KR100415646B1 - Aggregate including virgin converter slags for road building - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제철소 슬래그를 이용한 도로용 골재에 관한 것으로, 그 목적은 제철소에서 발생되는 부산물인 전로 슬래그를 시효처리(aging)를 하지 않은 상태에서 이용하면서 팽창성이 적은 도로용 골재를 제공함에 있다.The present invention relates to road aggregates using steel mill slag, and its object is to provide road aggregates having low expansion while using converter slag which is a by-product generated in steel mills without aging.
이러한 목적을 갖는 본 발명은, 40mm이하로 입도분급한 도로용 슬래그 골재에 있어서, 상기 입도분급한 골재에는 시효처리하지 않고 2.5mm이하로 입도조정한 전로슬래그가 30중량%이하로 배합되고 나머지 고로슬래그로 이루어지는 도로용 골재에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.In the present invention having such an object, in the road slag aggregate classified to 40 mm or less, the converter slag of which the particle size is adjusted to 2.5 mm or less without aging treatment to the aggregated aggregate is blended to 30% by weight or less and the remaining blast furnace The technical summary of the road aggregate consisting of slag.
이러한 본 발명은 시효처리하지 않은 제강슬래그를 도로용 골재로 이용할 수 있는 기술을 제공할 수 있으며, 이에 따라 제강슬래그의 시효처리에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 또한, 넓은 시효 처리장이 사용하지 않음에 따라 제강슬래그의 관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention can provide a technology that can use the unaging steelmaking slag as the aggregate for road, thereby reducing the time required for the aging treatment of steelmaking slag, and also do not use a wide aging treatment plant As a result, it is possible to reduce the management cost of steelmaking slag.
Description
본 발명은 제철소 슬래그를 이용한 토목용 골재에 관한 것으로, 상세하게는 제철소에서 발생되는 부산물인 전로 슬래그를 시효처리(aging)를 하지 않은 상태에서 이용하면서도 팽창성이 적은 도로용 골재에 관한 것이다.The present invention relates to a civil engineering aggregate using steel mill slag, and more particularly, to a road aggregate having low expansion while using converter slag which is a by-product generated in a steel mill without aging.
전로슬래그는 제철소의 제강공정에서 발생되는 부산물로서, 발생상태는 용융상이며 이후에 냉각 고화되면 검은 색의 암석과 같은 괴상의 형태를 가진다. 표 1에는 전로슬래그의 대표적인 화학성분이 나타나 있다.Converter slag is a by-product from the steelmaking process of steel mills. The slag is produced in the molten phase and, when cooled and solidified, forms a black rock-like mass. Table 1 shows representative chemical components of converter slag.
전로슬래그를 구성하고 있는 주요성분은 CaO, SiO2, Fe산화물로, 이 중에서 가장 많은 함량을 차지하고 있는 것은 CaO이다. CaO는 SiO2, Al2O3, FeO 등의 타성분들과결합하여 안정한 화합물을 형성하지만, 타성분들에 비하여 과다한 함량을 가지고 있어서 모두 화합물 형성에 참여하지 못하고, 잉여의 CaO가 남아서 유리석회(free CaO) 상태로 남아 있거나, 고온 상태에서 화합물을 형성하고 있었던 CaO 중에서도 일부가 냉각됨에 따라 유리석회로 석출될 수도 있다. 이와 같은 이유로 전로슬래그 내에 잔존하는 유리석회는 수분과 반응할 경우 다음의 반응을 일으키게 된다. 이러한 반응은 약 2배의 부피팽창을 동반한다.The major constituents of converter slag are CaO, SiO 2 , and Fe oxide, and CaO is the most abundant of these. CaO forms a stable compound by combining with other components such as SiO 2 , Al 2 O 3 , FeO, etc., but because of its excessive content compared with other components, CaO does not participate in compound formation, and excess CaO remains and free lime (free) It may remain in the CaO) state, or may precipitate as free lime as a part of CaO which was forming a compound in high temperature state cools. For this reason, the free lime remaining in the converter slag causes the following reaction when reacted with moisture. This reaction is accompanied by about two times volume expansion.
