KR20130009000A - 석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄 폐석을 이용한 인공경량골재 및 그 제조방법으로서, 원료를 75-85％(중량비)의 석탄 폐석 분말, 5-10％의 접착제, 1-5％의 첨가제 및 5-10의 플라이애시 팽창고화제로 조성하였다; 또한 인공경량골재 제조방법으로 아래의 순서 절차를 포함한다; 원료선정, 분쇄, 원료 배합, 교반, 생료구성형, 건조처리, 소결처리, 등급선별이며 서술한 건조처리의 예열건조온도는 200-600℃에서 제어하고 소결처리온도는 1150-1200℃에서 제어한다. 상술한 공정에 의해 제조된 인공경량골재는 고강도, 경질, 낮은 열전도계수, 고 내화성, 보온방동, 방부식,내충격, 방진, 내마모성, 방음 효과가 우수하고, 에너지절약형, 무 방사성 및 무유해물질 등의 특징을 구비하고 있으며, 폐기물을 이용한 재생자원으로 부가가치성이 높고 친환경적인 건축재료 이다.

Description

석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조방법{Coal Gangue Ceramsite and Its Preparation Approach}

본 발명은 건축재료 및 그 제조방법이며 특히 일종의 석탄폐석 인공경량골재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

우리나라의 강원도 지역에는 석탄 폐석 자원이 매우 풍부한 지역입니다. 석탄 폐석에는 유황수가 함유되어있어 자연 발화하고 유해기체를 방출하여 공기와 수원의 오염을 유발시키고, 작물과 수목을 훼손하고, 생태 평형을 파괴하는 고질적인 환경폐기물이기도 하며 또한 석탄 폐석은 대량의 토지를 점유하고 있어 자원낭비, 생산발전에 방해가 되어 신속히 석탄 폐석의 처리와 종합적인 이용은 현재 범 국가 정책적으로라도 해결해야 할 문제로 대두 되고 있다.

본 발명의 목적은 상술한 석탄 폐석의 처리 및 종합적인 이용을 위하여 석탄 폐석을 고 강도, 에너지 절약형의 석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조방법을 제시하며, 석탄 폐석의 광물 구성과 가연성분을 충분히 이용 하여 구슬형의 견고하고 팽창 및 기공이 많은 석탄 폐석을 이용한 인공경량골재를 제조하는 것 이다

이에 본 발명에서는 상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 발명한것으로, 일종의 석탄 폐석을 이용한 인공경량골재로서, 75-85％(중량비)의 석탄 폐석분말, 5-10％의 접착제, 1-5％의 첨가제 및 5-10％의 플라이애시 팽창고화제로 조성하였다.

상술한 석탄 폐석 인공경량골재의 특징으로: 석탄 폐석분말 입도는 200-400 미씨이다.

상술한 석탄 폐석 인공경량골재의 특징으로 서술한 접착제는 30-45％ (중량비)의 점토와 55-65％의 혈암으로 혼합조성할수 있으되 최적의 혼합비는: 점토40％, 혈암60％이다.

상술한 석탄 폐석 인공경량골재의 특징으로 서술한 첨가제의 최적의 혼합 비는 5％(중량비)이다.

상술한 석탄 폐석 인공경량골재의 특징으로 서술한 첨가제는 탄분 함유량60％이상의 무연탄분말이다.

일종의 석탄 폐석 인공경량골재의 제작방법으로 아래의 순서 절차를 포함한다:원료선정, 분쇄, 원료 배합, 교반, 생료구 성형, 건조처리, 소결처리, 등급선별; 서술한원료선정은 전처리 공정을 거친 분말상태의 석탄 폐석입니다.

서술한 제작방법의 특징으로 연마는 굵게 분쇄함과 세밀분쇄로 나누며 굵게 분쇄한 석탄 폐석 입도 직경은 ≤10mm이고 가늘게 분쇄한 석탄 폐석 입도는 200-400미씨이다.

상술한 제작방법의 특징으로 생료구 제작은 석탄 폐석분말, 접착제, 첨가제 및 플라이애시분말 팽창고화제를 비율로 조성하여 교반하여 만들어진 혼합원료를 원판성형기에 투입하여 분무식으로 총중량의 ≤5％의 물을 분무식으로 첨가시켜 구슬형의 생료구를 제조합니다.

상술한 제작방법의 특징으로 서술한 건조처리는 통상적인 회전 로터리 킬른 예열단의 예열건조처리이며 예열건조온도는 200-600℃에서 제어하고 서술한 소결처리도 통상적인 회전 로터리 킬른 소성단의 소결처리이며 소결온도는 1150-1200℃이다.

