KR960011325B1 - 요업제품 소지용 안정화 레드머드의 제조방법 - Google Patents

요업제품 소지용 안정화 레드머드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

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Description

요업제품 소지용 안정화 레드머드의 제조방법
본 발명은 요업제품 소지(素地)용 안정화 레드머드의 제조방법에 관한 것이다.
레드머드(Red Mud)는 베이어법(Bayer's Process)으로 보오크사이트를 원료로 하여 수산화알루미늄을 제조시 상봉양이 부산물로 발생되는데 환경보호 및 매립지문제로 이의 처리가 매우 심각한 실정에 있다.
레드머드를 처리하는 종래의 방법으로는 매립 및 확학처리방법 등이 알려져 있으나 경제적 문제, 처리량이 대량이라는 문제, 공해발생문제 등의 난점 때문에 적당한 용도를 찾아내지 못하고 대부분 폐기시키고 있는 실정이다. 이 레드머드의 처리 문제를 해결하기 위해서 현재 요업재품에서 대량으로 사용되고 있는 천연요업원료의 대체용으로 사용하는 것이 가장 경제적이로 적합하 방법으로 추정하고 있지만, 요업제품의 원료로 사용하고자 하는 경우 먼저 소결체로 만들어주어야 하는데 레드머드 자체의 특성상 안정화 처리하지 않은 상태로는 사용하기 어려운 문제가 있다.
즉, 이 레드머드를 안정화 처리를 하지 않고 요업제품을 제조하게 되면 소결시 공융점을 형성하고 염분(Na2O)의 과량으로 백화현상을 초래하여, 철분(Fe2O3)의 다른 균열, 수축, 뒤틀림현상이 발생하는 등의 많은 문제점이 있기 때문에 우선 이것을 안정화 처리하여야 한다.
본 발명의 목적은 레드머드를 안정화시켜 레드머드의 성질을 요업제품 소지용으로 알맞게 개질시켜, 현재 다량 사용하고 있는 천연요업제품의 원료 대체용으로 사용가능하게 하는데 있다. 현재 생산되고 있는 요업제품은 여러 가지 천연원료를 섞어 성형하고 고온에서 소결하여 생산되고 있다.
본 발명에서 적용한 레드머드의 특성개질 방법은 비용이 저렴하고, 공해발생이 거의 없는 방법으로 화학처리하여 요업제품 제조에 알맞은 안정화된 원료로 재생하는 것이다. 우선 요업제품의 원료로서 적합하기 위해서는 성형이 용이하고 건조강도가 크며, 소성범위가 넓어야 하고 소성강도가 크며 경량화될수록 더욱 적합하다.
레드머드의 화학조성은 평균적으로 Na2O·1.64Al2O3·1.5Fe2O3·0.64TiO2·2.64SiO2이며, 수소이온농도가 10~11 정도이다.
이 조성을 처리하지 않고 요업제품 제조시 공융점을 형성하고 염분(Na2O)의 과량으로 백화현상을 초래하며, 철분(Fe2O3)의 과다로 균열, 수축, 뒤틀림현상 등 많은 문제점이 발생하기 때문에 이것을 안정화하여야 한다. 안정화처리의 방법으로는 레드머드의 조성에 황산이나 염산으로 산 처리하는 방법이 가장 대표적이나 작업성이 나쁘고 2차 공해발생 문제로 실용화되지 못하고 있다. 그리고, 레드머드를 이용한 요업제품 제조시 가장 장애가 되는 요소로는 과대한 수축, 백화현상 및 뒤틀림발생등이며 이는 다량의 철분함유와 수산화알루미늄 제조공정에서 가성소다(NaOH)를 사용하기 때문에 이로인해 레드머드에 나트륨(Na) 성분이 다량 잔존하는 것으로 추정된다.
본 발명에서는 레드머드의 경제적인 안정화처리가 가장 중요한 사항이며, 이것은 레드머드의 성분을 최대로 이용한 화학처리 방법인 중화방법으로 인산(H3PO4)을 첨가하여 인산염[Mn(PO4)m]을 생성하게 하고 수소이온 농도를 7~9로 낮추어 레드머드를 안종화하여 안정화 레드머드(stabilized red mud)를 제조하였다.
본 발명에 따른 안종화 레드머드의 제조방법은 수산화알루미늄 제조시 부산되는 레드머드를 물과 같은 중량 비율로 혼합교반하면서 70~80℃가 되도록 승온가열하고, 수소이온농도가 7~9가 되도록 인산을 투입하여 안정화시키는 것으로 이루어진다.
본 발명의 제조방법에서 사용된 레드머드는 45의 물을 함유하고 있다. 인산을 투입하여 수소이온 농도가 7~9가 될 때, 인산의 투입량은 1~3중량% 정도이다.
상기 인산염[Mn(PO4)m]의 생성반응식은 다음과 같다.
Na2O·1.64Al2O3·1.5Fe2O3·0.64TiO2·2.64SiO2+3.64H3PO4
→Mn(PO4)m+1.5Fe2O3·0.64TiO2·2.64SiO2
여기에서, M은 Na 또는 Al이고, n,m은 상수로서 M의 원자에 따라 화학양론적으로 결정된다.
요업제품 제조시 성형 및 수축에 문제점을 갖고 있기 때문에 점토 및 마사토의 적절한 소지 배합이 필수적이며 성형시 점성력을 부가하고 건조 강도를 크게 하기 위하여 유기결합제가 필요한 것이다.
유기결합제로서는 폴리비닐알콜(poly vinyl alcohol)을 2%의 수용액으로 하여 사용한다.
본 발명의 목적은 레드머드를 안정화시켜 적벽돌 등 요업 제품의 원료로 제공하는데 있다.
실시예 1
수산화알루미늄 제조시 부생되는 레드머드 1㎏을 1000㏄의 물과 혼합 교반하면서 80℃가 되도록 승온가열하고, 수소이온농도가 7~9가 되도록 인산을 투입하고 1시간동안 80℃로 유지하였다. 수분을 제거하지 않은 상태 그대로 안정화된 레드머드를 얻었다.
참고예 1
요업제품의 조성은 상기 실시예 1에서 제조한 안정화된 레드머드 100중량부와, 점토 5~30중량부 및 마사토 10~30중량부이다. 이 조성의 조합물을 충분히 혼련후 약 30~40℃에서 72시간 숙성하고, 수분함량을 15~25%로 하여 유기결합체와 혼합후 진공토련기로 성형하여 1000~1200℃에서 소성하였고 실험에 사용한 시료의 원료 조합은 표1과 같다.
위 시편에 대한 흡수율, 소성수축, 압축강도는 표 2에 기재된 바와같다.

Claims (1)

  1. 보오크사이트를 원료로하여 수산화알루미늄을 제조시 부생되는 레드머드를 중화반응시켜 안정화 레드머드를 제조하는 방법에 있어서, 레드머드를 물과 같은 중량비율로 혼합교반하면서 여기에 수소이온 농도가 7~9 범위가 되도록 인산을 투입하고 70~80℃로 1시간 유지시켜 안정화시킨 요업제품 소지(素地)용 안정화 레드머드의 제조방법.
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