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KR20000075373A - A method for manufacturing nomal potland cement utilizing a sewage and clean water sludge - Google Patents

A method for manufacturing nomal potland cement utilizing a sewage and clean water sludge Download PDF

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KR20000075373A
KR20000075373A KR1019990023224A KR19990023224A KR20000075373A KR 20000075373 A KR20000075373 A KR 20000075373A KR 1019990023224 A KR1019990023224 A KR 1019990023224A KR 19990023224 A KR19990023224 A KR 19990023224A KR 20000075373 A KR20000075373 A KR 20000075373A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sewage
sludge
portland cement
raw material
purified
Prior art date
Application number
KR1019990023224A
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Korean (ko)
Inventor
전청수
Original Assignee
김관영
성신양회공업 주식회사
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: A conventional portland cement using sludge as raw materials is provided to save manufacturing costs and prevent environmental pollution. CONSTITUTION: The manufacturing method of portland cement comprises the steps of: mixing sludge as clay materials with lime and other materials; grinding to a size of smaller than 100 micrometer; heating to 1500°C for purifying and producing clinker; quenching to lower than 100°C; adding gypsum, then grinding.

Description

하수 및 정수슬러지를 원료로 한 보통 포틀랜드 시멘트 및 그 제조방법{A method for manufacturing nomal potland cement utilizing a sewage and clean water sludge}A method for manufacturing nomal potland cement utilizing a sewage and clean water sludge as raw material for sewage and purified sludge

본 발명은 하수 및 정수폐기물을 이용하여 보통 포틀랜드 시멘트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 하수 및 정수정화시 발생되는 다량의 하수 및 정수슬러지를 보통 포틀랜드 시멘트의 원료로 활용하여 제조함에 의하여 시멘트 제조비를 절감함은 물론 하수 및 정수폐기물로 인한 심각한 환경오염을 방지할 수 있는 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a conventional portland cement and its manufacturing method using sewage and water purification waste, and in particular, by manufacturing a large amount of sewage and purified water sludge produced during sewage and water purification as raw materials for portland cement. It relates to ordinary portland cement utilizing sewage and water purification sludge, as well as savings, which can prevent serious environmental pollution from sewage and water purification wastes, and methods of manufacturing the same.

경제발전과 생활의 향상은 식수원의 오염을 가져왔고, 이에 따라 하수 및 정수처리장 및 하수종말처리장의 시설도 불가피하게 증가되어 왔다. 그로 인해, 하수 및 정수처리시 발생되는 2차 부산물인 슬러지의 발생량도 점차적으로 증가되어 이의 처리가 큰 환경문제로 대두되고 있다.Economic development and improved living have resulted in pollution of drinking water sources, and thus, the facilities of sewage and water treatment plants and sewage treatment plants have been inevitably increased. Therefore, the amount of sludge, which is a secondary by-product generated in sewage and water treatment, is also gradually increased, and its treatment is a big environmental problem.

현재 이들 슬러지의 처리는 해양투기나 매립등의 방법에 의존하고 있다. 그러나, 해양투기는 슬러지를 해양에 투기하기까지의 관리, 저장, 운반 등의 과정에서 많은 문제점이 발생되며, 폐기물의 해양투기가 런던협약에 의해 1996년부터 전세계적으로 금지되었기 때문에 슬러지의 해양투기는 우리나라에서도 근시일내에 규제될 전망이다.At present, the treatment of these sludges depends on methods such as ocean dumping and landfilling. However, marine dumping has many problems in the process of managing, storing, and transporting the sludge to the ocean, and since dumping of waste has been banned worldwide since 1996 under the London Convention, sludge dumping at sea Is also expected to be regulated in the near future.

한편, 또다른 처리방법으로 건조후 단순 소각하는 방법이 있으나, 높은 소각비용과 소각후 발생되는 재(災)의 처리가 문제가 되고 있다. 이 재(災)는 보통 포틀랜드 시멘트등의 고화제와 혼합하여 처리하는 방법도 있으나 그러면 그때 발생되는 폐기물의 부피가 커지기 때문에 국내의 실정과 같이 매립지가 부족한 상황에서는 적합하지 못하다.On the other hand, there is another method of simple incineration after drying, but the high incineration cost and the treatment of ash generated after incineration has become a problem. This ash is usually mixed with solidifying agents such as Portland cement, but it is not suitable for the situation where landfill is insufficient as domestic situation because the volume of waste generated at that time becomes large.

따라서, 이제 폐기물의 처리문제는 생활터전과 지구환경을 위협하는 심각한 사회적 문제로 대두되고 있는 것이 주지의 사실이다. 그러므로, 이제는 위와 같은 문제점을 유발하는 슬러지의 단순처리단계를 넘어서 적극적으로 활용하여 처리시 발생되는 2차 오염원을 줄이는 방법을 모색하는 것이 바람직하다.Therefore, it is well known that the disposal of waste is now a serious social problem that threatens the living environment and the global environment. Therefore, it is now desirable to find a way to reduce secondary pollutants generated during the treatment by actively utilizing the simple treatment step of the sludge causing the above problems.

