WO2014051278A1 - 그래뉼화 된 벤토나이트 성형체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 그래뉼화 된 벤토나이트 성형체 - Google Patents

그래뉼화 된 벤토나이트 성형체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 그래뉼화 된 벤토나이트 성형체 Download PDF

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bentonite
granulated
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배강
우정선
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한국에너지기술연구원
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26—Silicates of the alkali metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/023—Fired or melted materials

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a granulated bentonite molded body and a bentonite molded body produced accordingly.
  • Bentonite has the property of absorbing water and expanding itself, and by using this property, it is widely used as a grouting material for civil engineering works and underground heat exchangers.
  • pure bentonite has a low thermal conductivity, and when used in a geothermal field requiring high heat transfer, various materials capable of increasing thermal conductivity may be mixed and used.
  • the separation of the mixture is separated by material due to the specific gravity difference with bentonite, which causes many problems.
  • Korean Unexamined Patent Publication No. 2010-0060916 provides a method for producing a high density bentonite compact. However, this compresses the bentonite dry powder to a high density, and then wets it with water, and swells the pressure, and then dries it.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 2010-0060916
  • the present invention provides a method for producing granulated bentonite that can improve separation and improve peptizing properties.
  • the present invention provides a method for producing granulated bentonite, which can be used as a grouting material by making a mixture of bentonite and sand, alumina, graphite, and the like in advance.
  • the present invention provides a method for producing granulated bentonite that can be applied to a variety of geothermal geothermal applications.
  • Embodiment of the present invention granules comprising the step of mixing by adding sand, alumina or graphite to the bentonite raw material, heating the mixture at 700 to 120CTC, and pulverizing the formed body formed by heating to granules It provides a method for producing ized bentonite.
  • an embodiment of the present invention provides granulated bentonite prepared by the above production method.
  • each material is mixed and heat treated to produce an integrated molded body, it is possible to prevent the separation phenomenon separated by material, and to provide bentonite granules having excellent peptizing characteristics.
  • FIG. 1 is a process flow chart of a method for producing a granulated bentonite molded article of the present invention.
  • Figure 2 is a photograph comparing the particle size according to the degree of grinding of granulated bentonite according to the present invention, the left is the bentonite after the heat treatment process, the center is coarse-grained granules, the right is finely ground powder bentonite.
  • Figure 3 is a photograph showing the peptizing characteristics over time of the granulated bentonite according to the present invention.
  • Figure 4 is a photograph comparing the separation of the granulated bentonite and the conventional bentonite and sand composition according to the present invention.
  • the method for producing granulated bentonite of the present invention comprises the steps of mixing by adding at least one of sand, alumina and graphite to the bentonite raw material (S10), heat treatment step of heating the mixture at 700 to 1200 ° C (S20), And pulverizing the molded body formed by heating to prepare granules (S30) . ⁇
  • the bentonite raw material may be used by using Na-based bentonite raw material or by mixing Na 2 CO 3 with Ca-based bentonite and heat treatment to activate it. That is, Ca-based bentonite can be used after being produced with Na-based bentonite.
  • Na 2 CO 3 may be mixed with Ca-based bentonite raw material, and sand, alumina, or abyss may be further added thereto and mixed. That is, it can heat with other components, such as sand, converting Ca-based bentonite raw material into Na-based bentonite by the heat processing mentioned later.
  • bentonite used in the present invention itself is in contact with water
  • the bentonite is mainly composed of montmorillonite (montmor il loni te), Na-bentonite and Ca-based largely depending on which predominantly cations, such as Na + , Ca 2+ between the montmorillonite plate structure in the bentonite Can be divided into Bentona Art.
  • Bentonite is mainly in the form of Ca-based bentonite.
  • the amount of Ca-bentonite is substituted by Na and used in the form of Na-based bentonite.
  • the Ca-based bentonite is mined, pulverized, and then mixed with Na 2 C0 3 powder, followed by heat treatment at 700 to 120 CTC to form Na-based bentonite, which is called an activation process.
  • the mixture may be granulated by heat treatment together after administration of the mixture.
  • sand, alumina or abyss may be further added to bentonite before heating.
