KR100404337B1 - The method for manufacturing of active portland cement - Google Patents

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Abstract

본 발명은 K2O 함량이 1 중량부 이상 되는 저품위 석회석 80 내지 90 중량부, 점토질 원료 중 점토 또는 납석 등을 2 내지 5중량부, 자로사이트 등의 황산염원료 1내지 3중량부(페트코크일 경우 연료의 10 내지 15중량부), 레드머드 1내지 3중량부 되는 조성물에 플루오르아파타이트를 F- 기준으로 0.2 내지 0.7 중량부 되도록 혼합하여 조합원료의 분말도를 88μm 잔사가 15중량부 이하가 되게 조절하여 회전로에서 1450℃에서 소성 한 후, 별도의 석고첨가 없이 분말도 3000 내지 4000cm2/g 으로 분쇄하여 제조됨을 특징으로 하는 고활성 시멘트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is 80 to 90 parts by weight of low-grade limestone with a K 2 O content of 1 part by weight or more, 2 to 5 parts by weight of clay or feldspar, etc. of clay material, 1 to 3 parts by weight of sulfate raw materials such as jarosite (pet cokeyl 10-15 parts by weight of the fuel), 1 to 3 parts by weight of red mud mixed with fluorapatite 0.2 to 0.7 parts by weight based on the F- so that the powder of the raw material is 88μm residues or less 15 parts by weight After controlling and firing at 1450 ℃ in a rotary furnace, and relates to a method of producing a high-active cement, characterized in that the powder is prepared by grinding to 3000 to 4000cm 2 / g without any additional gypsum.

Description

고활성시멘트의 제조방법 {The method for manufacturing of active portland cement}{The method for manufacturing of active portland cement}

본 발명은 고활성시멘트의 제조방법에 관한 것으로서, 상세히 설명하면, 일반적인 건축재료로 보편화되어 있는 보통 포틀랜드시멘트의 초기 및 장기수화활성을 증대시켜 기존의 고강도 혼합재나 첨가재를 사용하지 않고도 상대적으로 높은 강도를 발휘케 하여 토목 건축공사에서 가장 중요한 요소인 공기를 단축하고 내구성을 부여하는 효과를 지닌 고활성시멘트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a high active cement, and in detail, to increase the initial and long-term hydration activity of the common portland cement that is commonly used as a general building material, relatively high strength without using the existing high-strength mixtures or additives The present invention relates to a method for producing highly active cement having the effect of shortening air and giving durability, which is the most important factor in civil construction work.

본 발명은 시멘트 클링커의 구성화합물 중 강도특성 발현에 가장 큰 영향을 미치는 알라이트(C3S)의 동질이상 저온형 구조를 수화활성이 높은 결정구조로 변경해 주는 제조방법에 관한 것으로서 시멘트의 초기 및 장기강도를 획기적으로 향상시키는 기술에 관한 것이다. 현재 건축토목분야에서 주재료로 사용되는 1종 포틀랜드시멘트는 그 범용성에도 불구하고 나날이 다양해지는 건축, 토목공사의 시공방법과 응용개발에는 그 요구조건을 만족시키지 못하고 있는 실정이다.The present invention relates to a manufacturing method for changing a homogeneous low-temperature structure of allite (C 3 S), which has the greatest influence on the strength characteristics of the constituent compounds of cement clinker, to a crystal structure having high hydration activity. It is about a technique for dramatically improving long-term strength. Currently, the first type of Portland cement used as the main material in the field of construction civil engineering does not satisfy the requirements for the construction method and application development of the construction and civil engineering, which are diversified, despite its versatility.

현재 이러한 문제점은 공법의 개발로 대처하고 있지만 보다 근원적인 해결을위해서는 재료의 개발이 필요한 시점이며 더구나 요즘처럼 공사기간의 단축 및 고강도의 발현이 시멘트재료 선택에서 가장 중요한 고려사항이 되는 점을 생각할 때 이러한 요구를 만족시키는 시멘트의 개발이 필요하다.At present, this problem is addressed by the development of construction methods, but it is time to develop materials to solve more fundamental problems. Moreover, considering that the reduction of construction period and the development of high strength are the most important considerations in the selection of cement materials. There is a need for the development of cement that meets these needs.