특히, 생활에서 발생되는 폐기물중 우리생활과 밀접한 관계를 가지는 식수원 정화시 발생되는 정수슬러지와 하수처리후 발생되는 하수슬러지는 그 처리방법이 현실적으로 한계에 달하고 있으나, 그 발생량은 계속적으로 증가하고 있어 심각한 환경오염문제를 일으키고 있다.In particular, among the wastes generated in our daily life, the purified sludges generated during the purification of drinking water sources closely related to our lives and the sewage sludges generated after sewage treatment have reached the limit in reality, but the amount of wastes is increasing. It is causing environmental pollution.

이같은 하수 및 정수슬러지는 그대로 버려지므로 경제적 측면에서 큰 손실이 아닐 수 없으며, 이를 자원으로 활용하는 방안이야말로 환경오염의 방지와 더불어 자원재활용의 경제적급부를 동시에 충족시킬 수 있는 획기적인 방안이다.Such sewage and water purification sludge are discarded as it is, so it is a big loss in terms of economics, and the use of this as a resource is an innovative way to prevent economic pollution and simultaneously meet the economic benefits of resource recycling.

위와 같은 취지에서 하수 및 정수슬러지의 주요성분인 SiO2, Al2O3, Fe2O3등이 보통 포틀랜드 시멘트의 주성분을 이루고 있는 점에 착안해 보통 포틀랜드 시멘트의 원료로 활용하며, 이 원료를 1500℃까지 가열하는 과정에서 하수 및 정수슬러지의 유해성분을 정화시켜 하수 및 정수슬러지를 안정적으로 처리하는 방법이 착안되었다. 이 방법이야말로 국가의 경제적 이익과 환경오염을 방지하는 최선의 방안이 아닌가 한다.In view of the above, SiO 2 , Al 2 O 3 , and Fe 2 O 3 , which are the main components of sewage and water purification sludge, are usually used as raw materials for portland cement. A method of stably treating sewage and purified sludge by purifying the harmful components of sewage and purified sludge in the process of heating to 1500 ℃. This is the best way to prevent national economic benefits and environmental pollution.

본 발명의 목적은 위와 같은 취지를 감안하여 안출한 것으로서, 식수정화시 발생되는 다량의 하수 및 정수슬러지를 시멘트의 원료로 활용하여 보통 포틀랜드 시멘트를 제조함으로써 시멘트의 제조비를 절감함은 물론 하수 및 정수폐기물로 인한 심각한 환경오염을 방지할 수 있는 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트 및 보통 포틀랜드 시멘트제조방법을 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is devised in view of the above, by using a large amount of sewage and purified water sludge produced in the purification of drinking water as a raw material of cement to reduce the manufacturing cost of cement as well as to reduce the production cost of cement as well as sewage and water purification It is to provide ordinary Portland cement and ordinary Portland cement manufacturing method using sewage and water sludge which can prevent serious environmental pollution caused by waste.

도 1은 본 발명에 따른 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트제조공정을 설명하기 위한 시멘트제조설비의 전체개략도,1 is an overall schematic diagram of a cement manufacturing facility for explaining the ordinary portland cement manufacturing process utilizing sewage and water purification sludge according to the present invention,

도 2는 도 1의 공정을 알기 쉽게 나타낸 흐름도,Figure 2 is a flow chart showing the process of Figure 1 clearly;

도 3은 본 발명이 적용되는 시멘트 생산설비의 배치도.3 is a layout view of the cement production facility to which the present invention is applied.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ** Explanation of Signs of Major Parts of Drawings *

10 : 1차조쇄기 12 : 석회석1차혼합치장기10: 1st crusher 12: Limestone primary mixing fixture

14 : 2차조쇄기 16 : 3차조쇄기14: secondary crusher 16: third crusher

18 : 석회석2차혼합치장기 20 : 원료저장기18: limestone secondary mixing fixture 20: raw material storage

22 : 원료미분쇄기 24 : 혼합원료저장실22: raw material grinding machine 24: mixed raw material storage room

