KR101495599B1 - 산업용 부산물을 활용하여 제공되는 블록의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본원은 산업용 부산물인 정수장 슬러지와 화력발전소에서 부산물로 얻어지는 바텀애쉬를 동시에 이용하여 재활용도를 높이고, 상기 혼합원료에 또 다른 폐기물인 마분을 가하여 숙성시킨 후 황토와 일반 골재 또는 원적외선 방사 기능을 갖는 원료 또는 강도보강제를 추가하여 이루어지는 블록 조성물에 관한 것이다.
본원은 정수슬러지를 이용한 친환경 벽돌의 제조방법으로, 함수율을 15~25% 범위로 제공되는 정수장 슬러지에 화력발전소에서 부산물로 얻어지는 바텀애쉬를 혼합하되 정수장 슬러지와 바텀애쉬가 40±10 : 60±10 중량부 비율로 혼합하여 바텀애쉬에 함유된 CaO 성분이 슬러지 중의 수분(H2O)과 반응시켜 탄산칼슘(CaCO3) 함유 반응물을 얻는 제1단계와 상기 제1단계에서 얻은 탄산칼슘(CaCO3) 함유 반응물 70±10 중량부에 마분 30±10 중량부 범위로 혼합하고 2~6시간 범위로 숙성시키는 제2단계와 상기 제2단계를 거친 숙성반응물 50±10 중량부에 황토25±5 중량부와 일반골재나 모래를 25±5 중량부 범위로 혼합하고 프레스로 압착시켜 벽돌제품을 얻는 제3단계를 포함하여 이루어지는 구성을 통하여 달성될 수 있는 기술사상의 발명이다.

Description

산업용 부산물을 활용하여 제공되는 블록의 제조방법{The manufacturing method of block using industrial byproducts}
본원은 산업용 부산물인 정수장 슬러지와 화력발전소에서 부산물로 얻어지는 바텀애쉬를 동시에 적정비율로 혼합하여 잠재수경성이나 포졸란 반응에 의하여 일정범위의 강도를 확보하며 재활용도를 높이고, 상기 혼합원료에 마분을 먼저 혼합하여 숙성과정을 거친 후 황토 및 일반골재나 기능성 원료를 추가하여 일정강도를 확보하는 벽돌이나 도로경계석 등으로 사용되는 블록 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 정수장 슬러지는 수돗물을 정수하는 과정에서 원수의 부유물질이 침전되면서 발생되는 진흙상태의 오니 침전물로서, 원수의 부유물 및 중금속 등과 같은 오염물질을 제거하기 위하여 투여되는 황산알루미늄 등과 같은 무기계 응집제 또는 고분자응집제 등, 그리고 대장균 및 일반세균의 화학적 살균처리를 위해 투여되는 염소 또는 오존 등의 유기물이 포함되어 있는 오염물질이다.
그동안 정수장 슬러지는 폐기물로서 농축, 탈수, 건조과정을 거친 다음 대부분 쓰레기 매립장에 매립되거나 수송선에 의해 운반되어 바다에 투기되어 환경오염을 유발시키는 등 문제점을 갖고 있었으나, 오니 슬러지(sludge)의 해양투기는
런던조약(1972년)에 의거 국제적으로 금지되고 있으며, 대부분 해양투기에 의존하고 있는 우리나라는 슬러지의 해양투기가 전면 금지되면서 그 효율적인 처리방안을 찾고 있으나 아직은 뾰쪽한 대안이 없는 실정에 있다.
또한 대부분의 화력발전소에서 석탄이 연소 될 때 괴상 또는 입자 크기가 큰 회 성분이 보일러 하부로 떨어진 것을 바텀애쉬(bottom ash)라고 하는바, 바텀애쉬는 석탄재 발생량의 약 20~40% 정도를 차지하는 물질로서 국내 화력발전소에서 발생되는 석탄재의 총량이 약 연간 600 만톤 정도이므로 약 80만~240 만톤 정도가 산업폐기물로 발생되고 있다.
