KR102086724B1 - 내화섬유, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 단열재의 제조방법 - Google Patents

내화섬유, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 단열재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내화섬유, 이의 제조방법, 및 단열재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예는 내화섬유 내화섬유 전체 100중량%에 대해,CaO: 20 내지 50 중량%, Al2O3: 5 내지 25중량%, 잔부 SiO2 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내화섬유이되, 상기 내화섬유의 평균 직경이 5 내지 10㎛ 인 것인 내화섬유를 제공한다.

Description

내화섬유, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 단열재의 제조방법{FIREPROOF FIBER, METHOD FOR MANUFACTURING OF THE SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING OF INSULATING MATERIALS USING THE SAME}
본 발명은 내화섬유, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 단열재의 제조방법에 관한 것이다.
건축물 화재 시 발생하는 인명 피해의 가장 큰 원인은 유독가스에 의한 질식사다. 특히 일반적으로 많이 사용되는 우레탄계 유기질 단열재가 불에 탈 경우 강한 폭발과 유독가스가 발생해 큰 인명 피해로 이어진다. 가격이 싸고 취급이 편리해 현재 국내 유기질 단열재의 비중은 80%에 육박한다. 이에 관련 업계를 중심으로 더 이상 공사비 절감을 이유로 화재에 취약한 유기질 단열재 사용을 방치해선 안된다는 의견이 확산되고 있다. 건축산업에서 미네랄울을 이용한 단열재 적용법은 폴리우레탄이나 폴리스티렌에 비하여 연소의 우려가 없으므로 화재시 CO가스발생의 문제를 해결할 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라 단열성까지 뛰어나고 입자가 굵어 인체에 흡입이 어려운 비흡입성 섬유로 이루어져 있으며, 설사 흡입이 된다 하더라도 커피보다 안전한 그룹3에 해당되어 그 건강안정성을 국제 암연구기관(IARC)에서도 인정받고 있다.
한편, 제선, 제강공정에서 발생되는 슬래그는 연간 1,700만톤이며 대부분 시멘트 및 도료제로 사용되고 있다. 이러한 슬래그의 고부가 가치화를 위한 연구는 계속 진행되어 왔으며 고로슬래그를 이용한 미네랄울 제조는 고부가가치 기술로 인정받고 있다. 미네랄울은 2012년 기준 약 6조원 시장의 규모를 가지며 최근 아시아/태평양 지역의 개발 도상국의 공장건설, 선박 건조량 증가에 따른 성장률이 매우 크다고 전망되고 있다. 또한 사용온도의 범위가 넓고 다양한 용도에 맞춰 여러 형태로 생산되기 때문에 보온, 보냉, 단열, 내화, 흡음, 결로방지 등을 필요로 하는 모든 건축물은 물론 산업설비, 조선공업 등에 꼭 필요한 경제적인 단열재로 각광받고 있다.
현재 미네랄울 제조방법은 규산칼슘계의 광석을 고온에서 용융한 후 여러 개의 구멍을 가진 회전기통 스피너가 고속회전력을 이용하여 구멍으로 원료를 고속분사하고 고온가스 제트스트림에 의해 섬유화한 뒤 바인더를 사용하여 일정한 형태로 성형한다. 즉 높은 온도와 회전으로 용해하여 섬유를 제조하게 되는데 가장 범용적으로 사용되고 있는 기술은 고속회전 원심공법(Rapidly Centrifugal Spinning Process)으로써 용강이 회전하는 회전분사기에 투입되며 원심분리의 힘에 의해 수평으로 던져진다. 이때 공기분출기가 만들어지는 섬유를 수직으로 내려가게 하면서 섬유가 챔버에 쌓이게 된다. 이는 슬래그 및 폐재 등을 사용하고 있지만, 운반 및 재용융단계를 거치는 어려움이 있다. 또한 고속회전공법을 사용하므로 회전속도 또는 공정조건 등을 제어하므로 다른 단열재에 비하여 가격이 비싸며, 조절제어가 필수적으로 요구되는 등 섬유의 물리적 특성에 큰 영향을 미치게 된다. 또한, 슬래그를 냉각 후 이동하여 고속회전 원심공법에 사용하기 위해 재용융되는 열도 원가 상승에 큰 요인이 된다. 섬유 제조시 슬래그 용융에 사용되는 열에너지를 절감하며 또한 섬유 제조 후 발생된 폐열을 효율적으로 회수하여 원가 절감형 슬래그의 고부가가치 및 폐열회수를 동시에 충족하는 신공정의 미네랄울 제조방법이 필요하다. 미네랄울 제조시 섬유굵기 제어를 좀더 용이하게 하여 단열특성을 향상시키고자 하며, 실제로 경제성을 향상시키기 위해서는 제조 원가 중 큰 비중을 차지하는 섬유제조공정을 효율적으로 디자인하는 것이 반드시 필요하다.
