KR100276252B1 - 분무내화물의 경화제로 사용되는 황산알루미늄의 미분화방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부정형 분무내화물의 경화제로 사용되는 황산알루미늄의 미분화방법에 관한 것으로, 그 목적은 함수성이 높은 황산알루미늄의 물질특성상 기존에 0.7mm이하로 분쇄가 어려운 황산알루미늄을 미분으로 분쇄하는 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 갖는 본 발명은, 과립의 황산알루미늄:8∼50중량%와 미세실리카, 탄산칼슘, 내화점토, 알루미나의 그룹에서 선택된 1종이상의 미분:50∼92%의 혼합물을 분쇄하여 이루어지는 분무내화물의 경화제로 사용되는 황산알루미늄의 미분화방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

본 발명은 과립의 황산알루미늄을 0.075mm이하의 미분으로 분쇄할 수 있으며, 이러한 본 발명의 분쇄방법에 의하면 황산알루미늄과 다른 결합제 또는 경화제가 일정량으로 혼합된 분무내화물의 첨가제가 제공된다.

Description

분무내화물의 경화제로 사용되는 황산알루미늄의 미분화 방법

본 발명은 부정형 분무내화물의 경화제로 사용되는 황산알루미늄의 미분화방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과립으로 함수성이 높은 황산알루미늄을 다른 미분과 함께 분쇄함으로서 효과적으로 미분으로 분쇄하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 부정형 분무내화물에는 알칼리성의 마그네시아 원료와 주결합제로 고용해성 분말규산소다 및 경화제로 이루어지며, 분말규산소다의 경화제로는 석회석, 인산알미늄, 규불화소다 등이 사용되고 있다. 그러나, 소석회의 경우 경화제로 첨가하면 분무결합제의 층온 강도를 저하시키고, 인산알미늄의 경우 사용량이 적절하지 못하면 분무내화물 시공시 흘러내리는 현상이 발생하며 또한, 규불화소다의 경우 경화성이 낮아 사용량이 높아져야 하는 문제점이 있다.

따라서, 최근 들어 새로운 경화제의 사용이 모색되면서, 경화제로 황산알루미늄을 사용하면 경화반응성이 우수하여 증온강도가 우수하고 흘러내림 현상이 발생하지 않는 것이 확인된 바 있다. 이를 위해서는 과립의 황산알루미늄을 미분으로 분쇄하여 사용하여야 한다. 만일, 과립으로 사용하면 반응이 늦고 황산알루미늄이 골고루 분산되지 않아 시공체가 균일한 경화체로 되지 않는 문제가 생길 수 있다. 또한, 과립의 경우 부분적으로 경화되면서 나중에 덩어리의 황산알루미늄이 용해되어 분무내화물 시공체 내부에 기공을 형성하여 그 기공을 통한 슬래그침투가 가속화되어 내침식성을 약화시키는 원인이 된다.

그러나, 황산알루미늄은 물분자가 대략 16∼18개 정도 함유되어 있어 24mesh(0.7mm)의 분말에서 더 이상 분쇄되지 않는다. 즉, 통상의 볼밀(Ball Mill), 롤라밀(Roller Mill), 임펙트밀(Impect Mill), 바이브레이션 밀(Vibration Mill) 등의 분쇄기를 이용하여 황산알루미늄을 분쇄하는 경우 일정입도로 분쇄된 분말들이 분쇄 압력에 의해 판상으로 되어 분쇄기 내부에 달라붙거나 판상의 덩어리 형태로 되기 때문에 더 이상의 분쇄가 되지 않는 것이다. 이러한 황산알루미늄의 특성 때문에 0.7mm의 분말을 경화제로 사용할 수밖에 없는 실정이다.

본 발명은 분무내화물에서의 경화반응을 높이기 위해 황산알루미늄을 미분으로 분쇄하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것으로, 이러한 분쇄방법에 의하면 황산알루미늄과 다른 결합제 또는 경화제가 일정량으로 혼합된 분무내화물의 첨가제가 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 과립의 황산알루미늄:8∼50중량%와 미세실리카, 탄산칼슘, 내화점토, 알루미나의 그룹에서 선택된 1종이상의 미분:50∼92%의 혼합물을 분쇄하는 것을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명자는 황산알루미늄의 분쇄공정에서 판상의 황산알루미늄이 미분으로 분쇄되지 않는 원인을 종합적으로 검토한 결과, 분쇄과정에서 판상의 황산알루미늄분말이 덩어리 형태로 다시 뭉쳐지는게 가장 큰 원인으로, 이는 황산알루미늄이 다량의 물분자에 의해 함수상태를 유지하기 때문이다.