석탄재 발생량 중 약 60~80% 정도를 차지하는 플라이애쉬는 콘크리트용 혼화재나 시멘트 2차 제품의 원료 등으로 활발히 재활용되고 있어서 그 처리에 문제점이 없으나, 상대적으로 바텀애쉬는 아직까지는 활발히 재활용되지 못하고 있어서 사용처를 찾는 실정에 있다.
본원은 상기와 같은 산업용 부산물인 정수장 슬러지와 바텀애쉬를 유용한 자원으로 재활용하여 육상 또는 해상용으로 사용되는 블록을 만들 경우 슬러지 중의 수분과 바텀애쉬가 적정한 비율로 혼합되어 잠재수경성이나 포졸란 반응에 의하여 신속한 고화와 일정범위 강도를 확보하는 블록조성물로의 제공 가능성을 찾고자 하였다.
산업용 부산물인 정수장 슬러지를 산업상 유용한 자원으로 재활용하기 위한 기술로 개시된 선행기술을 살펴보면, 공개특허 2012년 0061607호에는 투수성과 보수성을 확보하기 위한 포장재 조성물로 정수장 슬러지 15 ~ 25 wt%, 플라이에쉬 10 ~ 20 wt%, 주물사 10 ~ 20 wt%, 황토 10 ~ 20 wt%, 조골재 10 ~ 20 wt%, 모래 5
~ 15 wt%, 무수석고 3 ~ 8 wt%, 생석회 3 ~ 8 wt%가 혼합되어 제공되는 포장재조성물이 개시되어 있으며, 공개특허 2004년 0022501호에는 정수장 슬러지를 이용한 토양개량제 제조방법으로 건조된 정수장 오니에 석회, 유효인산과 여러 가지 금속염, 붕소 등의 미량원소를 혼합, 분쇄하여 토양개량제를 제조하는 기술이 소개되어 있고, 공개특허 2004년 0035893호에는 정수장 슬러지를 이용하여 작물용 상토로 이용하고자 하는 기술사상으로 정수장 슬러지를 1차 열처리한 후, 쌀겨, 왕겨, 톱밥 등과 같은 유기물을 혼합한 다음, 2차 열처리하여 작물용 상토를 제조하는 기술이 소개되어 있다.
또한 산업용 부산물인 바텀애쉬를 이용하여 산업상 유용한 목적을 갖고 개시된 선행기술들을 살펴보면, 등록특허 제 1066194호에는 보수성 블록 제조방법으로 바텀애쉬 100중량부에 대하여 결합재 5 ∼ 30중량부를 혼합하되, 상기 결합재 100중량부에 대하여 식물성혼화제 1 ∼ 10중량부의 비율로 혼합한 바텀애시 혼합물을 블록으로 성형 후 양생 된 바텀애시 블록을 제공할 때 상기 결합재 100중량부에 대하여 강도증진재 1 ∼ 20중량부가 더 첨가되어서 바텀애쉬 블록제품을 얻는 기술이 제시되어 있고, 등록특허 제 0945979호에서는 논두렁 구축용 블록 제조방법으로, 흙 100중량부에 대하여 파우더 70∼80중량부, 모래 80∼95중량부, 골재 350∼450중량부, 안료 1.0∼2중량부, 유동화제(액상) 0.1∼0.2중량부, 중성화방지제(액상) 0.05∼0.5 중량부, 물 30∼40중량부로 이루어지고, 증기 양생되어 이루어지는 논두렁 구축용 블록에서, 상기 파우더는 슬래그 미분말 25∼34wt%, 플라이애시 또는 바텀애시 10∼19wt%, 보통포틀랜드 시멘트 또는 백색포틀랜드 시멘트 35∼44wt%, 팽창재 10∼19wt%, CSA 5∼14wt%, 메타카올린 5∼10wt%, 증점제 1∼5wt%를
포함하여 이루어져서 논두렁 구축용 블록이 제공되는 기술사상이 개시되어 있다.
그러나 상기와 같이 종래에 개시된 기술에서는 산업용 부산물인 정수장 슬러지와 바텀애쉬를 함께 포함시켜 각각이 갖는 고유의 특성을 살려서 산업상 유용한 자원으로 재활용하기 위한 과제를 갖고 시작된 발명이 아니며, 또한 정수장 슬러지와 바텀애쉬가 동시에 투입되어 슬러지 중에 함유된 수분과 바텀애쉬가 중에 함유된 CaO가 잠재수경성이나 포졸란 반응을 유도하여 일정 범위의 강도를 확보하는 블록으로 제공하는 기술구성은 개시된바 없는 것으로 확인된다.
