KR101366576B1 - 시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시멘트에 함유된 유해물질의 용출을 억제할 수 있는 시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물에 관한 것으로, 혼화재는 제강공정 중 황을 제거하는 과정에서 생성되는 부산물을 분쇄하여 제조된 분쇄물로서, 비자착물이며 분말도가 3000 내지 8000㎡/g인 것을 특징으로 한다. 이를 통해 Cr^{6 +} 의 용출로 인해 발생할 수 있는 환경 오염을 억제할 수 있다.

Description

시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물{Cement admixture and cement mixture having the same}

본 발명은 시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시멘트에 함유된 유해물질의 용출을 억제할 수 있는 시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물에 관한 것이다.

일반적으로 고로에서 생산된 용선 중의 유황과 인을 제거하는 용선예비처리 공정에서는 석회계 탈유제, 탈인제를 취입하여 용선 중의 유황과 인을 제거하고 있으며, 주로 배재장에서 토페도카(TLC), 슬래그 포트(Slag Pot) 등을 통해 탈인, 탈황 슬래그(배재슬래그)가 발생되는데, 이 배재슬래그는 일부 용융된 것도 있지만, 대부분이 분말 형태를 갖게 된다.

배재슬래그는 고염기도로서 시효(aging) 시, 분화되어 기존 제강슬래그 고유의 물리적 성질이 저하되는 반면, 산화칼슘(CaO) 성분이 40% 이상 함유되어 있어서 품위 향상 시 시멘트 혼화재로 활용이 가능하다.

모르타르나 콘크리트 양생시 통상적으로 천연 포졸란(pozzolan) 재료, 실리카흄(silica fume), 고로수재슬래그(slag), 플라이애쉬(Fly-ash), 제올라이트(zeolite) 등을 혼화재로 사용하고 있다. 이러한 시멘트 혼화재는 상대적으로 고가인 시멘트의 사용량을 줄이면서, 콘크리트의 강도발현, 화학저항성 증대, 동결융해 저항성 증대, 콘크리트의 수화열을 저감을 통한 수화열에 의한 콘크리트 균열 방지 등의 내구성 향상 작용을 하여 시멘트 2차 제품의 성능 향상에 기여하는 바가 크기 때문에 그 수요가 점차 늘어나고 있는 추세이다.

한편, 시멘트는 사용되는 원료에 따라 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 고황산염 슬래그 시멘트 등으로 구분되며, 이들 중 포틀랜드 시멘트가 토목, 건축의 구조물, 콘크리트 제품 등 모든 방면에 사용되고 있으며 전반적으로 볼 때 세계 총 시멘트 생산고의 90% 이상을 차지하고 있다. 이는 포틀랜드 시멘트의 주원료로 사용되는 석회석과 점토의 산출량이 풍부하고, 제조공정이 비교적 간단하며, 품질이 대단히 우수하고 가격이 저렴하기 때문이다.

그러나 시멘트가 수화되는 과정에서 크롬산화물과 알칼리 성분이 반응하면서 CaCrO₄, Na₂CrO₄, K₂CrO₄, 등의 Cr^{6 +} 성분이 생성된다. 이렇게 생성된 Cr^{6 +} 성분은 그 수용액이 강력한 산화제로 작용하고, 크롬 화합물 중에서도 독성이 강해 유해물질로 규정되어 있다. 따라서 시멘트 업계에서는 크링커 소성재 부분의 연소 분위기를 환원 분위기로 하거나, 클링커의 냉각 속도를 향상시키는 등 다양한 방법으로 시멘트 중의 Cr 함량을 저감시키려는 노력을 하고 있다. 그러나 이와 같은 노력에도 불구하고 시멘트로부터의 Cr^{6 +} 용출은 여전히 발생하고 있기 때문에, Cr^{6 +} 의 용출을 원천적으로 방지할 수 있는 다양한 방법이 요구된다.

