KR0132739B1 - 석탄재를 내포하는 응고물의 조제방법 - Google Patents

Abstract

석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 얻는 제 1단계와, 그 혼합물을 성형하여 성형품을 얻는 제 2 단계, 및 제 2 단계에서 얻은 성형품을 고압하에 120℃의 온도에서 열수처리하는 제 3 단계로 이루어져 있는, 석탄재를 내포하는 응고물의 조제방법이다.

제 1 단계에서는 40내지 95중량부의 석탄재를 60내지 5중량부의 캄슘 화합물과 혼합하며, 또 사용되는 석탄재는 외견비중이 적어도 0.8g/㎤, 평균입경이 5내지 40㎛, 그리고 알루미늄 함유량이 Al₂O₃형식으로 35중량%이하이다.

발포제 등의 사용으로 다공성의 경량의 고형물을 얻을 수가 있다. 그 결과, 석탄재를 내포하며 석탄재의 혼합률이 높고, 물에 대한 치수 안정성이 뛰어나고, 강도가 높으며 강도의 불균일이 감소된 고형물을 얻을 수 있으며, 이런 종류의 고형물은 건축자재, 건설자재, 인조골재 등으로서 많은 분야에 적용시킬수가 있다. 또한, 상기의 특성뿐만이 아니라 중량 절감의 특성또한 가진 적층 고형물을 얻을 수 있으며, 이런 고형물은 패널, 블록, 벽돌 및 음향판, 인조 경량 골제 등 건축자재로서 적당하게 적용시킬 수가 있다. 따라서, 산업 폐기물인 석탄재를 다량으로 유효하게 활용할 수 있으므로, 종래의 어렵고 골치아픈 석탄재의 처리 문제를 해결 또는 경감할 수 있는 것이다.

Description

석탄재를 내포하는 응고물의 조제방법

본 발명은 건축용 판재 따위의 건축자재, 노반자재와 쇄석 따위의 건설자재, 인조골재 및 기타에 적당히 이용할수 있는, 석탄재를 주성분으로 함유하는 응고물을 조제하는 방법에 관한 것이다.

에너지원으로서 석탄을 사용하는 화력발전소와 각종 공장에서는, 비산회(fly ash) 따위의 석탄재가 대량으로 나오고 있다. 일본에서 한해에 나오는 양은 대략 4,000,000톤이며 그 많은 양의 석탄재의 약 40%만이 유효하게 활용되고 있을 뿐이며 나머지, 즉, 약 60%의 석탄재는 현재로서는 버려지고 있다. 그러나, 석탄재의 처리장소를 확보하는 일은 어업권의 보상이라든가 재활용 법률로 인해, 그 처리장소를 구하기가 점점 더 어렵다. 따라서, 장차 더 증가하게 될 석탄재의 유효한 활용은 긴급한 과제인 것이다.

지금까지, 석탄재는, 일본 특허공개 공보 17247/1988호 및 305044/1992호에 개시된 바와 같이, 무기 건축자재의 하나로서 활용됨이 제안되었다. 독특한 예로서는, 니폰 고교 신문사의 1993. 1. 26일자 석탄를 이용한 인공 해저산의 건설이란 간행물에 발표된 바와 같이, 석탄재를 인공 집어장용의 한 재료로 활용하는 것을 제안하였다. 석탄재를 인공 집어장의 재료 따위의 건설자재로서 그리고 건축자재로서 활용하는 이들 제안의 경우에 있어서는 많은 양의 석탄재의 사용을 기대할 수가 있다.

그렇지만, 상기 언급의 석탄재가 인공 집어장의 재료 따위의 건설자재로서나 또는 건축자재로서 활용되는 경우에 있어서는, 각각의 경우 석탄재를 보통 시멘트와 혼합하여 사용한다. 그러나, 석탄재가 주재료로 사용된다고는 해도, 수화반응을 활용하기 때문에 늘 석탄재의 혼합률이 높지못하다. 석탄재의 혼합률을 적어도 40 중량% 까지로 올리려고 하면, 얻는 고형물의 강도가 저하한다는 문제가 있으며, 이 때문에, 석탄재의 활용은 기껏해야 40 중량%이다. 게다가, 이 경우에 있어서는 많은 양의 시멘트가 사용되며, 물에 대한 고형물의 치수 안정성이 빈약하다는 문제가 있다. 이는 시멘트 클링커(cement clinker)에 알리트(3CaO·SiOㆍ), 벨리트(2CaO·SiOㆍ)등이 함유되며 또 수화반응이 이들 성분과 석탄재 사이에서 행해져 규산칼슘 함수화물 겔(C-S-H)과 수산화칼슘을 생성하게 된다는 사실에 기인한다고 이해될 수 있으나, 이 수화반응의 속도가 느려 고형물에는 비반응의 알리트, 벨리트 등이 대량으로 남는다. 게다가, 수화반응에 의해 대량의 수산화칼슘이 생성되나, 이 함수화물이 치수 안정성에 나쁜 영향을 가지는 것으로 생각된다.

여시에서, 물에 대한 고형물의 치수 안정성이 빈약하다는 것은 건·습 상태에 있어서의 고형물의 용적변화가 크다는 의미이다.

석탄재와 시멘트의 합성을 압력가마에서 양생하는 기술을 획책할 수 있으나, 석탄재가 40중량% 이상이나 혼합되면 고압증기양생에 의한다고 해도 고형물의 강도가 충분히 발휘될 수 없다.

더구나, 건축자재의 경우에 있어서는, 강도의 증진에 더하여 중량절감이 요구되며 사용목적에 따라서는 내수성의 향상이 요구된다. 일반적으로, 중량절감을 위해, 건축자재는 발포제를 함유하는 시멘트 슬러리를 양생함에 의해 조제돼 왔으며, 이렇게 획득한 자재는 내화성과, 열 절연성 및 방음성이 뛰어나며, 또한 경량이다. 그러므로, 이런 종류의 자재는, 압력가마로 가압한 경량의 콘크리트(ALC)로서 주거 등을 건축하는 패널에 부분적으로 활용돼 왔다. 그러한 상태로 석탄재는 ALC 등의 경량의 건축자재로서 역시 부분적으로 활용돼 왔다. 그러나, 늘 그의 혼합률이 높지 못해, 석탄재의 혼합률이 40중량%이상이나 되는 때에는 경량의 고형물의 강도가 저하한다는 문제가 있다. 게다가, 물에 대한 치수 안정성이 빈약하다는 결점도 가지고 있다.

석탄재 고형물의 ALC로서의 활용에 관해서는, 종래의 ALC가 다공성이기 때문에, 석탄재가, 예를들어, 강도를 필요로하는 마루재료에 사용되는 경우에는 철 보강 로드 등과 같은 보강재를 필요로 한다는 문제가 있다.