  • the particle size of the bentonite raw material is determined according to the degree of grinding the ore, it is preferable that the particle size is small for the efficient activation process.
  • bentonite powder having an average particle diameter of 1 to 1000 an may be used.
  • Sand, alumina, graphite, and the like are auxiliary components added to increase thermal conductivity, and they may be integrated into a molded body by heat treatment described later.
  • the auxiliary component may be any one of sand, alumina and abyss, or may be used by mixing a plurality of them. That is, according to the desired thermal conductivity, it can be compatible with bentonite raw material by adjusting the material and content of the auxiliary component.
  • the auxiliary component may be mixed with 10 to 1000 weight 3 ⁇ 4 to the weight of the bentonite raw material.
  • the content of at least one component of the auxiliary component may be 10% by weight to 1000% by weight, and when the plurality of auxiliary components are used, the total amount of each auxiliary component may be 10% by weight to 1000% by weight.
  • the alumina and sand may be 5 wt% to 500 wt% based on the bentonite raw material weight, respectively. If more auxiliary components such as sand, alumina, graphite, etc. are included in the above range, the delamination is severe, and if less than the above range, the thermal conductivity increase is not sufficient.
  • the mixing ratio may be adjusted in the above range according to the ordering performance and the desired thermal conductivity of the bentonite raw material used.
  • sand used there is no particular limitation on the sand used, but preferably sand having an average particle diameter of 10 to 1000 may be used. If the average particle diameter of sand is less than 10 ⁇ , the effect of increasing the thermal conductivity is reduced. If the average particle diameter is more than 1000 ⁇ , the sedimentation phenomenon occurs severely due to the specific gravity difference, and bentonite and sand are separated.
  • the alumina is used to increase the thermal conductivity of the bentonite molded body of the present invention.
  • the alumina is not particularly limited, and preferably, alumina having an average particle diameter of 10 to 1000 may be used. If the average particle diameter of the alumina is less than 10 ⁇ 1, the effect of increasing the thermal conductivity is inferior.
  • the mixture which mixed various components in the desired ratio is heated in predetermined temperature range (S20). That is, the mixture is introduced into a heating apparatus such as a heating furnace and heated in the range of 700 to 120 C C so that each component is sintered in sequential order.
  • the heat treatment device at the time of heating may be used without particular limitation as long as it is a heat treatment device commonly available in the art.
  • the heating temperature is preferably made in the silver range of 700 to 1200 ° C. If the heat treatment temperature is less than 700 ° C, the mixture is not sufficiently sintered and there is a problem in that the hardness or bonding strength of the granulated bentonite is not sufficient, and if it exceeds 1200 ° C, it is excessively sintered and used in the grouting method. Will fall.
  • the bentonite raw material and the auxiliary component including sand alumina or alumina are sintered together to obtain a sintered compact in which these components are integrated. That is, a molded article in a state in which bentonite and auxiliary components are strongly bonded can be obtained.
  • the produced molded article can be prevented or suppressed from being separated by materials or components when used in various applications.
  • the produced molded article is not easily peptized even when wet.
  • the Ca-based bentonite raw material and Na 2 CO 3 and auxiliary components sand, flax or alumina
  • the sintered compacts are ground to prepare granules of a predetermined size (S30). That is, the sintered compact is pulverized by a grinder to be processed into granulated bentonite compacts of constant size.
  • the pulverizer is not particularly limited, and granulation of bentonite molded bodies having a desired size can be obtained by appropriately adjusting the grinding speed and grinding time.
  • the diameter of the granulated bentonite molded body is not particularly limited, but specifically, the average diameter may be 1 to 10 mm, and the average diameter may be 1 to 5 mm. This is a suitable size for injecting grouting material into water and injecting it into the perforation.
  • the present invention provides a bentonite molded body prepared by the method for producing granulated bentonite as described above.
  • the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples, but these are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto. [Form for implementation of invention]
  • the pulverization is not performed immediately after the heat treatment, and in the case of the bentonite molded body in the middle, the particle diameter is pulverized to about 2 mm, and the granulation obtained in Example 1 is obtained.
  • Bentonite molded body the powder can be obtained by pulverizing the molded body more finely.
  • the bentonite molded body on the right side of FIG. 2 is generally pulverized in the form of a powder which is commercially available.
