KR101277910B1

KR101277910B1 - 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제

Info

Publication number: KR101277910B1
Application number: KR20100137097A
Authority: KR
Inventors: 김빅토르; 최상원; 박대규
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2013-06-21
Also published as: KR20120075069A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제는 20 내지 30중량%의 마그네슘 열환원 슬래그; 및 70 내지 80중량%의 포틀랜트 시멘트;를 포함하며, 상기 마그네슘 열환원 슬래그는 환원제로 규소철 합금(75%Si-Fe)을 사용하고, 상기 마그네슘 열환원 슬래그는 53 내지 57중량%의 칼슘 옥사이드(CaO)와, 33 내지 36중량%의 실리카(SiO₂)와, 1 내지 2중량%의 알루미나(Al₂O₃)와, 4 내지 6중량%의 산화철(Fe₂O₃)과, 2 내지 4중량%의 마그네슘 옥사이드(MgO)를 포함할 수 있다.

Description

마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제{Binder for utilizing magnesium heat reduction slag}

본 발명은 마그네슘 열환원 과정에서 발생되는 환원슬래그를 재활용하고자 포틀랜트 일반시멘트에 일정량의 환원슬래그를 첨가함으로써 일반슬래그를 대체할 수 있도록 한 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제에 관한 것이다.

마그네슘은 지각에는 물론 바닷물에도 다량 존재하는 원소로써, 1808년 영국의 화학자 H. 데이비가 마그네시아(MgO, 산화마그네슘)를 금속칼륨으로 환원시켜 소량의 금속을 처음으로 추출한 이후, 최근까지 제철소 제강공장 탈황제나, 타이타늄제조용 환원제, 알루미늄소재의 합금원에 국한하여 사용되었으나 2000년대에 이르면서 마그네슘이 갖는 알루미늄의 2/3, 철의 1/5의 비중을 갖는 경량성과 열전도성 및 비강도와 더불어 방열성 및 전자파 차페성과 같은 여러가지 소재특성에 따라 자동차 등 수송기기나 IT산업 소재로 활용도가 점차 넓어지면서, 생산량 또한 급격히 증대되고 있다.

이러한, 마그네슘 금속을 만드는 제련방법은 전해법이나 열환원법을 통해 제조된다.

전해법은 원료물질로 탄산염상태인 마그네사이트나 돌로마이트를 소성하여 염산과 같은 무기산으로 처리하여 염화마그네슘을 만들어 전해로의 원료로 사용한다. 통상 전해법에 의한 마그네슘금속을 제조하는 원료물질로 사용되는 염화 마그네슘은 자연중 존재하거나 염호등에 녹아 있는 마그네슘 염화물들을 증발시키는 과정에서 석출되는 카날라이트 광물질이 사용된다.

열환원법은 돌로마이트를 소성한 후 환원제로 규소철 합금(75%Si-Fe)을 환원제로 사용하여 진공중 고온 가열함으로 고상반응을 통해 기화된 마그네슘 금속을 응축, 포집함으로 만들어 진다.

여기서 돌로마이트를 기반으로 하는 열환원법은 1940년대초 캐나다의 피젼박사에 의해 최초로 개발되었으며, 수평형 로토르트 형태로 상용화 되었으며, 2000년대에 이르러 피젼 열환원법이 중국에 보급되면서 풍부한 돌로마이트 자원과 저렴하면서도 풍부한 석탄자원을 기반으로 저렴한 인건비에 힘입어 마그네슘산업이 급신장하게 되었다.

상대적으로 전기에너지를 기반으로 하는 가격경쟁력이 열위인 서구에 위치하는 전해법은 생산설비들은 확장되지 못하고 폐쇄내지 정체되게 되었다. 따라서, 최근에는 중국 중심의 열환원법이 전세계 마그네슘 생산량의 80%이상을 공급하는 실정으로 독점구조로 재편되어 있는 상태이다.

한편, 마그네슘 열환원법은 돌로마이트(CaCO₃ _·MgCO₃)를 약 1200℃전후의 온도조건에서 소성하여 만든 소성돌로마이트(CaO·MgO)에 규소철을 일정량 혼합하고 그리고 형석을 미량 첨가 분쇄, 혼합한 후 일정크기의 조개탄 모양으로 성형하고, 기존 수평식 열환원로 또는 최근 개발되고 있는 수직형 열환원로에 장입한 후 진공중 약 1200℃로 가열, 열환원함으로 마그네슘 금속이 기화, 응축기에서 마그네슘 크라운 형태로 석출된다.