KR 1048538 B KR 913770 B KR 1016877 B

본 발명은 용선의 탈황과정에서 발생한 탈황슬래그를 재활용할 수 있는 시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물을 제공한다.

본 발명은 콘크리트에 함유된 Cr^{6 +} 의 용출을 억제하여 환경 오염을 방지할 수 있는 시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 시멘트 혼화재는, 제강공정 중 황을 제거하는 과정에서 생성되는 부산물인 탈황 슬래그를 냉각 및 건조시킨 후 분쇄하여 제조된 분쇄물로서, 비자착물이며, 황산화물, Ca(OH)₂ 및 CaCO₃를 함유하고, 분말도가 3000 내지 8000㎡/g이고, 상기 분쇄물은 상기 탈황 슬래그를 냉각 및 건조시키는 과정에서 상기 탈황슬래그 중의 CaO 성분이 수화되어 Ca(OH)₂로 변화되고, 상기 탈황 슬래그의 표면에 CaCO₃이 생성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 시멘트 혼합물은, 시멘트; 및
제강공정 중 황을 제거하는 과정에서 생성되는 부산물인 탈황슬래그를 냉각 및 건조시킨 후 분쇄하여 제조된 분쇄물로서, 비자착물이고, 황산화물, Ca(OH)₂ 및 CaCO₃를 함유하며, 분말도가 3000 내지 8000㎡/g인 혼화재;를 포함하고, 상기 혼화재는 상기 탈황 슬래그를 냉각 및 건조시키는 과정에서 상기 탈황슬래그 중의 CaO 성분이 수화되어 Ca(OH)₂로 변화되고, 상기 탈황 슬래그의 표면에 CaCO₃이 생성되는 것을 특징으로 한다.

상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트 및 슬래그 시멘트 중 적어도 어느 한 가지일 수 있으며, 상기 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용하는 경우, 상기 혼화재는 상기 시멘트 혼합물 전체 중량에 대하여 1 중량% 내지 30중량% 함유되는 것이 좋고, 상기 포틀랜드 시멘트와 상기 슬래그 시멘트를 혼합한 혼합 시멘트를 사용하는 경우, 상기 혼화재는 상기 시멘트 혼합물 전체 중량에 대하여 0.5중량% 내지 30중량% 함유되는 것이 좋다.

삭제

본 발명의 실시 형태에 따른 시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물은, 시멘트 내에 함유된 Cr^{6 +} 성분의 용출을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 Cr^{6 +} 의 용출에 의해 발생할 수 있는 환경 오염을 억제할 수 있다. 또한, 전량 매립 처분되는 비자착 탈황슬래그를 자원화함으로써 매립 처분에 소요되는 비용과, 혼화재 구매 비용도 절감할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시멘트 혼화재의 제조 과정을 보여주는 순서도.
도 2는 황(S) 2p_{3 /2}의 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 스펙트럼-화학적 시프트(Spectra-chemical shift) 결과를 보여주는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 혼화재의 혼합율에 의한 용액 중 Cr^{6 +} 함량 변화 결과를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 혼화재의 혼합율에 의한 시멘트로부터의 Cr⁶⁺ 용출량 변화 결과를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 혼화재의 함량에 의한 각 시멘트에서의 Cr⁶⁺ 용출량 변화를 나타내는 그래프.
도 6 및 도 7은 시멘트 수화물을 XRD(X-ray Diffraction)로 분석한 결과를 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명의 실시 예에서는 용선 등과 같은 용융물 중에 함유된 황(S)을 제거하는 과정에서 생성되는 탈황슬래그를 이용하여 시멘트에 함유된 유해물질, 예컨대 Cr^{6 +}의 용출을 억제하는 시멘트 혼화재 및 이를 함유하는 시멘트 혼합물에 관하여 설명한다. 탈황슬래그를 이용하여 제조된 혼화재는 시멘트가 수화되면서 발생하는 CaCrO₄, Na₂CrO₄, K₂CrO₄ 등의 크롬 6가(Cr^{6 +}) 성분을 안정화 및 고정화시킨다. 즉, 탈황슬래그는 용융물 중에 함유된 황(S) 성분을 제거하면서 생성된 부산물이기 때문에 당연히 (S)성분을 함유하고 있고, 탈황슬래그를 냉각시키는 과정에서 생석회(CaO) 성분이 수화되면서 Ca(HO)₂이 생성되고, 건조하는 과정에서 탈황슬래그의 표면에 CaCO₃가 생성된다. 이와 같은 성분들을 함유하는 탈황슬래그를 이용하여 시멘트 중의 Cr^{6 +} 성분을 안정화 및 고정화시킴으로써 시멘트로부터의 Cr^{6 +} 용출을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시멘트 혼화재의 제조 과정을 보여주는 순서도이다.

