KR101610648B1 - Blast furnace slag agent - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고로슬래그 미분말 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고로수쇄 슬래그에 pH가 11.5 이상인 페트로 코크스 연소재와 천연 무수석고를 혼합하여 비표면적 3,500~10,000cm2/g으로 미분쇄함으로써 중성화 저항성과 초기강도를 증진시킬 수 있는 고로슬래그 미분말 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 의한 중성화 저항성과 초기강도를 증진시킬 수 있는 고로슬래그 미분말 조성물은 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 페트로 코크스 연소재 1~20중량부와, 천연 무수석고 0.5~10중량부를 포함하며, 비표면적 3,500~10,000cm2/g이다.
More particularly, the present invention relates to a blast furnace slag fine powder composition, which is obtained by blending a blast furnace slag having a pH of 11.5 or more with natural anhydrous gypsum and having a specific surface area of 3,500 to 10,000 cm 2 / g, To a blast furnace slag fine powder composition capable of improving initial strength.
The blast furnace slag fine powder composition capable of improving the neutralization resistance and initial strength according to the present invention comprises 1 to 20 parts by weight of Petro coke oven material and 0.5 to 10 parts by weight of natural anhydrous gypsum based on 100 parts by weight of blast furnace slag, And a specific surface area of 3,500 to 10,000 cm 2 / g.

Description

중성화 저항성과 초기강도를 증진시킬 수 있는 고로슬래그 미분말 조성물{BLAST FURNACE SLAG AGENT}[0001] BLAST FURNACE SLAG AGENT [0002] The present invention relates to a blast furnace slag fine powder composition capable of improving neutralization resistance and initial strength,

본 발명은 고로슬래그 미분말 조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고로수쇄 슬래그에 pH가 11.5 이상인 페트로 코크스 연소재와 천연 무수석고를 혼합하여 비표면적 3,500~10,000cm2/g으로 미분쇄함으로써 중성화 저항성과 초기강도를 증진시킬 수 있는 고로슬래그 미분말 조성물에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a blast furnace slag fine powder composition, which is obtained by blending a blast furnace slag having a pH of 11.5 or more with natural anhydrous gypsum and having a specific surface area of 3,500 to 10,000 cm 2 / g, To a blast furnace slag fine powder composition capable of improving initial strength.

온실가스의 55%를 차지하는 CO2의 배출량 중 약 8%는 포틀랜드 시멘트 제조 분야에서 배출되는 것으로 집계되고 있다. 포틀랜드 시멘트는 고온(약 1,450)상태에서 용융과정을 거쳐 생산되기 때문에 대량의 에너지를 소비하게 되는데 1톤의 포틀랜드 시멘트를 제조하는 경우 석회석은 약 1.13톤, 클링커의 소성에 필요한 유연탄은 130kg 정도가 소비된다. 이에 따른 이산화탄소의 배출량은 석회석의 하소 단계에서 약 0.50톤, 화석 연료의 연소를 통한 소성 공정에서 약 0.40톤으로서 결국 1톤의 포틀랜드 시멘트를 생산할 때마다 약 0.9톤의 이산화탄소를 배출하게 된다. Approximately 8% of CO 2 emissions, which account for 55% of greenhouse gases, are emitted in Portland cement manufacturing. Portland cement consumes a large amount of energy because it is produced through melting process at high temperature (about 1,450). When 1 ton of Portland cement is manufactured, about 1.13 tons of limestone is consumed and about 130 kg of bituminous coal needed for calcining of clinker is consumed do. The resulting carbon dioxide emissions are about 0.50 tonnes in the calcining stage of limestone, about 0.40 tonnes in the calcining process through the burning of fossil fuels, resulting in about 0.9 tonnes of carbon dioxide per tonne of Portland cement produced.

따라서 향후 온실가스 감축은 포틀랜드 시멘트 업계의 가장 큰 현안으로 등장할 것이다. Therefore, the future greenhouse gas reduction will become the biggest issue in the portland cement industry.

이에 대한 대응방안으로 철강산업의 부산물로 발생되고 있는 고로수쇄 슬래그 등을 다량 활용하여 포틀랜드 시멘트의 양을 최소할 수 있는 기술개발이 필요하다. 일반적으로 고로수쇄 슬래그를 미분쇄하여 제조된 고로슬래그 미분말을 포틀랜드 시멘트에 일부 치환하여 사용되고 있는데 고로슬래그 미분말은 잠재수경성이 있어서, 그것 자체로 경화하는 성질이 미약하다. 즉, 포틀랜드 시멘트와 혼합한 경우 시멘트의 수화생성물인 수산화칼슘이 생성된 이후에, 이것에 의해 고로슬래그 미분말이 자극을 받아 경화하는 특징이 있다. 이로 인해, 고로슬래그 미분말의 반응은 2차적으로 시작되며, 이러한 이유로 포틀랜드 시멘트에 고로슬래그 미분말 혼합 활용 시, 응결지연, 초기강도 저감, 중성화 등 문제점을 내포하고 있다.As a countermeasure against this problem, it is necessary to develop technology that can minimize the amount of portland cement by utilizing a large amount of blast furnace slag, which is generated as a byproduct of the steel industry. Generally, a blast furnace slag fine powder produced by finely grinding blast furnace slag is partially used in portland cement. The blast furnace slag fine powder is potentially hydraulic and has a weak curing property. That is, when mixed with Portland cement, after the calcium hydroxide which is the hydration product of the cement is produced, the granulated blast furnace slag is cured by the stimulation. As a result, the reaction of blast furnace slag fine powder starts secondarily. Therefore, when blast furnace slag fine powder is mixed with Portland cement, problems such as delayed coagulation, initial strength reduction, and neutralization are caused.