  • FIG. 3 is a photograph showing the peptizing characteristics over time of the granulated bentonite according to the present invention.
  • Figure 3 is a photograph showing the peptizing characteristics of the granulated bentonite molded body prepared in Example 1, the state of Fig. 3 (a) taken immediately after immersion and stirring in water and after 8 hours after immersion and stirring Comparing Fig. 3 (b) taken later, there is no great difference between the two. That is, even after a long time after stirring, it is not peptized and observed in a state similar to the initial state. From this, it can be seen that the granulated bentonite molded body of Example 1 has no difference in peptizing characteristics with time.
  • Experimental Example 2 Layer Separation Comparison
  • Figure 4 shows the delamination of the granulated bentonite (right) prepared in Example 1 and the bentonite mixture (left) of Comparative Example 1.
  • the granulated bentonite of Example 1 had no delamination effect. Evenly mixed
  • the bentonite mixture of Comparative Example 1 showed a layer separation phenomenon according to the difference in density. Therefore, it was found that the granulated bentonite of Example 1 can maintain the same components without being easily separated from each other, as compared with the conventional bentonite mixture.
  • the present invention provides a bentonite molded body having excellent peptizing characteristics and not easily separated by layers, and thus can be used in a grouting method which is convenient for construction.
  • the grouting material of the present invention can be used in fields requiring high heat transfer, such as for underground heat exchanger.

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Abstract

본 발명은 벤토나이트 원료에 모래， 알루미나 또는 흑연을 첨가한 후 700 내지 1200 °C에서 가열하는 과정 및 가열에 의해 형성된 벤토나이트 성형체를 분쇄하여 일정한 크기의 그래뉼로 제조하는 과정를 포함하는 그래뉼화된 벤토나이트의 제조방법에 관한 것이다.

Description

명세서
발명의 명칭 : 그래뉼화 된 벤토나이트 성형체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 그래뉼화 된 벤토나이트 성형체 【기술분야】
본 발명은 그래뉼화 된 벤토나이트 성형체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 벤토나이트 성형체에 관한 것이다.
【배경기술】
벤토나이트는 물을 흡수하여 자체적으로 팽창하는 성질을 가지고 있으며 , 이 성질을 이용하여 토목공사의 차수벽이나 지중열교환기의 그라우팅재 (Grout )로 많이 사용되고 있다. 그러나 순수한 벤토나이트는 열전도도가 낮아, 높은 열전달이 요구되는 지열분야에 사용하는 경우에는 열전도도를 증가시킬 수 있는 각종 재료를 혼합하여 사용할 수 있다. 그러나， 이들을 많이 혼합하면 벤토나이트와의 비중차이로 인해 혼합물이 재료별로 분리되는 분리 현상이 나타나 많은 문제점을 야기시키고 있다.
따라서， 이에 대한 개선을 위하여 다양한 방법 이 시도되고 있다. 예를 들어， 한국 공개 특허 제 2010-0060916호에서는 고밀도의 벤토나이트 압축물을 제조하는 방법을 제공하고 있다. 그러나 이는 벤토나이트 건조분말을 고밀도로 압축한 후， 이후 물에 젖게 하여 팽윤압이 걸리게 한 후 건조하는 것으로서， 다시 물에 젖게 되는 경우 쉽게 해리되는 등의 해교 특성에 문제점 이 있다. (특허문헌 1) 한국공개특허 제 2010-0060916호
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
본 발명은 분리 현상을 개선하고 해교 특성을 향상시킬 수 있는 그래뉼화된 벤토나이트의 제조 방법을 제공 한다.
본 발명은 벤토나이트와 모래， 알루미나， 흑연 등을 미리 혼합한 성형체로 만들어 그라우팅재로 사용할 수 있도록 하는 그래뉼화된 벤토나이트의 제조 방법을 제공 한다.
또한 , 본 발명은 지열 웅용 분야 둥 다양한 용도에 적용할 수 있는 그래뉼화된 벤토나이트의 제조 방법을 제공한다.
