KR100484539B1

KR100484539B1 - 슬래그 포트용 도포제

Info

Publication number: KR100484539B1
Application number: KR10-2002-0045536A
Authority: KR
Inventors: 조용문; 정영섭
Original assignee: 주식회사 포스렉
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2005-05-17
Also published as: KR20040012143A

Abstract

본 발명은 제철 및 제강 공정 중에 부수물로 발생되는 슬래그(Slag)를 일시적으로 저장하는 용기인 슬래그 포트(Slag Pot)용 도포제에 관한 것으로서, 슬래그 포트에 도포되어 슬래그와 슬래그 포트와 분리시킬 때 분리가 용이할 뿐만 아니라 도포제의 사용량 및 폐 도포제(내화물)를 감소시킬 수 있고 시공시간 및 건조시간을 단축시킬 수 있고, 또한 슬래그 포트의 내용적을 증가시킬 수 있는 슬래그 포트용 도포제를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 입자크기가 74㎛이하인 산화 마그네슘(MgO), 수산화 마그네슘(Mg(OH)₂), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 포스테라이트(forsterite)(2MgO·SiO₂), 점토 및 뮬라이트(3Al₂O₃·2SiO₂)로 이루어진 내화원료그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상: 83∼94중량부, 분산제: 0.5∼5중량부, 접착제: 0.3∼7중량부, 점증제: 0.1∼0.7중량부, 소포제: 0.1∼1.0중량부, 및 강도보강용 초미분 원료: 0.1∼4중량부로 이루어지는 슬래그 포트용 도포제를 그 요지로 한다.

Description

슬래그 포트용 도포제{Coating Agent for Slag Pot}

본 발명은 제철 및 제강 공정 중에 부수물로 발생되는 슬래그(Slag)를 일시적으로 저장하는 용기인 슬래그 포트(Slag Pot)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬래그 포트에 도포되어 슬래그와 슬래그 포트를 분리시킬 때 분리가 용이하게 되도록 하는 슬래그 포트용 도포제에 관한 것이다.

슬래그는 제철 및 제강 공정 중에서 각 공정마다 용융된 금속을 정제하기 위해 투입되는 부원료에 의해 만들어지는 부산물로 조업상 반드시 발생되어 용융금속 상부에(비중차이로 상부 존재) 존재하게 되고 매 번 슬래그 포트에 이동되어 슬래그 포트에 일정 기간 저장되다가 슬래그가 다 모아지면 폐기물 장으로 이동되어 폐기되어 진다.

이때 슬래그 포트와 슬래그가 반응없이 쉽게 이탈(분리)되는 것이 중요하며 철피를 용융시키거나 침식으로 인하여 분리가 용이하게 되지 않는 경우 슬래그 포트를 재 사용하는 것이 불가능해지므로 경제적 손실이 크게 된다.

따라서, 슬래그 포트에는 슬래그를 수용하기전에 도포제가 도포되고 있다.

상기 슬래그 포트용 도포제는 슬래그 포트와 견고하게 접착되고 그리고 슬래그와 접촉 시 용융되거나 손상이 적어야 하는 한편, 슬래그 제거 시 슬래그 포트와 분리가 용이하여야 한다.

종래의 슬래그 포트용 도포제로는 저급질 알루미나-실리카(Al₂O₃-SiO₂) 캐스타블을 사용하고 있다.

그러나, 상기 슬래그 포트용 도포제는 그 시공두께를 20mm이상으로 하여야함에 따라 도포제의 소요량이 증가되고 이로 인하여 내용적이 감소하여 담을 수 있는 슬래그의 양이 감소될 뿐만 아니라 도포제 시공에 첨가된 수분 건조를 위한 건조공정에 장시간이 소요된다는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 슬래그 포트에 도포되어 슬래그와 슬래그 포트를 분리시킬 때 분리가 용이하게 할 뿐만 아니라 도포제의 사용량 및 폐 도포제(내화물)를 감소시킬 수 있고, 또한 시공시간 및 건조시간을 단축시킬 수 있고, 또한 슬래그 포트의 내용적을 증가시킬 수 있는 슬래그 포트용 도포제를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 입자크기가 74㎛이하인 산화 마그네슘(MgO), 수산화 마그네슘(Mg(OH)₂), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 포스테라이트(forsterite)(2MgO·SiO₂), 점토 및 뮬라이트(3Al₂O₃·2SiO₂)로 이루어진 내화원료그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상: 83∼94중량부, 분산제: 0.5∼5중량부, 접착제: 0.3∼7중량부, 점증제: 0.1∼0.7중량부, 소포제: 0.1∼1.0중량부, 및 강도보강용 초미분 원료: 0.1∼4중량부로 이루어지는 슬래그 포트용 도포제에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

상기 산화 마그네슘(MgO)으로는 천연, 소결 및 전융 산화마그네슘중 어느것이든지 사용될 수 있다.

상기 Mg(OH)₂로는 상기 MgO의 수화물로 MgO함량이 67∼72중량부 범위내의 원료가 바람직하다

상기 포스테라이트로는 MgO함량이 54∼59 중량부이고 SiO₂함량이 40∼45 중량부

범위 내에 존재하는 원료가 바람직하다.

