KR100431797B1 - Non-sintering cement using blast furnace slag - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산업부산물인 고로슬래그에 석고, 수산화나트륨, 생석회 혹은 소석회, 황산알루미늄 및 조경제를 자극제로 하여 제조한 것으로 일반 시멘트의 제조와 같은 소성과정이 필요 없이 단순한 분쇄과정과 혼합과정을 걸쳐 생산할 수 있으므로 자원과 에너지를 절약하고 제조단가를 크게 줄이며 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있는 시멘트 제조방법에 관한 것이다.The present invention is produced by the industrial by-product blast furnace slag gypsum, sodium hydroxide, quicklime or hydrated lime, aluminum sulfate and crude economy as a stimulant to be produced through a simple grinding process and mixing process without the need for a firing process such as the production of general cement The present invention relates to a cement manufacturing method that can save resources and energy, greatly reduce manufacturing costs, and improve strength and durability.
Description
본 발명은 고로슬래그를 주재료로 하는 비소성 시멘트 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 산업부산물인 고로슬래그에 석고, 수산화나트륨, 황산알루미늄 등을 혼화하고 소성과정 없이 단순한 분쇄과정과 혼합과정 만을 걸쳐 생산하는 비소성 시멘트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing non-fired cement, which is mainly composed of blast furnace slag, and more specifically, to mix blast furnace slag, which is an industrial by-product, with gypsum, sodium hydroxide, aluminum sulfate, etc. It relates to a method for producing non-fired cement.
현재 일반적으로 사용되고 있는 포틀랜드 시멘트는 주성분이 실리카, 알루미나 및 석회를 함유하는 원료를 적당한 비율로 충분히 혼합하고, 그 일부가 용융되어 소결된 클링커에 적당량의 석고를 첨가하여 미분쇄시켜 분말로 한 것이다. 이러한 일반적인 시멘트의 클링커 제조를 위해서는 약 1450℃의 고온 상태에서 용융시켜야만 하기 때문에 대량의 에너지(중유 약 30∼35ℓ/톤)를 소비하게 된다. 뿐만 아니라 시멘트 1톤을 제조하는 데에는 약 700∼870kg의 이산화탄소를 배출되는 것으로 알려져 있다.현재 국내의 시멘트 생산량은 약 4천만 톤으로 이에 소비되는 석유는 약 12억ℓ으로 이 가격을 500원/ℓ으로 계산하여도 6천억 원이란 거대한 자금이 소요된다. 또한, 이러한 시멘트 제조방법에는 연간 약 3천 4백만 톤의 이산화탄소가 배출되기 때문에 시멘트 제조산업은 대량의 에너지를 소비함과 아울러 환경오염의 발생원과 지구온난화의 주된 요인으로 작용하고 있다.Portland cement, which is generally used today, is a powder obtained by finely mixing a raw material containing silica, alumina and lime in an appropriate ratio, and adding a suitable amount of gypsum to a molten and sintered clinker. In order to manufacture the clinker of such a general cement, a large amount of energy (about 30 to 35 l / ton) is consumed because it must be melted at a high temperature of about 1450 ° C. In addition, it is known that about 700 to 870 kg of carbon dioxide is emitted to produce one ton of cement. Currently, the domestic cement production amount is about 40 million tons, and about 1.2 billion liters of oil is consumed. Even if calculated as 600 billion won will require huge funds. In addition, since about 34 million tons of carbon dioxide is emitted per year, the cement manufacturing industry consumes a large amount of energy and acts as a major source of environmental pollution and global warming.
