KR101301047B1 - 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법 - Google Patents

슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 슬래그 골재 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1000℃ 이상의 용융 슬래그를 물이 구비된 수조에 투입하거나 물로 살수 처리하여 급속냉각시켜 냉각된 슬래그 는 죠크러셔, 임팩트 크러셔, 콘크러셔의 파쇄단계와 해머크러셔, 수직임팩트 크러셔의 분쇄단계, 진동선별, 공기 분급의 분급 단계를 거치면서 팽창붕괴위험이 있는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO) 등이 포함되어 있는 분말이 슬래그 골재와 분리되어 안정적인 슬래그 골재를 제조하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명이 제안하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법은 고철이나 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 용융 슬래그를 포트로 이송하여 물이 구비된 수조에서 급속냉각시키는 냉각단계;와 상기 냉각단계에서 냉각된 슬래그 골재를 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크러셔를 사용하여 파쇄하는 파쇄단계;와 상기 파쇄단계를 거치며 파쇄된 슬래그 골재를 진동스크린을 통해 입도별로 분리하여 야적호퍼 및 포트이송 또는 다시 콘크러셔로 이송하는 1차 분리단계;와 상기 1차 분리단계에서 포트로 이송된 슬래그 골재를 해머크러셔, 수직 임팩트크러셔로 분쇄하는 분쇄단계;와 상기 분쇄단계에서 분쇄된 슬래그를 진동스크린을 통해 입도별로 야적호퍼나 다시 수직 임팩트크러셔로 이송하는 2차 분리단계;를 포함하여 이루어진다.

Description

슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법{slag expansion collapse not of the slag aggregate manufacturing method}
본 발명은 슬래그 골재 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1000℃ 이상의 용융 슬래그를 물이 구비된 수조에 투입하거나 살수 처리하여 급속냉각시켜 냉각된 슬래그 는 죠크러셔, 임팩트 크러셔, 콘크러셔의 파쇄단계와 해머크러셔, 수직임팩트 크러셔의 분쇄단계, 진동선별, 공기 분급의 분급 단계를 거치면서 팽창붕괴위험이 있는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO) 등이 포함되어 있는 분말이 슬래그 골재와 분리되어 안정적인 슬래그 골재를 제조하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건축이나 토목재료로 쓰이는 골재에는 천연자원으로부터 얻을 수 있는 모래, 자갈 등의 천연골재를 사용해 왔으나 무분별한 채취로 인해 천연자원이 한계를 드러냄과 동시에 생태계의 피해 및 파괴 등을 이유로 채취량이 제한되어 천연골재를 대체할 수 있는 쇄석, 건설폐기물, 슬래그 골재 등을 가공한 인공골재를 제조하여 사용하고 있다.
슬래그 골재는 고철이나 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 용융 슬래그를 냉각시킨 것으로서 다양한 종류의 부산물과 폐기물을 다량 발생시켜 양적으로는 주제품인 철강의 약 50%에 이르고 있다. 이러한 부산물과 폐기물에는 철, 탄소 및 석회석 등의 재활용이 가능한 자원을 다량으로 함유하고 있어 콘크리트, 시멘트의 원료로 사용하거나 기층재나 도로보조재 등 건축이나 토목재료로 사용하는 것이 가능하다.
그러나 용융 슬래그에는 재활용이 가능한 물질이 다량으로 포함되어 있지만 건축이나 토목재료에 사용했을 때 물과 반응하여 팽창붕괴위험이 있는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO) 등이 포함되어 있어 부실공사의 원인이 될 수 있는 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로써, 대한민국 특허공개 제10-2006-0667456호(2006년06월20일)에는 전기로 슬래그 골재 재활용방법에 있어서, 전기로에서 발생된 슬래그를 수거하여 냉각한 후 이를 파쇄, 비중분리, 자선분리함으로써 자원으로 재활용하는 방법에 있어서, 상기 자선분리된 상태의 슬래그를 다시 한번 비중분리하여 슬래그 골재의 슬래그 슬러지로 분리하는 과정과; 분리된 슬래그 골재는 일정기간 동안의 양생을 거쳐 분급된 후 2㎜이상의 입도를 갖는 골재는 아스콘재나 노반재로 활용되고 2㎜이하의 입도를 갖는 골재는 벽돌용이나 레미콘용으로 활용되도록 하는 과정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 골재 재활용방법이 공지되어 있다.
