선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 2005). 따라서 본 연구에서는 점결제로 점토를 첨가하여 소성 및 성형성 등의 성질을 개선하고자 하였다.
- 본 연구는 Ti염과 Fe염으로 화학 처리된 염색공단 슬러지를 이용하여 인공경량골재를 제조하고, 인공경량골재로의 활용성 검토를 위하여 골재로서의 물리적 특성 등을 평가한 것으로 연구로부터 얻은 결론은 다음과 같다.
- 본 연구에서 인공경량골재 제조를 위한 슬러지는 대구염색공단에서 발생하는 화학처리슬러지(Ti염, Fe염)를 사용하였으며, 슬러지의 기본 물성을 알아보기 위하여 수분함량, 강열감량 및 중금속 용출 특성을 분석하였다.
제안 방법
- Table 3과 같이 배합비율은 슬러지가 가소성 성질이 거의 없기 때문에 점결제로 사용되는 점토의 혼합비율을 최소 50%로 기준을 잡고 일정 비율씩 증가시켜 점토(C):슬러지(S)비를 1:1~9:1까지 6단계로 변화시켰다.
- 염색공단 슬러지를 활용한 인공경량골재 제조에 있어 슬러지와 점토의 배합비율과 함수율에 따라 성형성이 크게 달라진다. 따라서 본 연구에서는 점토 배합비율과 함수비에 따른 성형성 평가를 실시하여 최적의 점토 및 함수율을 선정한 후 소성 공정을 거쳐 인공경량골재를 제조하였다. 또한 제조된 경량골재에 대해서 입도 및 조립률, 밀도, 흡수율, 단위용적질량, 안정성 및 환경유해성 등을 측정하였으며, 실험계획은 Table 3과 같다.
- Table 5와 같이 성형성은 함수율 24%와 33%에서 일부 어느 정도의 형상을 갖는 비교적 양호로 평가된 경우도 있으나, 성형성을 고려한 최적 함수율은 27%~30%의 범위에서 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 함수율 30%를 기준으로 하였으며, 슬러지재활용을 높이기 위하여 점토와 슬러지 배합비율 1:1, 2:1, 4:1로 하여 경량골재를 제작하였다.
- 이를 위하여 염색공단 슬러지의 수분함량, 화학조성, 중금속 용출 특성, 강열감량 등의 기초 물성을 검토하였으며, 점토배합 비율과 함수율에 따른 성형성 검토 등을 통해 염색공단 슬러지를 이용한 인공경량골재를 제조하였다. 또한 염색공단 슬러지를 이용하여 제조된 인공경량골재의 입도 및 조립률, 밀도, 흡수율, 단위용적질량, 안정성 및 환경유해성 등을 평가하였다.
- 경량골재의 안정성 시험은 KS F 2507에 준하여 실시하였다. 또한 인공경량골재의 환경성 검토를 위하여 폐기물공정시험방법으로 중금속 용출 특성을 분석하여 환경유해성을 평가하였다.
- 또한 일반적으로 점성토는 함수율의 변화에 따라 고체, 반고체, 소성, 액체의 4가지 상태로 변화 하므로, 소성상태 범위내의 함수율을 찾기 위하여 사용 점토의 액․소성한계 시험을 실시하였으며, 액성한계 33.9%, 소성한계 21.4%의 결과를 바탕으로 각 점토 배합 비율에 대한 함수율을 18%~36%로 3%씩 7단계로 변화시켜 성형성을 평가하였다
- 따라서 본 연구에서는 점토 배합비율과 함수비에 따른 성형성 평가를 실시하여 최적의 점토 및 함수율을 선정한 후 소성 공정을 거쳐 인공경량골재를 제조하였다. 또한 제조된 경량골재에 대해서 입도 및 조립률, 밀도, 흡수율, 단위용적질량, 안정성 및 환경유해성 등을 측정하였으며, 실험계획은 Table 3과 같다.
- 본 연구에서는 염색공단 슬러지를 이용하여 제조된 인공경량골재의 입도 및 조립률을 확인하기 위하여 입도시험을 실시하였으며, 결과를 바탕으로 Fig. 4에 입도분포 곡선을, Table 7에 조립률을 나타내었다. Fig.