따라서 시멘트 산업에 있어서 이와 같은 환경부하를 감소시키기 위해서는 슬래그와 같은 산업부산물의 활용을 높이는 방안이 비용절약과 환경보호에 무엇보다도 큰 효과를 가져 올 수 있다.고로슬래그 약 25∼50%를 약 50∼75%의 보통 포틀랜드 시멘트 클링커와 미분쇄하여 혼합하는 고로슬래그 시멘트가 대표적인 제품이며, 그 사용이 전세계적으로 이미 범용화 되어 있다. 그러나 고로슬래그 시멘트는 클링커의 사용량을 상대적으로 감소시킬 수 있다는 장점은 있으나, 제품을 생산하는데 있어서 클링커를 다른 장소로부터 운반해와야 하는 결점이 있다. 특히 국내의 경우 시멘트 회사가 동해안과 강원, 충북지역에 편중되어 있기 때문에 물류비 부담이 많아 슬래그의 재활용 장애요인으로 작용되고 있다.Therefore, in order to reduce such environmental load in the cement industry, increasing the utilization of industrial by-products such as slag can have the most significant effect on cost saving and environmental protection.About 50 to 50% of blast furnace slag Blast furnace slag cement, which is pulverized and mixed with ordinary Portland cement clinker of ˜75%, is a typical product, and its use is already widely used worldwide. However, blast furnace slag cement has the advantage of relatively reducing the amount of clinker used, but there is a drawback in transporting the clinker from other places to produce the product. In Korea, cement companies are heavily concentrated on the East Coast, Gangwon, and Chungbuk, which is a burden for the recycling of slag.
따라서, 클링커를 사용하지 않고 시멘트를 제조할 수 있다면 산업부산물인 고로슬래그를 고부가치를 갖는 자원으로 활용을 극대화 할 수 있음은 물론 클링커의 제조에 의한 에너지 절약, 이산화탄소 배출에 의한 환경오염 문제를 해결할 수 있고, 생산원가의 절감 등과 같은 많은 장점이 있다. 국내에서 연간 발생하는 고로슬래그 800만톤 전량을 본 발명에 의한 비소성 시멘트로 제조할 경우 연간 1500 억원의 석유를 절약할 수 있으며, 연간 850 만 톤의 이산화탄소 배출을 막을 수 있는 큰 효과가 있을 것으로 예상된다.Therefore, if cement can be manufactured without using clinker, it is possible to maximize utilization of blast furnace slag, which is an industrial by-product, as a resource with high value, and to solve the problems of energy conservation and carbon pollution by producing clinker. And many advantages such as reduction of production cost. If all 8 million tons of blast furnace slag produced in Korea is manufactured with non-calcined cement according to the present invention, it can save 150 billion won of oil annually, and it is expected to have a great effect to prevent 8.5 million tons of carbon dioxide emissions per year. do.
상기와 같은 종래의 시멘트 제조방법의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 산업부산물인 고로슬래그를 주재료로 한 비소성 시멘트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.또한, 본 발명은 시멘트 제조비용을 월등히 절약함과 동시에 산업부산물인 고로슬래그를 주원료로 사용하여 이로 인한 환경오염을 방지하는 것을 목적으로 한다.본 발명의 다른 목적은 고로슬래그에 쉽게 얻을 수 있는 석고, 수산화나트륨, 황산알루미늄, 소석회 혹은 생석회, 석회석 및 조경제를 자극제로 하여 소성을 전혀 하지 않고, 강도 및 내구성을 월등히 향상시키면서도 제조단가를 현저히 낮출 수 있는 시멘트를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고로슬래그 70∼87.5중량%에 석고 11∼20중량%, 수산화나트륨 0.5∼3중량%, 황산알루미늄 0.5∼2중량%, 생석회 또는 소석회 0.5∼1중량%, 석회석 0~3중량% 및 조경제 0~2중량%를 혼화한 후, 이를 4,000∼6,000㎠/g의 분말도를 갖도록 분쇄하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to solve the problems of the conventional cement manufacturing method as described above, an object of the present invention is to provide a non-baking cement manufacturing method based on the blast furnace slag as an industrial by-product. The purpose of the present invention is to save the environmental pollution by using blast furnace slag, which is an industrial by-product, as a main raw material. Another object of the present invention is gypsum, sodium hydroxide, aluminum sulfate, hydrated lime or quicklime, which are easily obtained from blast furnace slag. The present invention provides a method for producing a cement which can significantly reduce the production cost while greatly improving the strength and durability without using any of the limestone and the crude economy as a stimulant. The present invention provides a blast furnace slag. 70 to 87.5% by weight gypsum 11 to 20% by weight, sodium hydroxide 0.5 to 3% by weight, aluminum sulfate 0.5 to 2% by weight, quicklime or calcareous 0.5 to 1% by weight, limestone 0 to 3% by weight and crude economy 0 to 2% by weight, and then pulverized to have a powder degree of 4,000 to 6,000 cm 2 / g It features.
