KR101377640B1 - 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법 - Google Patents
고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
시멘트, 점토, 석고 및 제철공정 중 발생하는 유기성 슬러지 및 고로 슬래그를 배합하는 배합단계, 상기 배합단계를 통하여 배합된 배합물을 압축성형하는 압축성형단계, 상기 압축성형단계를 통하여 압축성형된 성형물을 소성하는 소성단계, 및 상기 소성단계를 거친 소성물을 냉각시키는 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법이 제공된다. 또한, 슬래그 골재 20-70 중량부, 시멘트 10-20 중량부, 점토 10-30 중량부, 석고 10-15 중량부 및 유기성 슬러지 3-10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재가 제공된다.
Description
본 발명은 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법 에 관한 것이다.
철강산업은 그 제조 공정의 특성상 다량의 원료와 에너지를 사용할 뿐만 아니라 다양한 종류의 폐·부산자원을 필연적으로 발생시키고 있다. 즉 철강공정은 원료, 제선, 제강, 압연 및 스테인리스 등 복잡한 공정의 연결생산체제를 거치면서 수많은 종류의 부산물 및 폐기물을 다량으로 발생시키고 있으며, 그 중에서 가장 많은 양을 차지하는 부산물이 슬래그이다. 철강슬래그는 철광석, 코크스, 석회석을 원료로 하여 고로에서 선철을 만들어 내는 제선 공정에서 발생하는 고로슬래그와 전로에서 철강을 제조하는 제강공정에서 발생하는 전로슬래그, 그리고 고철을 주원료로 사용하는 전기로에서 발생하는 전기로슬래그 등으로 나눌 수 있다.
철강산업에서는 원료가격과 함께 에너지 가격이 생산원가에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 세계 각국에서는 철강산업에서의 합리적인 에너지 관리를 위해 노력하고 있으며, 그 하나로 각종 공정에서 배출되는 에너지를 회수하기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 철강산업에서 배출되는 에너지라 함은 각 단위 공정의 생산물이나 부산물이 가지는 열에너지나 압력 에너지 중 공정에 재이용되지 않는 에너지를 말하고, 현재 많은 부분의 배출 에너지는 그 회수기술이 개발되어 경제적인 효과를 상당히 나타내고 있으나, 아직도 회수하여 재활용할 수 있는 많은 에너지가 버려 지고 있다.
에너지 회수기술 분야에서 아직 실용화 단계까지 개발되지 않은 대표적인 분야가 고로(blast furnace)나 전로(converter) 슬래그의 현열을 회수하는 기술이다.
고로에서 1ton의 용선(pig iron)을 생산할 때 약 300kg의 고로슬래그가 발생한다. 이의 배출온도는 약 1,400℃ 이상으로 고로슬래그 1kg 당 약 374(고체)∼455kcal(액체)의 막대한 현열을 가지고 있다. 그러나 현재는 용융된 고로슬래그를 서냉시켜 결정화된 고로서냉슬래그를 파쇄하여 골재 등으로 활용하거나, 또는 물로 급냉시켜 유리질화 된 고로수쇄슬래그는 분쇄하여 시멘트 혼화재, 시멘트 원료, 비료 등으로 사용하게 되는 이유로 용융 고로슬래그에 함유된 막대한 양의 현열(약 374kcal/kg)이 실제 재활용되고 있지 못하고 버려지고 있는 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0102492호(2010.09.24 공개, 용융 고로슬래그를 이용한 포틀랜드 시멘트 제조방법 및 이를 통해 제조된 포틀랜드 시멘트)에 개시되어 있다.
본 발명은 제강공정에서 발생하는 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시멘트, 점토, 석고 및 제철공정 중 발생하는 유기성 슬러지 및 고로 슬래그를 배합하는 배합단계, 상기 배합단계를 통하여 배합된 배합물을 압축성형하는 압축성형단계, 상기 압축성형단계를 통하여 압축성형된 성형물을 소성하는 소성단계, 및 상기 소성단계를 거친 소성물을 냉각시키는 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법이 제공된다.
상기 고로 슬래그는, 용융 고로 슬래그를 원추형 회전판에 낙하하여 비산시키는 비산단계, 및 상기 비산단계에서 비산된 상기 슬래그에 냉각수를 살수하여 냉각시키는 1차 냉각단계를 거쳐 형성될 수 있다.