상술한 과정에서 마그네슘이 빠져나간 성형체 장입물은 아래의 [화학식 1]의 화학양론식에 따라 2CaO·SiO₂와 Fe가 잔존물로 존재하게 된다. 즉 기상의 Mg 증기와 고상의 환원슬래그 및 Fe가 남게된다.

[화학식 1]

2CaOMgO(s) + FeSi(s) → 2Mg(g) + Ca₂SiO₄(s)+Fe(s),

이때 기상의 마그네슘은 진공펌프의 흡입부가 부착된 냉각 자켓이 부착된 상태로 온도를 일정하게 유지하도록 일정량의 냉각수가 흐르도록 설계된 응축부내 응축기에 석출되며, 환원 잔재물인 슬래그는 반응관 리토르트내에 남게 되는 바, 응축부의 마그네슘 크라운을 배출한 후 잔재물은 배출하게 된다.

통상, 소성돌로마이트 즉 돌라임으로부터 MgO이 규소철에 의해 환원되는 비율은 약 90중량%이상이며, FeSi의 첨가량은 돌로임과 규소철사이의 몰비가 2:1인 화학양론양 이상으로 첨가하므로, 환원슬래그중 미환원 MgO함량을 최소화하고자 하며, 일반적으로 3.0중량%를 넘지 않는다.

한편, 환원제로 사용되는 FeSi는 Si함량이 75중량%조성 합금을 주로 사용하며, Si함량에 따라 혼합비가 달라질 수 있으며, 75% Si-Fe가 사용되는 이유는 FeSi중 Si함량이 높을수록 가격이 비싼데 기인한다.

그리고 배출되는 환원슬래그 잔재물은 주성분이 2CaO·SiO₂으로, 약 600~650 ℃의 온도조건에서 상변태가 일어나 밀도가 변하게 되면서 분화가 발생된다. 이때 반응관 리토르트로부터 배출되는 과정에서는 덩어리로 존재하지만 배출 후 온도가 떨어지면서 분화되어 분말 상태로 변하면서 슬래그상태로 잔류하게 된다.

일반적으로 마그네슘제련공정중 피죤 열환원법는 Fe-75% Si를 환원제로 사용하여 돌로마이트(MgCO3·CaCO3)를 고온에서 소성하므로 만들어지는 돌라임(MgO·CaO)을 원료로 진공중 열환원하므로 마그네슘 증기로 석출, 배출부에서 응축시키므로 얻어진다. 또한 마그네슘 제련법은 돌라임의 열환원과정에서 알루미늄이나 규소알루미늄철(50%Si-20%Al-Fe) 또한 환원제로 사용할 수 있으며, 환원후 환원생성 잔재물에는 다량의 알루미나를 포함하는 환원 슬래그가 만들어 진다.

[화학식 2]

12CaO + 21MgO + 14Al = 12CaO7Al₂O₃ + 21Mg(g)

이때 만들어지 물질은 기상의 Mg증기와 더불어 배출되는 환원슬래그는 [화학식 1]에 따라 다이칼슘 실리케이트와 [화학식 2]에 따라 칼슘알루미네이트(12CaO·7Al₂O₃]가 얻어진다.