26 : 예열기 28 : 소성로26: preheater 28: firing furnace

30 : 냉각기 32 : 크링커저장기30: cooler 32: clinker reservoir

34 : 시멘트분쇄기 36 : 시멘트저장기34: cement grinding machine 36: cement storage

38 : 포장기 40 : 분무탑38: packing machine 40: spray tower

50 : 전기집진기50: electrostatic precipitator

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트제조방법은 시멘트를 제조하는 방법에 있어서, 하수종말처리장 및 정수사업소에서 공급된 하수 및 정수슬러지를 점토질원료로 하여 석회질 및 기타 부원료와 혼합하는 단계; 상기 혼합된 조합원료를 약 100㎛이하의 크기로 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 원료를 최고 1500℃까지 가열하여 하수 및 정수슬러지에 함유되어 있는 유해성분을 정화시키며 보통 포틀랜드 시멘트의 중간제품인 크링커(Clinker)를 생산하는 단계; 및 상기 크링커를 주원료로 하여 그에 첨가재인 석고를 혼합하고 미분쇄하여 최종제품인 보통 포틀랜드 시멘트를 생산하는 단계를 포함한다.Portland cement manufacturing method using the sewage and water purification sludge according to the present invention for achieving the above object in the method of manufacturing cement, sewage and purified water sludge supplied from the sewage treatment plant and water purification plant as a clay raw material Mixing with calcareous and other minor ingredients; Grinding the mixed raw material to a size of about 100 μm or less; Heating the pulverized raw material up to 1500 ° C. to purify harmful components contained in sewage and water purification sludge and to produce clinker, which is usually an intermediate product of Portland cement; And clinker as a main raw material, and mixing and pulverizing gypsum as an additive thereto to produce the final product, ordinary portland cement.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수 및 정수슬러지를 원료로 활용하여 제조된 보통 포틀랜드 시멘트는 석회질원료, 점토질원료를 석고와 혼합하여 제조되는 보통 포틀랜드 시멘트에 있어서, 하수 및 정수슬러지를 상기 점토질원료로 하여 상기 석회질원료 및 부원료와 혼합하여 조합원료를 제조하고 첨가제인 상기 석고를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 한다.In addition, the ordinary portland cement prepared by utilizing the sewage and purified water sludge according to the present invention for achieving the other object is a common portland cement manufactured by mixing lime material, clay material with gypsum, sewage and purified water sludge It is characterized in that it is prepared by mixing with the lime raw material and the secondary raw material as the clay raw material to produce a combination raw material and adding the gypsum as an additive.

보통 포틀랜드 시멘트는 그 주성분이 SiO2, Al2O3, Fe2O3및 CaO등의 화합물로서 품질특성이 일정한 규격내에 있어야 하고, 물과 접촉경화하여 안전성을 갖고 경화후에 물에 불용성 물질이 되는 성질을 띠어야 한다. 이러한 보통 포틀랜드 시멘트를 제조하기 위해서는 그 주성분인 SiO2, Al2O3, Fe2O3및 CaO등을 함유하고 있는 원료를 선정해야 하는 데, 이러한 성질의 보통 포틀랜드 시멘트원료로는 다음과 같은 것이 있다.In general, Portland cement is mainly composed of compounds such as SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 and CaO. Its quality characteristics must be within a certain standard. It should be tempered. In order to manufacture such ordinary portland cement, it is necessary to select raw materials containing SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3, and CaO, which are the main components of the ordinary portland cement. have.

첫째, 석회질 원료로 보통 포틀랜드 시멘트성분중 약 60~66%를 차지하고 있다.First, it is a raw material for calcite, accounting for about 60 ~ 66% of Portland cement.

둘째, 점토질원료는 지표상에 널리 분포되어 있는 점토에서 얻으며, 보통 포틀랜드 시멘트성분중 염기성분인 CaO를 제외하고는 다른 SiO2, Al2O3, Fe2O3들은 점토질원료에서 충당되게 된다. 보통 포틀랜드 시멘트원료로서 점토성분은 SiO2가 55%이하, Al2O3가 20%이상이 적당하며, 알카리(Na2O+K2O)함량이 소성로 코팅(Coating)형성의 주요인이 되므로 낮을수록 양질의 점토이며 원료배합비율은 10% 내외이다. 본 발명에서는 이 점토질원료로 하수 및 정수슬러지를 기존의 점토나 현재 사용중인 경석,납석, Fly-ash를 대체하여 사용한다. 이로 인해, 원료비의 절감을 꾀할 수 있다.Second, clay raw materials are obtained from clay which is widely distributed on the surface, and other SiO 2 , Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 are covered from clay raw materials except CaO, which is a basic component of Portland cement. As a raw material for portland cement, clay is less than 55% of SiO 2 and more than 20% of Al 2 O 3 , and the lower the alkali content (Na2O + K2O) is the main factor in forming the coating of the kiln, the lower the quality of clay The blending ratio is around 10%. In the present invention, the clay raw material is used to replace sewage and purified sludge with existing clay or pumice, pavement and fly ash. For this reason, the raw material cost can be reduced.

셋째, 산화철원료로 보통 포틀랜드 시멘트중 약 3~4%에 달하는 Fe2O3함량을 석회질, 점토질원료에서 충족시키지 못할 경우 사용된다.Third, iron oxide is usually used when lime and clay materials do not meet Fe 2 O 3 content, which is about 3-4% of Portland cement.

