석탄회를 주성분으로 하는 콘크리트 혼화재 조성물 제조장치

석탄회를 주성분으로 하는 시멘트 혼화재 조성물 제조장치{omitted}

본 발명은 시멘트(cement) 관련 기술에 관한 것으로, 특히 시멘트 혼화재 조성물 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 석탄회를 주성분으로 하는 시멘트 혼화재 조성물 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 석탄회를 시멘트 혼화재로 사용하기 위한 정제방법 중 현재까지 가장 보편적이고 많이 사용되고 있는 방법으로서는 원심분급에 의한 정제방법이다.상기 방법은 현재 대부분의 석탄회가 매립되고 있는 실정이므로, 향후 회처리장의 입지확보의 어려움과 자원재활용이라는 환경보호차원에서 폐기 처리되는 석탄회를 재활용할 수 있도록 하기 위해 제안된 방법으로서, 화력발전소에서 발생하는 석탄회 중 전기집진기에 의해 포집된 평균입경 10∼30㎛의 비회(飛灰, fly ash)를 원료회로 사용하여, 원심분급 장치를 통해 원하는 평균분말도를 가진 입자로 분급 후 사이클론으로 포집하여 정제회로 제품화하고 있으며, KS L 5405에서 규정한 정제회의 평균분말도가 2400 ㎠/g 이상인 점을 감안하여, 현재 제품화되고 있는 것은 평균분말도 3,000∼4,000 ㎠/g 정도로 분급된 정제회이다.

그러나 상기의 정제방법으로는 원료회를 정제하고 난 후 상당량으로 잔류하는 폐기회를 역시 전량 폐기하여 매립하고 있는 실정이며, 이러한 폐기회량은 평균분말도 3,000∼4,000 ㎠/g 정도로 정제할 경우는 원료회의 15∼20중량% 이며, 단순히 분급 만으로 분말도를 증가시키는 종래기술로 5,000 ㎠/g 이상의 정제회를 사용하고자 할 경우 폐기회량은 더욱 증가하여 35∼45중량%의 폐기회가 발생하게 되어 재활용율이 급감하게 된다. 또한, 상기 분말도 3,000∼4,000 ㎠/g 로 분급된 정제회를 시멘트 혼화제로 용할 경우에도 포졸란 조기활성이 매우 느려 시멘트 2차 제품의 조기압축강도가 저하되는 등 문제점이 발생하여 시멘트 치환량 10%를 넘지 못하고 있으며, 시멘트 치환량을 증가시키기 위하여 여러 방면의 연구가 진행은 되고 있으나 아직 현장적용에는 많은 과제를 안고 있는 실정이다. 특히, 비회(飛灰, fly ash)에 비해 입경이 매우 큰 저회(低灰, bottom ash)는 화력발전소에서 발생하는 석탄회 중 약 20% 에 해당하고 있지만, 국내는 물론 외국에서도 재활용되었던 사례가 없으며 현재까지 어떤 방법의 재활용 기술도 개발되지 않은 채 전량 폐기 처리하여 매립되고 있는 실정에 있다.

본 발명은 산업폐기물로 버려지는 석탄회를 분쇄하여 평균분말도 3,000∼4,000 ㎠/g로 분급된 정제회를 시멘트 혼화재의 주성분으로 사용하여 시멘트 2차 제품의 원가 상승을 억제하면서 수화열 저감 효과 및 조기강도 저하를 유발하지 않고 혼화재의 시멘트 치환량을 최대 30%까지 증가시킬 수 있는 석탄회를 주성분으로 하는 시멘트 혼화재 조성물 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른,

석탄회를 주성분으로 하는 시멘트 혼화재 조성물 제조장치도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : feed hopper 2 : weighing feeder 3 : burner

