KR100270094B1 - 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 부산물을 이용한 포틀랜드 시멘트 클링커의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 부산물을 이용한 포틀랜드 시멘트 클링커의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 화학조성의 변화폭이 적은 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 소성로 더스크를 포틀랜드 시멘트 클링커의 원료로 사용함으로서, 시멘트 클링커 제조공정상 원료투입의 관리를 용이하게하고, 시멘트 원료의 90%이상을 차지하는 석회석의 사용량을 줄이고, 환경오염 물질을 저감시키고자 하는데 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 포틀랜드 시멘트 클링커를 제조하는 방법에 있어서, 단독 또는 복합으로 첨가되는 석회석 소성로 더스트와 석회석 슬러리 50~55중량％, 40~45중량％의 고로슬래그 및 5중량％이하의 제강슬래그를 혼합하여 1350-1450℃의 온도범위에서 1시간 이상 소성하는 것으로 구성되는 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 소성로 더스트를 이용한 포틀랜드 시멘트 클링커의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.
Description
본 발명은 포틀랜드 시멘트 클링커의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철소에서 발명하는 부산물인 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 소성로 더스트를 활용하여 포틀랜드 시멘트 클링커를 제조하는 방법에 관한 것이다.
주성분으로 CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3를 포함하며 무기물 결합재인 시멘트는 건축, 토목용 결합재의 대표적인 것으로, 이중에서 포틀랜드 시멘트는 가장 많이 생산되고 소비되는 시멘트이다.
일반적으로 신멘트는 원료를 소정의 배합비로 혼합하여 분쇄한 후 소성로에 투입하여 클링터를 만들고, 이것을 석고와 함께 혼합, 미분쇄하는 공정을 거쳐 제조된다. 포틀랜드 시멘트도 상기와같은 공정을 거치는 것으로, 통상 하기표 1과 같은 화학 성분을 갖는다.
상기한 바와같이 시멘트는 석회, 실리카, 알루미나, 산화철 등 4가지 주 성분으로 구성된 소재이다. 따라서, 시멘트 원료로서의 조건은 4가지 주요성분을 함유하면서 분쇄 및 소성이 용이하고 성분변동이 적으면서 값싸게 구할 수 있어야 한다. 일반적으로 사용하는 성분별 가용원료는 석회질, 점토질, 규산질 및 산화철 원료등이 있다. 이중에서 시멘트 원료 중 약 90％를 차지하는 원료로서 석회석이 이용되고 있고, 시멘트 원료로서의 품위는 보통 CaCO3기준으로 85％정도이다. 석회질 원료에서 공급된 CaO이외의 산성 산화물 성분인 SiO2, Al2O3, Fe2O3를 공급하는 원료로서 점토(Clay)와 혈암(Shale)등이 이용되고 있으며, 석회석 및 점토질 원료에서 충족되지 못한 SiO2와 Fe2O3를 공급하기 위해서 규석, 규사 및 철광석, 제강슬래그 등이 이용되고 있다. 이와같이 시멘트를 제조하기 위해서는 많은 원료들이 필요하며, 특히 주원료인 석회석은 많은 양의 공급이 필요한 실정이다. 또한, 상기 점토 등의 광물들은 산지마다 그 조성의 변화폭이 크다.
한편, 제철소에서 발생되는 부산물들은 다른 산업활동에 재사용 되기도 하지만 많은 양은 매립 등에 의해 처리되고 있는 실정이다. 이와 같은 처리는 환경오염을 야기시키는 문점을 가지고 있다.
본 발명은 포틀랜드 시멘트 클링커를 제조하기 위한 것으로, 본 발명은 화학조성의 변화폭이 적은 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 소성로 더스트를 포틀랜드 시멘트 클링커의 원료로 사용함으로써, 시멘트 클링커 제조공정상 원료투입의 관리를 용이하게 하고, 시멘트 원료의 90％이상을 차지하는 석회석의 사용을 줄이고, 환경오염물질을 저감시키고자 하는데, 그 목적이 있다.
제1도는 일반 포틀랜드 시멘트의 X선 회절분석 결과를 나타낸 그래프.
제2(a)~(c)도는 본 발명에 의해 제조한 시멘트 클링커의 X선 회절분석 결과를 나타낸 그래프.
