KR100756888B1 - 강 가공 슬래그의 산화 처리방법 및 얻어진 ｌｄ 광재 - Google Patents

강 가공 슬래그의 산화 처리방법 및 얻어진 ｌｄ 광재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용융 강 가공 슬래그에 산소를 주입하고, 그 슬래그에 알루미나 및 석회 소스와, 선택적으로 실리카 및 철 소스를 첨가하여 용해시키고, 그 슬래그를 응고시까지 냉각시는 것을 포함하고, 첨가물의 양과 냉각 속도는 얻어진 슬래그가 다음 조성들 중 하나를 가지는 광물조성으로 이루어지도록 하는, 처리 방법에 관한 것이다: (a) 비정질 유리 상; (b) 중량비로, 10-40 CA, 20-50 C2AS, 30-50 C6AF2 및 10-30 C2S으로 이루어진 제 1 그룹 상(1); (c) 중량비로, 20-40 C2F, 10-30 C2AS, 20-50 C6AF2 및 10-40 C2S으로 이루어진 제 2 그룹 상(2); 및 (d) 비정질 유리 상과 상기 제1 또는 제2 그룹 상의 혼합물. 본 발명은 하이드로릭 결합제에 적용할 수 있다.
하이드로릭, 광물조성, 슬래그

Description

강 가공 슬래그의 산화 처리방법 및 얻어진 ＬＤ 광재{METHOD FOR OXIDISING TREATMENT OF STEEL WORKS SLAG AND RESULTING LD SLAG}
본 발명은 일반적으로 하이드로릭 결합 재료(hydraulic binding material)의 특성을 갖는 처리 LD 광재(scoria) 및 강 가공 슬래그(steel work slag)의 처리에 의하여 그러한 LD 광재를 얻는 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 광물조성의 처리 LD 광재를 제공하는 강 가공 슬래그 처리에 관한 것으로서, 그 처리 LD 광재의 광물조성이, 건조물에 사용될 때 향상된 성능을 가지는 합성 재료가 될 수 있도록 한다.(콘크리트용 또는 도로용 과립(granulate), 하이드로릭 결합 재료 또는 하이드로릭 잠재성을 갖는 결합 재료).
원료로부터 CO2의 배출없이 하이드로릭 제품 또는 하이드로릭 잠재성을 갖는 제품을 제조하는 데에는, 결합 재료의 제조에 대한 그들의 비우호적인 화학적성질 및 광물학적 성질이라는 본질적인 어려움이 있다.
비우호적이라는 것은, 얻어진 제품이 표준에 의해 요구되는 저항성을 보여주지 못하기 때문에, 또는 구조물의 팽창 또는 파괴와 관련된 문제를 야기하기 때문에, 그들 자체로 또는 포틀랜드 시멘트와의 혼합물로서 사용될 수 없다는 것을 의미한다. 이는 LD 광재(응고 및 분쇄된 강 가공 슬래그로부터 얻어진 강재)의 경우이다.
LD 광재는 산소 취입 공정에 의한 헤마타이트 선철(저인선) 제련의 부산물이다. 이는 철 및 보통의 광물조성을 갖는 석회에 풍부한데, 이는 규산이칼슘(dicalcium silicate), 칼슘페라이트 및 금속산화물로 구성된 그룹에 있으며, 이들의 기본 화합물의 평균 화학 조성은 다음과 같다:
화합물 중량%
CaO 50
SiO2 13
Al2O3 3
MgO 6
산화철 28
유리 철(Free Iron) 최대 20
유리 CaO(Free CaO) 최대 10
콘크리트용으로, 또는 역청질 상부층 및 기초층 모두를 제조하기 위한 도로 건조용으로 과립형태의 LD 광재를 사용하는 것은, 도로 표면 또는 콘크리트의 팽창을 야기하게되는 유리 석회(free lime)의 존재에 의해 제한을 받는다.
LD 광재를 하이드로릭 결합제로 변환하는 것은 또한 많은 관심을 불러일으키고 있다.
불란서 특허 제2.546.530호는 시멘트에 사용하는 것을 목적으로 하는 강 가공 슬래그에 대해 개시한다.
이 특허에 개시된 처리는, 알루미나를 형성할 수 있는 적어도 하나의 화합물을 용융슬래그에 첨가하고, 그 화합물이 슬래그에 용해되는데 필요한 열을 공급하 고 그리고 슬래그를 산소와 혼합시키는 것으로 구성된다.
용융슬래그에 첨가된, 알루미나를 형성할 수 있는 화합물(들)의 양은, 처리 슬래그가 중량비로 5 내지 25%의 알루미나를 포함하도록 하는 정도이다.