본원은 산업용 부산물인 정수장 슬러지와 화력발전소에서 부산물로 얻어지는 바텀애쉬를 동시에 적정비율로 혼합하여 잠재수경성이나 포졸란 반응에 의하여 일정범위의 강도를 확보하며 재활용도를 높이고, 상기 혼합원료에 먼저 마분을 가하여 마분의 셀룰로스 성분에 정수장 슬러지 중의 화학성분의 염 성분이 결합되어 단단한 불용성 염으로 변화시키는 숙성과정을 거친 후 황토와 일반 골재 또는 원적외선 방사 기능을 갖는 원료 또는 강도보강제를 추가하여 일정강도를 확보하는 블록 조성물을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.
본원은 산업용 부산물인 정수장 슬러지와 바텀애쉬를 동시에 포함시켜 각각이 갖는 고유의 특성을 살려서 산업상 유용한 자원으로 재활용하기 위한 수단으로 정수장 슬러지와 바텀애쉬가 동시에 투입되어 슬러지 중에 함유된 수분과 바텀애쉬가 중에 함유된 CaO가 잠재수경성이나 포졸란 반응을 유도하여 일정 범위의 강도를 확보하여 벽돌이나 도로경계석 등으로 사용되는 블록을 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.
본원은 정수슬러지를 이용한 친환경 벽돌을 얻기 위한 수단으로서, 함수율을 15~25% 범위로 제공되는 정수장 슬러지에 화력발전소에서 부산물로 얻어지는 바텀애쉬를 혼합하되 정수장 슬러지와 바텀애쉬가 40±10 : 60±10 중량부 비율로 혼합하여 바텀애쉬에 함유된 CaO 성분이 슬러지 중의 수분(H2O)과 반응되어 수경성 반응물을 얻는 제1단계; 상기 제1단계에서 얻은 수경성 반응물 70±10 중량부에 마분 30±10 중량부 범위로 혼합하고 2~6시간 범위로 숙성시키는 제2단계; 상기 제2단계를 거친 숙성반응물 50±10 중량부에 황토25±5 중량부와 일반골재나 모래를 25±5 중량부 범위로 혼합하고 프레스로 압착시켜 벽돌이나 경계석으로 이용되는 블록제품을 얻는 제3단계를 포함하여 이루어지는 블록 제조방법으로 적용될 수 있다.
본원은 상기의 제3단계에서 일반골재나 모래 이외에 맥반석, 펄라이트 소재 중에서 선택되는 원료가 10±5 중량부 비율로 추가되어 혼합된 후 프레스로 압착시키는 방법으로 적용되거나 또는 산화마그네슘과 염화마그네슘과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시클로라이드(magnesium oxychloride, MOC), 산화마그네슘과 황산마그네슘과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시설페이트(magnesium oxysulfate, MOS), 산화마그네슘과 제1인산암모늄용액과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 포스페이트(magnesium phosphate, MAP) 중에서 선택되는 산화마그네슘계 고착제가 강도보강제로 추가되어 신속한 고화효과를 갖도록 적용될 수 있다.
