KR101364067B1 - 케이슨 채움재용 골재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 케이슨 채움재용 골재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강슬래그 재활용 방법에 관한 것으로, 제강슬래그를 습식급냉처리설비에 투입하는 단계; 상기 습식급냉처리설비에 물을 분사함과 동시에 스틸 볼에 의해 제강슬래그를 파쇄 및 냉각시키는 단계; 상기 습식급냉처리설비의 내부에 형성된 스크린에 의해 입도를 선별하는 단계; 를 포함하는 제강슬래그 재활용 방법을 제공하여, 제강슬래그를 습식 급냉조건에서 파쇄함으로써 Free-CaO를 저감시킬 수 있고, Free-CaO를 저감시킴으로써 제강슬래그의 비중을 높일 수 있으며, 케이슨 채움재 구조물의 크기를 작게 할 수 있어 케이슨 구조물 제조시 원가 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 케이슨 채움재용 골재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 케이슨 채움재용 골재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강슬래그를 습식 급냉조건에서 파쇄하여 Free-CaO를 저감시킨 케이슨 채움재용 골재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철강의 제조 공정은 크게 제선 공정과 제강 공정으로 나누어진다.
제선 공정은 원료인 철광석과 소결 공정을 거친 석회석, 코크스 등을 첨가하여 용광로에 넣은 후 가열함으로써 철광석을 녹여 용선을 추출하는 공정이다.
제선 공정을 거쳐 나온 선철(용선)은 탄소 함유량이 많고 상당량의 규소, 망간, 인, 황과 같은 불순물이 함유되어 있어 경도가 높고 취약한 성질을 가지게 된다. 이러한 선철을 잘 늘어나면서 강인한 강으로 만들려면 다시 정련하여 탄소의 양을 줄이고 불순물을 제거하는 공정을 거쳐야 하는데 이러한 공정을 제강 공정이라고 한다.
상기 제강 공정에서 탄소, 규소, 망간, 인, 황 등의 불순물을 제거하기 위하여 생석회를 투입하고 고온상태에서 산소와 반응시키면 부산물이 발생하는데 이를 제강슬래그라 한다.
도 3은 종래의 케이슨 채움재용 골재를 생산하는 공정 순서를 나타낸 것인데, 고온 상태의 제강슬래그는 슬래그 포트(pot)로 이동(S210)시켜 냉각 야드에서 서서히 공기 중에서 냉각(S220)되고, 냉각된 괴상태의 슬래그는 고로괴재슬래그와 소정의 비율로 혼합(S230)된 상태에서 파쇄 및 입도가 조정되어 도로용 골재 및 케이슨 채움재용 골재로 활용(S250)되는 것이 일반적이다.
이러한 제강슬래그는 화합물 중 3CaO.SiO2가 천천히 냉각되면서 2CaO.SiO2 + CaO로 변환되는데, 이와 같이 정출되는 CaO를 Free-CaO라고 하며, Free-CaO는 하기 식(1)에서와 같이 물과 반응 시 Ca(OH)2로 변환되며, 변환시 2.5배 이상의 부피팽창을 일으키게 된다.
또한, Ca(OH)2는 하기 식(2)에서와 같이 CO2와 반응하여 CaCO3로 변환되는 특징이 있으며, 특히, 수중에서 회색빛으로 변하는 현상인 백탁 현상을 일으키게 된다.
CaO + H2O --> Ca(OH)2 ----------(1)
Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 + H2O -----------(2)
통상적인 제강슬래그는 1 내지 3중량%의 Free-CaO를 지니게 된다. 따라서, 일반적인 제강슬래그를 건축용 또는 토건용 골재로 사용한다면 Free-CaO에 의한 팽창현상에 의해 도로 및 구조물의 융기현상, 백탁현상에 의한 오염수 발생 등의 문제가 발생할 수 있다.
현재, 케이슨 채움재용 골재는 고비중을 요구하므로 "KS F 2579, 케이슨 채움재용 철강슬래그"에 준하여 채택하고 있으며, 고로괴재슬래그 및 종래의 일반 제강슬래그를 일정 비율로 혼합 및 파쇄하여 70mm 이하 또는 40mm 이하로 조정(S240)하여 사용하고 있다. 그러나, 케이슨 채움재에 투입 후, 시간이 경과함에 따라, 주변 수질의 pH 상승 및 상기 반응에 의해 백탁 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
종래의 케이슨 채움재용 골재는 상기와 같이 팽창반응 등을 저감하기 위하여 대기 중에서 일정기간 노출시켜서 활용하도록 규정하고 있는데, 고로괴재슬래그는 3개월, 제강슬래그는 6개월 동안 에이징(Aging)을 시킨 후 활용하고 있어, 협소한 슬래그 야적장에서 장기간 거치해야 하므로, 부지 활용 효율성이 떨어지는 문제점도 있었다.