넷째, 석고는 보통 포틀랜드 시멘트의 응결시간을 조절하기 위해 소성이 된 반제품 크링커에 첨가되는 원료로, 초기강도를 향상시키고 수중팽창, 건조수축을 감소시키며, 안정도를 향상시키는 역할을 한다. 첨가되는 석고의 함량은 보통 포틀랜드 시멘트의 약 4~5%정도이다.Fourth, gypsum is a raw material added to semi-finished clinker which is usually fired to control the setting time of Portland cement. It is used to improve initial strength, reduce underwater expansion and shrinkage, and improve stability. The gypsum content is usually about 4-5% of Portland cement.

위와 같은 원료구성을 갖는 보통 포틀랜드 시멘트에서 점토질원료로 본 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트제조방법에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다.The general Portland cement manufacturing method using sewage and water purification sludge as a clay material in ordinary Portland cement having the above raw material composition is as follows.

각 하수종말처리장 및 정수사업소에서 하수 및 정수처리과정에서 발생되는 하수 및 정수슬러지의 처리방법에 대해서는 본 발명에서는 다루지 아니한다. 다만, 본 발명에서는 하수 및 정수처리과정에서 발생된 하수 및 정수슬러지를 보통 포틀랜드 시멘트의 점토질원료로 이용하는 방법을 개시하고자 하는 것이다.The method of treating sewage and purified sludge generated in the sewage and purified water treatment process at each sewage treatment plant and water purification plant is not covered in the present invention. However, the present invention is to disclose a method of using the sewage and purified water sludge generated in the sewage and water treatment process as a clay material of the ordinary portland cement.

각 하수종말처리장 및 정수사업소에서 하수 및 정수슬러지가 운반되면, 각 하수종말처리장 및 정수사업소에서 공급된 하수 및 정수슬러지를 점토질원료로 하여 석회질 및 기타 부원료와 혼합한다. 그리고, 이 혼합된 조합원료를 약 100㎛이하의 크기로 분쇄한다. 이 분쇄된 원료를 최고 1500℃까지 가열하여 시멘트의 중간제품인 크링커(Clinker)를 생산한다. 이 과정에서 유해성분이 무해성분으로 정화된다. 그리고나서, 중간제품인 크링커를 주원료로 하여 그에 첨가재인 석고를 혼합하여 미분쇄한다. 그러면, 최종제품인 보통 포틀랜드 시멘트가 생산된다.When sewage and purified water sludge is transported from each sewage treatment plant and water purification plant, sewage and purified sludge supplied from each sewage treatment plant and water treatment plant is mixed with lime and other auxiliary materials. Then, the mixed raw material is ground to a size of about 100 μm or less. The ground material is heated up to 1500 ° C to produce clinker, an intermediate product of cement. In this process, noxious components are purified to harmless components. Then, using the clinker as an intermediate product as the main raw material, the gypsum as an additive is mixed and pulverized. The final product, usually Portland cement, is then produced.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트제조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail for the ordinary portland cement manufacturing method utilizing sewage and water purification sludge according to the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트제조공정을 설명하기 위한 보통 포틀랜드 시멘트제조설비의 전체개략도이고, 도 2는 도 1의 공정을 알기 쉽게 흐름도로 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 본 발명이 적용되는 보통 포틀랜드 시멘트생산설비의 배치도를 나타낸 것이다.Figure 1 is a general schematic diagram of a typical Portland cement manufacturing facility for explaining the ordinary Portland cement manufacturing process utilizing sewage and water purification sludge according to the present invention, Figure 2 is a flow diagram showing the process of FIG. In addition, Figure 3 shows a layout of a normal portland cement production equipment to which the present invention is applied.

석회석광산에서 채굴된 석회석은 1차조쇄기(10), 석회석1차혼합치장기 (12), 2차조쇄기(14), 3차조쇄기(16) 및, 석회석2차혼합치장기(18)를 거치면서 30㎜의 크기로 분쇄된다. 이와 같이 분쇄된 석회석과 점토질원료 및 산화철원료를 원료저장기(20)에서 저장혼합하여 원료미분쇄기(22)로 보내 혼합된 조합원료를 약 100㎛이하의 크기로 미분쇄한다. 이때, 하수종말처리장 및 정수사업소에 운송된 하수 및 정수슬러지를 점토질원료로 사용하게 된다.(단계100,110) 이 미분쇄된 원료는 대형원기둥형상의 혼합원료저장실(24)에 보관하며, 일정량을 다음공정으로 공급한다. 미분쇄된 보통 포틀랜드 시멘트원료를 주가열로인 소성로에 투입하기 전에 예열기(26)에서 약 900℃까지 예비가열하여 열효율 및 생산성을 증가시키게 된다. 이때, 석회석은 약 800~900℃의 온도범위에서 CaO와 CO2로 활발히 분해된다. 이 분해된 석회(CaO)성분은 폐기물소각시 발생되는 HCl, SO2등의 유해가스와 반응하여 무해한 성분으로 정화되며, 이에 대한 반응식은 아래와 같다.Limestone mined from the limestone mine is subjected to the primary crusher (10), the limestone primary mixed fixture (12), the secondary crusher (14), the tertiary crusher (16), and the limestone secondary mixed fixture (18). While being ground to a size of 30 mm The crushed limestone, clay material and iron oxide material are stored and mixed in the raw material storage unit 20 and sent to the raw material grinding machine 22 to pulverize the mixed raw material to a size of about 100 μm or less. At this time, the sewage and purified sludge transported to the sewage treatment plant and water purification plant will be used as clay raw material. (Step 100, 110) This finely ground raw material is stored in a large cylindrical mixed raw material storage room 24, and a predetermined amount is Supply to the process. Prior to inputting the pulverized ordinary Portland cement raw material into the kiln, which is the main heating furnace, the preheater 26 is preheated to about 900 ° C. to increase thermal efficiency and productivity. At this time, limestone is actively decomposed into CaO and CO 2 in the temperature range of about 800 ~ 900 ℃. The decomposed lime (CaO) component is purified into harmless components by reacting with harmful gases such as HCl and SO 2 generated during incineration of waste, and the reaction formula is as follows.