내화섬유, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 단열재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예인 내화섬유는, 내화섬유 전체 100중량%에 대해, CaO: 20 내지 50 중량%, Al2O3: 5 내지 25중량%, 잔부 SiO2 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내화섬유이되, 상기 내화섬유의 평균 전체 길이는 100 내지 10000㎛인 것인 내화섬유를 제공할 수 있다.
상기 내화섬유의 평균 직경이 5 내지 10㎛ 일 수 있다.
상기 내화섬유의 평균 전체 길이는 200 내지 500㎛일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 내화 섬유의 평균 전체 길이는 300 내지 500㎛일 수 있다.
상기 내화섬유는 원기둥 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예인 내화섬유의 제조방법은, 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계; 상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계; 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 이후에, 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 에서, 상기 가스의 종류는 공기(Air), 아르곤(Ar), 질소(N2), 수소(H2) 또는 이들의 조합일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가스의 압력은 5 내지 40bar 일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가스의 유량은 3 내지 100 Nm3/분 일 수 있다.
상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계;에서, 상기 용융 슬래그를 상기 제1챔버로 분사하고, 상기 제1챔버는 회전하지 않는 것일 수 있다.
제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;에서, 상기 용융 슬래그는 1300 내지 1650℃의 온도 범위에서 용융할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 용융 슬래그에 산화물을 더 첨가할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 상기 산화물은 SiO2, Al2O3, Na2O또는 이들의 조합일 수 있다.
제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;에서, 상기 용융 슬래그는 고로 슬래그, 전로 슬래그, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;는, 상기 섬유를 제1챔버 하단을 통해 제2챔버로 전달 및 적층하는 단계; 및 상기 제2챔버에 적층된 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;는, 상기 섬유를 냉각하고, 상기 냉각된 섬유로부터 발생하는 열을 회수하는 것일 수 있다.
상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;에 의해, 200℃ 이상의 열에너지를 포집할 수 있다.
상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;에 의해, 회수된 열에너지는 재사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예인 내화섬유를 이용한 단열재의 제조방법은, 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;
상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계; 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계; 및 상기 바인더가 혼합된 섬유를 가압 및 성형하여 단열재를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 이후에, 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계;에서, 상기 바인더는 무기질 바인더를 포함할 수 있다.
상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계;에서, 상기 바인더는 황산칼슘, 규산 나트륨, 규산 알루미나, 규산 칼슘, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계;에서, 상기 바인더는 상기 섬유 100중량부에 대해 0중량부 초과 및 5중량부 이하만큼 첨가될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 제철소에서 발생된 슬래그를 이용하여, 효율적인 고부가가치 공정을 제시할 수 있다. 또한, 폐열 회수를 동시에 수행하는 공정을 제시하여 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 내화섬유의 제조방법을 제공하고자 한다. 더해서, 고속회전공정을 이용하지 않으면서도, 가스의 압력 및 유량을 제어함으로써 장섬유를 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예는, 단열성이 우수하고 균일한 섬유를 제조할 수 있고, 인체에 무해한 비결정질의 무정형 형태로 제조되는 방법을 제공하고자 한다. 또한, 상기와 같은 섬유를 이용하여 단열 기능이 우수한 단열재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 가스분사 장치도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 사용된 고로슬래그를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 구현예에 의해 제조된 내화섬유를 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 발명의 일 구현예인 내화 섬유는, 내화섬유 전체 100중량%에 대해, SiO2: 30 내지 60중량%, CaO: 20 내지 50 중량%, Al2O3: 5 내지 25중량%, 잔부 최대 30% 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내화섬유일 수 있다.
상기 내화섬유의 평균 직경은 5 내지 10㎛ 일 수 있다.