상기 불란서 특허 제2.546.530호는 비록 그와같이 처리된 슬래그가 하이드로릭 결합 재료, 특히 시멘트 제조에 사용될 수 있다고 개시하고 있지만, 그러한 처리는, 그 자체로 포틀랜드 시멘트를 전체적으로 대체가능한, 하이드로릭 재료를 얻게 하지는 못한다.
이제는 처리 강 가공 슬래그로 하여금 특정 범위의 광물조성을 갖게 하여, 그 자체로 포틀랜드 시멘트를 전체적으로 대체가능한 하이드로릭 결합 재료로 이루어지도록, 강 가공 슬래그를 처리하는 것이 가능하다고 알려졌다.
따라서 본 발명의 목적은, 처리 강 가공 슬래그(LD 광재)가 특정 광물조성을 갖고 그 결과 그 자체로 하이드로릭 결합 재료를 이루도록 하는, 강 가공 슬래그의 처리 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 그 자체로 하이드로릭 결합 재료로서 사용되기에 적합한, 특정 광물조성을 갖는 처리 LD 광재를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 강 가공 슬래그의 처리 방법은:
- 용융슬래그에 산소가스, 또는 산소가스를 포함하는 가스혼합물을 주입하는 단계;
- 그 용융슬래그에 알루미나 및 석회 소스(source) 그리고 선택적으로 실리 카 및/또는 철 소스를 첨가하고, 그를 용해시키는 단계;
- 응고될 때까지 그 슬래그를 냉각시키는 단계를 포함하고, 첨가된 알루미나 및 석회 소스 그리고 선택적인 실리카 및/또는 철 소스의 양과 냉각의 속도는, 처리 및 응고된 강 가공 슬래그가 다음 조성들 중에서 하나인 광물조성을 갖도록 이루어진다:
(a) 비정질 유리 상(vitreous phase);
(b) 중량비로, 10-40 CA, 20-50 C2AS, 30-50 C6AF2 및 10-30 C2S로 이루어진 제 1 그룹 상(1);
(c) 중량비로, 20-40 C2F, 10-30 C2AS, 20-50 C6AF2 및 10-40 C2S로 이루어진 제 2 그룹 상(2); 및
(d) 비정질 유리 상과 제1 또는 제2 그룹 상의 혼합물.
- 이는 시멘트 메이커들의 표준 표기법에 따라 아래와 같이 바꿔쓸 수 있다.
C = CaO
A = Al2O3
S = SiO2
F = Fe2O3
P = PO4
상술한 상들은 순수 화합물이라기 보다는 고용체내에 철, 마그네시아(MgO), 오산화인(P2O5), 황 등과 같은 불순물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 처리 LD 광재는 위에서 정의한 바와 같은 광물조성을 갖는 다는 점에서 특징이 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 강 가공 슬래그는 배트(vat) 또는 래들에 부워지며, 그 슬래그욕(bath)은 1350℃ 내지 1550℃, 바람직하게는 1350℃ 내지 1500℃, 통상 1450℃로 되거나 또는 유지되고, 배트 내에서 예를 들어 불란서 특허 제2.546.530호에 기재된 토치를 이용한 산소가스, 또는 공기와 산소의 혼합물과 같은 산소가스를 포함하는 가스혼합물의 주입에 의해 산소와 혼합된다.
알려진 바와 같이, 산소의 주입은 슬래그욕의 혼합뿐만이 아니라, 슬래그 내에 존재하는 철 및 산화제1철(FeO)을 산화제2철(Fe2O3)로의 산화를 보장한다. 산소의 주입은 순수 산소, 공기 또는 산소와 공기의 혼합물의 주입으로 수행될 수 있다. 주입은 일반적으로 슬래그욕과 평형 상태에서 102 내지 5X105Pa, 바람직하게는 105 내지 5X105Pa의 산소 또는 가스혼합물의 압력이 얻어지도록 수행된다.
이러한 산소 또는 산소가스를 포함하는 혼합물의 주입은 일반적으로 약 30분 정도 지속된다.
처리될 강 가공 슬래그의 화학적 조성의 기능 및 처리된 슬래그의 요망하는 긍극적인 사용에 따라, 혼합 동안에 예를 들어 순수 알루미나 또는 보크사이트인 알루미나 소스의 규정 양, 예를 들어 석회 또는 석회석(탄산칼슘)인 석회 소스의 규정 양, 필요에 따라, 예를 들어 실리카인 실리카 소스 또는 예를 들어 헤마타이트인 철 소스의 규정 양이 용융슬래그에 첨가되어 용해된다.
첨가는 적합한 호퍼(hopper)를 이용하여 용이하게 행해질 수 있다.
일반적으로, 용융슬래그에 대한 첨가물의 용해는 외부로부터의 열 공급을 요구하지 않는다.