먼저, 제강 공정 중 발생된 슬래그를 재취하여 냉각시킨다(S10). 여기에서 슬래그는 용선 중의 황(S) 성분을 제거하는 과정에서 생성된 탈황슬래그이다. 슬래는 이에 한정되지 않고 제강 공정 중 용강 중의 황을 제거하는 과정에서 생성되는 다양한 슬래그가 사용될 수도 있다.

다음, 냉각된 슬래그 중에 함유된 입철 성분을 회수한다(S20). 이때, 회수되는 입철 성분은 80㎜ 이상의 입도를 가지며, 회수된 입철 성분은 철원으로 재활용될 수 있다. 이와 같이 슬래그 중에 함유된 입철 성분을 제거하면 후속 분쇄공정이 용이하다는 이점이 있다.

그 다음, 입철 성분이 회수된 슬래그로부터 비자착물을 선별한다(S30). 이때, 슬래그는 80㎜ 이하의 입도를 가지며, 비자착물의 선별은 자력선별기를 이용하여 슬래그로부터 자착물을 회수함으로써 수행된다.

이후 이렇게 선별된 비자착물을 건조기에서 건조(S40)시킨 다음, 건조된 비자착물을 롤밀, 볼밀 등의 분쇄기로 분쇄(S50)하여 비자착물 미분말을 획득한다. 이렇게 획득된 비자착물 미분말은 3000㎡/g 내지 8000㎡/g의 분말도를 가지며, 시멘트 혼화재로 사용된다. 이때, 비자착물 미분말, 즉 혼화재의 분말도가 제시된 범위보다 작은 경우 혼화재의 비표면적이 적어 Cr^{6 +} 의 단기 및 장기의 안정화·고정화 효과가 적을 뿐만 아니라, 혼화재로 활용 시 시멘트의 분말도를 저하시켜 시멘트의 강도 등을 저하시키는 단점이 있다. 또한, 혼화재의 분말도가 제시된 범위보다 큰 경우에는 비자착물의 분쇄를 반복적으로 수행해야 하므로 비경제적이며, 이렇게 혼화재의 분말도가 높아도 Cr^{6 +} 를 안정화 및 고정화시키는 추가적인 향상도 없다. 게다가 시멘트를 반죽했을 때 시멘트의 점도가 지나치게 높아 시공성이 저하되는 문제점도 있다. 따라서 혼화재의 분말도를 제시된 범위 내에서 적절하게 조절하는 것이 좋다.