도 1은 본 발명에 따른 시멘트와 통상의 1종 포틀랜트 시멘트와의 압축강도를 비교한 그래프.1 is a graph comparing the compressive strength of cement according to the present invention and a conventional one kind of portland cement.
이하 본 발명에 따른 시멘트 및 그 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.본 발명에 따른 시멘트는 고로슬래그 70∼87.5중량%에 석고 11∼20중량%, 수산화나트륨 0.5∼3중량%, 생석회 또는 소석회 0.5∼1중량%, 황산알루미늄 0.5∼2중량%, 석회석 0∼3중량% 및 조경제 0∼2중량%를 혼화하고, 이것을 볼밀이나 튜브밀에서 4,000∼6,000 ㎠/g의 분말도로 미분쇄함으로써 비소성 시멘트를 제조한다.Hereinafter, the cement according to the present invention and the manufacturing method thereof will be described in more detail. The cement according to the present invention is blast furnace slag 70 to 87.5% by weight gypsum 11 to 20% by weight, sodium hydroxide 0.5 to 3% by weight, quicklime or calcined lime 0.5 -1% by weight, 0.5-2% by weight of aluminum sulfate, 0-3% by weight of limestone and 0-2% by weight of crude economy are mixed and pulverized to a powder of 4,000-6,000 cm 2 / g in a ball mill or tube mill. Prepare calcined cement.
본 발명에서 주재료로 사용되는 고로슬래그는 제철공장 등에서 부산물로 연간 약 850만 톤이 발생되고 있다. 따라서, 통상의 포틀랜드 시멘트보다 가격이 저렴하고 구입이 용이하다.또한, 석고는 천연석고 또는 탈황석고 등으로서, 이수, 반수, Ⅲ형 무수 또는 Ⅱ형 무수 등 어떤 형태로든 이용이 가능하다. 더욱이, 현재 일반폐기물로 분류되어 있는 폐인산석고의 경우 국내 비료공장에서 부산물로서 연간 약 200만 톤 이상이 배출되고 있으며, 약 2천만톤 가량의 폐석고가 적치장에 적치되어 있다. 따라서, 이러한 폐석고의 처리문제가 심각한 문제로 대두되고 있는 실정인바, 본 발명에서는 중화 또는 하소 등의 간단한 전처리를 통해 쉽게 이용이 가능하다.본 발명에서는 이러한 석고를 시멘트 전체 중량의 11~20%를 혼화함으로써 슬래그의 산성피막을 파괴하여 수식이온을 용출시키는 역할을 하며, 특히, 슬래그 내부의 알루미나 성분과 반응하여 에트린가이트(ettringite)(Calcium Sulphur Aluminat: 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)를 다량 생성시켜 침상의 에트린가이트에 의한 네트워크 매트릭스를 형성시켜 강도를 발현시킨다.이때 석고를 11중량% 이하로 혼화하는 경우에는 시멘트의 강도가 충분히 발현되지 않는데, 이것은 고로슬래그에 함유되어 있는 C3A 성분을 완전히 에트린가이트로 전환시킬 수 있는 석고량의 부족으로 인하여 여분의 C3A 성분은 물과 반응하여 수화알루민산칼슘을 생성하거나 또는 이미 생성된 에트린가이트 중의 석고와 반응하여 강도발현이 에트린가이트보다 훨씬 작은 모노셀페이트를 생성하기 때문이다. 반대로 석고를 과량 혼화할 경우에는 고로슬래그와 반응하지 못한 여분의 석고가 수화생성물 사이에 응집상태로 존재하면서 이들의 결합력을 약화시키기 때문에 오히려 강도가 떨어지게 된다. 따라서, 본 발명에서는 석고를 11~20중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.소석회 또는 생석회는 저가의 공업용 제품으로서 국내에서 다량 생산되며, 본 발명에서는 0.5~1중량%를 혼화함으로써 충분한 강도를 발현시킬 수 있다. 이것은 석회의 용해도가 25℃에서는 1.13g/ℓ이고, 20℃에서1.25g/ℓ이므로 소량만 가지고도 강알칼리성을 나타낼 수 있기 때문에, 고로슬래그 표면의 쇄상결합에 의한 불투수성 피막을 강알칼리 작용(pH〉12.5)에 의하여 빠르게 파괴하여 내부에 포위되어 있던 SiO4 2-또는 Al2O3을 용출시킨다. 용출된 SiO4 2-와 Al2O3이온은 석고와 반응하여 수화물을 생성한다. 이 반응은 초기에 활발히 진행되지만, 그 후에는 서서히 진행된다. 만약에 1중량% 이상을 첨가하는 경우에는 석회의 용해도가 낮기 때문에 재빨리 과포화되어 결정체로 석출되는데, 수산화칼슘의 결정체는 강도가 없으므로 잉여량이 존재할 경우에는 결정체량이 많을수록 압축강도는 작아진다. 따라서,본 발명에서는 생석회 및 소석회는 0.5∼1.0중량%만을 혼화한다.본 발명에서 사용된 수산화나트륨은 공업용 제품으로서 상기 생석회 및 소석회의 작용과 마찬가지로 강알칼리 자극제 역할을 한다. 더욱이, 수산화나트륨은 생석회 및 소석회와 달리 물에 잘 용해되고 이 때 발열로 인해 슬래그의 반응을 촉진시켜 초기의 강도를 높일 수 있다. 그러나, 3중량% 이상을 첨가하는 경우에는 높은 발열반응으로 인하여 초기에 유동성을 급격하게 감소시키고 재령이 지남에 따라 강도가 큰 폭으로 감소하며 표면에 팽창균열 및 Na 성분에 의해 알칼리 골재반응을 일으킬 우려가 있다. 따라서, 본 발명에서는 수산화나트륨을 0.5∼3중량%를 혼화한다.본 발명에 사용된 황산알루미늄은 무수황산알루미늄 혹은 결정수를 함유한 황산알루미늄으로서 공업용(소위 17% 황산알루미늄-17% Al2O3, 또는 약 57% Al(SO4)2)으로 시판되고 있는 것을 사용할 수 있으며, 그 안에 포함된 불순물은 본 발명에 어떠한 영향도 주지 아니한다. 황산알루미늄은 시멘트 내에서 약간의 발열로 인해 슬래그의 반응을 촉진시킬 뿐만 아니라 고로슬래그에 함유된 알루미나 성분이 석고와 반응하여 에트린가이트를 위주로 하는 수화물을 생성하여 치밀한 골격구조를 형성함으로써 시멘트의 강도를 증진시킬 수 있다. 