KR20220121048A - 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법 - Google Patents

폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 (a) 준비단계; (b) 제거단계; (c) 분쇄단계; (d) 선별단계; (e) 검사단계; (f) 건조단계; (g) 보관단계; (h) 배합단계; (i) 포장단계; (j) 저장단계; (k) 출하단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 폐내화물을 재활용하여 생산된 건조시멘트 모르타르는 그 물리적 성능이 종래의 모르타르에 비해 결코 뒤떨어지지 않고 공사현장에서 요구되는 성능 기준치를 모두 만족시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 다량으로 발생하는 폐기물을 처분 또는 폐기에 필요한 비용을 절감함과 동시에 폐자원인 폐내화물을 재활용하므로 환경을 보호하며 자원의 활용성을 높이는 효과가 있다.

Description

폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법{METHOD MANUFACTURING DRY MORTAR RECYCLING WASTE REFRACTORY}
본 발명은 건조시멘트 모르타르 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 내화물(耐火物)이란 불에 타지 않고 높은 온도에도 잘 견디는 비금속 재료를 통틀어 이르는 말이다.
특히, 제철소에서는 전로, 래들, RH 설비 등의 내장내화재로서 알루미나질 연와, 알루미나-실리카질 연와, 알루미나스피넬질 캐스타블, 알루미나-마그네시아질 캐스타블, MgO-C계 연와, MgO계 연와, MgO-Cr2O3계 연와 등의 내화물이 사용되고 있다.
그런데, 제철소의 제강에서 사용되는 내화물이 더이상 사용되지 못하고 폐기되는 것을 폐내화물이라 부르며, 이와 같은 폐내화물의 대부분은 매립장에 매립하여 처리하는 것이 대부분이다. 이와 같은 폐내화물을 매립하면 환경오염 문제가 수반될 수 있으며, 또한 현시대에서는 지구의 자원을 보호 또는 버려지는 폐자원을 재활용할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
KR 10-1705232 B1
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 제철소의 제강에서 폐기되는 산-중성계 폐내화물을 이용하여 건조시멘트 모르타르의 주 결합재인 잔골재를 만들고, 이를 제품화 하여 건축 및 토목의 기초자재인 건조시멘트 모르타르를 제조하기 위한 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법은, (a) 폐내화물을 준비하는 준비단계; (b) 준비된 폐내화물에 포함된 이물질을 선별하여 제거하는 제거단계; (c) 선별된 폐내화물을 5㎜ 이하 크기의 입도로 분쇄하여 잔골재로 만드는 분쇄단계; (d) 상기 잔골재를 5㎜ 이하 크기의 입도로 선별하는 선별단계; (e) 상기 선별된 잔골재의 체가름 통과율을 검사하여 체가름 성적을 판별하는 검사단계; (f) 검사가 끝난 잔골재를 건조하는 건조단계; (g) 건조된 잔골재를 사일로에 저장하거나 포장하여 보관하는 보관단계; (h) 보관된 잔골재의 상기 체가름 성적에 따라, 상기 보관된 잔골재와 시멘트, 플라이 애쉬 및 혼화제를 미리 정해진 배합비율에 따라 배합하여 모르타르를 형성하는 배합단계; (i) 배합된 모르타르를 미리 정해진 양으로 포장하는 포장단계; (j) 포장된 모르타르를 저장하는 저장단계; 및 (k) 저장된 모르타르를 출하하는 출하단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법에 있어서, 상기 (h) 배합단계에서, 상기 체가름 성적이 4.35의 조립율을 나타낼 때, 상기 시멘트와 상기 보관된 잔골재 및 플라이 애쉬의 배합비율은 0.8 : 3 : 0.2일 수 있다.
본 발명은 폐내화물을 재활용하여 생산된 건조시멘트 모르타르는 그 물리적 성능이 종래의 모르타르에 비해 결코 뒤떨어지지 않고 공사현장에서 요구되는 성능 기준치를 모두 만족시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 다량으로 발생하는 폐기물을 처분 또는 폐기에 필요한 비용을 절감함과 동시에 폐자원인 폐내화물을 재활용하므로 환경을 보호하며 자원의 활용성을 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법의 순서도이다.
도 2는 폐내화물의 사진이다.
도 3은 도 2의 폐내화물을 분쇄하여 형성된 잔골재의 사진이다.
도 4는 도 3의 잔골재를 이용하여 형성한 모르타르의 사진이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법의 순서도이고, 도 2는 폐내화물의 사진이며, 도 3은 도 2의 폐내화물을 분쇄하여 형성된 잔골재의 사진이고, 도 4는 도 3의 잔골재를 이용하여 형성한 모르타르의 사진이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 크게 골재준비단계(S100)와 모르타르형성단계(S200)로 구분될 수 있다. 상기 골재준비단계(S100)는 더욱 상세하게는 (a) 준비단계(S110), (b) 선별단계(120), (c) 검사단계(S130), (d) 선별단계(140), (e) 검사단계(S150), (f) 건조단계(S160) 및 (g) 보관단계(S170)를 포함할 수 있다. 상기 모르타르형성단계(S200)는 (h) 배합단계(S210), (i) 포장단계(S220), (j) 저장단계(S230) 및 (k) 출하단계(S240)를 포함할 수 있다.
먼저 (a) 준비단계에서는 폐내화물을 준비한다(S110). 상기 폐내화물은 제철소 등에서 사용하고 버려지는 폐내화물일 수 있다. 참고로 제철설비에 사용되는 내화물은 장시간 사용되기 때문에 구조적 안정성과 내식성을 고려하여 고내화도의 내화재료를 사용해야 바람직하다. 이때, 상기 폐내화물은 산성 또는 중성을 나타낼 수 있다.
