KR20120018996A - 건축용 벽돌의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 벽돌 - Google Patents

건축용 벽돌의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 벽돌 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건축용 벽돌의 제조 방법에 관한 것으로서, 20 ~ 55 wt% SiO2, 1 ~ 15 wt% Al2O3, 0 ~ 5 wt% CaO, 10 ~ 40 wt% MgO, 1 ~ 15 wt% Fe2O3 및 기타 잔부 성분을 포함하는 니켈 제련 슬래그를 파쇄 및 분급하는 단계와; 상기 니켈 제련 슬래그에 물과 시멘트를 넣어 혼련하는 단계와; 150 kgf/㎠ 이상의 압력하에 벽돌 형상으로 성형하는 단계와; 성형된 벽돌에 수분을 공급하여 10 ~ 65℃에서 양생 및 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 니켈 제련 슬래그를 재활용함으로써, 환경 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있다.

Description

건축용 벽돌의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 벽돌{METHOD FOR MANUFACTURING BRICK FOR BUILDING AND BRICK MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 건축용 벽돌의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 벽돌에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 니켈 제련 슬래그를 재활용하는 건축용 벽돌의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 벽돌에 관한 것이다.
일반적으로, 페로니켈(FERRONICKEL) 생산시 슬래그가 부산물로 생성되며, 이 슬래그는 산업 폐기물의 일종으로서 환경 오염과 자원 재활용의 관점에서 그 처리와 이용이 문제가 되고 있다.
매립지의 확보가 어려운 상황하에서 슬래그의 매립 처리는 그 한계가 있으므로, 슬래그를 효과적으로 재활용하면 환경 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 처리 비용이 절감되는 이점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 니켈 제련 슬래그를 재활용하여 환경 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있는 건축용 벽돌의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 벽돌을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명의 건축용 벽돌의 제조 방법에 따라, 20 ~ 55 wt% SiO2, 1 ~ 15 wt% Al2O3, 0 ~ 5 wt% CaO, 10 ~ 40 wt% MgO, 1 ~ 15 wt% Fe2O3 및 기타 잔부 성분을 포함하는 니켈 제련 슬래그를 파쇄 및 분급하는 단계와; 상기 니켈 제련 슬래그에 물과 시멘트를 넣어 혼련하는 단계와; 150 kgf/㎠ 이상의 압력하에 벽돌 형상으로 성형하는 단계와; 성형된 벽돌에 수분을 공급하여 10 ~ 65℃에서 양생 및 경화시키는 단계에 의해 달성된다.
이 때, 파쇄 및 분급된 상기 니켈 제련 슬래그는 2 메시를 통과하고 3.5 메시에 걸리는 +3.5 메시 입자 23 ~ 27 wt%, 3.5 메시를 통과하고 7 메시에 걸리는 +7 메시 입자 18 ~ 22 wt%, 7 메시를 통과하고 18 메시에 걸리는 +18 메시 입자 13 ~ 17 wt%, 18 메시를 통과하고 35 메시에 걸리는 +35 메시 입자 8 ~ 12 wt%, 35 메시를 통과하고 50 메시에 걸리는 +50 메시 입자 8 ~ 12 wt%, 50 메시를 통과하고 100 메시에 걸리는 +100 메시 입자 5.5 ~ 9.5 wt%, 100 메시를 통과하는 -100 메시 입자 10.5 ~ 14.5 wt%인 7가지 입도로 구성된 것이 좋다.
또는, 파쇄 및 분급된 상기 니켈 제련 슬래그는 2 메시를 통과하고 7 메시에 걸리는 +7 메시 입자 41 ~ 49 wt%, 7 메시를 통과하고 100 메시에 걸리는 +100 메시 입자 38.5 ~ 46.5 wt%, 100 메시를 통과하는 -100 메시 입자 10.5 ~ 14.5 wt%인 3가지 입도로 구성될 수도 있다.
