KR920002306B1 - 석탄회를 이용한 경량 단열 건축재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

석탄회를 이용한 경량 단열 건축재의 제조방법

본 발명은 석탄 화력 발전소의 전기 집진기에서 집진되는 석탄회(fly ash)를 이용한 경량 단열 건출재(ALC)의 제조방법에 관한 것으로 발전소에서 발생되는 석탄회 처리 관련 비용의 절감과 연소 폐기물을 효과적으로 활용할 수 있게함에 목적을 둔 것이다.

종래에 탈유정책의 일환으로서 대용량 석탄 화력 발전소의 신설 또는 유전소 발전소의 석탄화력으로의 개조등으로 매년 석탄회 발생량은 급격히 증가하는 추세에 있는데 이러한 석탄회는 경량기포 콘크리트를 제조하는데 규산질 원료로서 극히 일부만이 사용됨으로써 석탄회의 이용량이 크게 늘지 않아 대부분의 석탄회는 임의로 지정한 장소에 매립, 폐기되고 있는 실정이므로 석탄회를 매립, 폐기할 수 있는 장소의 신설 및 확장의 필요성이 증대되어 이에 따른 경제적 부담이 크고 또한 석탄회 처리비용도 증가하고 있는 실정이다.

본 발명은 석탄회 처리비용의 절감은 물론 연소 폐기물을 건축재료로서 사용하여 경량성, 단열성, 내화성, 방음성등의 특성을 가질 수 있는 제품을 얻을 수 있도록 한 것으로서 이를 제조공정에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 석탄 화력발전소 전기 집진기에서 포집되는 석탄회를 주원료로 하고 여기에 통상의 경량기포콘크리트의 혼합물인 분말상의 생석회, 시멘트를 혼합하여 제1혼합물을 형성하고, 이 제1혼합물에 첨가제를 분산 또는 용해시킨 반응수와 발포제를 가하여 제2혼합물을 만든 다음 모울드에 옮기면 발포가 진행된다.

상기 모울드내에 있는 제2혼합물을 2∼7시간 방치한 후 블럭, 판넬등 각종 용도에 알맞는 크기로 절단한후 150∼200℃의 온도범위에서 4시간 내지 12시간 증기양생 처리한다. 이때 수열 강화 반응이 일어나 강도를 발현할 수 있는 결정구조를 이룬다. 석탄회의 화학적 조성, 또는 증기양생온도 및 시간에 따라서 경화제는 칼슘-실리게이트 수화물 I 및 Ⅱ, Tober morite, Xonotlite, gyrolite 등의 칼슘 실리게이트 수화물 결정을 이루게 된다.

X-ray 회절분석에 의하면 실리카 성분이 풍부한 석탄회의 경화제는 Tobermorite gel이 주종을 이루고 있으며 알루미나 또는 산화철에 의한 복잡한 수화물 또는 화합물이 포함되고 있는 것이 확인되었다.

본 발명에 사용되는 기초원료의 선정기준은 표(1)와 같다.

[표 1]

원료의 입도는 170Mesh를 90%이상 통과한 것을 사용하고 석회의 원료로서 소 석회도 소성시켜 사용할 수 있고, 포틀랜드 시멘트 대신 조강성 시멘트, 알루미나 시멘트 등도 이용될 수 있다.

상기와 같은 선정기준의 기초원료인 생석호, 플라이 애쉬, 시멘트의 배합비는 표(2)와 같다.

[표 2]

상기의 비율로서 혼합통에 넣어 표(3)과 같은 첨가량의 첨가제와 같이 혼합한다.

[표 3]

이때 유기첨가제는 고체 분말의 안정한 분산, 발포셀(call)의 균일성, 안정성 유지 및 크기조절, 경화반응의 조절 및 물성향상을 위하여 표(4)와 같은 농도의 비율로서 계면활성제, 에밀선화제, 유동화제 및 경화조절제등을 단독 또는 두가지 이상의 혼합물을 물에 용해시켜 사용한다.

[표 4]

또한 예비 경화촉진을 위하여 인산나트륨, 에탄올아미-초산 복합체, 크롬산칼륨, 피토황산 나트륨, 알파케토 글루탄산, 글루콘 나트륨염 등을 상기 유기 첨가제와 함께 사용할 수 있다.