이러한 문제 분석결과에 따라, 본 발명자는 함수상태의 황산알루미늄분말이 분쇄과정에서 가능한 서로 접촉하지 않도록 하면서 분쇄한다면 그 해결이 가능하다는 것에 착안하여 그에 따른 수단을 강구하게 되었다.

과립의 황산알루미늄을 미분과 함께 분쇄하면 황산알루미늄이 서로 접촉할 가능성이 줄어들어 뭉쳐지는 것이 방지되는데, 이를 위해서는 미분의 선정이 가장 중요한 기술의 요체다. 즉, 분쇄가 끝나면 황산알루미늄과 미분의 분리가 어려우므로 이 미분은 첫째, 황산알루미늄과 함께 분무내화물의 원료 또는 첨가제(결합제 또는 경화제)로 이용이 가능하면서 둘째, 공기중에 수분과 반응하여 뭉치는 성질이 없어야 하기 때문이다.

이러한 관점에 기초하여, 본 발명에서는 미세실리카, 탄산칼슘, 내화점토, 알루미나를 황산알루미늄의 분쇄공정에서 미분으로 사용하는데, 이를 구체적으로 설명한다.

일반적으로 분무내화물에는 마그네시아, 분말규산소다, 분말규산염, 분말인산염외에도 결합제로 미세실리카, 내화점토, 알루미나를 많이 사용하고 있으며, 경화제로는 소석회를 사용하고 있다. 이중 분말 규산염, 분말인산염 등은 공기중의 수분과 반응하여 덩어리로 뭉쳐지는 성질이 있어 그 이용이 어렵다. 함수분말규산소다염, 함수인산소다염 등 또한 황산알루미늄 분말과 혼합분쇄 할 수 없다. 소석회는 공기중에 방치하면 공기중의 수분과 반응하여 상태가 변하지 않고 분말상태로 유지되지만 황산알루미늄과 혼합하여 분쇄하면 황산알루미늄과 반응하여 딱딱한 덩어리로 되어 분쇄효율이 떨어지므로 효과적이지 않다.

반면 본 발명에서 선정한 미세실리카, 탄산칼슘, 내화점토, 알루미나분말은 후술하는 실시예에서 확인할 수 있듯이, 효과적으로 황산알루미늄의 미분화를 도우며, 황산알루미늄과 함께 분무내화물에서 경화반응성 및 압축강도 발현에 긍적적인 역할을 한다.

본 발명에 따라 황산알루미늄과 미분의 혼합분쇄하는 경우 그 혼합비는 과립의 황산알루미늄:8∼50중량%와 미세실리카, 탄산칼슘, 내화점토, 알루미나의 그룹에서 선택된 1종이상의 미분:50∼92%의 혼합하여 분쇄하는 것이 바람직하다. 이는 황산알루미늄의 첨가량이 50중량% 이상으로 높아지면 미분들이 효과적으로 황산알루미늄이 뭉쳐지는 것을 차단하지 못해 분쇄효율이 떨어지며, 황산알루미늄의 첨가량이 8중량%이하로 되면 분무내화물의 경화성이 약화되기 때문이다.

상기 미세실리카, 탄산칼슘, 내화점토, 알루미나는 분무내화물에서 반응특성을 고려하여 0.075mm이하의 미분으로 사용하는 것이 바람직하다. 과립의 황산알루미늄의 크기는 특별히 제한하지 않으나, 분쇄시간을 고려하여 5mm이하의 것을 사용한다. 또한. 분쇄공정에서 황산알루미늄의 분쇄는 분무내화물의 시공후에 공극의 발생정도를 고려하여 황산알루미늄중 90%이상이 0.075mm이하가 될 때까지 행하는게 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

5mm이하의 황산알루미늄과 0.075mm이하의 미세실리카를 혼합비를 달리하여 볼밀에서 5시간 분쇄한 다음, 200mesh(0.075mm이하)체로 체가름하여 빠지지 않고 남아있는 덩어리 잔량 무게를 측정하는 한편, 아래와 같이 경화성을 실험하고 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.

경화성은, 마그네시아 미분 100중량%에 혼합분쇄물을 2중량%을 첨가하고 여기에 수분 12%를 첨가하여 혼련한 다음, 이 혼련물의 일부를 Flow측정 Table Cone에 주입하여 성형한 뒤 Cone를 제거하여 혼련물 퍼짐상태를 측정하고 15회타격 후 퍼짐길이를 측정하였다. 3분, 5분, 10분 시간 경과에 따라 혼련물 퍼짐길이가 짧으면 경화성이 빠른 것이다.

