KR101218066B1 - 페로니켈슬래그를 이용한 연마재 및 미끄럼방지용 소재의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시멘트용 및 건축 자재용 외에는 별다른 용도가 없는 페로니켈슬래그를 이용한 연마재 및 미끄럼방지 시설용 소재의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반 연마재와 논슬립용 소재를 제조하기 위하여 특히 페로니켈 제조 공정 중에 발생하는 페로니켈슬래그에서 조대분을 제거하고 분쇄하여 일정 입도, 연마와 미끄럼 방지를 위한 능각이 풍부한 입도로 선별하여 소재를 제조하기 위해 회전체 드럼 체질 및 분쇄를 통한 입도제어공정을 도입함으로써 그 소재의 입도가 일정범위를 가지면서도 미분말이 거의 완전히 제거되어 시공후에 부착 내구성이 향상될 뿐만 아니라 다른 연마재용이나 미끄럼 방지용 소재보다 우수한 특성을 갖는 소재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

페로니켈슬래그를 이용한 연마재 및 미끄럼방지용 소재의 제조 방법{Method of manufacturing of abrasives and non-slip material using Fe-Ni slag}

본 발명은 페로니켈 제련시에 발생하는 슬래그를 이용한 연마재와 논슬립골재의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연마재와 미끄럼방지 재료를 제조하는데 사용되는 골재로서, 특히 페로니켈 제련공정 중에 발생하는 페로니켈슬래그를 분쇄체질하여 일정 입도범위의 상태로 선별하여 연마재와 미끄럼 방지재를 제조하기 위해 회전체 드럼 체질을 통한 조립제거 공정과 분쇄를 도입함으로써 그 골재의 입도가 일정범위를 가지면서도 능각을 갖게 되어 연마 기능을 갖고 연마재 제조 후에 부착 내구성이 향상될 뿐만 아니라 다른 미끄럼방지용이나 연마재용 골재보다 우수한 연마재와 미끄럼방지시설용 골재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 아스팔트나 시멘트로 포장된 도로는 노면이 견고하고 매끄러운 장점이 있으나 양호한 도로 상태로 인해 자동차가 고속으로 운행되는 경우 커브길, 비탈길 등 위험지역에서 교통사고가 자주 발생하는 문제가 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 안전시설로써 포장도로의 위험지역에 일정 간격으로 띠모양의 미끄럼방지 시설을 하여 상당한 효과를 보고 있다.

현재 일반적으로 도로 안전시설 설비기준을 보면 미끄럼방지 시설용 골재는 마찰계수가 크고 능각이 많은 내마모성 경량골재로서 모스 경도가 8.0 이상, 그 입도가 일정범위, 바람직하게는 3㎜~5㎜ (기준치 : 2.83~4.76㎜)로서 적어도 골재성분의 90% 이상이 상기의 입도범위에 들어야만 사용하도록 하고 있으며, 대개 편암이나 전로 및 전기로 슬래그가 적당한 것으로 사용되고 있다.

즉, 지금까지 미끄럼방지 시설용 골재는 고로 괴재 슬래그를 체로 걸러서 입경이 약 3㎜~5㎜ 범위의 것만 선별하여 골재의 원료로 사용하고, 이를 다시 진동체(vibrating screen)로 체질하여 시공 사양 기준치에 적합된 크기의 것만 분리하여 골재로 이용하고 있다.

일반적으로 전기로에 의한 페로니켈 제련은 광석을 이용하여 페로니켈을 제련하고 남는 슬래그를 수세하여 작은 입자상을 만드는 것이 일반적인 제조방법이다. 그러나 이러한 페로니켈슬래그 입자는 미세하고 입자가 구형을 유지하고 있기 때문에 미끄럼 방지용 골재로 이용할 수 있으나 연마재로는 직접 이용하기 어렵다. 그러나 최근에 건설된 페로니켈에서 발생하는 슬래그는 그의 조성이 일반 철강슬래그와 조성이 다를 뿐 아니라 슬래그 처리과정에서 일반 철강슬래그 처리과정에서 나오는 입자보다 입도분포가 상향조정되어 있어 아직까지 건축자재외에는 별다른 용도가 없는 실정이다.

이에 따라 용도 개발 측면에서 본 발명에서는 이런 페로니켈 제련시에 발생하는 페로니켈슬래그 입자가 일반 철강슬래그 입도보다 크며, 입도 분포가 연마재와 미끄럼방지용 소재입도가 분포로 되어 있고 입자가 능각을 갖고 있는 것에 착안하게 되었다.

