 내성을 상당히 증가시키고 결합제 및 건축 제품의 생산을 가능하게 한다.
이와 관련하여, 예를 들어 이산화탄소에 의해 활성화된 포틀랜드 시멘트의 유리 결합제의 개발 및 사용에 대한 잠재력 및 문제에 관하여 최근에 공개된 Humbert, P. 및 Castro-Gomez, J.P. (2018)에 의한 연구를 참조한다. 이 연구 조사에서, 칼슘과 마그네슘이 풍부한 Siderurgia Nacional의 전기로 슬래그(electric furnace slag)를 사용하였으며, 이는 45 μm 미만의 크기로 분쇄되고, 압축되고 100%의 이산화탄소를 함유하는 환경에서 72 시간 동안 탄산화에 적용되었다. 이 기간 후, 활성화된 결합제는 69 내지 74 MPa의 압축 저항(compression resistance) 결과를 수득하여, 일반 또는 고강도 콘크리트로 구성되고 원 위치에 성형된 조립식 건축된 건축 요소이거나 구조물에 대하여, 이 재료를 구조적 목적을 위해 포틀랜드 시멘트에 대한 잠재적 대체물로 특징화하는 것을 가능하게 함을 발견하였다. 환경에 대한 잠재적인 이점, 제품을 시장에 적용하고 통합하기 위한 도전 가능성, 뿐만 아니라 이 새로운 기술에 의한 산업적 규모의 생산 시 경제적 실행가능성을 연구하는 데 필요한 향후 연구가 또한 이 연구 작업에서 논의되었다 [1]. 본 발명은 결합제를 상이한 입도를 갖고 부산물 또는 잔류물과 혼합시킨다는 점 및 잔류 비음용수를 사용하는 점에서 이 연구와 상이하다. 더욱이, 결합제 및 건축 제품은 실리카 및 알루미늄을 함유하는 다른 잔류물 및 재료를 포함할 수 있다.
특허 US20170073270A1은 강철 슬래그의 단일 유형 또는 다양한 상이한 유형의 혼합물을 포함할 수 있는 CO2에 의해 활성화된 강철 슬래그 및 물로 구성된 결합제를 개시한다. 반면에 본 발명에서 결합제 및 건축 제품은 칼슘 또는 마그네슘이 풍부한 임의의 유형의 산업 잔류물로 수득될 수 있고, 또한 음용수 및 과정에서 나오는 어느 정도의 잔류수, 일반적인 비음용수 또는 해수를 사용할 필요가 없다. 이는 매립지에 처분되고 재활용 목적으로 처리되도록 의도된 광범위한 부산물 및 잔류물의 재사용 및 올바른 가치 평가를 할 수 있게 한다.
동일한 문서 US20170073270A1은 슬래그가 형광 램프에서 재활용된 유리와 혼합됨을 개시하고 특정 유형의 슬래그의 성능을 향상시키기 위한 열 처리를 개시하는 반면, 본 발명은 청량 음료 병 및 다른 음료 병 또는 다른 유형의 유리 잔류물에서 재활용된 파쇄된 유리를 사용한다. 추가적으로, 본 발명에서는 결합제와 상이한 입도를 갖는 부산물 또는 잔류물의 혼합물에서 첨가제로서 알코올, 염화나트륨 및 중탄산나트륨을 사용하여, 건축 제품의 내성 증가 과정에서 증가시킬 수 있으며, 임의의 열 처리가 불필요하고, 임의의 유형의 추가적인 전력을 사용하지 않는다.