그러나 상기한 전기로 슬래그 골재 재활용방법은 1개월 이상 자연 양생하여 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)을 제거하기 때문에 슬래그 골재를 얻기까지 오랜 시간이 소요되며 팽창비가 규격에 합당한 경우에만 아스콘 골재 또는 도로용 로반재로 사용할 수 있어 한번에 다량의 슬래그 골재를 얻지못하는 단점이 있다.
또 다른 종래의 기술로써, 대한민국 특허등록 제10-0723245호(2007년05월22일)에는 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법에 있어서, 전기로 슬래그를 습식으로 냉각 및 파쇄하는 단계; 상기 파쇄된 슬래그를 골재용 슬래그와 슬래그 슬러지로 분류하는 단계; 상기 분류된 골재용 슬래그를 강제건조시키는 단계;및 강시 건조된 골재용 슬래그를 입도 2㎜를 기준으로 분급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법이 공지되어 있다.
그러나 상기한 전기 슬래그를 이용한 콘크리트 잔골재 제조방법은 80~300℃의 온도로 강제건조하여 양생시간을 단축할 수 있지만 잉여수분과 함께 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)의 상당량이 수화되지만 강제건조공정에서 모든 슬래그 골재가 동일하게 건조되는 것이 불가능하여 일부 슬래그 골재에서 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)의 양이 남아있는 경우가 발생하며 그 양이 1%이상이라면 팽창붕괴될 위험이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 1000℃이상의 용융 슬래그를 물이 구비된 수조에 투입하거나 물로 살수 처리하여 발생되는 증기는 전기에너지로 변환시키고 냉각된 슬래그는 조크러셔, 임팩트 크러셔, 콘크러셔 등의 파쇄단계과 해머크러셔, 수직임팩트그러셔 등의 분쇄단계를 거쳐 슬래그 골재를 구성하는 다양한 성분 중 다른 성분에 비해 매우 낮은 강도를 가지는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO) 등은 슬래그 골재에서 파단하여 부스러져 분말로 형성되고 분말을 사이클론으로 수집하여 슬래그 골재에서 분리되어 슬래그 골재를 시멘트원료, 기층제, 도로보조재 등으로 재활용할 경우 팽창붕괴가 일어나지 않는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 제안하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법은 고철이나 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 용융 슬래그를 포트로 이송하여 물이 구비된 수조에 투입하거나 살수 처리하여 급속냉각시키는 냉각단계;와 상기 냉각단계에서 냉각된 슬래그 골재를 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크러셔를 사용하여 파쇄하는 파쇄단계;와 상기 파쇄단계를 거치며 파쇄된 슬래그 골재를 진동스크린을 통해 입도별로 분리하여 야적호퍼 및 포트이송 또는 다시 콘크러셔로 이송하는 1차 분리단계;와 상기 1차 분리단계에서 포트로 이송된 슬래그 골재를 해머크러셔, 수직 임팩트크러셔로 분쇄하는 분쇄단계;와 상기 분쇄단계에서 분쇄된 슬래그를 진동스크린을 통해 입도별로 야적호퍼나 다시 수직 임팩트크러셔로 이송하는 2차 분리단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 냉각단계에서 파쇄단계로 이동하는 슬래그 골재는 잔류열을 가지고 있는 상태에서 브레이커를 사용하여 일차적으로 파쇄한 후 이송한다.
상기 파쇄단계에서는 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크러셔 순서로 파쇄단계가 진행되고 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크리셔를 거친 슬래그 골재는 진동스크린을 통해 주변 슬래그 골재보다 입도가 큰 슬래그 골재를 선별하여 다시 한번 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크리셔로 이동하여 파쇄된다.
상기 파쇄단계에서 임팩트 크러셔를 거치고 진동스크린으로 이송되기 전 슬래그 골재에서 유가금속을 회수하기 위해 자력 선별기를 거친다.