또한, 상기 SiO₂로는 천연산으로 SiO₂함량이 85중량부 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 점토로는 Al₂O₃함량이 25∼50중량부인 것이 바람직하다.

상기 뮬라이트(Mullite)로는 10∼30중량부의 SiO₂와 70∼87중량부의 Al₂O₃을 함유하는 것이 바람직하다.

상기 분산제로는 Na₂0-P₂O₅계 분산제, Al₂O₃-P₂O₅ 계 분산제, 및 폴리아크릴 산등으로부터 선택된 1종 또는 2종이상을 사용할 수 있다.상기 Na₂0-P₂O₅계 분산제로는 소듐 헥사 포스페이트(sodium hexa phosphate) 및 소듐 트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate)를 들수 있고, 상기 Al₂O₃-P₂O₅ 계 분산제로는 인산일알루미늄을 들수 있다.

상기 분산제는 내화원료에 수분을 첨가할 경우 해교작용을 통하여 분산시키는 역할을 하는 성분으로서, 그 첨가량이 너무 많은 경우에는 내화원료와의 반응으로 응집작용이 발생되어 침강하게 되고, 너무 적은 경우에는 충분한 해교작용이 없어 수분 첨가 후 시간경과시 응집되어 급격히 침강되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 분산제의 첨가량은 0.5-5중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 접착제로는 Na₂0-SiO₂계로 Na₂0 / SiO₂몰비가 2∼3.2인 분말 또는 액상이 바람직하다.

상기 접착제는 건조 후 도포제를 슬래그 포트와 접착 시켜주는 역할을 하는 성분으로서, 그 첨가량이 너무 많은 경우에는 접착성이 너무 높아 슬래그 포트와 분리성이 저하되고 내식성이 저하되는 문제점이 있고, 너무 적은 경우에는 건조중 도포제가 탈락되거나 이동중 탈락되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 접착제의 첨가량은 0.3-7중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 점증제로는 물에 용해되는 고분자 셀롤로스 에테르(Celluose ethers) 및 폴리 비닐 아세테이트의 복합 중합체로부터 선택된 1종 또는 2종이상을 사용할 수 있다.

상기 점증제는 그 첨가량이 너무 많은 경우에는 수분첨가 후 점성이 너무 높아 시공성 저하를 초래하는 문제점이 있고, 너무 적은 경우에는 도포제 슬러리의 점력이 너무 낮아 수분과의 층분리를 촉진시키는 문제점이 있다.

따라서, 상기 점증제의 첨가량은 0.1-0.7중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 소포제(defoamer)로는 기포를 제거할 수 있는 것이면 어느 것이나 사용가능하다.도포제에 첨가된 부원료에 의해 수분 첨가 후 혼련할 경우 기포가 형성되는데, 상기 소포제는 이렇게 형성된 기포를 제거하는 역할을 하는 성분으로서, 그 첨가량이 1.0중량부를 초과하는 경우에는 그 첨가효과가 포화되므로 비경제적이고, 0.1 중량부 미만인 경우에는 기포제거가 되지 않아 슬래그 포트 표면에 기포가 발생되는 문제점이 있다.

삭제

따라서, 상기 소포제의 첨가량은 0.1-1.0중량부로 제한하는 것이 바람직하다.본 발명에 적용될 수 있는 소포제의 예로서는 실리콘 소포제 및 에틸렌 글리콜 소포제등을 들수 있다.

상기 강도보강용 초미분은 온도의 급격한 상승에 견딜수 있도록 첨가되는 부원료로서 초미분 SiO₂, 포트란트 시멘트, 알루미나 시멘트, 및 벤토나이트중에서 선택된 1종 또는 2종이상을 사용할 수 있다. 상기 강도보강용 초미분으로는 그 평균입경이 0.1∼7㎛인 것이 바람직하다.

그 첨가량이 너무 많은 경우에는 고온에서 첨가 내화원료와의 반응으로 강도가 급격히 증가되어 해체성이 저하되고 내식성이 저하되는 문제점이 있고, 너무 적은 경우에는 강도 발현이 없어 슬래그 투입시 도포제가 붕괴되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 강도보강용 초미분의 첨가량은 0.1-4중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 도포제는 그 입자크기가 74㎛ 이하이고, 그리고 이중 44㎛이하의 크기를 갖는 입자가 90%이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 조성되는 본 발명의 도포제는 수분 첨가 시 입자끼리 응집이 되지 않고 분사 코팅 시 기포발생 없이 균일하게 도포될 뿐만 아니라 건조 후 슬래그 포트와 견고하게 접착되지만, 슬래그 제거 시 슬래그 포트와 분리가 용이하고, 또한 슬래그와 접촉 시 용융되거나 손상이 적은 특성을 갖는다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기 표 1의 조성을 갖도록 내화성 원료와 첨가 부원료를 준비한 다음, 이들을 고속 회전혼합기(Erich Mixer)에서 5분간 혼련하여 도포제를 제조한 후 수분의 함량이 10wt%가 되도록 수분을 첨가하여 슬러리를 제조한 다음, 분산성, 기포발생형태, 건조후 접착성, 용융 및 손상, 및 분리성을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에서, 분산제로는 소듐 헥사 포스페이트(sodium hexa phosphate)를 사용하고, 접착제로는 소듐 실리케이트(sodium silicate)를 사용하고, 점증제로는 에칠 하이드록시 셀룰로오스(ethyl hydroxyethyl cellulose)를 사용하고, 그리고 강도보강용 초미분으로는 초미분 SiO₂를 사용하였다.