이러한 현상에 의해 건설현장에서는 거푸집 탈형시기 지연, 초기 강도 품질 저하, 중성화에 의한 장기 내구성 저하 등의 문제가 발생할 수 있어 포틀랜드 시멘트 100 중량% 대비 고로슬래그 미분말의 함유량을 20 내지 40 중량%로 활용하고 있다. Due to such a phenomenon, there may arise problems such as delays in form demoulding, deterioration of initial strength quality, deterioration of long-term durability due to neutralization, etc., and the content of blast furnace slag fine powder is adjusted to 20 to 40 wt% with respect to 100 wt% of Portland cement have.

따라서, 고로슬래그 미분말의 다량 혼입에 따른 기존 문제점을 개선할 수 있다면 시멘트 사용량 절감에 따른 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있을 것으로 예상된다.Therefore, if the existing problems of blast furnace slag fine powder can be remedied, it is expected that not only the production cost will be reduced due to the reduction of the cement usage amount, but also the natural resource and energy exhaustion problem and the environmental pollution problem due to the carbon dioxide emission can be solved at the same time.

한편, 정제 석유 제품에 대한 수요 증가와 잠재 성장 지속성, 원유의 점진적 품질저하로 보다 많은 페트로 코크스 원료화의 필요성이 대두됨에 따라 연료와 에너지원으로서의 생산량 및 소비량의 증가로 인한 페트로 코크스 연소 탈황 공정 부산물의 활용방안에 대한 연구가 필요한 실정이다. 페트로 코크스 연소재는 로내탈황을 하는 유동층 보일러를 운전하는 열병합발전소에서 페트로 코크스+석회석을 혼합 연소하고 남은 산업부산물로 석회석의 탈탄산 과정 및 탈황반응으로 생석회 및 석고 성분인 CaO 성분과 CaSO4 등이 다량 함유되어 있어 pH가 11.5 이상의 강알칼리 물질이며 고로수쇄 슬래그와 같이 활용될 경우 결합재 및 자극제로서 동시 역할을 수행할 수 있는 성질을 가지고 있지만 현재까지는 그 활용도가 매우 미흡하여 대부분 위탁 처리되고 있는 실정이다.On the other hand, as the demand for refined petroleum products increased, the potential for growth continued, and the gradual quality deterioration of crude oil led to the need for more petroleum coke raw materials, the production of petrol coke combustion desulfurization process by- This study is needed to find out how to utilize. Petro coke ovens are a by-product of the mixed combustion of petroleum coke and limestone in a combined heat and power plant operating a fluidized-bed boiler for in-furnace desulfurization. As a by-product of decarboxylation and desulfurization of limestone, CaO and CaSO 4 , It is a strong alkaline substance with a pH of 11.5 or higher and can be used as a binder and a stimulant when used together with blast furnace slag.

최근 포틀랜트 시멘트의 사용을 줄이기 위해 알칼리 활성화 슬래그를 이용한 기술이 최근 제안되고 있다. 이러한 기술은 고로수재 슬래그 및 플라이애시 등 활성화 될 수 있는 비정질 물질을 NaOH, KOH, Na2CO3, Na2SiO3 같은 강알칼리 약품으로 자극하여 일반 시멘트와 같은 특성을 발휘하며, 수밀성과 내열성이 높은 결합재를 만들 수 있다는 연구들이 보고되고 있다. 그러나 이러한 알칼리 활성화 슬래그는 자극제로 사용되는 약품이 너무 고가이기에 경제성이 취약하고, 그 강도발현 메카니즘의 특성상 탄산화 되기 쉬워 내구성이 취약하며, 또한 자극제의 pH가 13을 초과할 정도로 자극성이 강한 강알칼리를 띠고 있기 때문에 대기 중에 노출되면 쉽게 용해되는 조해성이 큰 원료들로서, 분체로서의 취급이 곤란하기 때문에 액상화하여 사용해야하는 문제를 가지고 있다. Recently, a technique using an alkali activated slag to reduce the use of portland cement has recently been proposed. This technique stimulates the amorphous material that can be activated, such as blast furnace granulated slag and fly ash in a strong alkali chemicals such as NaOH, KOH, Na 2 CO 3, Na 2 SiO 3, and exhibited the same characteristics as normal cement, high water-tightness and heat resistance Studies have been reported that binders can be made. However, such an alkali-activated slag is poor in economical efficiency because the drug used as a stimulant is too expensive, is easily carbonated due to the characteristics of its strength-inducing mechanism, is poor in durability, and has strong irritating strong alkali to such an extent that the pH of the irritant exceeds 13 Therefore, it is difficult to treat as a powder as a raw material having high deliquescence which is easily dissolved when exposed to the atmosphere, and therefore has a problem that it must be liquefied and used.

또한 상기 화학 약품 종류 알칼리 자극제의 문제점 개선과 산업부산물 활용에 의한 경제성 확보를 위해 대한민국 등록특허 제10-1223888호에서는 고로슬래그 미분말 70 내지 90 중량부, 탈황슬래그 5 내지 25 중량부 및 석고 1 내지 7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 활성도가 향상된 고로슬래그 미분말 조성물이 제시되어 있다.
In order to improve the problem of the above-mentioned alkali chemical irritant and to secure economical efficiency by utilizing industrial byproducts, Korea Patent No. 10-1223888 discloses that 70-90 parts by weight of blast furnace slag powder, 5-25 parts by weight of desulfurization slag, By weight based on the total weight of the blast furnace slag.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고로수쇄 슬래그에 pH가 11.5 이상인 페트로 코크스 연소재와 천연 무수석고를 혼합하여 비표면적 3,500~10,000cm2/g으로 미분쇄함으로써 중성화 저항성과 초기강도를 증진시킬 수 있는 고로슬래그 미분말 조성물을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a blast furnace slag, which is obtained by mixing petroleum coke oven material and natural anhydrous gypsum having a pH of 11.5 or more and having a specific surface area of 3,500 to 10,000 cm 2 / To thereby improve the neutralization resistance and the initial strength of the blast furnace slag.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 중성화 저항성과 초기강도를 증진시킬 수 있는 고로슬래그 미분말 조성물은 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 페트로 코크스 연소재 1~20중량부와, 천연 무수석고 0.5~10중량부를 포함하며, 비표면적 3,500~10,000cm2/g이다. In order to solve the above technical problem, a blast furnace slag fine powder composition capable of improving neutralization resistance and initial strength according to the present invention comprises 1 to 20 parts by weight of a Petro coke oven material, 100 parts by weight of natural anhydrous gypsum, 0.5 to 10 parts by weight, and a specific surface area of 3,500 to 10,000 cm 2 / g.