여기서, 니켈 제련 슬래그 : 시멘트 : 물 = 78 ~ 88 wt% : 9 ~ 15 wt% : 3 ~ 8 wt%으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 목적은 본 발명의 다른 분야의 건축용 벽돌에 따라, 상기 건축용 벽돌의 제조 방법으로 제조된 건축용 벽돌에 의해 달성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 니켈 제련 슬래그를 재활용함으로써 환경 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있는 건축용 벽돌의 제조 방법 및 이로부터 제조된 건축용 벽돌이 제공된다.
도 1의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 건축용 벽돌의 제조 방법을 이용하여 벽돌의 시험편을 성형하는 과정을 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 시험편을 양생시키는 과정을 나타낸 개략도.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 건축용 벽돌은 페로니켈 생산시 부산물로 생성되는 제련 슬래그를 이용하여 제조됨으로써, 일반 콘크리트 벽돌의 강도 및 흡수율을 만족하여 일반 콘크리트 벽돌을 대체할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 니켈 제련 슬래그는 20 ~ 55 wt% SiO2, 1 ~ 15 wt% Al2O3, 0 ~ 5 wt% CaO, 10 ~ 40 wt% MgO, 1 ~ 15 wt% Fe2O3 및 기타 잔부 성분으로 이루어져 있다. 보다 바람직하게는, 본 발명에서의 니켈 제련 슬래그는 51.79 wt% SiO2, 2.04 wt% Al2O3, 0.48 wt% CaO, 29.66 wt% MgO, 8.09 wt% Fe2O3 및 기타 잔부 성분으로 이루어진 것이 좋다.
이러한 니켈 제련 슬래그는 조 크라샤 등의 분쇄 설비를 통해 파쇄된 후에 각각의 입도별로 분급되어 지고, 분급되어진 니켈 제련 슬래그는 적합한 입도 구성으로 조합되어 물과 시멘트와 함께 혼련기에서 혼련된다.
상기와 같이 본 발명에서 사용된 니켈 제련 슬래그의 입도 구성 및 중량비에 대해 아래 [표 1]에서 도식화하였다.
입도: top size 2 메시(11mm) 중량비(wt%)
+3.5 메시 (+5.66mm) 23~27 wt%
+7 메시 (+2.83mm) 18~22 wt%
+18 메시 (+1mm) 13~17 wt%
+35 메시 (+0.5mm) 8~12 wt%
+50 메시 (+0.3mm) 8~12 wt%
+100 메시 (+0.15mm) 5.5~9.5 wt%
-100 메시(0.15mm 이하) 10.5~14.5 wt%
이 때, 입도 부분에서 "+3.5 메시"는 Top size인 2 메시(11 mm)체는 통과하고 3.5 메시 체에 걸리는 입자, "+7 메시"는 바로 위의 체인 3.5 메시 체는 통과하고 7 메시 체에 걸리는 입자, "+18 메시"는 바로 위 체인 7 메시 체는 통과하고 18 메시 체에 걸리는 입자, "+35 메시"는 바로 위 체인 18 메시 체는 통과하고 35 메시 체에 걸리는 입자, "+50 메시"는 바로 위 체인 35 메시 체는 통과하고 50 메시 체에 걸리는 입자, "+100 메시"는 바로 위 체인 50메시 체는 통과하고 100 메시 체에 걸리는 입자, "-100 메시"는 100 메시 체를 통과하는 입자를 의미한다.
이와 같이 7가지의 입도로 이루어진 니켈 제련 슬래그는 시멘트 및 물과 함께 혼련되는데, 니켈 제련 슬래그, 시멘트 및 물의 중량비는 각각 78 ~ 88 wt% : 9 ~ 15 wt% : 3 ~ 8 wt%로 이루어진다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 건축용 벽돌을 제조하는 과정에 대해 아래에서 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 20 ~ 55 wt% SiO2, 1 ~ 15 wt% Al2O3, 0 ~ 5 wt% CaO, 10 ~ 40 wt% MgO, 1 ~ 15 wt% Fe2O3 및 기타 잔부 성분을 포함하는 니켈 제련 슬래그를 조 크라샤 등의 분쇄 설비를 통해 파쇄한 후에 각각의 입도별로 분급한다.