그러나, 황산알루미늄을 2중량% 이상을 첨가하는 경우에는 초기에 유동성을 급격하게 감소시키고 재령이 지남에 따라 강도를 큰 폭으로 감소시킨다. 따라서, 본 발명에서 황산알루미늄을 0.5~2.0중량%을 혼화한다.Blast furnace slag used as the main material in the present invention generates about 8.5 million tons per year as a by-product from steel mills. Therefore, it is cheaper and easier to purchase than ordinary Portland cement. Gypsum can be used in any form such as dihydrate, hemihydrate, type III anhydrous or type II anhydrous as natural or desulfurized gypsum. Moreover, waste phosphate gypsum, which is currently classified as general waste, is discharged more than 2 million tons per year as a by-product from domestic fertilizer factories, and about 20 million tons of waste gypsum is stored in stockyards. Therefore, the problem of the treatment of such waste gypsum has emerged as a serious problem, in the present invention can be easily used through a simple pretreatment such as neutralization or calcination. In the present invention, 11 to 20% of the total weight of the cement By admixing, it destroys the acidic film of slag and elutes the modified ions.In particular, it reacts with the alumina component inside the slag and reacts with ettringite (Calcium Sulfur Aluminat: 3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H It generates a large amount of 2 O) to form a network matrix by acicular ettringite to express its strength. When gypsum is mixed to 11 wt% or less, the strength of cement is not sufficiently expressed, which is contained in blast furnace slag. Due to the lack of gypsum that can completely convert the C 3 A component into ettringite, the extra C 3 A component is half water and Either it produces calcium hydrate alumina or reacts with gypsum in the already produced ethringite to produce monocellates whose strength is much smaller than ethringite. On the contrary, when the gypsum is excessively mixed, the excess gypsum, which cannot react with the blast furnace slag, is present in a cohesive state between the hydration products and thus weakens their binding strength, and thus the strength is lowered. Therefore, in the present invention, it is preferable to add 11 to 20% by weight of gypsum. Slaked lime or quicklime is produced in large quantities in Korea as a low-cost industrial product, and in the present invention, by mixing 0.5 to 1% by weight, sufficient strength can be expressed. Can be. Since the solubility of lime is 1.13g / l at 25 ° C and 1.25g / l at 20 ° C, strong alkalinity can be exhibited even with a small amount. Therefore, a strong alkali action (pH> 12.5) is rapidly broken to elute SiO 4 2- or Al 2 O 3 enclosed therein. Eluted SiO 4 2- and Al 2 O 3 ions react with gypsum to produce hydrates. The reaction proceeds vigorously initially, but then slowly. If more than 1 wt% is added, the solubility of lime is low so that it is supersaturated quickly and precipitates as crystals. Since the crystals of calcium hydroxide have no strength, in the case of surplus, the higher the amount of crystals, the lower the compressive strength. Accordingly, in the present invention, quicklime and hydrated lime are mixed only 0.5 to 1.0% by weight. Sodium hydroxide