【기술적 해결방법】
본 발명의 실시 형태는 벤토나이트 원료에 모래 , 알루미나 또는 흑연을 첨가하여 혼합하는 과정， 상기 혼합물을 700 내지 120CTC에서 가열하는 과정， 및 가열에 의해 형성된 성형체를 분쇄하여 그래뉼로 제조하는 과정을 포함하는 그래뉼화된 벤토나이트의 제조방법을 제공한다.
또한， 본 발명의 실시 형 태는 상기 제조방법에 의하여 제조된 그래뉼화된 벤토나이트를 제공한다.
【유리한 효과】 본 발명의 실시 형 태에 따르면， 각 재료를 흔합한 후 열처리하여 일체화된 성형체를 제조하므로 , 재료별로 분리되는 분리 현상을 방지할 수 있고， 해교 특성이 우수한 벤토나이트 그래뉼을 제공할 수 있다.
또한， 이 러한 그래뉼화된 벤토나이트를 그라우팅 공법에 사용할 때에 있어서 쉽게 층분리가 되지 않아 상용성이 우수하고 시공이 편리한 효과를 제공한다 . 【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명의 그래뉼화된 벤토나이트 성형체의 제조방법의 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 그래뉼화된 벤토나이트의 분쇄 정도에 따른 입자 크기를 비교한 사진으로， 좌측은 열처 리 공정 후의 벤토나이트, 중앙은 조분쇄된 그래뉼， 우측은 미분쇄된 분말 벤토나이트이다.
도 3은 본 발명에 따른 그래뉼화된 벤토나이트의 시간에 따른 해교특성을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 그래뉼화된 벤토나이트와 종래 벤토나이트와 모래 조성물의 층분리 현상을 비교한 사진이다.
【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
이하， 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 그래뉼화된 벤토나이트의 제조방법은 벤토나이트 원료에 모래， 알루미나 및 흑연 중 적어도 어느 하나를 첨가하여 혼합하는 과정 (S10) , 상기 혼합물을 700 내지 1200°C에서 가열하는 열처리 과정 (S20) , 및 가열에 의해 형성된 성형 체를 분쇄하여 그래뉼로 제조하는 과정 (S30)을 포함한다.¬
원체때 도 1를 참조하면， 우선 각종 원료를 마련하고， 이들 원료를 소정 비문을적래로 흔합한다 (S10) . 이때 벤토나이트 원료는 Na계 벤토나이트 원료를 사용하거나의의에， Ca계 벤토나이트에 Na2C03 를 흔합하고 열처리하여 활성화 시킨 후 사용할 수 있다. 즉， Ca계 벤토나이트를 Na계 벤토나이트로 제조한 후 사용할 수 있다. 또한， 흔합 과정은 Ca계 벤토나이트 원료에 Na2C03 를 흔합하고 여기에 모래， 알루미나 또는 혹연을 더 첨가하고 혼합하여 사용할 수 있다. 즉 , 후술하는 열처리에 의하여 Ca계 벤토나이트 원료를 Na계 벤토나이트로 변환시키면서 모래 등의 다른 성분과 함께 가열할 수 있다.
또한， 본 발명에 사용되는 벤토나이트는 물과 접촉하면 자체
10-20배로 팽창하고， 건조상태가 되어 수분이 존재하지 않으면 체적으로 수축되는 천연점토의 일종으로서， 수분에 의한 겔화 팽창능 현재 지하건설공사 등과 같은 대부분의 대규모 토목공사의 방수재로서 사용되고 있다. 상기 벤토나이트는 몬모릴로나이트 (montmor i l loni te)를 주 구성으로 하며， 벤토나이트 내의 몬모릴로나이트의 판상구조 사이에 Na+, Ca2+ 등의 양이온들 중 어느 양이온이 우세하게 존재하느냐에 따라서 크게 Na계 벤토나이트와 Ca계 벤토나아트로 나¾ 수 있다. 자연 상에서 산출되는 벤토나이트는 주로 Ca계 벤토나이트 형 태인데， Ca계 벤토나이트에 비하여 Na계 벤토나이트가 그 점도 및 팽윤도가 월등하기 때문에 Ca계 벤토나이트의 양이은을 Na로 치환시켜 Na계 벤토나이트의 형태로 이용한다. 구체적으로 상기 Ca계 벤토나이트를 채굴한 후， 이를 분쇄한 다음 여기에 Na2C03 파우더와 혼합한 후， 이를 700 ~ 120CTC로 열처리하여 Na계 벤토나이트를 만들 수 있는데， 이를 활성화 공정이라 부르며， 이 공정에 혼합물을 투여한 후 같이 열처리하여 그래뉼화할 수도 있다. 상기 활성화 공정에 있어서， 가열하기 전에 벤토나이트에 모래， 알루미나 또는 혹연을 더 첨가할 수 있다.