상기 분쇄단계는 해머크러셔, 수직임팩트크러셔 순서로 분쇄단계가 진행되고 해머크러셔, 수직임팩트크러셔를 거친 슬래그 골재는 진동스크린을 통해 주변 슬래그 골재보다 입도가 큰 슬래그 골재를 선별하여 다시 한번 해머크러셔, 수직임팩트크러셔로 이동하여 파쇄된다.
상기 분쇄단계에서 해머크러셔 이후 진동스크린을 거친 슬래그 골재를 수직임팩트 크러셔로 이송되기 전에 에어 분급기를 사용하여 공기에 의해 슬래그 골재 표면에 부착되어 있는 미립분을 분리한 후 자력 선별기로 이송하여 슬래그 골재에서 유가금속을 회수하고 수직 임팩트크러셔로 이송된다.
상기 파쇄단계와 분쇄단계를 거치면서 슬래그 골재가 파쇄되고 분쇄되면서 슬래그 골재를 형성하는 성분들 중에 주변 성분들에 비해 낮은 강도를 가지는 성분은 부스러짐이 발생하여 분말로 형성되고 슬래그 골재에서 분말을 분리하여 수집하기 위해 파쇄단계와 분쇄단계에는 사이클론이 구비된다.
상기 파쇄단계와 분쇄단계에서 사이클론으로 수집되는 분말 또는 미립분에는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되어 있다.
상기 1차 분리단계와 2차 분리단계에서 분리되어 야적호퍼로 이송된 슬래그 골재는 슬래그 팽창붕괴를 일으키는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되어 있지 않다.
본 발명에 따른 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법에 의하면 파쇄, 분쇄 단계를 거치면서 슬래그를 구성하는 성분들 중에 다른 성분에 비해 낮은 강도를 가지는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)을 슬래그에서 파단하면 분말로 형성되고 분말로 형성된 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)은 사이클론으로 수집하여 슬래그 팽창붕괴가 일어나지 않는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 팽창붕괴를 일으키는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)등을 미리 제거하여 시멘트 원료, 기층재, 도로보조재 등으로 재활용하여 사용할 때 팽창붕괴가 일어나지 않아 팽창붕괴로 인한 파단이 일어나지 않아 유지보수비가 거의 들지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 냉각단계를 상세하게 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 파쇄단계 및 1차분리단계를 상세하게 나타내는 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 굵은 골재를 나타내는 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 분쇄단계, 2차분리단계를 나타내는 블럭도.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 잔 골재를 나타내는 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 미립분 이동경로를 나타내는 블럭도.
도 8의 (a),(b)는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 슬래그의 시편에 발생된 Pop-out를 나타내는 정면도.
본 발명은 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법에 있어서, 고철이나 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 용융 슬래그를 포트로 이송하여 물이 구비된 수조에 투입하거나 살수 처리하여 급속냉각시키는 냉각단계;와 상기 냉각단계에서 냉각된 슬래그 골재를 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크러셔를 사용하여 파쇄하는 파쇄단계;와 상기 파쇄단계를 거치며 파쇄된 슬래그 골재를 진동스크린을 통해 입도별로 분리하여 야적호퍼 및 포트이송 또는 다시 콘크러셔로 이송하는 1차 분리단계;와 상기 1차 분리단계에서 포트로 이송된 슬래그 골재를 해머크러셔, 수직 임팩트크러셔로 분쇄하는 분쇄단계;와 상기 분쇄단계에서 분쇄된 슬래그를 진동스크린을 통해 입도별로 야적호퍼나 다시 수직 임팩트크러셔로 이송하는 2차 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각단계에서 