산업폐기물을 이용한 건축자재 제조장치

산업폐기물을 이용한 건축자재 제조장치{The apparatus for manufacturing of building meterials using indutrial waste}

본 고안은 산업폐기물을 이용한 건축자재 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하기에는 폐석회, 시멘트, 폐석고, 및 철강슬라그등을 주로하는 폐석회를 이용한 벽돌, 블록, 보도블럭, 경계석, 전신주, 흄관 및 조립식 건축판넬등의 건축자재 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 건축자재 조성물은 시멘트, 모래, 자갈 및 물을 이용하여 시멘트 벽돌등으로 제조되어 왔으나, 강도가 약하며, 방수, 방음 및 방음 효과가 떨어지는 문제점을 해결하고 건축자재의 경량화하려고, 근래에는 또다른 물질을 첨가하여 제조되는 건축자재가 선보이기 시작하였다.

더구나, 오니 슬러지 및 소각잔재, 각종 합성수지 및 생활 쓰레기의 연소잔재물 등의 계기물소각재와 건축폐기물을 재활용하기 위한 건축자재의 조성물기술이 날로 발전하면서 그들로 조성된 건축자재 기술이 다방면에서 개발되어 왔다.

국내특허공보 공고번호 제94-4779호에는 폐석회와, 시멘트, 물 및 계면활성제를 주로하는 건축자재용 조성물이 공개되어 있으며,

국내공개특허공보 공개번호 제99-64880호에는 건축물철거 콘크리트재를 파쇄한 모래와, 폐석회, 시멘트 및 물을 반죽하여 건축용벽돌을 제조하는 방법이 기재되어 있고,

국내공개특허공보 공개번호 제99-31805호에는 폐석회, 폐주물사, 점토 및 모래를 이용한 폐석회를 이용한 경량건축재가 기재되어 있으며,

국내공개특허공보 제99-83777호에는 생활폐기물 및 산업폐기물의 소각잔재물, 슬러지, 연소재, 건축폐자재를 분쇄한 입자에 시멘트를 혼한하여 벽돌등의 토목건축소재의 제법이 기재되어 있으나,

상기 종래의 기술들은 건축물에 사용되는 건축자재조성물에 관한 것이나, 단열 및 차음과 방수가 완전하지 못하는 종래의 문제점을 완전히 해결하지 못하였다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 고안은 환경오염물질인 공장폐기물의 하나인 폐석회등을 주로 하는 경량콘크리트 몰탈을 형성하여 단열 및 방수문제를 해결한 산업폐기물을 이용한 건축자재 제조장치를 제공하는데 본 고안이 이루고자하는 기술적 과제인 것이다.

도1 본 고안의 폐주물사 및 철강슬래그 재생장치 상세도

도2 본 고안의 폐석회 및 폐석고 재생장치 상세도

도3 본 고안의 산업폐기물을 이용한 건축자재 제조장치 상세도

<도면의 부호설명>

투입구(1,1`), 1차분쇄기(2,2`), 콘베어(3,3`), 1차여과기(4,4`),

1차자석분리기(5), 2차분쇄기(6,6`), 2차여과기(7),

2차자석분리기(8), 재생사저장고(9), 재활용철강슬러그저장고(9`),

이송송풍기(10), 이송관(11), 송풍기(12), 가열기(13),

재활용폐석회저장고(14), 재활용폐석고저장고(14`),

자동계량기(20,20`), 분쇄교반기(22), 성형기(24), 양생기(25)

시멘트저장고(26), 혼화제저장고(27), 쓰레기소각재저장고(28)

상기와 같은 목적을 달성하고자, 본 고안의 출원인이 선출원한 특허출원번호 제10-2000-8258호 고안의 명칭 폐석회를 이용한 건축자재 조성물 및 그 제조방법을 개량한 것으로서, 폐석회15~20중량부, 폐석고 10~20중량부, 폐주물사 40~50중량부, 시멘트 10~18중량부, 철강슬라그 3~10중량부, 쓰레기소각재 2~5중량부 및 혼화제0.05중량부 로 조성된 조성물을 콘베어(3)를 통해 분쇄 및 교반기(22,23)에 투입한 다음, 분쇄 및 교반한 후 콘베어로 성형기로 이송하여 성형한 다음, 고온증기양생실로 이송되어 70~80℃로 2시간 증기 양생한 다음 22시간 정도 서냉 시켜 제조하는 산업폐기물을 이용한 건축자재 제조장치에 관한 것이다.