상기 고로수쇄 슬래그는 SiO2 20~40중량%, Al2O3 10~25중량%, CaO 35~48중량%, MgO 2~12중량%, Fe2O3 0.01~2.0중량%, SO3 0.01~5중량%를 포함하는 것이 바람직하다. The granulated blast furnace slag has SiO 2 20 ~ 40 wt%, Al 2 O 3 10 ~ 25 wt%, CaO 35 ~ 48 wt%, MgO 2 ~ 12% by weight, Fe 2 O 3 0.01 ~ 2.0 % by weight, SO 3 0.01 To 5% by weight.

또한 상기 페트로 코크스 연소재는 페트로 코크스를 연료로 하는 유동층 보일러의 탈황공정 중 발생되며, 강열감량이 10%이하이고, SiO2 0.01~4.0중량%, Al2O3 0.01~3.0중량%, CaO 50~80중량%, MgO 0.01~3.0중량%, Fe2O3 0.1~3.0중량%, SO3 15~30중량%를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the Petro coke oven material is generated in a desulfurizing process of a fluidized-bed boiler using petro coke as fuel, and has a loss on ignition of 10% or less, 0.01 to 4.0 wt% of SiO 2, 0.01 to 3.0 wt% of Al 2 O 3 , To 80 wt%, MgO 0.01 to 3.0 wt%, Fe 2 O 3 0.1 to 3.0 wt%, and SO 3 15 to 30 wt%.

또한 상기 천연 무수석고는 SiO2 0.01~3중량%, Al2O3 0.01~2중량%, CaO 35~48중량%, MgO 0.01~3중량%, Fe2O3 0.01~1.5중량%, SO3 45~60중량%를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the natural anhydrite is SiO 2 0.01 ~ 3% by weight, Al 2 O 3 0.01 ~ 2 wt%, CaO 35 ~ 48% by weight, MgO 0.01 ~ 3% by weight, Fe 2 O 3 0.01 ~ 1.5 wt%, SO 3 By weight and 45 to 60% by weight.

또한 상기 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 강도 향상을 위한 강도 증진제 1~10중량부를 더 포함하며, 상기 강도 증진제는 규석, 장석, 화강석, 석회석, 백운석, 생석회, 소석회, 무수망초, 경소백운석 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
And further comprising 1 to 10 parts by weight of a strength-improving agent for improving the strength of 100 parts by weight of the blast furnace slag, wherein the strength-improving agent is selected from the group consisting of silica, feldspar, granite, limestone, dolomite, It is preferably one or a mixture of two or more selected.

본 발명에 따르면, 고로수쇄 슬래그 미분말의 다량 혼입에 따른 콘크리트의 응결지연, 초기강도 저감, 중성화 등 문제점을 개선할 수 있다. According to the present invention, it is possible to solve the problems such as the delay of congealing, initial strength reduction, and neutralization of concrete caused by incorporation of a large amount of blast furnace slag fine powder.

또한 시멘트 사용량 절감에 따른 생산원가 절감은 물론 천연자원 및 에너지 고갈 문제와 이산화탄소 배출에 의한 환경오염 문제를 동시에 해결할 수 있다.
In addition, it can reduce production cost by reducing cement usage, solve natural resource and energy depletion problem, and solve environmental pollution problem by carbon dioxide emission.

이하, 본 발명에 의한 결합재에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the binder according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 의한 중성화 저항성 및 초기강도를 증진시킬 수 있는 고로슬래그 미분말 조성물은 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 페트로 코크스 연소재 1~20중량부, 천연 무수석고 0.5~10중량부를 포함하고, 상기 고로수쇄 슬래그와 페트로 코크스 연소재와 천연 무수석고 혼합물을 비표면적 3,500~10,000cm2/g으로 미분쇄하여 제조된다. The blast furnace slag fine powder composition capable of improving the neutralization resistance and initial strength according to the present invention comprises 1 to 20 parts by weight of petroleum coke oven material and 0.5 to 10 parts by weight of natural anhydrous gypsum based on 100 parts by weight of blast furnace slag, Blast furnace slag, petro coke oven material and natural anhydrous gypsum at a specific surface area of 3,500 to 10,000 cm 2 / g.

고로수쇄 슬래그는 제철 고로 공정에서 부산물로 발생하는 고온 용융상태의 슬래그를 물로 급냉 처리한 부산물이다. 고로수쇄 슬래그를 미분쇄하여 얻어진 고로 슬래그 미분말은 물과 접촉하면 비결정질 피막이 형성되어 스스로 수화반응을 하지 않기 때문에 고로슬래그 미분말을 잠재수경성물질이라 한다. 잠재수경성이 발휘되기 위하여는 비결정질 피막이 파괴되어야 한다.  The blast furnace slag is a by-product obtained by quenching the slag in a hot molten state, which is generated as a by-product in a steel blast furnace process. The blast furnace slag fine powder obtained by pulverizing the blast furnace slag is formed into an amorphous coating upon contact with water, so that the blast furnace slag fine powder is referred to as a latent hydraulic material because it does not react hydration by itself. The amorphous coating must be destroyed in order for the latent hydraulic properties to be exerted.