본 발명은 종래의 기술의 상기 언급의 문제점들을 감안하여 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 높은 혼합률의 석탄재를 함유하여 물에 대해 양호한 치수안정성과 고강도 및 약간의 불균일을 가지는 응고물을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 하나의 목적은 상기 언급의 특성에 더하여 중량절감 성질을 가진 고형물을 제공하는 데 있다. 본 발명은 상기의 목적들을 달성하기 위하여 완성되었다. 본 발명의 제 1의 양상에 의하면, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법이 제공되며 그 것은 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 획득하게 되는 제 1단계와 그 혼합물을 성형하여 성형품을 획득하게 되는 제 2단계로 이루어지며 ; 석탄재는 적어도 0.8g/㎤의 외관비중(bulk density)과 5내지 40㎛의 평균입경을 가지고; 석탄재의, Al2O3 형식의 알루미늄 함량이 35중량% 이하이고 ; 제 1단계에서는, 40 내지 95 중량부의 석탄재를 60 내지 5중량부의 칼슘 화합물과 혼합하며 ; 제 2 단계 후에는, 제 2단계에서 획득한 성형품을 고압하에 적어도 120°C의 온도에서 열수처리하는 제 3단계가 행해진다.

또한, 본 발명의 제 2양상에 의하면, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법이 제공되며 그것은 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 획득하게 되는 제 1 단계와 그 혼합물을 성형하여 성형품을 획득하게 되는 제 2단계로 이루어지며 ; 석탄재는 적어도 0.8g/㎤의 외관비중과 5내지 40㎛의 평균입경을 가지며; 석탄재의, Al2O3형식의 알루미늄 함유량이 35중량%이하이고 ; 제 1단계에서는, 40내지 90중량부의 석탄재를 60내지 10중량부의 칼슘 화합물, 발포제 또는 기포제(foaming againt) 및 물과 혼합하며 ; 제 2 단계 후에는, 제 2 단계에서 획득한 성형품을 고압하에 적어도 120℃의 온도에서 열수처리하는 제 3단계가 행해진다.

본 발명의 제 3양상에 의하면, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법이 제공되며 그것은 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 획득하게 되는 제 1단계와 그 혼합물을 성형하여 성형품을 획득하게 되는 제 2 단계로 이루어지며 ; 석탄재는 적어도 0.8g/㎤의 외관비중과 5내지 40㎛의 평균입경을 가지며 ; 석탄재의, Al2O3형식의 알루미늄 함량이 35중량%미만이고 ; 제 1단계에서, 40내지 90중량부의 석탄재를 60내지 10중량부의 칼슘화합물 및 물과 혼합하여 그 혼합물에 기포를 취입하며 ; 제 2 단계 후에는, 제 2 단계에서 획득한 성형품을 고압하에 적어도 120°C의 온도에서 열수처리하는 제 3 단계가 행해진다.

본 발명의 제 4양상에 의하면, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법이 제공되며 그 것은 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 획득하게 되는 제 1단계와 그 혼합물을 성형하여 성형품을 획득하게 되는 제 2 단계로 이루어지며 ; 석탄재는 적어도 0.8g/㎤의 외관비중과 5내지 40㎛의 평균입경을 가지며 ; 석탄재의, Al2O3형식의 알루미늄 함유량이 35 중량%이하이고; 제 1단계에서는, 10내지 90중량부의 석탄재를 90내지 10중량부의 칼슘 화합물, 발포제 또는 기포제 및 물과 혼합하여 석탄제, 칼슘 화합물, 발포제 도는 기포제, 및 물의 종류와 양으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 일 이상이 서로 다른 둘 이상의 혼합물을 획득하게 되며 ; 제 2단계 후에는, 제 2단계에서 획득한 성형품을 고압하에 적어도 120°C의 온도에서 열수처리하는 제 3단계가 행해진다.

본 발명의 제 5양상에 의하면, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법이 제공되며 그것은 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 획득하게 되는 제 1단계와 그 혼합물을 성형하여 성형품을 획득하게 되는 제 2 단계로 이루어지며 ; 석탄재는 적어도 0.8g/㎤의 외관비중과 5내지 40㎛의 평균입경을 가지며 ; 석탄재의, Al2O3형식의 알루미늄 함유량이 35 중량%이하이고 제 1단계에서는, 10내지 90중량부의 석탄재를 90내지 10중량부의 칼슘 화합물 및 물과 혼합하여 석탄제, 칼슘 화합물 및 물의 종류와 양으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 일 이상이 서로 다른 둘이상의 혼합물을 획득하게 되며, 둘 이상의 혼합물에 소정의 양의 기포를 취입하며 ; 제 2단계에서는 둘 이상의 혼합물을 적층판 상태에 성형하고 ; 제 2단계 후에는, 제 2단계에서 획득한 성형품을 고압하에 적어도 120°C의 온도에서 열수처리하는 제 3단계가 행해진다.

본 발명의, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법에 있어서는, 제 3단계에 앞서 성형품을 30내지 100°C에서 바람직하게 양생한다. 또한, 상기 언급의 칼슘 화합로서는 산화칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 규산칼슘으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 일 이상의 칼슘 화합물을 바람직하게 사용한다. 여기서, 상기 언급의 외관비중은 JIS Z 2054의 절차에 따라서 측정한 값이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의, 석탄재를 함유하는 응고물을 조제하는 방법은 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 획득하게 되는 제 1단계와, 혼합물을 성형하여 성형품을 획득하게 되는 제 2 단계, 및 성형품을 열수처리하는 제 3 단계로 이루어져 있다.

석탄재와 칼슘 화합물을 혼합하고 다음에 성형하는 때의 어느 시점에서 각각의 미세입자를 서로 분산시키며, 특히 물 함유량이 적당한 경우에 있어서는, 그것들이 서로 밀접히 점착한다. 후속의 열수처리에 의해, 석탄재 중의 SiO2성분은 CaO와 같은 칼슘 화합물의 칼슘성분 및 물과 반응하여 각각의 미세입자 간 및 이들 입자에 토버모라이트(tobermorite)(5CaO·6SiO˚·5H˚O) 및 규산칼슘 함수화물 겔(C-S-H겔)을 주로 생성하게 된다.

그 결과, 고형물은, 소기공성을 가지고 주성분으로서 토버모라이트 크리스탈, 상호 강하게 점착하는 C-S-H겔, 석탄재 입자 등을 내포하는 경화물이 된다.