- 성형성 평가 결과를 바탕으로 경량골재를 성형하였으며, 105±5℃의 건조로에서 24시간 건조 후 소성과정을 거쳐 인공경량골재를 제조하였다.
- 성형성 평가는 첫째, 각 혼합시료를 유리판 위에 올려놓고 수작업으로 둥근 형태의 모양으로 가공하는 방법과 둘째, 유압식 장비를 이용하여 시료를 ∅50×100mm 크기의 몰드에 투입 후 수직변위가 10mm 발생할 때까지 하중을 가하여 시편을 제작하는 방법으로 실시하였다.
- 소성조건은 1단계 소성온도 500℃에서 1시간 유지시켜 인공경량골재에 포함된 유기물을 산화시키고, 2단계 1,000℃에서 3시간 유지시키는 2단계 소성 공정으로 하였다. 소성과정을 거쳐 제조된 인공경량골재는 입도 및 조립률, 밀도 및 흡수율, 단위용적질량 등의 골재 물성과 안정성 및 환경유해성 등의 성능을 평가하였다.
- 염색공단 슬러지를 이용한 인공경량골재 제조를 위한 성형성은 Table 3과 같이 점토와 슬러지의 배합비율에 따른 함수율을 변화시켜 평가하였다. 성형성 평가는 첫째, 각 혼합시료를 유리판 위에 올려놓고 수작업으로 둥근 형태의 모양으로 가공하는 방법과 둘째, 유압식 장비를 이용하여 시료를 ∅50×100mm 크기의 몰드에 투입 후 수직변위가 10mm 발생할 때까지 하중을 가하여 시편을 제작하는 방법으로 실시하였다.
- 이에 본 연구에서는 염색공단에서 발생되는 슬러지의 처리공정 중 화학적 응집처리 공정에서 사용되어지는 Ti염, Fe염 등 응집침전제를 적용하여 생산된 침전슬러지에 광물질을 첨가하여 믹싱, 건조, 소성 등 일련의 처리 공정을 거쳐 콘크리트 제품용 인공경량 골재로의 재활용을 검토하였다. 이를 위하여 염색공단 슬러지의 수분함량, 화학조성, 중금속 용출 특성, 강열감량 등의 기초 물성을 검토하였으며, 점토배합 비율과 함수율에 따른 성형성 검토 등을 통해 염색공단 슬러지를 이용한 인공경량골재를 제조하였다. 또한 염색공단 슬러지를 이용하여 제조된 인공경량골재의 입도 및 조립률, 밀도, 흡수율, 단위용적질량, 안정성 및 환경유해성 등을 평가하였다.
- 이에 본 연구에서는 염색공단에서 발생되는 슬러지의 처리공정 중 화학적 응집처리 공정에서 사용되어지는 Ti염, Fe염 등 응집침전제를 적용하여 생산된 침전슬러지에 광물질을 첨가하여 믹싱, 건조, 소성 등 일련의 처리 공정을 거쳐 콘크리트 제품용 인공경량 골재로의 재활용을 검토하였다. 이를 위하여 염색공단 슬러지의 수분함량, 화학조성, 중금속 용출 특성, 강열감량 등의 기초 물성을 검토하였으며, 점토배합 비율과 함수율에 따른 성형성 검토 등을 통해 염색공단 슬러지를 이용한 인공경량골재를 제조하였다.
대상 데이터
- 염색공단 슬러지는 대구 염색공단에서 발생하는 Ti염과 Fe염으로 화학 처리된 슬러지를 사용하였으며, 화학조성은 Table 1과 같다. Table 1에서 Ti염 슬러지의 주요성분 구성 함량은 TiO2 76.
- 3%로 나타났다. 염색공단에서 발생되어 최종 처리되는 슬러지는 주로 혼합슬러지이나, 유기물 함량이 높아 본 연구에서는 Ti염 슬러지와 Fe염 슬러지를 원재료로 사용하였다.