* CaCO3→ CaO + CO2 CaCO 3 → CaO + CO 2

* CaO + 2HCl → CaCl2+ HClCaO + 2HCl → CaCl 2 + HCl

* CaCO3+ SO3→ 1/2O2→ CaSO4+ CO2 CaCO 3 + SO 3 → 1 / 2O 2 → CaSO 4 + CO 2

특히, 예열기(26)를 거치면서 위와 같이 원료와의 화학반응에 의해 무해가스로 정화된 배기가스는 도 3에 도시된 집진시설인 분무탑(40)으로 유입되는 데, 이 분무탑(40)에서는 시간당 20톤 정도의 물을 분사시켜 유해가스를 분진과 함께 액적입자화시킨다. 이는 배기가스중 유해가스인 HCl, SO2, NOx, CO등이 물에 잘 용해 또는 흡수되는 성질을 이용한 것이다. 이렇게 용해 또는 흡수된 유해가스와 액적입자화된 분진은 전기집진기(50)를 거치면서 포집된다. 따라서, 폐기물소각시 발생된 유해가스는 그 농도가 현저히 감소되어 굴뚝을 통해 배기된다.In particular, the exhaust gas purified as a harmless gas by the chemical reaction with the raw material as described above while passing through the preheater 26 is introduced into the spray tower 40 of the dust collecting facility shown in Figure 3, the spray tower 40 In Esau, about 20 tons of water are injected per hour to form hazardous particles with dust. This utilizes the property that the harmful gases HCl, SO 2 , NOx, CO, etc. in the exhaust gas is well dissolved or absorbed in water. Thus dissolved or absorbed harmful gas and droplets of the particles are collected while passing through the electrostatic precipitator (50). Therefore, the harmful gases generated during incineration of waste are significantly reduced in concentration and are exhausted through the chimney.

한편, 예열기(26)에서 1차 가열된 원료를 소성로(28)에서 최고 1500℃까지 가열소성하여 보통 포틀랜드 시멘트의 중간제품인 크링커를 생산하다.(단계120) 소성로(28)에서 배출된 고온의 크링커는 냉각기(30)로 보내져 100℃이하로 급냉시킨다. 그리고나서, 크링커저장기(32)로 보내져 냉각된 크링커가 저장되어 일정량씩 보통 포틀랜드 시멘트분쇄기(34)로 공급된다. 이와 같이 공급되는 크링커를 주원료로 하여 보통 포틀랜드 시멘트분쇄기(34)에서 첨가재인 석고를 혼합시켜 미분쇄하여 최종제품인 보통 포틀랜드 시멘트를 생산하게 된다.(단계130) 생산된 보통 포틀랜드 시멘트는 보통 포틀랜드 시멘트저장기(36)에 저장되어 포장기(38)를 거쳐 포장출하되거나 벌크(Bulk)형태로 출하된다.On the other hand, the raw material first heated in the preheater 26 is heated and fired to a maximum temperature of 1500 ° C. in the kiln 28 to produce a clinker, which is usually an intermediate product of Portland cement. (Step 120) The high temperature clinker discharged from the kiln 28. It is sent to the cooler 30 to quench below 100 ° C. The clinker, which is then cooled to the clinker reservoir 32, is stored and supplied to the portland cement grinder 34, usually by an amount. In this way, the clinker supplied as a main raw material is mixed with the gypsum as an additive in the ordinary Portland cement grinder 34 to finely grind the final product to produce the final portland cement. (Step 130) The produced ordinary portland cement is usually stored in portland cement. It is stored in the machine 36 and shipped through the packaging machine 38 or shipped in bulk (Bulk) form.