더구나, 금속 알루미늄 분말 및 물과 같은 기포제가 석탄재를 칼슘화합물과 혼합하는 때에 부가되는 경우는 석탄재의 SiO2 성분, 칼슘 화합물의 칼슘 성분 및 물이 상호 반응하여 규산칼슘 함수화물 겔(C-S-H) 및 수산화 칼슘을 생성하게 되고, 또 이 수산화칼슘, 칼슘 화합물, 물 및 발포제가 반응하여 가스(보통은 수소)를 발생하게 됨으로써 혼합물에 기포가 형성된다. 그 결과, 물과 많은 기공을 내포하는 연질의 구조를 획득할 수 있다. 이 구조에 있어서, C-S-H겔과 나머지 석탄제 입자들은 그의 골격을 구성한다. 발포제 대신에 기포제를 사용한다 하여도 유사한 구조를 획득할 수 있다. 후속의 열수처리에 의해, C-S-H겔은 나머지 석탄재 입자와 반응하여 토버모라이트 크리스탈을 생성하게 되며, 그 결과 다공성의 경량의 경화물(경량의 응고물)을 획득할 수 있다. 고형물의 다기공성은 발포제나 기포제의 종류와 양을 적당히 변경함에 의하여 소정의 값으로 조절할 수 있으며, 따라서 고형물의 강도와 중량절감 상태를 조정할 수가 있다. 아울러, 첨가할 석탄재와 칼슘 화합물의 종류와 양 및 물의 양은, 성형시에 고형물의 강도와 고형물의 성형특성을 고려하여 또한 변경할 수 있다. 발포제 또는 기포제의 종류나 양, 석탄재의 종류나 양, 칼슘 화합물의 종류나 양 및 물의 양에 있어 상호 다른 수종의 혼합물을 조제할수 있으며, 이들 혼합물은 그 다음 강하고 경량의 고형물(경량 다층의 고형물)을 획득하기 위하여 적층상태로 성형할 수 있다. 본 발명의 조제 방법에 있어서는, 적어도 0.8kg/㎤의, 바람직하게는 적어도 1.0kg/㎤의 외견비중을 가진 석탄재의 채용이 바람직하다. 외견비중이 0.8kg/㎤이하이면, 고형물의 강도를 충분히 발휘할 수 없으며 강도의 불균일이 증대한다. 석탄재의 평균입경은 바람직하게 5내지 40㎛, 더 바람직하게 10내지 30㎛의 범위이다. 평균입경이 5㎛미만이면 충분한 강도가 발휘될 수 없으며, 40㎛이상이면 고형물의 강도가 저하하고 강도의 불균일이 증가한다.

이들 이유는 분명하지 않으나, 석탄재가 고형물의 강도에 대한 응집체로서 공헌하며 작은 외견비중을 가진 대개의 석탄재 입자들이 중공이고, 강도의 불량과 강도의 불균일성의 증대에 이어지기 때문이라는 추정을 할 수가 있다. 5㎛미만의 평균입경을 가진 석탄재는 열수처리인 고압 증기 양생 단계 후에 석탄재 입자로서 거의 남아 있지 않아, 그 석탄재는 더 이상 응집체로서 이바지할 수가 없으며 따라서 강도의 개선효과에 이어지지 못한다. 한편, 40㎛의 평균입경의 석탄재는 고압 증기 양생 후에도 석탄재 입자로 남아 있으나, 나머지의 석탄재의 입경이 너무 커 그 때문에 거꾸로 그 석탄재가 결점으로 작용한다고 생각할 수가 있다. 강도를 개선하고 강도의 불균일을 감소하기 위하여, 석탄재의 입경분포는 입자의 60%가 평균입경의 1/4내지 4배의 범위의 정도로 있게 하는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 석탄재로서는 비산회가 강도의 관점에서 바람직하나, 밑재도 빻기 처리(grinding treatment)를 한 후에 사용할 수가 있다.

석탄재의 성분에 관하여는, 알루미늄의 함량이, Al₂O₃형식으로 35중량%미만이 바람직하며, 30중량%미만이 더 바람직하다. 알루미늄 함량이 35중량%를 초과하면, 고형물의 강도가 저하하며 강도의 불균일이 불편하게도 증대한다. 이는 고압 증기 양생에 의해 고형물에 자칫 하이드로가네트(hydrogarnet)가 형성되고, 그 형성된 하이드로가네트가 결함으로 작용한다는 데 기인하는 것으로 생각할 수 있다. 석탄재의 다른 성분들에 관해서는, Si함유량은, SiO₂형식으로 30내지 80중량%의 범위가 바람직하며, 강도의 관점에서는 Fe₂O₃형식의 철 함유량은 15중량% 미만이 바람직하다. 더구나, 만약 불소성 탄소 함유량이 적어도 5중량% 이라고 해도 거기에는 전혀 문제가 없다. 석탄재로서는, 보통 형성될 수 있는 미세 석탄재 가루를 이용할 수가 있을 뿐 아니라 대기압이나 또는 증대된 압력하에서 유동식 상(fluidized bed)을 사용하는 연소발전 장치에 의해 형성될 수 있는 석탄재도 이용할 수가 있다. 석탄재의 혼합률은 40내지 95중량부, 더 바람직하게 70내지 90 중량부의 범위 이내일 것이 필요하다.

그러나, 발포제, 기포제 등의 사용에 의해 고형물에 기포가 형성되어 경량의 고형물을 획득하게 되는 경우에는, 석탄재의 혼합률은 40내지 90중량부, 더 바람직하게는 50내지 80 중량부 이내일 것이 필요하다. 또한, 경량 다층의 고형물을 조제하는 경우에는, 석탄재의 혼합률은 10내지 90중량부, 더 바람직하게는 30내지 80 중량부의 범위 이내일 것이 필요하다. 석탄재의 혼합률이 상기의 범위의 하한 미만이면, 고형물의 강도와 치수 안정성에 좋지 않은 영향을 미치며, 또 그 혼합률이 그 범위의 상한 이상이면, 응고가 어려워 고형물로서의 강한 상태를 유지할 수가 없다.

본 발명에 채용될 수 있는 칼슘 화합물의 예들은 산화칼슘, 수산화칼슘, 규산칼슘 및 탄산칼슘을 포함한다.

이들 화합물은 단일로 또는 그들의 둘 이상을 조합하여 사용할 수가 있다. 강도 특성의 견지에서는, 칼슘 화합물은 적어도 입경 500㎛의 입자 형태로 바람직하게 사용된다.

여기서, 규산칼슘의 예들은 알리트(3CaO·SiO₂), 벨리트(2CaO·SiO₂) 등을 포함하며, 또 이들 규산염을 함유하는 통상의 포틀랜드 시멘트와 같은 여러 종류의 포틀랜드 시멘트를 사용할 수가 있다. 이들 화합물 중에서 산화칼슘, 수산화칼슘 및 규산칼슘이 작용효과의 관점에서 적당하다. 아울러, 조개를 태워 형성하는 재는 산화칼슘을 함유하고 있어 본 발명에 사용 할 수 있으나, 토버모라이트가 아닌 산물이 형성되기 때문에, 석고와 같은 황산칼슘은 본 발명에 적당하지가 않다.

