KR100723245B1

KR100723245B1 - 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법

Info

Publication number: KR100723245B1
Application number: KR20050129017A
Authority: KR
Inventors: 이훈하
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-05-29

Abstract

본 발명은 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기로 공정에서 부산물로 배출되는 산화슬래그를 간단한 처리공정을 통해 함유된 염기도에 상관없이 전량 수거하여 자원으로 재활용할 수 있도록 한 전기로 슬래그 골재 재활용방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조방법은 전기로 슬래그를 습식으로 냉각 및 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 슬래그를 골재용 슬래그와 슬래그 슬러지로 분류하는 단계; 상기 분류된 골재용 슬래그를 강제건조시키는 단계; 및 상기 건조된 골재용 슬래그를 입도 2mm를 기준으로 분급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

콘크리트, 아스콘, 잔골재, 슬래그, 수화팽창

Description

전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FINE AGGREGATE FOR CONCRETE FROM ELECTRICAL ARC FURNACE SLAG}

도 1은 전기로 슬래그를 처리하는 기존 공정을 나타내는 플로우 챠트, 그리고

도 2는 본 발명에 따른 공정으로서 전기로 슬래그를 처리하여 콘크리트 잔골재를 제조하는 방법을 나타내는 플로우 챠트를 나타낸다.

이들 슬래그는 전기로에서 배재(排滓)된 뒤 분쇄된 후 그 속에 함유된 지금(SKULL) 성분을 분리해 내기 위해 습식 비중분리를 거친 후 자선분리를 거쳐 입자가 약간 굵은 골재와 미세한 슬러지로 분리된다.

이때 발생된 약간 굵은 골재는 대부분 6.7mm 이하의 골재로 제조되며, 건조된 후 벽돌용 골재나 콘크리트용 골재 혹은 시멘트 첨가재 등으로 활용된다.

한편, 전기로 공정에서는 돌로마이트계 염기성 내화물을 내화재로 주로 사용하고 있으며, 슬래그 형성 및 내화물 보호를 위하여 생석회 및 돌로마이트를 전기로에 첨가하고 있다. 상기 생석회는 대부분의 성분이 CaO이며, 상기 돌로마이트는 CaO와 MgO를 그 주성분으로 하고 있다.

또한, 조업시 전력 원단위를 절감하기 위하여 전기로나 정련로 공정에서 저온 조업을 하는 경향이 많으며, 업체간 경쟁력 확보를 위하여 저온 조업이 대부분 이루어지고 있는 추세이다.

그리고, 경우에 따라서는 페로-크롬 특수강과 같이 고염기도(CaO/SiO₂ 비) 조업이 요구될 때도 있는데 이러한 경우에는 생석회 및 백운석 사용량이 페로-크롬-니켈 특수강 제조시 보다 많게 되므로 이때 만약 저온 조업을 하게 되면 배재되는 슬래그에 미재화된 f-CaO 및 f-MgO 입자들이 포함된 슬래그가 배출되게 된다. 이와 같이 배출된 슬래그도 상술한 처리공정을 거쳐 골재로 제조되게 된다.

그런데, 상기와 같은 형태로 발생되는 슬래그가 생산되는 강종에 따라 구분되어 배출된다면 그 활용범위를 더욱 넓힐 수 있겠으나 부득이하게도 조업 특성상 저염기도 조업과 고염기도 조업에서 발생되는 슬래그가 혼합되어 배재되고 있어 그 활용도가 극히 제한적인 단점을 가진다.

따라서, 이들 슬래그를 처리하여 골재로 재활용할 경우 고염기도 조업시나 저온 조업 등에서 발생되는 전기로 슬래그를 분쇄하여 지금 및 자선 분리 후 발생되는 슬래그를 벽돌용 골재나 콘크리트용 골재로 이용할 때 상기에 언급한 미재화된 f-CaO(free CaO)나 f-MgO(free MgO) 성분의 수화 및 분화현상으로 인하여 벽돌에 크랙이 발생하여 쪼개지는 현상이나, 콘크리트 타설 후 벽면에서 부분 터짐현상(국부적 부피팽창)이 발생하므로 슬래그 재활용에 큰 장애가 된다.