파쇄단계로 이동하는 슬래그 골재는 잔류열을 가지고 있는 상태에서 브레이커를 사용하여 일차적으로 파쇄한 후 이송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파쇄단계에서는 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크러셔 순서로 파쇄단계가 진행되고 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크리셔를 거친 슬래그 골재는 진동스크린을 통해 주변 슬래그 골재보다 입도가 큰 슬래그 골재를 선별하여 다시 한번 죠크러셔, 임팩트 크러셔 또는 콘크리셔로 이동하여 파쇄되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파쇄단계에서 임팩트 크러셔를 거치고 진동스크린으로 이송되기 전 슬래그 골재에서 유가금속을 회수하기 위해 자력 선별기를 거치는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분쇄단계는 해머크러셔, 수직임팩트크러셔 순서로 분쇄단계가 진행되고 해머크러셔, 수직임팩트크러셔를 거친 슬래그 골재는 진동스크린을 통해 주변 슬래그 골재보다 입도가 큰 슬래그 골재를 선별하여 다시 한번 해머크러셔, 수직임팩트크러셔로 이동하여 파쇄되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분쇄단계에서 해머크러셔 이후 진동스크린을 거친 슬래그 골재를 수직임팩트 크러셔로 이송되기 전에 에어 분급기를 사용하여 공기에 의해 슬래그 골재 표면에 부착되어 있는 미립분을 분리한 후 자력 선별기로 이송하여 슬래그 골재에서 유가금속을 회수하고 수직 임팩트크러셔로 이송되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파쇄단계와 분쇄단계를 거치면서 슬래그 골재가 파쇄되고 분쇄되면서 슬래그 골재를 형성하는 성분들 중에 주변 성분들에 비해 낮은 강도를 가지는 성분은 부스러짐이 발생하여 분말로 형성되고 슬래그 골재에서 분말을 분리하여 수집하기 위해 파쇄단계와 분쇄단계에는 사이클론이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파쇄단계와 분쇄단계에서 사이클론으로 수집되는 분말 또는 미립분에는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1차 분리단계와 2차 분리단계에서 분리되어 야적호퍼로 이송된 슬래그 골재는 슬래그 팽창붕괴를 일으키는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되어 있지 않은 것을 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법의 바람직한 일실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이 냉각단계(S10), 파쇄단계(S20), 1차 분리단계(S30), 분쇄단계(S40), 2차 분리 단계(S50)를 통해 이루어져 있다.
상기 냉각단계(S10)는 도 2에 나타낸 바와 같이 용융슬래그 포트이송(S11)과 급속냉각(S12), 브레이커 조파쇄(S13)로 이루어진다. 고철이나 선철을 제조하는 과정에서 발생되는 1000℃이상의 온도를 가진 용융 슬래그를 포트로 이송(S11)하여 물이 구비된 수조에 투입하거나 물로 살수 처리한다. 이때 발생되는 증기는 발전시스템으로 이동하여 증기의 열에너지를 전기에너지로 변환한다.
상기 용융 슬래그를 수조에 투입하거나 물로 살수 처리하면 급속 냉각(S12)이 이루어진다. 냉각시킨 슬래그는 잔류열을 가지고 있는 상태에서 브레이커를 사용하여 일차적으로 파쇄한 후 이동 컨베이어 등을 이용하여 이송한다. 브레이커 조파쇄(S13)에서는 왕복 해머로 연속적으로 슬래그 골재를 타격하여 파쇄한다.
상기 파쇄단계(S20)는 죠크러셔(S21), 임팩트 크러셔(S23), 콘크러셔(S26) 순으로 파쇄가 이루어진다. 죠크러셔(S21)는 이동 컨베이어 등으로 이송한 잔류열이 남아있는 슬래그 골재를 압축력을 이용하여 파쇄한다. 죠크러셔(S21)는 강철로 된 두개의 철판인 조(jaw) 사이에 슬래그 골재를 집어넣어 하나의 조가 움직이며 압력으로 슬래그 골재를 파쇄한다. 죠크러셔(S21)에서 파쇄된 슬래그 골재는 진동스크린(S22)에서 주변 슬래그 골재에 비해 입도가 큰 슬래그 골재는 선별하여 다시 죠크러셔(S21)로 이동하여 다시 한번 죠크러셔(S21)에서 파쇄한다.