경량의 고형물이나 경량 다층의 고형물을 의도하는 경우는 알루미늄분말이나 칼슘 분말 또는 염화석회를 발포제로서 사용할 수 있으나, 알루미늄분말의 채용이 바람직하다. 강도 향상의 관점에서, 첨가하는 발포제의 양은 고형물의 무게를 토대로 0.01내지 1중량%의 범위가 바람직하며, 발포제의 입경은 1내지 300㎛의 범위 내가 바람직하다. 본 발명에 사용할 수 있는 기포제의 예들은 청정제(라우릴 황산나트륨 따위의 아니온 계면 활성제, 도데실벤젠설폰산 나트륨, 알킬나프탈린설폰산염 및 노닐펜옥시디에톡시에틸설폰산염 따위의 알킬아릴 설폰산염과, 그리고 알킬아릴 설폴산, 나프탈린알킬설폰산, 폴리옥사에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴에테르, 지방산 디에탄올 아미드, 폴리옥시에틸렌 라놀린 알코올 에테르 및 폴리옥시에틸렌 라놀린 지방산 에스테르 따위의 노니온 계면 활성제), 식물 및 동물 아교, 사포닌, 개량 글루 나프탈린 부틸설폰산염, 이소프로필설폰산 나트륨, 염화칼슘, 알루미나시멘트, 타의 계면 활성제(폴리옥시에틸렌 알킬아민 에테르 등), 및 젤라틴과 카세인 따위의 단백질 유도체를 포함한다. 아니온 계면활성제나 노니온 계면 활성제의 채용이 바람직하다. 기포제의 사용량은 0.01내지 1중량%의 범위가 바람직하다.

제 1단계에서 얻은 혼합물을 소정의 형태에 성형하기 위하여, 고형물의 강도향상과 성형성의 관점에서 소정량의 물을 혼합물에 부가하는 것이 바람직하다. 이렇게 준비한 혼합물을 프레스 성형,분출, 캐스팅, 압축고화 성형 또는 원심고화 성형에 의해 소정의 형태로 성형한다. 첨가하는 물의 양은 고형물의 중량에 대하여, 프레스 성형을 위해 1내지 25 중량%, 분출을 위해 15내지 30중량%, 캐스팅을 위해 20내지 45중량%, 압축고화 성형을 위해 15내지 40 중량%의 범위가 바람직하다. 고형물의 강도를 향상시킬 수 있고 기포를 균일하게 분산시킬 수 있기 때문에 고형물에는 20내지 100중량%의 물, 바람직하게 적어도 40℃ 온수를 부가하는 것이 바람직하다. 이 경우는 성형을 바람직하게 캐스팅으로 행한다.

발포제의 대신으로 기포제를 사용하는 경우에 있어서는, 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여, 20내지 100중량%의 물, 바람직하게 40℃의 온수를 고형물에 첨가하여 혼합물(슬러리)를 조제한다. 다음, 이 슬러리에 기포제를 첨가하여, 그 혼합물을 가력하게 교반하여 기포를 발생시킨다.(혼합 폼 방법). 대신, 기포제의 사용에 의해 미리 형성된 미세 기포를 위의 설명과 같이 조제된 슬러리에 도입하여도 좋다(프리폼 방법). 혼합물의 조제에 있어서는, 결합체와 혼합재(감수제, 보수제, 방수제, 초가소제, 수축감소제 등)를 첨가하여도 좋으며, 고형물의 강도의 향상과 비중의 조정 및 비용의 감소를 위하여 규산질 모래, 화성암, 고로 슬러지, 펄라이트, ALC지스러기, 유리섬유, 섬유 및 펄프를 첨가할 수가 있다. 결합제의 예들은 메틸셀류로스, 에틸 셀류로스, 카르복실메틸 셀류로스, 히드록시에틸 셀류로스 및 폴리비닐 알코올을 포함한다. 혼합재의 예들은 알킬아릴설폰산, 포르말린 나프탈린설폰산염의 고응축물, 나프탈린설폰산과 리그닌설폰산의 공응축물, 알킬아릴설폰산 폴리머, 알킬아릴설폰산염, 디에틸나프탈린과 포르말린의 응축물, 올레핀과 무수말레인산의 고응축물, 폴리카르보네이트 및 개량 메틸올 멜라민 응축물을 포함한다. 경량 고형물 또는 경량 다층의 고형물을 발포제를 이용하여 형성하는 경우에 있어서는, 거품 안정제와 계면 활성제를 첨가하여도 좋다.

캐스팅, 압축고화 등의 경우에 있어서는, 철 보강 로드 따위의 보강재가 미리 안에 설치돼 있는 프레임에 슬러리를 캐스팅함에 의하여 고형물을 보갈할 수가 있다.

캐스팅, 압축고화 성형 또는 프레스 성형의 경우에 있어서는 상이한 성분을 가진 슬러리와 입자를 수 부분으로 분할한 다음 프레임에 캐스팅함으로써, 상이한 성분의 많은 층으로 이루어진 적층 구조의 고형물을 획득하는 것이다. 그 결과 그 고형물의 표면을 채색할 수 있으며, 따라서 이와 같이 채색한 고형물을 외관이 중시되는 보도블록, 건축자재 등에 사용할 수가 있다. 만약 응집체의 양이나 기공률을 연속적으로 변경한다면, 강도의 경사를 가지는 고형물을 획득할 수가 있다. 상이한 종류와 상이한 양의 발포제를 가진 슬러리를 차례로 형에 쏟아 넣음에 의해, 상이한 기공률을 가진 많은 층으로 이루어지는 경량 다층의 고형물을 조제할 수가 있다. 각 슬러리를 쏟아넣는 시간은 강도의 견지에서 2시간 이내이어야 한다. 강도와 물흡수를 고려하여, 형의 외측 표면부(형의 상측 표면부 또는 저면부)에 붓는 슬러리는 바람직하게 발포제도 기포제도 함유하지 않는다. 강도의 견지에서는 고형물의 기공률 분포가 연속적으로 변화하며 따라서 조정이 바람직하게 이루어져서 각기의 슬러리의 발포제나 기포제의 양이 연속적으로 변화할 수도 있는 것이 바람직하다. 기공률의 분포는 대개 4형식, 즉, (1)고형물의 두 층 간의 기공률이 저수준 →고수준의 상태로 변하는 형식, (2)두 층간의 기공률이 저수준 →고수준 →저수준의 상태로 변하는 형식, (3)두 층간의 기공률이 고수준 →저수준 →고수준의 상태로 변하는 형식, 및 (4)상기의 (1), (2) 및 (3)의 혼합 형식으로 분류될 수 있다. 상기 (2)의 형식은 타의 어느 형식보다 치수 안정성과 강도가 다소 빈약하여 옥외 용으로는 적합치 않다. 아울러, 저면에 수직의 방향으로 수 층을 가진 고형물도 프레임에 디바이더를 넣어 조제할 수가 있다. 칼슘 화합물에 대한 석탄재의 혼합률을 층마다 변경하는 경우에 있어서는, 그 혼합률을 연속적으로 변경하는 것이 강도의 관점에서 바람직하다.

상기와 같이, 상이한 기공률, 기공경 또는 기공형태를 그의 몇 부분에, 폼 고형물의 상태로 가지는 연질 구조를, 상이한 기공률과 성분을 적층 판에 가지는 복수의 슬러리를 성형함으로써 획득할 수가 있다. 이런 구조에 있어서는, C-S-H 겔과 잔여 석탄제 입자들이 골격을 형성한다는 것을 추정할 수 있다.