본원은 정수슬러지와 바텀애쉬를 이용하여 제공되는 친환경 벽돌로써, 함수율을 15~25% 범위로 제공되는 정수장 슬러지에 화력발전소에서 부산물로 얻어지는 바텀애쉬를 혼합하되 정수장 슬러지와 바텀애쉬가 40±10 대 60±10 중량부 비율로 혼합하여 바텀애쉬에 함유된 CaO 성분이 슬러지 중의 수분(H2O)과 반응되어 수경성 반응물을 얻는 제1단계와, 상기 제1단계에서 얻은 수경성 반응물 70±10 중량부에 마분 30±10 중량부 범위로 혼합하고 2~6시간 범위로 숙성시키는 제2단계와, 상기 제2단계를 거친 숙성반응물 50±10 중량부에 황토25±5 중량부와 일반골재, 모래, 맥반석, 펄라이트 소재 중에서 선택되는 원료가 25±5 중량부 비율로 혼합되고 산화마그네슘과 염화마그네슘과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시클로라이드(magnesium oxychloride, MOC), 산화마그네슘과 황산마그네슘과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시설페이트(magnesium oxysulfate, MOS), 산화마그네슘과 제1인산암모늄용액과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 포스페이트(magnesium phosphate, MAP) 중에서 선택되는 산화마그네슘계 고착제가 강도보강제로 20±10 중량부 범위로 추가된 후 프레스로 압착시켜 제공되는 수단을 통하여 친환경 블록을 얻을 수 있음을 확인하여 완성된 발명이다.
본원에서 벽돌을 얻는 제조공정에 사용되는 정수장 슬러지는 수처리 과정 중의 여러 부유물의 침전효과를 얻기 위해서 여러 가지 화학약품이 침강제로 사용하는 과정을 거치므로 정수장에서 발생한 슬러지에는 폐기물관리법에 의한 엄격한 처리를 거친다고 하더라고 화합물의 염이 포함되어 있으므로 추후 벽돌 등의 자재로 재활용과정에서 잔여 화합물의 염이 용출되어 결합력을 떨어트릴 위험을 내포하고 있으므로 본원에서는 말 사육과정에서 배설물로 산출되는 마분을 사용하여 마분의 셀룰로스 성분에 화합물의 염이 결합되어 불용성의 염으로 변화시켜 사용하고자 하였다.
마분은 일반적으로 말의 사육과정에서 배설물로 발생되는 것이나 마분을 양지에서 2~3일 건조시켜 수분이 빠지면 마분의 약 70~80 wt%가 셀룰로오스 성분으로 이루어져 있으므로, 이를 0.5~3.0 ㎜ 범위로 조밀하게 분쇄하여 본원의 벽돌 원료로 사용하는 경우 마분의 셀룰로오스가 높은 결합력을 유지하면서 동시에 정수장 슬러지 중에 미량 남아 있는 화합물의 염이 마분의 셀룰로오스와 결합되어 용출을 방지하는 것으로 예측된다.
본원은 부분적으로 정수장 슬러지를 재활용하는 기술과 부분적으로 화력발전소의 바텀애쉬를 재활용하는 기술과 부분적으로 폐기물인 마분을 재활용하는 기술들과 달리 본 발명은 폐기되는 정수 슬러지, 폐기되는 바텀애쉬, 폐기되는 마분 등의 특성을 살려 산업상 유용한 자원으로 재활용함으로서 생산 원가를 40%(최대 70%) 수준으로 줄일 수 있어 경제적인 면에서 큰 효과를 창출한다.
본원은 폐기되는 정수 슬러지, 폐기되는 바텀애쉬, 폐기되는 마분 등의 특성을 살려 벽돌 제조를 실시한 결과 수축율이 줄어들었고 강도가 증진 됐으며 색상이 밝게 나타나고 특징이 있으며, 황토, 맥반석, 펄라이트 등의 원적외선 방사능을 갖는 재료를 사용하여 원적외선을 방사효과를 증대시킨 친환경 블록을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1 : 정수장 슬러지와 바텀애쉬 및 마분을 활용하여 블록을 얻는 제조공정도.
본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 실시예로 기재하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
본원은 현재 마땅한 사용처를 찾지 못하여 골머리를 알고 있는 폐기되는 정수장 슬러지 및 폐기되는 바텀애쉬의 특성을 살려 친환경 벽돌을 얻고자 하는 기술사상으로 본원의 블록조성물을 얻기 위해 사용한 원료의 특성은 아래와 같이 제시된다.
본원 발명자가 사용한 슬러지는 국내 (A) 정수장에서 발생되는 슬러지를 이용하였으며, 상기 슬러지의 분석결과는 표 1과 같았으며, 본원에서 사용한 바텀애쉬의 물리.화학적 특성은 아래의 표 2와 같이 분석되었다.