상기 임팩트 크러셔(S23)는 조크러셔(S21)에서 파쇄한 슬래그 골재를 충격력을 이용하여 다시 한번 파쇄한다. 임팩트 크러셔(S23)는 속도가 붙은 슬래그 골재에 충격을 줌으로써 슬래그 골재를 파쇄한다. 임팩트 크러셔(S23)에서 파쇄된 슬래그 골재는 자력선별기(S24)와 진동스크린(S25) 과정을 거친다. 파쇄된 슬래그 골재를 자력선별기(S24)에서 선별하여 유가금속을 회수하고 임팩트 크러셔(S23)에서 파쇄된 슬래그 골재 중에서 주변 슬래그 골재에 비해 입도가 큰 슬래그 골재를 진동스크린(S25)을 통해 선별하여 다시 한번 임팩트 크러셔(S23)에서 파쇄한다.
상기 콘크러셔(S26)는 임팩트 크러셔(S23)에서 2차 파쇄한 슬래그 골재를 충격력과 압축력을 이용하여 3차 파쇄한다. 콘크러셔(S26)는 우산형 축의 편심 회전에 의하여 슬래그 골재를 파쇄한다.
상기 1차 분리 단계(S30)에서는 진동스크린(S31)을 통해 슬래그 골재를 분리한다. 슬래그 골재는 진동스크린(S31)을 통해 선별하여 주변 슬래그 골재에 비해 입도가 큰 슬래그 골재는 다시 콘크러셔(S26)로 이송하여 다시 한번 파쇄하고 굵은 골재(37)로 사용가능한 입도를 갖는 슬래그 골재를 분리하여 굵은골재 야적호퍼(S37)로 이송시키고 나머지 슬래그 골재는 포트로 이송(S38)한다. 상기 진동스크린(S31)에서 분리된 굵은 골재(37)는 도 4에 나타낸 바와 같이 육안으로도 입도가 쉽게 확인되는 크기로 형성된다. 굵은 골재(37)는 아스콘용 도로보조제용 등으로 활용된다. 상기 굵은 골재(37)에는 슬래그 팽창붕괴를 일으키는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되어 있지 않거나 1% 미만으로 포함되어 있어 아스콘용 도로보조제용 등으로 활용되었을 때 슬래그 팽창붕괴가 일어나지 않는 것이 가능하다.
상기 분쇄 단계(S40)는 도 5에 나타낸 바와 같이 해머크러셔(S41), 수직 임팩트 크러셔(S45)를 이용하여 굵은 골재(37)로 분리되지 않은 슬래그 골재를 분쇄한다.
상기 해머크러셔(S41)는 분리된 슬래그 골재를 충격력을 이용하여 분쇄한다. 해머크러셔(S41)는 회전축 주위에 망치를 달고 회전축을 회전시켜 위에서 내려오는 슬래그 골재를 때려 분쇄한다. 해머크러셔(S41)에서 분쇄된 슬래그 골재는 진동스크린(S42), 에어 분급기(S43), 자력선별기(S44) 과정을 거친다.
상기 해머크러셔(S41)에서 분쇄된 슬래그 골재는 진동스크린(S42)을 통해 주변 슬래그 골재보다 입도가 큰 슬래그 골재를 다시 한번 해머크러셔(S41)로 이송하여 분쇄한다. 진동스크린(S42) 과정을 거친 슬래그 골재는 에어분급기(S43)로 이송하여 슬래그 골재 표면에 부착되어 있는 미립분을 공기를 통해 분리한 후 자력선별기(S44)를 통해 유가금속을 회수한다. 상기 미립분(S73)은 사이클론(S70)으로 수집한다.
상기 수직 임팩트 크러셔(S45)는 해머크러셔(S41)에서 분쇄된 슬래그 골재의 입형을 개선하기 위해 슬래그 골재를 분쇄한다. 수직 임팩트 크러셔(S44)는 고속으로 충돌면에 충돌하며 슬래그 골재의 입형을 개선한다.
상기 2차 분리 단계(S50)에서는 진동스크린(S51)을 통해 슬래그 골재를 분리한다. 슬래그 골재는 진동스크린(S31)을 통해 선별하여 주변 슬래그 골재에 비해 입도가 큰 슬래그 골재는 다시 수직임팩트크러셔(S45)로 이송하여 다시 한번 파쇄하고 잔골재(57)로 사용가능한 입도를 갖는 슬래그 골재는 분리하여 잔골재 야적호퍼(S57)로 이송한다.