used in the present invention serves as a strong alkali stimulant as the action of quicklime and hydrated lime as an industrial product. Moreover, unlike quicklime and hydrated lime, sodium hydroxide is well soluble in water, and at this time, it is possible to increase the initial strength by promoting the reaction of slag due to exotherm. However, if more than 3% by weight is added, due to the high exothermic reaction, the fluidity is drastically reduced at first, and the strength is greatly decreased as the age is passed, and the alkali aggregate reaction is caused by the expansion crack and Na component on the surface. There is concern. Therefore, in the present invention, sodium hydroxide is mixed with 0.5 to 3% by weight. The aluminum sulfate used in the present invention is anhydrous aluminum sulfate or aluminum sulfate containing crystallized water for industrial use (so-called 17% aluminum sulfate-17% Al 2 O). 3 , or about 57% Al (SO 4 ) 2 ) may be used, and impurities contained therein do not have any effect on the present invention. Aluminum sulfate not only promotes slag reaction due to slight heat generation in cement, but also alumina component in blast furnace slag reacts with gypsum to produce hydrates based on ethringite to form a dense skeleton structure, thus making the strength of cement Can promote it. However, when 2 wt% or more of aluminum sulfate is added, the fluidity is drastically reduced initially and the strength is greatly reduced as the age passes. Therefore, in the present invention, 0.5 to 2.0% by weight of aluminum sulfate is mixed.
이와 같이, 고로슬래그에 석고, 생석회 또는 소석회, 수산화나트륨, 황산알루미늄을 상기 비율에 따라 첨가하고, 여기에 물성증진제로서 석회석 0∼3중량% 및 조경제 0~2중량%를 첨가함으로써 백색도 및 강도를 증진시킬 수 있다.먼저, 석회석 미분말을 0~3중량% 정도 혼합하면 강도가 5∼10% 정도 증가된다. 이것은 고로슬래그의 수화반응에서 생성되는 공극을 충전시켜 밀실도를 증가시킬 뿐만 아니라 그 중의 일부는 에트린가이트 중의 황산염을 치환하여 결정체를 형성함과 동시에 치환된 황산염이 고로슬래그의 반응을 촉진하기 때문이다. 그러나,석회석을 3중량% 이상을 첨가하더라도 그 효과는 거의 증진되지 않는다.또한, 조경제의 첨가에 의하여 초기강도가 약 5~7% 정도 향상되는데, 이는 조경제의 첨가에 의한 고로슬래그의 수화반응을 촉진하기 때문이다. 조경제로는 염화칼슘, 물유리, 탄산나트륨 등을 분체상태로 또는 물에 용해하여 이용할 수 있다. 첨가되는 조경제는 0~2중량%이고, 그 초과량을 첨가하더라도 그 효과는 거의 증진되지 않는다.이와 같이, 본 발명은 고로슬래그 70∼87.5중량%에 석고 11∼20중량%, 수산화나트륨 0.5∼3중량%, 생석회 또는 소석회 0.5∼1중량%, 황산알루미늄 0.5∼2중량%, 석회석 0∼3중량% 및 조경제 0∼2중량%를 혼화한다. 이 후 혼화한 혼합물을 볼밀이나 튜브밀에서 4,000∼6,000 ㎠/g의 분말도로 미분쇄함으로써 본 발명에 따른 비소성 시멘트를 제조하게 된다.본 발명에 따라 고로슬래그를 주재료로 하는 비소성 시멘트는 소성과정 없이 혼합 및 분쇄과정 만을 걸쳐 제조할 수 있을 뿐만 아니라 초기 및 장기 재령에서 우수한 강도를 발현시킬 수 있다.또한, 본 발명에 따라 제조한 시멘트는 일반 시멘트에 비하여 다음과 같은 이점이 있다.먼저, 본 발명에 따라 제조한 비소성 시멘트는 1종 포틀랜드 시멘트에 비하여 내화학성이 매우 우수하다. 이것은 보통 포틀랜드 시멘트는 거기에 함유된 규산 3석회나 규산 2석회가 수화하면서 다량의 Ca(OH)2를 생성시키는데 이것은 화학적 침식에 대한 저항성 면에서는 마이너스적인 역할을 한다. 그러나, 본 발명에 따라 제조한 시멘트는 석고와 슬래그의 수화반응에서 Ca(OH)2성분을 거의 생성하지 않기때문에, 각종의 염류, 특히 황산염이나 해수작용에 대한 저항성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따라 제조한 비소성 시멘트는 해상구조물, 항만건축, 간척지 공사와 생활폐수를 취급하는 도시하부 구조물 및 공장폐수로, 폐기물의 고화재 등에 사용될 수 있으며, 농어촌의 관개수로용 및 어초 등 수중 및 해중 구조물에 매우 적합하게 사용될 수 있다.또한 본 발명에 따라 제조된 시멘트는 수화열이 작고, 초기강도는 1종 보통시멘트와 거의 유사하나 장기강도는 매우 우수하기 때문에, 일반적인 용도 즉, 범용성을 갖춘 시멘트로의 대량 활용도 기대할 수 있다. 따라서 일반 건축용 및 토목 용으로 건설현장에서 레미콘 형식으로 사용이 가능하며 2차 가공제품 형태로도 아무 문제없이 사용할 수 있다.