일반적으로 보통 포틀랜드시멘트는 알라이트(C3S), 벨라이트(C2S), 및 간극질(C3A,C4AF) 등 크링커화합물로 구성되어 있으며 물리화학적 특성발현에 있어 이들 화합물은 각각의 고유 특성을 갖는다. 알라이트는 시멘트의 물성발현에 가장 중요한 역할을 하는 광물로서 그 형성단계에서 냉각과정을 거치는 동안 결정구조내에 고용된 미량성분의 양, 종류 및 냉각조건에 따라서 다양한 상변태 과정을 거치게 되며 이의 조절이 시멘트 물성발현에 주요한 조건이 된다. 일반적으로 사용되는 보통포틀랜드시멘트의 알라이트 결정구조는 수화활성이 취약한 triclinic 형태로서 그 상변태 과정을 살펴보면 다음과 같다.Generally, Portland cement is composed of clinker compounds such as allite (C 3 S), bellite (C 2 S), and interstitial (C 3 A, C 4 AF). Each has its own characteristics. Allite is a mineral that plays the most important role in the expression of physical properties of cement. During its cooling stage, allite undergoes various phase transformation processes depending on the amount, type and cooling conditions of the trace components employed in the crystal structure. It is a major condition for property expression. The crystal structure of the commonly used ordinary portland cement is a triclinic form that is poorly hydrated. The phase transformation process is as follows.

600oC 920oC 980oC 990oC 1060oC 1070oC600 o C 920 o C 980 o C 990 o C 1060 o C 1070 o C

T1 → T2 → T3 → M1 → M2 → M3 → RT1 → T2 → T3 → M1 → M2 → M3 → R

(T : triclinic, M : monoclinic, R : rhombohedral)(T: triclinic, M: monoclinic, R: rhombohedral)

알라이트의 수화활성 증대를 위해서는 T, M형보다는 R형으로 존재하는 것이 필요하며 이를 위한 방법은 냉각속도의 조절 및 미량성분의 알라이트 격자내 고용을 통한 안정화에 있다. 현실적으로 냉각속도의 조절은 설비상의 한계로 실현하기 힘든 상황이고 미량성분에 의한 방법이 가능한 방법이다.In order to increase the hydration activity of the alite, it is necessary to exist in the R type rather than the T and M types. The method for this is to control the cooling rate and stabilize the solution by solid solution in the alite lattice. In reality, the control of the cooling rate is difficult to realize due to the limitation of the equipment, and the method by the trace component is possible.

시멘트의 초기활성을 주기 위한 기존의 방법으로는 초속경시멘트의 제조에관한 방법이 있다. 일본에서는 젯트시멘트(Jet cement)로 알려진 시멘트로서 형석(CaF2) 첨가에 의해 주광물상이 C11A7CaF2로 변경된 것이며 이 광물의 수화는 하루이내에 진행되므로서 매우 빠른 속경성을 나타낸다. 다른 방법으로서 각종 황산염 및 보오크사이트를 주원료로 하는 아윈계시멘트 제조방법이 있다. 이 시멘트의 주광물상은 C4A3S로서 역시 이 광물도 하루 안에 실용강도를 발현하는 속경성을 갖는다.The existing method for giving the initial activity of cement is a method for producing cemented carbide. In Japan, the cement known as jet cement is the main mineral phase changed to C 11 A 7 CaF 2 by the addition of fluorite (CaF 2 ), and the hydration of this mineral is carried out within a day and shows very fast fastness. As another method, there is a method for producing an Arwin-based cement which is mainly made of various sulfates and bauxite. The main mineral phase of this cement is C 4 A 3 S, which also has a fast hardening which gives a practical strength in one day.

또한, 국내등록특허공보 등록번호 제10-220340호에는 CaO원으로석회석 40~50중량부, Al2O3원으로 알루미늄슬러지 , SiO원으로 혈암 및 이수석고의 혼합물을 분쇄한 후 1200~1350℃에서 1시간 소성 하여 칼슘알루미네이트(12CaO·7Al2O3),칼슘실리케이트, 칼슘설포알루미네이트를 주성분으로 하는 클린커를 제조한 다음 상기 클린커 분쇄물 60~80중량부, 무수석고 10~30중량부 및 소석고 1~13중량부로 이루어진 혼합물 99~99.9중량부 및 반수석고 0.1~1중량부를 혼합한 속경성 시멘트 조성물에 관한 기술이 기재되어 있으며,In addition, Korean Patent Publication No. 10-220340 discloses 40-50 parts by weight of limestone as CaO source, aluminum sludge as Al 2 O 3 source, shale and dihydrate gypsum mixture as SiO source and then 1200 ~ 1350 ℃. The mixture was calcined for 1 hour at to prepare a clinker composed mainly of calcium aluminate (12CaO · 7Al 2 O 3 ) , calcium silicate, calcium sulfoaluminate, and then 60 to 80 parts by weight of the grinder pulverized product, and anhydrous gypsum 10 to 30. A technique is described for a fast-hardening cement composition in which 99 to 99.9 parts by weight of a mixture consisting of 1 part by weight and 1 to 13 parts by weight of plaster and 0.1 to 1 part by weight of gypsum is mixed.

