KR100490731B1 - 폐자재슬러지를 로타리킬른에서 건조 또는 소성하여토목,건축자재를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철 슬러지,폐주물사, 산업분진, 건축폐기물,폐플라스틱,상하수원슬러지,섬유슬러지,제지슬러지,폐시멘트,폐콘크리트,폐아스콘,플라이애쉬,석탄재,각종소각재,정수장오니,화학공장에서 발생하는 석회슬러지,석회석슬러지,요업공장에서 발생하는 요업슬러지,폐광미,폐석고등을 1종 또는 2종이상 선택하여 이를 플루오르산이 함유된 폐수슬러지 혼합하여 로타리킬른에서 30∼100℃로 예열 건조하여 분말화하거나, 500∼2000℃로 소성한 후 고형화하여 이를 시멘트와 혼합하여 호안블록,경계석,바닥제,벽돌,보도블록,인공토,성토제,복토제,기층골재,인조자갈,인공골재, 자연식재블록등를 제조하거나 그 밖에 레미콘용 모르타르, 아스콘충진재등의 시멘트 및 콘크리트 제품의 원료로 이용하여 토목,건자재를 제조하는 것으로 폐자원을 재활용하여 환경친화적인 제품을 제조하는데 그 특징이 있다.

Description

폐자재슬러지를 로타리킬른에서 건조 또는 소성하여 토목,건축자재를 제조하는 방법 {A Method for constuction material and civil engineering using waste materials}

본 발명은 폐자재슬러지를 로타리킬른에서 예열 건조 또는 예열 소성한 다음 분말화하여 이를 시멘트, 응결촉진제인 고화제와 혼합하여 소망하는 토목,건축재를 제조하는 것이다. 더욱구체적으로는 제철 슬러지, 폐주물사 ,산업분진 ,건축폐기물, 폐플라스틱, 상하수원슬러지 ,섬유슬러지 ,제지슬러지, 폐시멘트, 폐콘크리트 ,폐아스콘, 플라이애쉬, 석탄재,각종소각재, 정수장오니, 화학공장에서 발생하는 석회슬러지, 석회석슬러지,요업공장에서 발생하는 요업슬러지 ,폐광미 ,정수장슬러지, 폐석고등의 폐자재슬러지를 1종 또는 2종이상 선택하여 이를 플루오르산이 함유된 폐수슬러지 혼합하여 로타리킬른에서 예열 건조 또는 예열 소성한 후 분말화한 다음 시멘트,고형화제와 혼합 성형,소성,숙성,건조하여 호안블록,경계석,바닥제,벽돌,보도블록,인공토,복토제,성토제,기층골재,인조자갈,고속도로 중앙분리대, 인공골재,자연식재블록등를 제조하거나 그 밖에 레미콘용 모르타르, 아스콘용 충진재, 콘크리트등의 시멘트 및 콘크리트 제품의 원료로 이용할 수 있는 토목 ,건자재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

각종공장에서 배출되는 슬러지들은 환경오염을 유발하는 유해물질이 다량함유하고 있어 크나큰 사회문제로 오늘날 대두되고 있다.

더구나, 산업 무기폐기물은 썩지않고 연소되지 않은 관계로 그 독성이 오래지속되므로 다양한 분야로 친환경적 처리를 위한 기술개발이 이루어지고 있다. 하지만 , 전반적으로 폐슬러지 처리기술은 아직 초보단계에 머물러 있으며, 대부분 단순 매립, 소각의 형태로 처리되고 있어 또 다른 환경오염문제를 야기하고 있다.

매립시에는 지반을 약화시키고 건조되면 분진등을 발생시키며 물과 접촉시 시멘트슬러지나 플라이애쉬등은 매립지 주변의 수질을 강한 알칼리성으로 변화시키면서 용출수에 쉽게 포함되어 나와 토양을 지속적으로 오염시키고 있다. 또한, 상기의 슬러지들 중에는 재활용가능한 유용한 성분이 많이 축적되어 있음에도 불구하고 단순히 대량 매립되어 폐기되고 있다.

상기 슬러지중 폐수슬러지는 전기 도금 공장, 특수강 공장, 반도체 공장, 전자관 공장, 철강 공장, 브라운관 유리공장,액정표시공장반도체웨이퍼공장등에서 금속 표면에 부착되어 있는 각종 산화물과 불순물을 제거하기 위하여, 부식성이 매우 강한 플루오르산을 사용하며, 따라서, 전술한 공장에서 방출되는 폐수에도 다량의 플루오르산이 함유되어 있다. 상기 플루오르산은 매우 유독하여, 폐수 방출시 반드시 일정 농도(15ppm) 이하로 낮추어 방출하도록 규정하고 있으며, 이와 같이 플루오르 산의 함량을 법정 허용 기준치 이하로 떨어뜨리기 위해서 통상 염화알루미늄, 황산알루미늄, 염화철, 황산철, 유기 응집제, 가성소다, 철염, 소석회, 염산등을 플루오르산의 침전 제거제로 사용하고 있다.

