KR100910529B1 - 폐 마그크로 내화물을 이용한 열간 스프레이재 내화조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강공정의 침지관용 보수재 등으로 이용할 수 있는 스프레이재 내화조성물에 관한 것이다.

본 발명은 중량%로, 폐 마그크로 연와 분쇄물: 30~50%, 탄산칼슘: 5~10%, 소석회: 2~4%, 나머지 1mm 이하의 마그네시아 크링커 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 내화물 100중량부에 대해 헥사메타인산소다: 3~5중량부, 규산소다 분말: 1~2중량부, 황산알루미늄 분말: 0.5~1중량부를 포함하여 이루어지는 폐 마그크로 내화물을 이용한 열간 스프레이재 내화조성물에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

본 발명은 제강공장의 RH설비, VOD 래들, 석회소성로, 로타리 킬른 등에서 다량으로 발생되는 폐 마그크로 내화벽돌을 유용하게 재활용하여, 처분 또는 폐기에 요하는 비용을 절감함과 동시에 자원의 활용성을 높이는 효과가 있다.

스프레이재, 내화물, 마그크로, 보수용

Description

폐 마그크로 내화물을 이용한 열간 스프레이재 내화조성물{A batch composition of gunning material using waste Mg-Cr brick}

본 발명은 제강공정의 침지관용 보수재 등으로 이용할 수 있는 스프레이재 내화조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RH설비, VOD 래들, 석회소성로, 로타리 킬른 등에서 다량으로 발생되는 폐 마그크로 내화벽돌을 이용한 열간 보수용 스프레이재 내화조성물에 관한 것이다.

제강공장에서는 전로, 래들, RH설비 등의 내장 내화재로서 MgO-C계 연와, MgO계 연와, MgO-Cr₂O₃계 연와 등의 내화물을 사용하고 있다. 상기 내화물은 일정기간 동안 사용된 후 새로운 내화연와와 교체되는데, 이때 다량의 폐 내화물이 발생하게 된다. 이렇게 발생된 폐 내화물은 대부분 매립장에 매립하여 처리되고 있다. 상기와 같이 매립된 폐 내화물은 환경오염을 초래하게 되며, 현재는 폐 내화물을 매립할 매립지도 한계에 달하고 있다.

따라서, 제강공장에서 발생되는 폐 내화물을 재이용할 수 있게 되면 내화물을 시공 및 관리하는 측면에서 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 버려지는 자원을 재활용함으로써 환경적인 측면에도 바람직하다고 할 수 있다.

폐 내화물을 이용한 내화물에 관한 종래기술로는 일본 공개특허공보 평8-319152호가 있다. 상기 종래기술은 폐 연와의 일부를 파쇄하여 내화벽돌의 골재로 첨가하여 사용하는 정도에 그치고 있으며, 본 발명과 같이 열간 스프레이재 내화조성물로 적용한 예는 거의 찾아볼 수가 없다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제강공장에서 내장내화재로 사용되고 버려지는 페 마그크로 내화물을 이용한 열간 스프레이재 내화조성물을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, 폐 마그크로 연와 분쇄물: 30~50%, 탄산칼슘: 5~10%, 소석회: 2~4%, 나머지 1mm 이하의 마그네시아 크링커 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 내화물 100중량부에 대해 헥사메타인산소다: 3~5중량부, 규산소다 분말: 1~2중량부, 황산알루미늄 분말: 0.5~1중량부를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 RH설비, STS공장 VOD 래들, 석회소성공장, 시멘트 제조용 로타리 킬른 등에서 발생된 폐 마그크로 연와를 분쇄하여 부정형 내화물의 내화성 골재로 재생하여 사용하는 것에 관한 것이다. RH설비, STS공장 VOD 래들, 석회소성공장, 시멘트 제조용 로타리 킬른 등에서 발생된 폐 마그크로 연와의 가동부에는 슬래그 또는 지금 같은 불순물이 부착되어 있으며 열작용에 의해 약간 변질된 상태이기는 하지만, 내화성 골재로서 사용하기에 충분한 상태이다. 즉, 노벽 해체시 잔존 연와의 가동부에 부착된 SiO₂, Fe₂O₃, CaO 등의 슬래그 성분의 증가는 확인되지만 전체적으로 보면 사용전의 원연와와 큰 차이가 없다. 따라서, 폐 마그크로 연와를 분쇄하여 부정형 내화물(캐스타블, 압입재)의 내화 골재용으로 활용이 가능하다.

이하, 본 발명의 성분한정 이유부터 살펴본다.

폐 마그크로 연와 분쇄물: 30~50중량%

폐 마그크로 연와는 RH설비, VOD 래들, 석회소성로, 로타리 킬른 등에서 내화물로 사용되고 버려지는 폐 내화물이다.

상기 폐 마그크로 연와 분쇄물은 마그네시아 크링커의 일부를 대체하기 위한 것으로, 버려지는 내화물을 다시 이용한다는 측면에서 본 발명의 핵심이 되는 성분이다. 상기 폐 마그크로 연와 분쇄물의 함량이 30중량% 미만이면 본 발명이 목표로 하는 폐 내화물의 재활용 측면에서 효율성이 떨어지고, 50중량%를 초과하면 불순물의 첨가량이 높아져 내식성이 저하될 뿐만 아니라 입도 구성이 맞지 않게 되어 시공성도 저하되는 문제점이 있으므로, 그 함량을 30~50중량%로 제한하는 것이 바람 직하다.

그리고, 본 발명에서는 스프레이재의 내식성 및 시공성을 떨어뜨리지 않는 범위에서 상기 폐 마그크로 연와 분쇄물을 최대한 많이 첨가하는 것이 본 발명의 취지에 가장 잘 맞는 것이다.