그리고, 하기 표 1에 있어서 분산성은 슬러리를 1000cc 메스실린더에 투입하여 보관시간에 따른 침강속도를 기준으로 측정한 것이고, 기포발생형태는 혼련직후 및 시공직후 육안으로 관찰한 것이다.

또한, 접착성은 상기와 같이 제조된 도포제로 시공된 것을 충격시험하여 평가한 것이고, 용융 및 손상은 실제로 현장에서 직접 평가한 것이다.

구분	발명예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
내화성 재료	나머지: 산화마그네슘(MgO)
분산제	3	6	2.5	3.5	3
접착제	3	3	0.1	2.5	8
점증제	0.3	0.3	0.3	0.4	0.3
소포제	0.2	0.5	0.3	0	0.2
강도보강용 초미분	1.5	5	1.5	4.5	1.5
분산성	A	C	B	A	A
기포발생형태	A	A	A	D	A
건조후 접착성	A	A	D	A	A
용융및 손상	A	C	A	B	D
분리성	A	D	A	D	D

상기 표 1에서 평가기준은 다음과 같다.

A: 도포제로서 사용 시 최적의 상태

B: 도포제로서 사용 시 전혀 문제가 없는 상태

C: 도포제로서 사용 시 문제가 다소 존재하나 사용은 가능한 상태

D: 도포제로서 사용할 수 없는 상태

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 발명예(1)의 경우에는 분산성, 기포발생 형태, 건조후 접착성, 용융 및 손상과 분리성등에 있어서 최적의 상태를 나타내고 있음을 알 수 있다.

한편, 분산제 및 강도 보강용 초미분을 본 발명 범위를 초과하여 첨가하는 경우(비교예1)에는 수분 첨가 후 실제 슬래그 포트에 투입 사용한 경우 과량의 사용에 따른 도포제가 슬라그에 손상정도가 심하고 분리가 잘 되지 않아 작업시간이 상당히 증가되었다

또한, 접착제가 본 발명 범위 보다 적게 함유되는 경우(비교예 2)에는 건조 후 접착력이 없어 미소한 충격에도 도포제가 탈락되어 도포제로서의 기능을 상실한 경우가 있었다.

또한, 소포제를 첨가하지 않은 경우(비교예 3)에는 접착제등의 부원료 첨가시 기포가 발생되고 또한 분사 코팅 시 다량의 기포가 발생되어 균질한 코팅이 불가능하여 작업성이 저하되고 분리성도 저하되었다.

또한, 접착제를 본 발명 범위를 초과하여 첨가한 경우(비교예 4)에는 과량 첨가로 인한 손상정도가 크고 탈형성이 급격히 저하되어 도포제로 사용이 불가능 하였다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 도포제의 사용량 및 폐 도포제(내화물)를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 시공시간 및 건조시간을 단축시킬 수 있고, 또한 슬래그 포트의 내용적 증가등 우수한 경제적 효과를 가져올 수 있는 도포제를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

입자크기가 74㎛이하인 산화 마그네슘(MgO), 수산화 마그네슘(Mg(OH)₂), 실리카(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 포스테라이트(forsterite)(2MgO·SiO₂), 점토 및 뮬라이트(3Al₂O₃·2SiO₂)로 이루어진 내화원료그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상: 83∼94중량부;

소듐 헥사 포스페이트, 소듐 트리폴리포스페이트, 인산일알루미늄 및 폴리아크릴 산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종이상의 분산제: 0.5∼5중량부;

접착제: 0.3∼7중량부;

점증제: 0.1∼0.7중량부;

소포제: 0.1∼1.0중량부; 및

강도보강용 초미분 원료: 0.1∼4중량부로 이루어지는 슬래그 포트용 도포제
제1항에 있어서, 상기 도포제의 입도는 74㎛ 이하이고, 그리고 44㎛이하의 입도를 갖는 입자가 90%이상인 것을 특징으로 하는 슬래그 포트용 도포제
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접착제는 Na₂0-SiO₂계로서 Na₂0 / SiO₂몰비가 2∼3.2인 분말 또는 액상인 것을 특징으로 하는 슬래그 포트용 도포제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 점증제는 물에 용해되는 고분자 셀롤로스 에테르및 폴리 비닐 아세테이트의 복합 중합체중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 슬래그 포트용 도포제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강도보강용 초미분은 평균입경이 0.1∼7㎛인 초미분 SiO₂, 포트란트 시멘트, 알루미나 시멘트, 및 벤토나이트중에서 선택된 1종 또는 2종이상인 것을 특징으로 하는 슬래그 포트용 도포제