상기 1차 냉각단계에 의하여 냉각된 상기 슬래그를 낙하시켜 상기 회전판 하부에 형성된 냉각조에 침지시킴으로써 냉각시키는 2차 냉각단계를 거쳐 형성될 수 있다.
상기 유기성 슬러지는 건조 후, 펠렛 성형기에 의하여 펠렛 성형될 수 있다.
상기 유기성 슬러지는 유기물 30% 이상이며, 함수율 20% 이하로 건조될 수 있다.
상기 단열재는 고로 슬래그 20-70 중량부, 시멘트 10-20 중량부, 점토 10-30 중량부, 석고 10-15 중량부 및 유기성 슬러지 3-10 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고로 슬래그 20-70 중량부, 시멘트 10-20 중량부, 점토 10-30 중량부, 석고 10-15 중량부 및 유기성 슬러지 3-10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열재가 제공된다.
본 발명의 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법에 따르면 고로 슬래그 및 유기성 슬러지를 이용하여 단열 및 보온의 목적으로 활용가능한 단열재 및 단열재 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법의 고로 슬래그를 냉각시키는 과정을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법의 유기성 슬러지를 제조하는 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법의 고로 슬래그를 냉각시키는 과정을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법의 유기성 슬러지를 제조하는 방법을 나타낸 순서도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
본 발명에 따른 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법 의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 단열 및 보온재 목적으로 활용 가능한 다공성 블록을 제조하는 방법에 관련한 것으로서 단열재인 석고보드, 샌드위치, 반넬 등을 대체할 수 있는 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법은 배합단계, 압축성형단계, 소성단계, 및 냉각단계를 포함한다.
배합단계는 시멘트, 점토, 석고, 유기성 슬러지 및 고로 슬래그를 일정비율로 배합한다. 이때, 시멘트는 포틀랜트 시멘트를 사용할 수 있다.
일반적으로 고로슬래그는 고압살수를 통해 유리질 구조로 제조되어 수경성을 갖는 수재슬래그와 서냉을통해 결정화되어 토목용 골재, 도로용 골재로 사용되는 괴재슬래그로 구분된다. 그중 괴재슬래그는 일반적으로 2.8내외의 단위용적질량을 갖는 천연부순골재와 유사한 밀도를 갖는다
본 발명에 사용되는 고로 슬래그는 제철공정중에 발생한 고로 슬래그를 급냉시켜 내부 공극이 존재하는 다공성 슬래그를 사용할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법의 고로 슬래그는, 용융 고로 슬래그를 원추형 회전판(100)에 낙하하여 비산시키는 비산단계 및 상기 비산단계에서 비산된 상기 슬래그에 냉각수(W)를 살수하여 냉각시키는 1차 냉각단계를 거치고, 1차 냉각단계에 의하여 냉각된 상기 슬래그를 낙하시켜 상기 회전판(100) 하부에 형성된 냉각조(300)에 침지시킴으로써 냉각시키는 2차 냉각단계를 거쳐 형성될 수 있다.
즉, 용융 슬래그를 표면에 블레이드(110)가 있는 원추형 회전판(100)에 낙하시키고, 낙하된 슬래그는 비산되어 표면에 냉각수(W)가 흐르는 측면에 부딪쳐 하부로 떨어지게 된다.
이때, 비산된 슬래그에 냉각수(W)를 고압살수하여 1차 급냉시킨다. 1차 급냉된 슬래그는 원추형 회전판(100) 하부에 형성된 냉각조(300)에 낙하하고 낙하된 슬래그는 2차 급랭하게 되는 것이다.
급냉을 통해 내부에 폐기공이 다량 발생하게 되고 입도선별을 통해 2mm이하 단위용적질량 2.0~2.2의 골재가 본 발명에 활용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법에 이용되는 유기성 슬러지는, 도 3에 도시된 바와 같이 제강공정에서 발생한 유기성 슬러지를 건조시킨 후 펠렛(pellet) 성형기에 투입하여 펠렛 성형한 후, 입도 선별할 수 있다.
이때, 유기성 슬러지는 유기물 30% 이상, 함수율 20% 이하로 건조된 것을 이용할 수 있다.