따라서, f-CaO나 f-MgO가 수화 또는 분화현상을 일으키지 않도록 한 후 콘크리트나 벽돌용 골재로 사용하는 것이 필요하다. f-CaO나 f-MgO가 수화 또는 분화를 일으키지 않도록 하기 위해서는 이들을 모두 자연상태에서 양생을 시키는 공정이 필요하다.

그런데, 전기로 슬래그를 콘크리트 잔골재로 재활용하기 위해 자연양생을 실시할 경우, 1~2개월 많게는 3~6개월간의 긴 시간이 요구된다. 또한, 먼저 입고되어 충분히 양생된 슬래그가 먼저 반출되고 나중에 입고된 슬래그는 추가적인 양생 공정을 거치도록 하기 위해서는 슬래그를 높게 야적할 수 없다. 즉, 높게 야적할 경우 최저층의 슬래그가 가장 오래 양생된 것이므로 먼저 반출되어야 하는데 그것이 곤란하기 때문이다. 따라서, 야적 높이를 높게 할 수 없으므로 넓은 면적의 야적장을 필요로 한다. 또한 자연양생법은 양생시 정확한 양생시간 관리에도 어려움이 있어 최종 골재 제품의 품질편차에 영향을 주게 된다.

본 발명에서는 전기로 슬래그를 콘크리트 잔골재용으로 재활용하기 위한 방법을 제공함에 있어서, 골재 품질향상을 위한 양생시간을 단축할 수 있으며, 콘크리트 잔골재로서의 품질편차가 없도록 하여 전기로 슬래그를 콘크리트 잔골재용으로 활용시 콘크리트 표면에서의 골재 부피팽창에 의한 표면 터짐 현상이 발생하지 않도록 하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 기존의 스팀양생 및 자연양생에 비하여 경제적인 전기로 슬래그의 양생방법을 제공하고 전기로 슬래그를 이용하여 콘크리트용 잔골재 생산시 골재 생산수율을 향상할 수 있는 설비 및 이 설비에서 제조되는 전기로슬래그 재활용 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은 전기로 슬래그를 습식으로 냉각 및 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 슬래그를 골재용 슬래그와 슬래그 슬러지로 분류하는 단계; 상기 분류된 골재용 슬래그를 강제건조시키는 단계; 및 상기 건조된 골재용 슬래그를 입도 2mm를 기준으로 분급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 분급된 골재용 슬래그 중 입도 2mm 이하의 슬래그는 콘크리트용 또는 벽돌용 잔골재로 사용하고 입도 2mm 이상의 슬래그는 아스콘용 또는 도로용 잔골재로 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전기로 슬래그를 습식으로 냉각 및 파쇄하는 단계 이후에는 지그선별, 비중분리 단계가 후속하는 것이 좋다.

또한, 상기 골재용 슬래그를 강제건조시키는 단계는 80~300℃의 온도에서 10분 이상 수행되는 것이 효과적이다.

그리고, 상기 골재용 슬래그와 분리된 슬래그 슬러지는 슬러지 케이크로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 슬래그의 입도를 분급하는 단계에는 원통형 또는 판형 입도 분리기를 이용하여 분급하는 것이 좋다.

본 발명에서는 CaO : 10중량% 이상, MgO : 0.5중량% 이상을 포함하는 전기로 슬래그를 사용할 때 보다 효과적이다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 대상으로 하는 전기로 슬래그는 통상 모든 형태의 전기로 슬래그를 사용할 수 있지만, 특히 CaO 10중량% 이상, MgO 0.5중량%이상을 포함하는 전기로 슬래그의 경우 본 발명에 의한 탁월한 효과를 거둘 수 있다.