문서 US20170073270A1은 또한 양생(curing) 과정이 완결될 때, 제품이 탄산화 챔버에 함유된 잔류 CO2와 관련없이 상기 챔버에서 제거되고, 이에 따라 이는 CO2를 포획하는 기술을 지칭하게 되면서, 이산화탄소 배출을 감소시키기 위한 이의 잠재력이 제한된다는 것을 개시하고 있는 반면에, 본 발명은 챔버 내부에서 잔류 CO2를 제거하고 이를 잔류 CO2에 대해 미리 정해진 2차 저장소에서 일시적으로 저장하기 위해 진공 펌프의 사용을 고려하고 있으며, 이는 CO2의 폐쇄 회로를 구성한다. 달리 말하면, 경화(hardening) 방법은 폐쇄 회로에서 이산화탄소를 재순환시킨 후, 제품을 건조시켜 수행될 수 있다. 따라서 산업 과정 전반에 걸쳐 CO2 배출의 마이너스 균형(negative balance)을 추가로 증가시키는 것이 가능하다.
특허 US20170073270A1은 탄산화 챔버에 CO2를 주입하는 지점에서 이를 가열하고 물을 사용한 추가적인 양생 과정의 성능을 개시하는 반면, 본 발명은 온도가 모두 제어된 탄산화 챔버 및 보완적 양생 챔버를 개시한다. 따라서 건축 제품의 내성 획득 과정에서 증가를 감지할 수 있다.
본 발명은 CaO-MgO 결합제의 수득, 및 비음용수(잔류물, 바다 또는 오염된 강에서 나온 것), 첨가제(염화나트륨, 중탄산나트륨 또는 알코올) 및 실리카 및 알루미늄을 함유하는 재료(예컨대 파쇄된 유리)를 포함하는, 칼슘 및/또는 마그네슘이 풍부한 부산물 및/또는 잔류물로 구성된 건축 제품의 생산에 관한 것이며, 여기서 경화는 이산화탄소의 흡수에 의해 수행되고, 이는 성형 및 압축에 의해 수득된다.
CaO-MgO 결합제의 생산은 제품을 경화하는 데 충분한 탄산화 반응에서 더 용이하게 수행할 수 있는 가장 미세한 크기만을 선택하기 위해 부산물 및/또는 잔류물의 기계적 처리(파쇄, 분쇄 및 분말화) 및 분리(체질)에 의해 수득된다.
건축 제품은 CaO-MgO 결합제와, 상이한 크기의 첨가제, 골재(천연 또는 잔류물 기원) 및/또는 부산물/잔류물, 및 비음용수와 혼합함으로써 수득되고, 또한 포틀랜드 시멘트를 함유할 수 있으며, 이의 생산은 압축 성형 또는 진동 압축에 의해 수행된 후, 제어된 습도, 온도 및 압력 조건 하에 고농도 환경에서 이산화탄소의 흡수에 의해 수행된다. 제품은 탄산화 후, 건조 과정을 거치고, 시스템의 잔류 이산화탄소는 폐쇄 회로에서 이산화탄소의 재순환 시스템에 포함된 2차 저장소에 저장된다.
혼합물의 압축 성형은 최종 제품의 특징에 따라 수행되어야 하며, 이는 토목 건축에서의 적용에 따라 임의의 사전 성형되거나 또는 조립식 건축된 요소일 수 있다.
이후에는, 이산화탄소의 흡수와 함께, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법에 관한 도면이 상세하게 기재된다.
도 1: 부산물 및/또는 잔류물의 재사용 및 이산화탄소의 흡수를 통해 건축 제품을 수득하는 일반적인 과정의 개략도.
여기서 (5)는 결합제, 및 상이한 입도, 상이한 미량, 및 다양한 양의 비음용수를 갖는 잔류물 및/또는 부산물의 용량 및 혼합물을 나타낸다.
여기서 (6)은 특정 제품을 수득하기 위해 예를 들어 진동 압축에 의해 혼합물을 성형 및 압축하는 과정을 나타낸다.
여기서 (7)은 성형 및 압축된 제품의 이산화탄소 흡수를 통한 양생 및 경화 시스템을 나타낸다.
여기서 (12)는 경화 후 압축된 제품을 건조하는 단계를 나타낸다.