다음, 7가지 입도 구성으로 조합한 니켈 제련 슬래그에 물과 시멘트를 넣어 혼련기에서 혼련하는데, 이 때 니켈 제련 슬래그 : 시멘트 : 물 = 78 ~ 88 wt% : 9 ~ 15 wt% : 3 ~ 8 wt%로 하고, 니켈 제련 슬래그의 입도에 따른 중량비는 상기 [표 1]과 같다.
그 후, 150 kgf/㎠ 이상의 압력하에 벽돌 형상으로 성형하는데, 보다 바람직하게는 150 ~ 1300 kgf/㎠인 것이 좋다.
마지막으로, 성형된 벽돌에 수분을 공급하여 10 ~ 65℃에서 양생 및 경화시키면 벽돌이 완성한다. 참고로, 성형 후 벽돌의 초기 양생은 KS 규격 KS F 4004 콘크리트 벽돌에 명시된 500도시(예시1 : 20도 × 25시간 = 500도시, 예시2 : 40도 × 12.5시간 = 500도시)로 하고, 이후 양생 및 경화는 상온에서 방치한다.
상기 제조 방법으로 제조된 벽돌의 압축 강도 및 흡수율 등을 시험하기 위해, 시험편(1)을 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제조한다.
먼저, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 비율로 혼합된 혼합 배토를 틀에 넣은 후, 도 1의 (b)와 같이 혼합 배토를 다지고, 그 후 도 1의 (c)와 같이 대략 159 kgf/㎠의 성형 압력으로 가압하여 시험편(1)을 성형한다.
그 후, 도 1과 같이 성형된 시험편(1)의 위에 젖은 헝겊(3)으로 덮으며, 이 때 시험편(1)에 수분이 지속적으로 공급되도록 헝겊(3)의 양 끝부분을 물에 담근다. 이 때, 양생 온도 조건은 10 ~ 65℃이 되도록 하고, KS 규격 KS F 4004 콘크리트 벽돌에 명시된 500도시를 맞추기 위해 양생 온도에 따라 적정 시간을 유지한다.
이와 같이 제조된 시험편(1)의 강도 및 흡수율을 시험한 결과는 아래 [표 2]와 같다. 이 때, 시험편(1)의 강도 및 흡수율 시험 방법은 "KS F 4004 콘크리트 벽돌"에 명시된 방법을 기준으로 한다.
배합비 성형조건 시험 결과
원료 입도 시멘트량
(wt%)		 w/c*100(%) 성형압력
(tonf)		 단위면적당 성형압력(kgf/) 성형 타입 재령일(일) 압축 강도
(kgf/)		 흡수율(%) 비중 시험편 모서리 상태 규준값 만족 최초 재령일(일)
니켈 제련 슬래그 7가지 10 40 5 159 유압 28 191 6.45 2.38 양호 7
10 317 230 6.15 2.42 양호 7
20 635 257 5.38 2.49 양호 1
30 951 265 5.27 2.50 양호 1
40 1268 298 5.30 2.52 양호 1
일반 콘크리트 벽돌[C종 1급 기준] 분석값 187 6.87 2.30 양호 -
규준값 163≤ 7.0≥ - - -
* W/C*100 : 물/시멘트 * 100
* 재령일: 초기 양생 이후부터 시험편 방치 일수
* 규준값 만족 최초 재령일: 압축 강도와 흡수율이 규준값을 만족하는 최초 재령일
한편, 상기에서는 니켈 제련 슬래그의 배합을 [표 1]과 같이 7가지로 구성하였으나, 생산 공정을 단순화하기 위해 [표 3]과 같이 구성할 수도 있으며, 이에 대한 시험 결과는 아래 [표 4]와 같다.