폐석회는 소다회 및 비료제조 공정에서 부산물로 발생하는 것으로서, 환경오염의 원인이 되고, 최근에는 그 발생량이 증가 추세에 있으며,

폐석회의 주성분은 CaCO ₃ 20~30중량부, CaO 10중량부, MgO10중량부, CaCl ₂ , CaSO ₄ 5중량부 Fe ₂ O ₃ 5중량부 기타물질로 구성되어 있으며, 대기중에 방치된 상태등에 따라 성분 함량이 변화될수 있으며, 건축자재를 경량화하는 역할을 하고,

폐주물사는 pH가 약 9~10으로서, 그 주성분은 SiC ₂ 이며, 소량 알루미나 및 산화철등을 포함하고 있고, 대부분은 매립등의 방법으로 처리되고지고 있는 실정이었다.

폐석고는 무기화합물의 일종으로서, 시멘트조성물로 사용시에는 응결시간을 지연시키는 성질이 있다.

철강슬라그는 제철공장에서 부산물로 생산되는 것을 이용하는 것이며,

상기 폐석회를 분쇄한 뒤 여과기에서 이물질을 제거한 다음 송풍기로 이송하여 2차분쇄기에서 다시 분쇄한 다음 가열공기로 건조시켜 폐석회를 재활용하는 것이다. 폐석고도 상기와 동일한 방법으로 재활용한다.

상기 폐주물사 및 철강스라그를 분쇄한 뒤 여과기에서 이물질을 제거한 다음, 자석분리기에 의해 철분을 분리한 후, 2차분쇄기에서 다시 분쇄한 다음, 2차여과기에서 재차 이물질을 제거한다음, 2차 자석분리기에서 최종 철분을 분리하여, 재생사와 폐슬러그를 생산하여 사용하는 것이며,

혼화제로는 계면활성제로서 실리카계의 계면활성제 및 리그닌슬폰산염 및 폴리아크릴아미드등을 사용하는 것이다.

이하 본 고안을 실시예를 참고하여 설명하기로 한다

실시예1

제1공정 저장고에 저장중인 폐석회를 분쇄한 뒤 여과기에서 이물질을 제거한 다음 송풍기로 이송하여 2차분쇄기에서 다시 분쇄한 다음. 가열공기로 건조시켜 재활용 폐석회를 제조하였다.

제2공정 폐석고를 상기 제1공정과 동일한 장치를 이용하여 동일한 방법으로 재활용 폐석고를 제조하였다.

제3공정 폐주물사를 분쇄한 뒤 여과기에서 이물질을 제거한 다음, 자석분리기에 의해 철분을 분리한 후, 2차분쇄기에서 다시 분쇄한 다음, 2차여과기에서 재차 이물질을 제거한다음, 2차 자석분리기에서 최종 철분을 분리하여, 재생사를 제조하였다.

제4공정 철강슬라그를 상기 제3공정과 동일한 장치와 동일한 방법으로 재활용 폐슬라그를 제조하였다.

실시예2

상기 실시예1에서 제조한 원료들을 저장고의 하부에 부착된 계량기에 의해 폐석회15중량부, 폐석고15중량부, 재생사40중량부, 철강슬라그 5중량부, 시멘트10중량부 및 쓰레기소각재 2중량부 를 콘베어(3)를 통해 분쇄 및 교반기(22,23)에 투입한 다음, 혼화재로 리그닌슬폰산염 0.05중량부를 추가로 투입하여 분쇄 및 교반한 후 콘베어로 성형기로 이송하여 성형한 다음, 고온증기양생실로 이송되어 70~80℃로 2시간 증기 양생한 다음 22시간 정도 서냉 시킨 후 성형된 건축재를 그늘이나 창고로 이송되어 수분을 스프레이로 일정량 공급하여 양생 즉 드라이 아웃(Dryout) 시켜 최종제품을 제조한다.

