KR102422247B1 - Low carbon and rapid hardening cement composition using ladle furnace slag - Google Patents

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Abstract

A rapid hardening cement composition according to an embodiment of the present invention includes CA-based ladle furnace slag fine powder containing a lower content of Fe than the standard content and having smaller particle sizes than the sorting standard particle size; 0.2 to 2.0% of a setting retardant; and one or more selected from dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum, wherein the CA-based ladle furnace slag fine powder includes CA-based minerals which are 40 to 60% of the CA-based ladle furnace slag fine powder, and the powder degree of the CA-based ladle furnace slag fine powder is from 5,000 to 7,000 cm^2/g. According to the present invention, the high early and long-term strength and volume stability of the low carbon and rapid hardening cement composition can be ensured.

Description

정련슬래그를 이용한 저탄소 초속경 시멘트 조성물{LOW CARBON AND RAPID HARDENING CEMENT COMPOSITION USING LADLE FURNACE SLAG}Low-carbon super-velocity cement composition using refining slag

본 발명은 정련슬래그를 이용한 저탄소 초속경 시멘트 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a low-carbon super-velocity cement composition using refining slag.

본 발명은 과제 결과물로서 과제정보는 다음과 같다. As a result of the present invention, the task information is as follows.

1. 과제정보 : 104148411. Assignment information: 10414841

2, 부처명 : 중소벤처기업진흥공단 2, Department name: Small and Medium Venture Business Corporation

3. 과제관리기관 : 중소벤처기업진흥공단3. Task management agency: Small and Medium Venture Business Corporation

4. 연구사업명 : 창업성공패키지 사업화지원사업4. Research project name: Startup success package commercialization support project

5. 연구과제명 : 슬래그 기반 탄소저감형 초속경 에코 시멘트 5. Research project name: Slag-based carbon-reducing ultra-velocity eco-cement

6. 과제수행기관명 : 씨에스엠테크 6. Name of project performing organization: CM Tech

7. 연구기간 : 2021.03.23 ~ 2021.11.307. Research period: 2021.03.23 ~ 2021.11.30

국내 철강슬래그 발생량 및 활용 현황을 살펴보면, 연간 2,600만톤 이상의 슬래그가 발생하며 이 중 1,500만톤 정도 차지하는 고로슬래그는 시멘트 혼화재로 90% 이상 활용된다. 1,000만톤 내외의 전로 및 전기로 산화슬래그는 대부분 도로 및 성토용 골재로 활용되며, 위 두 슬래그 모두 재활용율이 99% 이상이다.Looking at the amount of domestic steel slag generation and utilization, more than 26 million tons of slag is generated annually, and blast furnace slag, which accounts for 15 million tons, is used as cement admixture for more than 90%. Most of the 10 million tons of oxidized slag for converters and electric furnaces is used as aggregate for roads and fills, and both slags have a recycling rate of more than 99%.

그러나 전로 및 전기로에서 발생되는 2차 정련슬래그(혹은 환원슬래그)는 연간 대략 100만톤 정도 발생되는 것으로 추측되나, 대부분 활용되지 못하고 철강사에서 처리에 어려움을 겪고 있다. (도 2a 참조. 용융 슬래그를 야적지에 배출하는 사진)However, it is estimated that about 1 million tons of secondary refining slag (or reduced slag) generated from converters and electric furnaces is generated per year, but most of them are not utilized, and steel companies are having difficulties in their treatment. (See Fig. 2a. Photo of discharging molten slag to the yard)

정련슬래그는 공정상 10~65%의 C2S(2CaO·SiO2)를 포함하며, 대략 1,600℃ 정도의 용융상태로 배출시 α상으로 존재하던 C2S가 서서히 냉각되는 과정에서 830℃ 부근에서 γ상으로 전이되고 이 과정에서 1.1배로의 체적팽창에 의해 수 시간~수 일간 동안 자체분화과정을 거치며 분말화된다. 이로 인해 골재로 활용이 불가하며, 야적지에 비산먼지발생으로 인해 지속적으로 물을 뿌리고, 그 과정에서 알카리 침출수가 발생하여 환경적인 문제를 유발한다. 이 것이 철강사 야외 현장의 환경오염 주요 원인으로 지적된다. (도 2d 참조. 알칼리 침출수 발생 사진)Refining slag contains 10~65% of C2S (2CaO·SiO2) in the process, and when discharged in a molten state of about 1,600°C, C2S existing in the α phase is gradually cooled and transitions to the γ phase at around 830°C. In this process, it undergoes a self-differentiation process for several hours to several days by volume expansion of 1.1 times and is powdered. For this reason, it cannot be used as aggregate, and water is continuously sprayed on the yard due to scattering dust, and alkaline leachate is generated in the process, causing environmental problems. This is pointed out as the main cause of environmental pollution at outdoor sites of steel companies. (See Fig. 2d. Photo of alkaline leachate generation)

