일반기술

집진슬러지(Sludge)를 원료로 하는 마찰재용 환원 분철 조성물 및 그 제조방법

본 발명은 각종 기계류의 브레이크 계통에 적용되는 것으로써 마찰력과 내열성을 가지면서 사용수명을 연장시킬 수 있는 무독성의 기계류 마찰재용 환원 분철 조성물에 관한 것으로 특히, 철강제조 공정에서 발생하는 집진슬러지(Sludge)를 원료로 하는 마찰재용 환원 분철 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.일반적으로 각종 기계류의 브레이크 계통에 적용되는 마찰재는 산화규소(SiO2)를 주성분으로 하는 침상형 석면을 사용함에 따라서 인체 내부에 흡입된 후 심각한 유독성을 나타내기 때문에 환경공해 측면에서 큰 문제점으로 부각되고 있다. 따라서, 최근 미국, 일본, 스웨덴, 등지에서 환원분철을 석면대체 원료로 사용하여 마찰재로써의 작용효과도 높이고, 제조과정에서부터 각종기계류 사용시까지의 환경공해도 해소하는 이중 효과를 얻고 있다.이와같은 환원 분철조성물을 마찰재용으로 사용하기 위해서는 무엇보다 브레이크 계통 각 제품을 만들어 사용할 경우에 우수한 마찰력과 내열성을 가져야 하며 사용수명도 길어야 됨은 물론 마찰계면의 상호물질의 마모손상이 적어야 하고 사용에 따른 환경공해도 없어야 한다.그러나 마찰재는 분철만을 사용시에 마찰재료로써의 우수한 작용을 얻을 수 없기 때문에 각종 산화물을 적당량 첨가하여 마찰력과 내열성 그리고 사용수명의 향상 및 마찰계면에서의 마모손상이 적게 한다.그러나, 우리나라는 고순도 마그네타이트 철광석이 없을 뿐만 아니라, 외국에서 수입하여 제조할 경우 경쟁력이 약화되며, 제철공정에서 사용되는 호주, 브라질 등지의 수입 철광석은 헤마타이트광(Hematite ; Fe2O3)으로써 환원성이 자철광 보다 불리하여 작업성, 생산성, 경제성이 뒤떨어짐은 물론 다량의 철광석을 파쇄, 분쇄하는 과정에서 심한 분진이 발생되어 주변환경을 오염시키게 된다.따라서, 본 발명의 목적은 국내의 철강회사에서 발생하는 집진 슬러지(Sludge)를 주원료로 하여 경제성, 생산성, 작업성을 향상시키고, 폐기되는 슬러지를 재활용함으로 부가가치를 높이며, 환경오염 해소와 저렴한 원료의 안정공급까지 보장되는 마찰재용 환원분철조성물과 그 제조방법을 제공하는데 있다.본 발명의 구성은 국내 철강회사에서 발생되는 집진슬러지를 원료로 사용하고, 고체환원제에 의한 환원처리방법으로 구성되며, 여기에서 고체환원제는 집진슬러지에 함유되어 있기 때문에 별도의 환원제 첨가 없이 환원처리한다.집진슬러지는 화학적 성분이 중량퍼센트(wt%)로 전철분(T. Fe)35∼50%, 금속철분(M. Fe)2%이하, 산화규소(SiO2)1.0∼8.0%, 산화마그네슘(MgO)0.3∼2.5%, 산화칼슘(CaO)1.0∼6.0%, 알루미나(Al2O3)1.0 5.0%, 고정탄소(Fixed C)20∼40%, 산화아연(ZnO)0.1∼1.0%의 조성을 가지며, 그 입자크기가 20∼250매쉬(mesh)이고 겉보기 비중 1.2∼2.0g/cc, 진비중 3.3∼4.3g/cc이며 기공율이 40∼65%를 차지하고 있다.이와같이 화학적 성분과 물리적 특성에 있어서 환원분철 제조용으로 적합한 집진슬러지를 환원로에서 가열하면 집진슬러지에 함유되어 있는 탄소가 고체환원제 작용을 하게 되어 별도의 고체환원제의 첨가없이 직접 환원되며, 냉각도중 탈탄과 소둔을 실시하고 분쇄를 거쳐 화원분철을 얻는다. 여기에서 얻어진 환원분철에 펄라이트분말(Pearlite Powder), 고무분말, 브라스칩(Chip), 카슈분말, 황산바륨 및 인상흑연에 결합제로서 페놀수지를 배합하여 180∼250℃로 가열 압착 후 열처리하면 마찰계수 0.15∼0.4, 내열온도 350∼950℃까지의 고온사용조건에서도 견디는 우수한 마찰재 제품을 얻을 수 있다.