도 1은 기존의 전기로 슬래그를 처리하는 공정 및 재활용 예를 보인 플로우차트이다.

종래의 공정에서는 도시된 바와 같이 전기로 슬래그를 재활용하기 위해 먼저, 전기로 공정에서 생산되는 모든 종류의 슬래그를 수거하여 냉각한다(S100). 냉각된 슬래그는 유가금속회수를 위하여 크러셔와 로드밀 등의 파쇄기에 의해 파쇄된다(S101). 이러한 냉각 및 파쇄공정에서는, 특히 페로-크롬-니켈 또는 페로-크롬계 특수강과 같이 크롬을 함유하는 강을 제조하는 전기로 슬래그는 6가 크롬을 함유하고 있는데, 상기 6가 크롬은 습식방법으로 처리하면 세정, 제거될 수 있으므로 습식처리법이 채용되고 있다.

이와 같이 파쇄된 슬래그는 지그선별(S102) 및 비중분리(S103)과정을 거쳐서 슬래그 골재와 슬래그 슬러지로 분리된다. 이후 상기 슬래그 골재는 추가로 자력선별(S104)과정을 거치게 된다. 상기의 각각의 선별과정을 거치면 슬래그 중 유가금속이 회수 된다. 이후, 슬래그는 존재 형태에 따라 슬래그 골재와 슬래그 슬러지로 분류된다(S105, S200). 그 중 슬래그 골재로 구분된 슬래그는 평균 10 중량%의 수분을 함유하며, 최대입도가 약 6.7mm 정도로서 콘크리트 잔골재용 입도범위(KS F 2526: 콘크리트용 골재규격)를 잘 만족시킨다.

그렇지만, 상기 냉각(S100), 파쇄(S101) 및 선별(S102~S104)과정을 거쳐 분류된 슬래그 골재(S105)에는 저온조업 및/또는 고염기도 조업시 사용된 생석회나 돌로마이트가 완전히 재화되지 않은 상태, 즉 표면만 재화되고 내부는 재화되지 않은 f-CaO와 f-MgO 상태인 채로 포함되어 있거나, 상술한 돌로마이트계 전기로용 내화물 등이 침식에 의해 떨어져 나와 슬래그에 혼재되어 미재화된 상태로 존재하여 f-CaO와 f-MgO의 공급원으로 작용할 수 있다.

슬래그 중에 포함된 상기 f-CaO 및 f-MgO 함유량의 합은 전체 슬래그 100중량에 대하여 1 내지 2 중량% 이내이다. 상기와 같은 정도로 f-CaO 및 f-MgO가 함유된 슬래그 골재에 대하여 콘크리트 잔골재용 규격(KS F 2507 ; 골재의 안정성 시험방법) 시험을 실시하여도 골재는 안정하다.

그러나 이렇게 제조된 전기로 슬래그를 콘크리트 잔골재용으로 사용하였을 경우, 비록 상기 콘크리트 잔골재용 규격을 만족한다 하더라도 기온 및 습도가 여름 장마철등 고온 다습한 분위기하에서 장시간 노출될 경우 콘크리트 벽면에서의 상기 언급한 미재화된 f-CaO 및 f-MgO의 부피팽창에 의한 부분 벽면탈리현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 발명자는 이러한 종래 방법의 문제점을 해결하기 위하여 종래 방법에 의해 제조된 슬래그 골재(전기로 슬래그로부터 제조된 골재) 및 이를 포함하여 제조된 콘크리트의 특성을 면밀히 검토한 결과 다음과 같은 사실을 알 수 있었다.