도 2: 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제를 수득하는 방법의 개략도.
여기서 (1)은 칼슘 및 마그네슘이 풍부한 부산물 및/또는 잔류물을 파쇄 및 미분쇄하는 단계를 나타낸다.
여기서 (2)는 부산물 및/또는 잔류물의 분쇄된 입자(250 μm 미만)를 분리 및 체질하는 단계를 나타낸다.
여기서 (3)은 다른 미세 잔류물 및 풍부한 실리카 및 알루미늄 재료 및/또는 포틀랜드 시멘트가 첨가된 CaO-MgO 결합제를 수득하는 방법을 나타낸다.
여기서 (4)는 중탄산나트륨, 염화나트륨 또는 알코올이 첨가된 CaO-MgO 결합제를 수득하는 방법을 나타낸다.
도 3: 상이한 용량/미량의 혼합물을 통해 상이한 제품(예를 들어 블록, 연석, 벽돌)을 수득하기 위한 절차를 나타내는 개략도.
여기서 (5)는 상이한 용량/미량에 대해 상이한 입도, 및 다양한 양의 비음용수를 갖는 잔류물 및/또는 부산물과의, CaO-MgO 결합제의 용량 및 혼합물(단순화 또는 첨가됨)을 나타낸다.
여기서 (6)은 특정 제품을 수득하기 위해 예를 들어, 진동 압축에 의해 혼합물을 압축 성형하는 과정을 나타낸다.
도 4: 이산화탄소의 재순환을 통해 양생 및 경화 시스템을 나타내는 개략도.
여기서 (8)은 양생 챔버내로 압축된 제품의 배치를 나타낸다.
여기서 (9)는 양생 챔버에서 기존 공기를 제거하고 이산화탄소를 주입하는 단계를 나타낸다.
여기서 (10)은 경화 시간 동안 양생 시스템에서 습도, 온도 및 압력 조건의 일관성을 유지하는 것을 나타낸다.
여기서 (11)은 양생 챔버에 존재하는 이산화탄소의 2차 저장소에서 제거 및 저장하고 외부 공기를 주입하는 단계를 나타낸다.
여기서 (12)는 경화 후에 압축된 제품을 건조하는 단계를 나타낸다.
도 5: 이산화탄소의 흡수에 의한 경화 전 및 후에, CaO-MgO 결합제 샘플과 관련한 감쇠 전 반사를 통한 푸리에 변환 적외선 분광 검정(FITR-ATR)의 전형적인 결과의 예. 여기서 C-O 결합과 관련하여, 파수 875 cm-1 및 파수 간격 1399-1418 cm-1 사이의 흡광도 피크는 탄산칼슘(CaCO3)의 형성을 나타낸다. 또한 Si-O 결합과 관련하여, 파수 간격 995-1000 cm-1 사이의 흡광도 피크는 수화된 규산칼슘(C-S-H)의 형성을 나타낸다.
도 6: 상이한 첨가제(알코올, 염화나트륨 및 파쇄된 유리)를 사용하여, CaO-MgO 결합제 및 비음용수의 혼합물로 생산된 시험체에서 수행된 압축 저항 검정(compression resistance assays)의 평균 결과(MPa로 제시됨). 여기서 CaO-MgO 결합제를 사용한 결과(다음 조건으로 수득됨: CaO-MgO 결합제 입자의 최대 직경 = 45 μm; 비음용수/CaO-MgO 결합제 비율 = 0.1; 정적 압축 압력 30 MPa, 양생 및 경화 온도 60℃; 이산화탄소 압력 2.5 Bar; CO2 농도 = 100%; 경화 시간 = 24 시간; 알코올 용량 = 비음용수의 10% 대체; NaCl 함량 = 20 g/L; 파쇄된 유리의 용량 = CaO-MgO 결합제 총 질량의 5%)는 등급 32.5의 포틀랜드 시멘트 유형 I의 등가 혼합물을 사용한 압축의 평균 결과(다음 조건으로 수득됨: 물/시멘트 비율 = 0.45; 양생 시간 = 28 일)와 비교된다.