또한 본 발명에 따라 제조된 시멘트는 색깔이 백색이기 때문에 안료를 첨가하면 각종 착색시멘트를 제조할 수 있기 때문에, 다양한 건축재료(예를 들면, 인공 스톤, 장식재료 및 콘크리트의 2차제품)를 제조하여 도시의 미관을 아름답게 장식할 수도 있다.또한, 본 발명에 따라 제조된 시멘트는 알칼리도가 낮아 최근에 활발하게 개발되고 있는 친환경성 콘크리트인 식생형 블록 등의 제조에 획기적인 방안이 될 수 있다. 즉, 일반적인 보통 시멘트를 이용하여 식생형 블록을 제조하게 되면 높은 알칼리성을 나타내어 식물의 생육에 어려움이 많아 일반적으로 중화처리과정을 통해 제조하고 있는데, 본 발명에 의한 시멘트를 이용하여 식생형 블록을 제조할 경우에는 식물의 생육에 매우 적합하다.나아가 최근에는 알칼리 골재반응 대책으로 시멘트의 낮은 알칼리화가 시급한 과제로 되고 있는데 본 발명에 의한 시멘트는 이런 문제를 해결할 수 있다.또한, 본 발명에 따르면 시멘트 제조과정에서 소성과정을 거치지 않고 분쇄및 혼합공정만으로 제조가 가능하기 때문에 제조비용이 매우 낮으며 초기 설비비 또한 매우 경제적이다. 분쇄 및 혼합공정도 단일공정으로 가능하며 소요원료도 석회석 대신에 산업부산물을 주재료로 사용하는 것을 감안할 때 대폭적인 원가절감 효과가 예상된다.이와 같이, 본 발명에 따른 고로슬래그를 주재료로 한 비소성 시멘트는 적은 투자비로 저렴한 시멘트의 제조가 가능하고 또한 공해산업인 일반 시멘트 제품보다 강도 및 내구성이 매우 우수한 것을 본 발명자들은 몇 년 동안의 많은 실험을 통해 확인하였다.Thus, gypsum, quicklime or calcareous lime, sodium hydroxide and aluminum sulfate are added to the blast furnace slag according to the above ratio, and the addition of 0-3% by weight of limestone and 0-2% by weight of crude economy as a physical property enhancer thereto. First, mixing 0 to 3% by weight of limestone fine powder increases the strength by 5 to 10%. Not only does this fill the pores generated in the hydration reaction of the blast furnace slag to increase the degree of stealth, but some of them replace the sulfate in ethringite to form crystals, while the substituted sulfate promotes the reaction of the blast furnace slag. to be. However, the addition of more than 3% by weight of limestone shows little effect. The addition of crude economy improves the initial strength by about 5-7%, which is the hydration of blast furnace slag by the addition of crude economy. Because it promotes the reaction. As crude economy, calcium chloride, water glass, sodium carbonate and the like can be used in powder form or dissolved in water. The added crude economy is 0 to 2% by weight, and the effect is hardly enhanced even if the excess amount is added. Thus, in the present invention, 70 to 87.5% by weight of blast furnace slag is 11 to 20% by weight of gypsum and 0.5% sodium hydroxide. -3 weight%, quicklime or calcined lime 0.5-1 weight%, aluminum sulfate 0.5-2 weight%, limestone 0-3 weight%, crude economy 0-2 weight% are mixed. Thereafter, the mixed mixture is ground in a ball mill or tube mill to a powder of 4,000 to 6,000 cm 2 / g to produce the non-fired cement according to the present invention. According to the present invention, the non-fired cement mainly comprising blast furnace slag is calcined. Not only can it be prepared through mixing and grinding processes but also excellent strength can be expressed in early and long-term age. [0024] In addition, cement prepared according to the present invention has the following advantages over general cement. The non-fired cement prepared according to the present invention has very good chemical resistance compared to the first type Portland cement. It is common for portland cement to produce large amounts of Ca (OH) 2 as hydration of trisulfite or disilicate lime contained therein, which plays a negative role in resistance to chemical erosion. However, the cement prepared according to the present