상기 고로수쇄 슬래그는 SiO2 20~40중량%, Al2O3 10~25중량%, CaO 35~48중량%, MgO 2~12중량%, Fe2O3 0.01~2.0중량%, SO3 0.01~5중량%를 포함한다. The granulated blast furnace slag has SiO 2 20 ~ 40 wt%, Al 2 O 3 10 ~ 25 wt%, CaO 35 ~ 48 wt%, MgO 2 ~ 12% by weight, Fe 2 O 3 0.01 ~ 2.0 % by weight, SO 3 0.01 To 5% by weight.

상기 페트로 코크스 연소재는 페트로 코크스만을 연료로 하거나 페트로 코크스와 석탄을 혼합하여 연료로 하는 가압 유동층 보일러에서 석회석과 혼소하여 노내 탈황공정 중 발생한다. The petro coke oven material is produced in the furnace desulfurization process by mixing petroleum coke with petroleum coke or coal with limestone in a pressurized fluidized bed boiler using fuel as a fuel.

페트로 코크스를 연료로 사용하는 순환유동층 보일러의 탈황공정은 연소실 내에 석회석을 주입하여 연료와 함께 연소시켜 연소가스 중의 인산화황과 석회석이 노내에서 반응하여 연소가스 중의 황은 제거되고 무수석고가 생성되며, 황과 반응하지 않은 석회석은 탈탄산되어 생석회 성분으로 전이되어 배출된다. 결국, 페트로 코크스 탈황공정 부산물은 CaO 및 CaSO4 성분으로 구성되어 있으며 pH가 11.5 이상의 강알칼리 물질이며 고로수쇄 슬래그와 같이 활용될 경우 결합재 및 자극제로서 동시 역할을 수행할 수 있는 성질을 가지고 있다. In the desulfurization process of a circulating fluidized bed boiler using petro coke as a fuel, limestone is injected into the combustion chamber and burned together with the fuel, so that sulfur dioxide and limestone in the combustion gas react in the furnace to remove sulfur in the combustion gas and produce anhydrous gypsum. And unreacted limestone is decarboxylated and transferred to the quicklime component and discharged. As a result, the PetroCox desulfurization process by-product is composed of CaO and CaSO 4 components and is a strong alkaline substance having a pH of 11.5 or more. When used as blast furnace slag, it has a property of simultaneously acting as a binder and a stimulant.

통상의 고로수쇄 슬래그에 물을 투입하게 되면, 표면에 비결정질 피막이 형성되어, 내부의 Ca2 +, Al3 + 등의 용출이 이루어지지 않는다. 그러나, 페트로 코크스 연소재 혼입 후 물을 투입하게 되면, 페트로 코크스 연소재가 함유하고 있는 CaO 성분이 물과 반응하여 Ca(OH)2로 변환되어 생성된 OH-와 탈황 과정 중 생성된 SO4 2 -성분이 고로수쇄 슬래그의 비결정질 피막을 파괴하여 Ca2 +, Al3 + 등의 용출이 용이하게 되고, 용출 이온들이 CaO-SiO2-H2O계 수화물 등을 생성하게 됨으로써 경화를 빠르게 촉진하고, 잉여 황산화물은 침상형의 구조를 가지는 에트린가이트 수화생성물(3CaO·Al2O3 CaSO4 ·2H2O)을 생성시킴으로써 수화체 내부의 조직을 치밀화하여 경화체의 압축강도를 향상시킬 수 있다.When water is introduced into a conventional blast furnace slag, an amorphous film is formed on the surface, and the internal Ca 2 + , Al 3 + and the like are not eluted. However, when water is added after mixing petroleum coke oven material, the CaO component contained in the petroleum coke combustion material reacts with water to convert it into Ca (OH) 2 , resulting in OH - and SO 4 2 - The component breaks down the amorphous film of the blast furnace slag, thereby facilitating elution of Ca 2 + , Al 3 + , and the like, and the elution ions generate CaO-SiO 2 -H 2 O-based hydrate and the like, excess sulfur oxides eth- Lin gayiteu hydrated product having a structure of needle shaped (3CaO · Al 2 O 3 CaSO 4 · 2H 2 O) generated by the densification of the body inside the tissue hydration may enhance the compressive strength of the cured product.

또한 상기 페트로 코크스 연소재는 CaO 함량이 50% 이상 함유되어 있는데 물과 반응하여 Ca(OH)2로 변환되어 고로수쇄 슬래그의 C-S-H 수화물 생성시키는 역할과 동시에 중성화를 방지하는데 매우 중요한 역할을 한다. Ca(OH)2 성분이 부족할 경우 장기작용에 있어 C-S-H 수화물의 생성이 적어져 압축강도의 저하가 초래되고, 콘크리트의 중성화가 빨라지게 되어 철근 및 철골 등의 부식을 방지하는데 필요한 중성화 저항 기능도 저하되게 된다.In addition, the petro coke oven material has a CaO content of 50% or more, which is converted into Ca (OH) 2 by reaction with water and plays a very important role in preventing the neutralization of the blast furnace slag. When the Ca (OH) 2 component is insufficient, the generation of CSH hydrate is reduced in the long-term action, and the compressive strength is lowered, and the neutralization of the concrete is accelerated and the neutralization resistance function necessary for preventing corrosion .

또한 페트로 코크스 연소재에 존재하는 순수 CaO는 물과 반응하여 흡수, 발열 및 팽창하여 Ca(OH)2이 될 때 반응식은 아래와 같으며 이때 체적이 약 1.99배 팽창한다. In addition, the pure CaO present in petro coke oven material reacts with water, absorbs, exotherms and expands to form Ca (OH) 2. The reaction equation is as follows. The volume expands about 1.99 times.