실상, 용융슬래그의 온도는 일반적으로 1600℃보다 높거나 같고, 처리 동안 슬래그의 온도는 1350-1500℃로 유지되기 때문에, 첨가물의 적어도 일부를 용해하는 데 그 차이열을 사용하는 것이 가능하다.
더욱이, 알려진 바와 같이, 철 금속이나 산화제1철(FeO)의 산화제2철(Fe2O3)로의 산화는 발열반응이며 이 반응 동안 방출된 열 또한 첨가물을 용해하는데 사용될 수 있다.
바람직하게는, 첨가물은 래들의 내열재료의 보호를 보장하기 위해 용융슬래그가 전로로부터 생성되기 전에 래들로 도입된다.
일반적으로, 첨가된 알루미나 소스의 양은, 얻어진 처리 LD 광재 내에서의 알루미나의 비율로서 중량비 25%보다 크며, 바람직하게는 중량비 30% 정도이거나 그 이상이고, 첨가된 석회 소스의 양은, 얻어진 처리 LD 광재 내에서의 석회의 비율로서 중량비 40%와 같거나 크다.
얻어진 처리 LD 광재는 유리석회를 중량비 1% 이하로 포함하거나, 바람직하게는 검출량으로서 포함하지 않는다.
강 가공 슬래그의 조성을 고려하여, 첨가된 알루미나 및 석회의 양은 일반적으로 처리 슬래그 1000㎏에 대해 각각 700에서부터 1100㎏까지 그리고 400에서부터 800㎏까지 변한다.
첨가물의 용해 후, 이어 슬래그욕은 슬래그가 응고될 때까지, 즉 일반적으로 본 발명에 따른 광물조성 중의 하나를 얻기에 적합한 1100 내지 1200℃ 정도의 온도까지 저속 또는 급속 냉각된다.
저속냉각이면, 처리 슬래그는 오로지 제 1 그룹 상(1) 또는 제 2 그룹 상(2)으로 이루어진 조성으로부터 유리 상과 제 1 또는 제 2 그룹 상, 바람직하게는 제 2 그룹 상과의 혼합물로 이루어진 조성으로 변할 수 있는 광물조성을 가진다. 처리 슬래그의 광물조성이 유리 상 및 제 1 또는 제 2 그룹 상을 포함할 때, 유리 상이 중량비로 처리 슬래그의 최대 95%까지 나타낼 수 있다. 바람직하게는, 유리 상이 중량비로 처리 슬래그의 5에서부터 15%까지 그리고 바람직하게는 5 내지 10%을 나타낸다.
급속냉각이면, 전체적으로 비정질 유리 상으로 이루어진 처리 슬래그가 얻어진다.
본 발명의 범위에서는, 급속냉각은 유리 상 100%으로 이루어진 처리 LD 광재에 이르게 하는 냉각 속도를 의미하고, 저속냉각은 제 1(1) 또는 제 2 그룹 상(2) 중 어느 것으로라도 이루어지거나 이들 그룹 중의 하나와 유리 상의 혼합물로 이루어진 처리 LD 광재에 이르게 하는 냉각 속도를 의미한다.
이들 냉각 속도는 주로 처리 LD 광재에 요구되는 SiO2 및 Al2O3의 비율에 의존한다.
하기 표는 중량비로 100% 유리 상 또는 5% 이하의 유리 상을 얻기 위해 처리 LD 광재에 요구되는 SiO2 및 Al2O3의 비율의 기능에 따라 사용될 냉각 속도의 범위의 예들을 나타낸다.
두 한계 사이의 냉각 속도를 이용함으로써, 제 1 또는 제 2 그룹 상 그리고 유리 상을 가변 비율로 포함하는 혼합물들이 얻어진다.
얻어진 처리 LD 광재의 SiO2 및 Al2O3 함유량 (중량%) 냉각 속도 (℃/초) 유리 상(virteous phase) 중량%
5≤SiO2≤9 35≤Al2O3≤50 ≥100 ≤30 100 ≤5
5≤SiO2≤9 5≤Al2O3≤35 ≥50 ≤20 100 ≤5
9≤SiO2≤30 5≤Al2O3≤35 ≥20 ≤10 100 ≤5
표에 기재된 속도들의 사이의 냉각 속도를 이용함으로써, 그룹 (1) 또는 (2)와 유리 상의 혼합물이 가변 비율로 얻어진다.
냉각은 공기 또는 물, 바람직하게는 물에 의한 냉각과 같이, 어느 적합한 수단에 의해서라도 수행될 수 있다.
이러한 냉각은 슬래그가 응고할 때 까지, 관행적으로 온도 1100-1200℃까지 계속된다.
얻어진 처리 LD 광재는 분쇄되어 과립을 형성한다. 이들 과립은 단독으로 하이드로릭 결합 재료로 사용될 수 있거나 또한 관행적으로 사용된 모래의 전부 또는 일부를 대체하도록 시멘트와 혼합된다.
이하, 본 발명의 예들을 설명한다.
예 1
본 발명의 방법은 다음 특징을 갖는 강 가공 슬래그를 처리하였다:
화학조성(중량%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 TiO2 Mn2O3 P2O5 S
8.25 3.98 26.28 47.72 5.92 0.02 0.07 0.06 0.69 1.81 2.14 0.05

