KR102363677B1 - 점토와 실리카를 이용한 경량골재 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 점토와 SiO2의 성분함량이 97중량% 이하로 버려지는 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법에 관한 것으로, SiO2 50 ~ 80 중량％, Al2O3 1 ~ 30 중량% 및 Fe2O3 5 ~ 20 중량%을 포함하는 경량골재를 형성하고, 압축강도가 약 350 ~ 500kg/cm2로, 148 ~ 290kg/cm2의 강도를 갖는 일반 시맨트보다 월등히 강하며, 이로 인해 건물 내벽용 뿐 아니라 건물외벽, 내진설계 등 다양하게 사용할 수 있는 효과가 있고, 상기 실리카는 1,100℃ ~ 1,200℃에서는 팽창하나 연성점 1,201℃에서는 액상이 되어 굳어짐으로 생산자의 고도한 기술이 요구되는 점토와 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 점토와 SiO2의 성분함량이 97중량% 이하인 실리카를 이용한 경량골재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 골재란 모래 자갈, 쇄석(부순돌), 슬래그 등을 칭하는 것으로서, 콘크리트를 만들기 위해 시멘트, 물과 함께 경화하는 재료를 말한다.
즉, 콘크리트로 건물을 만들 때, 돌이나 모래 등을 섞어서 양도 늘리고, 더 단단하면서 수명이 오래가도록 하기 위한 것으로써 시멘트에 섞어주는 돌이나 모래 등을 말한다.
골재의 종류로는 크게 천연골재와 인공골재로 구분될 수 있으며, 상기 천연골재의 경우 무분별하게 채취되는 바람에 자연파괴 및 환경파괴 등의 이유로 최근에는 천연골재에 대한 채취가 극히 제한적으로 이루어지고 있는 실정이다.
인공골재는 위 문제점에 대응되는 방안으로서, 폐기물들을 재활용하여 제조된다는 점에서 긍적적인 영향을 제공하고 있으며, 이에 따른 인공골재에 대한 개별 요구가 증가하고 있다.
특허공개 10-2010-0099494호 "냉연 및 열연 슬러지를 이용한 인공 경량골재의 제조방법"에 의하면 제강 부산물을 재활용하기 위하여 냉연 및 열연 슬러지와 점토를 일정한 비율로 혼합하여 제조된 인공 경량골재가 개시되어 있다.
하지만, 상기한 종래의 철강 폐기물을 이용한 인공골재 및 이에 대한 제조방법은 다음과 같은 문제가 발생하였다.
첫째, 시간이 경과함에 따라 공기나 수분에 의해 철강 슬러지가 산화됨으로써, 붉은색의 녹물이 흘러나오게 되어 인공골재가 사용된 건축물 등이 더럽힐 뿐만 아니라 녹물이 하수도로 유입될 경우 수질을 오염시킬 수 있는 2차 문제가 발생하였다.
둘째, 철강 슬러지를 이용한 인공골재는 비중이 높아 건축물의 골재로 사용하기에 적합하지 않은 문제가 있었다.
게다가, 철강 슬러지를 팽창시키는 과정에서 유해물질이 발생하여 사람이 주거하는 주택이나 공연 등의 관람을 위해 사람들이 수수로 출입하는 건축물의 시공을 위한 골재로는 적합하지 않은 문제가 발생하였다.
상기한 문제점을 해결하고자 근래에는 실리카 광석을 이용한 골재방법이 소개되고 있다.
지구에는 70%이상 실리카(SiO2)성분이 포함된 자원이 산재해 있고, 대표적인 실리카 광물로는 규석(모래), 규암, 규조토 등이 있다. 국내에서도 제주도를 제외한 전지역에 규석(규암)이 매장되어 있다.
그러나 상기 실리카는 SiO2 성분함량이 97중량% 이상의 고준위 원광을 분류처리 하여 대부분 각종 산업현장에서 사용되고, SiO2 성분함량이 97중량% 미만인 저준위 실리카는 분류하여 미사용되거나 버려진다.