보다 구체적으로, 내화섬유의 평균 직경이 5 내지 10㎛일 경우, 유기질 단열재에 비해 입자가 굵기 때문에 인체 흡입율을 감소할 수 있다. 또한, 상기 직경의 내화섬유는 기존 보온판 2호 기준(KS L9102 규격기준) 70℃에서 0.042W/mK의 단열성능을 초과하는 물성을 확보할 수 있다.
상기 내화섬유의 평균 전체 길이는 100 내지 10000㎛ 일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 내화섬유의 평균 전체 길이는 200 내지 500㎛ 일 수 있다. 보다 더 구체적으로는, 상기 내화섬유의 평균 전체 길이는 300 내지 500㎛ 일 수 있다.
보다 더 구체적으로, 내화섬유의 평균 전체 길이가 상기 범위일 경우, 기존 보온재 대비 얇은 두께의 마감재 제조가 가능할 수 있다. 또한, 동일한 두께의 내화섬유 제조 시에도 열전도율이 낮고 보온성이 더욱 우수한 섬유를 제공할 수 있다. 이로부터, 본원은 두께 대비 단열성이 우수한 장섬유를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예인 내화섬유의 제조방법은, 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계; 상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계; 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 이후에, 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
먼저, 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;를 실시할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 용융 슬래그는 1300 내지 1650℃의 온도 범위에서 용융할 수 있다. 슬래그를 상기 온도 범위에서 용융하는 경우, 충분한 용융 상태로 내화섬유 제조조건이 최적화 될 수 있다. 또한, 1650℃를 초과하여 용융하는 경우, 슬래그 용융에 소요되는 원가 비용이 상승할 수 있다.
또한, 상기 용융 슬래그에 산화물을 더 첨가할 수 있다. 이때, 상기 산화물은 SiO2, Al2O3, Na2O또는 이들의 조합일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 슬래그의 점성을 높이고 염기도를 저하시킬 수 있는 산화물이라면 모두 가능하다.
보다 구체적으로, 상기 용융 슬래그에 상기와 같은 산화물을 더 첨가함으로써, 슬래그의 점성을 높여 장섬유 제조 효과를 기대할 수 있다.
상기 용융 슬래그는 고로 슬래그, 전로 슬래그, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이후, 상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계;를 실시할 수 있다.
이때, 상기 제1챔버는 회전하지 않는 챔버일 수 있다. 또한, 상기 단계에 의해 분사된 용융 슬래그는 회전하지 않는 상기 챔버 안으로 분사 될 수 있다. 보다 구체적으로, 본원은 상기 회전하지 않는 제1챔버를 사용하므로, 원심분리공법에 의해 섬유를 제조하는 공정이 아닐 수 있다.
반면, 후술하는 단계에서 챔버 내로 낙하되는 용융 슬래그에 가스를 분사하여, 상기 가스의 압력에 의한 충돌로 인해 상기 용융 슬래그는 섬유화될 수 있다.
이후, 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계;를 실시할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 용융 슬래그에 분사하는 가스의 종류는 공기(Air), 아르곤(Ar), 질소(N2), 수소(H2) 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 종류의 가스를 이용함으로써, 비용을 효율적으로 절감할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 상기 가스의 압력은 5 내지 40bar 일 수 있다.
상기와 같이 분사 가스의 압력을 제어하여 분사함으로써, 목적하는 직경 및 길이의 내화 섬유를 제조할 수 있다.
또한, 상기 가스는 3 내지 100 Nm3/분의 유량으로 분사될 수 있다. 상기와 같은 유량으로 분사되는 경우, 목적하는 직경 및 길이의 섬유를 수득할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 섬유의 직경은 노즐의 직경, 가스의 분사압, 분사 가스의 종류에 따라 달라질 수 있다.
이후, 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 실시할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;는, 상기 섬유를 제1챔버 하단을 통해 제2챔버로 전달 및 적층하는 단계; 및
상기 제2챔버에 적층된 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;는, 상기 섬유를 냉각하고, 상기 냉각된 섬유로부터 발생하는 열을 회수하는 것일 수 있다.
이때, 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;에 의해, 200℃ 이상의 열에너지를 포집할 수 있다.
상기 포집 및 회수된 열에너지는 이후 재사용될 수 있다.