본 발명은 마그네슘 열환원 과정에서 발생되는 환원슬래그를 재활용하고자 마그네슘제련 열환원과정에서 발생되는 환원슬래그에 포틀랜트 일반슬래그를 일정량 혼합함으로서 포틀랜트 일반시멘트를 대체할 수 있도록 한 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 시멘트용 결합제를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제는 20 내지 30중량%의 마그네슘 열환원 슬래그; 및 70 내지 80중량%의 포틀랜트 시멘트;를 포함하며, 상기 마그네슘 열환원 슬래그는 환원제로 규소철 합금(75%Si-Fe)을 사용하고, 상기 마그네슘 열환원 슬래그는 53 내지 57중량%의 칼슘 옥사이드(CaO)와, 33 내지 36중량%의 실리카(SiO₂)와, 1 내지 2중량%의 알루미나(Al₂O₃)와, 4 내지 6중량%의 산화철(Fe₂O₃)과, 2 내지 4중량%의 마그네슘 옥사이드(MgO)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제는 20 내지 50중량%의 마그네슘 열환원 슬래그; 및 50 내지 80중량%의 포틀랜트 시멘트;를 포함하며, 상기 마그네슘 열환원 슬래그는 환원제로 규소알루미늄철 합금(50%Si-20%Al-Fe)을 사용하고, 상기 마그네슘 열환원 슬래그는 53 내지 58중량%의 칼슘 옥사이드(CaO)와, 23 내지 28중량%의 실리카(SiO₂)와, 5 내지 8중량%의 알루미나(Al₂O₃)와, 4 내지 8중량%의 산화철(Fe₂O₃)과, 2 내지 4중량%의 마그네슘 옥사이드(MgO)를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 마그네슘 열환원 슬래그는 볼밀로 분쇄하여 50 내지 60μm 체를 통과시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 마그네슘 열환원 슬래그와 포틀랜트 시멘트는 상대배합비로 혼합된 혼합물을 100중량부로 하여 15 내지 25중량%의 물이 혼합될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네슘 슬래그를 이용한 시멘트용 결합제에 따르면, 마그네슘 열환원 과정에서 발생되는 환원슬래그에 일반 포틀랜트 슬래그를 일정량 혼합함으로서 일반 포틀랜트 시멘트를 대체할 수 있음으로 무소성상태에서 마그네슘 슬래그를 재활용 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명을 설명하기에 앞서 일반적인 마그네슘 열환원 제련방법에 대하여 간단히 설명하도록 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

일반적으로, 마그네슘 열환원 제련방법의 원료로 사용되는 백운석 광석은 일부 불순물의 경우 최종 제품에 영향을 미칠 수 있으나 주성분은 CaO, SiO₂, Al₂O₃, 철산화물과 MgO으로 이루어진다.

그리고, 시멘트는 물 또는 수용액과 혼합할 때 반응하여 경화하는 무기질 재료로 정의되며, 제련 슬러그를 원료로 한 특허들이 일부 발표된 바 있다.

미국등록특허 제5,395,441호에서는 일반시멘트에 가까운 경화성(cementitious properties)을 갖는 결합재 제조용으로 일반 포틀랜트 시멘트에 입상 고로시멘트를 혼합한 혼합시멘트를 제시한바 있다.

미국등록특허 제5,593,493호에서는 제강슬래그를 시멘트용 결합제와 혼합분쇄한 후 시멘트용 결합제로 활용하는 방법을 제시한 바 있다.

미국등록특허 제6,033,467호에서는 염기성 금속 정련로 슬래그에 일반 포틀랜트 결합제를 혼합한시멘트의 제조공정을 제시한바 있다.

한편 포틀랜트 시멘트의 제조과정에서 제강용 슬래그를 활용한 성공적인 사례는 미국 캘리포니아주 시멘트공장에서 찾을 수 있다. (참고: Renfrew S. Perkins D. in "Utilization of steel slag in a California cement plant", Cement Industry Technical Conference, 2004, IEEE-IAS/PCA.)

포틀랜트 시멘트는 가장 일반적으로 많이 사용되면서 광범위하게 쓰이는 시멘트로써, 분쇄한 결합제에 석고(gypsum, CaSO4)를 5~7중량%로 혼합한 물질이다. 그리고 시멘트결합제는 CaO, SiO₂, Al₂O₃ 및 Fe₂O₃를 고온에서 소성할 때 만들어지는 합성무기물 제품이다.

여기서, 마그네슘제련 열환원공정에서 발생되는 슬래그를 이용한 포틀랜트 시멘트 제조방법은 Ernest John Tayor-Smith에 의해 미국등록특허 제6,709,509호로 출원되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 마그네슘 슬래그를 이용한 시멘트용 결합제 제조방법 및 시멘트용 결합제를 상세히 설명한다.

먼저 본 발명의 환원슬래그 화학적 조성은 규소철을 환원제로 사용하는 피죤 열환원법과는 다른 복샤이트(Bauxite)와 같은 알루미나를 포함하는 원료를 사용하여 슬래그내 존재하는 용융상태의 돌라임(Dolime)을 규소철로 환원 마그네슘을 제련하는 마그네셤 열환원법(Magnetherm Process)에서 발생되는 슬래그를 사용하는 것이다.