이와 같이 형성된 구조의 강도는 후속의 고압 증기 양생 단계에서 C-S-H 겔의 잔여 석탄재 입자들과의 반응에 의해 생성되는 결정질 토버모라이트에 의해 향상시킬 수 있다. 최종적으로, 주성분으로서 토버모라이트를 함유하는 매트릭스에 많은 기공을 분산시키어 그의 각 부분의 기공성, 기공경 또는 기공형태가 다른 구조를 획득하게 된다.

캐스팅이나 압축고화 성형의 경우에 있어서는, 붓기에 의한 기포의 도입을 억제하도록, 형에 슬러리를 붓는 동안, 형에 진동을 가할수 있으며, 그것은 강도를 향상시키고 성형품의 형태를 유지하는 데 바람직하다.

진동에 관하여는 0.1내지 5mm의 범위의 진폭이 바람직하며, 500내지 50Hz의 범위의 진동주기가 바람직하다.

본 발명에 따라 고형물을 조제하는 방법에 있어서는, 상기의 절차에 의해 획득한 성형품을 열수처리하게 되나, 이 열수처리로서는, 압력가마 처리를 통상으로 행한다. 압력가마의 온도의 처리는 최하 120℃, 더 바람직하기는 130내지 250℃ 일 것이 필요하다. 처리시간은 최하 2시간이 바람직하며, 최하 5시간이 더 바람직하다. 포화증기의 온도가 120℃인때는, 절대압력이 약 2kg/㎠이다. 처리온도가 120℃미만인 경우에 있어서는 고형물의 강도를 충분히 발휘할 수 없으며, 물에 대한 치수 안정성 또한 저하한다.

이는, 강도 향상효과를 가지는 토버모라이트가 충분히 생성되지 않고, 치수 안정성에 나쁜 영향을 가지는 수산화칼슘과 규산화칼슘이 대량으로 남아 있는 사실 때문으로 볼 수가 있다. 이에 관하여, C-S-H겔 역시 치수 안정성의 저하에 관계하는 것으로 보인다. 즉, 120℃미만의 처리 온도계에서는 토버모라이트의 산출이 불충분하며 대신 C-S-H겔의 잔류량이 증대하는 것이다. C-S-H겔의 수분 함유량은 그것이 건조상태인지 습한 상태인지에 크게 좌우되며, 또 그렇게, 고형물의 체적이 수분유량으로 크게 변하므로, 치수 안정성이 저하하는 것을 생각할 수가 있다. 석탄재의 저혼합률의 경우에 있어 치수 안정성이 저하하는 경향의 이유를 수산화칼슘, 규산칼슘 및 C-S-H겔이 고형물이 대량으로 남아 있는 사실 때문일 것으로 생각할 수 있다. 성형품이 침수돼 있는 동안에 고압증기 처리를 행하는 것은 바람직하지 못하다. 발포제 등이 사용되는 경우에는, 거품내기가 끝난 후에 고압증기 처리를 행하는 것이 강도 및 치수안정성의 견지에서 바람직하다.

특히, 칼슘 화합물로서 탄산칼슘이 사용되는 때에는, 알칼리가 함유된 상태에서 고압증기 처리를 행함에 의해서 강도와 특히 동해 안정성(freeze-thaw resistance)을 향상시킬 수 있다. 이 원인은 분명치 않으나, 석탄재의 칼슘화합물과의 반응이 알칼리의 존재하에서 가속되어서, 토버모라이트 따위의 반응 산물이 단단히 점착한다고 생각할 수 있다. 알칼리의 예들은 알칼리 금속의 수산화물(NaOH, KOH등), 알칼리 금속의 탄산염(Na2O3등) 및 암모니아를 포함한다. 이들 화합물의 알칼리 금속의 수산화물 암모니아 및 알칼리 금속의 탄산염은 작용효과의 관점으로 이 상태가 바람직하다. 그 중에서, 알칼리 금속의 수산화물이 바람직하며, 특히 수산화 나트륨이 더 바람직하다. 알칼리 함유량은 성형품의 석탄재의 중량에 대해 0.001 내지 20중량%범위가 바람직하며 0.1 내지 10중량%가 더 바람직하다. 알칼리 함유량을 이 범위에 조정함으로써 강도, 치수 안정성 및 동해 안정성에 뛰어나는 고형물을 얻을 수가 있다. 알칼리는, 알칼리 분말이나 수성알칼리 용액을 상기의 혼합물에 부가하는 수단 또는 성형품을 수성알칼리 용액으로 함침시키는 수단에 의해 성형품에 이끌어들일 수 있는데, 후자의 수단이 더 바람직하다.

열수처리에 앞서, 성형품을 30내지 100℃, 바람직하게 40내지 90℃에서 적어도 2시간 동안, 바람직하게는 적어도 5시간 동안 양생할 수 있으며, 이는 공형물의 강도를 향상시키기 위하여 바람직하다. 게다가, 열수처리는 형에서 들어낸 고형물에 유리하게 가해질 수가 있다. 게다가, 열수처리는 형에서 들어낸 고형물에 유리하게 가해질 수가 있다. 발포제나 기포제를 사용하는 경우에는 양생시간을 적어도 1시간, 더 바람직하기는 적어도 3시간으로 설정한다. 이 경우에 있어서, 반소성 상태(물품을 형에서 들어낼 수 있고 피아노선으로 자를 수 있는 상태)에 도달하기까지 걸리는 시간을 짧게 할 수 있으며, 따라서, 기공을 균일하게 분산시킬 수 있는 잇점이 있다. 게다가, 발포제를 사용하는 경우에는, 거품형성이 신속하게 완료될 수가 있다. 양생기법으로서는 습윤양생, 민물양생, 분무양생, 필름양생 등이 있으나 습윤양생과 민물양생이 바람직하다.

본 발명의 방법에 의해 획득한 석탄재 고형물이, 예를 들어, 적어도 400kg/㎠의 높은 압축강도를 가지고 강도 불균일이 감소되기 때문에, 고강도가 요구되는 콘크리트 판 및 콘크리트 말뚝 따위의 콘크리트 제품에 적용시킬 수가 있다. 더구나, 석탄재 고형물은 물에 대한 치수 안정성이 양호하여 그것을 급수장에 사용하는 것이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 방법에 의해 획득한 석탄재 고형물을 통상으로 사용되는 롤 크러셔, 조 크러셔 등으로 소정의 입경의 분말로 만드는 경우에는, 그 분말화한 고형물을 건축용 패널, 노반재와 쇄석 따위의 건설자재, 인조골재 등 혼합재로서 많은 분야에서 대량으로 활용할 수가 있다. 이런 식으로, 석탄재의 대량 활용이 가능한 것이다. 아울러서, 본 발명의 벙법에 의해 획득한 경량다층의 고형물은 물침투성의 보도블록 따위의 건설자재로서 활용할 수가 있다.

발포제나 기포제를 사용하는 경우에 있어서는, 고형물은 주성분으로서 토버모라이트와 석탄재 입자 그리고 C-S-H 겔을 함유하는 매트릭스에 많은 기공이 분산되는 구조를 지닐 수가 있다. 이와 같이 획득한 고형물은, 그에 많은 기공을 내포하기는 해도, 고강도와 강도의 작은 불균일을 가진다. 그 고형물은 물에 대한 치수 안정성이 또한 뛰어나고, 절대건조 외견비중이 경량의 고형물의 경우 1.0미만이며 경량 다층의 고형물의 경우 1.2미만이다.