SiO2 성분함량이 97중량% 미만 이어서 버려지는 저준위 실리카는 규석을 채광하는 주변에 많은 양이 활용되지 않고 쌓여 있어서 비, 바람, 눈으로 인한 환경재해의 발생 원인이기도 한데, 아직까지 이러한 저준위 실리카를 처리하여 부가가치가 높은 소재로 활용하는 방법은 소개되고 있지 않은 실정이다.
따라서 본 발명은 점토와 규산광산에서 채취되는 실리카를 이용하여 경량골재를 제조하고, 특히 SiO2 성분함량이 97중량% 이하로 버려지고 있는 저준위 실리카를 이용함으로써 자원의 낭비를 차단할 수 있으며, 강도가 뛰어나고, 미관상 2차 제품의 외형이 좋아 건축물의 경관과 토목구조물의 미적 감각이 극히 우수한 경량골재를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 이루기 위해 발명된 본 발명에 따른 점토와 실리카를 이용한 경량골재는, 점토와 실리카의 혼합물에 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물을 혼합하고, 상기 혼합물에 물을 혼합하여 혼합물의 수분함량을 5 ~ 10%로 형성하며,
상기 점토는, SiO2 50 ~ 70 중량%, Al2O3 1 ~ 30 중량%, Fe2O3 3 ~ 10 중량%, CaO 1 ~ 10 중량%, MgO 1 ~ 10 중량%, K2O 1 ~ 2 중량% 및 Na2O 1 ~ 1.5 중량%를 포함하고,
상기 실리카는 SiO2의 성분함량이 97 중량% 이하이며,
상기 포졸란은, 환산재, 응회암, 규조토, 플라이 애쉬, 실리카 흄, 실리카 켈 및 소성점토로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 재생유는, 수분 0.05 부피％ 이하, 황분 0.005 중량％ 이하, 인화점 25.0℃ 이하, 유동점 -55.0℃ 이하, 비중 0.782 ~ 1.0, 총 발열량 10990 cal/g 이하 및 동점도 40℃ cst 0.9402 이하이며,
상기 규산계 용융고화물은, 규사, 소다회, 탄산석회, 탄산마그네슘 및 소다 장석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 혼합하고,
점토 100 중량부에 대하여, 실리카 5 ~ 10 중량부, 포졸란 5 ~ 10 중량부, 재생유 5 ~ 10 중량부 및 규산계 용융고화물 5 ~ 10 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.
상기 점토는, SiO2 50 ~ 70 중량%, Al2O3 1 ~ 30 중량%, Fe2O3 3 ~ 10 중량%, CaO 1 ~ 10 중량%, MgO 1 ~ 10 중량%, K2O 1 ~ 2 중량% 및 Na2O 1 ~ 1.5 중량%를 포함하고,
상기 실리카는 SiO2의 성분함량이 97 중량% 이하이며,
상기 포졸란은, 환산재, 응회암, 규조토, 플라이 애쉬, 실리카 흄, 실리카 켈 및 소성점토로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 재생유는, 수분 0.05 부피％ 이하, 황분 0.005 중량％ 이하, 인화점 25.0℃ 이하, 유동점 -55.0℃ 이하, 비중 0.782 ~ 1.0, 총 발열량 10990 cal/g 이하 및 동점도 40℃ cst 0.9402 이하이며,
상기 규산계 용융고화물은, 규사, 소다회, 탄산석회, 탄산마그네슘 및 소다 장석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 혼합하고,
점토 100 중량부에 대하여, 실리카 5 ~ 10 중량부, 포졸란 5 ~ 10 중량부, 재생유 5 ~ 10 중량부 및 규산계 용융고화물 5 ~ 10 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명의 점토 및 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법은, 점토 및 실리카를 선별하고, 점토 및 실리카의 불순물을 제거하는 선별 및 세정하는 단계;
상기 점토 및 실리카를 분말형태로 분쇄하는 단계;
상기 점토와 실리카의 혼합물에 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물을 혼합하고, 혼합물의 수분함량이 5 ~ 10%이 되도록 물을 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 성형기를 통해 성형하는 단계;
상기 성형물을 가열 및 소성하는 단계;
상기 소성하는 단계에 의한 소성물을 냉각하는 단계; 및
SiO2 50 ~ 80 중량％, Al2O3 1 ~ 30 중량% 및 Fe2O3 5 ~ 20 중량%를 포함하는 경량골재를 수득하는 단계;를 포함한다.