상기 침전 및 응집 제거 과정에 의해, 폐수에서 플루오르산과 기타 유해물질이 상당수 제거되나, 정화된 폐수의 하층부에는 침전, 응집 과정에 의해서 발생하는 중금속을 함유한 슬러지가 생성된다. 현재 이와 같이 중금속 폐수를 처리한 후 발생되는 슬러지는 별도의 사용분야를 찾지 못하고 있으며, 대부분 폐기물 형태로 처리되어 매립되고 있는 실정이다. 이와 같이 매립된 슬러지는 재용해되어 토양으로 스며들어 토양과 지하수 뿐만이 아니라 강과 바다도 오염시키는 2차적인 오염원이 되고 있다. 또한, 이와 같은 슬러지의 처리에는 막대한 비용이 들어 제조 원가를 상승시키는 원인이 되고 있다. 따라서, 반드시 슬러지를 재활용해야 할 필요성이 있다. 더욱이 이와 같은 중금속 폐수의 양은 날로 증가하고 있지만 슬러지 재활용에 관한 연구는 아직까지 미흡하며 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.

폐수 슬러지는 Si, Ca, Mg, K, Na, Al, Ca, Fe이 그 주성분이며, Si, Ca, Mg, K, Na및 Al은 유리로부터 용해된 성분으로 볼 수 있고, Al, Ca, Fe및 유기물은 플루오르산 폐수를 처리하기 위하여 첨가된 침전제 및 응집제로부터 기원하는 성분이다. 이와 같은 슬러지로부터 생성이 가능한 화합물의 형태로는 통상적인 폐수 처리 공정을 예상하여 볼 때 K₂SiF₆, Mg(OH)₂, MgF₂, CaF₂ , Al(OH)₃, Fe(OH)₃, Na₂SiF₆, Ca(OH)₂ 등을 들수 있으며, 이들은 고온으로 가열하면 안정한 화합물의 형태로 변화된다.

이와 같이 슬러지는 플루오르산이 함유된 폐수에 침전제, 응집제, 침강제 등의 첨가제를 가함으로써 화학적, 물리적 반응을 일으켜 생성된 슬러지로서 입경이 약 400 Å이하로 미세하고 수분, 수산화물, 유기물 등을 다량으로 포함하고 있다. 따라서, 이들을 고온으로 가열하는 경우 큰 작열 감량으로 인해 과다한 수축이 일어나서 성형체에 균열, 굴곡 현상등이 일어나므로 이와 같은 슬러지를 바로 사용해서는 토목,건축자재로 사용하는 것은 사실상 불가능한 실정이다.

따라서 이러한 슬러지를 재활용하기 위해 많은 연구자들이 슬러지의 안정화 및 그에 따른 제품 개발에 많은 노력을 기울여 왔지만 아직까지는 만족할 만한 성과를 얻지 못하고 있다.

본 발명은 상기에 제시된 문제점들을 해소하기 위하여, 폐자재슬러지와 플루오르산이 함유된 폐수의 슬러지를 혼합한 다음 예열 건조 또는 예열 소성하여 열화학적으로 안정화시켜 토목,건축자재를 제조함으로써, 흡수율, 압축 강도가 우수 하고, 제조 비용도 저렴하며, 환경 오염을 줄일 수 있는 토목,건축자재를 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적과 특징 및 잇점은 후술하는 본 발명의 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

폐자재슬러지와 플루오르산 폐수의 슬러지를 이용하여 토목,건축자재로 재활용하기 위해서는 통상적으로 낮은 흡수율과 수축율, 높은 압축 강도를 보유해야 한다. 본 발명은 상기의 조건을 충족시키는, 이와 같은 본 발명에 따른 토목, 건축자재은 먼저, 제철 슬러지, 폐주물사 ,산업분진 ,건축폐기물, 폐플라스틱, 상하수원슬러지 ,섬유슬러지 ,제지슬러지, 폐시멘트, 폐콘크리트 ,폐아스콘, 플라이애쉬, 석탄재,각종소각재, 정수장오니, 화학공장에서 발생하는 석회슬러지, 석회석슬러지,요업공장에서 발생하는 요업슬러지 ,폐광미 ,정수장슬러지, 폐석고등의 폐자재슬러지를 1종 또는 2종이상 선택하여 제품이 요구하는 특성에 맞게 폐자재슬러지를 혼합한 다음 자연건조하여 분쇄하기 쉬운상태인 수분의 함수율를 10∼20%로 낮추고, 이를 분쇄기에 넣어 20∼50메쉬로 파쇄한다.