상기와 같이 슬래그에 포함된 현열을 효율적으로 회수하여 에너지를 절감할 수 있고, 용융 슬래그의 섬유화를 통해 고부가가치화가 용이할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예인 내화섬유를 이용한 단열재의 제조방법은, 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계; 상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계; 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계; 및 상기 바인더가 혼합된 섬유를 가압 및 성형하여 단열재를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
먼저, 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계; 상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계; 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계;는, 전술한 내화섬유의 제조방법 및 조건과 동일하므로, 이하 자세한 설명은 생략한다.
이후, 상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계; 및 상기 바인더가 혼합된 섬유를 가압 및 성형하여 단열재를 제조하는 단계;를 더 실시할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계;에서, 상기 바인더는 무기질 바인더를 포함할 수 있다.보다 더 구체적으로, 상기 바인더는 황산칼슘, 규산 나트륨, 규산 알루미나, 규산 칼슘, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 바인더는 상기 섬유화된 슬래그 100중량부에 대해 0중량부 초과 및 5중량부 이하만큼 첨가할 수 있다. 바인더가 상기 중량부만큼 첨가되는 경우, 제조된 섬유를 이용한 단열재로의 성형이 용이할 수 있다.
이후, 상기 바인더가 혼합된 섬유를 가압 및 성형하여 단열재를 제조하는 단계;를 실시할 수 있다. 상기 바인더가 혼합된 섬유에 일정 압력을 가해 성형함으로써, 단열재를 제조할 수 있다.
또한, 상기 단열재는 전술한 내화섬유를 이용한 것인 바, 상기 단열재의 단열 성능 전술한 내화섬유로부터 기인한 것일 수 있다. 이로부터, 단열 성능이 우수한 단열재를 제공할 수 있다.
실시예
제선 공정에서 부산물로 발생된 고로 슬래그에 SiO2 산화물을 더 첨가하고, 1550℃에서 용융하여 액상 형태로 만든 후 턴디쉬로 이송하였다. 상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그는 상기 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버 내로 분사하였다. 상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하였다. 이때, 상기 가스의 유량은 15Nm3/분이었다. 또한, 가스의 종류는 공기(Air) 가스를 이용하였으며, 상기 가스의 압력은 17bar였다.
이후, 상기 제조된 섬유는 제1챔버 하단을 통해 제2챔버로 전달되어 적층되었다. 이후, 상기 적층된 섬유에 포함된 현열을 회수하였다.
반면, 비교예는 고속 회전 원심 분리 공법으로 섬유화한 것 외에는 본원 실시예와 같은 조건에서 섬유를 제조하였다.
구분 슬래그의 용융온도
(℃)
가스 분사 유량
(Nm3/분)
가스의 종류 가스압
(bar)
섬유의 평균 직경
(㎛)
섬유의
전체 길이
(㎛)
섬유의 온도 차이
(℃)
단열기능
실시예1 1550 18 N2 17 6.3 413 279 가능
실시예2 1550 15 N2 17 8.5 324 284 가능
비교예1
(고속 회전 원심 분리 공법)
1550 - - - 5-7 40-100 - 가능
상기와 같이 비교예 및 실시예에 의해 제조된 내화섬유를 통해, 슬래그의 섬유화 가능성을 확인하였다. 다만, 고속 회전 분리 공법에 의해 제조된 비교예에 비해, 가스 분사를 통해 제조된 본원 실시예의 섬유의 길이가 더 우수함을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 본원 실시예는 원심 분리 공법을 이용하지 않고도 섬유를 제조할 수 있음을 확인하였다. 뿐만 아니라, 회전하지 않는 챔버로 낙하하는 용융 슬래그에 가스를 분사함으로써 장섬유의 내화섬유를 제조할 수 있었다.
따라서, 상기 실시예를 통해, 본원은 비용 절감 측면에서 매우 효과적인 공정을 이용하여, 장섬유의 단열기능이 우수한 내화섬유를 제조할 수 있음을 확인하였다.
아울러, 상기 섬유로부터 현열을 회수할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 섬유를 냉각하고, 상기 냉각된 섬유로부터 발생된 열을 회수할 수 있다.
보다 더 구체적으로, 현열을 회수하기 이전에 섬유의 온도와 현열을 회수한 단계에 의해 냉각된 섬유의 온도 차이는 200℃ 이상이었고, 이로부터 발생된 열을 회수할 수 있음을 확인하였다. 반면, 비교예 1과 같이, 실제로 지맨스에서 행하고 있는 슬래그 열회수 방법인 고속회전 원심공법 이용 시, 챔버벽을 수냉으로 유지하기 때문에 열회수가 본원 실시예에 비해 열악함을 확인할 수 있다. 반면, 본원 실시예에 의한 방법으로 내화섬유 제조 시, 효율적인 열회수가 가능함을 알 수 있다.
