KR960012716B1 - 제철 · 제강더스트(dust)를 이용한 아스콘의 제조방법 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

제철·제강더스트(dust)를 이용한 아스콘의 제조방법

본 발명은 제철 및 제강과정등에서 부산되는 폐기 더스트(dust), 특히 고철을 원료로 하여 철강을 제련, 생산하는 과정에서 산업폐기물로 발생(부산)되는 전기로 제강더스트(Electric Arc Furance Dust)를 공해없이 안전하게 처림함과 동시에 이를 적극적으로 이용하여 아스콘을 제조하기 위한 제강더스크를 이용한 아스콘의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철 및 제강과정 등에서 부산되는 더스트는 용광로 또는 전기로에서 연도의 정전집진과정 중 집진기에 포집되어 수집된다.

이렇게 수집된 더스트는 다량의 산화철(Fe₂O₃), 산화아연(ZnO), 실리카(SiO₂) 산화칼슘(CaO) 및 약간의 유황등으로 구성되어 있으며, 유해물질로는 납(Pb), 카드늄(Cd), 크롬(Cr), 구리(Cu)등이 미소량 함유되어 있다.

상기 구성성분 중 산화철, 산화아연 실리카 등이 주성분으로 점유되어 있다.

통상적으로 상기와 같은 폐기더스트(DUST)는 시멘트 부재료로 혼합사용하거나 시멘트 모르타르 용기내부에 넣고 매립하여 폐기처분하는 방법이 있고, 소석회 및 제3인산소다(Na₃PO₄)등과 혼합, 유해중금속을 불용화시킨다음 매립지에 폐기처분하는 방법이 있다.

또 다른 방법으로는 로타리킬른(Rotary Kiln)법이나 프라스마(plasma)법을 이용하여 유가금속을 축출한 후 필용용도에 재사용하고 나머지는 폐기처분하는 방법이 제안되어 있다.

그러나 더스트를 시멘트부재료로 사용하는 경우엔 불순물의 과다함유로 인하여 강도가 저하될 염려가 있으며 또한 제조과정중 더스트가 비산되어 대기오염이 초래되는 문제점이 있고, 시멘트 모르타르로 된 용기의 내부에 매립하는 방법은 제강소 내부에서 바로 처리할 수 없다는 단점과 장소를 이용하여 처리해야 함으로 이동도중에 더스트가 대기중으로 비산되어 공해를 일으키는 원인이 되었다.

또한 소석회(Ca(OH)₂)등과 혼합하여 유해중금속을 불용화시켜 폐기처분하는 방법은 소석회 등의 자연자원 낭비와 폐기물의 증가에 따른 매립지의 난을 가중시키는 문제점을 갖고 있으며, 로타리 킬른법이나 프라스마법을 이용한 더스트 처리방법은 고도의 기술과 처리시설설비가 엄청나게 투자되고 많은 공정처리 등으로 이루어져 있어 더스트의 처리비용이 막대하게 소요되어 현실성이 없다고 하는 문제점이 있다.

최근에는 이와 같은 많은 문제점이 있는 제철 및 제강과정 등에서 부산되는 더스트(dust)를 아스팔트(AP-3)등과 혼합하여 고화 및 안정화시켜 공해없이 처리함과 동시에 이를 아스콘의 제조원료인 채움재(Filler), 즉 석회석분의 대체원료로 사용하여 아스콘을 제조하는 방법이 활발히 연구중에 있으며 이러한 기술이 국내 특허공고 제 91-6004호에 기재되어 있다.

상기 특허제 91-6004호는 더스트를 800℃ 이상으로 가열하여 더스트 중에 있는 탄소분을 제거하는 제1공정과, 상기 탄소분이 제거된 더스트를 140~160℃의 온도에서 아스팔트와 혼합하여 혼합물을 얻는 제2공정과, 상기 혼합물과 석분·모래를 혼합하여 아스콘을 제조하는 방법으로 되어 있다.

즉 상기 특허의 특징적인 사항은 더스트를 800℃ 이상으로 가열하여 더스트중의 탄소분을 제거하므로서 아스콘의 안정도 및 공극률등의 품질 향상을 제고시키는데 있다.