플루오르산 함유된 폐슬러지도 폐자재슬러지와 마찬가지로 자연건조하여 수분의 함수율를 10∼20%로 낮추고, 이를 분쇄기에 넣어 20∼50메쉬로 파쇄한다.

상기 파쇄된 폐자재슬러지 1∼99중량% 와 플루오르산 함유된 폐슬러지 1∼ 99중량%를 혼합하여 교반기에 넣고 10∼30분간 교반하여 완전히 혼합이 이루어지며, 예열 건조 시키기 위하여 컨베어어 벨트를 이용하여 로타리킬른에서 30∼100℃로 예열 건조 하거나 또는 서서히 온도를 올려가면서 60℃이하로 예열 건조한 다음 500∼2000℃로 예열 소성한 후 6㎜이하로 분말화한 후 이를 시멘트,고형화제와 혼합, 성형, 소성,숙성,건조하여 건축,토목자재를 제조한다.

상기 토목,건축자재는 소비자가 요구하는 특성에 따라 그 물성치가 달라지므로 그에 따른 각성분의 배합비율이 달라질 수 있으나 일반적으로 분말화슬러지 30중량%, 시멘트 50중량%, 고형화제 20중량%로 배합한다.

상기 고형화제는 탄산 칼슘 50중량%, 실리카 15중량%, 알루미나 10중량%, 후민산(Humic Acid) 1중량%, 구연산 1중량%, 염화나트륨 10중량%, 염화 마그네슘 13중량%로 배합하여 혼합공정시 투입하게 되면, 후민산이나 구연산은 나트륨,칼슘등의 알카리 또는 알카리토금속과 이온 교환반응시켜주므로 함수비를 낮추게 하는 동시에 고결촉진과 강도증진효과를 갖도록한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 폐수슬러지와 폐자재를 사용하여 건축,토목자재를 제조 할 수 있으며, 새로운 고형화제를 제조하여 원료 첨가시 첨가하여 성형함으로써 압축강도 높은 건축,토목자재를 제조할 수 있다.

또한, 연간 수억톤 버려지는 폐기물을 재활용함은 물론 폐기물처리비용을 절감할 수 있고 ,경제적이면서 환경오염줄이면서 토목 및 건축자재를 효과적으로 제조할 수 있다.

본 발명은 상기한 발명의 사상에 한정되지 않고, 이하의 특허청구 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (2)

1. 20∼50메쉬로 분말화한 폐자재슬러지 1∼99중량% 와 플루오르산 이 함유된 폐슬러지 1∼ 99중량%를 혼합, 교반하여 로타리킬른에서 30∼100℃로 예열 건조 또는 60℃이하로 예열 건조한 다음 500∼2000℃로 예열 소성한 후 6㎜이하로 분말화한 분말화슬러지 30중량%와, 시멘트 50중량%와, 고형화제 20중량%로 배합되고,

   상기 고형화제는 탄산 칼슘 50중량%, 실리카 15중량%, 알루미나 10중량%, 후민산 1중량%, 구연산 1중량%, 염화나트륨 10중량%, 염화 마그네슘 13중량%를 혼합하여 통상의 공정으로 성형, 소성, 숙성, 건조하여 이루어지는 것을 특징으로하는 토목, 건축자재의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 분말화한 폐자재슬러지는 제철 슬러지, 폐주물사 ,산업분진 ,건축폐기물, 폐플라스틱, 상하수원슬러지 ,섬유슬러지 ,제지슬러지, 폐시멘트, 폐콘크리트 ,폐아스콘, 플라이애쉬, 석탄재,각종소각재, 정수장오니, 화학공장에서 발생하는 석회슬러지, 석회석슬러지,요업공장에서 발생하는 요업슬러지 ,폐광미 ,정수장슬러지, 폐석고등의 폐자재슬러지를 1종 또는 2종이상 선택하여 30∼100℃로 예열 건조 또는 60℃이하로 예열 건조한 다음 500∼2000℃로 예열 소성한 후 6㎜이하로 분말화하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토목,건축자재의 제조방법.