이와 같이 탈황슬래그로 제조된 혼화재는 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트 등 다양한 종류의 시멘트에 혼합되어 Cr^{6 +}의 용출을 억제하는 효과를 구현한다. 혼화재는 시멘트의 종류에 따라 적절한 함량으로 혼합될 수 있으며, 예컨대 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용하여 시멘트 혼합물을 형성하는 경우, 전체 시멘트 혼합물의 중량에 대하여 1중량% 내지 30중량%, 포틀랜드 시멘트와 슬래그 시멘트를 혼합한 혼합 시멘트를 사용하여 시멘트 혼합물을 형성하는 경우, 전체 시멘트 혼합물의 중량에 대하여 0.5중량% 내지 30 중량% 혼합되어 사용될 수 있다. 이때, 슬래그 시멘트를 사용한 경우 포틀랜드 시멘트를 사용한 경우보다 다소 적은 양이 사용될 수도 있는데, 이는 슬래그 시멘트의 경우 포틀랜드 시멘트보다 Cr^{6 +}의 용출이 적기 때문이다. 시멘트 조성물, 즉 시멘트 혼합물을 제조함에 있어서 혼화재가 제시된 범위보다 적게 혼합되는 경우, Cr^{6 +}의 용출을 억제하는 효과가 저하되고, 제시된 범위보다 많이 혼합되는 경우에는 시멘트의 특성, 예컨대 시공성, 강도 등을 저해하는 문제점이 있다. 따라서 혼화재의 사용량은 제시된 범위 내에서 적절하게 조절하여 사용하는 것이 좋다.

이렇게 제조된 혼화재가 시멘트, 예컨대 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트 등에서 Cr^{6 +} 용출을 단기에 저감시키는 기구를 규명하기 위해 XPS(X-ray Photoelecton Spectroscopy)를 이용하여 혼화재 중에 함유되어 있는 황의 존재 형태를 조사하였다

하기의 [표 1]은 황(S) 2p_{3 / 2} 의 XPS 스펙트럼-화학적 시프트(Spectra-chemical shift) 결과를 나타내고, 도 2는 [표 1]의 결과치를 도식적으로 나타낸 것이다.

레벨	화합물	결합에너지(eV)	min	max
2p3 /2	S	163.8±0.3	163.5	164.0
2p3 /2	SO3	166.5±1.0	165.5	167.5
2p3 /2	SO2	167.7±0.8	166.9	168.4
2p3 /2	SO4	169.8±1.4	168.4	171.1

도 2를 참조하면, 탈황슬래그로 제조된 혼화재 중에 함유되어 있는 황(S)은 결합 에너지(Binding Energy, B·E)가 주로 167.5eV와 168.5eV 사이에 집중되어 있는 것을 알 수 있다. 이는 SO₃와 SO₂의 결합 에너지 최대치(max)와 거의 일치한다. 따라서 혼화재 중에 함유되어 있는 황은 주로 SO₃ 와 SO₂ 형태로 존재하는 것을 알 수 있다. 이에 혼화재의 SO₃ 성분과 SO₂ 성분이 시멘트를 수화시키는 과정에서 물에 용해되어 시멘트 중에 함유된 Cr^{6 +} 을 단기에 환원시켜 Cr^{3 +} 로 안정화시키는 작용을 하고 자신은 SO₄로 산화됨으로써 Cr^{6 +} 을 안정화 및 고정화하여 Cr^{6 +} 의 용출을 억제하는 것으로 판단할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 통하여 보다 상세히 설명한다.

[실시 예 1]

본 실시 예에서는 Cr^{6 +} 이 용해된 용액에 탈황슬래그 미분말을 단독으로 혼합하였을 때 탈황슬래그 미분말의 혼합율에 따른 Cr^{6 +} 저감 효과를 조사하였다.

이를 위해 증류수에 K₂CrO₇을 용해시켜 초기 Cr^{6 +} 의 용액 농도가 3.65㎎/ℓ인 용액을 제조하였다. 이후, 이 용액에 분말도가 4000㎡/g인 혼화재를 용액 100중량%에 대하여 0중량%에서 10중량%까지 1중량%씩 변화시키면서 혼합하였다. 이때 사용된 혼화재는 냉각된 탈황슬래그를 건조시켜 분말도가 4000㎡/g가 되도록 분쇄한 탈황슬래그 미분말(As-is)과, 자력선별기를 이용하여 선별된 입도가 80㎜ 이하인 자착물(M) 및 비자착물(NM)이 각각 사용되었다. 여기에서 자력선별기는 0.9㎏ 자석이 사용되었다.