그러나 제철제강시 발생되는 더스트에는 탄소분이 함유되어 있는 것과 탄소분이 함유되어 있지 않은 것이 있으며 더스트중에 함유된 탄소분은 아스콘의 품질에 나쁜 영향을 미친다. 따라서 탄소분이 함유되어 있는 것은 상기 특허와 같이 가열하여 더스트 중의 탄소분을 제거할 필요가 있다. 그러나 탄소분이 함유되어 있지 않은 경우 아스콘의 품질에 영향을 미치지 않으므로 800℃까지 가열할 필요가 없다. 그럼에도 상기 특허에서는 탄소분이 함유되어 있건 없건 관계없이 모든 더스트를 800℃ 이상 가열하고 있는 바 처리공정을 복잡하게 하고 귀중한 에너지를 낭비하는 문제를 안고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 폐기 더스크를 아스콘 제조에 활용함으로서 공해발생을 줄일뿐아니라 아스콘제조시 필수적으로 고온에서 가열하여 더스트 중의 탄소분을 제거하던 공정을 폐기 더스트로부터 시료를 채취하여 채움재로서의 품질 적합여부 검사를 실시하고, 채움재로서 적합한 것으로 시험결과가 나올 경우 폐기 더스트를 고온으로 가열하지 않고 곧 바로 아스콘 제조 혼합기에 투입되게 하므로서 에너지를 절감하고 처리공정을 단축하는데 따른 제조원자를 저감하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폐기 더스트에서 시료를 채취하여 채움재 품질테스트를 실시하는 제1단계와, 채움재로서 적합할 경우 상기 더스트를 채움재 저장용기로 이송하여 저장하는 제2단계와, 로내 온도가 200℃ 이상되게 유지되는 골재 가열로에 19㎜ 이하의 골재, 모래, 석분 등을 투입하여 골재(돌, 쇄석, 모래 등)의 온도가 130~170℃되게 가열하는 제3단계와, 상기 가열된 골재를 핫빈(Hot Bin)에서 크기별로 분리하는 제4단계와, 아스팔트(AP-3)를 140~160℃로 유지되게 가열하는 제5단계와, 상기 제4단에서 분리된 골재, 제2단계에서 저장된 더스트, 제5단계에서 가열된 아스팔트를 각각 배합비율에 따라 순서대로 혼합기에 투입하여 충분히 교반 혼합하는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 제철, 제강 더스크를 이용한 아스콘 제조방법과, 폐기 더스트에서 시료를 채취하여 채움재 풀질 시험을 실시하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 채움재료 부적당할 경우 상기 폐기 더스트를 골재와 함께 200℃ 이상의 로내 온도를 유지하는 골재 가열로에 투입하여 골재의 온도가 130~170℃로 되게 가열하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 발생되는 더스트 및 석분을 집진장치에 의해 회수하는 제3단계와, 상기 제2단계에서 가열된 골재를 핫빈에서 크기별로 분리하는 제4단계와, 아스팔트를 140~160℃로 유지되게 가열하는 제5단계와, 제4단계의 골재, 제3단계의 더스트와 석분, 제5단계의 아스팔트를 순서대로 혼합기에 투입하여 충분히 교반 혼합되는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 제철, 제강 더스트를 이용한 아스콘 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명의 제조방법을 그 공정별로 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저 제철·제강중에 발생되는 더스트를 수집한다. 수집된 더스트중에서 시료를 100~500g 정도 채취, 가열테스트(시험)기에 넣고 200℃까지 가열하여 다시 실온으로 식힌 후 가열변질 및 분말도등의 상태를 테스트 한다. 이때 더스트의 상태가 채움재로서 적합하면 가열변질 등이 일어나지 않고, 더스트에 탄소분 등이 함유되어 있어 채움재로서 부적당한 경우에는 색상 등이 변하는 가열변질 등의 현상이 일어난다. 가열변질이 발생하지 않고 분말도가 채움재로서 적합한 것으로 실험결과가 나오면 더스트를 사이로에 저장하였다가 아스콘 제조과정에 곧바로 투입하고, 가열변질 등이 발생하여 채움재로서 부적합 한 것으로 시험결과가 나오면 더스트를 골재를 가열하는 드라이기(가열로)에 투입한다. 이때 가열로 내의 골재는 130~170℃로 단시간에 가열되어야 하기 때문에 가열로내의 온도는 최소 200℃ 이상 바람직하게는 600℃ 이상의 고온을 유지하게 된다. 가열로에 투입된 더스트는 로내의 고온에 의해 함유하고 있던 탄소분과 이물질이 제거되며 입도가 가공되어진다. 탄소분이 제거된 더스트는 가열로에 설치된 1차 및 2차 집진장치에 의해 포집되어 회수더스트 사이로로 이송되어 저장되어진다.