CaO+ H2O->Ca(OH)2+15.6kcal mol-1 CaO + H 2 O-> Ca (OH) 2 + 15.6 kcal mol -1

따라서 순수 CaO 성분은 물과 반응하여 수산화칼슘으로 전이 후 고로수쇄 슬래그의 알칼리 자극제 역할도 수행하지만 발열에 의한 온도상승으로 고로 수쇄 슬래그의 수화반응 촉진, 경화체의 체적 수축을 보상하는 효과와 중성화 방지 역할등도 동시에 발휘하게 된다. Therefore, the pure CaO component reacts with water to convert it to calcium hydroxide and also acts as an alkali stimulant of blast furnace slag. However, due to the increase in temperature due to heat generation, the hydration reaction of blast furnace slag is promoted and the effect of compensating the volume shrinkage of the hardened body, .

페트로 코크스 연소재는 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 페트로 코크스 연소재 1~20중량부 혼합되는 것이 바람직한데, 1중량부 미만일 경우 그 효과가 발휘되지 못하고 20중량부 초과일 경우 상대적으로 순수 CaO 성분이 많아져 발열 및 팽창이 과도하게 일어날 수 있다.The petroleum coke oven material is preferably mixed with 1 to 20 parts by weight of petroleum cokes based on 100 parts by weight of the blast furnace slag. When the amount is less than 1 part by weight, the effect is not exhibited. When the amount is more than 20 parts by weight, The number of ingredients may increase and excessive heat and swelling may occur.

또한 페트로 코크스 연소재는 강열감량(Loss On Ignition)이 10% 이내인 것을 사용해야 한다. 보통 보일러의 송풍장치가 느린 속도로 가동될 때 공기 공급속도가 감소되어 페트로 코크스의 연소효율이 낮아지고 미연탄소 함량이 많은 연소재가 생산되는데 이러한 연소재는 비교적 다공질이며 비결정으로서 활성탄과 같은 성질을 지니고 있으므로 공기 연행제(AE제, Air Entraining Agent)를 흡착한다. 따라서 강열감량이 10%를 초과하는 페트로 코크스 연소재를 사용하게 되면 AE콘크리트를 제작할 때 연행공기량을 일정하게 하기 위해 공기연행제 사용량을 증가시켜야 하기 때문에 경제성 측면에서 매우 불리하다. 또한 강열감량이 10%를 초과할 경우 미연소 탄소분이 다량 존재하여 물과 혼합시 검은색을 띄어 현장에서 혐오감을 줄 수 있다. Petro coke oven should be used with a loss on ignition of 10% or less. Usually, when the blower of the boiler is operated at a slow speed, the air supply rate is reduced to lower the combustion efficiency of the petro coke and produce a combustion material having a large amount of unburned carbon. Such a soft material is relatively porous and has an amorphous nature such as activated carbon So it adsorbs air entraining agent (AE agent). Therefore, the use of Petro coke oven material with ignition loss exceeding 10% is very disadvantageous in terms of economical efficiency since the amount of air entraining agent must be increased in order to make the amount of air to be conveyed constant when manufacturing AE concrete. Also, when the ignition loss exceeds 10%, there is a large amount of unburned carbon powder, which is black when mixed with water and may give a disgust in the field.

또한 상기 페트로 코크스 연소재는 SiO2 0.01~4.0중량%, Al2O3 0.01~3.0중량%, CaO 50~80중량%, MgO 0.01~3.0중량%, Fe2O3 0.1~3.0중량%, SO3 15~30중량%를 포함하며, 페트로 코크스를 연료로 하는 유동층 보일러의 탈황공정 중 발생되는 것이 바람직하다. The petroleum coke oven may further contain 0.01 to 4.0 wt% of SiO 2, 0.01 to 3.0 wt% of Al 2 O 3 , 50 to 80 wt% of CaO, 0.01 to 3.0 wt% of MgO, 0.1 to 3.0 wt% of Fe 2 O 3 , 3 15 to 30% by weight, and is preferably generated during a desulfurization process of a fluidized bed boiler using petro coke as fuel.

상기 천연 무수석고는 고로수쇄 슬래그의 황산염 자극제 역할을 한다. 천연 무수석고 중의 SO4 2 -이 고로수재 슬래그의 비결정질 피막을 파괴하여 Ca2 +, Al3 + 등의 용출이 용이하게 되고, 용출 이온들이 CaO-SiO2-H2O계 수화물 등을 생성하게 됨으로써 경화를 빠르게 촉진하고, 잉여 황산화물은 침상형의 구조를 가지는 에트린가이트 수화생성물(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)을 생성시킴으로써 수화체 내부의 조직을 치밀화하여 경화체의 압축강도를 향상시킬 수 있다.The natural anhydrous gypsum serves as a sulfate stimulant for the blast furnace slag. SO 4 2 of the natural anhydrous gypsum - is the blast furnace to destroy the amorphous film of the granulated slag is easy to elute, such as Ca 2 +, Al 3 +, eluted ions are generated and the like based CaO-SiO 2 -H 2 O hydrate (3CaO · Al 2 O 3 · 3CaSO 4 · 32H 2 O) having a needle-shaped structure, thereby densifying the structure of the hydrated body to form hydrated products of the cured body The compression strength can be improved.

또한 천연 무수석고는 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 0.5~10중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 0.5중량부 미만이면 그 효과가 미비하고 10중량부를 초과할 경우 고로수쇄 슬래그와 반응하지 못한 잉여 석고 성분이 수화생성물 사이에 응집상태로 존재하면서 이들의 결합력을 약화시킨다. The natural anhydrous gypsum preferably contains 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the blast furnace slag. If the amount is less than 0.5 part by weight, the effect is insufficient. If the amount is more than 10 parts by weight, the excess gypsum component which has not reacted with the blast furnace slag is aggregated between the hydration products to weaken the bonding strength thereof.