입도(top size 10mm) 중량비(wt%)
+7 메시(+2.83mm) 41~49 wt%
+100 메시(+0.15mm) 38.5~46.5 wt%
-100 메시(0.15mm 이하) 10.5~14.5 wt%
배합비 성형조건 시험 결과
원료 입도 시멘트량
(wt%)		 w/c*100(%) 성형압력
(tonf)		 단위면적당 성형압력(kgf/) 성형 타입 재령일(일) 압축 강도
(kgf/)		 흡수율(%) 비중 시험편 모서리 상태 규준값 만족 최초 재령일(일)
니켈 제련 슬래그 3가지 10 40 5 159 유압 28 175 6.73 2.38 양호 14
10 317 225 5.96 2.42 양호 7
20 635 269 5.25 2.47 양호 1
30 951 282 5.21 2.52 양호 1
40 1268 296 5.08 2.54 양호 1
일반 콘크리트 벽돌[C종 1급 기준] 분석값 187 6.87 2.30 양호 -
규준값 163≤ 7.0≥ - - -
이와 같이, 니켈 제련 슬래그를 재활용하여 상기 제조 방법에 의해 제조된 벽돌은 일반 콘트리트 벽돌의 압축 강도 및 흡수율 이상의 규준치를 만족함을 알 수 있었다.
이상, 본 발명에 따르면, 니켈 제련 슬래그를 재활용하여 벽돌을 제조할 수 있으므로, 환경 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 처리 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
1 : 건축용 벽돌의 시험편 3 : 헝겊

Claims (5)

  1. 20 ~ 55 wt% SiO2, 1 ~ 15 wt% Al2O3, 0 ~ 5 wt% CaO, 10 ~ 40 wt% MgO, 1 ~ 15 wt% Fe2O3 및 기타 잔부 성분을 포함하는 니켈 제련 슬래그를 파쇄 및 분급하는 단계와;
    상기 니켈 제련 슬래그에 물과 시멘트를 넣어 혼련하는 단계와;
    150 kgf/㎠ 이상의 압력하에 벽돌 형상으로 성형하는 단계와;
    성형된 벽돌에 수분을 공급하여 10 ~ 65℃에서 양생 및 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 벽돌의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    파쇄 및 분급된 상기 니켈 제련 슬래그는 2 메시를 통과하고 3.5 메시에 걸리는 +3.5 메시 입자 23 ~ 27 wt%, 3.5 메시를 통과하고 7 메시에 걸리는 +7 메시 입자 18 ~ 22 wt%, 7 메시를 통과하고 18 메시에 걸리는 +18 메시 입자 13 ~ 17 wt%, 18 메시를 통과하고 35 메시에 걸리는 +35 메시 입자 8 ~ 12 wt%, 35 메시를 통과하고 50 메시에 걸리는 +50 메시 입자 8 ~ 12 wt%, 50 메시를 통과하고 100 메시에 걸리는 +100 메시 입자 5.5 ~ 9.5 wt%, 100 메시를 통과하는 -100 메시 입자 10.5 ~ 14.5 wt%인 7가지 입도로 구성된 것을 특징으로 하는 건축용 벽돌의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    파쇄 및 분급된 상기 니켈 제련 슬래그는 2 메시를 통과하고 7 메시에 걸리는 +7 메시 입자 41 ~ 49 wt%, 7 메시를 통과하고 100 메시에 걸리는 +100 메시 입자 38.5 ~ 46.5 wt%, 100 메시를 통과하는 -100 메시 입자 10.5 ~ 14.5 wt%인 3가지 입도로 구성된 것을 특징으로 하는 건축용 벽돌의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    니켈 제련 슬래그 : 시멘트 : 물 = 78 ~ 88 wt% : 9 ~ 15 wt% : 3 ~ 8 wt%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 건축용 벽돌의 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 제조 방법으로 제조된 건축용 벽돌.
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