4 : rotary dryer 5 : cyclone 6 : bag filter

7 : tube mill 8 : classifier 9 : bag filter

10 : F/A (Ⅰ) silo 11 : additive hopper 12 : mixer

13 : F/A (Ⅱ) silo

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 화력발전소에서 발생하는 석탄회를 주성분으로 하는 시멘트 혼화재 조성물 제조장치에 있어서, 상기 화력발전소에서 발생하는 수분 함량 15%의 원료석탄회(원료회, raw-ash)를 수분 함량 1% 이내로 건조하는 건조공정(4), 상기 건조된 원료회를 분말도 4,000∼10,000 ㎠/g 의 정제회(fine-ash)로 만들기 위한 분쇄(7)분급(8) 공정, 상기 분쇄분급된 정제회에 대하여 4∼16%의 화학혼화제(additive)를 첨가하여 혼합하는 혼합공정(11), 상기 혼합공정 후 제조 완료된 완제품의 시멘트 혼화재를 저장하는 저장공정(9)(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄회를 주성분으로 하는 시멘트 혼화재 조성물 제조장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 도 1에 나타낸 것과 같이, 화력발전소에서 발생되어 수집된 저회(低灰, bottom ash)와 비회(飛灰, fly ash)는 원료회로서, 임의로 배출량이 조절 가능한 feed hopper(1)에 저장되었다가 배출되어 임의의 질량계량이 가능한 weighing feeder(2)를 통해 원료별로 정량된 후, 컨베이어에 의해 rotary dryer(4)로 이송되어 건조된다. 상기 건조장치의 구성설비는 burner(3), cyclone(5), bag filter(6)로 구성되어 있으며 중유를 연료로 사용하여 수분 함량 1% 이내로 원료회가 건조된다. rotary dryer(4)에서 건조 완료된 조분말의 원료회는 cyclone(5), bag filter(6) 등에 포집된 미분말의 원료회와 함께 mill(7)로 이송되어 평균분말도 4,000∼10,000 ㎠/g 의 미분말로 분쇄된 후 classifier(8)에 의해 정제회로 분급된다. 임의 분말도를 유지한 정제회는 bag filter(6)에 포집되어 1차 정제회저장부(9)로 이동되고, 굵은 정제회는 다시 mill(7) 입구로 반송되어 원료회와 함께 재분쇄 된다. 1차 정제회저장부(9)의 정제회는 그 자체로도 제품화가 가능하며, 기능성 부여를 위해 다양한 기능의 화학혼화제와 혼합된다. 화학혼화제는 additive hopper(10)로부터 임의의 질량으로 혼합기(11)에 정량 투입되며 1차 정제회저장부(9)로부터 이송된 정제회와 4∼16%의 비율로 혼합된다. 혼합이 완료된 최종제품은 2차 정제회저장부(12)로 이송 저장되어 제품으로 반출된다.

상기에 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 제조장치에 의해 분쇄분급된 정제회를 시멘트 혼화제로 사용함에 있어서 시멘트 치환량을 30% 로 증가시켜 사용한 경우, 종래기술에 의해 정제된 정제회에 비해 시멘트 사용량을 12.5∼30%까지 감소시킬 수 있으므로 이에 따른 시멘트 2차 제품의 원가절감 효과로서 콘크리트 1㎥당 1,408원∼4,224원의 원가절감 효과를 얻을 수 있으며, 콘크리트의 성능면에 있어서도 7일 강도는 5% 이상, 28일 강도는 10% 이상 크게 향상시킬 수 있고, 저발열 성능으로서 수화열 저감효과는 양생 1일 경과시 2%, 3일 경과시 13% 정도의 수화열 저감효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면 원료회의 입경에 상관없이 원하는 수분함량 및 분말도를 가진 정제회로 안정하게 건조 및 분쇄분급할 수 있으며, 본 발명에 의해 제조된 정제회를 시멘트 혼화제로 사용할 경우, 시멘트 치환량을 최대 30%까지 증가시켜도 시멘트 2차 제품의 성능에 있어서, 유동성 증가 및 단위 수량(水量)감소, 시멘트 사용량 감소에 따른 수화열 저감, 조기강도 발현, 화학저항성 증대 등의 성능향상 효과를 발현할 수 있고, 시멘트 치환량 증가에 따라 시멘트 비용이 감소됨으로써 시멘트 2차 제품의 생산원가 절감을 이룰 수 있는 것을 특징으로 하는 석탄회를 주성분으로 하는 시멘트 혼화재 조성물 제조장치가 제공된다.