이산화탄소의 흡수와 함께 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 결합제 및 건축 제품을 수득하는 상세한 방법은 세부항목 a) 내지 g)에서 앞서 제시한 단계 및 절차로 이루어진다. 세부항목 a), b) 또는 a), c) 또는 a), d)의 순서는 CaO-MgO 결합제 및 첨가제를 함유한 CaO-MgO 결합제를 수득하는 데 필요한 단계의 순서를 구성한다. 세부항목 e), f), g)의 순서는 이산화탄소의 흡수와 함께 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 건축 제품을 수득하는 데 필요한 단계의 순서를 구성한다.
a) CaO-MgO 단순 결합제를 수득하기 위해 부산물 및/또는 잔류물을 파쇄 및 미분쇄하고 크기가 250μm 미만인 부산물 및/또는 잔류물을 분리 및 체질하는 단계;
처음에, CaO-MgO 결합제를 수득하기 위해 칼슘 또는 마그네슘이 풍부한 부산물 및/또는 잔류물(즉 부산물 및 산업 잔류물)을 파쇄 및 분쇄할 수 있다. 파쇄 및 분쇄의 목적은 입자를 250μm 미만의 크기로 더 미세하게 만드는 것이며, 이는 높은 비표면적을 고려하면 더 미세할수록 이산화탄소에 대한 반응성이 더 크기 때문에, 결합제로서 사용하도록 체질로 분리될 수 있다. 파쇄, 분쇄 또는 분말화 방법은 이러한 목적으로 임의의 장비로 수행될 수 있다. 이후에 250μm 초과의 입자 부분은 제품을 수득하기 위한 혼합물의 골재로 사용될 수 있다
b) CaO-MgO 결합제에 첨가제, 즉 다른 미세 잔류물 및/또는 실리카 및 알루미늄-풍부 재료 및/또는 포틀랜드 시멘트를 첨가하는 단계;
c) CaO-MgO 결합제에 첨가제, 즉 중탄산나트륨, 염화나트륨 또는 알코올을 첨가하는 단계;
d) CaO-MgO 결합제와 상이한 입도 및 잔류 비음용수를 갖는 부산물 및/또는 잔류물을 혼합하는 단계.
분쇄 및 체질 후, 단일 부산물 및/또는 잔류물인 CaO-MgO 결합제로 사용될 부산물 및/또는 잔류물, 또는 부산물 및/또는 잔류물의 혼합물은 완제품의 기계적 내성을 증가시키려는 목적으로, 또한 첨가제와 혼합될 수 있다. 바람직하게는, 첨가제의 혼합물은 혼합물에서 이의 균일한 분산을 증가시키기 위해 비음용수와 조합하기 전에 결합제를 사용하여 직접 만들어져야 한다. 대안적으로, 첨가제는 CaO-MgO 결합제와 비음용수를 혼합한 후에 조합될 수 있다.
첨가제는 미세 잔류물 및/또는 실리카 및 알루미늄-풍부 재료 및/또는 포틀랜드 시멘트일 수 있다. 첨가제는 또한 중탄산나트륨, 염화나트륨 또는 알코올일 수 있다.
분말 첨가제의 최대 질량 백분율은 건조 상태에서 CaO-MgO 결합제의 40 질량%이며, 기계적 내성 측면에서 개선된 성능을 위해 권장된 추가 백분율은 10% 미만이다. 미분쇄 후 병으로부터 재활용된 유리는 실리카 및 알루미늄이 풍부한 첨가재 재료의 예이며, 결합제에 첨가될 수 있다.
첨가제의 최대 양은 또한 비음용수 리터 당 첨가제 그램의 농도로 결정될 수 있다. 이 경우, 염화나트륨의 최대 용량은 50g/L 미만이어야 하고, 중탄산나트륨의 최대 용량은 10g/L 미만이어야 하고, 알코올의 최대 용량은 300g/L 미만이어야 한다.