무기 첨가제는 경화체의 강도조절, 발열상태 조절 및 발포속도, 예비 경화 시간 조절 목적으로 한가지 또는 두가지 이상을 표(5)와 같은 비율로서 물에 용해시켜 사용한다.

[표 5]

발포제는 알루미늄 분말을 물에 분산시켜 만든 슬러리를 사용한다. 발포제를 사용할 때는 먼저 알루미늄 분말의 혼합과 분산이 용이해야 하며 혼합기에서의 혼합중에는 발포가 진행되지 않아야 한다.

또한 알루미늄 분말의 입도는 발포셀의 크기에 영향을 미치므로 적당한 크기를 선정 사용하여야 하는 데 200매쉬 정도가 적당하다.

발포 반응은 아래와 같이 알루미늄 분말과 석회와의 반응에 의해 진행된다.

이상의 조건에 부합되는 발포제의 제조법은 표(6)과 같은 비율에 의하여 조성하게 되는 것이며 이와같은 상태는 혼합통내에 혼합된 석탄회, 석회, 시멘트, 처리수 발포제등이 발포직전 상태에서 일정한 형틀로 형성시킨 성형틀 내에서 약 30분∼1시간 정도로서 발포를 완료시킨 다음 증기양생시키므로서 본 발명을 얻을 수 있게 되는 것이다.

[표 6]

이상과 같은 본 발명 방법으로 제조된 벽돌과 종래의 벽돌에 대한 물성을 비교하면 다음의 표(7)과 같이 나타나게 되었다.

[표 7]

이와같이 된 본 발명은 건출물의 종류나 사용목적에 적합하도록 발포제의 배합비를 조절함으로서 비중, 강도, 단열성이 각각 다른 다양한 제품을 제조할 수 있는 것으로서 본 발명으로 제조된 건축재는 콘크리트나 시멘트 벽돌 중량의 약 1/4에 지나지 않으므로 블럭으로 제조하여 사용하면 작업의 능률화서로서 공기의 단축과 기초 공사비의 절감에 기여할 수 있고 단열성은 콘크리트조에 비하여 약 10배정도 우수하므로 에너지 절약에 크게 기여할 수 있으며, 가공성이 양호하여 톱질이나 못질 및 전선이나 수도등의 배관공사를 위한 홈파기등의 작업을 용이하게 할 수 있는 것이다.

또한 내화 불연성으로서 화재시 유독가스의 생성이 없으며 차음성이 양호하여 방음벽으로 크게 활용할 수 있는 등 석탄회의 활용에 따른 석탄회 처리 관련비용을 크게 절감할 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.

Claims (3)

1. 석탄회를 주원료로 하고, 여기에 분말상의 생석회와 시멘트를 혼합하여 제1혼합물을 형성하는 공정과, 상기 제1혼합물 1kg에 대하여 5∼20g의 유기첨가제와 20∼80g의 무기첨가제로 이루어진 첨가제가 함유된 반응수와, 알루미늄 분말과 스테아린산 및 계면활성제가 물에 용해되어 상기 제1혼합물 1kg에 대하여 1∼5g으로 이루어진 발포제를 상기 제1혼합물에 혼합하여 제2혼합물을 형성하는 공정과, 상기 제2혼합물을 모울드로 성형한 다음 소정시간 동안 상기 알루미늄 분말과 석회의 발포반응이 2Al+3Ca(OH)₂+6H₂O → 3CaO·Al₂O₃·6H₂O+3H|₂↑로 진행하는 공정과, 상기 발포공정 후 성형된 상기 제2혼합물을 150°∼200℃의 온도 분위기하에서 소정시간 동안 양생처리하는 공정을 포함하는 석탄회를 이용한 경량단열 건축재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 유기첨가제는 계면활성제, 에밀선화제, 유동화제, 경화조절제 중 적어도 하나가 물에 용해되어 이루어진 석탄회를 이용한 경량단열 건축재의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1혼합물을 100g의 중량에 대하여 석탄회를 50∼80%, 생석회를 15∼30% 및 시멘트를 5∼20%의 중량비로 구성된 석탄회를 이용한 경량단열 건축재의 제조방법.