상기 점토 및 실리카를 분말형태로 분쇄하는 단계;
상기 점토와 실리카의 혼합물에 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물을 혼합하고, 혼합물의 수분함량이 5 ~ 10%이 되도록 물을 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 성형기를 통해 성형하는 단계;
상기 성형물을 가열 및 소성하는 단계;
상기 소성하는 단계에 의한 소성물을 냉각하는 단계; 및
SiO2 50 ~ 80 중량％, Al2O3 1 ~ 30 중량% 및 Fe2O3 5 ~ 20 중량%를 포함하는 경량골재를 수득하는 단계;를 포함한다.
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또한, 상기 가열 및 소성 단계는, 상기 성형물이 로타리키른의 원료투입구에서 처음 소정 구간까지 500 ~ 800℃의 온도로 1차 가열되고, 이후 구간에서 900 ~ 1000℃의 온도로 2차 가열되며, 마지막 구간에서 1,100 ~ 1,200℃의 온도로 3차 가열되고, 200 ~ 300% 팽창되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 SiO2의 성분함량이 97중량% 이하의 실리카를 이용하여 경량골재를 제조함으로써, 버려지가나 사용되지 않는 실리카를 사용하여 천연자원을 아낄 수 있으며, 무분별한 환경파괴를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실리카의 반응에 의해 철의 부식을 예방할 수 있으며, 강도가 강하여 고층빌딩 또는 내진설계에 적합하고, 방음 및 단열효과를 극대화하여 층간소음의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 약 5% 실리카의 유동화제 사용으로 투수율을 1/10으로 줄일 수 있는 현저한 효과가 있다.
우선, 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세하게 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 나타내었고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략됨에 유의하여야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점토와 실리카를 이용한 경량골재에 대해 설명한다.
본 발명은, 규산광산에서 나오는 저준위 SiO2을 이용한 것으로, SiO2의 성분함량이 99중량%인 것만을 사용하고 SiO2의 성분함량이 97중량% 이하여서 버려지는 실리카를 이용한 경량골재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 점토와 실리카의 혼합물에 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물을 혼합하고, 상기 혼합물에 물을 혼합하여 혼합물의 수분함량을 5 ~ 10%로 형성하며, 상기 점토는, SiO2 50 ~ 70 중량%, Al2O3 1 ~ 30 중량%, Fe2O3 3 ~ 10 중량%, CaO 1 ~ 10 중량%, MgO 1 ~ 10 중량%, K2O 1 ~ 2 중량% 및 Na2O 1 ~ 1.5 중량%를 포함하고, 상기 실리카는 SiO2의 성분함량이 97 중량% 이하이며, 상기 포졸란은, 환산재, 응회암, 규조토, 플라이 애쉬, 실리카 흄, 실리카 켈 및 소성점토로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 재생유는, 수분 0.05 부피％ 이하, 황분 0.005 중량％ 이하, 인화점 25.0℃ 이하, 유동점 -55.0℃ 이하, 비중 0.782 ~ 1.0, 총 발열량 10990 cal/g 이하 및 동점도 40℃ cst 0.9402 이하이며, 상기 규산계 용융고화물은, 규사, 소다회, 탄산석회, 탄산마그네슘 및 소다 장석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 혼합하고, 점토 100 중량부에 대하여, 실리카 5 ~ 10 중량부, 포졸란 5 ~ 10 중량부, 재생유 5 ~ 10 중량부 및 규산계 용융고화물 5 ~ 10 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 점토와 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법은, 점토 및 실리카를 선별하고, 점토 및 실리카의 불순물을 제거하는 선별 및 세정하는 단계; 상기 점토 및 실리카를 분말형태로 분쇄하는 단계; 상기 점토와 실리카의 혼합물에 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물을 혼합하고, 혼합물의 수분함량이 5 ~ 10%이 되도록 물을 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 성형기를 통해 성형하는 단계; 상기 성형물을 가열 및 소성하는 단계; 상기 소성하는 단계에 의한 소성물을 냉각하는 단계; 및 SiO2 50 ~ 80 중량％, Al2O3 1 ~ 30 중량% 및 Fe2O3 5 ~ 20 중량%를 포함하는 경량골재를 수득하는 단계;를 포함한다.