도 3은 혼화재의 혼합율에 따른 용액 중 Cr^{6 +} 함량 변화 결과를 나타내는 그래프이다.

도 3을 참조하면, Cr^{6 +} 용액에 혼화재가 1 중량% 이상 첨가되면 Cr^{6 +}의 함량이 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다.

이는 혼화재와 용액 중의 Cr^{6 +}이 직접 반응하여 Cr^{6 +} 성분이 안정한 Cr^{3 +}로 환원되어 안정화되기 때문에 Cr^{6 +}이 단시간에 급감하는 것으로 판단된다.

[실시 예 2]

본 실시 예에서는 시멘트에 혼화재를 첨가하여 시멘트로부터의 Cr^{6 +} 용출량 변화를 측정하였다.

이를 위해 시멘트는 Cr^{6 +}이 2.15㎎/ℓ 용출되는 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement, OPC)를 사용하였으며, 혼화재는 [실시 예 1]과 동일한 것을 사용하였다.

도 4는 혼화재의 혼합율에 따른 시멘트로부터의 Cr^{6 +} 용출량 변화 결과를 나타내는 그래프이다.

도 4는 참조하면, 시멘트로부터의 Cr^{6 +} 용출량은 혼화재가 시멘트에 5중량% 10중량% 정도 함유되었을 때 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 혼화재가 20중량% 정도 함유된 경우에는 Cr^{6 +} 용출량이 거의 0에 가까워지는 것을 알 수 있다. 그 중에서도 혼화재로서 탈황슬래그 미분말(As-is)과 비자착물(NM)을 이용한 경우, 이와 같은 Cr^{6 +} 용출량 저감 효과가 현저하게 나타나는 것도 알 수 있다. 이를 통해 혼화재로서 입철 성분이 다량 함유되어 있는 자착물(M)에 비해 탈황슬래그 미분말과 비자착물(NM)을 사용한 경우 Cr^{6 +} 의 용출이 현저하게 감소되는데, 이는 자착물(M)에 비해 탈황슬래그 미분말(As-is)과 비자착물(NM)에 황산화물이 더 많이 함유되어 있기 때문인 것으로 판단된다.

한편, 혼화재로서 탈황슬래그 미분말(As-is)과 비자착물(NM)을 사용한 경우, Cr⁶⁺ 용출량이 현저하게 감소하는 것으로 나타나고 있다. 여기에서 탈황슬래그 미분말(As-is)은 탈황슬래그를 그대로 분쇄하여 제조된 것으로 자착물 즉, 입철(Fe) 성분이 다량 함유되어 있다. 도 3의 그래프를 살펴보면 혼화재로서 탈황슬래그 미분말(As-is)과 비자착물(NM)을 이용한 경우 Cr^{6 +} 의 용출량의 변화가 현저하게 감소하는 것을 알 수 있지만, 더 자세하게 살펴보면 혼화재로서 탈황슬래그 미분말(As-is)을 사용한 경우에 비해 비자착물(NM)을 사용한 경우 Cr^{6 +} 의 용출량 감소가 더 좋게 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 탈황슬래그 미분말(As-is)보다 비자착물(NM)에 황산화물의 양이 더 많이 함유되어 있기 때문인 것으로 판단된다.

전술한 바와 같이 탈황슬래그 미분말(As-is)은 Cr^{6 +} 의 용출량을 감소시키는데 큰 영향을 미치고 있기는 하지만, 탈황슬래그 미분말을 혼화재로 사용하는 경우, 탈황슬래그 미분말 내에 함유된 자착물이 산화되어 이물질로 작용할 수도 있다. 또한, 자착물이 다량 함유된 경우에는 분쇄가 어려워 분말도의 향상을 저해할 수도 있다. 따라서 Cr^{6 +} 의 용출량을 저감은 물론, 시멘트의 성능 저하를 방지하기 위해서는 자착물이 제거된 비자착물을 혼화재로 사용하는 것이 바람직하다.