여기서, 본 발명에 따른 마그네슘 열환원법의 화학반응 양론식을 표시하면 앞서 나타낸 [화학식 1]과 [화학식 2], 그리고 [화학식 3]와 같다.

[화학식 3]

2CaOMgO(s) + nAl₂0₃(s)+FeSi(s)→ Ca₂SiO₄nAl₂0₃(l)+Mg(g)+Fe(s).

따라서, 마그네슘 열환원법의 최종 환원슬래그 조성은 통상 포틀랜트 시멘트용 결합제제조에 필요한 적정량을 가지는 바, 마그네슘제련을 위한 열환원반응과정중 1차 소성이 진행되는 바, 환원잔재물 슬래그의 경우 미소성 상태에서도 벽돌과 같은 건축자재 제조용 사용할 수 있는 결합능 갖는다. 예를들면, 특허에서 채택한 슬래그시료가 함유하는 평균 알루미나함량은 2 내지 8중량%였다. 따라서, 포틀랜트 시멘트용으로 사용하기 위해 원료혼합물내 알루미나 함량을 최대 20내지 50중량% 정도로 슬래그를 활용하면 결합제상에서 포함하는 모든 알루미나 형성량으로 충분한 7.5%가 될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 마그네슘 슬래그를 이용한 일반 시멘트용 결합제 제조방법 및 결합제를 실시예를 통해 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명은 포트랜트 일반시멘트용 결합제의 제조를 위해 포틀랜트 일반슬래그의 원료물질 중 약 20~50중량%를 마그네슘제련 열환원슬래그로 대체 사용함으로써 기존 포틀란트 일반시멘트와 대등한 강도 특성을 가지는 결합제를 제조할 수 있다.

여기서, 마그네슘제련 열환원공정의 부산물로는 다량의 환원슬래그가 발생되며, 환원슬래그는 소성돌로마이트와 환원제로 첨가되는 규소철(75%Si-Fe) 또는 규소알루미늄철(50%Si-20%Al-Fe)에 의해 마그네슘금속이 환원, 기화, 응축 마그네슘 크라운형태로 제품화 배출된 후 남는 잔재물로써 다량발생된다.

시멘트용 결합제는 특히 포틀랜트시멘트용 결합제는 주성분인 CaO, SiO₂, Al₂O₃ 그리고 Fe₂O₃ 와 같은 성분들을 화학양론비율로 배합하고 고온반응을 통해 합성 하면 비록 콘크리트 물질과 같은 접착 강도를 가지면서도 매우 반응성이 크고, 쉽게 물과 결합하여 수화생성물이 만들어지는 불안정한 상태에 기인하는 네가지 시멘트용 결합제 주 광물상을 형성한다.

상술한 각 결합제 광물상들은 트리칼슘실리케이트(tricalcium silicate) 또는 알라이트(Ca₃SiO₅, 또는 C₃S); 디칼슘실리케이트, 또는 벨라이트 (Ca₂SiO₄, or C₂S); 트리칼슘 알루미네이트(tricalcium aluminate), 또는 알루미네이트상( aluminate phase, Ca₃Al₂O₆, 또는 C₃S), 그리고 테트라칼슘 알루미노 페라이트 (tetracalcium aluminoferrite), 또는 페라이트상 (Ca₄AlFeO₅, or C₄AF)이다.

마그네슘제련 열환원 슬래그중 산화물 조성은 기본적으로 비슷하며, 함량만이 다르다. 그러므로, 결합제 제조의 경우, 마그네슘 열환원 슬래그에서 부족한 산화물들을 첨가함으로 조성을 맞출 수 있는 바, 본 발명에서는 시멘트특성 평가용 결합제 제조를 위해 석회석과 전기로제강 환원슬래그을 사용하였다. 본 발명에서 대응시킨 포틀랜트 일반시멘트는 포틀랜트 시멘트 I형(ASTM C150), 석회석과 석고를 사용하였다.

소성돌로마이트와 규소철(75%-Si-Fe) 혼합물을 성형하여 실험용 고온 진공 열환원로에서 열환원한 후 슬래그시료를 배출하고 시료를 분석한 결과 산화물조성은 다음과 같다.