그리고 상기 성형물을 가열 및 소성하는 단계는, 성형물이 로타리키른의 원료투입구에서 처음 소정 구간까지 500 ~ 800℃의 온도로 1차 가열되고, 이후 구간에서 900 ~ 1000℃의 온도로 2차 가열되며, 마지막 구간에서 1,100 ~ 1,200℃의 온도로 3차 가열되고, 200 ~ 300% 팽창되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 점토와 실리카의 성형물은 1,100 ~ 1,200℃ 온도로 가열하여 200 ~300%로 팽창하고, 비중이 0.5 ~ 0.9 이며, 강도는 350 ~ 500kg/㎠인 것을 특징으로 한다.
상기 점토는, SiO2 50 ~ 70 중량%, Al2O3 1 ~ 30 중량%, Fe2O3 3 ~ 10 중량%, CaO 1 ~ 10 중량%, MgO 1 ~ 10 중량%, K2O 1 ~ 2 중량% 및 Na2O 1 ~ 1.5 중량%를 포함하고, 감포 66 및 평윤도 6.0 ~ 7.0의 성질을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실리카는 SiO2 65 ~ 97 중량％, Al2O3 0.1 ~ 10 중량％, Fe2O3 0.1 ~ 10 중량%, Tio2 0.1 ~ 10 중량% 및 CaO 0.1 ~ 10 중량％를 포함하며, 상기 점토 100 중량부에 대하여 5 내지 10 중량부가 혼합된다.
본 발명에 따른 경량골재는, 상기 점토 100 중량부에 대하여 실리카 5 내지 10 중량부가 혼합하여 제조되는데, 혼합물 내에 SiO2의 함량이 낮을수록 미반응 SiO2의 용융된 유리질 성분량이 감소하게 되어 소성체의 코팅성이 감소되고, 따라서 흡수성이 증가하게 된다.
따라서 적은 양의 실리카를 점토와 혼합하여 경량골재를 형성할 수 있으며, 적은 양의 실리카를 혼합하여도 팽창성 및 강도가 높은 골재를 제조할 수 있으며, 소성체의 흡수율이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 경량골재는 상기 점토와 실리카의 혼합물에 내산성을 갖는 포졸란(Pozzolan)이 더 혼합될 수 있다.
상기 포졸란은 콘크리트 중의 수산화칼슘과 상온에서 천천히 화합하여 물에 녹지 않는 화합물을 만들 수 있는 실리카질 물질을 함유하고 있는 미분말 상태의 재료로, 시멘트와 혼합시 접착제 역할을 하는 혼화제로 사용하며, 특히 부산석회와 친화력이 강하여 흡수성 감소로 인한 골재의 부식을 예방함과 동시에 강도를 높여주어 건물 기타 콘크리트 구조물의 수명을 연장하고, 알칼리성이 골재에 반응하여 감소되어 체적변화를 막아주는 현저한 효과가 있다.
본 발명의 경량골재 제조에 사용되는 포졸란은 환산재, 응회암, 규조토, 플라이 애쉬, 실리카 흄, 실리카 켈 및 소성점토로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나 이상을 성형하여 얻어지는데, 선택된 어느 하나의 포졸란 광물은, 1 ~ 2일 자연 건조하고, 풍화과정에 의해 1 ~ 20㎜ 크기로 형성하며, 소성로에 넣고 약 100 ~ 150℃의 온도에서 약 2 시간 정도 소성시켜 불순물을 제거하며, 불순물이 제거된 상기 포졸란 광물을 200 메쉬의 크기로 분쇄하고, 점토 100 중량부에 대하여 5 ~ 10 중량부가 혼합할 수 있다.