구 분	1	2	3	4	5	6
미세실리카(%)	95	90	60	50	40	20
황산알루미늄(%)	5	10	40	50	60	80
잔량덩어리(%)	0	0	3	5	50	90
경화성 및 시편표면상태	경화성	불량	양호	양호	양호	양호	양호
	공극발생	없음	없음	없음	없음	발생	발생

표 1에서 알 수 있듯이, 황산알루미늄의 혼합량이 5중량%로 낮으면 분쇄후 덩어리 잔량은 없으나 경화속도가 늦어 경화성이 불량하고, 황산알루미늄의 함량이 60%일때는 경화성은 양호하나 덩어리 잔량 발생량이 높아져 시편의 표면에 공극이 발생되었다. 즉, 미세실리카에 대하여 황산알루미늄 혼합량이 10∼50중량%일 때 경화성이 양호하고 분쇄후 덩어리 발생량이 낮으며, 시편 표면에 덩어리가 용해되어 발생되는 공극이 발생되지 않았다.

[실시예 2]

실시예1과 같은 방법으로 과립의 황산알루미늄에 미세실리카, 탄산칼슘, 내화점토, 알루미나의 미분(0.075mm이하)를 아래 표 2와 같이 혼합분쇄하여 혼합분쇄물을 얻고, 이 혼합분쇄물에 대한 경화성 및 압축강도 등의 물성을 측정하고 그 결과를 표 3에 나타내었다.

경화성은 실시예 1과 동일하게 측정하였고, 압축강도는 마그네시아 미분 100중량%에 표 2의 나타난 혼합물을 2중량%(발명예) 또는, 기존의 경화제(종래예)를 첨가하고, 여기에 수분 12%를 첨가하여 혼련한 혼련물을 40X40X160mm크기의 물성시편 형틀에 주입하여 시편을 만든 다음, 이 시편을 24시간 공기중에서 양생후에 110℃ 24시간 건조하고 압축강도를 측정하였다.

구 분	혼합분쇄물①	혼합분쇄물②	혼합분쇄물③	혼합분쇄물④
황산알루미늄(%)	10	10	10	10
미세실리카(%)	90
탄산칼슘(%)		90
내화점토(%)			90
알루미나(%)				90

표 3에 나타난 바와 같이, 미분황산알루미늄을 함유한 혼련물로 된 내화물인 발명예(1, 2, 3, 4)의 경우 경화속도가 빠르게 나타나 혼련물의 유동성값이 초기부터 낮게 나타나며, 3, 5, 10분으로 시간이 경과하여도 초기유동성 값에서 크게 변하지 않아 초기 경화성이 우수한 것으로 나타났다. 또한, 건조된 시편 표면에는 공극의 발생이 없이 표면이 치밀하게 나타났다.

이에 반해, 종래예(a, b, c, d)의 경우 압축강도는 발명예와 유사한 값을 나타내지만 초기의 유동성 값이 높아 혼련물이 넓게 퍼지며 3,5,10분 시간이 경과하여도 혼련물의 유동성 변화가 초기상태에서 더욱 넓게 퍼져 경화속도가 늦은 것으로 나타났다. 또한, 건조후 시편의 표면에 공극이 여러군데 발생되었다. 분무내화물 보수재의 경우 열간에서 순간적으로 혼련물이 수직벽면에 경화되어 부착되므로 초기 유동성이 크면 수직벽에서 흘러내리기 때문에 보수하기가 어렵게되고, 시공이 된다하더라도 발생된 공극을 통해 내부로 슬래그침투가 쉽게되어 내식성이 나빠진다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 함수성이 높은 황산알루미늄의 물질특성상 기존에 0.7mm 이하로 분쇄가 어려운 황산알루미늄을 0.075mm이하의 미분으로 분쇄할 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 경화제로서 미분의 황산알루미늄을 사용할 수 있음에 따라 경화반응이 우수한 분무내화물의 이용이 가능해진다.

Claims (2)

1. 과립의 황산알루미늄:8∼50중량%와 미세실리카, 탄산칼슘, 내화점토, 알루미나의 그룹에서 선택된 1종이상의 미분:50∼92%의 혼합물을 분쇄하여 이루어지는 분무내화물의 경화제로 사용되는 황산알루미늄의 미분화방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 분쇄는 과립의 황산알루미늄중 90%이상이 0.075mm이하가 될 때까지 행함을 특징으로 하는 미분화방법.