아울러, 도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 사용된 고로슬래그를 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 다른 일 구현예에 의해 제조된 내화섬유를 나타낸 것이다.
상기 도 2 및 도 3에 개시된 바와 같이, 고로슬래그를 이용하여 내화섬유를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
이로부터, 상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합한 후 성형함으로써 단열재도 제조할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (23)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;
    상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계;
    상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 이후에,
    상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;에서,
    상기 용융 슬래그는 1300 내지 1650℃의 온도 범위에서 용융하고,
    상기 용융 슬래그에 산화물을 더 첨가하되, 상기 산화물은 SiO2, Al2O3, Na2O또는 이들의 조합이며,
    상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 에서,
    상기 가스의 압력은 5 내지 40bar이고,
    상기 가스의 유량은 3 내지 100 Nm3/분 이고,
    상기 섬유의 평균 직경이 5 내지 10㎛이며,
    상기 섬유의 평균 전체 길이는 200 내지 10000㎛ 인 내화섬유의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 에서,
    상기 가스의 종류는 공기(Air), 아르곤(Ar), 질소(N2), 수소(H2) 또는 이들의 조합인 것인 내화섬유의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계;에서,
    상기 가스의 유량은 10 내지 20 Nm3/분이고,
    상기 가스의 압력은 15 내지 20bar인 것인 내화섬유의 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계;에서,
    상기 용융 슬래그를 상기 제1챔버로 분사하고,
    상기 제1챔버는 회전하지 않는 것인 내화섬유의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제6항에 있어서,
    제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;에서,
    상기 용융 슬래그는 고로 슬래그, 전로 슬래그, 또는 이들의 조합인 것인 내화섬유의 제조방법.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;는,
    상기 섬유를 제1챔버 하단을 통해 제2챔버로 전달 및 적층하는 단계; 및
    상기 제2챔버에 적층된 상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 포함하는 것인 내화섬유의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;는,
    상기 섬유를 냉각하고,
    상기 냉각된 섬유로부터 발생하는 열을 회수하는 것인 내화섬유의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계; 이전에 섬유의 온도와,
    상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계; 에 의해 냉각된 섬유의 온도의 차이는 200℃ 이상인 것인 내화섬유의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;에 의해,
    회수된 열에너지는 재사용되는 것인 내화섬유의 제조방법.
  19. 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;
    상기 턴디쉬로 이송된 상기 용융 슬래그를 턴디쉬 하단의 노즐을 통해 제1챔버로 분사하는 단계;
    상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계;
    상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계; 및
    상기 바인더가 혼합된 섬유를 가압 및 성형하여 단열재를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 제선, 제강 공정에서 발생된 용융 슬래그를 용융하여 턴디쉬로 이송시키는 단계;에서,
    상기 용융 슬래그는 1300 내지 1650℃의 온도 범위에서 용융하고,
    상기 용융 슬래그에 산화물을 더 첨가하되, 상기 산화물은 SiO2, Al2O3, Na2O또는 이들의 조합이며,
    상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 에서,
    상기 가스의 압력은 5 내지 40bar이고,
    상기 가스의 유량은 3 내지 100 Nm3/분이고,
    상기 섬유의 평균 직경이 5 내지 10㎛이며,
    상기 섬유의 평균 전체 길이는 200 내지 10000㎛ 인 것인 내화섬유를 이용한 단열재의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1챔버로 분사되는 상기 용융 슬래그에 가스를 분사하여 섬유를 제조하는 단계; 이후에,
    상기 섬유로부터 현열을 회수하는 단계;를 더 포함하는 것인 단열재의 제조방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계;에서,
    상기 바인더는 무기질 바인더를 포함하는 것인 단열재의 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계;에서,
    상기 바인더는 황산칼슘, 규산 나트륨, 규산 알루미나, 규산 칼슘, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 단열재의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제조된 섬유에 바인더를 혼합하는 단계;에서,
    상기 바인더는 상기 섬유 100중량부에 대해 0중량부 초과 및 5중량부 이하만큼 첨가되는 것인 단열재의 제조방법.
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