또한, 본 발명의 경량골재는 폐합성수지로부터 추출되는 재생유 5 ~ 10 중량%를 더 포함할 수 있고, 상기 재생유는, 수분 0.05 부피％ 이하, 무게 0.1g 이하, 황분 0.005 중량％ 이하, 인화점 25.0℃ 이하, 유동점 -55.0℃ 이하, 유출온도 20~29℃, 비중 0.782 ~ 1.0, 총 발열량 10990 cal/g 이하 및 동점도 40℃ cst 0.9402 이하의 특성을 갖는다.
상기 재생유는 상기 점토와 상기 실리카에 함유된 SiO2에 대한 팽창력을 촉진시키는 역할을 하는 것으로, 경량골재의 제조시 5 ~ 10 중량%가 혼합되어 본 발명에 따른 경량골재가 최적의 팽창력에 의해 제조되도록 한다.
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상기 규산계 용융혼합물은 소다 석회 규산계 용융고화물일 수 있고, 실리카의 주성분인 석영과 빨리 반응하여 석영의 크리스트발리이트 및 트리디마이트에로의 전이를 촉진시킨다.
상기 규산계 용융고화물은, 규사, 소다회, 탄산석회, 탄산마그네슘 및 소다 장석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 혼합하고, 용융한 후 냉각에 의해 고화한 것이고, 상기 고화물을 분쇄하여 분말형태로 점토 및 실리카와 혼합한다.
상기 점토 및 실리카는 정량공급기와 석별기를 통해 일정 입도의 점토 및 실리카가 공급되고, 이후 200매쉬 입도의 분말형태로 분쇄한다.
상기 실리카의 분쇄과정은, 분쇄기를 통한 1차 분쇄와, 레이먼드 밀을 통한 2차 분쇄로 나누어 진행한다.
그리고 분말형태의 점토와 실리카를 혼합 및/또는 반죽하고, 점토와 실리카의 혼합물에 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물을 더 혼합하고, 원판 성형기에 투입하여 성형물을 형성한다.
상기 점토와 실리카의 성형물은 1,100 ~ 1,200℃ 온도에서 200 ~300%로 팽창하고, 비중이 0.5 ~ 0.9 이며, 강도는 350 ~ 500kg/㎠가 되는 것이 바람직하다.
다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 점토와 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 점토는 석별기를 통해 일정 입자 이상의 점토를 선별하고, 불순물을 제거하기 위한 정제작업이 이루어진다 - 선별 및 세정단계(S100).
그리고 상기 점토는 골재제조에 적합한 형태로 분쇄한다. - 분쇄단계(S200).
상기 점토는 해머 또는 분쇄기를 통해 1차 분쇄되고, 이후 1차 분쇄된 점토는 레이먼드 밀을 통해 약 200 ~ 250 매쉬의 입도로 분쇄된다.
또한, 상기 실리카는 상기 점토와 동일한 선별단계 내지 분쇄단계를 거치고, 분쇄공정에서 약 200 메쉬의 입도로 분쇄된다.
상기 실리카는 비중 선별에 의해 불순 광물을 제거할 수 있는데, 석영 및 불순 광물을 결정 단위 이하의 크기로 분쇄하여 단체 분리하고, 석영 결정과 불순 광물간의 비중차이에 의해 불순 광물을 제거할 수 있다.
그리고 분쇄된 상기 점토와 및 실리카를 혼합한다. - 혼합단계(S300).
상기 점토와 실리카의 혼합은, 분말형태의 점토 100 중량부에 대해 실리카 약 5 ~ 10 중량부를 물과 함게 혼합하여 혼합물을 생성한다. 그리고 상기 혼합물에는 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물이 더 혼합하고, 상기 혼합물에 물을 혼합하여 혼합물의 수분함량을 5 ~ 10%로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 실리카의 입자크기를 200 메쉬로 형성함으로써, 200 매쉬 이하의 실리카를 사용함으로써 충진성이 떨어지는 것을 예방할 수 있으며, 실리카는 점토 100 중량부에 대하여 5 ~ 10 중량부, 바람직하게는 5 중량부를 사용하는 것은 좋으며, 실리카의 사용량이 5 중량부 미만일 경우, 골재의 소성변형 및 흡수율의 감소 효과가 미흡하고, 10 중량부를 초과할 경우에는 성형의 충진성이 떨어져 전체 소성변형률이 오히려 증가되는 문제점이 있다.