즉, 종래법에 의해 제조된 콘크리트의 벽면탈리현상이 발생된 지점을 관찰하면 탈리된 콘크리트 결함 중심에 f-CaO 또는 f-MgO의 핵이 존재하여 수화팽창 및 그에 따른 분화한 경우가 대부분이었다. 수화 팽창된 상태를 기준으로 할 때 이러한 핵의 평균 크기는 5.12mm 이었으며, 최소 2.74mm 이었다. CaO나 MgO는 수화팽창시 부피 기준으로 약 2.2배 팽창하므로 상기 핵의 형상을 구형으로 가정하고 팽창전의 크기로 환산하면 팽창 전 핵의 평균 크기는 3.94mm 였고, 최소크기는 2.1mm 였다.

이는 2mm 이하의 크기를 가지는 핵은 수화 팽창 또는 분화에 의한 벽면탈리현상을 일으키지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 잔골재로 사용되는 슬래그의 입도는 2mm 이하로 관리될 것이 필요하는 결론에 이르게 되었다.

또한, 상기와 같은 수화팽창에 의한 벽면탈리현상은 수화되지 않은 f-CaO 또는 f-MgO가 골재로 사용되어 콘크리트 양생을 거친후 비로서 수화팽창되기 때문에 일어나는 현상인 점에 착안하여, 본 발명의 발명자들은 가급적이면 골재로 사용되기전 본 발명의 슬래그 골재를 충분히 수화시키면 더이상 수화팽창 또는 분화에 의한 벽면탈리현상을 일으키지 않을 수 있다는 사실도 알 수 있었다.

이하, 이를 이용한 본 발명의 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의해 개선된 전기로슬래그의 콘크리트 잔골재 제조방법을 설명하기 위한 플로우차트를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 전기로 슬래그를 재활용하기 위해 먼저, 전기로 공정에서 생산되는 모든 슬래그를 수거한 후 냉각(S100)한 후 슬래그중 유가금속 회수를 위하여 크러셔와 로드밀 등 파쇄기(S101)를 이용하여 슬래그를 파쇄한다.

이와 같이 파쇄된 후 슬래그는 지그선별(S102) 및 비중분리(S103)과정을 거쳐서 슬래그 골재와 슬래그 슬러지로 분리된다. 이후 상기 슬래그 골재는 추가로 자력선별(S104)과정을 거치게 된다. 상기의 각각의 선별과정을 거치면 슬래그 중 유가금속이 회수 된다. 다만, 본 선별과정은 슬래그 중 유가금속을 회수하기 위한 일반적인 방법으로서 슬래그 중 유가금속 회수공정이 없다면 생략하여도 무방하며 일반적인 다른 선별방법을 사용하여도 좋다.

본 발명에서는 도 1과 같이 기존의 전기로슬래그 처리공정에서 발생되는 전술한 부분 벽면탈리현상의 문제점을 해결하기 위하여 로타리 건조기(S108)와 같은 강제 건조방식으로 습식처리된 슬래그 골재를 건조한 후 이를 원통형 또는 평면 분급기(S109)를 이용하여 슬래그 골재를 분급처리한 후 분급된 슬래그골재를 각각의 용도에 맞게 재활용하는 방법을 채택하여 문제를 해결하고자 하였다.

강제 건조는 골재사이에 존재하는 잉여 수분을 수증기 형태로 제거할 뿐만 아니라 제거과정에 있는 수증기에 의해 f-CaO 또는 f-MgO를 수화시키는 공정이다. 따라서, 본 공정에 의해서 잉여수분이 제거되고 f-CaO와 f-MgO 중 상당량이 수화되게 된다.

상기 강제건조공정에서의 건조온도는 80℃~300℃ 정도가 바람직하다. 건조온도가 80℃ 미만일 경우에는 건조시간이 길어 바람직하지 않고, 300℃를 초과하는 온도에서는 슬래그중 함유된 3가 크롬이 고온 산화하여 6가 크롬을 형성할 우려가 있기 때문에 적합하지 않다.