국내공개특허공보 공개번호 제10-98-82507호에는 규불화마그네슘, 규불화아연, 규불화나트륨, 규불화망간 및 규불화 칼슘으로 구성된 규불화염과 II형 무수석고를 사용하고 부재료로 산업부산물인 석탄회 및/또는 고로슬랙 미분말을 사용하여 고강도 콘크리트용 분말혼화재에 관한 기술이 공개되어 있으나,Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-98-82507 uses fluorinated salts composed of magnesium fluoride, zinc fluoride, sodium fluoride, manganese fluoride and calcium fluoride, and type II anhydrous gypsum and is an industrial by-product as a subsidiary material. Techniques for powder admixtures for high strength concrete are disclosed using coal ash and / or blast furnace slag fine powder.

상기 종래 속경성시멘트의 제조방법은 주광물이 보통포틀랜드시멘트와는 완전히 다르고 소성공정 자체도 다르기 때문에 이의 제조를 위해서는 보통포틀랜드시멘트 제조를 위한 클링커 생산라인을 완전히 청소하고 이물질의 혼입을 막아야 하는 불편이 있어 공정상의 문제점이 수반된다. 또한 주 용도가 급경성 보수재로서 보통포틀랜드시멘트와는 그 사용범주가 크게 다르고 매스콘크리트로 사용이 불가능 할 정도로 제조비용도 고가이다. 또한 젯트시멘트는 황산염에 대한 저항성이, 아윈계 시멘트는 열에 대한 저항성이 크게 약한 단점이 있다. 표 1에 본 발명이 갖는 기술과 기존 속경성 시멘트와의 차이점을 나타내었다.In the conventional method of manufacturing fast cement, the main mineral is completely different from the ordinary portland cement, and the firing process itself is also different. This entails process problems. In addition, the main application is a rigid repairing material, and its range of use is very different from that of ordinary Portland cement. In addition, the jet cement has a weak resistance to sulfate, Irwin-based cement is very poor resistance to heat. Table 1 shows the difference between the technology of the present invention and the existing fast cement.

표 1. 속경형 시멘트의 비교Table 1. Comparison of fast cement

비 고Remarks 주수화광물Hydration mineral 주 원 료Main raw material 실용강도도달시점Attainment of practical strength 소성온도(oC)Firing temperature ( o C) 용 도Usage 본 발 명Invention C3SC 3 S 보통시멘트 원료,아파타이트Ordinary cement raw material, apatite 3 일3 days 14501450 일반,고강도 콘크리트General, high strength concrete 젯트시멘트Jet Cement C11A7CaF2 C 11 A 7 CaF 2 석회석, 형석Limestone, Fluorite 5-10시간5-10 hours 1100-12001100-1200 보수용For repair 아윈시멘트Awin Cement C4A3SC 4 A 3 S 황산염, 석회석,보오크사이트Sulfate, limestone, bauxite 하루One day 1250-13501250-1350 보수용For repair

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 보통포트랜드시멘트의 특성중 단점인 초기강도 및 장기강도 발현상의 문제점을 보완하여 대량타설 콘크리트 구조물공사 등에서 초기강도 저하에 따른 거푸집탈형 시기 연장 등의 문제점을 해결하고 시멘트 사용량이 적은 배합으로도 고강도를 발휘하여 부배합 콘크리트에서 나타나는 수화열 발생의 문제점을 근본적으로 해결해 주는 고활성시멘트의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다In order to solve the problems described above, the present invention solves the problems of the initial strength and the long-term strength, which are disadvantages of the characteristics of ordinary portland cement, and solves problems such as lengthening of the formwork type due to the initial strength decrease in mass-casting concrete structure construction. It is an object of the present invention to provide a method of producing high-active cement that fundamentally solves the problem of generating heat of hydration in sub-mixed concrete by exhibiting high strength even with low amount of cement.