또한, 점토와 실리카의 혼합물은 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물과 혼합하고, 물이 혼합하여 반죽하며, 혼합물의 수분함량을 5 ~ 10%로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 혼합단계에서는, 점토 100 중량부에 대하여 실리카 5 ~ 10 중량부, 포졸란 5 ~ 10 중량부, 재생유 5 ~ 10 중량부 및 규산계 용융고화물 5 ~ 10 중량부가 혼합할 수 있다.
상기 혼합물을 원판 성형기에 투입한다. - 성형단계(S400).
상기 혼합단계에서 생성되는 반죽을 원판성형기 또는 회전판 성형기에 넣어 10 ~ 20mm의 크기로 성형하여 중간재를 생성한다.
상기 성형단계에서 상기 중간재는 반죽에 물방울을 분사시켜 구상체로 성형하고, 구상체 형상으로 성형되는 상기 중간재의 표면에 내화도가 높은 카오린을 도포하여 줌으로써 상기 구상체 형상의 중간제가 서로 달라붙는 현상을 예방할 수 있다.
상기 중간재에는 제올라이트 또는 벤토나이트가 도포될 수 있는데, 상기 중간재의 성형과정에서 상기 중간재에 달라붙거나 함유된 중금속 또는 세균을 산화, 분해 또는 흡착하는 효과가 있다.
그리고 성형단계의 성형물을 로타리키른에 투입한다. - 가열 및 소성단계(S500).
상기 로터리키른(Rotary kiln)은 회전로(回轉爐)라고도 하고, 내부를 내화 벽돌 붙임으로 한 강철제의 회전 원통 내에 원료를 넣고 열풍이나 불꽃을 불어 넣어 가열하는 노이며, 상기 성형물 또는 중간재는 컨베어밸트를 통해 상기 로터리키른에 투입한다.
상기 점토와 실리카의 성형물은 로타리키른의 원료 투입구에 투입되고, 15m 정도(약 20 ~ 25분) 컨베어밸트로 이동하면서 약 500 ~ 800℃의 온도로 1차 가열된다.
이후, 20m 정도(약 30 ~ 40분)를 이동하면서 900 ~ 1,000℃의 온도로 2차 가열되고, 마지막 15m 정도(약 20 ~ 25분)를 이동하면서 1,100 ~ 1,200℃의 온도로 3차 가열되며, 상기 가열에 의해 200 ~ 300% 팽창된다.
상기 성형물을 온도를 높여가면서 3차에 걸쳐 가열함으로써, 제조되는 골재가 쉽게 갈라지거나 구멍이 다수 발생하는 문제점을 해결할 수 있고, 3차에 걸친 온도변화에 의해 팽윤도 6 ~ 7을 갖는 골재를 제조할 수 있는 것이다.
로타리키른을 거친 소성물은 공냉에 의해 빠르게 냉각한다. - 냉각단계(S600).
그리고 상기의 단계를 통해, SiO2 50 ~ 80 중량％, Al2O3 1 ~ 30 중량% 및 Fe2O3 5 ~ 20 중량%을 포함하는 경량골재를 수득하게 된다(S700).