한편, 골재는 가열로에 투입되여 130~170℃의 온도로 가열된다 음 핫빈에서 골재 크기별로 분리된다.

그리고 아스팔트는 140~160℃로 가열유지한다.

이러한 공정으로 가공된 골재, 더스트를 혼합기에 투입하여 혼합하면서 140~160℃로 가열된 아스팔트(AP-3)를 분사투입하여 이들을 충분히 교반시키면서 혼합믹싱하므로서 본 발명의 아스콘을 제조한다.

이하 상기 공정중에서 수치한정한 이유를 설명하면 다음과 같다.

시료를 채취하여 채움재 품질시험을 200℃까지 가열하여 실시하는 이유는 통상 아스콘 제조가 130~170℃에서 이루어지기 때문에 이 온도범위에서 가열변질이 일어나지 않는다면 아스콘 제품에도 별영향이 미치지 않기 때문이며, 골재 가열로의 로내 온도를 200℃ 이상으로 유지하는 이유는 골재(돌, 쇄석, 모래 등)는 130~170℃의 온도로 가열되어 다음공정인 혼합기에 투입되어야 하는데 골재의 중심부까지 균일하게 온도를 130~170℃로 가열하여 위하여는 로내온도가 200℃ 이상으로 유지되어야 하며, 바람직하게는 600℃ 이상으로 유지되어야 단시간에 골재의 온도를 상승시킬수 있다. 이렇게 고온으로 유지되는 가열로내에서 상기 채움재 품질시험에서 부적합한 결과가 나온 더스트 중에 함유된 탄소분 등을 효과적으로 제거할 수 있다.

골재를 핫빈(HOT Bin)에서 크기별로 분리하는 이유는 골재의 입도를 19㎜와 13㎜ 이하의 쇄석 및 모래 등으로 분리하여 이들을 효과적으로 혼합기에 투입하므로서 아스콘 품질을 향상시키고자 하는데 있으며, 아스팔트를 140~160℃의 온도로 가열하는 이유는 140℃ 이하이면 아스팔트가 쉽게 고화되고 160℃ 이상이면 아스팔트가 열에 의해 입자분리 쉽게 발생하기 때문이다.

이하 본 발명의 실시예를 다음과 같이 기술한다.

실시예 1

더스트의 시료를 100~500g 정도 채취하여 가열시험기에 넣고 200℃까지 가열한 다음 다시 상온으로 냉각시킨 후 가열변질 및 분말도 등의 상태를 시험한다.

시험결과 더스트가 가열변질 등이 일어나지 않고 분말도가 양호하여 채움재로 적합하면 더스트를 채움재 저장용기로 이송하여 저장하고, 골재 가열로에서 골재를 130~170℃로 가열한 후 상기 가열된 골재를 핫빈에서 크기별로 분리하고, 아스팔트를 140~160℃로 가열유지하고, 상기 골재, 더스트, 아스팔트를 순서대로 아스콘 제조용 혼합기에 투입한 후 교반 혼합하여 아스콘을 제조한다.