건조시간은 충분한 수화반응이 일어나고 수분의 제거가 이루어지도록 10분 이상 실시할 필요가 있다. 또한, 건조시간을 오래 유지하여도 특별한 기술상의 문제점은 발생되지 않으므로 건조시간의 상한은 특별히 제한하지는 않으나 후공정인 분급공정(S109)의 슬래그 골재 생산량을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

상기 건조과정 이후에는 상술한 바와 같이 벽돌용이나 콘크리트용 잔골재로 사용하기에 적당한 크기로 선별하기 위한 분급과정이 후속된다. 분급과정에서는 선형의 분급기 또는 원형의 분급기를 사용하면 좋으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

분급시 분급기의 눈금은 2 mm 이하가 바람직하다. 분급되는 골재의 입도크기를 2mm 이하로 하는 것은 상술한 바와 같이 벽면탈리현상을 일으키는 골재의 입도가 대략 2mm를 상회하기 때문이다. 또한, 골재의 크기가 2mm를 초과할 경우에는 상기 강제건조공정에서 골재 내부까지 수화반응이 일어나기 어려우므로 아직 수화되지 못한 f-CaO 또는 f-MgO가 상당량 남아 있어 벽면탈리현상 등의 문제를 일으킬 수 있다는 부가적인 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 입도 2mm를 초과하는 골재는 벽돌용이나 콘크리트 잔골재로는 사용하지 못하므로 입도 2mm 이하의 골재만 벽돌 용이나 콘크리트 잔골재로 사용한다(S110). 입도가 2mm를 초과하는 골재의 경우에는 아스콘이나 노반재로 사용하는 것이 바람직하다(S111).

한편, 상기 S103 과정을 통해 분리된 슬래그 슬러지는 슬래그 케이크로 제조된 후 용도에 맞게 활용된다(S200, S202).

(실시예)

본 발명의 효과를 관찰하기 위한 실험에 사용될 슬래그의 성분분석을 실시한 결과 다음과 같았다.

즉, 본 실시예의 골재로 사용될 슬래그는 중량%로, T-Fe:8.1%, Cr₂O₃:10.5%, SiO₂:26.3%, CaO:34.9%, MgO:5.6%, Al₂O₃:4.4%, MnO:3.1%, TiO₂:1.5%, NiO:1.4%, 잔부 불순물로 이루어져 있음을 확인할 수 있었다.

이와 같은 성분조성을 갖는 슬래그를 상술한 본 발명의 방법에 따라 냉각, 파쇄 및 유가 성분을 선별한 후 분급한 결과 슬래그 골재는 중량기준으로 하기 표 1에 기재된 분포를 하고 있었다.

~0.25mm	~0.50mm	~0.85mm	~1.00mm	~2.00mm	~4.75mm	~6.70
13.7%	23.3%	37.4%	82.5%	91.57%	99.85%	100%

상기 표 1에서 알 수 있듯이 냉각, 파쇄 및 유가성분이 선별된 이후의 슬래그는 약 92%가 본 발명에서 규정하는 2mm 이하의 입도 분포를 가지고 있었고 나머지는 2mm를 초과하는 입도를 가지고 있었다. 다만, 6.7mm를 초과하는 슬래그는 전혀 관찰할 수 없었다.

상기와 같은 화학성분 및 입도분포를 가진 전기로슬래그를 이용하여 콘크리트 잔골재용 골재로 활용시 문제되는 콘크리트 벽면의 부분 팽창탈리현상을 관찰하기 위하여, 하기 표 2와 같은 배합비율로 원료 혼합 후, 대형 콘크리트 공시체를 제조하였다.

제조된 공시체의 레미콘 규격은 최대입도(mm)-28일 양생강도(kgf/㎠)-슬럼프(㎝); (25-240-15) 이었으며, 공시체 하나의 크기는 (L1.4m x H1.4m x W0.8m)였으며 시편당 4개씩을 제조하였다.