따라서 본 발명은 점토와 SiO2의 성분함량이 97중량% 이하로 버려지는 실리카를 혼합하여, SiO2 50 ~ 80 중량％, Al2O3 1 ~ 30 중량% 및 Fe2O3 5 ~ 20 중량%을 포함하는 경량골재를 형성하고, 압축강도가 약 350 ~ 500kg/cm2로, 148 ~ 290kg/cm2의 강도를 갖는 일반 시맨트보다 월등히 강하며, 이로 인해 건물 내벽용 뿐 아니라 건물외벽, 내진설계 등 다양하게 사용할 수 있는 효과가 있고, 상기 실리카는 1,100℃ ~ 1,200℃에서는 팽창하나 연성점 1,201℃에서는 액상이 되어 굳어짐으로 생산자의 기술, 즉 공기, 온도, 물질의 색상 및 형상을 관찰하는 고도의 기술이 필요하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (8)
- 점토와 실리카를 이용한 경량골재에 있어서,
점토와 실리카를 혼합하고, 점토와 실리카의 혼합물에 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물을 혼합하며, 상기 혼합물에 물을 혼합하여 혼합물의 수분함량을 5 ~ 10%로 형성하고,
상기 점토는, SiO2 50 ~ 70 중량%, Al2O3 1 ~ 30 중량%, Fe2O3 3 ~ 10 중량%, CaO 1 ~ 10 중량%, MgO 1 ~ 10 중량%, K2O 1 ~ 2 중량% 및 Na2O 1 ~ 1.5 중량%를 포함하고,
상기 실리카는 SiO2의 성분함량이 97 중량% 이하이며,
상기 포졸란은, 환산재, 응회암, 규조토, 플라이 애쉬, 실리카 흄, 실리카 켈 및 소성점토로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 재생유는, 수분 0.05 부피％ 이하, 황분 0.005 중량％ 이하, 인화점 25.0℃ 이하, 유동점 -55.0℃ 이하, 비중 0.782 ~ 1.0, 총 발열량 10990 cal/g 이하 및 동점도 40℃ cst 0.9402 이하이며,
상기 규산계 용융고화물은, 규사, 소다회, 탄산석회, 탄산마그네슘 및 소다 장석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 혼합하고,
점토 100 중량부에 대하여, 실리카 5 ~ 10 중량부, 포졸란 5 ~ 10 중량부, 재생유 5 ~ 10 중량부 및 규산계 용융고화물 5 ~ 10 중량부가 혼합되는 것을 특징으로 하는 점토와 실리카를 이용한 경량골재.
- 제1항에 있어서,
상기 혼합물은 1,100 ~ 1,200℃ 온도로 가열하여 200 ~300%로 팽창하고, 비중이 0.5 ~ 0.9 이며, 강도는 350 ~ 500kg/㎠인 것을 특징으로 하는 점토와 실리카를 이용한 경량골재.
- 제1항의 점토와 실리카를 선별하고, 점토 및 실리카의 불순물을 제거하는 선별 및 세정하는 단계;
상기 점토와 실리카를 분말형태로 분쇄하는 단계;
상기 점토와 실리카의 혼합물에 제1항의 포졸란, 재생유 및 규산계 용융고화물을 혼합하고, 혼합물의 수분함량이 5 ~ 10%이 되도록 물을 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 성형기를 통해 성형하는 단계;
상기 성형물을 가열 및 소성하는 단계;
상기 소성하는 단계에 의한 소성물을 냉각하는 단계; 및
경량골재를 수득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 점토와 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법.
- 제3항에 있어서,
점토 및 실리카의 불순물을 제거하는 선별 및 세정하는 단계에서,
상기 실리카는, 석영과 불순 광물을 결정 단위 이하의 크기로 분쇄하고, 석영 결정과 불순 광물 간의 비중 차에 의해 불순 광물이 제거되는 것을 특징으로 하는 점토와 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법.
- 제3항에 있어서,
상기 성형물을 가열 및 소성하는 단계는,
성형물이 로타리키른의 원료투입구에서 처음 소정 구간까지 500 ~ 800℃의 온도로 1차 가열되고, 이후 구간에서 900 ~ 1000℃의 온도로 2차 가열되며, 마지막 구간에서 1,100 ~ 1,200℃의 온도로 3차 가열되고, 200 ~ 300% 팽창되는 것을 특징으로 하는 점토와 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법.
- 제3항에 있어서,
경량골재를 수득하는 단계에서,
상기 경량골재는, SiO2 50 ~ 80 중량％, Al2O3 1 ~ 30 중량% 및 Fe2O3 5 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 점토와 실리카를 이용한 경량골재의 제조방법. - 삭제
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2020
- 2020-12-24 KR KR1020200183537A patent/KR102363677B1/ko active Active
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