이하에서는 본 발명의 작용효과에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter will be described in detail with respect to the effect of the present invention.

위와 같은 제조공정에서 보통 포틀랜드 시멘트원료중 점토질원료가 약 10%를 차지하므로, 계산상으로는 하수 및 정수슬러지를 보통 포틀랜드 시멘트생산에 10%까지 사용할 수 있으나, 품질상의 문제로 현실적으로는 불가능한 상태이다. 실제로, 현재 사용중인 경석, 납석, Fly-ash와 함께 사용할 경우 약 3%까지 사용이 가능하며, 위의 원료를 대체하여 사용할 경우에는 5%까지도 사용이 가능하다.In the above manufacturing process, since clay material takes up about 10% of the ordinary portland cement raw materials, sewage and water purification sludge can be used up to 10% in ordinary Portland cement production, but it is not practically possible due to quality problems. In fact, up to about 3% can be used when used with pumice, feldspar, and fly ash, and up to 5% when using the above raw materials.

표 1. 정수슬리지화학성분검토Table 1. Review of Sludge Chemical Composition

(단위 : % )(unit : % )

성분ingredient SiO2SiO2 Al2O3Al2O3 Na2O + K2ONa2O + K2O CI(PPM)CI (PPM) 기준치Reference value 55↓55 ↓ 20↑20 ↑ 4↓4 ↓ 300↓300 ↓ A정수장A water purification plant 45.7445.74 24.9324.93 3.603.60 248248 B정수장B water purification plant 34.0434.04 29.2329.23 2.452.45 938938 C정수장C water purification plant 45.9845.98 25.0425.04 4.104.10 5353 D정수장D water purification plant 50.2650.26 21.2521.25 -- 1313 E정수장E water purification plant 47.7447.74 19.4519.45 -- 3333 평균Average 44.7544.75 23.9823.98 2.032.03 257257

표 1은 각 정수장들로부터 운송된 정수슬러지의 화학성분분석표를 보는 주는 것으로, 위에서 기설명한 보통 포틀랜드 시멘트의 점토질원료로 요구되는 기준치에 각 정수장에서 공급된 정수슬러지의 화학조성이 적합함을 보여주고 있다.Table 1 shows the chemical composition table of the purified sludge transported from each water treatment plant, showing that the chemical composition of the purified sludge supplied from each water treatment plant is suitable for the standard value required for the clay material of ordinary Portland cement described above. have.

표 2. 원료배합비Table 2. Raw Material Composition Ratio

(단위 : %)(unit : %)

구분division L.S.FL.S.F S.MS.M I.MI.M 사용기준Standard of use 93.0±1.093.0 ± 1.0 2.48±0.052.48 ± 0.05 1.65±0.051.65 ± 0.05 조합원료2%2% raw materials 94.094.0 2.552.55 1.631.63 조합원료3%3% raw materials 94.894.8 2.562.56 1.601.60

여기서, L.S.F는 석회포화도(LIME SATURATION FACTOR)를 나타내며, S.M은 규산율(SILICA MODULUS), I.M은 철율(IRON MODULUS)을 표시한다. 위 표 2에서 보듯이 정수슬러지사용량이 전체 원료투입량의 3%까지 사용기준에 적합하여 3%이내에서는 정수슬러지의 사용에 아무런 문제가 없음이 확인되었다.Here, L.S.F represents the degree of lime saturation (LIME SATURATION FACTOR), S.M represents the SILICA MODULUS, I.M represents the iron modulus (IRON MODULUS). As shown in Table 2 above, it is confirmed that there is no problem in the use of purified sludge within 3%, since the purified sludge use amount satisfies the usage criteria up to 3% of the total raw material input amount.

표 3. 보통 포틀랜드 시멘트품질검토Table 3. Common Portland Cement Quality Review

(단위 : %, ㎠/g, kgf/㎠)(Unit:%, ㎠ / g, kgf / ㎠)

일자Date 화학성분Chemical composition 물리성능Physical performance MgOMgO 1g Loss1g Loss 분말도Powder 3일강도3 days strength 7일강도7 days strength 28일강도28 days strength KS기준KS Standard 5.05.0 3.03.0 28002800 130130 200200 290290 10월27일October 27 2.572.57 1.301.30 34413441 220220 313313 404404 10월28일October 28 2.532.53 1.251.25 33473347 230230 300300 410410 10월29일October 29 2.542.54 1.311.31 32753275 226226 307307 408408 10월30일October 30 2.502.50 1.291.29 33263326 235235 312312 408408 10월31일October 31 2.592.59 1.321.32 33883388 230230 300300 392392 11월 2일November 2 2.562.56 1.361.36 33723372 233233 310310 410410 11월 3일November 3 2.582.58 1.251.25 33403340 230230 310310 412412 11월 4일November 4 2.662.66 1.411.41 33563356 224224 304304 410410 11월 5일5 November 2.612.61 1.421.42 33253325 238238 307307 408408 11월 6일November 6 2.612.61 1.381.38 33513351 237237 301301 410410 평균Average 2.582.58 1.331.33 33523352 230230 306306 407407