물/시멘트 비(W/C) (%)	단위량(kg/m3)
	굵은골재량 (G)	잔골재량(S)		시멘트량 (C)	물 (W)	혼화재
		전기로 슬래그	파쇄골재 (천연골재)
54.1	823	463	463	342	185	1.71

전기로슬래그를 사용하여 콘크리트 잔골재용 골재로서의 이용가능성을 시험하기 위하여 작은 크기(L55㎝ x W15㎝ x H15㎝)의 공시체 제조한 후 고온 다습한 조건에서 가속시험을 실시하여 평가하는 방법을 채택 사용할 수 있지만, 콘크리트 표면 부분 팽창에 미치는 영향 인자들(예; 양생온도, 양생습도, 골재크기, 표면에서의 거리, 양생시간, 슬래그 양생정도 등등)이 많고 복잡하여, 가속시험 시 신뢰성 높은 가속계수를 도출해 낼 수 있는 모델선정에 있어 어려움이 있다.

따라서 본 발명에서는 대형 시편을 제조하여 실제의 자연 현상에서 발생되는 콘크리트 부분 탈리현상을 관찰하였다. 이때 시편의 제조는 2월에 제조하였고 10월(약 9개월간 자연 노출양생 실시)에 분화도를 측정하여 결과로 취하였다. 여기서 분화도(개/㎡)란 콘크리트 타설 단위면적당(㎡) 탈리현상이 발생한 개수(개)로 정의하였으며, 탈리현상은 내부에 전술한 f-CaO 또는 f-MgO의 핵(core)이 존재하고 탈리된 크기가 지름이 1㎝ 이상의 것을 카운트하는 것으로 정의하였다. 분화도는 값이 적을수록 좋으며 가능한 한 0에 가깝도록 하여 전기로 슬래그를 콘크리트 잔골재용으로 사용하였을 경우 콘크리트 불량이 발생되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도로 노반용 골재 및 아스콘용 골재로서의 활용 가능성을 판단하기 위하여 KS F 2580(철강 슬래그의 80℃ 수침팽창 시험)에 정해진 방법으로 단입도 슬래그 골재의 수침 팽창성 시험을 실시하였으며, 수침 팽창시험 시작 10일 경과후의 부피 팽창비를 측정하였다.

본 발명에 따른 골재용 슬래그는 표 3의 발명예로 나타낸 것과 같은 조건으로 준비하였으며, 비교를 위해 비교예1 내지 비교예4로 나타낸 몇개의 비교조건을 선정하여 발명예와 비교하였다. 표 3에 기재한 조건외에는, 발명예 및 각각의 비교예의 골재용 슬래그를 이용하여 공시체를 제조하고 분화도 및 수침 팽창시험을 실시하는 방식은 상술한 바와 같은 방식을 채택하여 동일하게 적용하였다. 각각의 조건을 가진 골재용 슬래그를 이용하여 제조된 공시체의 수침팽창성 시험결과와 분화도 측정결과도 역시 하기 표 3에 나타내었다.

구분	건조온도	건조시간	분급시 체눈금	수침 팽창성 시험 (단입도 시험)	분화도(개/m²)
비교예1	건조안함	-	분급안함	0.71%	2.2
비교예2	50℃	6시간	2mm	0.76%	0.2
발명예	160℃	10분	2mm	0.48%	0
비교예3	160℃	60분	분급안함	0.57%	0.5
비교예4	160℃	10분	3mm	0.71%	0.7

상기 표 3에 기재된 바와 같이, 비교예1은 전기로 슬래그 골재를 건조 및 분급하지 않은 상태에서 수침 팽창성 시험과 분화도 현상을 관찰한 것으로, 수침 팽창비는 0.71%를 나타내어 아스콘용 골재로서의 단입도 부피 팽창비 규격인 2.0% 이하를 나타내므로 아스콘 골재로서의 사용에 있어 문제는 없으며, 도로 노반용 슬래그의 수침 팽창비 규격인 1.5% 이내에 합격되므로 아스콘용 골재 및 도로 노반용 골재로서의 활용은 가능하였다.