본 발명의 실시예들은 제강슬래그에서 Free-CaO를 저감시킴으로써 케이슨 채움재용 골재로 사용할 수 있는 제강슬래그의 재활용방법 및 이에 의해 제조된 케이슨 채움재용 골재를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 제강슬래그를 재활용하여 케이슨 채움재용 골재를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제강슬래그를 습식급냉처리설비에 투입하는 단계; 상기 습식급냉처리설비의 내부에서 상기 제강슬래그에 물을 분사하여 상기 제강슬래그를 400~500℃/sec의 냉각속도로 냉각시킴과 동시에 스틸 볼에 의해 제강슬래그를 파쇄시키는 단계; 상기 습식급냉처리설비의 내부에 형성된 스크린에 의해 입도를 선별하는 단계를 포함하되, 상기 제강슬래그의 냉각은 상기 습식급냉처리설비를 40~50°기울인 채 회전시키면서 상기 습식급냉처리설비 내부에서 물을 분사함으로써 수행되는 케이슨 채움재용 골재 제조 방법이 제공될 수 있다.
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본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 물은 200~250m3/hr로 분사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 파쇄되는 제강슬래그의 크기는 20mm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 케이슨 채움재용 골재가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 제강슬래그를 습식 급냉조건에서 파쇄함으로써 Free-CaO를 저감시킬 수 있다.
또한, Free-CaO를 저감시킴으로써 제강슬래그의 비중을 높일 수 있으며, 케이슨 채움재 구조물의 크기를 작게 할 수 있어 케이슨 구조물 제조시 원가 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 케이슨 채움재용 골재를 생산하는 공정 순서를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케이슨 채움재용 골재의 제조 모습을 나타낸 것이다.
도 3는 종래의 케이슨 채움재용 골재를 생산하는 공정 순서를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케이슨 채움재용 골재의 제조 모습을 나타낸 것이다.
도 3는 종래의 케이슨 채움재용 골재를 생산하는 공정 순서를 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 위주로 설명한다.
이러한 실시예는 본 발명에 따른 일실시예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면 슬래그 야드에서 서냉하지 않고, 원통형의 습식급냉처리설비에서 습식 급냉조건에서 파쇄하면서 제강슬래그를 냉각시켜 케이슨 채움재용 골재를 제조하는 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 케이슨 채움재용 골재를 생산하는 공정 순서를 나타낸 것인데, 발생된 제강슬래그(10)를 25톤(ton) 정도의 슬래그 포트 (pot)(20)에 적재하여 원통형의 습식급냉처리설비(30)의 슬래그 투입구까지 이동(S110)시켜, 슬래그 포트(20)를 기울여서 습식급냉처리설비(30)의 내부로 투입한다.(S120)
상기 습식급냉처리설비(30)는 대략 직경이 7m, 높이가 7m인 원통형의 설비인데, 상기 습식급냉처리설비(30)는 일정한 각도(α)를 기울여서 사용한다. 상기 각도는 40~50°정도 되도록 하고, 상기 습식급냉처리설비(30)가 기울어진 채로 회전하도록 한다. 상기 기울어진 각도가 40°다 큰 경우에는 슬래그의 배출이 용이하지 않게 되고, 50°보다 작은 경우에는 분사되는 물(50)에 의해 파쇄되기 전에 배출되는 경우가 있어 충분한 냉각 및 파쇄가 이루어지지 않기 때문이다.
상기 습식급냉처리설비(30)의 내부에는 직경 130mm인 스틸 볼(steel ball) (40)을 대략 1000개 정도 넣어 회전에 의해 상기 슬래그를 파쇄할 수 있도록 한다.
상기 설비(30)는 회전하면서 상부와 하부에서 고압의 물(50)이 분사되는데 상기 물(50)의 투입량은 220~250m3/hr 정도로 분사한다. 상기 물(50)의 투입량은 냉각되는 슬래그의 양에 따라 달라지는데, 상기 습식급냉처리설비(30)의 크기가 상기와 같은 원통형의 설비라면 220~250m3/hr의 양으로 분사함과 동시에 스틸 볼(40)로 파쇄하면서 냉각시킨다.(S130)
상기와 같이 습식급냉처리한 후에는 스크린으로 입도 선별을 한다.(S140) 이를 위해서는 상기 설비의 내부에 10~20mm정도의 스크린이 설치되어 있어 제강슬래그(10)가 이를 통해 배출됨으로써 배출되는 슬래그의 입도가 20mm이하의 크기를 갖게 된다.
상기와 같은 공정에 의해 냉각 처리된 제강슬래그(10)는 케이슨 채움재용 골재로 활용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의해 생산되는 케이슨 채움재용 골재에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 습식급냉제강슬래그는 슬래그 처리시, 물 분사와 동시에 급냉, 파쇄 작업이 동시에 이루어지도록 함으로서, 냉각속도를 빠르게 하여 정출되는 CaO 량이 극히 적고, CaO로 인한 팽창현상도 적도록 한다. 또한 파쇄도 동시에 이루어지므로 입자크기가 20mm 이하로 생성되어 콘크리트용 골재로 활용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 습식급냉처리시에 급냉에 의해 3CaO.SiO2화합물이 상변화없이 그대로 결정상을 이루게 되므로, Free-CaO가 극히 미량 (0.05% 이하) 또는 발생하지 않게 된다.