본 발명은 그 제조방법에 있어 보통포틀랜드시멘트 클링커의 소성시 주원료가 되는 석회석 중 K2O 함량이 1 중량부 이상되는 저품위 석회석 80 내지 90 중량부, 점토질 원료 중 점토 또는 납석 2 내지 5중량부, 자로사이트 등의 황산염원료 1내지 3중량부(페트코크일 경우 연료의 10 내지 15중량부), 레드머드 1내지 3중량부 되는 조성물에 플루오르아파타이트를 F-기준으로 0.2 내지 0.7 중량부 되도록 혼합한다. 상기 조성물에서 F-이온에 대하여 미량성분의 중량비가 0.1-0.5/1.0-1.5 비율이 되도록 조합물의 조성비를 조절한 고활성시멘트 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a low-grade limestone 80 to 90 parts by weight of K 2 O content of more than 1 parts by weight of limestone, which is the main raw material in the firing of the ordinary Portland cement clinker, clay or feldspar 2 to 5 parts by weight of clay raw materials, 1 to 3 parts by weight of sulfate raw materials such as jarosite (10 to 15 parts by weight of fuel in the case of pet coke) and 1 to 3 parts by weight of red mud are mixed so as to have 0.2 to 0.7 parts by weight of fluoroapatite on an F basis. . It relates to a high active cement and a method for manufacturing the composition of which the composition ratio of the combination is adjusted so that the weight ratio of the minor component to the F - ion in the composition is 0.1-0.5 / 1.0-1.5 ratio.

보통 포틀랜드시멘트의 물성은 그 구성 클링커화합물 중 대부분을 차지하는 칼슘실리케이트화합물(알라이트, 벨라이트)에 의해 좌우될 정도로 이들 광물의 역할은 매우 중요하다. 특히 알라이트는 보통시멘트의 초기강도 및 장기강도에 매우 큰 영향을 미치는 화합물로서 전체 콘크리트 품질을 좌우하는 중요한 변수가 된다. 상기한 바와 같이 알라이트의 주 결정구조는 통상의 제조설비 하에서 트리클리닉(triclinic) 타입을 유지하며 이 결정구조가 갖는 특성은 낮은 초기강도 및 낮은 수화활성이다.The role of these minerals is so important that the physical properties of portland cement are largely dependent on calcium silicate compounds (allite, bellite), which make up most of the constituent clinker compounds. Particularly, allite is a compound that has a great influence on the initial strength and long-term strength of ordinary cement, which is an important variable that affects the quality of overall concrete. As described above, the main crystal structure of allite maintains a triclinic type under conventional manufacturing facilities, and its characteristics are low initial strength and low hydration activity.

초기 수화활성이 큰 롬보헤드럴(rhombohedral) 형의 알라이트를 제조하기 위해서는 고온상태에서 이 결정구조를 유지 할 수 있는 미량성분의 고용이 매우 중요하며 이를 위한 대표적인 미량성분은 불소(F-), 아연(Zn) 등의 이온으로서 자연상태에서는 형석(CaF2) 또는 풀루오르아파타이트(Ca5(PO)4F)가 대표적인 원료가 될 수 있다. 미량성분의 고용조절은 간단하지 아니하며 각 이온의 고용몰비 등을 고려하여 적당한 이온의 적정한 고용이 이루어져야 한다. 알라이트 내에 F-이온이 단독으로 고용될 경우 이에 따른 R형 알라이트의 안정화는 기대할 수 없으며 따라서 수화활성 증대효과도 없다. 즉 다른 이온종 과의 동시 고용 즉 Al, Mg, Zn, SO3등의 이온과의 고용이 함께 이루어져야 수화활성의 효과를 얻을 수 있다.Initial hydration activity is greater rombo head barrels in order to produce the Al light of (rhombohedral) type is employed in the minor constituent to maintain the crystal structure at high temperature is very important and typical trace components therefor are fluorine (F -), Fluorite (CaF 2 ) or pullor apatite (Ca 5 (PO) 4 F) may be a representative raw material in the natural state as ions such as zinc (Zn). The adjustment of the solubility of trace components is not simple, and proper solution of appropriate ions should be made in consideration of the solution molar ratio of each ion. If F - ions are solely dissolved in the alite, stabilization of the R-type alite is not expected, and thus there is no effect of increasing the hydration activity. That is, the effect of hydration activity can be obtained only when the solid solution with other ionic species, that is, the solid solution with ions such as Al, Mg, Zn, and SO 3 .

F-이온은 알라이트 내에 이론상 단독으로 0.5몰 이상 고용되기 힘들며 이 수치 이상의 고용은 C11A7CaF2등의 상전이를 수반하여 다른 광물로 전이되며 특히 과량의 F-함량이 투입되면 소성온도의 급격한 저하현상이 나타나 소성공정조절이 어려워지는 등 여러 가지 문제점이 야기된다. F-를 공급하기 위한 원료로는 상기한바와 같이 플루오르 아파타이트, 형석(CaF2) 등을 사용할 수 있으며 특히 플루오르아 파타이트의 경우 그 작용효과 측면에서 소성공정조절에 매우 유리하다.In theory, F - ions are hardly dissolved in 0.5% or more of Allite alone, and the above -mentioned solid solution is transferred to other minerals with phase transitions such as C 11 A 7 CaF 2 . Sudden deterioration occurs, causing various problems such as difficulty in controlling the plasticity process. Fluorine apatite, fluorite (CaF 2 ), etc. may be used as a raw material for supplying F , and in particular, in the case of fluoroapatite, it is very advantageous to control the calcination process.