[본 발명의 기술방안은 하기와 같은 화학원리를 근거로 연구개발에 임하였다. ]

1. 자연의 석탄 폐석의 주요한 화학성분과 석탄 폐석분말의 화학성분 분석으로 자연의 석탄 폐석의 통상적 주요 화학성분으로 이산화규소 60％; 산화 알루미늄 17.84％; 산화철6.16％; 산화칼슘2.68％; 산화마그네슘 대체할 수 있다.

2. 석탄 폐석의 화학성분은 이산화규소와 산3.48％이며 SO₃함유량은 1％이하, 1150-1200℃의 고온소결시 S 소실량은 100％이나, 이산화규소와 산화 알루미늄의 총성분의 70％를 점유하고 있고, 또한 점토의 화학성분과 비슷하여 석탄 폐석은 점토접착제로 산화 알루미늄을 주로하여 (통상적으로 SiO₂의 함유량은 40-70％, Al₂O₃은 10-30％이며 일부는 40％에 달함) 플라이애시의 화학성분과 같고 그중 이산화규소, 산화 알루미늄 함유량은 공업폐기물 석탄재 함유량 보다 많다.

고로, 자연의 석탄 폐석으로 "인공 석탄분"(기계 제조법)을 제작하는 것은 기존 상용화된 플라이애시 인공경량골재 소결공정으로 신개념의 물리, 화학성분의 구조물질을 실현하고, 석탄 폐석 석탄분 인공경량골재의 이론기초와 화학물리성분 구조의 근거이다.

석탄 폐석 인공경량골재의 물리, 화학성능은 안정적이고 친환경적인 건축재료이며, 플라이애시 인공 경량골재의 재생자원입니다. 현재 국내외의 석탄 폐석 저장량은 석탄재 배출량보다 훨씬 많이 저장되어있으므로 이는 광범하고 쉽게 취득할 수 있는 자원들입니다.

본 발명의 석탄 폐석 인공경량골재 제조는 아래와 같은 특징을 가지고 있습니다: 고강도, 경질, 낮은 열전도계수, 고 내화성, 보온방동, 방부식, 내충격, 방진, 내마모성, 방음 효과가 우수하고, 에너지 절약형, 무 방사성 및 무유해물질 등의 특징을 갖고 있습니다. 폐기물을 부가가치성이 높은 재생자원의 친환경적인 건축재료입니다. 현장 타설, 프리캐스트공법에 의한 예비제작, 고강도 구조의 인공경량골재 콘크리트, 중공블록, 철근 콘크리트, 순수한 콘크리트, 보온 방음벽 판넬 을 제작할수 있고 보도블록은 물론, 광범위하게 교량, 도로, 수송관등 에서도 응용할 수 있습니다.

＜도면을 참조하여 아래와 같이 구체적인 실시 예를 설명＞

도 1은 본 발명에 따른 석탄 폐석 인공경량골재의 생산 공정흐름도이고.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 석탄 폐석 인공경량골재의 외관 모습을 나타낸 사진이다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 원료조성과 작용에 대하여 설명하면 아래와 같다.

실시예 1 : 석탄 폐석을 이용한 인공경량골재의 제조 방법

도 1참조;

1.광물 선정:석탄 폐석중의 잡질을 제거하고 덩어리의 석탄 폐석을 파쇄기로 굵게파쇄하여 파쇄된 석탄 폐석을 다시 전용분쇄기를 이용 직경이 ≤10mm로 분쇄하고 다시 레이몬드밀을 이용 300～400미씨의 석탄 폐석분으로 가공한다, 차순으로 점토35％와(중량비), 혈암65％로 접착제를 구성한다.

2.원료배합:85％(중량비)의 석탄 폐석분, 5％의 접착제 및 10％의 플라이애시 팽창고화제로 혼합원료를 조성한다.

3.혼합원료를 나선식 교반기에 투입하여 균일하게 교반한다

4.성구:상술한 혼합원료를 콘베이어로 원판성구기로 이송시켜 분무 방식으로 3％의 물을 첨가시키면 물료는 원판회전운동 관성에 따라 자연적으로 구형모양을 이루며 성형구역을 거쳐 직경10mm의 생료구 (生料球)로 성형시켜 출료 됩니다. 제작된 생료구를 두레박식 승강기를 통하여 회전 로터리킬른의 원료진입구까지 이송한다;

5.건조처리:생료구는 회전로터리킬른 내의 예열단에서 예열건조가 진행되며 그 온도는400℃에 조절한다.

6.소결처리: 예열처리후의 물료는 킬른소성 팽창대에 진입되며 (팽창대 길이 4.5m)소성팽창 온도가 1150℃지점에 도달 시 목적물인 석탄 폐석 인공경량골재가 제작완성된다.