또한, 상기 벤토나이트 원료의 입도는 원광을 분쇄하는 정도에 따라 결정되나, 효율적인 활성화 공정을 위해서는 입도가 작은 것이 좋다. 특별한 제한은 없으나 바람직하게는 평균입경이 1 내지 1000 an인 벤토나이트 분말을 사용할 수 있다.
모래， 알루미나 또는 흑연 등은 열전도도를 높이기 위하여 첨가되는 보조 성분으로， 이들은 후술하는 열처리에 의하여 성형체에 일체화될 수 있다. 이때 보조 성분은 모래， 알루미나 및 혹연 중에서 어느 하나를 사용할 수도 있고， 이들 중 복수개를 혼합하여 사용할 수 있다. 즉， 원하는 열전도도에 따라， 보조 성분의 재료 및 함량을 조절하여 벤토나이트 원료에 흔합할 수 있다. 또한， 보조 성분은 벤토나이트 원료 중량에 대하여 10중량 % 내지 1000중량¾가 흔합될 수 있다. 즉， 보조 성분 중 적어도 한 성분의 함유량이 10중량 % 내지 1000중량 % 일 수 있고, 복수의 보조 성분을 사용하는 경우 각 보조 성분을 합한 량이 10중량 % 내지 1000중량 % 일 수 있다. 예를 들면 보조 성분으로 알루미나와 모래를 같이 사용하는 경우， 알루미나 및 모래가 각각 벤토나이트 원료 중량에 대하여 5중량 ¾ 내지 500중량 %일 수 있다. 모래， 알루미나, 흑연 등의 보조 성분이 상기 범위보다 많이 포함되는 경우에는 층간분리현상이 심하게 일어나며， 상기 범위보다 적게 포함되는 경우에는 열전도도 증대현상이 충분하지 않게 된다. 또한 흔합비율은 사용되는 벤토나이트 원료의 차수성능과 원하는 열전도에 따라 상기 범위에서 조절될 수 있다.
사용되는 모래에 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 10 내지 1000 의 평균입경을 갖는 모래를 사용할 수 있다. 모래의 평균입경이 10 ιη미만 이면 열전도도를 증가시키는 효과가 떨어지고， 1000 μιη를 초과하면 비중차이에 의해 침강현상이 심하게 일어나 벤토나이트와 모래가 분리되는 현상이 일어난다. 상기 알루미나는 본 발명의 벤토나이트 성형체의 열전도도를 높이기 위하여 사용된다. 상기 알루미나는 특별한 제한이 없으나， 바람직하게는 10 내지 1000 의 평균입경을 갖는 알루미나를 사용할 수 있다. 알루미나의 평균입경이 10^1 미만 이면 열전도도 증대 효과가 떨어지고， 1000 을 초과하면 비중차이에 의해 침강현상이 심하게 일어나 벤토나이트와 알루미나가 분리되는 현상이 일어난다. 흑연도 본 발명의 벤토나이트 성형체의 열전도도를 높이기 위하여 사용될 수 있고， 혹연의 종류 및 크기에 특별한 제한은 없다. 이어서， 각종 성분을 원하는 비율로 혼합한 흔합물을 소정 온도 범위에서 가열한다 (S20). 즉， 혼합물을 가열로 등의 가열 장치에 투입하고 700 내지 120C C 범위에서 가열하여 각 성분들이 층분히 소결되도록 한다.
상기와 같이 벤토나이트에 모래, 알루미나 또는 혹연을 더 첨가한 후 열처리 장치에서 가열한다. 상기 가열시에 열처리 장치는 당업계에서 통상적으로 사용가능한 열처리 장치라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 가열시에 가열온도는 700 내지 1200°C의 은도범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 열처리 온도가 700°C 미만이면 혼합물이 충분히 소결되지 않아 그래뉼화된 벤토나이트의 굳기 혹은 결합강도가 충분하지 않은 문제점이 있고, 1200°C를 넘으면， 지나치게 소결되어 그라우팅 공법에 사용하는 경우 적용성이 떨어지게 된다.