다음으로 (b) 선별단계(S120)에서는 상기 폐내화물에 포함된 이물질을 선별하여 제거한다(S120). 통상 상기 제철설비는 금속을 다루므로 이물질은 주로 금속물질일 수 있다.
(c) 분쇄단계에서는 상기 (b) 선별단계에서 선별된 폐내화물을 미리 정해진 크기의 입도로 분쇄하여 잔골재로 만든다(S130). 이때, 상기 잔골재는 5㎜ 이하 크기의 입도를 가질 수 있다. 또한, 상기 폐내화물을 분쇄하기 위해서 조크러셔 또는 콘크러셔와 같은 분쇄기가 사용될 수 있다.
(d) 선별단계에서는 상기 잔골재를 5㎜ 이하 크기의 입도로 선별한다(S140). 이와 같은 과정은 상기 (c) 분쇄단계에서 상기 폐내화물을 5㎜ 이하 크기의 입도를 가지도록 분쇄하더라도, 상기 잔골재는 완벽하게 5㎜ 이하 크기를 가질 수 없기 때문이다.
(e) 검사단계에서는 상기 선별된 잔골재의 체가름 통과율을 검사하여 체가름 성적을 판별한다(S150). 이때, 후술하겠지만 상기 체가름 성적에 따라 모르타르를 형성하는 물질의 배합비율이 결정될 수 있다.
(f) 건조단계에서는 검사가 끝난 잔골재를 건조한다(S160).
(g) 보관단계에서는 건조된 잔골재를 사일로에 저장하거나 포장하여 보관할 수 있다(S170).
(h) 배합단계에서는 상기 보관된 잔골재와 시멘트, 플라이 애쉬 및 혼화제를 미리 정해진 배합비율에 따라 배합하여 건조시멘트 모르타르를 형성할 수 있다(S210). 이때, 상기 배합비율은 상기 체가름 성적에 따라 결정될 수 있다.
체크기
(㎜)		 남는량
(g)		 통과량
(g)		 남는율
(％)		 누계(％) 품질
기준		 판정
통과율 남는율
10 0 100 0 100
5 4 497 1 99 1 100~95
2.5 229 269 46 54 46 100~80
1.2 220 49 44 10 90 90~50
0.6 42 7 9 1 99 65~25
0.3 5 2 1 0 100 35~10
0.15 1 1 0 0 100 15~2
PAN 1 0 0 0 100
TOTAL 502 100 조립율: 4.35
상기 [표 1]은 폐내화물 잔골재 체가름 성적표이다. 이때, [표 1]과 같이 조립율은 4.35를 나타낼 때, 상기 시멘트와 상기 보관된 잔골재 및 플라이 애쉬의 배합비율은 0.8 : 3 : 0.2일 수 있다.
상기 플라이 애쉬는 토목구조물에서 가장 널리 사용되는 포졸란 재료이고, 석탄 산업의 부산물이다. 상기 플라이 애쉬는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화철(Fe2O3) 및 석회(CaO)를 포함할 수 있다. 플라이 애쉬는 콘크리트의 작업성 향상, 수화작용을 연장시켜 더 높은 강도발현, 공극률 감소에 기여할 수 있다.
참고로, 본 발명의 일실시예에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법으로 제작된 모르타르는 혼화제를 포함하지만, 상기 혼화제는 미미한 양으로 배합비를 산출하는 것이 의미가 없으므로, 본 명세서에서는 생략하기로 한다.
(i) 포장단계에서는 건조된 모르타르를 미리 정해진 양으로 포장한다(S220).
(j) 저장단계에서는 포장된 건조시멘트 모르타르를 창고와 같은 저장장소에 저장한다(S230).
(k) 출하단계에서는 저장된 건조시멘트 모르타르를 출하한다(S240).
항 목 뿜칠
미장용		 일반
미장용		 조적용 바닥용
압축강도(㎫) 7일 6 이상 7 이상 8 이상 14 이상
28일 9 이상 10 이상 11 이상 21 이상
보수성(％) 75 이상 70 이상 70 이상 65 이상
공기량(Vol ％) 27 이하 27 이하 27 이하
잔골재 함량(0.15mm체잔분) (％) 75 이하 78 이하 82 이하 78 이하
잔골재 최대크기(mm)(표준체) 95％통과 4.0 4.0 4.75 5.6
100％ 통과 4.75 4.75 5.6 6.7
비고 : 잔골재의 최대크기는 0.15mm체 잔존율을 100％ 한 것임(KSL5220)
상기 [표 2]는 용도별 건조시멘트 모르타르 잔골재의 물리 성능 기준을 나타낸 것이다.
항 목 뿜칠
미장용		 일반
미장용		 조적용 바닥용
압축강도(Mpa) 7일 8 10 11 17
28일 13 14 15 22
보수성(％) 81 81 83 75
공기량(Vol ％) 18 14 17
잔골재 함량(0.15mm체잔분) (％) 74 76 79 76
잔골재 최대크기(mm)(표준체) 95％통과 4.0 4.0 4.75 5.6
100％ 통과 4.75 4.75 5.6 6.7
비고 : 잔골재의 최대크기는 0.15mm체 잔존율을 100％ 한 것임(KSL5220)
상기 [표 3]은 본 발명의 일실시예에서 용도별 폐내화물 잔골재를 이용한 물리 성능 시험을 실시한 결과이다. 상기 [표 3]을 살펴보면 본 발명의 일실시예에서 폐내화물을 재활용한 잔골재는 상기 [표 2]의 기준을 모두 만족하는 것을 알 수 있다.
구분 부순 잔골재
표건밀도(g/cm2) 3.50
절건밀도(g/cm2) 3.44
흡수율(％) 1.67
상기 [표 4]는 본 발명의 일실시예에서 폐내화물을 재활용하여 형성된 잔골재의 밀도 및 흡수율을 나타낸다.
잔골재 크기 압축강도(㎫) 평균(재령28일)
5mm이하 25.5 24.6 25.1 25.1
4mm이하 24.1 23.9 23.7 23.9
2mm이하 23.4 23.6 23.1 23.4
비고 미리 정해진 비율의 배합비로 측정
상기 [표 5]는 본 발명의 일실시예에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법으로 제조된 건조시멘트 모르타르의 압축강도를 나타낸 것이다.
상기에서 언급한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법으로 제조된 건조시멘트 모르타르는 그 성능이 종래에 비해 결코 뒤떨어지지 않고, 폐자원의 재활용으로 환경까지 보호하며, 자원의 활용도를 확대시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (2)