[반응식 1]Scheme 1
CaO + H2O → Ca(OH)2 CaO + H 2 O → Ca (OH) 2
따라서, 유리석회가 포함되어 있는 전로슬래그를 그대로 입도만 분급하여 골재로 사용할 경우 사용된 구조물에 균열 또는 붕괴를 가져올 수 있다. 따라서, 전로슬래그를 골재로 사용하기 위해서는 이러한 팽창성을 안정화시키거나, 사전에 시효처리(aging) 과정을 거쳐 미리 팽창시킨 후 사용해야만 한다. 통상 전로슬래그는 일정기간의 시효처리과정을 거쳐 사용하는 것이 일반적이며, 그 기간은 옥외상태에서 6개월 이상의 시간을 필요로 한다. 최근에는 이러한 시효처리 시간을 줄이기 위해 증기 시효처리(steam aging) 방법이 사용되고 있으며, 일본의 제철소의 경우 대부분 증기를 이용하고 있고, 일부에서는 시간을 더욱 단축하기 위해 오토클레이브(autoclave)에서 고압의 증기를 사용하는 곳도 있다.Therefore, when the converter slag containing glass lime is used as an aggregate by classifying only the particle size as it is, it may cause cracking or collapse of the structure used. Therefore, in order to use the converter slag as an aggregate, such expandability must be stabilized, or must be used after expanding in advance through an aging process. In general, converter slag is used through a aging process for a certain period of time, which requires more than six months in the outdoors. In recent years, steam aging has been used to reduce the aging time, and most of Japan's steel mills use steam, and some use high-pressure steam in autoclaves to further shorten the time. There is also a place to use.
현재, 국내 제철소에서 발생되고 있는 전로슬래그는 전로 취련 후 슬래그 포트에옮겨져 슬래그 배재장으로 이동되어 배재된다. 용융상태로 배재된 전로슬래그는 대기중에 그대로 방치되어 자연 냉각과정을 거쳐 완전히 고화된 후 최종적으로 냉각수를 살포함으로써 강제 냉각된다. 냉각된 슬래그는 슬래그 파쇄설비로 옮겨져 파쇄 및 입도분리 공정을 거친 후 각 입도별로 정해진 활용처로 운송되며, 도로용 골재로 활용할 시에는 6개월 이상의 자연 시효처리과정을 거친 후 사용하게 된다. 이와 같이 국내의 경우 자연 시효처리에 의존하고 있고, 증기처리와 같은 강제 시효처리는 설비 및 처리비용 문제 때문에 실시되지 못하고 있어서, 보다 간단하면서 비용이 저렴한 방법의 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다.At present, converter slag generated in domestic steel mill is transferred to slag port after the converter is blown and transferred to slag distribution site. The converter slag discharged in the molten state is left as it is in the air, is completely solidified through the natural cooling process, and is finally forcedly cooled by spraying the cooling water. The cooled slag is transferred to the slag crushing facility, after crushing and particle size separation process, and transported to the designated location for each particle size. When used as road aggregate, it is used after natural aging treatment process for more than 6 months. As such, domestic relying on natural aging treatment, and forced aging treatment such as steam treatment is not carried out due to equipment and treatment cost problems, and there is a need for development of a simpler and cheaper method.
따라서, 본 발명은 별도의 시효처리 과정을 거치지 않고 냉각된 전로슬래그를 바로 골재로서 활용하면서도 사용된 장소에 균열 또는 붕괴가 생기지 않는 도로용 골재를 제공하는데, 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to provide a road aggregate that utilizes the cooled converter slag without going through a separate aging process as an aggregate, but does not cause cracks or collapse in the used place.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도로용 골재는,Road aggregate of the present invention for achieving the above object,
40mm이하로 입도분급한 도로용 슬래그 골재에 있어서, 상기 입도분급한 골재에는 시효처리하지 않고 2.5mm이하로 입도조정한 전로슬래그가 30중량%이하로 배합되고 나머지 고로슬래그로 이루어진다.In the road slag aggregate classified to 40 mm or less, the aggregated slag is adjusted to 30 mm by weight or less without aging treatment, and is composed of the remaining blast furnace slag.
또한, 본 발명의 도로용 골재는,In addition, the aggregate for road of the present invention,
40mm이하로 입도분급한 도로용 슬래그 골재에 있어서, 상기 입도분급한 골재에는 시효처리하지 않고 20-40mm로 입도조정한 전로슬래그가 10%이하를 배합되고 나머지 고로슬래그로 이루어진다.In the road slag aggregate classified to less than 40mm, the converter slag adjusted to 20-40mm particle size without aging treatment is composed of 10% or less and the remaining blast furnace slag.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
일반적으로 파쇄공정을 거쳐 도로용으로 사용되는 슬래그 골재는 표 2와 같이 입도를 조정하여 사용되고 있다.In general, the slag aggregate used for road through the shredding process is used to adjust the particle size as shown in Table 2.