이론/모형
- 2002). 경량골재의 안정성 시험은 KS F 2507에 준하여 실시하였다. 또한 인공경량골재의 환경성 검토를 위하여 폐기물공정시험방법으로 중금속 용출 특성을 분석하여 환경유해성을 평가하였다.
- KS F 2534에서는 인공 및 천연 경량골재의 단위용적질량의 상한 값을 규정하고 있으며, 골재의 단위용적질량은 골재의 밀도, 모양, 입도, 함수량 및 다져넣는 방법에 따라 상당히 달라진다. 본 연구에서 인공경량골재의 단위용적질량 시험은 KS F 2505에 준하여 실시하였으며, Fig. 1에 시험전경을 나타내었다.
- 또한 인공경량골재의 밀도는 다공성, 경량성이라는 특성으로 인하여 흡수시간에 의하여 변화하고, 또 흡수속도가 골재의 종류에 의하여 상당히 변화한다. 염색공단 슬러지를 이용하여 제조된 인공경량골재의 밀도 및 흡수율 시험은 KS F 2529 및 KS F 2533에 준하여 실시하였다.
- 염색공단 슬러지를 이용한 인공경량골재 제조를 위하여 사용재료의 기본물성을 분석 하였으며, 물성 시험은 슬러지의 수분함량, 강열감량, 중금속 용출 특성 등에 대해서 각 시험항목별 KS 기준에 준하여 실시하였다.
- 본 연구에서 제조된 경량골재는 향후 콘크리트 2차 제품 또는 콘크리트 제품 등에 인공경량골재로 사용될 수 있다. 이 때 지정폐기물에 함유된 유해물질에 의한 환경유해성 문제가 발생될 수 있으므로, 이를 검토하기 위하여 폐기물공정시험법에 준하여 중금속 용출 특성을 분석하였으며, 그 결과를 Table 8에 나타내었다.
- 탈수슬러지의 높은 수분함량은 경량골재 제조를 위한 혼합 성형시 균질성 저하로 경량골재의 품질 및 입형 형성을 어렵게 하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 건조슬러지를 사용하였다.
- 따라서 KS F 2534 ｢구조용 경량 골재｣에서는 골재의 조립률 허용값을 7%이하로 규정하고 있다(KS F 2534 2009). 제조된 인공경량골재에 대한 입도 시험은 KS F 2502에 준하여 실시하였다.
성능/효과
- 1. 염색공단 슬러지는 가소성이 부족하여 성형성 문제를 해결하기 위해 점결제가 필요 하며, 점결제로 사용된 점토와 슬러지배합비율별 최적 함수율은 27%~30%에서 가장 우수한 성형성을 나타내었다.
- 2. 인공경량골재의 입도는 잔골재와 굵은 골재 표준입도분포곡선 사이에 존재하는 것으로 나타났으며, 조립률은 5.3~5.4의 범위로 잔골재와 굵은 골재 기준 값의 중간범위로 나타났다. 이것은 경량골재 제조 시 수작업에 의한 성형에 기인한 것으로 향후 경량골재 생산 공정에서 충분히 제어 가능할 것으로 판단된다.
- 3. 인공경량골재의 절건 밀도는 1.21~1.52g/cm3의 값으로 나타나 점토와 슬러지 혼합비율에 관계없이 잔골재 기준 값을 모두 만족하였으나, 4:1 혼합비의 경우 1.52g/cm3로 굵은 골재 기준 값인 1.5g/cm3미만을 벗어났다. 또한 흡수율은 24~34%의 범위로 슬러지의 비율이 증가할수록 흡수율이 높아지는 경향을 나타내었다.
- 4. 단위용적질량은 점토와 슬러지 배합비율 1:1, 2:1의 경우 잔골재, 굵은 골재, 혼합골재 모두 기준 값을 만족하였다. 반면 배합비율 4:1의 경우 잔골재와 혼합골재의 기준은 만족하나, 굵은 골재 기준은 조금 벗어났다.
- 5. 인공경량골재의 안정성은 점토와 슬러지 혼합비율에 따라 7.6%~8.5%의 범위를 나타내어 잔골재와 굵은 골재의 안정성 품질기준을 모두 만족하였다. 또한 중금속 용출 특성 분석 결과 대부분의 유해물질은 검출되지 않았으며, 일부 구리, 기름성분이 검출되었으나 폐기물관리법의 지정폐기물 기준 값 미만으로 나타났다.