이러한 유기성 슬러지는 소성과정을 거치면서, 유기성 슬러지가 분해되어 배합물 내부에서 내부 공극을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법에 있어서, 포틀랜트 시멘트, 점토, 석고, 유기성 슬러지, 고로 슬래그는 고로 슬래그 20-70 중량부, 시멘트 10-20 중량부, 점토 10-30 중량부, 석고 10-15 중량부 및 유기성 슬러지 3-10 중량부의 상대적 비율에 의하여 배합될 수 있다.
다음으로, 배합 단계를 통하여 배합된 배합물에 진동을 가하여 압축성형할 수 있다. 진동을 가하여, 배합물이 균일하게 배합되게 할 수 있다.
압축성형단계를 통하여 압축성형된 성형물은 소성단계를 거치게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법에 있어서, 50~80℃/분의 속도로 1200~1300℃의 온도로 3시간에서 5시간 소성하여 제조한다.
소성단계를 거친 소성물은 냉각단계를 거치게 되고, 본 발명의 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법은 마무리 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법에 의하여 제조된 단열재는 보온 및 단열 블락으로 이용될 수 있고, 이러한 보온 및 단열 블락은 타 방음재에 비해 무겁지만 강도 및 내구성면에서 뛰어나 외장 방음재로서도 활용이 가능하다. 또한 제철부산물을 주원료로 활용하여 환경적으로도 우수하고 철강부산물의 재활용 활성화 측면에서도 기여할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 회전판
110: 블레이드
300: 냉각조
W: 냉각수
S1: 배합단계
S2: 압축성형단계
S3: 소성단계
S4: 냉각단계
A1: 유기성 슬러지 제공단계
A2: 건조단계
A3: 펠렛성형단계
A4: 입도선별단계
110: 블레이드
300: 냉각조
W: 냉각수
S1: 배합단계
S2: 압축성형단계
S3: 소성단계
S4: 냉각단계
A1: 유기성 슬러지 제공단계
A2: 건조단계
A3: 펠렛성형단계
A4: 입도선별단계
Claims (7)
- 시멘트, 점토, 석고 및 제철공정 중 발생하는 유기성 슬러지 및 고로 슬래그를 배합하는 배합단계;
상기 배합단계를 통하여 배합된 배합물을 압축성형하는 압축성형단계;
상기 압축성형단계를 통하여 압축성형된 성형물을 소성하는 소성단계; 및
상기 소성단계를 거친 소성물을 냉각시키는 냉각단계를 포함하고,
상기 고로 슬래그는,
용융 고로 슬래그를 원추형 회전판에 낙하하여 비산시키는 비산단계; 및
상기 비산단계에서 비산된 상기 슬래그에 냉각수를 살수하여 냉각시키는 1차 냉각단계를 거쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 1차 냉각단계에 의하여 냉각된 상기 슬래그를 낙하시켜 상기 회전판 하부에 형성된 냉각조에 침지시킴으로써 냉각시키는 2차 냉각단계를 거쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 유기성 슬러지는 건조 후, 펠렛 성형기에 의하여 펠렛 성형된 것을 특징으로 하는 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 유기성 슬러지는 유기물 30% 이상이며, 함수율 20% 이하로 건조되는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법.
- 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단열재는 고로 슬래그 20-70 중량부, 시멘트 10-20 중량부, 점토 10-30 중량부, 석고 10-15 중량부 및 유기성 슬러지 3-10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그를 이용한 단열재 제조방법.
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20120108348A KR101377640B1 (ko) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20120108348A KR101377640B1 (ko) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101377640B1 true KR101377640B1 (ko) | 2014-03-25 |
Family
ID=50649446
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| KR20120108348A KR101377640B1 (ko) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | 고로 슬래그를 이용하여 제조된 단열재 및 단열재 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101377640B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100347997B1 (ko) * | 1998-04-17 | 2002-12-28 | 라춘기 | 내부발열소결법에의한하수슬러지자원화방법 |
-
2012
- 2012-09-27 KR KR20120108348A patent/KR101377640B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100347997B1 (ko) * | 1998-04-17 | 2002-12-28 | 라춘기 | 내부발열소결법에의한하수슬러지자원화방법 |
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