F-이온과 기타 다른 미량성분과의 동시고용도 본 발명에서 이루고자 하는 기술적과제에 속한다. 본 발명에서 최종적으로 얻고자 하는 알라이트의 연속고용체는 다음과 같은 화학식으로 표기될 수 있다.Co-employment of F - ions with other trace components is also a technical problem to be achieved in the present invention. The continuous solid solution of alite to be finally obtained in the present invention may be represented by the following formula.

Ca3Si1-xMxO5-xFx(M : Al) 또는 Ca3-xMxSiO5-xFx(M : Mg, Zn, SO3)Ca 3 Si 1-x M x O 5-x F x (M: Al) or Ca 3-x M x SiO 5-x F x (M: Mg, Zn, SO 3 )

이들 미량성분의 역할은 소성과정 중 용융상의 점도조절과 밀접한 관련이 있으며 각 이온은 알라이트 격자내에 같이 고용되어 열역학적으로 R 타입의 안정화 범위를 증대시키는 역할을 함으로서 R 타입 알라이트의 생성을 촉진하며 근본적으로 수화활성을 증대시킨다. 한편 미량성분의 공급을 위한 원료선정도 매우 중요한 요소이다. Al, Mg 등은 점토질 및 석회석 원료를 이용하면 되나 Zn 및 SO3의 공급을 위해서는 기타 원료 및 연료를 고려하여야 한다. Zn의 원료로서는 레드머드(red mud)를 이용하는 것이 바람직하고 SO3원료로서는 페트코크(pet coke) 및 자로사이트(jarosite)등을 이용하는 것이 바람직하다. 이들 원료는 모두 폐기물 종류에 해당하는 것으로서 이들 연, 원료를 공정에 투입할 때 발생가능 한 문제점을 해소할 수 있는 방안도 기술적으로 고려되어야 한다.The role of these trace components is closely related to the viscosity control of the molten phase during the firing process, and each ion is dissolved together in the alite lattice to thermodynamically increase the stabilization range of the R type, thereby promoting the production of R type alite. Fundamentally increases hydration activity. Meanwhile, raw material ships for the supply of trace components are also very important factors. Al and Mg may be used as clay and limestone raw materials, but other raw materials and fuels should be considered for the supply of Zn and SO 3 . It is preferable to use red mud as the raw material of Zn, and to use pet coke, jarosite and the like as the SO 3 raw material. These raw materials are all kinds of wastes. Technical considerations should also be taken to solve the problems that may arise when these lead and raw materials are introduced into the process.

본 발명의 시멘트를 제조하는데 있어서 조합원료의 분말도를 88μm 잔사가 15중량부 이하가 되게 조절하여 회전로에서의 고상반응을 활발하게 하고 1450oC에서 소성한다. 소성된 클링커는 별도의 석고첨가 없이 분말도 3000 내지 4000cm2/g 으로 분쇄하여 제조하거나 상기 제조된 고활성시멘트에 대하여 산업부산물인 플라이애쉬 또는 슬래그를 40 내지 60 중량부 혼합하여 혼합시멘트를 제조한다.In the preparation of the cement of the present invention, the powder of the raw material is adjusted to have an amount of 88 μm or less in an amount of 15 parts by weight or less, thereby promoting solid phase reaction in a rotary furnace and firing at 1450 ° C. The calcined clinker is prepared by pulverizing the powder to 3000 to 4000 cm 2 / g without additional gypsum or by mixing 40 to 60 parts by weight of fly ash or slag, which is an industrial by-product, for the prepared high active cement. .