기포를 내포하는 그 고형물은 흡음성, 방음성, 단열성 및 불연성이 뛰어난다. 보통, 흡음성이 뛰어나는 음향재는 고기공률이어서 강도가 낮다(예를 들면, 압축강도=약 10kg/㎠). 그러한 고형물은 강도의 부족을 보상하기 위하여 철 프레임 따위의 지주에 배열돼 왔다. 본 발명의 경량 다층의 고형물은 흡음성이 뛰어나고 강도도 높아 지주없이도 사용할 수가 있다. 따라서, 그 경량 다층의 고형물을, 벽재와 흡음재의 두 역할을 동시에 하는 물품을 제조하는 데 이용할 수가 있는 것이다. 그러므로 생산공정에 대한 단계의 수를 현저히 감소시킬 수가 있어, 비용면에서 유리하다.

그 고형물을 흡수판으로서 사용하기 위하여는 고형물의 절대건조 외견비중은 0.2내지 0.5의 범위가 바람직하다. 고형물 중의 기공들은 평균기공경이 100내지 1000㎛이며 각 기공은 바람직하게 서로 통한다. 기공의 연통은 고형물의 절대건조 외견비중을 0.2내지 0.5에 설정함에 의해 또 슬러리에 하기의 계면 활성제를 발포제나 기포제와 함께 부가함에 의해 성취될 수 있다. 계면 활성제의 예들은 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르와 그의 염, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르와 그의 염, 알킬벤젠설폰산염, 지방산 디에탄올 아미드, 알킬황산염, 설폰산염, 비누, 물유리, 수지 및 사포닌을 포함한다. 게다가, 폴리비닐 알코올이나 메틸 셀류로스 따위의 기포 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다.

이상의 설명으로 분명해진 바와 같이, 본 발명에 의하면, 석탄재 혼합률이 높고, 물에 대한 치수 안정성이 양호하며, 강도가 높고 또 강도의 불균일이 한정되는, 석탄재를 함유하는 고형물을 획득할 수가 있다. 따라서, 본 발명의 고형물은 건축자재, 건설자재, 인조골제 등으로서 많은 분야에 적용시킬 수가 있다. 또한, 상기에 설명한 바와 같은 특성, 중량절감 성질, 상이한 기공분포 등을 가진 적층판 고형물을 획득할 수 있고, 이러한 적층판 고형물은 패널, 블록, 벽돌 및 음향판 따위의 건축자재, 인조 경량 골재 등에 적당하게 적용시킬 수가 있다. 그 결과, 산업 폐기물인 석탄재를 본 발명에 의해 대량으로 유효하게 활용할 수 있으므로 석탄재 처리에 있어서의 종래의 어렵고 골치아픈 문제를 해결 또는 경감할 수가 있다. 이처럼 본 발명의 효과는 매우 높은 것이다.

이하, 본발명을 실시예를 참조하여 더 상세히 설명하겠는데, 본 발명의 범위는 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.

[실시예 1∼16]

석탄재로서는 0.8내지 1.4g/㎤의 외견비중, 5내지 40㎛의 평균입경을 가진 비산회(성분:SiO2 30-80 중량%, Al2O3 18-35중량% 및 Fe2O3 15 중량% 미만)를 사용하였으며, 칼슘화합물로서는 1내지 100㎛의 평균입경을 가진 산화칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 통상의 포틀란드 시멘트의 4종류를 사용하였다. 이들 재료를 각종의 중량비로 혼합하고 거기에 10내지 30중량%의 물과 감수제를 더 첨가하여 여러 가지의 혼합물을 얻었다.

원판 모양(직경=120mm, 두께=50mm)을 한 성형품을 획득하기 위하여 각 혼합물을 프레스 성형 또는 캐스팅하였다. 프레스 성형의 경우에 있어서는, 50kg/㎠의 프레스 압력하에 물품을 성형하고, 다음 60℃로 20시간 동안 습윤상태에서 양생을 행하였다. 캐스팅의 경우에 있어서는, 슬러리를 형에 주입하고, 다음 60℃로 20시간 동안 습윤상태에서 양생을 행하였다. 다음은, 그렇게 성형된 물품을 120내지 270℃에서 20시간동안 압력증기 처리하여 석탄재를 함유하는 고형물을 조제하였다.

표1은 석탄재의 외견비중과 평균입경, 석탄재 중의 알루미늄 함유량, 칼슘화합물의 종류, 석탄재와 칼슘 화합물의 혼합량, 및 고압증기 처리의 온도를 보이고 있다. 이와 관련하여, 실시예 1과 13에 있어서는 습윤상태에서의 양생을 행하지 안았다.

이와 같이 획득한 고형물에 대하여, 외관을 관찰하였으며, 압축강도와 물에 대한 치수 안정성을 측정하였다. 이들 결과를 표1에 보인다. 하기의 절차에 의해 시험을 행하였다.

각각의 고형물의 외관에 관해서는, 균일 등의 손상의 상태와 형상유지의 상태를 관찰하였으며, 외관이 양호한 고형물을 O, 외관이 불량한 고형물을 X로 판정하였다.

각 원판의 상 및 하 표면에 직경 50mm의 금속판을 설치한 다음, JIS A 1108에 따라 금속판에 일정한 압력을 가함에 의하여 압축강도를 측정하였다. 즉, 10개의 샘플의 측정치의 평균을 압축강도로 보았으며 그의 표준 일탈을 불균일로 보았다.

치수 안정성은 JIS A 5418에 의해 측정하였다. 즉, 획득한 고형물로부터 40×50×100mm의 크기의 샘플들을 측정을 위해 잘라내어 이들 샘플을 건조 오븐에 배치한 다음 60℃에서 24시간 동안 건조시키었다. 그런 다음, 샘플들을 건조기에서 통상온도에 냉각한 다음 통상 온도의 물에 24시간 동안 침잠시키었다. 다음에 각 샘플의 치수변화를 측정하여 퍼센트로 나타내었다.

[실시예 17∼35]

성형을 위한 슬러리들을, 석탄재의 혼합률을 40-90중량%로 설정하고, 칼슘화합물의 혼합률을 60-10 중량%로 설정하여, 발포제를 혼합한 후 거기에 고형물의 중량을 토대로 20내지 100 중량%의 양의 물을 첨가한 상태하에 조제하였다. 석탄재로서는 외견비중 0.8내지 1.4g/㎤와, 평균입경 5내지 40㎛(구성성분: SiO30-80 중량%, AlO19-35 중량% 및 FeO19-35 중량%)의 비산회를 사용하였고, 칼슘 화합물로서는 산화칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 일반 포틀랜드 시멘트의 4종류를 사용하였다. 또한, 발포제로서는 알루미늄 분말과 칼슘 분말을 고형물 함량의 중량을 토대로 0.01내지 1 중량%의 양으로 사용하였다. 각 슬러리를 형에 쏟아넣은 다음, 거품나게하여 40내지 90℃의 온도로 20시간 동안 습윤상태로 양생, 응고시키었다. 그러나, 실시예 26,30 및 31에 있어서는 커품내기를 양생없이 통상 온도에서 하였다. 이와 같이 하여 획득한 고형물들을 다음 120내지 270℃에서 20시간 동안 고압증기 처리하여 석탄재를 함유하는 경량의 고형물을 조제하였다.