  1. (a) 폐내화물을 준비하는 준비단계;
    (b) 준비된 폐내화물에 포함된 이물질을 선별하여 제거하는 제거단계;
    (c) 선별된 폐내화물을 5㎜ 이하 크기의 입도로 분쇄하여 잔골재로 만드는 분쇄단계;
    (d) 상기 잔골재를 5㎜ 이하 크기의 입도로 선별하는 선별단계;
    (e) 선별된 잔골재의 체가름 통과율을 검사하여 체가름 성적을 판별하는 검사단계;
    (f) 검사가 끝난 잔골재를 건조하는 건조단계;
    (g) 건조된 잔골재를 사일로에 저장하거나 포장하여 보관하는 보관단계;
    (h) 보관된 잔골재의 상기 체가름 성적에 따라, 상기 보관된 잔골재와 시멘트, 플라이 애쉬 및 혼화제를 미리 정해진 배합비율에 따라 배합하여 모르타르를 형성하는 배합단계;
    (i) 배합된 모르타르를 미리 정해진 양으로 포장하는 포장단계;
    (j) 포장된 모르타르를 저장하는 저장단계; 및
    (k) 저장된 모르타르를 출하하는 출하단계;
    를 포함하는 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (h) 배합단계에서,
    상기 체가름 성적이 4.35의 조립율을 나타낼 때, 상기 시멘트와 상기 보관된 잔골재 및 플라이 애쉬의 배합비율은 0.8 : 3 : 0.2인 폐내화물을 재활용한 건조시멘트 모르타르 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101705232B1 (ko) 2010-12-27 2017-02-09 재단법인 포항산업과학연구원 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물

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