이하 각 제조과정에서의 단계별 역할 및 작용기구는 다음과 같다. 각 조성물에서의 미량성분의 역할의 경우 플루오르아파타이트는 약 800oC 이상에서 F-이온이 휘발되기 시작하며 프리히터 부근에서 응축되는 염소이온 등이 휘발된 F-자리에 치환되는 효과를 가짐으로서 Cl-이온에 의한 원료의 막힘현상을 방지할 수 있으며 이 단계에서 휘발된 F-이온은 킬른내에서 소성반응이 진행되면서 알라이트 구조중 산소(O2-)자리에 치환되는 효과를 갖는다. 이것을 반응식으로 나타내면 다음과 같다.The roles and mechanisms for each step in the manufacturing process are as follows. Cl by having an effect that is substituted in place - if the role of the minor components in each composition fluorine apatite is at least about 800 o C F - ions begins to volatilize, and the volatilized F chlorine ions and the like are condensed in the vicinity of the preheater - to prevent the clogging of the material caused by the F ion and volatilization in the step-ion has the effect of which is substituted with oxygen (O 2-) of the Al light structure as the calcination proceeds place in the kiln. This is represented by the following reaction scheme.

(F-↑)(F - ↑)

Ca5(PO)4FCa5(PO)4Cl + Ca3SiO5-xFx Ca 5 (PO) 4 F Ca 5 (PO) 4 Cl + Ca 3 SiO 5-x F x

(Cl-↓)(Cl - ↓)

F-이외에 미량성분의 공급을 위하여 사용되는 폐기물 원료가 소성공정에서 상호작용하는 원리는 다음과 같다. 자로사이트 및 pet coke 중의 SO3은 소성공정 중에 휘발되어 F-이온과 함께 C3S 내부의 격자고용에 참여하여 활성이 높은 R-type 알라이트의 형성을 촉진한다. 잉여분으로 킬른내부를 순환하는 SO3은 레드머드 또는 고알칼리 석회석 중의 알칼리와 반응하여 alkali/sulfur의 몰비를 맞추면서 공정불안정을 해소하고 그 응축화합물인 복염(칼슘랑베이나이트 : 2CaSO4·K2SO4)은 냉각과정중 클링커 표면에 응착된다. 이 복염은 시멘트 제조과정에서 필수적으로 수반되는 석고의 후첨가 공정을 생략해주는 역할을 한다. 같은 원리로 레드머드(red mud)의 사용은 미량성분 중 Zn의 알라이트내 고용효과를 이루어 F-이온에 의한 R-type의 알라이트를 안정화시키며 존재하는 알칼리가 S와 반응하여 복염을 형성하여 클링커 표면에 응착하는 역할을 한다.F - in addition to the principle that waste materials that interact with the firing process to be used for the supply of trace components are as follows. SO 3 in jarosite and pet coke is volatilized during the firing process and participates in lattice employment inside C 3 S together with F - ions to promote formation of highly active R-type allite. SO 3 circulating inside the kiln in excess is red mud or the high alkali and alkali and reaction of the limestone eliminate the process instability, aligning the molar ratio of alkali / sulfur and the condensed compound, double salt (nitro calcium Trang Bay: 2CaSO 4 · K 2 SO 4 ) adheres to the clinker surface during the cooling process. This double salt plays a role in eliminating the post-adding process of gypsum, which is essential in cement manufacturing. In the same principle, the use of red mud results in a solid solution effect of Zn in the alumina of the trace component to stabilize the R-type alite by F - ion, and the alkali present reacts with S to form a double salt. It adheres to the clinker surface.

F-이온의 함량이 기타 미량성분에 대비하여 너무 낮으면 R type 알라이트의 형성에 의한 수화활성 효과가 미미하고 기타 미량성분의 함량이 높으면 이상수화지연 및 클링커 광물의 이상발달을 초래하여 물성에 악영향을 미치게 된다.If the content of F - ion is too low compared to other trace components, the effect of hydration activity due to the formation of R type allite is insignificant, and if the content of other trace components is high, abnormal hydration delay and abnormal development of clinker minerals may result. Will adversely affect.

슬래그나 플라이애쉬를 혼합할 경우 이들 재료의 사용시 가장 문제가 되는 초기강도의 저하현상을 방지할 수 있어 폐기물처리장, 항만시설 및 공항, 연육교 등 대규모 토목공사에 이상적으로 사용할 수 있다.When slag or fly ash is mixed, it is possible to prevent the degradation of initial strength, which is the most problematic when using these materials, which makes it ideal for large-scale civil engineering works such as waste treatment plants, port facilities, airports, and bridges.

이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples.