위의 각 정수장으로부터 운반공급된 수슬러지를 점토질원료로 사용하여 보통 포틀랜드 시멘트를 제조한 결과를 표 3은 보여주고 있다. 이 표에 의하면 정수슬러지를 이용하여 생산된 보통 포틀랜드 시멘트의 품질이 화학성분이나 물리적 성능면에서 KS기준에 만족되어 기존의 점토나 기타 재질로 생산된 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 하등 손색이 없음이 입증되었다.Table 3 shows the results of ordinary Portland cement production using the water sludge transported from each water treatment plant as clay material. According to this table, the quality of ordinary portland cement produced using purified water sludge meets the KS standard in terms of chemical composition and physical performance, and it is proved to be inferior to conventional portland cement produced using conventional clay or other materials. .

표 4. 하수슬리지화학성분검토Table 4. Review of Sewage Sludge Chemical Composition

(단위 : % )(unit : % )

성분ingredient SiO2SiO2 Al2O3Al2O3 Na2O + K2ONa2O + K2O CI(PPM)CI (PPM) 기준치Reference value 55↓55 ↓ 20↑20 ↑ 4↓4 ↓ 300↓300 ↓ A하수종말처리장A Sewage Treatment Plant 36.2136.21 21.5921.59 2.672.67 283283 B하수종말처리장B sewage treatment plant 32.7832.78 23.7223.72 2.222.22 248248 C하수종말처리장C sewage treatment plant 32.0932.09 23.8823.88 2.952.95 283283 D하수종말처리장D sewage treatment plant 39.1339.13 20.2320.23 2.292.29 319319 E하수종말처리장E Sewage Treatment Plant 37.2037.20 21.0821.08 1.821.82 212212 평균Average 35.4835.48 22.1022.10 2.392.39 269269

표 4는 각 하수종말처리장들로부터 운송된 하수슬러지의 화학성분분석표를 보여 주는 것으로, 위에서 기설명한 보통 포틀랜드 시멘트의 점토질원료로 요구되는 기준치에 각 하수종말처리장에서 공급된 하수슬러지의 화학조성이 적합함을 보여주고 있다.Table 4 shows the chemical composition table of the sewage sludge transported from each sewage treatment plant, and the chemical composition of sewage sludge supplied from each sewage treatment plant is suitable for the standard requirements for clay material of ordinary Portland cement described above. Is showing.

표 5. 원료배합비Table 5. Raw Material Composition Ratio

(단위 : %)(unit : %)

구분division L.S.FL.S.F S.MS.M I.MI.M 사용기준Standard of use 93.0±1.093.0 ± 1.0 2.48±0.052.48 ± 0.05 1.65±0.051.65 ± 0.05 조합원료2%2% raw materials 93.893.8 2.502.50 1.661.66 조합원료3%3% raw materials 94.094.0 2.512.51 1.641.64

여기서, L.S.F는 석회포화도(LIME SATURATION FACTOR)를 나타내며, S.M은 규산율(SILICA MODULUS), I.M은 철율(IRON MODULUS)을 표시한다. 위 표 5에서 보듯이 하수슬러지사용량이 전체 원료투입량의 3%까지 사용기준에 적합하여 3%이내에서는 하수슬러지의 사용에 아무런 문제가 없음이 확인되었다.Here, L.S.F represents the degree of lime saturation (LIME SATURATION FACTOR), S.M represents the SILICA MODULUS, I.M represents the iron modulus (IRON MODULUS). As shown in Table 5 above, it is confirmed that there is no problem in the use of sewage sludge within 3% because the usage of sewage sludge meets the usage criteria up to 3% of the total input of raw materials.

표 6. 보통 포틀랜드 시멘트품질검토Table 6. Moderate Portland Cement Quality Review

(단위 : %, ㎠/g, kgf/㎠)(Unit:%, ㎠ / g, kgf / ㎠)

일자Date 화학성분Chemical composition 물리성능Physical performance MgOMgO 1g Loss1g Loss 분말도Powder 3일강도3 days strength 7일강도7 days strength 28일강도28 days strength KS기준KS Standard 5.05.0 3.03.0 28002800 130130 200200 290290 10월27일October 27 2.872.87 1.361.36 33823382 234234 302302 406406 10월28일October 28 2.922.92 1.221.22 33423342 232232 302302 402402 10월29일October 29 2.882.88 1.311.31 33983398 230230 299299 398398 10월30일October 30 2.812.81 1.261.26 34103410 238238 320320 408408 10월31일October 31 2.742.74 1.421.42 34513451 216216 298298 389389 11월 2일November 2 2.812.81 1.281.28 34273427 223223 305305 400400 11월 3일November 3 2.732.73 1.121.12 33733373 223223 299299 400400 11월 4일November 4 2.832.83 1.311.31 34073407 233233 306306 403403 11월 5일5 November 2.732.73 1.281.28 33283328 224224 309309 397397 11월 6일November 6 2.722.72 1.441.44 33523352 222222 304304 400400 평균Average 2.802.80 1.301.30 33873387 228228 304304 400400