(중량 : %)

	산화마그네슘 (MgO)	산화규소 (SiO2)	산화철 (Fe2O3)	산화알루미늄 (Al2O3)	산화칼슘 (CaO)
페로니켈슬래그	35.84	56.37	2~5(T.Fe)	1.55	1.19

(입도 : %)

	10㎜	5㎜	2.5㎜	1.2㎜	0.6㎜	0.3㎜	0.15㎜	조립율
페로니켈슬래그 5	100	100	98	73	41	19	9	2.60
페로니켈슬래그 5~0.3	100	98	60	25	6	1	0	4.10

시험내용		펠로니켈 슬래그	연속제련 동슬래그	천연골재	비 고
단위용적중량(㎏/㎥)		2,400	2,238	1,816	KS F 2505
공 극 율(%)		33.5	40
실 적 율(%)		66.5	60	63.6
비 중	절대건조비중	3.74	3.40	2.59	KS F 2504
	표면건조비중	3.81	3.46
흡 수 율(%)		0.52	0.2	0.90
점토덩어리량(%)		0.6	0.1		KS F 2512
No.200체 통과량(%)		0.4	0.3		KS F 2511
조 립 율(%)		3.40	3.51	2.62	KS F 2502
골재안정성(손실무게 %)		2.3	1.2		KS F 2507

<표3>은 페로니켈제련슬래그가 입도분포를 제외하고는 물리적 특성이 연마재와 미끄럼방지용글재오서의 특성이 있음을 보여주고 있다.

이에 따라 입도분포를 확보하면 연마재와 미끄럼방지용 소재도 페로니켈슬래그를 이용하면 충분한 물리적 특성을 확보할 수 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 샌드블라스팅, 건축용 골재 및 시멘트철원 외에는 별다른 용도가 없어 폐기되는 페로니켈슬래그 이용의 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 연마재와 미끄럼방지용골재로 만들기 위해 페로니켈제련슬래그의 골재입도를 일정범위로 하면서 미분이 완전히 제거할 목적으로 페로니켈슬래그를 건조시키고 회전드럼체 및 진동체로 체질하여 조대분을 제거하고 적합한 물성을 갖는 연마재와 미끄럼방지용 소재를 생산하여 접착 내구성이 개선된 새로운 고부가의 미끄럼방지용 소재 제조가 가능한 새로운 미끄럼방지 시설용 소재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 페로니켈제련공정중 발생하는 페로니켈슬래그를 체로 걸러서 일정 입도범위를 갖는 미끄럼방지 시설용골재를 제조함에 있어서, 특히, 페로니켈 제련시에 발생하는 페로니켈슬래그를 회전로에서 건조하고 회전체로 걸러서 2㎜ 이하의 입도를 갖는 골재를 1차 선별한 후, 2㎜ 이상의 페로니켈슬래그의 조대분을 제고분쇄하여 재사용하고, 다시 1㎜ 이하의 입도를 갖는 진동체에서 보다 입자가 큰 입자와 다시 미분을 제거하는 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명을 첨부하는 제1도의 공정도를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 페로니켈슬래그를 미끄럼방지 시설용 골재로 제조하는 과정에서 종래에 접착내구성의 문제가 되었던 1㎜ 이하의 미분말을 완전히 제거하여 연마제로 사용하기 위해 건조하여 회전드럼체와 진동체를 이용하여 종래에 사용하지 못한 페로니켈슬래그를 미분이 없는 적정 입도를 확보하고자 하였다.

본 발명에 따르면 상기와 같은 일반적으로 연속 동제련 수쇄공정에서 발생시, 수분을 함유한 슬래그를 건조하고, 페로니켈슬래그를 회전드럼체 및 진동체(vibrating screen)를 이용하여 1㎜ 크기의 입도를 갖는 슬래그 입자만을 선별한다. 또한 이들 미분입자를 다시 체질하여 논슬립용, 모르타르용 모래 및 아스팔트 싱글용모래로 사용한다.

또한, 회전 드럼체와 건조 분리공정 후 진동체질은 필요에 따라서 1회 또는 2회 반복하여 시행할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 페로니켈슬래그를 이용한 연마재와 미끄럼방지 시설용 골재는 건조 및 건식 분리공정을 적용시켜서 종래에 부적합한 크기의 입자가 혼합되어 있는 골재에 비하여 입도분포를 접착 내구성을 크게 개선하여 시공 후 미끄럼방지 시설의 장기간 사용에 따른 내구력을 향상시키는 효과가 있다. 특히 폐자원인 페로니켈슬래그 고부가화하여 환경오염 방지 및 폐기물의 자원화하는 부수적 효과가 있다.

또한 미분의 경우, 다시 체질하여 연마재 원료로 자원화할 수 있으므로 환경오염 없이 매우 경제적으로 연마재 및 미끄럼방지 시설용 슬래그 골재를 제조하는 효과적인 방법이다.