Free-CaO 함량이 저감될 경우, 기존의 슬래그 골재와 같이 장기간 에이징을 실시하지 않아도 된다. 따라서 슬래그 야적부지를 효율적으로 활용하기 쉽다.
케이슨 채움재용 골재로 활용시, 고비중일수록 성능이 향상되고, 케이슨 채움재 구조물의 크기 또한 작게 할 수 있어, 케이슨 구조물 제조시 원가절감을 도모할 수 있다.
이와 같은 습식급냉제강슬래그는 기존의 케이슨 채움재용 골재에 비해서 고비중임을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 케이슨 채움재용 골재의 성질을 살펴보면 아래 <표1>과 같다.
| 구분 | 종래의 케이슨 채움재용 골재 |
본 발명의 케이슨 채움재용 골재 |
KS F 2579 품질기준 |
| 발색판정 | 없음 | 없음 | 없음 |
| 수침팽창비(%) | 0.3 미만 | 0.3 미만 | 1.5 미만 |
| 표건밀도(g/cm3) | 3.0 | 3.5 | 2.45 이상 |
| 단위용적중량(kg/m3) | 1,740 | 2,300 | 1,400 이상 |
| 수중단위용적질량 (kg/m3) |
1,050 | 1,700 | 900 이상 |
| 에이징(Aging)기간 | 고로 괴재슬래그 3개월 제강슬래그 6개월 |
0 개월 | 고로 괴재슬래그 3개월 제강슬래그 6개월 |
상기 표1에서 에이징(Aging)이란 시공 후의 공용 단계에서 팽창에 의한 균열이 발생하지 않도록 제강슬래그 중의 팽창성 반응 물질인 유리, 석회 등을 공기 및 물과의 수화 반응 및 탄산화에 의해서 화학적으로 안정시키는 처리를 말한다. 상기 에이징 과정에서 슬래그 중의 팽창성 반응 물질은 수산화 및 탄산화되어 최종적으로는 안정된 수산화물이나 탄산염이 된다.
상기 <표1>에서 알 수 있듯이, 종래의 케이슨 채움재용 골재는 고로 괴재슬래그인 경우에는 3개월, 제강슬래그인 경우에는 6개월의 에이징 기간을 거쳐야 하나, 본 발명의 실시예에 따른 케이슨 채움재용 골재는 별도의 에이징 기간이 불필요하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 케이슨 채움재용 골재는 KS F 2579 품질기준을 모두 만족한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 제강슬래그
20: 슬래그 포트(pot)
30: 습식급냉처리설비
40: 스틸 볼
50: 물
20: 슬래그 포트(pot)
30: 습식급냉처리설비
40: 스틸 볼
50: 물
Claims (6)
- 제강슬래그를 재활용하여 케이슨 채움재용 골재를 제조하는 방법에 있어서,
상기 제강슬래그를 습식급냉처리설비에 투입하는 단계;
상기 습식급냉처리설비의 내부에서 상기 제강슬래그에 물을 분사하여 상기 제강슬래그를 400~500℃/sec의 냉각속도로 냉각시킴과 동시에 스틸 볼에 의해 제강슬래그를 파쇄시키는 단계;
상기 습식급냉처리설비의 내부에 형성된 스크린에 의해 입도를 선별하는 단계를 포함하되,
상기 제강슬래그의 냉각은 상기 습식급냉처리설비를 40~50°기울인 채 회전시키면서 상기 습식급냉처리설비 내부에서 물을 분사함으로써 수행되는 케이슨 채움재용 골재 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 습식급냉처리설비가 직경이 7m, 높이가 7m인 원통형의 설비인 경우, 상기 물은 220~250m3/hr로 분사되는 것을 특징으로 하는 케이슨 채움재용 골재 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 파쇄되는 제강슬래그의 크기는 20mm 이하인 것을 특징으로 하는 케이슨 채움재용 골재 제조 방법. - 제1항, 제4항 또는 제5항 중 어느 하나의 항에 의해 제조되는 케이슨 채움재용 골재.
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| KR1020110086705A KR101364067B1 (ko) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | 케이슨 채움재용 골재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 케이슨 채움재용 골재 |
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| KR1020110086705A KR101364067B1 (ko) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | 케이슨 채움재용 골재 제조 방법 및 이에 의해 제조된 케이슨 채움재용 골재 |
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|---|---|
| KR20130023738A KR20130023738A (ko) | 2013-03-08 |
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ID=48175918
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671520U (ja) * | 1993-03-22 | 1994-10-07 | 住友金属工業株式会社 | ケーソン中詰め用骨材 |
| KR20010005011A (ko) * | 1999-06-30 | 2001-01-15 | 김영환 | 디지털 신호 처리기의 명령어 처리 장치 및 그 방법 |
| JP2006083062A (ja) * | 2005-11-11 | 2006-03-30 | Nippon Steel Corp | 細骨材およびその製造方法 |
| JP2009243707A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Nippon Steel Corp | スラグの冷却方法 |
-
2011
- 2011-08-29 KR KR1020110086705A patent/KR101364067B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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