광물조성(중량%)
(C2S/C3P)ss C2S (Fe, Mn, Ca, Mg)O 페라이트 유리 CaO
11 17 20 35 12

(C2S/C3P)SS = 규산이칼슘 및 인산3칼슘의 고용체.
래들로 런오프(run off)된 액체 상태의 강 가공 슬래그는 분쇄되고, 토치를 이용하여 산소를 취입함으로써 1350℃에서 산화되었다. 산소의 흐름 속도는 슬래그욕과 평형 상태에서 5.105Pa의 산소압을 얻기 위해 조절되었다.
슬래그의 런오프 전에 다음의 첨가물들이 래들로 도입되었다.
첨가물(슬래그 1000㎏에 대한 ㎏)
보크사이트 알루미나 석회 실리카 Fe2O3 석회석
142 - - 70 140 250

첨가물들의 용해 후, 산소 취입이 정지되고 슬래그는 속도 5℃/초의 공기로 온도 1100℃에 도달할 때 까지 냉각되었다.
얻어진 처리 LD 광재는 다음의 광물조성을 갖는다:
광물조성(중량%)
C2AS C6AF2 C2S C2F 유리 상
20 25 20 30 5

얻어진 처리 강재는 표준규격 모래의 사이즈 분포를 나타내도록 분쇄되고 체로 걸러졌다. 사이즈 분포를 하기 표에 나타낸다.
입자사이즈 표준규격 모래(%) 처리 강재(%)
1과 2㎜ 사이 33 31.1
1 과 600㎛ 사이 21.8 26.5
600과 200㎛ 사이 26 24.5
200과 100㎛ 사이 16.8 15.7
더 작음 2.3 2.1
일반적인 조건 하에서, 포틀랜드 시멘트(1 중량부)와 표준규격 모래 절반 및 처리 강재 절반으로 이루어진 모래(3 중량부)로 몰타르가 준비되었다. 비교를 위해, 표준상태 하에서 포틀랜드 시멘트(1 중량부)와 표준규격 모래(3 중량부)로 이루어진 몰타르가 또한 준비되었다.
이들 몰타르로부터, 0.5의 물/시멘트 비(W/C)로 퍼들(puddling)함으로써 프리즈매틱(prismatic)시편들 4㎝ ×4㎝ ×16㎝이 형성되었다.
시편의 변형 및 압축에 대한 저항성이 결정되었다. 얻어진 결과를 하기에 나타낸다.
변형에 대한 저항성 Rf(MPa) 압축에 대한 저항성 Rc(MPa)
24시간 2일 7일 28일 24시간 2일 7일 28일
포틀랜드 시멘트 + 표준규격 모래 3.3 5 7.4 9.7 17.2 27.9 43.1 57.8
포틀랜드 시멘트 + 50% 표준규격 모래/ 50% 처리 강재 4 5.3 7.7 9.9 20 30.7 43.6 65.6