- Table 1에서 Ti염 슬러지의 주요성분 구성 함량은 TiO2 76.2%, SO3 15.7%, SiO2 2.95%, Fe2O3 2.1%의 순으로 TiO2와 SO3가 91% 이상을 차지하였으며, Fe염 슬러지의 주요성분 구성함량은 Fe2O3 71.5%, SO3 14.2%, TiO2 4.3%, SiO2 2.9%, P2O5 2.8%의 순으로 Fe2O3와 SO3가 85% 이상으로 대부분을 차지하고 있는 것으로 분석되었다.
- Table 2는 점토의 물리화학적 특성을 나타낸 것으로 주요성분 구성 함량은 SiO2 71.4%, Al2O3 15.1%, Fe2O3 4.7%, K2O 2.5%의 순으로 나타났으며, 이 중 SiO2가 71% 이상을 차지하고 있는 것으로 분석되어 인공경량골재 제조시 점결제로의 사용이 가능함을 알 수 있다.
- Table 8에서 경량골재의 중금속은 구리와 기름성분 항목에서 일부 검출되었으나, 폐기물 관리법상 기준 값인 구리 3미만, 기름 성분 5미만으로 폐기물 관리법에서 규정하고 있는 지정폐기물에 함유된 유해물질 기준을 만족하는 것으로 나타났다.
- 5%의 범위를 나타내어 잔골재와 굵은 골재의 안정성 품질기준을 모두 만족하였다. 또한 중금속 용출 특성 분석 결과 대부분의 유해물질은 검출되지 않았으며, 일부 구리, 기름성분이 검출되었으나 폐기물관리법의 지정폐기물 기준 값 미만으로 나타났다.
- 5g/cm3미만을 벗어났다. 또한 흡수율은 24~34%의 범위로 슬러지의 비율이 증가할수록 흡수율이 높아지는 경향을 나타내었다.
- Table 4는 Ti염과 Fe염 슬러지 및 점토에 대한 중금속 용출특성을 나타낸 것으로 Ti염과 Fe염 및 점토 모두 폐기물 관리법에서 규정하고 있는 지정폐기물에 함유된 유해물질 기준을만족하는 것으로 나타났다. 일부 항목에서는 구리 , 수은, 기름성분이 검출되었으나 폐기물 관리법상 기준치인 구리 3미만, 수은 0.005미만, 기름 성분 5미만으로 만족하는 결과를 나타내었다. 그러나 환경적인 측면에서 슬러지를 활용하여 생산된 경량골재에 대한 중금속 용출 특성에 대한 분석도 필요할 것으로 판단된다.
후속연구
- 005미만, 기름 성분 5미만으로 만족하는 결과를 나타내었다. 그러나 환경적인 측면에서 슬러지를 활용하여 생산된 경량골재에 대한 중금속 용출 특성에 대한 분석도 필요할 것으로 판단된다.
- 5%의 범위를 나타내고 있어 잔골재와 굵은 골재의 안정성 품질기준을 모두 만족하고 있다. 본 연구에서 제조된 경량골재는 향후 콘크리트 2차 제품 또는 콘크리트 제품 등에 인공경량골재로 사용될 수 있다. 이 때 지정폐기물에 함유된 유해물질에 의한 환경유해성 문제가 발생될 수 있으므로, 이를 검토하기 위하여 폐기물공정시험법에 준하여 중금속 용출 특성을 분석하였으며, 그 결과를 Table 8에 나타내었다.
- 4의 범위로 잔골재와 굵은 골재 기준 값의 중간범위로 나타났다. 이것은 경량골재 제조 시 수작업에 의한 성형에 기인한 것으로 향후 경량골재 생산 공정에서 충분히 제어 가능할 것으로 판단된다.
- 이와 같이 경량골재의 입도 및 조립률이 기준 값을 벗어나는 것은 경량골재 제조시 수작업에 의한 성형에 기인한 것으로 향후 경량골재 생산 공정에서 충분히 제어 가능할 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.