또한 석고는 결합수의 많고 적음에 따라 이수석고(CaSO4·H2O), 반수석고(CaSO4·1/2H2O), 무수석고(CaSO4) 형태로 분류될 수 있는데 이수석고는 고로슬래그 미분말이 포틀랜드 시멘트와 혼합될 시 시멘트의 응결을 지연시킬 수 있고, 반수석고는 급결을 일으킬 수 있기 때문에 무수석고를 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the gypsum can be classified into two types, ie, CaSO 4 · H 2 O, CaSO 4 · 1 / 2H 2 O, and CaSO 4 , It is desirable to use anhydrous gypsum because it can delay the condensation of the cement when the fine powder is mixed with the Portland cement and the semi-gypsum can cause streaking.

또한 석고는 천연석고, 배연 탈황석고, 화학 부산석고 여러 형태가 존재하나 배연 탈황석고 및 화학 부산석고는 건조, 소성 등의 전처리 과정을 거쳐야하기 때문에 경제성이 부족하다. 따라서 천연 무수석고를 사용하는 것이 바람직하며 괴상 형태로 존재하기 때문에 고로수쇄 슬래그와 동시에 미분쇄가 가능하다.In addition, there are various forms of gypsum such as natural gypsum, flue gas desulfurization gypsum, and chemical gypsum gypsum. However, since the flue gas desulfurization gypsum and chemical gypsum gypsum must undergo a pretreatment process such as drying and firing, they are not economical. Therefore, it is preferable to use natural anhydrous gypsum, and since it exists in a massive form, fine pulverization is possible at the same time as blast furnace slag.

또한 상기 천연 무수석고는 SiO2 0.01~3중량%, Al2O3 0.01~2중량%, CaO 35~48중량%, MgO 0.01~3중량%, Fe2O3 0.01~1.5중량%, SO3 45~60중량%를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the natural anhydrite is SiO 2 0.01 ~ 3% by weight, Al 2 O 3 0.01 ~ 2 wt%, CaO 35 ~ 48% by weight, MgO 0.01 ~ 3% by weight, Fe 2 O 3 0.01 ~ 1.5 wt%, SO 3 By weight and 45 to 60% by weight.

또한 상기 고로수쇄 슬래그, 페트로 코크스 연소재, 천연 무수석고를 혼합하여 비표면적 3,500~10,000cm2/g으로 미분쇄하여 제조되는 것이 바람직하다. 비표면적이 3,500cm2/g 미만이면 활성도가 저하되어 초기 강도가 크게 저하되고 10,000cm2/g을 초과할 경우 활성도는 우수하여 강도는 증진되나 초미립분을 얻기 위한 분쇄, 집진 공정에서 생산량이 크게 저하된다. Further, it is preferable that the blast furnace slag, the petroleum coke oven material and the natural anhydrous gypsum are mixed and finely pulverized to have a specific surface area of 3,500 to 10,000 cm 2 / g. If the specific surface area is less than 3,500 cm 2 / g, the activity is lowered and the initial strength is greatly lowered. If the specific surface area is more than 10,000 cm 2 / g, the activity is improved and the strength is improved. However, in the pulverization and dust- .

또한 상기 고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 강도 향상을 위한 강도 증진제 1~10중량부가 더 혼입된 후 미분쇄하여 제조되는 것이 바람직하며 상기 강도 증진제는 규석, 장석, 화강석, 석회석, 백운석, 생석회, 소석회, 무수망초, 경소백운석 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.Also, it is preferable that 1 to 10 parts by weight of a strength-enhancing agent for improving the strength is further added to 100 parts by weight of the blast furnace slag, and then the mixture is finely pulverized. The strength enhancer is preferably selected from silica, feldspar, granite, limestone, dolomite, It is preferably one or a mixture of two or more selected from the group consisting of calcium hydroxide, calcium hydroxide, calcium hydroxide, calcium hydroxide and calcium carbonate.

상기 강도증진제는 고로수쇄 슬래그의 자극제 및 충진재로서의 역할을 수행하며 괴상 형태의 제품을 고로수쇄 슬래그와 동시에 미분쇄하여 사용하는 것이 경제적으로 바람직하다.
It is economically preferable that the strength-enhancing agent serves as a stimulant and filler for the blast furnace slag, and the mill-shaped product is finely pulverized at the same time as the blast furnace slag.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 또한 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한하는 것으로 이해되어져서는 아니된다.
Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are intended to illustrate the invention and should not be construed as limiting the scope of the invention.

비교예Comparative Example

고로수쇄 슬래그만을 미분쇄하여 비표면적이 4,260cm2/g의 고로슬래그 미분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 고로슬래그 미분말과 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 1:1의 중량 비율로 혼합하여 제조된 고로슬래그 시멘트 100중량부에 대하여 물 50중량부 ISO 표준사 300중량부를 혼합하여 시멘트 성형체를 제조하고 양생 시간에 따라 압축강도를 측정하여 표 1에 나타내었다. 이때, 상기 각 실시예에서의 성형체 제작 및 강도평가 방법은 KS L ISO 679 "시멘트의 강도시험방법"에 준하여 평가하였으며, 압축강도는 3일, 7일 및 28일, 90일에 측정하였으며, 각 측정일에 시험체를 3개씩 측정한 값의 평균값을 압축강도 값으로 나타내었다. 또한 중성화 저항성을 측정하기 위해 28일 재령의 경화체를 대상으로 20±3℃, 상대습도 60±5%, CO2 농도 10±2%로 설정하여 촉진중성화 시험기에 투입하여 16주 후 중성화 깊이를 측정하여 표 2에 나타내었다.
Only blast furnace slag was pulverized to prepare a blast furnace slag having a specific surface area of 4,260 cm 2 / g. 100 parts by weight of the blast furnace slag cement prepared by mixing the blast furnace slag fine powder thus prepared with one kind of ordinary Portland cement in a weight ratio of 1: 1 was mixed with 300 parts by weight of ISO standard yarn of 50 parts by weight to prepare a cement- The compressive strength was measured according to time and is shown in Table 1. At this time, the molded product preparation and the strength evaluation method in each of the above examples were evaluated in accordance with KS L ISO 679 "Cement Strength Test Method ", and the compressive strengths were measured at 3 days, 7 days and 28 days and 90 days. The average value of the three test specimens measured on the day of measurement was expressed as the compressive strength value. In order to measure the neutralization resistance, the cured product of aged 28 days was set to 20 ± 3 ° C, relative humidity of 60 ± 5% and CO 2 concentration of 10 ± 2% Are shown in Table 2.