상기 잔 골재(57)는 도 6에 나타낸 바와 같이 입도가 세립한 크기로 형성된다. 상기 잔 골재(57)는 벽돌용 골재나 레미콘용 골재 또는 시멘트 첨가제 등으로 활용된다. 상기 잔 골재(57)에는 슬래그 팽창붕괴를 일으키는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되어 있지 않거나 1% 미만으로 포함되어 있어 아스콘용 도로보조제용 등으로 활용되었을 때 슬래그 팽창붕괴가 일어나지 않는 것이 가능하다.
상기 파쇄단계(S20)와 분쇄단계(S40)에는 슬래그 골재가 파쇄되고 분쇄되면서 슬래그 골재를 형성하는 성분들 중에 주변 성분들에 비해 낮은 강도를 가지는 성분들은 부스러짐이 발생하여 분말(S72)이 형성된다. 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)은 슬래그 골재를 형성하는 성분들 중에 낮은 강도를 가지고 있어 슬래그 골재에서 쉽게 파단한다. 상기 분말(S72)에는 슬래그 팽창붕괴의 원인이 되는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO) 등이 포함되어 있다.
따라서, 상기 파쇄단계(S20)와 분쇄단계(S40)에 사이클론(S70)을 구비하여 굵은 골재(37)나 잔 골재(57)에 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되지 않도록 파쇄단계(S20)와 분쇄단계(S40)에서 발생되는 분말(S72)을 사이클론(S70)으로 수집하는 것이 바람직하다.
상기 사이클론(S70)은 도 7에 나타낸 바와 같이 처음에는 사이클론(S70)에서 분말(S72)과 미립분(S73)을 수집하였다가 슬래그 골재 공정이 끝나면 백필터(S71)를 사용하여 분발(S72)과 미립분(S73)을 분리한다. 백필터(S71)는 가늘고 긴 자루형 천을 여과재로 하는 여과 집진장치로써 미세한 미립분(S73)은 걸러내는 것이 가능하고 분말(S72)은 백필터(S71)에 남아 있게 된다. 분말(S72)과 미립분(S73)을 분리한 후 재활용하거나 폐기처분한다.
상기 굵은 골재(37) 또는 잔 골재(57)는 파쇄단계(S20)와 분쇄단계(S40)를 거치면서 슬래그 팽창붕괴를 일으키는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)을 분말(S72) 또는 미립분(S73)으로 사이클론(S70)에서 수집하여 굵은 골재(37) 또는 잔 골재(57)에는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 들어 있지 않거나 1%미만으로 포함되어 있다.
실험예 .
슬래그의 알칼리 잠재 반응성 시험은 KS F2825 "골재의 알칼리ㆍ실리카 반응성 신속 시험방법"에 준하였다. 이 방법은 콘크리트의 생산 공정 관리용에 적용하는 기준으로써 대상이 되는 골재를 이용하여 모르타르 봉을 제작하고 제작된 모르타르 봉을 고온ㆍ고압에서 양생하여 그 특성의 변화를 측정함으로써 골재의 알칼리ㆍ실리카 반응성을 신속하게 판정하는 시험 방법을 응용하여 진행하였다.
가. 재료구분 : 브로이커파쇄(A), 1차 파쇄(B), 2차 파쇄(C), 최종제품(D)으로 구분한다.
나. 양생조건 : 180℃에서 3시간 양생한다.
다. 측정항목 : 길이변화를 측정하고 Pop-out 발생을 육안으로 측정한다.
체 크기(㎜) 0.15 0.3 0.6 1.2 2.5 5.0 10
중량(g) 90 150 150 150 60 0 0
표 1을 참조하여 주어진 입도 범위에서의 중량으로 계량하고 시멘트와 골재의 중량비를 1:2로 혼합하여 모르타르 봉을 제작한다. 제작된 모르타르 봉은 3가지 측정방법에 의하여 초음파 전파속도, 동탄성 계수 및 길이 변화로 측정하는 것으로 한다. 측정값에 대하여는 상대동탄성 계수 85%이상, 길이변화율 0.10%미만으로 제시한다.