표 2는 각각의 실시예에 사용된 석탄재의 외견비중과 평균입경, 석탄재 중의 알루미늄 함유량, 칼슘화합물의 종류, 석탄재와 칼슘 화합물의 혼합량, 및 고압증기 처리의 온도를 보이고 있다.

이렇게 하여 얻은 고형물들(40×40×160mm)에 대하여 외관을 관찰하였으며, 또 압축강도, 절대건조 외관비중 및 물에 대한 치수 안정성을 또한 측정하였다. 표 2에 이들 시험의 결과를 보인다. 시험은 다음의 절차에 의해 행하였다.

외관은 실시예 1∼16에서와 같은 방법으로 판정하였다.

압축강도는, 실시예 1∼16에서와 같이, 각 장방형 평행 육면체의 상 및 하 표면에 직경 50mm의 금속판을 설치한 다음 JIS A 1108에 따라 그 금속판에 일정한 압력을 적용하여 측정하였다.

치수 안정성은 JIS A 5418의 절차에 따라 측정하였다. 즉, 샘플들을 건조 오븐에 배열한 후 60℃에서 24시간 동안 건조시킨 다음, 그 샘플들을 건조기에서 통상온도에 냉각시켜서 20℃에서 3일간 물을 흡수시키었다. 치수를 측정한 다음, 샘플들을 20℃의 온도와 60%의 상대습도 상태에 있게 하였으며, 각 샘플의 물 함유량이 40%미만인 때 그 시료의 치수를 측정하였다. 각 시료의 물 흡수 전후의 측정 치수치를 토대로, 각 시료의 치수 변화를 퍼센트로 나타내었다.

고형물의 절대건조 외견비중은 JIS A 5416에 따라서 측정하였다.

[실시예 36∼49]

각 실시예에서, 칼슘 화합물에 대한 석탄재 혼합률과 발포제의 종류가 다른 3종류의 슬러리를 획득하였다. 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하고 또한 발포제를 고형물 함유량을 토대로 0내지 0.70 중량%를 혼합한 다음 고형물 함유량을 토대로 20내지 100중량%의 물을 부가하여 각 슬러리를 획득하였다. 석탄재로서는 최소 0.8g/㎤ 의 외견비중과 5내지 40㎛평균입경(구성성분 : SiO2 30-80 중량%, Al2O3 35중량% 미만 및 Fe2O3 15 중량%미만)의 비산회를 사용하였으며, 칼슘 화합물로서는 산화칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 보통 포틀랜드 시멘트의 4종류를 사용하였다. 또한 발포제로서는 알루미늄 분말과 칼슘 분말을 사용하였다.

각각의 3종류의 슬러리를 형(저 표면= 90×150mm)에 쏟아넣은 3층을 형성하였으며, 다음 거품내기와 양생을 40내지 90℃로 20시간 동안 습윤상태에서 실시하여 응고시키었다. 실시예 36내지 45에서는 각각의 층의 두께를 30mm로하였고, 실시예 46 및 47에서는 제 1, 제 2 및 제 3의 층의 두께를 각각 10mm, 70mm 및 10mm로 하였다. 더구나, 실시예 48 및 49에서는 제 1, 제 2 및 제 3의 층의 두께를 각각 20mm, 50mm 및 20mm로 하였다. 실시예 44 및 49에 있어서는 성형에 앞선 양생을 하지 않았으며, 통상의 온도에서 거품내기를 행하였다. 성형한 고형물을 최하 100℃의 온도에서 20시간동안 고압증기 처리하여 석탄재를 함유한 3층의 경량 다층의 고형물을 조제하였다.

표 3 및 표 4 에 칼슘 화합물의 종류, 석탄재와 칼슘 화합물의 혼합량, 및 매 층에 부가하는 발포제의 양을 보인다. 아울러, 고압증기 처리의 온도도 나타내고 있다. 이렇게 하여 얻은 고형물들(40×40×160mm)에 대하여 외관을 관찰하였으며, 또 압축강도, 절대건조 외견비중 및 물에 대한 치수 안정성을 또한 측정하였다. 표 3과 4에 이들 시험의 결과를 보인다. 시험은 다음의 절차에 의해 행하였다.

각각의 고형물의 외관은 실시예 1∼16에서와 같은 방법으로 판정하였다.

압축강도는, 실시예 1∼16에서와 같이, 각 장방형 평행 육면체의 상 및 하 표면에 90×90mm의 금소판을 설치한 다음 JIS A 1108에 따라 그 금속판에 일정한 압력을 적용하여 측정하였다.

고형물의 절대건조 외견비중을 JIS A 5416에 따라서 측정하였다.

[비교예 1∼9]

석탄재로서는 최소 0.5내지 1.2g/㎤의 외견비중과 1내지 60㎛평균입경(구성성분 : SiO30-80 중량%, AlO3 18-40 중량% 및 FeO15 중량%미만)의 비산회를 사용하였으며, 칼슘 화합물로서는 산화칼슘, 수산화칼슘, 탄산칼슘 및 평균입경 1내지 100㎛의 보통 포틀란드 시멘트의 4종류를 사용하여 여러 가지의 중량비율로 혼합하였다. 다음, 10내지 30 중량%의 물과 감수제를 첨가하여 혼합해서 여러 가지 종류의 혼합물을 획득하였다.

이들 혼합물을 실시예 1∼16과 같은 방식으로 사용하여 석탄재를 함유하는 고형물을 조제하였다.

표 5에 각 비교예에 사용된 석탄재의 평균입경, 석탄재의 알루미늄 함유량, 칼슘 화합물의 종류, 석탄재와 칼슘 화합물의 혼합량, 및 고압증기처리의 온도를 보인다. 비교예 24에 있어서는 고형물을 고압 증기 양생하지 않고 60℃에서 20시간 동안 양생하였다.

이렇게 하여 얻은 고형물들에 대하여 외관을 관찰하였으며, 또 압축강도, 물에 대한 치수 안정성을 또한 측정하였다. 표 5에 이들 시험의 결과를 보인다. 시험은 실시예 1내지 16에서와 같은 절차에 의해 행하였다.

[비교예 10∼18]

성형을 위한 슬러리들을, 석탄재의 혼합률을 30-100 중량%로 설정하고, 칼슘화합물의 혼합률을 70-0 중량%로 설정하여, 발포제를 혼합한 후 거기에 고형물 함유량의 중량을 토대로 20내지 100중량%의 양의 물을 첨가한 상태하에 조제하였다. 석탄재로서는 외견비중 0.5 내지 1.4 g/㎤와 평균입경 1내지 60㎛(구성성분 : SiO2 30-80 중량%, Al2O3-40 중량% 및 Fe2O3 15 중량% 미만)의 비산회를 사용하였으며, 칼슘 화합물로서는 산화칼슘, 일반 포틀랜드 시멘트 및 석고의 3종류를 사용하였다.