[실시 예 3]

본 실시예에서는 혼화재를 포틀랜드 시멘트(OPC)와 슬래그 시멘트에 혼합한 경우, 각각의 시멘트로부터의 Cr^{6 +} 의 용출량 변화를 측정하였다.

시멘트는 ① 포틀랜드 시멘트(OPC) 단독으로 사용, ② 전체 중량에 대해서 포틀랜드 시멘트(OPC) 55 중량%, 석고(CS) 5 중량% 및 고로슬래그 미분말(BFS) 혼합, ③ 포틀랜드 시멘트(OPC) 30 중량%, 석고(CS) 7 중량 및 고로슬래그 미분말(BFS) 혼합하여 사용한다. 여기에 탈황슬래그로 제조된 혼화재(KR)는 [실시 예 1]의 비자착물 혼화재와 동일한 것이 사용되었으며, 그 함량을 0 중량% 내지 20 중량%에서 5중량%씩 변화시키면서 Cr^{6 +} 의 용출량 변화를 측정하였다. 이때 고로슬래그 미분말(BFS)의 함량은 탈황슬래그로 제조된 혼화재(KR)의 함량에 따라 변경된다. 예컨대 혼화재(KR)의 함량이 10중량%인 경우, 시멘트는 ① 포틀랜드 시멘트 90중량%, ② 포틀랜드 시멘트(OPC) 55 중량%, 석고(CS) 5 중량% 및 고로슬래그 미분말(BFS) 30중량%, 그리고 ③ 포틀랜드 시멘트(OPC) 30 중량%, 석고(CS) 7 중량 및 고로슬래그 미분말(BFS) 53중량%으로 이루어진다.

도 5는 혼화재의 함량에 따른 각 시멘트에서의 Cr^{6 +} 용출량 변화를 나타내는 그래프이다.

도 5를 참조하면, 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용한 ①에 비해 고로슬래그 미분말이 다량 함유된 ②와 ③에서의 Cr^{6 +} 용출량이 현저하게 감소한 것을 알 수 있다. 이것은 시멘트의 주성분인 고로슬래그 미분말에서는 Cr^{6 +} 용출이 거의 없기 때문이다.

하지만, ②와 ③에서도 탈황슬래그로 제조된 혼화재(KR)의 함량이 증가할수록 Cr^{6 +} 용출량이 감소하는 것으로 보아 혼화재(KR)에 의해 Cr^{6 +} 가 안정화 및 고정화되어 용출이 감소되는 것으로 판단된다.

[실시 예 4]

본 실시 예에서는 탈황슬래그로 제조된 혼화재의 혼합 여부에 따라 포틀랜드 시멘트와 슬래그 시멘트의 혼합시멘트에서 Cr^{6 +} 의 고정화 거동을 측정하였다.

이를 위해 혼화재를 함유하지 않은 혼합시멘트, 전체 중량에 대하여 포틀랜드 시멘트 30 중량%, 고로슬래그 미분말(BFS) 63 중량% 및 석고 7 중량%를 혼합하여 이를 수화시키고, 소정 시일이 경과한 페이스트를 아세톤에 침지시켜 수화를 정지시킨 다음, 이를 회수하여 진공 및 상온 하에서 건조시켜 분쇄한 후, XRD(X-ray Diffraction)로 분석하여 수화물의 결정상을 분석하였다. 그 분석 결과는 도 6에 도시되어 있다.