상기 열처리 장치에 의하여 흔합물을 가열하게 되면 벤토나이트 원료과 모래 혹연 또는 알루미나를 포함하는 보조 성분이 함께 소결되어 이들 성분이 일체화된 소결 성형체를 얻게 된다. 즉， 벤토나이트와 보조 성분이 강하게 결합된 상태의 성형체를 얻을 수 있다. 이에, 제조된 성형체는 이후 여러 응용 분야에 사용될 때 재료 혹은 성분별로 분리되는 현상이 방지되거나 억제될 수 있다. 또한, 제조된 성형체는 물에 젖게 되더라도 쉽게 해교되지 않게 된다. 또한, Ca계 벤토나이트 원료와 Na2C03 및 보조 성분 (모래， 혹연 또는 알루미나)을 함께 혼합하여 열처리하는 경우 이들이 반웅하여 Na계 벤토나이트를 형성하게 된다. 이후, 상기 소결된 성형체를 분쇄하여 일정한 크기의 그래뉼로 제조한다 (S30). 즉, 소결된 성형체를 분쇄기에 의하여 분쇄하여 일정한 크기의 그래뉼화된 벤토나이트 성형체로 가공한다. 상기 분쇄기는 특별한 제한은 없으며， 분쇄속도와 분쇄시간을 적절하게 조절하면 원하는 크기의 그래뉼화된 벤토나이트 성형체를 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서， 그래뉼화된 벤토나이트 성형체의 직경은 특별한 제한은 없으나, 구체적으로는 평균 직경이 1 내지 10 mm일 수 있고， 또한， 평균 직경이 1 내지 5 mm일 수도 있다. 이는 그라우팅재를 물과 흔합하여 천공 내에 주입하는 적당한 크기로， 1隱보다 작게 되면 열전도 상승의 효과가 떨어지며， 10mm를 초과하여 지나치게 큰 경우 천공 내에 주입하는 작업성이 떨어진다. 본 발명은 상기와 같은 그래눌화된 벤토나이트의 제조방법에 의하여 제조된 벤토나이트 성형체를 제공한다. 이하， 실시예 및 실험예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만， 이들은 본 발명을 예시하거 위한 것이며， 이들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 【발명의 실시를 위한 형태】
실시예 1:
건조된 Na계 벤토나이트 원료 분말 50g (미국 CETC0사의 High TC Geothermal Grout)에 모래 10g을 넣은 후, 물 100g을 200 ml 비이커에 넣은 후， 10분간 교반하였다. 상기 흔합된 벤토나이트 혼합물을 건조기 (120°C)에서 수분을 완전히 증발시킨 후, 가열로 (아전 H— 1200 모델의 가열로)에 넣고 800°C에서 1시간 열처리 하여， 유발로 조분쇄한 후， 10 메쉬의 체를 사용하여 직경 2mm 전후의 그래뉼화된 벤토나이트를 얻었다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌측의 벤토나이트 성형체의 경우， 열처리한 직후의 분쇄가 안된 상태이고， 가운데의 벤토나이트 성형체의 경우 입자의 직경이 2mm정도로 분쇄한 것으로， 본 실시예 1에서 얻어진 그래뉼화된 벤토나이트 성형체이다. 한편 성형체를 더욱 미세하게 분쇄하면 분말을 얻을 수도 있다. 예를 들면， 도 2의 우측의 벤토나이트 성형체는 일반적으로 시판되고 있는 분말 형태로 완전히 분쇄가 된 것이다.