invention hardly generates Ca (OH) 2 component in the hydration reaction of gypsum and slag, and thus is excellent in resistance to various salts, especially sulfate and seawater action. Therefore, the non-fired cement produced according to the present invention can be used for marine structures, port construction, reclaimed land construction and urban substructures and factory wastewater, waste solidification materials, etc., which can be used for irrigation canals and fish ponds in farming and fishing villages. The cement produced according to the present invention has a low heat of hydration, and its initial strength is almost similar to that of one kind of ordinary cement, but its long-term strength is very good. It can also be expected to be used in large quantities with cement. Therefore, it can be used in the form of ready-mixed concrete at construction sites for general construction and civil engineering, and can be used as a secondary processed product without any problem. In addition, since the cement manufactured according to the present invention is white in color, Since colored cement can be produced, various building materials (eg, secondary products of artificial stone, decorative materials, and concrete) can be manufactured to beautifully decorate the aesthetics of the city. Cement can be a breakthrough in the manufacture of vegetation-type blocks, such as eco-friendly concrete, which is being actively developed recently due to low alkalinity. That is, when the vegetation block is manufactured by using general cement, it shows high alkalinity, so it is difficult to grow plants, and thus, the vegetation block is manufactured by using the cement according to the present invention. In this case, low alkalinization of cement is an urgent task for countermeasures of alkali aggregates, but cement according to the present invention can solve such a problem. The manufacturing cost is very low and the initial equipment cost is very economical because it can be manufactured by grinding and mixing process without going through the sintering process. The crushing and mixing process is also possible in a single process, and the cost reduction effect is expected considering the use of industrial by-products as the main material instead of limestone. Thus, non-fired furnace blast furnace slag according to the present invention is used. The inventors of the present invention have confirmed that the cement can be manufactured at a low cost with low investment cost and is much superior in strength and durability to general cement products in the pollution industry.
실시예 1Example 1
본 발명에 따른 비소성 시멘트의 일실시예의 구성은 표 1과 같다. 즉, 고로 슬래그 8O중량%에 무수석고 15중량%, 수산화나트륨 1중량%, 황산알루미늄 1.5중 량%, 생석회 0.5중량%, 석회석 2중량%, 조경제 1중량%(물에 용해시켰음)을 함유하고 있다.One embodiment of the non-baking cement according to the present invention is shown in Table 1. That is, 80% by weight of blast furnace slag contains 15% by weight of anhydrous gypsum, 1% by weight of sodium hydroxide, 1.5% by weight of aluminum sulfate, 0.5% by weight of quicklime, 2% by weight of limestone, and 1% by weight of crude oil (dissolved in water). Doing.