7.등급 선별: 소결된 석탄 폐석 인공결량골재를 등급별로 선별을 하여 직경이5mm이하는 경량모래로 사용하고, 직경이 7-15mm는 인공경량골재로 사용하되, 소결 과정에 골재와 골재간에 결합된 응결체도 별도로 선별, 2차 파쇄를 진행처리후 모래와 돌을 대체하여 콘크리트 골재로 사용한다.

실시예 2 :

도 1참조;

1.광물 선정: 석탄 폐석중의 잡질을 제거하고 덩어리의 석탄 폐석을 파쇄기로 굵게파쇄하여 파쇄된 석탄폐석을 전용 분쇄기를 이용 직경이 ≤10mm로 분쇄하고 다시 레이몬드밀로 200～300미씨의 석탄폐석분으로 가공한다. 차순으로 점토40％ (중량비)와, 혈암60％로 접합제를 구성한다

2.원료배합: 75％(중량비)의 폐석탄분, 10％의 접착제 및 5％의 첨가제와 10％의 플라이애시 팽창고화제로 혼합원료를 조성한다.

3.혼합원료를 나선식 교반기에 투입하여 균일하게 교반한다.

4.성구: 균일하게 교반된 혼합원료를 콘베이어로 원판성구기로 이송시켜 분무 방식으로5％의 물을 첨가시키면 물료는 원판회전운동 관성에 따라 자연적으로 구형모양을 이루며 성형구역을 거쳐 직경 15mm의 생료구(生料球)로 성형시켜 출료 된다. 제작된 생료구를 두레박식 승강기를 통하여 회전로터리킬른의 원료진입구까지 이송한다.

5.건조처리: 생료구는 회전로터리킬른 내의 예열단에서 예열건조가 진행되며 그 온도는 600℃정도에서 조절한다.

6.소결처리: 예열처리후의 물료는 칼른 소성 팽창대에 진입되여(팽창대 길이 6m)소성팽창 온도가 1200℃지점에 도달시 목적물인 석탄 폐석 인공경량골재가 제조 완성된다.

7.등급 선별: 소결된 석탄 폐석 인공결량골재를 등급별로 선별을 하여 직경이 5mm이하는 경량모래로 사용하고, 직경이7-15mm는 인공경량골재로 사용하되, 소결과정에 골재와 골재간의 결합된 응결체도 별도로 선별, 2차 파쇄를 진행처리 후 모래와 돌을대체하여 콘크리트 골재로 사용한다.

Claims (9)

1. 석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조 방법에 있어;
   석탄 폐석분말 75-85％
   접 착 제 5-10％
   첨 가 제 1-5％
   플라이애시 팽창고화제 5-10％의 중량 백분비로 조성된 석탄 폐석을 이용한 인공경량골재 및 그 제조방법
2. 제1항에 있어서;
   서술하는 접착제는 (중량비) 35-45％의 점토와 55-65％의 혈암의 혼합으로 조성시킬 수 있으나,최적의 혼합비를 점토40％,혈암60％로 혼합조성된 석탄 폐석을 이용한 인공경량골제 및 그 제조 방법.
3. 제1항에 있어서;
   서술하는 첨가제의 최적혼합비를 5％(중량비)로 조성된 석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조방법.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서;
   서술하는 첨가제는 탄분함량 60％이상의 무연탄 분말을 첨가시키는 것을 특징으로 하는 석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조방법.
5. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에서 서술하는 석탄 폐석 분말 입도를 200-400미씨로 조성하는 것을 특징으로 하는 석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조방법.
6. 일종의 석탄 폐석을 이용한 인공경량골재 제조방법으로 다음의 순서를 포함한다; 원료선정, 분쇄, 원료배합, 교반, 생료구성형, 건조처리, 소결처리, 등급선별; 서술한 원료선정은 전처리 공정을 거친 분말상태인 석탄 폐석으로 인공경량골재 및 그 제조방법.
7. 제 6항에 있어서;
   서술하는 석탄 폐석 분쇄는 굵게 분쇄함과 세밀분쇄를 포함하며, 굵게분쇄함은 직경 ≤10mm이고, 세밀분쇄는 입도가 200-400미씨를 특징으로 하는 석탄 폐석을 이용한 인공경량골재 및 그 제조방법.
8. 제 6항에 있어서;
   서술하는 제조방법으로; 혼합된 원료를 원판성구기에 투입 구형모양으로 성형시킴에 있어, 분무방식으로 총중량비 1-5％의 물을 분사시키며 성형시키는 것을 특징으로 하는 석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조 방법.
9. 제 6항에 있어서;
   서술하는 건조처리는 예열건조처리로서, 건조온도는 200℃-600℃이며; 서술하는 소결처리는 통상적인 소결공정처리로서,소결온도는 1150℃-1200℃를 특징으로 하는 석탄 폐석 인공경량골재 및 그 제조방법.

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