그러나, 전기로 슬래그 골재를 분급하지 않고 아스콘용 골재로 사용할 경우 아스팔트 투입량을 증가(아스팔트 투입량 : 기존 천연골재 60kg → 전기로 슬래그 골재 70kg)시켜야 하므로 경제성이 나쁘므로 상기 비교예1의 조건을 가진 골재용 슬래그를 아스콘용 골재로 사용하는 것이 그리 바람직하지는 않다. 그 밖에, 콘크리트용 골재로 사용가능성에 대하여 검토한 결과, 비교예1의 조건을 가진 골재용 슬래그는 표 3에서 볼 수 있듯이 분화도가 2.2개/m²으로 아주 높아 콘크리트용 골재로서는 사용하기가 곤란한 것으로 판단되었다.

또한, 비교예2는 전기로 슬래그 골재를 50℃에서 6시간 건조하고, 건조된 슬래그 골재를 2 mm 체로 분급하여 2mm 이하는 콘크리트용 골재로 사용하고 2mm를 초과하는 골재는 아스콘 또는 도로용으로 사용하도록 준비된 것이다. 상기 비교예2의 골재 중 2mm를 초과하는 입도로 분급된 골재에 대하여 단입도 수침 팽창비를 측정한 결과 0.76%를 나타내어 아스콘용 및 도로 노반용 골재로서의 규격은 만족하였다. 그러나, 2mm 이하의 입도를 가지는 골재의 분화도를 살펴본 결과 분화도가 0.2개/m² 정도로 상기 비교예1 보다는 낮지만 분화가 발생하는 것으로 표면탈리현상을 전혀 배제할 수 없어 콘크리트 또는 벽돌용 골재로는 바람직하지 않았다.

본 경우는 건조온도가 낮은 경우로서 건조에 장시간이 소요되며 건조가 되더라도 건조시 수화 팽창의 촉진효과를 볼 수가 없으므로 입도분급시 입도가 작은 골재(2mm 이하)의 안정화에는 크게 도움이 되지 않았기 때문인 것으로 판단되었다.

비교예3은 전기로 슬래그 골재를 160℃에서 60분간 건조한 후, 입도분급은 실시하지 않고 준비한 골재에 대한. 본 비교예3의 분화도는 0.5개/m²으로 측정되어 비교예1 보다는 낮지만 비교예2 보다 높은 분화도를 가지고 있어 표면탈리 방지에 효과적이지 못하므로 바람직하지 않다는 것을 알 수 있다.

비교예4는 전기로 슬래그 골재를 160℃에서 10분간 건조한 후, 입도분급은 3mm 체를 이용하여 분급 실시한 조건에 대한 것이다. 아스콘용 또는 도로용으로 사용될 입도 3mm 초과의 골재에 대하여 수침 팽창비를 측정한 결과 0.71%를 나타내어 아스콘용 및 도로 노반용 골재용으로는 바람직한 것으로 판단되었다. 그러나, 3mm 미만의 입도를 가지는 골재에 대한 분화도 측정결과는 0.7을 나타내어 만족하지 못한 결과를 나타내었으며 따라서 분급시 3mm 체로 분급을 실시할 경우 소량의 안정화 되지 못한 슬래그 골재가 잔존하여 콘크리트 표면의 부분 탈리에 영향을 미치는 것으로 사료되어 적합하지 않다는 것을 알 수 있었다.