실시예Example 1 One

고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 페트로 코크스 연소재 10중량부, 천연 무수석고 5중량부를 균질하게 혼합 후 미분쇄하여 비표면적이 4,260cm2/g의 고로슬래그 미분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 고로슬래그 미분말과 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 1:1의 중량 비율로 혼합하여 제조된 고로슬래그 시멘트 100중량부에 대하여 물 50중량부 ISO 표준사 300중량부를 혼합하여 시멘트 성형체를 제조하고 양생 시간에 따라 압축강도를 측정하여 표 1에 나타내었다. 또한 비교예와 동일한 조건으로 중성화 깊이를 측정하여 표 2에 나타내었다.
10 parts by weight of petroleum cokes and 5 parts by weight of natural anhydrous gypsum were homogeneously mixed and finely pulverized with respect to 100 parts by weight of blast furnace slag to prepare a blast furnace slag fine powder having a specific surface area of 4,260 cm 2 / g. 100 parts by weight of the blast furnace slag cement prepared by mixing the blast furnace slag fine powder thus prepared with one kind of ordinary Portland cement in a weight ratio of 1: 1 was mixed with 300 parts by weight of ISO standard yarn of 50 parts by weight to prepare a cement- The compressive strength was measured according to time and is shown in Table 1. The neutralization depth was measured under the same conditions as those of the comparative example, and is shown in Table 2.

실시예Example 2 2

고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여, 페트로 코크스 연소재 20중량부, 천연 무수석고 10중량부, 석회석 10중량부를 균질하게 혼합하여 비표면적이 4,430cm2/g의 고로슬래그 미분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 고로슬래그 미분말과 1종 보통 포틀랜드 시멘트를 2:1의 비율로 혼합하여 제조된 고로슬래그 시멘트 100중량부에 대하여 물 50중량부 ISO 표준사 300중량부를 혼합하여 시멘트 성형체를 제조하고양생 시간에 따라 압축강도를 측정하여 표1에 나타내었다. 또한 비교예와 동일한 조건으로 중성화 깊이를 측정하여 표 2에 나타내었다.
20 parts by weight of Petro coke oven material, 10 parts by weight of natural anhydrous gypsum and 10 parts by weight of limestone were homogeneously mixed with 100 parts by weight of blast furnace slag to prepare a blast furnace slag powder having a specific surface area of 4,430 cm 2 / g. 100 parts by weight of blast furnace slag cement prepared by mixing 2 parts by weight of the blast furnace slag fine powder thus prepared and 1 part ordinary Portland cement were mixed with 300 parts by weight of ISO standard yarn of 50 parts by weight to prepare a cement molding, And the results are shown in Table 1. The neutralization depth was measured under the same conditions as those of the comparative example, and is shown in Table 2.

구분division 압축강도 3일
(MPa)
Compressive strength 3 days
(MPa)
압축강도 7일
(MPa)
Compressive strength 7 days
(MPa)
압축강도 28일
(MPa)
Compressive strength 28 days
(MPa)
압축강도 90일
(MPa)
Compressive strength 90 days
(MPa)
비교예Comparative Example 16.816.8 28.128.1 44.844.8 53.853.8 실시예1Example 1 20.220.2 31.231.2 48.648.6 60.260.2 실시예2Example 2 16.316.3 28.828.8 47.347.3 61.861.8

구분division 중성화 침투 깊이
(mm)
Neutralization penetration depth
(mm)
비교예Comparative Example 4.44.4 실시예1Example 1 2.82.8 실시예2Example 2 4.24.2

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이 비교예는 고로수쇄 슬래그만을 미분쇄하여 제조된 고로슬래그 미분말과 1종 보통포틀랜드시멘트와 1:1 중량 비율로 혼합한 성형체의 압축강도이며, 실시예 1은 고로수쇄 슬래그에 페트로 코크스 연소재와 천연 무수석고를 혼합하여 미분쇄하여 제조된 고로슬래그 미분말과 1종 보통포틀랜드시멘트를 1:1 중량 비율로 혼합한 성형체의 압축강도이다. 실시예 1의 경우 3일 재령에서의 압축강도는 비교예 1에 비해 20%정도 높은 초기강도를 보이며 7일 이후 모든 재령에서도 비교예 1에 비하여 더 높은 강도를 보였다. 이는 고로수쇄 슬래그에 페트로 코스스 및 천연 무수석고를 혼입하여 고로슬래그 미분말을 제조할 경우 초기강도 뿐만 아니라 장기강도 증진에 매우 효과적임을 알 수 있다. As can be seen from the above Table 1, the comparative example is the compressive strength of a compact obtained by mixing fine powder of blast furnace slag produced by pulverizing only blast furnace slag with 1: 1 weight ratio of one kind of ordinary Portland cement. In Example 1, This is the compressive strength of a compact obtained by mixing powdered granulated blast furnace slag with petroleum coke mixture and natural anhydrous gypsum and finely pulverized blast furnace slag and 1 kind of ordinary portland cement in a 1: 1 weight ratio. In the case of Example 1, the compressive strength at 3 days ages showed an initial strength as high as about 20% as compared with Comparative Example 1, and higher strength than Comparative Example 1 at all ages after 7 days. It can be seen that when the blast furnace slag is mixed with petrocosus and natural anhydrous gypsum, the blast furnace slag powder is very effective in improving not only the initial strength but also the long term strength.