중량비 50%의 표준규격 모래와 중량비 50%의 본 발명에 따른 강재로 이루어진 모래를 사용함으로써 저항성이 현저히 향상되었음을 알 수 있다.
기계적 테스트을 하지 않은 일부 시편들은 팽창 테스트 ASTM C151 및 AAHTO T107에 이용되었다. 테스트는 음성을 나타내었다(팽창 없음).
포틀랜드 시멘트를 폰두(Fondu) 시멘트(알루미늄산칼슘:calcium aluminate을 바탕으로 하는 시멘트)로 대체하여 상술한 테스트들이 반복되었다. 하기 결과는 본 발명에 따른 처리 강재가 사용되었을 때 저항성이 현저히 향상되었음을 보여준다.
변형에 대한 저항성 Rf(MPa) 압축에 대한 저항성 Rc(MPa)
24시간 2일 7일 28일 24시간 2일 7일 28일
폰두 시멘트 + 표준규격 모래 8.5 7.4 0.3 9.1 66.5 80.0 98 113.1
폰두 시멘트 + 50% 표준규격 모래/ 50% 처리 강재 8 8.6 9.2 10.9 88.5 90.1 105.0 129.7

팽창 테스트 ASTMC 151 및 AASHTO T107 또한 음성임을 나타내었다.
본 예는 모래, 즉 통산 몰타르 형성에 사용되는 과립보다 본 발명에 따른 처리 LD 광재로부터 얻어진 과립이 뛰어남을 보여준다.
예 2
다음의 특징을 갖는 다른 강 가공 슬래그가 본 발명의 방법으로 처리되었다.
화학조성(중량%)
용제 번호 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 TiO2 Mn2O3 P2O5 S
2 12.25 2.98 26.28 47.72 5.92 0.02 0.07 0.06 0.69 1.81 2.14 0.05
3 12.25 2.98 26.28 47.7 5.92 0.02 0.07 0.06 0.69 1.81 2.14 0.05
4 11.91 2.9 25.55 46.39 5.76 - - 0.06 0.67 1.76 2.08 0.05
5 11.91 2.9 25.6 46.4 5.8 0.02 0.07 0.06 0.67 1.76 2.08 0.05
6 12.25 2.98 26.74 47.71 4.49 0.02 0.07 0.06 0.70 0.66 0.06 0.051
7 11.91 3.5 25.6 47.05 4.6 0.02 0.07 0.06 0.67 1.76 2.3 -
8 12.25 2.98 28.59 46.49 5.92 0.02 0.07 0.06 0.31 1.54 0.05 0.05
9 11.21 3.6 26.28 47.21 5.92 0.02 0.072 0.062 1 1.6 1.34 0.05
10 8.95 2.98 26.28 49.57 4.21 0.02 0.07 0.06 0.69 1.05 1.92 0.05
11 13 4.5 25.6 43.4 5.76 0.02 0.07 0.06 0.07 0.6 0.6 0.05
12 11.52 2.57 25.3 47.72 2.36 0.02 0.072 0.06 0.62 1.81 2.57 0.05
광물조성(중량%)
슬래그 번호 (C2S/C3P)ss C2S (Fe, Mn, Ca, Mg)O 페라이트 유리 CaO
2 7 24 15 46 8
3 7 32 18 33 8
4 7 31 18 32 4
5 7 31 10 32 12
6 0 35 15 39 6
7 8 31 15 33 6
8 8 32 9 30 9
9 4 30 13 39 9
10 6 23 19 52 2
11 2 36 16 24 9
12 9 29 12 35 9



래들로 런오프된, 용융 상태의 강 가공 슬래그는 하기의 조건 하에서 예 1에서와 같이 혼합되고 산화되었다.
슬래그 번호 처리 온도(℃) 주입 가스 처리 기간(분)
조성 압력(Pa)
2 1450 공기 +산소 (50%) 4.105 30
3 1450 공기 +산소 5.105 30
4 1450 공기 +산소 105 35
5 1450 공기 +산소 (50%) 5.105 30
6 1450 공기 +산소 (50%) 5.105 30
7 1450 공기 +산소 (50%) 5.105 30
8 1450 공기 +산소 (50%) 5.105 30
9 1450 공기 +산소 4.105 30
10 1450 공기 +산소 5.105 30
11 1450 공기 +산소 5.105 30
12 1450 공기 +산소 5.105 30