발명예는 본 발명에서 규정하는 모든 조건을 충족하여 제조된 골재용 슬래그를 이용한 것이다. 즉, 전기로슬래그를 160℃에서 10분간 건조한 후 2 mm 체로 입도분급을 실시한 후 표 1의 배합비에 따라 대형 콘크리트 공시체를 제조하여 분화도를 측정하였으며, 2mm 이상의 입도를 가진 슬래그를 이용하여 수침 팽창비 시험을 실시하였다. 그 결과 [표2]에 나타낸 바와 같이 분화도 경우는 제로를 나타내었으며, 본 발명에서 이루고자하는 분화도 제로값에 도달할 수 있었다. 수침 팽창비 경우는 0.48로 아스콘용 또는 도로용 골재로서 활용할 수 있는 것으로 판단되었다. 또한, 2mm 이상의 전기로슬래그 골재를 사용하여 아스콘용 골재로서의 활용 시 아스팔트 소모량도 기존 천연골재 대비 증가하지 않았다.

따라서, 전기로 슬래그 골재를 강제건조 처리하고 분급기를 통하여 분급실시함으로써 입자가 적은 f-CaO나 f-MgO 같은 경우는 함유된 수분 및 고온 강제건조에 의해 충분히 수화반응이 진행되며, 반면 입자가 2mm 이상인 것은 수화반응이 완전히 진행되지 않아 이 골재가 콘크리트 잔골재로 사용될 경우 수화반응이 계속 진행되어 표면 부분 탈리 현상이 발생하는 것임을 알 수 있었다.

본 발명은 이러한 현상을 방지하기 위하여 전기로 슬래그골재를 로터리 건조기 등을 이용하여 80~300℃에서 10분 이상 강제 건조처리하고, 2mm 체로 분급을 실시하여 2mm 이상의 골재는 아스콘용 및 도로 노반용 골재로서 활용하고, 2mm 이하의 골재는 콘크리트 잔골재용 골재로 재활용 하므로써 안정화되지 않고 분급되지 않은 전기로 슬래그의 콘크리트 잔골재로서의 재활용시 골재의 팽창 문제를 해결할 수 있음을 알 수 있었다.

본 발명의 효과로서는 전기로 슬래그를 콘크리트 잔골재용으로 재활용하기 위한 방법을 제공함에 있어서, 골재 품질향상을 위한 양생시간을 단축할 수 있고, 콘크리트 잔골재로서의 품질편차가 없도록 하여 전기로 슬래그를 콘크리트 잔골재용으로 활용시 콘크리트 표면에서의 골재 부피팽창에 의한 표면 터짐 현상이 발생하지 않도록 하는 방법을 제공할 수 있다. 또한 기존의 스팀양생 및 자연양생에 비하여 경제적인 전기로 슬래그의 양생방법을 제공하고 전기로 슬래그를 이용하여 콘크리트용 잔골재 생산시 골재 생산수율을 향상할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 양생 및 분급하지 않았을 때의 문제점인 아스콘용 골재 활용시 아스팔트 소모량 증가 및 레미콘용 골재로 활용시 문제점인 표면 부분 터짐현상을 방지할 수 있다.

그에 따라, 자원 재활용 효율이 우수하고, 슬래그를 더욱 효율적으로 처리할 수 있게 된다.

Claims

전기로 슬래그를 습식으로 냉각 및 파쇄하는 단계;

상기 파쇄된 슬래그를 골재용 슬래그와 슬래그 슬러지로 분류하는 단계;

상기 분류된 골재용 슬래그를 강제건조시키는 단계; 및

상기 건조된 골재용 슬래그를 입도 2mm를 기준으로 분급하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 분급된 골재용 슬래그 중 입도 2mm 이하의 슬래그는 콘크리트용 또는 벽돌용 잔골재로 사용하고 입도 2mm초과~6.7mm 슬래그는 아스콘용 또는 도로용 잔골재로 사용하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 전기로 슬래그를 습식으로 냉각 및 파쇄하는 단계 이후에는 지그선별, 비중분리 단계가 후속하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 골재용 슬래그를 강제건조시키는 단계는 80~300℃의 온도에서 10분 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 골재용 슬래그와 분리된 슬래그 슬러지는 슬러지 케이크로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 슬래그의 입도를 분급하는 단계에는 원통형 또는 판형 입도 분리기를 이용하여 분급하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법.
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