실시예 3

상기 실시예 2에서 폐석회18중량부, 폐석고15중량부, 재생사 50중량부 및 폐철강스라그 5중량부, 시멘트 18중량부 및 쓰레기소각재 5중량부와 혼화재로 리그닌슬폰산염 0.05중량부를 혼합하여 실시예2와 동일한 방법으로 건축자재를 제조하였다

실험예

본 고안에서 제조된 폐석회를 이용한 건축자재의 물리적 특성을 종래의 건축자재와 대비한 시험표이다

1. 제품의 압축강도 및 흡수율 비교 시험 결과

도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 고안의 폐주물사 및 철강슬래그 재생장치, 도2는 본 고안의 폐석회 및 폐석고 재생장치, 도3은 본 고안의 폐석회를 이용한 건축자재 재조장치를 도시한 것이며, 투입구(1,1`), 1차분쇄기(2,2`), 콘베어(3,3`), 1차여과기(4,4`), 1차자석분리기(5), 2차분쇄기(6,6`), 2차여과기(7), 2차자석분리기(8), 재생사저장고 (9), 재활용철강슬러그저장고(9`), 이송송풍기(10), 이송관(11), 송풍기(12), 가열기(13), 재활용폐석회저장고(14), 재활용폐석고저장고(14`), 자동계량기(20,20`), 분쇄교반기(22), 성형기(24), 양생기(25), 시멘트저장고(26), 혼화제저장고(27) 및 쓰레기소각재(28)임을 나타낸 것이다.

구성을 살펴보면 도1과 같이 폐주물사 및 철강슬라그를 재활용화시키는 장치로서, 저장중인 폐주물사 및 철강슬라그를 분쇄기에 투입하는 투입기(1)와, 투입된 원료를 분쇄하는 분쇄기(2)와, 분쇄한 원료를 여과기로 이송하는 콘베어(3)와, 상기 콘베어에 의해 투입되어 이물질을 여과시키는 여과기4,4`)와, 상기 1차여과기(4)에서 콘베어(3)로 이송되어 자석에 의해 분리시키는 1차자석분리기(5)와, 상기 1차자석분리기(5)에서 분리된 원료를 콘베어(3)에 의해 이송되어 2차분쇄하는 2차분쇄기(6)와, 상기 2차분쇄기(6)에서 분쇄된 원료를 콘베어(3)을 통해 투입되어 2차 여과하는 2차여과기(7)과, 상기 2차여과기(7)에서 여과된 원료를 콘베어(3)을 통해 이송시켜 2차 자석분리하는 2차자석분리기(8)과 상기 2차자석분리기 (8)에 의해 분리된 재생사 및 재활용철강슬러� ��를 저장하는 저장고(9) 및 (9`)로 구성되어 있으며,

도2는 폐석고 및 폐석회의 재생장치에 관한 것으로서, 폐석회 및 폐석고를 분쇄기(2`)로 투입하는 투입구(1`)와 상기 분쇄기(2`) 분쇄된 원료를 콘베아(3)을 통해 이송시켜 여과시키는 여과기(4`)와, 상기 여과기(4`)에서 여과된 원료를 송풍으로 이동시키는 이송송풍기(10)와, 이송관(11)과, 상기 이송송풍기(10)에 의해 이송된 원료를 분쇄시키는 2차분쇄기(6`)와 상기 2차분쇄기(6`)에서 분쇄된 원료를 가열공기로 건조시키는 송풍기(12) 및 가열기(13)과, 상기송풍기(12) 및 가열기(13)에 의해 건조된 원료를 콘베아로 이송시켜 저장하는 재활용석회저장고 (14) 및 재활용 석고저장고(14`)로 구성되어 있으며, 상기 이송관(11)내에는 스크류콘베아를 설치하여 이송할 수도 있다.

도3은 폐석회를 이용한 건축자재 재조장치에 관한 것으로서 상기 재생사저장고(9), 재활용철강슬라그저장고(9`), 재활용석회저장고(14), 재활용석고저장고 (14`), 시멘트저장고(26) 및 쓰레기소가재저장고(28)의 하부에 설치된 설정된 양을 자동으로 배출시키도록 설계한 자동계량기(20)와, 일정량의 원료들을 이송시키는 콘베어(3)과, 상기 원료들을 분쇄교반시키는 분쇄교반기(22)와, 상기 분쇄교반기 (22)에 투입시키는 혼합제저장고(27)과, 상기 분쇄교반기(22)에서 분쇄교반된 원료를 콘베어(3)으로 이송되며, 건축자재를 성형 시키는 성형기(24)와, 상기 성형기 (24)에서 성형된 건축자재를 스팀으로 건조시키는 스팀건조 양생기(25)와, 상기 양생기(25)에서 양생시킨 건축자재를 재차 자연양생시키는 야적장(28)로 구성된 장치인 것이다.

상기와 같은 본 고안은 산업폐기물에서 부산물로 생성되는 환경오염물질을 재활용하면서, 방음, 방수, 단열재인 건축물자재를 제조하여, 경제적인 건축자재를 제공하여 국가산업에 크게 기여할수 있는 효과가 있는 것이다.