구 분 수분 및 유기물 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO 기타
(TiO2외)		 계
단위(%) 21.4 36.3 28.9 6.9 2.1 4.4 100
구 분
물리적 특성 화학성분(%)
분말도
(㎠/g)		 밀도
(㎏/㎥)		 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O
 Na2O SO3
바텀애쉬 6,450 2.3 47.7 25.1 5.7 0.6 0.7 3.3 0.5 0.1 잔량
본원의 기술사상이 적용되어 제공되는 블록조성물이 장기간 일정강도를 확보하여 내구성을 확보하는지 그 가능성을 확인하기 위하여 하기 표 3의 조성으로 제시되는 실시예 이외에도 다수의 제조 실시예를 다양하게 적용하며 시행오차법에 따른 실험과정을 거치며 그 중 본원의 기술사상이 구현되는 최적으로 모델을 표 3에 제시하였다.
표 3에 제시된 내용중 본원의 실시예로서 샘플 1 내지 샘플 3의 원료조성은 본원의 기술사상에 부합하는 조성을 나타낸 것이고, 비교 샘플 1에서는 본원의 메인원료인 정수장슬러지와 바텀애쉬를 6 : 4의 비율로 사용하고 강도보강제를 사용하지 않은 경우와, 비교 샘플 2에서는 정수장슬러지와 바텀애쉬를 2 : 8의 비율로 사용하고 강도보강제를 사용하지 않은 경우의 적용예를 본원의 기술사상 조성물과 비교하고자 하였다.
표 3에 제시된 조성은 일 적용예로 샘플 1의 경우는 혼합믹서기 1에 표 1의 분석결과를 갖는 정수장슬러지 4.0 kg에 바텀애쉬 6.0 kg를 먼저 넣고 혼합되는 비빔공정을 통하여 바텀애쉬에 함유된 CaO 성분과 슬러지 중의 수분(H2O)과 반응시켜 수경성 반응물을 유도하기 위한 혼합 및 교반공정을 1시간 동안 수행하고, 상기 제1단계에서 얻은 수경성 반응물 전체 양에 0.5~3.0 ㎜ 범위 크기로 분쇄되어 제공되는 마분 4.3 kg 을 넣고 혼합하고 간헐적으로 교반하며 5시간 정도로 숙성공정을 진행시켰으며, 숙성반응물에 황토 7.2 kg과 모래 7.2 kg과 산화마그네슘과 염화마그네슘이 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시클로라이드(magnesium oxychloride, MOC) 강도보강제를 1.3 kg을 주입하여 주는 구성으로 블록조성물을 이루고 물을 첨가하여 혼합 교반한 후, 이를 성형틀에 투입하고 증기양생을 실시한 다음 탈형하여 시험체로 샘플 1 제품을 얻었으며, 샘플 2제품은 상기 샘플 1과 동일한 방법으로 적용하되 표 3의 조성표에 따른 서로 다른 양으로 계량하고 강도보강제로 MOS 1.6 kg을 주입하여 샘플 2 제품을 얻었으며, 샘플 3 제품은 상기 샘플 1과 동일한 방법으로 적용하되 표 3의 조성표에 따른 서로 다른 양으로 계량하고 강도보강제로 마그네슘 포스페이트(magnesium phosphate, MAP) 1.1 kg을 주입하여 샘플 3제품을 각각 얻고 동일한 실시형태로 비교적용예 1, 2 제품을 만들고 각각의 샘플제품에 대하여 휨강도와 압축강도에 대한 실험을 실시하고자 하였다.