실시예 2는 고로수쇄 슬래그에 페트로 코크스 연소재와 천연 무수석고를 혼합하여 미분쇄하여 제조된 고로슬래그 미분말과 1종 보통포틀랜드시멘트를 2:1 중량 비율로 혼합한 성형체의 압축강도이다. 고로슬래그 미분말의 혼입량을 더욱 늘리고 1종 보통포틀랜드 시멘트의 사용량을 줄였음에도 불구하고 비교예에 비하여 3일에서 7일 강도는 유사하게 나타남을 알 수 있고 28일 재령 이후에서는 더욱 높은 강도를 발현함을 알 수 있다. Example 2 is the compressive strength of a molded product obtained by mixing a blast furnace slag fine powder obtained by mixing petroleum coke oven material and natural anhydrous gypsum with blast furnace slag and finely pulverized and one kind ordinary Portland cement at a ratio of 2: 1 by weight. Although the blending amount of blast furnace slag powder was further increased and the amount of one kind of ordinary Portland cement was reduced, the strength was similar between 3 days and 7 days as compared with the comparative example. Able to know.

중성화 깊이는 본 발명이 적용된 실시예 1의 경우 비교예에 비해 중성화 깊이가 더 적게 나타났으며, 실시예 2의 경우에는 고로슬래그 미분말의 혼입량이 비교예에 비해 더 높음에도 불구하고 비교예와 거의 동일한 중성화 깊이를 나타내었다. 이는 pH가 높은 페트로 코크스 연소재의 혼입에 의해 고로슬래그 미분말의 중성화 저항성이 개선됨을 의미한다. The depth of neutralization was smaller in the neutralization depth than in the comparative example in the case of Example 1 in which the present invention was applied and in the case of Example 2 the mixing amount of the blast furnace slag fine powder was higher than that of Comparative Example, And exhibited the same neutralization depth. This means that the neutralization resistance of the blast furnace slag fine powder is improved by the incorporation of Petro coke soft material having high pH.

따라서, 본 발명의 조성을 갖는 경우, 높은 함량으로 고로수쇄 슬래그를 함유하더라도 초기강도 발현이 1종 보통포틀랜드 시멘트와 유사한 수준의 압축강도 발현이 가능하고 중성화 저항성이 개선된다. 또한 시멘트 제조시에 발생하는 CO2 발생량을 줄일 수 있음은 물론, 저렴한 고로수쇄 슬래그의 사용량을 증대시킬 수 있고 페트로 코크스 탈황공정 부산물을 효과적으로 재활용이 가능하다.
Accordingly, in the case of having the composition of the present invention, even if the blast furnace slag is contained in a high content, the initial strength can be exhibited in a level similar to that of the one kind ordinary portland cement, and the neutralization resistance is improved. In addition, it is possible to reduce the amount of CO 2 generated at the time of cement production, increase the amount of cheap blast furnace slag, and effectively recycle by-products of petrocoke desulfurization process.

Claims (5)

고로수쇄 슬래그 100중량부에 대하여,
페트로 코크스 연소재 1~20중량부와,
천연 무수석고 0.5~10중량부를 포함하며,
비표면적 3,500~10,000cm2/g이고,
상기 고로수쇄 슬래그는 SiO2 20~40중량%, Al2O3 10~25중량%, CaO 35~48중량%, MgO 2~12중량%, Fe2O3 0.01~2.0중량%, SO3 0.01~5중량%를 포함하며,
상기 페트로 코크스 연소재는 페트로 코크스만을 연료로 하거나 페트로 코크스와 석탄을 혼합하여 연료로 하는 가압 유동층 보일러에서 석회석과 혼소하여 노내 탈황공정 중 발생되며, 강열감량이 1~10%이고, SiO2 0.01~4.0중량%, Al2O3 0.01~3.0중량%, CaO 50~80중량%, MgO 0.01~3.0중량%, Fe2O3 0.1~3.0중량%, SO3 15~30중량%를 포함하고,
상기 천연 무수석고는 SiO2 0.01~3중량%, Al2O3 0.01~2중량%, CaO 35~48중량%, MgO 0.01~3중량%, Fe2O3 0.01~1.5중량%, SO3 45~60중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성화 저항성과 초기강도를 증진시킬 수 있는 고로슬래그 미분말 조성물.

With respect to 100 parts by weight of blast furnace slag,
1 to 20 parts by weight of petroleum cokes,
0.5 to 10 parts by weight of natural anhydrous gypsum,
A specific surface area of 3,500 to 10,000 cm 2 / g,
The granulated blast furnace slag has SiO 2 20 ~ 40 wt%, Al 2 O 3 10 ~ 25 wt%, CaO 35 ~ 48 wt%, MgO 2 ~ 12% by weight, Fe 2 O 3 0.01 ~ 2.0 % by weight, SO 3 0.01 To 5% by weight,
The petro coke ash is a by to or only petro cokes as fuel mixing petro coke and coal dual fuel and limestone in the pressurized fluidized-bed boiler the fuel is generated in the furnace desulfurization process, ignition loss is 1 ~ 10%, SiO 2 0.01 ~ Al 2 O 3 0.01 to 3.0 wt%, CaO 50 to 80 wt%, MgO 0.01 to 3.0 wt%, Fe 2 O 3 0.1 to 3.0 wt%, and SO 3 15 wt% to 30 wt%
The natural anhydrite is SiO 2 0.01 ~ 3 wt%, Al 2 O 3 0.01 ~ 2 wt%, CaO 35 ~ 48 wt%, MgO 0.01 ~ 3% by weight, Fe 2 O 3 0.01 ~ 1.5 wt%, SO 3 45 To 60% by weight based on the total weight of the blast furnace slag.

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