위의 각 하수종말처리장으로부터 운반공급된 슬러지를 점토질원료로 사용하여 보통 포틀랜드 시멘트를 제조한 결과를 표 6은 보여주고 있다. 이 표에 의하면 하수슬러지를 이용하여 생산된 보통 포틀랜드 시멘트의 품질이 화학성분이나 물리적 성능면에서 KS기준에 만족되어 기존의 점토나 기타 재질로 생산된 보통 포틀랜드 시멘트에 비해 하등 손색이 없음이 입증되었다.Table 6 shows the results of ordinary Portland cement production using the sludge transported from each of the above sewage treatment plants as clay raw material. According to this table, the quality of ordinary Portland cement produced using sewage sludge meets the KS standard in terms of chemical composition and physical performance, and it is proved to be inferior to conventional Portland cement produced using conventional clay or other materials. .

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 의한 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트제조방법은 식수정화시 발생되는 다량의 정수슬러지 및 하수처리시 발생되는 하수슬러지를 보통 포틀랜드 시멘트의 원료로 재활용함으로써 보통 포틀랜드 시멘트의 제조비를 절감하여 제조회사의 경쟁력을 향상할 수 있는 잇점을 가지고 있다. 또한, 하수 및 정수폐기물을 자원으로 재활용하므로 폐기물의 처리비용을 줄일 수 있을 뿐아니라 하수 및 정수폐기물로 인한 심각한 환경오염을 방지하여 지구환경보호에 기여할 수 있는 효과를 가지고 있다.As described above, the ordinary portland cement manufacturing method utilizing sewage and purified water sludge according to the present invention is usually recycled by recycling a large amount of purified sludge generated during drinking water purification and sewage sludge produced by sewage treatment as a raw material of portland cement. It has the advantage of reducing the manufacturing cost of Portland cement and improving the competitiveness of the manufacturing company. In addition, by recycling the sewage and purified water as resources, not only can the waste disposal cost be reduced, but it also has the effect of contributing to the protection of the global environment by preventing serious environmental pollution caused by sewage and purified water waste.

Claims (5)

보통 포틀랜드 시멘트에 있어서,Usually in Portland cement, 점토질 원료가 수처리슬러지인 것을 특징으로 하는 하수 및 정수슬러지를 원료로 한 보통 포틀랜드 시멘트.Portland cement, usually made from sewage and purified sludge, characterized in that the clay raw material is water treatment sludge. 제 1항에 있어서, 상기 수처리슬러지가 하수슬러진 인것을 특징으로 하는 하수 및 정수슬러지를 원료로 한 보통 포틀랜드 시멘트.2. The ordinary portland cement according to claim 1, wherein the sewage sludge is a sewage sludge. 제 1항에 있어서, 상기 수처리슬러지가 정수슬러진 인것을 특징으로 하는 하수 및 정수슬러지를 원료로 한 보통 포틀랜드 시멘트.2. The ordinary portland cement according to claim 1, wherein the water treatment sludge is purified water sludge. 보통 포틀랜드 시멘트 제조방법에 있어서,Usually in Portland cement manufacturing methods, 수처리슬러지를 점토질원료로 하여 석회질 및 기타 부원료와 혼합하는 단계;Mixing the water-treated sludge as a clay material and mixing it with lime and other auxiliary materials; 상기 혼합된 조합원료를 약 100㎛이하의 크기로 분쇄하는 단계;Grinding the mixed raw material to a size of about 100 μm or less; 상기 분쇄된 원료를 최고 1500℃까지 가열하여 시멘트의 중간제품인 크링커(Clinker)를 생산하는 단계; 및Heating the pulverized raw material up to 1500 ° C. to produce clinker, an intermediate product of cement; And 상기 크링커를 주원료로 하여 그에 첨가재인 석고를 혼합하고 미분쇄하여 최종제품인 보통 포틀랜드 시멘트를 생산하는 단계를 포함하는 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트제조방법.The main portland cement manufacturing method using the sewage and water purification sludge, comprising the step of mixing the finer gypsum as the main raw material and grinding and grinding the gypsum as an additive. 제 4항에 있어서, 상기 분쇄된 원료를 최고 1500℃까지 가열하는 과정에서 유해성분이 무해성분으로 정화되는 것을 특징으로 하는 하수 및 정수슬러지를 활용한 보통 포틀랜드 시멘트제조방법.[5] The method of claim 4, wherein the hazardous ingredients are purified as harmless components by heating the pulverized raw materials up to 1500 ° C.
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