실시예 (1내지 4)Examples (1-4)

F-이온이 전체 알라이트 내에 0.1 중량부 및 0.5 중량부 되고 전체 크링커 중의 용해석고함량이 2.3 내지 2.6중량부 되는 클링커를 회전로에서 1450oC의 온도조건으로 소성 하여 분말도 3200 cm2/g되도록 볼밀에서 분쇄한 후 시멘트를 제조하였다. 제조된 시멘트에 대하여 분말도가 3000 cm2/g인 플라이애쉬 및 분말도가 4000cm2/g 인 고로 수재슬래그40 중량부 첨가하여 혼합기를 이용 혼합시멘트를 제조하였다. 실시예의 배합비를 표 2에 나타내었다.F - ion clinker 0.1 parts by weight and 0.5 parts by weight in the total alite and 2.3 to 2.6 parts by weight of dissolved gypsum in the total clinker was calcined in a rotary furnace at a temperature of 1450 o C powder powder 3200 cm 2 / g Cement was prepared after grinding in a ball mill. Fineness is 3000 cm 2 / g of fly ash and the powder also has 4000cm 2 / g was produced in the blast furnace granulated slag, 40 parts by weight was added to a mixer mixing the cement with respect to the manufacture of cement. The compounding ratio of the Example is shown in Table 2.

비교예 (1내지 3)Comparative Example (1 to 3)

분말도가 3200cm2/g인 보통포틀랜드시멘트를 볼밀을 이용하여 제조하였으며 제조된 시멘트에 대하여 분말도가 3000 cm2/g인 플라이애쉬 및 분말도가 4000cm2/g 인 고로 수재슬래그를 40 중량부 첨가하여 혼합기를 이용 혼합시멘트를 제조하였다. 비교예의 배합비를 표 2에 나타내었다.Fineness is 3200cm 2 / g is usually prepared using a Portland cement ball mill was the fineness of the manufactured cement 3000 cm 2 / g of fly ash and the fineness is 4000cm 2 / g, 40 parts by weight of a blast furnace granulated slag To add a mixed cement was prepared using a mixer. The compounding ratio of the comparative example is shown in Table 2.

표 2TABLE 2

구 분division F-함량(%)F-content (%) 고활성 시멘트High activity cement 보통포틀랜드시멘트Common Portland Cement 플라이애쉬Fly ash 슬래그Slag 실 시 예 1Example 1 0.120.12 100 중량부100 parts by weight -- -- -- 실 시 예 2Example 2 0.460.46 100 중량부100 parts by weight -- -- -- 실 시 예 3Example 3 0.460.46 60 중량부60 parts by weight -- 40 중량부40 parts by weight -- 실 시 예 4Example 4 0.460.46 60 중량부60 parts by weight -- -- 40 중량부40 parts by weight 비 교 예 1Comparative Example 1 -- -- 100 중량부100 parts by weight -- -- 비 교 예 2Comparative Example 2 -- -- 60 중량부60 parts by weight 40 중량부40 parts by weight -- 비 교 예 3Comparative Example 3 -- -- 60 중량부60 parts by weight -- 40 중량부40 parts by weight

실험예Experimental Example

실시예 및 비교예에서 제조된 시멘트의 물리적 특성을 시험하기 위하여 KS에 준하는 응결, 압축강도 시험방법을 사용하였으며 F-이온의 알라이트내 고용량을 확인하기 위하여 EPMA(Electron Probe Micro Analysis)를 이용하였다. 그 결과는 표 2,3 에 나타내었다.In order to test the physical properties of the cements prepared in Examples and Comparative Examples, a condensation and compressive strength test method according to KS was used, and EPMA (Electron Probe Micro Analysis) was used to confirm the high capacity of F - ion in allite. . The results are shown in Tables 2 and 3.

표 3TABLE 3

비 고Remarks 응 결 (min.)(Min.) 압축강도 (kg/cm2)Compressive strength (kg / cm 2 ) 초 결Candle texture 종 결Termination 1 일1 day 3 일3 days 7 일7 days 28 일28 days 56 일56 days 실시예 1Example 1 140140 195195 185185 343343 445445 540540 610610 실시예 2Example 2 245245 320320 260260 475475 526526 649649 712712 실시예 3Example 3 260260 385385 179179 286286 367367 557557 618618 실시예 4Example 4 265265 400400 165165 279279 377377 589589 648648 비교예 1Comparative Example 1 185185 335335 9292 147147 298298 389389 422422 비교예 2Comparative Example 2 290290 395395 4646 112112 201201 346346 417417 비교예 3Comparative Example 3 285285 375375 5353 121121 212212 392392 456456

상기와 같은 본 발명은 사용원료가 저렴하고 쉽게 생산하는 장점을 지니고 있다. 고활성시멘트는 다음과 같은 장점을 지니고 있다.The present invention as described above has the advantage that the raw material is cheap and easy to produce. Highly active cements have the following advantages:

첫째, 알라이트의 활성화로 인한 콘크리트의 초기강도를 향상시켜 공사기간을 단축할 수 있으며 콘크리트 구조물의 내구성을 비약적으로 향상시킨다. 둘째, 고알카리석회석, pet coke 등 저품위 또는 폐기물을 활용하므로 경제적이고 환경친화적이다. 셋째, 시멘트 제조시 필연적으로 수반되는 석고첨가 공정의 생략이 가능하므로 공정의 단순화를 이룰 수 있어 제조원가가 획기적으로 절감되는 것이다.First, it can shorten the construction period by improving the initial strength of concrete due to the activation of allite and dramatically improve the durability of concrete structures. Second, it is economical and environmentally friendly because it utilizes low grade or waste such as high alkali limestone and pet coke. Third, it is possible to omit the gypsum addition process that is inevitably involved in the manufacture of cement, which can simplify the process, significantly reducing the manufacturing cost.

Claims (3)

고활성 시멘트의 제조방법에 있어서, K2O 함량이 1 중량부 이상 되는 저품위 석회석 80 내지 90 중량부, 점토질 원료 중 점토 또는 납석 2 내지 5중량부, 자로사이트 등의 황산염원료 1내지 3중량부(페트코크일 경우 연료의 10 내지 15중량부), 레드머드 1내지 3중량부 되는 조성물에 플루오르아파타이트를 F- 기준으로 0.2 내지 0.7 중량부 되도록 혼합하여 조합원료의 분말도를 88μm 잔사가 15중량부 이하가 되게 조절하여 회전로에서 1450oC에서 소성한 후 별도의 석고첨가 없이 분말도 3000 내지 4000cm2/g 으로 분쇄하여 제조됨을 특징으로 하는 고활성 시멘트의 제조방법.In the manufacturing method of high-active cement, 80 to 90 parts by weight of low-grade limestone with K 2 O content of 1 part by weight or more, 2 to 5 parts by weight of clay or feldspar in clay materials, 1 to 3 parts by weight of sulfate raw materials such as jarosite (10 to 15 parts by weight of fuel in the case of pet coke), 1 to 3 parts by weight of red mud mixed with fluoroapatite to 0.2 to 0.7 parts by weight based on the F-, the powder of the raw material of the 88μm residue 15 weight The method of manufacturing a highly active cement, characterized in that it is prepared to be pulverized in the rotary furnace at 1450 o C in a rotary furnace and then pulverized to 3000 to 4000 cm 2 / g without additional gypsum. 제1항에 있어서 상기 제조된 소성물중 F-이온에 대한 미량성분의 중량비가 0.1-0.5/1.0-1.5 비율이 되도록 조합물의 조성비를 조절하여 제조함을 특징으로 하는 고활성 시멘트의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the composition is manufactured by adjusting the composition ratio of the combination so that the weight ratio of the trace component to F ions in the manufactured fired product is 0.1-0.5 / 1.0-1.5. 고활성 시멘트의 제조방법에 있어서, K2O 함량이 1 중량부 이상 되는 저품위 석회석 80 내지 90 중량부, 점토질 원료 중 점토 또는 납석 2 내지 5중량부, 자로사이트 등의 황산염원료 1내지 3중량부(페트코크일 경우 연료의 10 내지 15중량부), 레드머드 1내지 3중량부 되는 조성물에 플루오르아파타이트를 F- 기준으로 0.2 내지 0.7 중량부 되도록 혼합하여 조합원료의 분말도를 88μm 잔사가 15중량부 이하가 되게 조절하여 회전로에서 1450oC에서 소성한 후 별도의 석고첨가 없이 분말도 3000 내지 4000cm2/g 으로 분쇄하여 제조된 혼합물에 분말도가 각각 2000-3000cm2/g, 플라이애쉬, 3000-5000cm2/g인 고로수재슬래그를 30 내지 70 중량부 혼합하여 제조함을 특징으로 하는 고활성혼합시멘트.In the manufacturing method of high-active cement, 80 to 90 parts by weight of low-grade limestone with K 2 O content of 1 part by weight or more, 2 to 5 parts by weight of clay or feldspar in clay materials, 1 to 3 parts by weight of sulfate raw materials such as jarosite (10 to 15 parts by weight of fuel in the case of pet coke), 1 to 3 parts by weight of red mud mixed with fluoroapatite to 0.2 to 0.7 parts by weight based on the F-, the powder of the raw material of the 88μm residue 15 weight It is adjusted to less than a part and fired at 1450 o C in a rotary furnace and then pulverized to 3000 to 4000 cm 2 / g of powder without any gypsum added to the mixture to 2000-3000 cm 2 / g, fly ash, Highly active mixed cement, characterized in that manufactured by mixing 30 to 70 parts by weight of blast furnace slag of 3000-5000cm 2 / g.
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