CaO 53.04-56.98%;

SiO₂ 33.15-36.09%;

Al₂O₃ 0.63-1.79%;

Fe₂O₃ 3.92-6.03%;

MgO 2.26-3.85%

소성돌로마이트와 규소알루미늄철(50%Si-20%Al-Fe) 혼합물을 성형하여 실험용 고온 진공 열환원로에서 열환원한 후 슬래그시료를 배출하고 시료를 분석한 결과 산화물조성은 다음과 같다.

CaO 53.04-56.98%;

SiO₂ 23.15-28.09%;

Al₂O₃ 6.63-8.79%;

Fe₂O₃ 3.92-7.03%;

MgO 2.26-3.85%

일반시멘트용 결합제제조용 배합원료 혼합비는 화학양론비율로 산화물들이 모두 존재한다고 보면, 여러가지 결합제 파라메터에 따라 만들 수 있다. 모든 이들 파라메터값을 아는 것은 적절한 설계를 위해 중요하며, 결합제 조성을 확정하는데 필요하다. 클리커 매개변수는 석회석포화인자(the lime saturation factor (LSF))는 0.87-0.92값을 갖도록 하였으며, 실리카모듈(silica modulus, SM)는 2.7-3.0의 값을 갖도록 하였다.

슬래그성분들을 하소하기 전에 볼밀로 분쇄하여 53 μm 체를 통과시키고, 모든 분상성분들은 상대배합비로 완전히 혼합한 후 물을 18% 혼합하였다.

강도의 발달을 새로 준비한 시멘트와 모래를 1: 2.45중량비로 만든 몰타르시료에서 관찰하였다. 압축강도 특성은 KS규격에서 추천한 3-28-90일 주기로 수행하였다(표 2참조).

통상, 포틀랜트 시멘트제조용 원료의 경우 석회석, 적흙(Clay), 철광석 또는 제강슬래그를 사용하였다. 포틀랜트 시멘트의 구성물질 중량비 조성은 다음과 같다

CaO 64-66%;

SiO₂ 22-24%;

Al₂O₃ 5-6%;

Fe₂O₃ 3-4%;

MgO 2-3%.

즉, 시멘트조성과 열환원 슬래그의 조성을 비교하면, 매우 유사함을 알 수 있다.

포틀랜트 시멘트 및 마그네슘 열환원 제련슬래그의 화학조성표

시료	구성성분 조성, 중량%
시료	CaO	SiO₂	Al₂O3	Fe2O3	MgO
포틀랜트 시멘트	64-66	22-24	5-6	3-4	2-3
열환원슬래그(Fe-75%Si)	53-58	33-38	0.5-2	4-7	2-3
열환원슬래그 (Fe-50%Si-20%Al)	53-58	23-28	5-8	4-7	2-3

그리고, 시멘트 결합제 제조용 슬래그 산화물 조성은 CaO 와 Al₂O₃ 를 추가적으로 첨가함으로 조성비를 맞추었다. 앞에서 언급한 바와 같이 CaO와 Al₂O₃ 가 부족한 경우 각각 석회석과 규소알루미늄철합금 슬래그로 맞추었다. 실험에 적용한 결합제들 모두는 이러한 방식으로 설계하였으며, 시멘트 결합제 제조용 원료혼합물 조성을 나타내면 다음과 같다.

마그네슘 열환원 슬래그 20-50중량%;

포틀랜트 시멘트 50~80중량%.

제안한 화학조성에서 결합제 주성분의 합성에 필요한 CaO는 마그네슘 열환원슬래그에 의해 부분적으로 제공된다. 보통 시멘트 조성과 비교 하면 제안된 결합제 조성에서 석회석 사용량이 20~50중량%이상이 감소되었다. 그리고 이를 채택하므로 열환원시료제조과정에서 이미 소성과정을 거친 바 에너지사용량 저감 및 CO₂배출량 저감 등 두가지 효과를 가질 수 있다.

추가적으로, 결합제에서 형성상들을 관찰하기 위해 XRD분석을 수행하였다. XRD 분석결과 마그네슘 열환원슬래그와 일반 포틀랜트 시멘트의 XRD 패턴을 비교하여 보면 피크값이 거의 동일하게 나타났다.

특히 칼슘실리케이트상의 정량적인 수치는 알라이트 광물(3CaO*SiO₂)과 거의 일치하며, 보통 포틀랜드 시멘트패턴보다는 더 높다. 그리고 알라이트상의 실제비율은 더 높으며, 반대로 벨라이트 즉 알루미나 상들은 예상치보다 더 낮게 나타났다.