[표 1] TABLE 1
한편, 표 2에는 S사의 일반 포틀랜드 시멘트(OPC), H사의 백색시멘트 및 본 발명에 따른 비소성 시멘트의 화학성분 조성비를 나타내었다.On the other hand, Table 2 shows the chemical composition of the general portland cement company S (OPC), white cement company H and the non-baking cement according to the present invention.
[표 2]표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 시멘트는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 장점을 유지하면서도 조강성능이 향상된 화학조성비를 나타낸다.상기와 같은 배합비를 갖는 본 기술에 따른 고로슬래그를 주재료로 한 비소 성 시멘트의 성능을 검증하기 위하여, 보통 포틀랜트 시멘트, 백색 포틀랜트 시멘트의 응결 및 압축강도 특성을 비교하기 위하여 실험을 실시하였으며 그 결과를 표 3과 도 1에 나타내었다.[표 3]표 3에서 W/C는 시멘트(C)에 대한 혼합수(W)의 중량비를 나타내고, 주도는 혼련물의 질긴 정도를 나타낸다. 표 3 및 도 1에 나타낸 것과 같이, 본 기술에 따른 고로슬래그를 주재료로 한 비소성 시멘트의 응결은 다른 2종류의 시멘트와 비교하면 빠를 뿐만 아니라 3일 및 7일 압축강도는 1종 포틀랜드 시멘트의 97% 및 112%에 달하고 28일 압축강도는 123%로서 초기강도 및 장기강도가 우수한 특성을 지닌것으로 확인되었다. 또한 백색도가 우수하여 백색시멘트로의 활용도 가능함을 확인할 수 있다.TABLE 2 As shown in Table 2, the cement according to the present invention exhibits an improved chemical composition ratio while maintaining the advantages according to the present invention as described above. The blast furnace slag according to the present technology having the above-described compounding ratio is used as the main material. In order to verify the performance of non-fired cement, experiments were conducted to compare the condensation and compressive strength characteristics of ordinary portland cement and white portland cement, and the results are shown in Table 3 and FIG. 1. In Table 3, W / C represents the weight ratio of the mixed water (W) to the cement (C), and the state represents the toughness of the kneaded product. As shown in Table 3 and Fig. 1, the solidification of the blast furnace slag according to the present technology as a main material is not only faster than the other two types of cement, but also the three-day and seven-day compressive strengths of one type of Portland cement are as follows. It reached 97% and 112% and the 28-day compressive strength was 123%, which was confirmed to have excellent initial strength and long term strength. In addition, it can be confirmed that the excellent whiteness can also be utilized as a white cement.
실시예 2Example 2
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 고로슬래그 83중량%에 이수석고 12중량%,수산화나트륨 1중량%, 황산알루미늄 1중량%, 석회석 2중량% 및 조경제 1중량%를 포함한다.Another embodiment according to the present invention comprises 83% by weight of blast furnace slag 12% by weight gypsum, 1% by weight sodium hydroxide, 1% by weight aluminum sulfate, 2% by weight limestone and 1% by weight crude.
상술한 바와 같이, 본 발명은 산업부산물인 고로슬래그를 주재료로 한 비소 성 시멘트 제조방법을 제공함으로써, 시멘트를 제조하는데 드는 비용을 절감하고 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention provides an unfired cement manufacturing method based on blast furnace slag as an industrial by-product, thereby reducing the cost of manufacturing cement and preventing environmental pollution.
또한, 본 발명은 소성과정을 거치지 아니하고, 강도 및 내구성이 향상된 시멘트 제조방법을 제공함으로써, 제조방법이 간단하면서도 제조단가를 현저히 낮출 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a cement manufacturing method having improved strength and durability without undergoing a sintering process, thereby simplifying the manufacturing method and significantly lowering the manufacturing cost.
이와 같이, 본 발명은 산업부산물인 고로슬래그를 주재료로 하고 여기에 석고, 수산화나트륨, 황산알루미늄 등을 혼화하고 소성과정 없이 단순한 분쇄과정과 혼합과정 만을 걸쳐 비소성 시멘트를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능할 것이다.As described above, the present invention relates to a method for producing non-plastic cement through simple grinding and mixing without mixing the gypsum, sodium hydroxide, aluminum sulfate, and the like as a main material of blast furnace slag, which is an industrial by-product, Various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
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