또한, 상기 폐 마그크로 연와 분쇄물의 입도가 3mm를 초과하면 스프레이재를 공기로 이송할 때 이송에 문제가 발생할 가능성이 있으므로, 상기 폐 마그크로 연와 분쇄물의 입도는 3mm 이하로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

탄산칼슘: 5~10중량%

상기 탄산칼슘(CaCO₃)은 통상의 공업용 방해석을 사용하는 것이 가능하며, 상기 탄산칼슘의 함량이 5중량% 미만이면 결합강도가 약하고, 10중량%를 초과하여 첨가되면 열간에서 탄산가스 분해에 의해 폭열이 발생되므로, 그 함량을 5~10중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

소석회: 2~4중량%

상기 소석회(Ca(OH)₂)는 스프레이 시공시 헥사메타인산소다와 반응하여 경화작용을 부여하는데 유효한 성분으로, 2중량% 미만 첨가되면 경화성이 부족하여 부착율이 저하되고, 4중량%를 초과하여 첨가되면 과도한 경화작용으로 인해 스프레이 시공시 노즐막힘이 발생하므로, 그 함량을 2~4중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 조성 이외에 나머지는 1mm 이하의 마그네시아 크링커 및 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

상기 마그네시아 크링커의 입도가 1mm를 초과하면 스프레이재의 입도구성상 문제가 있으므로, 상기 마그네시아 크링커의 입도는 1mm 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 조성되는 내화물 100중량%에 헥사메타인산소다, 규산소다 분말 및 황산알루미늄 분말을 외삽으로 첨가한다.

헥사메타인산소다: 3~5중량부

상기 헥사메타인산소다는 수분첨가 초기에는 유동성이 있지만, 시간이 지나면 소석회와 반응하여 경화반응을 일으키는 성분으로, 3중량부 미만 첨가되면 경화작용이 미약하여 부착성이 저하되고 결합강도도 약해지며, 5중량부를 초과하여 첨가되면 과도하게 경화작용을 일으켜 시공성에 문제를 일으키므로, 그 함량을 3~5중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

규산소다 분말: 1~2중량부

상기 규산소다 분말은 열간에서 경화성을 부여하는 성분으로, 1중량부 미만이면 강도가 떨어지고, 2중량부를 초과하면 스프레이재 혼련물의 이송성에 문제가 있을 뿐 만 아니라 강도도 오히려 저하되는 문제가 있으므로, 그 함량을 1~2중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

황산알루미늄 분말: 0.5~1중량부

상기 황산알루미늄 분말은 스프레이재의 응집제로 첨가되는 성분으로, 시공시 미분말의 비산을 방지하고 부착성을 증진시킨다. 상기 황산알루미늄 분말이 0.5중량부 미만 첨가되면 부착성이 저하되어 바람직하지 못하고, 1중량부를 초과하여 첨가하면 응집제로서의 효과가 포화되므로, 그 함량을 0.5~1중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 조성의 스프레이재를 혼련한 다음, 시편성형, 양생, 건조하여 강도, 경화성, 부착율 등의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

상기 강도는 40x40x160mm 크기의 시편으로 실시하였다.

또한, 상기 경화성은 비이커 시험기로 행하였는데 혼련물을 용기에 담고 평평하게 한 다음, 일정높이에서 침을 떨어뜨려 침이 혼련물 속으로 들어가는 깊이를 측정하였다. 스프레이재로서 적정 경화성은 10분 후 15~20mm 정도의 깊이를 나타내는 것이다.

상기 부착성은 20kg의 시료를 제조한 후 스프레이기 선단에서 적정량의 수분을 첨 가하면서 노벽면에 스프레이할 때, 부착되지 않고 리바운드(rebound) 되어 떨어지는 스프레이재를 수거하여 무게를 측정하여 부착율을 측정하였다.

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명재(1~3)은 경화성, 강도 및 부착성이 비교재(1~5)에 비하여 우수하다.

비교재(1)은 폐 마그크로 연와의 분쇄물을 과도하게 첨가한 것으로, 스프레이재의 입도구성이 맞지 않아 부착성과 강도가 발현되지 않았다. 또한, 폐 연와 분쇄물의 사용량이 많아짐에 따라, 폐연와의 표면에 부착된 슬래그의 혼입량이 많아지기 때문에 내식성도 저하되었다.

비교재(2~3)은 스프레이 내화물 조성에서 소석회의 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로, 경화성을 만족하지 못하여 시공시 부착율이 저하될 뿐만 아니라 강도도 저하되었다.

비교재(4~5)는 헥사메타인산소다의 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로, 헥사메타인산소다의 첨가량이 부족한 비교예(4)의 경우는 경화성이 부족하고, 헥사메타인산소다의 첨가량이 과도한 비교예(5)는 조기경화를 유발하므로써 오히려 부착성이 저하되는 문제가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 제강공장의 RH설비, VOD 래들, 석회소성로, 로타리 킬른 등에서 다량으로 발생되는 폐 마그크로 내화벽돌을 유용하게 재활용하여, 처분 또는 폐기에 요하는 비용을 절감함과 동시에 자원의 활용성을 높이는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 중량%로, 폐 마그크로 연와 분쇄물: 30~50%, 탄산칼슘: 5~10%, 소석회: 2~4%, 나머지 1mm 이하의 마그네시아 크링커 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 내화물 100중량부에 대해 헥사메타인산소다: 3~5중량부, 규산소다 분말: 1~2중량부, 황산알루미늄 분말: 0.5~1중량부를 포함하여 이루어지는 폐 마그크로 내화물을 이용한 열간 스프레이재 내화조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 폐 마그크로 연와 분쇄물의 입도가 3mm 이하임을 특징으로 하는 폐 마그크로 내화물을 이용한 열간 스프레이재 내화조성물.