이들 슬러리를 실시예 17내지 35에서와 같은 방식으로 사용하여 석탄재를 함유하는 경량의 고형물을 조제하였다. 그러나, 비교예 17에 있어서는 압력가마 처리를 하지 않고 증기양생을 행하였다.

표 6은 각각의 비교예에 사용한 석탄재의 외견비중과 평균입경, 석탄재 중의 알루미늄 함유량, 칼슘화합물의 종류, 석탄재와 칼슘 화합물의 혼합량, 및 고압증기 처리의 온도를 보이고 있다.

이렇게 하여 얻은 고형물들에 대하여 외관을 관찰하였으며, 또 압축 강도와 물에 대한 치수 안정성을 또한 측정하였다. 표 6에 이들 시험결과를 보인다. 시험은 실시예 17내지 35에서와 같은 절차에 의해 행하였다.

[비교예 19∼23]

석탄재를 함유하는 고형물을, 칼슘 화합물에 대한 석탄재의 중량률을 70-80 중량%로 하고 또 산화칼슘, 보통 포틀랜드 시멘트와 석고를 칼슘 화합물로서 사용한 상태하에, 실시예 36내지 49에서와 같은 방식으로 조제 하였다. 비교예 19내지 22에 있어서는 각 층의 두께를 30mm로 하였고, 비교예 23에서는 90mm두께의 단일층을 형성하였다. 또한, 비교예 22에서는 압력가마 처리를 하지않고 증기양생을 20시간 동안 행하였다.

표 7에 칼슘 화합물의 종류, 석탄재와 칼슘 화합물의 혼합량, 및 매층에 사용된 기포제의 양을 보인다. 아울러, 압력가마 처리의 온도도 또한 보이고 있다.

그와 같이 하여 획득한 고형물(90×90×150mm)들에 대하여, 외관을 관찰하였으며, 압축강도와 절대건조 외관비중을 또한 측정하였다. 표 7에이들 시험결과를 보인다. 시험은 실시예 36내지 49에서와 같은 절차로 행하였다.

Claims (7)

1. 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 얻게 되는 제 1단계와, 그 혼합물을 성형하여 성형품을 얻게 되는 제 2 단계로 이루어지고, 석탄재는 외견비중이 최소 0.8g/㎤ 이고 평균입경이 5내지 40㎛이며, 석탄재의 알루미늄 함유량은 Al₂O₃형식으로 35중량%미만이고, 제 1단계에서, 40내지 95중량부의 석탄재를 60내지 5중량부의 칼슘화합물과 혼합하며, 제 2단계 뒤에, 제 2단계에서 얻은 성형품을 고압력 하에 최하 120℃의 온도에서 열수처리하는 제 3단계가 행해지는, 석탄재를 함유하는 응고물을 조제하는 방법.
2. 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 얻게 되는 제 1단계와, 그 혼합물을 성형하여 성형품을 얻게 되는 제 2단계로 이루어지고, 석탄재는 외견비중이 최소 0.8g/㎤ 이고 평균입경이 5내지 40㎛이며, 석탄재의 알루미늄 함유량은 A1₂O₃형식으로 35중량%미만이고, 제 1단계에서, 40내지 90중량부의 석탄재를 60내지 10중량부의 칼슘 화합물, 발포제와 기포제로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나, 및 물과 혼합하며, 또 제 2단계 뒤에, 제 2단계에서 얻은 성형품을 고압력 하에 최하 120℃의 온도에서 열수처리하는 제 3단계가 행해지는, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법.
3. 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 얻게 되는 제 1단계와, 그 혼합물을 성형하여 성형품을 얻게 되는 제 2단계로 이루어지고, 석탄재는 외견비중이 최소 0.8g/㎤이고 평균입경이 5내지 40㎛이며, 석탄재의 알루미늄 함유량은 Al₂O₃형식으로 35중량%미만이고, 제 1단계에서, 40내지 90중량부의 석탄재를 60내지 10중량부의 칼슘 화합물과 물, 그리고 이 혼합물에 불어넣어지는 기포와 혼합하며, 제 2단계 뒤에, 제 2단계에서 얻은 성형품을 고압력 하에 120℃의 온도에서 열수처리하는 제 3단계가 행해지는, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법.
4. 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 얻게 되는 제 1단계와, 그 혼합물을 성형하여 성형품을 얻게 되는 제 2 단계로 이루어지고, 석탄재는 외견비중이 최소 0.8g/㎤이고 평균입경이 5내지 40㎛이며, 석탄재의 알루미늄 함유량은 Al₂O₃형식으로 35중량%미만이고, 제 1 단계에서, 10내지 90중량부의 석탄재를 90내지 10중량부의 칼슘 화합물, 발포제와 기포제로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나, 및 물과 혼합하여, 석탄재의 종류와 양, 칼슘 화합물, 발포제 또는 기포제, 및 물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 있어 서로 상이한 둘이상의 혼합물을 획득하고, 제 2단계에서, 그 둘 이상의 혼합물을 적층 상태로 성형하며, 또 제 2 단계 뒤에, 제 2 단계에서 얻은 성형품을 고압력 하에 120℃이상의 온도에서 열수처리하는 제 3 단계가 행해지는, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법.
5. 석탄재를 칼슘 화합물과 혼합하여 혼합물을 얻게 되는 제 1단계와, 그 혼합물을 성형하여 성형품을 얻게 되는 제 2단계로 이루어지고, 석탄재는 외견비중이 최소 0.8g/㎤이고 평균입경이 5내지 40㎛이며, 석탄재의 알루미늄 함유량은 Al₂O₃형식으로 35중량%미만이고, 제 1단계에서, 10내지 90중량부의 석탄재를 90내지 10중량부의 칼슘 화합물 및 물과 혼합하여, 석탄재의 종류와 양, 칼슘 화합물 및 물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나에 있어 서로 상이한 둘 이상의 혼합물을 획득하고, 소정량의 기포를 그 둘 이상의 혼합물에 불어 넣으며, 제 2 단계에서, 그 둘 이상의 혼합물을 적층 상태로 성형하며, 또 제 2 단계 뒤에, 제 2 단계에서 얻은 성형품을 고압력 하에 120℃이상의 온도에서 열수처리하는 제 3 단계가 행해지는, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 제 2 단계에서 얻은 성형품을, 제 3 단계에 앞서 30내지 100℃에서 양생하는, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법.
7. 제 5 항에서 있어서, 칼슘 화합물이 산화칼슘, 수산화 칼슘, 탄산칼슘 및 규산칼슘으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 칼슘 화합물이 하나이거나 또는 어떤 조합인, 석탄재를 내포하는 응고물을 조제하는 방법.