본 발명은 포틀랜드 시멘트 클링커를 제조하는 방법에 있어서, 단독 또는 복합으로 첨가되는 석회석 소성로 더스트와 석회석슬러지 50~55중량%, 40~45중량％의 고로슬래그 및 5중량％이하의 제강슬래그를 혼합하여 1350~1450℃의 온도범위에서 1시간이상 소성하는 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 부산물을 이용한 포틀랜드 시멘트 클링커의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 SiO2및 Al2O3원으로 고로슬래그를 사용하고, Fe2O3및 CaO 원으로써 제강슬래그를 사용하고, 부족분의 CaO를 보충하기 위해 제철공장에서 발생하는 석회석부산물인 석회석 소성로 더스트 및 석회석슬러지 등을 활용하여 포틀랜드 시멘트 클링커를 제조하는 것이다.
본 발명은 SiO2및 Al2O3의 주공급원으로 사용되는 고로슬래그를 40~45중량％의 함량으로 첨가한다. 상기 첨가범위를 벗어날 경우, 상기 SiO2및 Al2O3의 함량이 포틀랜드 시멘트 클링커의 함량범위를 벗어나기 때문이다.
또한, 본 발명에서는 Fe2O 및 CaO의 주공급원으로 사용되는 제강슬래그를 5중량％이하의 함량으로 첨가한다. 상기 제강슬래그의 함량이 5중량％를 초과하면 Fe2O3함량이 포틀랜드 시멘트 클링커의 기준함량범위를 벗어나기 때문이다.
또한, 본 발명에서는 석회석 소성로 더스트와 석회석 슬리지를 단독 또는 복합첨가하는데, 그 함량을 50~55중량%로 한정한다. 상기 석회석소성로 더스트 및 석회석 슬러지는 CaO의 공급원으로써, 상기 고로슬래그 및 제강슬래그에 의한 CaO의 공급을 보충해 주기 위한 것이다.
상기와 같은 함량으로 혼합된 원료는 1350~1450℃의 온도범위에서 1시간이상 소성하는 과정을 거친다. 상기 소성온도가 1350℃미만인 경우에는 소결이 충분히 되지 않고, 1450℃를 초과하는 경우에는 혼합된 원료들이 녹기 때문이다. 또한, 상기 소성을 1시간 미만으로 행하면 소결이 불충분하기 때문에 소성은 1시간이상 행한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[실시예]
하기 표 2와 같은 성분을 함유하는 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 소성로 더스트를 준비하였다. 준비된 원료들을 하기 표 3과 같은 배합비로 배합한후 충분히 혼합하였다. 혼합후 1400℃에서 3시간 동안 소성하여 시멘트 클링커를 제조하였다.
제조된 발명재(1-3)의 클링커를 분쇄하여 325mesh이하의 분말로 만든후, 포틀랜드 시멘트 및 상기 분말에 대해 X선 회절분석을 실시하였다. 그리고, 포틀랜드 시멘트 분석결과를 제1도에 나타내었고, 발명재(1-3)의 분석결과를 제2도에 나타내었다. 제2(a)도는 발명재(1), (b)도는 발명재(2), (c)도는 발명재(3)의 분석결과이다. 제1도와 제2도(a~c)에 나타난 바와같이, 제철소 부산물만으로 제조된 시멘트 클링커(발명재 1-3)와 일반 포틀랜드 시멘트 구성광물상에 대한 X선 회절피크는 거의 일치하며, 주 구성광물상은 알릿트, 베릿트, 세릿트, 알루민산 3칼슘임을 알 수 있었다.
상기 발명재(1-3)의 화학성분 분석을 실시하고 그 결과를 하기표 4에 나타내었다.
상기 표 4에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 발명재(1-3)은 일반 포틀랜드 시멘트의 화학조성 범위 영역내에 포함되어 있었다.
상기한 바와같이 본 발명에서는 시멘트 소성원료로서 제철소 폐기물만을 활용하여 포틀랜드 시멘트를 제조할수 있었으며, 본 발명이 실용화 될 경우 제철소 폐기물을 대량활용하여 환경부담을 줄일 수 있고 원료비용의 대폭절감, 시멘트 클링커 분말제품의 장거리 수성에 따른 물류비 개선, 석회석 자윈의 사용량 저감 등의 효과가 기대된다.
Claims (1)
- 포틀랜드 시멘트 클링커를 제조하는 방법에 있어서, 단독 또는 복합으로 첨가되는 석회석 소성로더스트와 석회석 슬러리 50~55중량%, 40~45중량%의 고로슬래그 및 5중량％ 이하의 제강슬래그를 혼합하여 1350-1450℃의 온도범위에서 1시간 이상 소성하는 것을 특징으로 하는 고로슬래그, 제강슬래그 및 석회석 소성로 더스트를 이용한 포틀랜드 시멘트 클링커의 제조방법.
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