비교예 1：
건조된 Na계 벤토나이트 원료 분말 50g (미국 CETC0사의 High TC Geothermal Grout)에 모래 10g을 넣은 후， 물 100g을 200 ml 비이커에 넣은 후， 10분간 교반하여， 혼합된 벤토나이트 혼합물을 비교예 1로 사용하였다. 실험예 1: 해교현상
상기 실시예 1에서 제조된 그래뉼화된 벤토나이트를 사용하여 해교 현상을 관찰해 보았다. 도 3은 본 발명에 따른 그래뉼화된 벤토나이트의 시간에 따른 해교특성을 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 그래뉼화된 벤토나이트 성형체의 해교 특성을 나타낸 사진인데， 물에 침수되고 교반한 직후를 촬영한 도 3의 (a)의 상태와 침수 및 교반한 후 8시간이 지난 후를 촬영한 도 3의 (b)를 비교해 보면, 둘 사이에 큰 차이가 없다. 즉， 교반 후 장시간이 지나더라도 해교 되지 않고, 초기 상태와 유사한 상태로 관찰된다. 이로 부터， 실시예 1의 그래뉼화된 벤토나이트 성형체는 시간에 따른 해교 특성에 차이가 없는 것을 알수 있다. 실험예 2: 층분리 비교
도 4는 실시예 1에서 제조된 그래뉼화된 벤토나이트 (우측)와 비교예 1의 벤토나이트 흔합물 (좌측)의 층분리 현상을 나타내었다. 사진의 우축에서 보여지는 바와 같이 실시예 1의 그래뉼화된 벤토나이트는 층분리 현상 없이 균일하게 섞여 있다. 반면 , 사진의 좌측에서 보여지는 바와 같이 , 비교예 1의 벤토나이트 흔합물은 밀도 차이에 따른 층분리 현상이 나타났다. 따라서， 실시 예 1의 그래뉼화된 벤토나이트는 종래 벤토나이트 흔합물에 비하여 , 각 성분이 쉽게 분리되지 않고 동일한 성분을 유지할 수 있다는 것을 알 수 있었다 .
【산업상 이용가능성】
본 발명은 해교 특성이 우수하고 쉽게 층분리가 되지 않아 상용성이 우수한 벤토나이트 성형체를 제공하고, 이에 시공이 편리한 그라우팅 공법에 활용될 수 있다.
이처럼， 상용성이 우수할 뿐만 아니라 시공이 편리하여， 본 발명의 그라우팅재는 지중열교환기용 등 높은 열전달이 요구되는 분야에 이용할 수 있다.

Claims

청구범위
벤토나이트 원료에 보조 성분으로 모래 , 알루미나 및 혹연 중 적 어도 어느 하나를 첨가하여 흔합하는 과정 ;
상기 혼합물을 700내지 1200 °C에서 가열하는 과정 ; 및
가열에 의해 형성된 성형체를 분쇄하여 그래뉼로 제조하는 과정; 을 포함하는 그래눌화된 벤토나이트 성형체의 제조방법.
청구항 1에 있어서，
상기 벤토나이트 원료로 Na계 벤토나이트 원료를 사용하거나， Ca 계 벤토나이트에 Na2C03를 흔합하고 열처리하여 활성화시킨 후 사 용하는 그래뉼화된 벤토나이트 성형체의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합 과정은 Ca계 벤토나이트 원료에 Na2C¾를 혼합하는 단 계 및 모래， 흑연 또는 알루미나를 더 첨가하는 단계를 포함하는 그래뉼화된 벤토나이트 성형체의 제조방법.
청구항 1에 있어서 ,
상기 알루미나는 평균입경이 10내지 1000^범위인 그래뉼화된 벤토나이트 성형체의 제조방법.
청구항 1에 있어서，
상기 모래는 평균입경이 10내지 1000 범위인 그래뉼화된 벤토 나이트 성형체의 제조방법 .
청구항 1에 있어서，
상기 그래뉼의 평균직경이 1내지 10隨 범위인 그래뉼화된 벤토 나이트 성형체의 제조방법 .
청구항 1에 있어서，
상기 보조 성분이 벤토나이트 원료 중량에 대하여 10중량 %내지 1000중량%가 혼합되는 그래뉼화된 벤토나이트 성형체의 제조방법.
Figure imgf000008_0001
청구항 1내지 청구항 7중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의 하여 제조된 그래뉼화된 벤토나이트 성형체.
PCT/KR2013/008146 2012-09-28 2013-09-10 그래뉼화 된 벤토나이트 성형체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 그래뉼화 된 벤토나이트 성형체 WO2014051278A1 (ko)

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