예 1에서와 같이, 슬래그를 런오프하기 전에 래들로 다음 첨가물들이 도입되었다:
첨가물(슬래그 1000㎏에 대한 ㎏)
슬래그 번호 보크사이트 알루미나 석회 실리카 헤마타이트
기니로부터 중국
2 985 - - 606 - 49
3 1057 - - 432 - 48
4 - 998 - 664 74 87
5 - - 720 650 100 74
6 - - 867 577 26 74
7 - - 750 612.5 20 71
8 - - 874 721 99 -
9 - - 805 779 129 -
10 - - 819 571 - 47
11 - - 685 551 49 68
12 - - 876 554 57 -


첨가물의 용해 후, 공기 및 산소의 취입이 정지되었고 슬래그가 하기의 조건 하에서 냉각되었다:
슬래그 번호 냉각 형태 냉각 속도(℃/초) 냉각의 최종온도(℃)
2 공기 60 1200
3 공기 60 1200
4 공기 100 1200
5 공기 60 1200
6 공기 60 1200
7 공기 60 1200
8 공기 65 1200
9 물 110 1200
10 공기 60 1200
11 공기 65 1200
12 공기 75 1200

얻어진 처리 LD 광재는 100% 비정질 유리 상으로 이루어졌다.
처리에 의해 얻어진 강재는 3500㎠/g로 분쇄되고, 물과 혼합되었으며, 다음의 열량이 방출되었다:
강재 번호 제 1 피크(peak) 제 2 피크(peak)
강도(mn) 시간(분) 15'에서의 열(J/g) 강도(mn) 시간(분) 24시간에서의 열(J/g)
2 105750 10'15 80 - 65' 465
3 7370 3'30 4 - - 70
4 7460 2'25 4 4255 132' 140
5 6770 2' 14 38290 18' 415
6 38450 27' 30 - - 265
7 213900 5' 120 - - 440
8 32685 8' 25 7425 210' 396
9 103580 6' 73 - - 390
10 420520 3' 125 - - 490
11 61795 9' 45 - - 345
12 10235 2' 10 - - 85

상기 처리 강재는 표준규격 조건(W/C = 0.5; 프리즈매틱 시편 4㎝×4㎝×16㎝) 및 셋팅 시간 하에서 시멘트로서 사용되었고 압축에 대한 저항성(Rc)이 결정되었다. 그 결과를 하기 표에 기재한다.
슬래그 번호 셋팅 시간(분) 압축에 대한 저항성 Rc(MPa)
6시간 24시간 7일 28일
2 5 19 42 - 65
3 120 - 1 15 60
4 240 0 7 17 62
5 120 17 34 38 42
6 - 0 24 72 98
7 30 29 54 62 63
8 30 19 42 60 70
9 10 22 32 41 43
10 10 34 38 45 55
11 - 0 17 46 65
12 - 0 2 26 54

상기 예들은 본 발명의 처리가 그 자체로 하이드로릭 결합 재료의 특징을 갖는 처리 LD 광재를 얻을 수 있게 한다는 것을 보여준다.
표준규격 모래 절반과 분쇄된 강재 번호2의 절반으로 이루어진 모래가 포틀랜드 시멘트에 첨가되었다. 이 혼합물로부터 프리즈매틱 시편들이 표준규격 조건(W/C = 0.5; 프리즈매틱 시편 4㎝×4㎝×16㎝) 및 셋팅 시간 하에서 형성되었고 압축에 대한 저항성이 결정되었다. 그 결과를 아래에 기재한다:
셋팅 시간(분) 변형에 대한 저항성 Rc(MPa)
6시간 24시간 7일 28일
5 8 26 32 55