슬래그 골재 중 고로슬래그 골재는 팽창성이 거의 없어 그대로 쓸 경우에도 부피 불안정성의 위험이 없으나, 전로슬래그의 경우에는 반드시 시효처리를 해야만 골재로 사용이 가능하다. 그래서, 한국산업규격(KS F 2535)에서는 수침 팽창율 시험을 실시하여 팽창율 1.5% 이하인 슬래그만을 사용하도록 정하고 있다.Blast furnace slag aggregates among slag aggregates are almost non-expandable, so there is no risk of volume instability even when used as it is, but in the case of converter slag, it must be aged to be used as aggregate. Therefore, the Korean Industrial Standard (KS F 2535) performs a water immersion expansion test and specifies that only slag having an expansion rate of 1.5% or less is used.
따라서, 본 발명은 팽창성 전로슬래그를 시효처리하지 않고 도로용 골재로 사용하기 위해 연구와 실험을 반복한 결과, 팽창성이 거의 없는 고로슬래그와 시효처리하지 않은 전로슬래그로 이루어지는 도로용 골재를 개발하는데, 성공하였다. 본 발명에 의해 제공되는 도로용 슬래그는 한국산업규격(KS F 2535)에서 규정한 수침 팽창율 시험의 팽창율 1.5% 이하를 만족한다.Accordingly, the present invention is to develop a road aggregate consisting of blast furnace slag and an aging untreated converter slag with almost no expandability, as a result of repeated studies and experiments for use as a road aggregate without aging the expandable converter slag, Succeeded. The road slag provided by the present invention satisfies the expansion rate of 1.5% or less of the water immersion expansion rate test specified in the Korean Industrial Standard (KS F 2535).
본 발명에 의해 제공되는 골재는 수침팽창성 1.5%이하가 요구되는 각종 토목골재로 적용이 가능하다. 일례로 표층(아스팔트 도로), 기층, 보조기층 및 원지반으로 이루어지는 도로에 있어서, 기층 및 보조기층의 골재에 적용될 수 있다.The aggregate provided by the present invention is applicable to various civil aggregates that require less than 1.5% water immersion expandability. For example, in a road consisting of a surface layer (asphalt road), a base layer, an auxiliary base layer and a base, it may be applied to aggregates of the base layer and the auxiliary base layer.
본 발명의 도로용 골재는 고로슬래그와 시효처리하지 않은 전로슬래그로 구성되며, 그 입도에 따라 배합량을 조정한 것이다. 이 전로슬래그는 제강공정에서 발생된 것을 시효처리하지 않고 입도분쇄하여 바로 이용하면 된다.The road aggregate of the present invention is composed of blast furnace slag and converter slag that is not aged, and the blending amount is adjusted according to the particle size. The converter slag may be used immediately after crushing the particles generated in the steelmaking process without ageing.
먼저, 본 발명의 도로용 골재는, 시효처리하지 않는 입도 2.5mm이하의 전로슬래그:30%이하와 나머지 고로슬래그를 배합한다. 이러한 배합비와 입도제한은 골재의 수침팽창성 1.5이하를 고려하여 설정한 것이다. 여기서, 고로슬래그의 입도와 이 입도에 따른 배합비는 위 표 2에 나타낸 MS-40규정에 따라 배합하면 된다. 일례로 40-20mm, 20-5mm는 그 입도별 배합비를 규정한 MS-40규정에 따라 배합하고, 2.5-0.4mm, 0.4-0.08mm의 입도에는 전로슬래그의 배합량을 고려하여 설정하면 된다. 또한, 전로슬래그의 배합비는, 2.5-0.4mm, 0.4-0.08mm, 0.08mm이하에서 30%이하가 되도록 하면서, 이 입도별 배합량은 MS-40의 규정에 따라 배합하면 된다.First, the road aggregate of the present invention contains a converter slag having a particle size of 2.5 mm or less that is not aged: 30% or less and the remaining blast furnace slag. These blending ratios and particle size restrictions are set in consideration of the immersion expandability of the aggregate less than 1.5. Here, the particle size of the blast furnace slag and the mixing ratio according to the particle size may be blended according to the MS-40 regulations shown in Table 2 above. For example, 40-20 mm and 20-5 mm may be blended in accordance with the MS-40 regulation that defines the compounding ratio for each particle size, and the particle size of 2.5-0.4 mm and 0.4-0.08 mm may be set in consideration of the compounding amount of converter slag. In addition, while the compounding ratio of converter slag becomes 30% or less in 2.5-0.4 mm, 0.4-0.08 mm, and 0.08 mm or less, the compounding quantity by this particle size may mix | blend according to the prescription | regulation of MS-40.