제2도는 본 발명에 따른 연마재 및 미끄럼방지 시설용 소재를 제조하는 과정에 대한 공정도
표 1은 페로니켈슬래그의 화학성분
표 2는 페로니켈슬래그의 입도분포
표 3은 페로니켈슬래그의 물리적 특성
표 4는 연마재와 미끄럼방지 시설용 골재의 마모상태와 내접착성의 실험 비교예

이와 같은 본 발명을 실시 예에 의거 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

페로니켈 생산공정에서 부산되는 페로니켈슬래그 4톤을 취하여, 유류버너 부착 회전로로 건조하고 제1호퍼에 저장하여 공급기(feeder)를 이용하여 회전드럼체와 2단 진동체(상단 Screen : 4.8㎜, 하단 Screen : 2.8㎜ 규격)에 공급하여 체질하고 여기서 얻어진 2.8㎜~4.8㎜ 크기의 슬래그를 취하여 제2호퍼에 저장한다. 이때 분리제거된 4.76㎜ 보다 큰 입경의 슬래그는 분쇄하여 재사용하거나 다른 용도를 위해 보내지고, 2.83㎜ 보다 작은 미분은 부분 선별하여 또는 분쇄 후 시멘트 콘크리트용이나 다른 용도로 보내진다. 제2호퍼에 저장된 선별 슬래그는 벨트 콘베이어를 회전체로 보내지며, 이때 수분함량을 1%이하로 한다.

그 다음으로는 2.83㎜ 이하의 1㎜ 체를 통과시켜 non-slip용 미끄럼방지입자로 사용한다. 이렇게 분리제조된 슬래그 입자로 된 미끄럼방지 시설용 골재는 저장탱크를 거쳐 포장하고 시판한다. 여기서 얻어진 골재의 입도분포는 2.8㎜~4.8㎜가 35 중량퍼센트 이었고, 2.8㎜~1㎜의 입자는 45퍼센트 이었으며, 1㎜이하의 미분은 20중량퍼센트 이었다.

상기 실시예 1과 동일하게 페로니켈슬래그를 이용하여 회전로에서 건조하여 회전드럼체만을 이용하여 미끄럼방지 시설용 골재를 제조하였다. 여기서 얻어진 공재 입도는 2.8mm이상이 39 중량퍼센트였으며 2.8mm 이하는 3.2 중량퍼센트였다.

상기 실시예1과 동일하게 회전로에서 건조하여 진동체(2.8㎜~4.8㎜)만을 이용하여 미끄럼방지시설용 골재를 제조하였다. 여기서 얻어진 골재 입도는 37 중량퍼센트 이었다.

<비교예>

상기 실시예1의 과정 중에 건조 과정을 생략하고 미끄럼방지용시설용 골재를 제조 하였다.

이때 얻어진 골재의 입도분포는 2.8㎜~4.8㎜가 43 중량퍼센트 이었으나 건조후 재차 체질후 4.8 중량퍼센트의 미분이 포함되어 있었다.

흡수율	마모율	점토분	연석분
1.2%	15.3%	0.01%	1.1%

상기 실시예 1의 골재의 흡수율, 마모율, 점토분, 연석분을 측정하여 아래와 같은 특성을 얻었다.

[실험예 2]

상기 실시예1과 비교예에서 제조된 연마재와 미끄럼방지 시설용 골재를 각각 사용하기 위해 아스팔트 시험도로를 선정하여 노면청소를 하고, 시공부 외측 테이프부착 및 프라이머 도포 후에 결합재로서 통상의 수지를 도포한 다음, 상기 골재를 얇게 펴서 살포하고 다진 후, 외측 테이프를 제거하고 양성하여 각각 미끄럼 방지시설(폭 80㎝, 간격1m, 시공 길이 30m)을 시공하되 실시예 1의 경우와 비교예의 경우를 번갈아 설치시공하였다.

시공된 후 1년간 미끄럼방지 시설용 골재의 마모상태와 내접착성을 관찰하여 그 결과는 다음 <표4>에 나타내었다.

구 분	실시예1	비교예
내마모성관찰	양호	양호
1개월후	양호	양호
3개월후	양호	일부 골재이탈
6개월후	양호	상당부분 골재이탈
9개월후	양호	많은 부분 골재이탈
1년후	양호	재시공 요구판정

상기 실험예 1의 실험결과로부터 본 발명의 방법에 따른 골재의 경우 종래 방법에 의한 비교예에 따른 골재에 비해 미분함량이 거의 없으므로 인해 시공 후 접착 내구성이 크게 향상된 결과를 보여주었다.

없음

Claims (5)

1. 페로니켈제련슬래그를 건조한 후, 체로 걸러서 1㎜ 이상 크기의 입도를 갖는 골재를 건식분쇄분리공정을 거쳐서 페로니켈슬래그 미분을 얻어 특징으로 하는 페로니켈슬래그를 이용한 연마재와 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 건조시 회전로를 사용함을 특징으로 하는 페로니켈슬래그를 이용한 연마재와 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서 체질하는데 다단 진동체 또는 회전드럼체를 이용한 연마재와 미끄럼방지 시설용 골재의 제조방법.
   
5. 제1항에 있어서 나머지 미분을 체질하여 논슬립용 미끄럼방지 입자 및 연마재용으로 사용하는 방법.

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