본원에서 사용되는 강도보강제는 예를 들어 마그네슘 올시클로라이드(MOC)는 경소 산화마그네슘(MgO, light, 삼전순약)과 염화마그네슘 6수화물(MgCl2·6H2O, 삼전순약)을 1:1의 중량비로 혼합하여 마그네슘 올시클로라이드(magnesium oxychloride, MOC) 고착제를 제조하여 사용하였고, 마그네슘 옥시설페이트(MOS)는
경소 산화마그네슘(MgO, light, 삼전순약)와 황산마그네슘 7수화물(MgSO4·7H2O, 삼전순약)을 1:1의 중량비로 혼합하여 마그네슘 옥시설페이트(magnesium oxysulfate, MOS) 결합제를 제조하여 사용하였으며, 마그네슘 포스페이트(MAP)는
경소 산화마그네슘(MgO, light, 삼전순약)와 제1인산나트륨(NaH2PO4)을 1:1의 중량비로 혼합하여 마그네슘 포스페이트(magnesium phosphate, MAP)를 제조하여 사용하였으며, 본원에서 제시되는 샘플제품의 휨강도는 KS F 2407, 압축강도는 KS F 2403, 압축강도(동결융해시험 후)는 KS F 2456/KS F 2403 규격에 의하여 실시하였으며, 증기 양생은 전치(4시간/20℃), 승온(2시간/60℃), 유지(4시간/60℃), 감온(2시간/20℃)의 단계를 거쳐 실시하였으며 그 결과는 표 3에 제시된 바와 같다.
구 분 샘플 1 샘플 2 샘플 3 비교샘플 1 비교샘플 2
정수장 슬러지 4.0 5.0 3.0 6.0 2.0
바텀애쉬 6.0 5.0 7.0 4.0 8.0
마분 4.3 4.0 4.5 5.0 5.0
황토 7.2 7.0 7.4 7.5 7.5
모래 7.2 7.4 7.0 7.5 7.5

강도보강제
 MOC 1.3
MOS 1.6
MAP 1.1
합 계 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0
휨강도 28일(N/㎟) 2.24 1.98 1.92 1.28 1.06
압축강도 (N/㎟)(1) 21.4 20.2 19.6 16.4 12.8
압축강도 (N/㎟)(2) 26.8 24.5 23.7 18.2 10.4
압축강도(N/㎟)(3) 20.2 19.8 18.6 8.6 6.4
본원의 기술사상이 현장에 적용되는 방법으로는 도 1에 제시되는 도면과 같이 1차 혼합기와 2차 혼합기로 구분되는 구조를 이루고, 1차 혼합기에 먼저 함수율이 15~25% 범위로 제공되는 정수장 슬러지에 바텀애쉬를 먼저 넣고 혼합되는 비빔공정을 통하여 바텀애쉬에 함유된 CaO 성분과 슬러지 중의 수분(H2O)이 반응하며 수경성 반응물을 유도하기 위한 혼합 및 교반공정을 1시간 동안 수행하고, 다음에 0.5~3.0 ㎜ 범위 크기로 분쇄되어 제공되는 마분을 넣고 혼합하고 간헐적으로 교반하며 5시간 정도로 숙성공정을 진행시키는 공정을 수행하고, 2차 혼합기에는 황토와 모래 또는 19㎜의 체를 통과하는 잔 골재와 원적외선 방사효능을 갖는 맥반석 또는 펄라이트 분말을 넣고 혼합할 MOC, MOS, MAP 중에서 선택되는 산화마그네슘계 강도보강제를 넣고 혼합한 후 최종 프레스로 압착공정 전에 제1혼합기 내용물과 혼합시켜 프레스로 압착공정을 수행하여 벽돌을 얻는 방법으로 적용될 수 있다.
본원의 기술사상이 현장에 적용되는 방법으로는 도 1에 제시되는 도면과 같이 1차 혼합기와 2차 혼합기로 구분되는 구조를 이루고, 1차 혼합기에 먼저 함수율이 15~25% 범위로 제공되는 정수장 슬러지에 바텀애쉬를 먼저 넣고 혼합되는 비빔공정을 통하여 바텀애쉬에 함유된 CaO 성분과 슬러지 중의 수분(H2O)이 반응하며 탄산칼슘(CaCO3) 함유 반응물을 유도하기 위한 혼합 및 교반공정을 1시간 동안 수행하고, 다음에 0.5~3.0 ㎜ 범위 크기로 분쇄되어 제공되는 마분을 넣고 혼합하고 간헐적으로 교반하며 5시간 정도로 숙성공정을 진행시키는 공정을 수행하고, 2차 혼합기에는 황토와 모래 또는 19㎜의 체를 통과하는 잔 골재와 원적외선 방사효능을 갖는 맥반석 또는 펄라이트 분말을 넣고 혼합할 MOC, MOS, MAP 중에서 선택되는 산화마그네슘계 강도보강제를 넣고 혼합한 후 최종 프레스로 압착공정 전에 제1혼합기 내용물과 혼합시켜 프레스로 압착공정을 수행하여 벽돌을 얻는 방법으로 적용될 수 있다.