또한, 본 발명의 도로용 골재는, 시효처리하지 않은 40-20mm의 전로슬래그:10%이하와 나머지 고로슬래그로 이루어지는데, 이는 수침팽창성 1.5이하를 고려하여 설정한 것이다. 여기서, 고로슬래그의 입도와 이 입도에 따른 배합비는 위 표 2에 나타낸 MS-40규정에 따라 배합하면 된다. 일례로 20-5mm, 5-2.5mm, 2.5-0.4mm, 0.4-0.08m, 0.08mm이하에서 입도별 배합비를 규정한 MS-40규정에 따라 배합하고, 40-20mm에서는 MS-40규정에 의하면 10-40%가 배합되는데, 이때 전로슬래그가 10% 이내로 배합되므로 이를 제외한 나머지를 배합하면 된다. 또한, 전로슬래그는 40-20mm에서 10% 이내로 배합하면 된다.In addition, the road aggregate of the present invention is composed of a converter slag of 40-20mm unaged and less than 10% and the remaining blast furnace slag, which is set in consideration of immersion expandability 1.5 or less. Here, the particle size of the blast furnace slag and the mixing ratio according to the particle size may be blended according to the MS-40 regulations shown in Table 2 above. For example, it is blended according to the MS-40 regulation which defines the compounding ratio for each particle size under 20-5mm, 5-2.5mm, 2.5-0.4mm, 0.4-0.08m, 0.08mm, and according to MS-40 regulation at 40-20mm 10-40% is blended, in which case the converter slag is blended within 10%, so the rest may be blended. The converter slag may be blended within 10% at 40-20 mm.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예 1]Example 1
시효처리가 되지 않은 전로슬래그와 고로슬래그를 파쇄하여 표1의 입도와 관련된 체를 사용하여 입도분리를 실시하여 표 3에 나타낸 배합비로 혼합하여 KS F 2320에 의하여 수침 팽창율 시험을 실시하였다. 표 3의 혼합비는 MS-40의 입도범위에서 중간값을 취하여 시료 배합비로 사용한 것이다.The aging furnace slag and the blast furnace slag which were not aged were crushed and subjected to particle size separation using a sieve related to the particle size of Table 1, mixed at the mixing ratio shown in Table 3, and subjected to the immersion expansion test by KS F 2320. The mixing ratio of Table 3 is used as a sample mixing ratio taking the median value in the particle size range of MS-40.
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 시효처리를 하지 않은 전로슬래그라도 2.5mm 이하의 입도로 조정하여 30% 이하의 비율로 고로슬래그와 혼합 사용할 경우 팽창율을1.5%이하로 저감시킬 수 있음을 알 수 있다(시료 2,3). 또한, 조립쪽에서는 10%이하로 사용이 가능함을 알 수 있다.As can be seen from Table 3, it was found that when the converter slag without aging was adjusted to a particle size of 2.5 mm or less, the expansion ratio could be reduced to 1.5% or less when mixed with the blast furnace slag at a rate of 30% or less. (Samples 2 and 3). In addition, it can be seen that the assembly can be used in less than 10%.
본 발명의 결과를 도로용 골재 또는 성토용 등으로 용도에 따라 적절히 현장에 적용할 경우 장기간의 시효처리(aging)를 하지 않고도 발생된 전로슬래그를 곧바로 골재 등으로 사용할 수 있다는 이점이 있다.When the result of the present invention is properly applied to the site for the purpose of road aggregate or fill, etc., there is an advantage that the converter slag generated can be used directly as aggregate without performing long-term aging.
상술한 바와 같이, 본 발명은 시효처리하지 않은 제강슬래그를 도로용 골재로 이용할 수 있는 기술을 제공할 수 있으며, 이에 따라 제강슬래그의 시효처리에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 또한, 넓은 시효 처리장이 사용하지 않음에 따라 제강슬래그의 관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can provide a technology that can use the steelmaking slag that has not been aged as a road aggregate, thereby shortening the time required for the aging treatment of steelmaking slag, and wide aging. As the treatment plant does not use it, the management cost of steelmaking slag can be reduced.
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