또한, 혼합시멘트로서 전체 중량에 대하여 포틀랜드 시멘트 30 중량%, 고로슬래그 미분말(BFS) 53 중량%, 석고 7 중량% 및 혼화재 10 중량%를 혼합하여 이를 수화시키고, 위와 동일한 방법으로 수화물의 결정상을 분석하였다. 그 분석 결과는 도 7과 같다.

이때, 분석대상은 각각 1, 3 및 7일 경과한 페이스트를 이용하였다.

먼저, 도 6에 도시된 바에 따르면, 탈황슬래그로 제조된 혼화재가 혼합되지 않은 경우, 3일차부터 AFm의 피크(peak)가 나타나고 4일 더 경과한 7일차 경우 AFm의 피크가 거의 변화되지 않았다.

그러나 탈황슬래그로 제조된 혼화재가 혼합된 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 3일차부터 AFm의 피크가 나타나고 7일차에는 그 피크의 세기가 증가한 것을 알 수 있다. 이는 고로슬래그 미분말(BFS)과 석고(CS)가 반응하여 AFm([Ca₂Al(OH)₆]₂(SO₄)·2H₂O)이 생성될 뿐만 아니라, 탈황슬래그와도 반응하여 AFm과 유사한 결정구조를 갖는 모노카보네이트([Ca₂Al(OH)₆]₂(CO₃)·2H₂O : Mc)와 헤미카보네이트([Ca₂Al(OH)₆]₂(CO₃)_1/2(OH)_1/2·2H₂O : Hc)가 함께 생성되기 때문이다. 즉, Cr⁶⁺는 AFm중 SO₄ ^{2 -}와의 치환뿐만 아니라 Mc 중의 CO₃ ^{2 -}와 Hc중의 OH^-, CO₃ ^{2 -} 와 치환 반응하여 안정화 및 고정화 효과가 더욱 상승하게 된다. 이로 인해 혼합시멘트에서 Cr⁶⁺의 용출량을 감소시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (7)

1. 제강공정 중 황을 제거하는 과정에서 생성되는 부산물인 탈황 슬래그를 냉각 및 건조시킨 후 분쇄하여 제조된 분쇄물로서,
   비자착물이며, 황산화물, Ca(OH)₂ 및 CaCO₃를 함유하고, 분말도가 3000 내지 8000㎡/g이고,
   상기 분쇄물은 상기 탈황 슬래그를 냉각 및 건조시키는 과정에서 상기 탈황슬래그 중의 CaO 성분이 수화되어 Ca(OH)₂로 변화되고, 상기 탈황 슬래그의 표면에 CaCO₃이 생성되는 시멘트 혼화재.
2. 시멘트; 및
   제강공정 중 황을 제거하는 과정에서 생성되는 부산물인 탈황슬래그를 냉각 및 건조시킨 후 분쇄하여 제조된 분쇄물로서, 비자착물이고, 황산화물, Ca(OH)₂ 및 CaCO₃를 함유하며, 분말도가 3000 내지 8000㎡/g인 혼화재;
   를 포함하고,
   상기 혼화재는 상기 탈황 슬래그를 냉각 및 건조시키는 과정에서 상기 탈황슬래그 중의 CaO 성분이 수화되어 Ca(OH)₂로 변화되고, 상기 탈황 슬래그의 표면에 CaCO₃이 생성되는 시멘트 혼합물.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 시멘트는 포틀랜드 시멘트 및 슬래그 시멘트 중 적어도 어느 한 가지인 시멘트 혼합물.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 포틀랜드 시멘트를 단독으로 사용하는 경우,
   상기 혼화재는 상기 시멘트 혼합물 전체 중량에 대하여 5 중량% 내지 30중량% 함유되는 시멘트 혼합물.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 포틀랜드 시멘트와 상기 슬래그 시멘트를 혼합한 혼합 시멘트를 사용하는 경우,
   상기 혼화재는 상기 시멘트 혼합물 전체 중량에 대하여 0.5중량% 내지 30중량% 함유되는 시멘트 혼합물.
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7. 삭제

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