구 분
 표준사 전기로 산화슬래그
BaseⅠ BaseⅡ A B C D
팽창율(%) 0.005 0.012 0.035 0.099 0.018 0.005
표 2를 살펴보면, 공정에 상관없이 모든 슬래그가 KS F2825의 기준에 만족하는 것으로 나타났다. 골재별로 보면 표준사를 사용한 BaseⅠ 0.005%, 표준사 + 수산화나트륨 수용액을 사용한 BaseⅡ는 0.012%로 나타났다. 파쇄율별로 보면 파쇄 횟수가 증가함에 따라 길이변화가 적게 나타나는 것으로 나타났다.
A B C D
10 8 3 0
표 3 및 도 8을 참조하여, 오토클레이브 양생 후의 시험체의 시편을 육안으로 검사한 결과 기존 시편에 비해 매우 미세한 Pop-out이 발생되는 것으로 확인되었으며 Pop-out이 적게 나타난다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
37 : 굵은 골재 57 : 잔 골재

Claims (9)

  1. 고철이나 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 용융 슬래그를 포트로 이송하여 물이 구비된 수조에 투입하거나 살수 처리하여 급속냉각시키는 냉각단계;와
    상기 냉각단계에서 냉각된 슬래그 골재를 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크러셔를 사용하여 파쇄하는 파쇄단계;와
    상기 파쇄단계를 거치며 파쇄된 슬래그 골재를 진동스크린을 통해 입도별로 분리하여 야적호퍼 및 포트이송 또는 다시 콘크러셔로 이송하는 1차 분리단계;와
    상기 1차 분리단계에서 포트로 이송된 슬래그 골재를 해머크러셔, 수직 임팩트크러셔로 분쇄하는 분쇄단계;와
    상기 분쇄단계에서 분쇄된 슬래그를 진동스크린을 통해 입도별로 야적호퍼나 다시 수직 임팩트크러셔로 이송하는 2차 분리단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각단계에서 파쇄단계로 이동하는 슬래그 골재는 잔류열을 가지고 있는 상태에서 브레이커를 사용하여 일차적으로 파쇄한 후 이송하는 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 파쇄단계에서는 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크러셔 순서로 파쇄단계가 진행되고 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크리셔를 거친 슬래그 골재는 진동스크린을 통해 주변 슬래그 골재보다 입도가 큰 슬래그 골재를 선별하여 다시 한번 죠크러셔, 임팩트 크러셔 및 콘크리셔로 이동하여 파쇄되는 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 파쇄단계에서 임팩트 크러셔를 거친 슬래그 골재에서 유가금속을 회수하기 위해 자력 선별기를 거치는 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 분쇄단계는 해머크러셔, 수직임팩트크러셔 순서로 분쇄단계가 진행되고 해머크러셔, 수직임팩트크러셔를 거친 슬래그 골재는 진동스크린을 통해 주변 슬래그 골재보다 입도가 큰 슬래그 골재를 선별하여 다시 한번 해머크러셔, 수직임팩트크러셔로 이동하여 파쇄되는 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 분쇄단계에서 해머크러셔를 거친 슬래그 골재가 수직임팩트 크러셔로 이송되기 전에 에어 분급기를 사용하여 공기에 의해 슬래그 골재 표면에 부착되어 있는 미립분을 분리한 후 자력 선별기로 이송하여 슬래그 골재에서 유가금속을 회수하고 수직 임팩트크러셔로 이송되는 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 파쇄단계와 분쇄단계를 거치면서 슬래그 골재가 파쇄되고 분쇄되면서 슬래그 골재를 형성하는 성분들 중에 주변 성분들에 비해 낮은 강도를 가지는 성분은 부스러짐이 발생하여 분말로 형성되고 슬래그 골재에서 분말을 분리하여 수집하기 위해 파쇄단계와 분쇄단계에는 사이클론이 구비되는 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 파쇄단계와 분쇄단계에서 사이클론으로 수집되는 분말에는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 분리단계와 2차 분리단계에서 분리되어 야적호퍼로 이송된 슬래그 골재는 슬래그 팽창붕괴를 일으키는 유리석회(Free CaO), 유리마그네슘(Free MgO)이 포함되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 슬래그 팽창붕괴가 없는 슬래그 골재 제조방법.
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