예 3
다음 특성을 갖는 강 가공 슬래그가 본 발명의 방법에 의해 처리되었다:
화학조성(중량%)
슬래그번호 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O SO3 TiO2 Mn2O3 P2O5 S
13 12.25 2.98 26.28 47.7 5.92 0.02 0.07 0.06 0.69 1.81 2.14 0.05
14 11.91 2.9 25.55 46.39 5.76 - - 0.06 0.67 1.76 2.08 0.05
15 11.91 2.9 25.6 46.4 5.8 0.02 0.07 0.06 0.67 1.76 2.08 0.05
16 12.3 2.98 26.28 47.7 5.92 0.02 0.07 0.06 0.69 1.81 2.14 0.05

광물조성(중량%)
슬래그번호 (C2S/C3P)ss C2S (Fe, Mn, Ca, Mg)O 페라이트 유리 CaO
13 7 32 18 33 8
14 7 31 18 32 4
15 7 31 10 32 12
16 7 33 11 33 9

래들로 런오프된, 용융상태의 강 가공 슬래그가 하기의 조건 하에서 혼합되고 산화되었다:
슬래그 번호 처리 온도(℃) 주입 가스 처리 기간(분)
조성 압력(Pa)
13 1450℃ 산소 5.105 30
14 1450℃ 공기 + 산소 (50%) 5.105 30
15 1450℃ 공기 + 산소 (50%) 5.105 30
16 1450℃ 공기 + 산소 (50%) 5.105 30

예 1에서와 같이, 슬래그가 런오프되기 전에 다음의 첨가물이 래들로 도입되었다:
첨가물(슬래그 1000㎏에 대한 ㎏)
슬래그 번호 보크사이트 알루미나 석회 실리카 헤마타이트
기니로부터 중국
13 1057 - - 432 - 48
14 - 998 - 660 74 87
15 - - 720 650 100 74
16 - 513 - 238 129 49

첨가물의 용해 후, 취입이 정지되었고 슬래그는 하기의 조건 하에서 냉각되었다:
슬래그 번호 냉각 형태 냉각 속도(℃/초) 냉각의 최종온도(℃)
13 공기 5 1200
14 공기 5 1200
15 공기 10 1200
16 공기 30 1200
얻어진 LD 광재는 다음의 광물조성을 가진다:
강재의 광물조성(중량%)
강재 번호 CA C2S C2F C6AF2 C2AS 유리 CaO 유리 상
13 29 11 - 40 20 - -
14 30 12 - 34 23 1 -
15 30 20 - 35 20 - -
16 - 25 20 20 25 - 10

처리에 의해 얻어진 강재들은 3500㎠/g으로 분쇄되었고, 물과 혼합되었으며, 다음의 열량이 방출되었다:
강재 번호 제 1 피크(peak) 제 2 피크(peak)
강도(mn) 시간(분) 15'에서의 열(J/g) 강도(mn) 시간(분) 24시간에서의 열(J/g)
13 11370 1'50 4 29120 310 370
14 10470 1'40 4 11240 272 310
15 6415 3'15 9 13490 86 330
16 6000 1'15 3 5130 203 110

상기 처리 강재들은 표준규격 조건(W/C = 0.5; 프리즈매틱 시편 4㎝×4㎝×16㎝) 및 셋팅 시간 하에서 시멘트로서 사용되었고 압축에 대한 저항성(Rc)이 측정되었다. 그 결과가 하기 표에 기재된다.
강재 번호 셋팅 시간(분) 압축에 대한 저항성 Rc(MPa)
6시간 24시간 7일 28일
13 120 23 75 98 110
14 - 11 60 90 100
15 90 7 52 69 74

상기 테스트들은 제 1 또는 제 2 그룹 상의 광물조성을 갖는 본 발명에 따른 처리 LD 광재는 그 자체로 하이드로릭 결합 재료의 특성을 나타냄을 보여준다.
모든 예들에서, 변형에 대한 저항성(Rf) 및 압축에 대한 저항성(Rc)은 표준 NF EN 196-1에 따라 결정되었다.