정련슬래그는 공정 특성상 탈황을 위한 생석회(CaO)와 함께 탈산제로 Si 혹은 Al을 투입하며, 사용된 탈산제에 따라 CS(Calcium silicate)계와 CA(Calcium aluminate)계로 분류된다. CA계 정련슬래그의 경우 40-50%의 CaO와 20-30%의 Al2O3, 5-15%의 SiO2를 주요 산화물로 함유되며 위 산화물을 기반으로 하여 급결성 광물인 C12A7(12CaO·7Al2O3, Mayenite)를 40-55% 정도 포함하며, γ-C2S를 10-30% 함유하고 있다. 서냉된 정련슬래그더라도 γ-C2S는 반응성이 낮지만 C12A7에 의해 빠른 수화특성을 보인다. Refining slag uses Si or Al as a deoxidizer along with quicklime (CaO) for desulfurization due to the nature of the process. CA-based refining slag contains 40-50% CaO, 20-30% Al2O3, and 5-15% SiO2 as main oxides. It contains about 40-55% of γ-C2S and contains 10-30% of γ-C2S. Even in the annealed refining slag, γ-C2S has low reactivity, but shows rapid hydration by C12A7.

CA계 슬래그가 급결성 광물을 다량 함유하고 있으나, 현재는 CS계 슬래그와 혼합하여 배출되어 CA계 슬래그의 가치를 떨어트리고, 배출 슬래그의 품질변동이 심하게 된다. 나아가, 대부분의 철강사에서는 정련슬래그를 산화슬래그 및 전로슬래그와 혼합하여 배출 처리함으로써 (도 2b 참조. 산화슬래그와 혼합 배출된 사진), 산화슬래그 및 전로슬래그의 골재로서의 가치를 떨어트림과 동시에 정련슬래그의 활용 가치를 무용화하는 상황이다. 또한 상기 서술한 것과 같이, 배출 후 냉각과정에서 대부분의 철강사에서 물을 뿌림으로써 시멘트 조성물 원료로서의 가치를 상실하게 된다. (도 2c 참조. 슬래그 처리시 살수하는 사진)Although CA-based slag contains a large amount of quick-setting minerals, currently, it is mixed with CS-based slag and discharged, which reduces the value of CA-based slag and causes severe fluctuations in the quality of the discharged slag. Furthermore, in most steel mills, by mixing and discharging refining slag with oxide slag and converter slag (see Fig. 2b. Photo of oxidized slag mixed and discharged), the value of oxidized slag and converter slag as an aggregate is reduced and refined slag is simultaneously discharged. It is a situation that nullifies the use value of In addition, as described above, most of the steel yarns lose their value as a raw material for cement compositions by spraying water in the cooling process after discharge. (See Fig. 2c. Photo of watering when slag is treated)

한편, 시멘트 산업은 높은 온실가스 다배출 산업으로서, 산업계 총 발생량의 11% 수준으로 2030년 대비 탄소배출 목표 달성을 위해 유래없는 위기를 맞고 있다.시멘트의 주요 원료는 석회석으로서 석회석을 소성하는 과정에서 시멘트 산업 전량 배출중 82.3%를 배출하는데, 1톤의 시멘트 생산시 0.83 CO2·ton.eq. 배출한다. On the other hand, the cement industry is facing an unprecedented crisis in order to achieve the carbon emission target compared to 2030 at the level of 11% of the industry's total emission as a high greenhouse gas emission industry. The main raw material for cement is limestone, which is It emits 82.3% of the total emissions of the cement industry, and 0.83 CO2·ton.eq. discharge

이에 시멘트 산업에서 탄소 중립을 위한 기술적 수단 및 방법으로 탈탄산 원료의 활용, 대체연료의 활용, 기기 및 공정효율의 개선, CCUS 등이 제시되고 있으나, 이중 가장 효율적이고 빠른 접근은 탈탄산 원료(CO2 배출이 적은 대체원료)의 활용이라는 것으로 확인되었다. 따라서 시멘트 산업을 위해서 다양한 대체 저탄소 원료 개발이 요구되는 시점이다.Accordingly, as technical means and methods for carbon neutrality in the cement industry, the use of decarbonated raw materials, the use of alternative fuels, improvement of equipment and process efficiency, CCUS, etc. have been suggested, but among them, the most efficient and fastest approach is It was confirmed that the use of alternative raw materials with low emission). Therefore, it is time to develop various alternative low-carbon raw materials for the cement industry.

한편, 초속경 시멘트는 미국 포틀랜드 시멘트 협회(PCA) 연구소가 개발한 Regulated Set Cement(RSC)가 시초가 되었으며, 조기에 소요의 강도가 확보 가능하여 보수·보강 등의 긴급공사 외에도 급속 시공이 요구되는 건설, 토목 현장에서 고성능 콘크리트로서 매우 중요한 역할을 한다.On the other hand, super-velocity cement started with Regulated Set Cement (RSC), developed by the Portland Cement Association (PCA) research institute of the United States, and it is possible to secure the required strength at an early stage. , it plays a very important role as a high-performance concrete in the civil engineering field.