성형 후 이산화탄소로 경화되는 건축 제품을 수득하기 위해, 혼합물은 CaO-MgO 결합제(혼합되지 않거나 첨가제 함유) 및 상이한 입도를 갖는 부산물 및/또는 잔류물, 및 잔류 비음용수를 상이한 용량으로 사용하여 생산된다. 비음용수는 잔류물의 폐수, 처리가 불가능하거나 또는 처리가 어려운 가정용 폐수, 염수(바다에서 비롯됨) 또는 음용수를 수득하기 위해 처리가 불가능하거나 또는 처리가 어려운 오염된 강에서 나올 수 있다.
e) 특정 건축 제품을 수득하기 위해 압축 성형 장비에 혼합물을 배치하는 단계.
완제품에 따라 사전 결정된 미량으로부터 혼합물을 완성한 후, 혼합물은 특정 형상의 제품을 수득하기 위해 압축 압력, 진동 압력을 사용하거나, 또는 최소 10 MPa의 압력 값을 사용하여 성형 및 압축되어야 하며, 25 MPa의 값이 가장 효율적인 압축 압력으로 권장된다.
f) 일정한 습도, 온도 및 압력 조건 하에 이산화탄소의 재순환 시스템에서 양생 및 경화 과정에 압축된 제품을 배치하는 단계.
압축된 제품의 양생 및 경화는 일정한 습도, 온도 및 압력 조건 하에 이산화탄소의 재순환을 사용하여 폐쇄 회로에서 수행된다. 압축된 제품을 양생 챔버 내부에 배치한 직후, 기존 공기를 빼내고 내부에 이산화탄소를 팽창하게 할 것이다. 처음에, 회로의 2차 저장소에서 나오는 이산화탄소는 0.5 내지 1 bar의 평형 압력에 이를 때까지 팽창하게 될 것이다. 이후, 주 저장소에서 나오는 이산화탄소는 압축된 제품에 의한 이산화탄소의 흡수를 최대화하기 위해 0.5 bar 내지 2.5 bar 사이에서 경화 기간 내내 일정한 압력을 유지하면서 팽창하게 될 것이다. 양생 및 경화 기간 내내 일정한 압력을 이외에, 습도 및 온도 조건이 양생 챔버 내에서 일정하게 유지될 것이며, 즉 상대 습도는 40 내지 100%, 바람직하게는 70%이고; 공기 온도는 30 내지 70℃, 바람직하게는 60℃이다. 양생 기간이 끝나면, 양생 챔버에 존재하는 이산화탄소는 흡입 시스템에 의해 2차 저장소 내부로 옮겨질 것이다. 그런 다음, 대기 환경 중 공기는 0.5 내지 1 bar의 평형 압력에 다시 이를때까지, 양생 챔버 내부로 팽창하게 될 것이다. 이러한 조건 하에, 경화된 제품을 양생 챔버 내부에서 빼낸다.
g) 경화 후 압축된 제품을 건조시키는 단계.
양생 및 경화 후, 제품은 압축에 대한 증가된 저항을 수득하기 위해, 12 시간의 최소 기간 동안 30 내지 70℃의 건조 온도로 환기 환경에서 건조 과정을 거친다.
적용 실시예
이산화탄소의 흡수로 경화된 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법은 시멘트 및 콘크리트 물품 산업, 및 이들을 부분적으로 또는 완전히 대체하는, 예를 들어 도로 시설물, 프리스트레스된 요소로 제조된 인공물(프리스트레스된 빔, 전신주), 무거운 조립식 건축물(heavy prefabrication)(예컨대 건축 패널, 갤러리, 박스), 빌딩 블록(구조적 블록, 경량 블록, 열 블록), 균상 거푸집 블록 및 바닥 블록, 연석, 벽돌 및 포장 도로, 위생시설 및 박스, 및 기타 산업에서와 같은 건축 및 구조적 요소를 통해 적용될 수 있다.