Claims (23)

  1. 강 가공 슬래그의 처리 방법으로서:
    용융슬래그에 산소, 또는 산소가스를 포함하는 가스혼합물을 주입하여 상기 슬래그를 혼합 및 산화시키는 단계;
    상기 혼합 용융슬래그에 알루미나 소스 및 석회 소스, 그리고 선택적으로 실리카 소스, 철 소스, 또는 실리카 및 철의 소스를 첨가 및 용해시키는 단계; 및
    상기 슬래그를 응고될 때까지 냉각시키는 단계를 포함하고,
    결과물로 얻어진 상기 처리 슬래그가
    (a) 비정질 유리 상;
    (b) 중량비로, 10-40 CA, 20-50 C2AS, 30-50 C6AF2 및 10-30 C2S으로 이루어진 제 1 그룹 상(1);
    (c) 중량비로, 20-40 C2F, 10-30 C2AS, 20-50 C6AF2 및 10-40 C2S으로 이루어진 제 2 그룹 상(2); 및
    (d) 비정질 유리 상과 상기 제1 또는 제2 그룹 상의 혼합물 중에서 하나의 광물조성을 갖도록, 상기 알루미나 소스 및 석회 소스, 그리고 선택적으로 실리카 소스, 철 소스, 또는 실리카 및 철의 소스의 첨가된 양과 상기 슬래그의 상기 냉각 속도가 결정되는 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 용융슬래그는 온도가 1350 내지 1550℃인 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 용융슬래그는 온도가 1350 내지 1500℃인 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 산소, 또는 산소가스를 포함하는 가스혼합물의 주입은 용융슬래그와 평형상태에서 102 내지 5×105Pa의 산소 또는 가스혼합물의 산소압을 얻도록 조절되는 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 산소, 또는 산소가스를 포함하는 가스혼합물의 주입은 용융슬래그와 평형상태에서 105 내지 5×105Pa의 산소 또는 가스혼합물의 산소압을 얻도록 조절되는 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 속도는 급속 냉각이고, 얻어진 처리 슬래그는 전체적으로 상기 (a)의 비정질 유리 상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 속도는 저속 냉각이고, 상기 얻어진 슬래그는 상기 (b)의 제 1그룹 상(1), 또는 상기 (c)의 제 2 그룹 상(2), 또는 상기 (d)의 유리 상과 제 1 또는 제 2 그룹 상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 (d)의 혼합물에는, 상기 유리 상이, 중량비로, 상기 처리 슬래그의 5 내지 95%인 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 알루미나 소스는 알루미나 또는 보크사이트이고, 상기 석회 소스는 석회 또는 석회석이며, 상기 실리카 소스는 실리카이며, 상기 철 소스는 헤마타이트인 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가된 알루미나의 양은, 상기 처리 슬래그 내의 알루미나 비율로서, 상기 처리 슬래그에 대한 중량비로 25% 이상인 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가된 알루미나의 양은, 상기 처리 슬래그 내의 알루미나 비율로서, 상기 처리 슬래그에 대한 중량비로 적어도 30%인 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가된 석회의 양은 상기 처리 슬래그 내의 석회 비율로서, 상기 처리 슬래그에 대한 중량비로 적어도 40%인 것을 특징으로 하는 강 가공 슬래그의 처리방법.
  13. 다음의 조성들:
    (a) 비정질 유리 상;
    (b) 중량비로, 10-40 CA, 20-50 C2AS, 30-50 C6AF2 및 10-30 C2S으로 이루어진 제 1 그룹 상(1);
    (c) 중량비로, 20-40 C2F, 10-30 C2AS, 20-50 C6AF2 및 10-40 C2S으로 이루어진 제 2 그룹 상(2); 및
    (d) 비정질 유리 상과 상기 제1 또는 제2 그룹 상의 혼합물,
    중에서 하나인 광물조성을 가지는 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 처리 LD 광재는 전체적으로 비정질 유리 상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 처리 LD 광재는 제 1 그룹 상(1) 또는 제 2 그룹 상(2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 처리 LD 광재는 유리 상의 혼합물 및 상기 제 2 그룹 상(2)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 유리 상은 상기 처리 LD 광재에 대한 중량비로 5 내지 95%인 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 유리 상은 상기 처리 LD 광재에 대한 중량비로 5 내지 15%인 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 처리 강재 내에 존재하는 알루미나의 비율은 상기 강재에 대한 중량비로 25% 이상인 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 처리 강재 내에 존재하는 알루미나의 비율은 상기 강재에 대한 중량비로 적어도 30%인 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  21. 제 13 항에 있어서, 상기 처리 강재 내에 존재하는 석회의 비율은 상기 강재에 대한 중량비로 적어도 40%인 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  22. 제 13 항에 있어서, 상기 처리 강재는 과립 형태인 것을 특징으로 하는 처리 LD 광재.
  23. 시멘트와 상기 제 22 항에 따른 과립의 혼합물을 포함하는 재료.
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