설계한 것과 실제 값의 차이점은 알루미네이트와 페라이트상이 부분적으로 분해되면서, 나타난 유리 CaO가 C₂S와 반응하여 C₃S를 추가적으로 형성하는 고온 하소반응에 기인하는 것으로 설명할 수 있다. 그러므로 균형잡힌 광물학적 구조를 형성하기 위해서는 본 발명에서의 결합제는 재래식 시멘트 하소공정에서 보다 더 낮은 온도조건인 열환원조건에서 열환원반응 종료후 하소되게 된다.

마그네슘제련 열환원슬래그로 부터 나오는 추가적인MgO 양은 54CaO*16SiO₂*MgO*Al₂O₃.과 같이 고용체를 형성하면서 알루미나와 철이온과 함께 C₃S속에 포함될 수 있다.

일반 포틀랜트 시멘트와 새로이 합성한 시멘트 결합제의 비교특성을 조사하기 위해 [표 2]에 나타낸 바와 같이 여러조건에서 특성을 평가하였으며, Fe-75%Si를 환원제로 사용하는 경우 얻어지는 환원슬래그를 혼합한 Binder 5의 경우 KS규격 B종 벽돌의 압축강도(12MPa)를 상회하는 우수성을 확인할 수 있었다. Fe-50%Si-20%Al를 환원제로 사용하는 슬래그의 경우, 포틀랜트 시멘트의 조성과 매우 유사하며, 단지 칼슘옥사이드의 함량만 약 10% 적으며, 고온특성 또한 포틀랜트 시멘트와 유사한 바 포틀랜트 시멘트와 50:50중량% 로 혼합 압축강도를 측정한 결과 3일 압축강도가 20MPa, 28일 압축강도는 58MPa, 그리고 90일 압축강도는 76.82 MPa로 매우 우수한 특성을 나타내었다.

새로이 합성된 시멘트의 경우 시공과정에서 더 적은 물이 소모된다. 따라서, 본 특허출원 결합제의 경우 시멘트/물의 비율은 0.28이며, 통상 일반 포틀랜트시멘트의 경우 0.3이다. 본 발명상의 시멘트용 결합제에 있어서 석고 5중량%첨가조건에서시멘트시료의 침강시간은 일반 포틀랜트시멘트 반죽에서 보다 훨씬 더 빠르게 침강됨을 알 수 있으며, 그러나 침강시간의 단축은 석고 사용량에 따라 조정될 수 있다.

본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

Claims

20 내지 30중량%의 마그네슘 열환원 슬래그; 및
70 내지 80중량%의 포틀랜트 시멘트;를 포함하며,
상기 마그네슘 열환원 슬래그는 환원제로 규소철 합금(75%Si-Fe)을 사용하고,
상기 마그네슘 열환원 슬래그는 53 내지 57중량%의 칼슘 옥사이드(CaO)와, 33 내지 36중량%의 실리카(SiO₂)와, 1 내지 2중량%의 알루미나(Al₂O₃)와, 4 내지 6중량%의 산화철(Fe₂O₃)과, 2 내지 4중량%의 마그네슘 옥사이드(MgO)를 포함하는 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제.
20 내지 50중량%의 마그네슘 열환원 슬래그; 및
50 내지 80중량%의 포틀랜트 시멘트;를 포함하며,
상기 마그네슘 열환원 슬래그는 환원제로 규소알루미늄철 합금(50%Si-20%Al-Fe)을 사용하고,
상기 마그네슘 열환원 슬래그는 53 내지 58중량%의 칼슘 옥사이드(CaO)와, 23 내지 28중량%의 실리카(SiO₂)와, 5 내지 8중량%의 알루미나(Al₂O₃)와, 4 내지 8중량%의 산화철(Fe₂O₃)과, 2 내지 4중량%의 마그네슘 옥사이드(MgO)를 포함하는 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마그네슘 열환원 슬래그는 볼밀로 분쇄하여 50 내지 60μm 체를 통과시키는 것을 특징으로 하는 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마그네슘 열환원 슬래그와 포틀랜트 시멘트는 상대배합비로 혼합된 혼합물을 100중량부로 하여 15 내지 25중량%의 물이 혼합되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 열환원 슬래그를 이용한 결합제.