바람직하게는, 이 발명의 방법은 인공물 산업 및 블록, 연석, 튜브, 벽돌 및 포장 도로와 같은 진동 압축에 의해 생산된 조립식 건축 구조적 요소(pre-fabricated constructive elements)에 적용될 수 있다.
달리 말하면, 이 발명의 방법은 시멘트, 천연 골재 및 물의 혼합물을 부산물 및/또는 잔류물 및 잔류 비음용수의 혼합물에 의해 단순히 대체하고, 제어된 온도, 습도 및 압력으로 폐쇄 회로에서 이산화탄소의 재순환 챔버에 의해 이러한 유형의 산업에 존재하는 습식 양생 챔버를 적용함으로써, 진동 압축에 의해 생산된 시멘트 및 조립식 건축의 인공물 및 구조적 요소에 대한 임의의 산업에서 구현되기 쉽다.
이 기술을 통해 수득된 결합제 및 제품은 포틀랜드 시멘트로 수득된 건축 제품에 비해 동등한 기계적 내성 및 우수한 내화성을 갖는다. 추가적으로, 수득된 제품의 총 경화에 필요한 시간은 포틀랜드 시멘트로 생산된 동등한 건축 제품을 경화하는 데 필요한 시간보다 10 배 더 짧다. 따라서, 이 기술은 또한 건축 자재를 생산하는 과정을 가속화하는 데 유용하다.
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Claims (12)

  1. 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법으로서, 양생 및 경화 과정이 이산화탄소의 흡수로 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부산물 및/또는 잔류물은 칼슘 및 마그네슘이 풍부한 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양생 및 경화 과정이 일정한 습도, 온도 및 압력의 주변 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  4. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 결합제가 파쇄 및 분쇄에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품이 상기 결합제를 상이한 입도를 갖는 부산물 및/또는 잔류물과 혼합하여 수득되는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품이 잔류 비음용수와 혼합하여 수득되는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제품이 혼합물에 알코올, 염화나트륨 및 중탄산나트륨과 같은 첨가제를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건축 제품이 실리카 및 알루미늄을 함유하는 다른 잔류물 및 재료를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건축 제품이 압축 성형에 의해 수득되는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양생 및 경화 과정이 폐쇄 회로에서 이산화탄소의 재순환 시스템으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 CaO-MgO 결합제를 생산하는 과정이 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법:
    a) 상기 부산물 및/또는 잔류물을 파쇄 및 미분쇄하는 단계;
    b) 크기가 250μm 미만인 상기 부산물 및/또는 잔류물을 분리 및 체질하는 단계;
    c) 상기 CaO-MgO 결합제에, 다른 미세 잔류물, 실리카 및 알류미늄-풍부 재료 및/또는 포틀랜드 시멘트를 첨가하는 단계;
    d) 상기 CaO-MgO 결합제에 중탄산나트륨, 염화나트륨 또는 알코올을 첨가하는 단계.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건축 제품을 생산하는 과정이 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 부산물 및/또는 잔류물의 재사용을 통해 CaO-MgO 결합제 및 건축 제품을 수득하는 방법:
    a) CaO-MgO 결합제를, 첨가제와 함께, 상이한 입도를 갖는 부산물 및/또는 잔류물과 함께, 그리고 잔류 비음용수와 함께 혼합하는 단계;
    b) 특정 형상의 제품을 수득하기 위해 압축 성형 장비에 상기 혼합물을 배치하는 단계;
    c) 일정한 습도, 온도 및 압력 조건 하에, 이산화탄소를 재순환하는 양생 및 경화 시스템에, 상기 압축된 제품을 배치하는 단계;
    d) 상기 압축된 제품을 경화 후 건조하는 단계.
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