실시예 2

실시예 1의 시료를 시험한 결과 더스트에 가열변질 현상이 발생하여 채움재로 부적합한 경우 골재등을 가열하는 가열로에 상기 더스트를 투입하여 가열로의 높은 열원에 의해 더스트중에 함유된 탄소분을 제거하고 더스트의 입도를 가공한 다음 회수 더스트 사이로에 포집 저장하고, 골재 가열기에서 130~170℃로 가열되고 핫빈에서 분리된 골재를 혼합기에 투입하고, 상기 회수 더스트 사이로의 더스트를 혼합기에 투입하고, 140~160℃로 가열 유지되는 아스팔트를 혼합기내의 골재와 더스트의 혼합물에 분사 교반시키면서 충분히 혼합 믹싱하여 아스콘을 제조한다.

이와 같은 공정에 의해 제조된 아스콘과 종래 아스콘의 성분비 및 품질 비교(KSF 2337에 의한 마샬실험)가 표 1과 표 2에 나타나 있다.

[표 1]

[표 2]

표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 아스콘은 종래의 것보다 밀도, 안정성, 공극률, 포화도, 후로우 등이 KS 기준에서 정한 마샬실험결과 아주 우수한 것으로 나타나 있다.

또한, 아스콘에서 가장 중요시되는 것은 수침 후 잔류 안정도와 동적 안정도(변형율)인데 본 발명에 의해 제조된 아스콘은 종래의 것보다 잔류 안정도 및 동적 안정도가 우수한 것으로 실험 결과가 나타났으며 특히 동적 안정도는 종래의 것에 비하여 2배 이상 우수한 것으로 나타나고 있다. 표 3은 폐기물 공정 시험 방법에 의한 용출 시험결과를 나타내고 있는데 시험결과에 나타난 바와 같이 아스콘에 미량 함유되어 있는 중금속이 환경 관계법규에 의한 용출 시험결과 용출되지 않음이 확인되어 본 발명에 의해 제조된 아스콘이 공해를 유발하지 않을 뿐 아니라 그 품질도 우수한 것으로 판명되었다.

[표 3]

이와 같이 구성된 본 발명은 공해의 원인이 되었던 제철·제강더스트를 아스콘 제조에 효율적으로 활용하므로서 공해 발생을 줄이는데 큰 의의가 있으며, 아스콘 제조에 있어서도 종래 고가의 석회석분(탄산칼슘) 대신 폐기되는 더스트를 활용하고 종래기술에서 더스트를 800℃까지 가열하던 공정을 생략하므로서 제조시간 단축 및 제조비용을 절감할 수 있고, 아스콘 제품의 품질도 종래의 것에 비하여 우수한 것임이 판명된 아주 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 폐기 더스트에서 시료를 재취하여 채움재 품질테스트를 실시하는 제1단계와, 채움재로서 적합할 경우 상기 더스트를 채움재 저장용기로 이송하여 저장하는 제2단계와, 로내 온도가 200℃ 이상되게 유지되는 골개 가열로에 골재를 투입하여 골재의 온도가 130~170℃되게 가열하는 제3단계와, 상기 가열된 골재를 핫빈(Hot Bin)에서 크기별로 분리하는 제4단계와, 아스팔트를 140~160℃로 유지되게 가열하는 제5단계와, 상기 제4단계에서 분리된 골재, 제2단계에서 저장된 더스트, 제5단계에서 가열된 아스팔트를 순서대로 혼합기에 투입하여 충분히 교반 혼합하는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 제철, 제강 더스트를 이용한 아스콘 제조방법.
2. 폐기 더스트에서 시료를 채취하여 채움재 품질 시험을 실시하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 채움재로 부적당할 경우 상기 폐기 더스트를 골재와 함께 200℃ 이상의 로내 온도를 유지하는 골재 가열로에 투입하여 골재의 온도가 130~170℃로 되게 가열하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 발생되는 더스트 및 석분을 집진 장치에 의해 회수하는 제3단계와, 상기 제2단계에서 가열된 골재를 핫빈에서 크기별로 분리하는 제4단계와, 아스팔트를 140~160℃로 유지되게 가열하는 제5단계와, 제4단계의 골재, 제3단계의 더스트와 석분, 제5단계의 아스팔트를 순서대로 혼합로에 투입하여 충분히 교반 혼합하는 제6단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 제철, 제강 더스트를 이용한 아스콘 제조방법.