상기 표 3에 제시되는 샘플 1 내지 샘플 3의 원료배합 조성은 본원의 기술사상이 적용되는 베스트 모드를 제시한 것이나, 이는 본원 발명자가 목적하는 최적의 결과를 얻기까지 시행오차법에 따른 수 많은 실험결과로부터 얻은 결과로서 본원의 기술사상이 이에 국한되지 않음은 당연하며, 본원의 기술사상은 청구범위에 의해서 보호되어야 할 것이다.
본원의 도 1은 정수장 슬러지와 바텀애쉬 및 마분을 활용하여 블록을 얻기 위한 제조공정도를 나타낸 것으로 별도의 부호 설명이 필요 없다 할 것이다.

Claims (4)

  1. 정수슬러지를 이용한 친환경 벽돌의 제조방법에 있어서,
    함수율을 15~25% 범위로 제공되는 정수장 슬러지에 화력발전소에서 부산물로 얻어지는 바텀애쉬를 혼합하되 정수장 슬러지와 바텀애쉬가 40±10 : 60±10 중량부 비율로 혼합하여 바텀애쉬에 함유된 CaO 성분이 슬러지 중의 수분(H2O)과 반응시켜 수경성 반응물을 얻는 제1단계;
    상기 제1단계에서 얻은 수경성 반응물 70±10 중량부에 마분 30±10 중량부 범위로 혼합하고 2~6시간 범위로 숙성시키는 제2단계;
    상기 제2단계를 거친 숙성반응물 50±10 중량부에 황토25±5 중량부와 일반골재나 모래를 25±5 중량부 범위로 혼합하고 프레스로 압착시켜 벽돌이나 경계석으로 이용되는 블록제품을 얻는 제3단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정수슬러지를 이용한 블록의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기의 제3단계에서 일반골재나 모래 이외에 맥반석, 펄라이트 소재 중에서 선택되는 원료가 10±5 중량부 비율로 추가되어 혼합된 후 프레스로 압착시키는 방법으로 적용되는 것을 특징으로 하는 정수슬러지를 이용한 블록의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기의 제3단계에서 일반골재나 모래 이외에 산화마그네슘과 염화마그네슘과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시클로라이드(magnesium oxychloride, MOC), 산화마그네슘과 황산마그네슘과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 옥시설페이트(magnesium oxysulfate, MOS), 산화마그네슘과 제1인산암모늄용액과 혼합하여 만들어지는 마그네슘 포스페이트(magnesium phosphate, MAP) 중에서 선택되는 산화마그네슘계 고착제가 강도보강제로 20±10 중량부 비율로 추가되어 혼합된 후 프레스로 압착시키는 방법으로 적용되는 것을 특징으로 하는 정수슬러지를 이용한 블록의 제조방법.
  4. 정수슬러지와 바텀애쉬를 이용하여 제공되는 친환경 블록에 있어서,
    함수율을 15~25% 범위로 제공되는 정수장 슬러지에 화력발전소에서 부산물로 얻어지는 바텀애쉬를 혼합하되 정수장 슬러지와 바텀애쉬가 40±10 대 60±10 중량부 비율로 혼합하여 바텀애쉬에 함유된 CaO 성분이 슬러지 중의 수분(H2O)과 반응시켜 수경성 반응물을 얻는 제1단계와
    상기 제1단계에서 얻은 수경성 반응물 70±10 중량부에 마분 30±10 중량부 범위로 혼합하고 2~6시간 범위로 숙성시키는 제2단계;
    상기 제2단계를 거친 숙성반응물 50±10 중량부에 황토25±5 중량부와 일반골재, 모래, 맥반석, 펄라이트 소재 중에서 선택되는 원료가 25±5 중량부 비율로 혼합된 후 프레스로 압착시켜 제공되는 것을 특징으로 하는 친환경 블록.
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