국내에서는 C4A3S(3CaO·3Al2O3·CaSO4, Hauyne)와, C12A7 및 C3A와 같은 CA(Calcium Aluminate)계를 주로 이용하여 초속경 시멘트를 제조한다.In Korea, C 4 A 3 S (3CaO·3Al 2 O 3 ·CaSO 4 , Hauyne) and CA (Calcium Aluminate) such as C12A7 and C3A are mainly used to manufacture super-fast cement.

현대사회의 특징인 고속화, 도시화, 구조물의 밀집화 등으로 인해 초속경 시멘트의 활용이 증가하고는 있으나, 일반 시멘트 대비 10배 이상의 고가에 단가로 인하여 시장은 제한적이다.Although the use of ultra-fast cement is increasing due to the high speed, urbanization, and density of structures, which are characteristics of modern society, the market is limited due to the price more than 10 times higher than that of general cement.

초속경 시멘트의 Al2O3 소스는 주로 보크사이트가 원료로 사용되며, 이 또한 국내에서 대부분 수입에 의존하는 고가의 원료로서 단가의 최저선은 한계를 가진다.The Al 2 O 3 source of super-velocity cement mainly uses bauxite as a raw material, and it is also an expensive raw material that is mostly imported from Korea, and has a limit on the lowest unit price.

대한민국 공개특허공보 10-2017-0122919(2017.11.07 공개)Korean Patent Publication No. 10-2017-0122919 (published on November 7, 2017) 대한민국 등록특허공보 10-1333084(2013.11.20 등록)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1333084 (Registered on November 20, 2013)

본 발명은 높은 초·장기강도와 체적안정성을 확보한 저탄소 초속경 시멘트 조성물을 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a low-carbon super-velocity cement composition having high ultra/long-term strength and volume stability.

본 출원의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The task of the present application is not limited to the task mentioned above, and another task that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일측면에 따른 초속경 시멘트 조성물은 기준 함량보다 낮은 함량의 Fe를 포함하며, 선별기준 입도보다 작은 CA계 정련슬래그 미분말; 0.2% 내지 2.0%의 응결지연제; 및 이수석고 및 반수석고에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 상기 CA계 정련슬래그 미분말은 상기 CA계 정련슬래그 미분말의 40% 내지 60%인 CA계 광물을 포함하고, 상기 CA계 정련슬래그 미분말의 분말도는 5,000cm2/g 내지 7,000cm2/g이다.The cement composition for super-velocity cement according to one aspect of the present invention includes a fine powder of CA-based refining slag that contains Fe in an amount lower than the reference content, and is smaller than the selection standard particle size; 0.2% to 2.0% of a setting retardant; and at least one selected from dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum, wherein the CA-based fine powder of refined slag contains 40% to 60% of the fine powder of CA-based refining slag, CA-based minerals, and the fineness of the CA-based refined slag fine powder is 5,000 cm 2 /g to 7,000 cm 2 /g.

상기 이수석고 및 상기 반수석고 중 반수석고가 선택된 경우, 상기 반수석고의 분말도는 2,500 cm2/g 내지 6,500cm2/g이고, 상기 CA계 정련슬래그 미분말은 100 중량부이고, 상기 반수석고는 10 중량부 내지 30 중량부일 수 있다.When hemihydrate gypsum is selected among the dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum, the fineness of the hemihydrate gypsum is 2,500 cm 2 /g to 6,500 cm 2 /g, the CA-based refined slag fine powder is 100 parts by weight, and the hemihydrate gypsum is It may be 10 parts by weight to 30 parts by weight.

상기 이수석고 및 상기 반수석고 중 이수석고가 선택된 경우, 상기 이수석고의 분말도는 2,500 cm2/g 내지 6,500cm2/g이고, 상기 CA계 정련슬래그 미분말은 100 중량부이고, 상기 이수석고는 20 중량부 내지 40 중량부일 수 있다.When dihydrate gypsum is selected among the dihydrate gypsum and hemihydrate gypsum, the fineness of the dihydrate gypsum is 2,500 cm 2 /g to 6,500 cm 2 /g, the CA-based refined slag fine powder is 100 parts by weight, and the dihydrate gypsum is 20 parts by weight parts to 40 parts by weight.

상기 이수석고 및 상기 반수석고가 선택된 경우, 상기 CA계 정련슬래그 미분말은 100 중량부이고, 상기 반수석고는 10 중량부 내지 30 중량부이고, 상기 이수석고는 20 중량부 내지 40 중량부일 수 있다.When the dihydrate gypsum and the hemihydrate gypsum are selected, the CA-based refined slag fine powder is 100 parts by weight, the hemihydrate gypsum is 10 parts by weight to 30 parts by weight, and the dihydrate gypsum may be 20 parts by weight to 40 parts by weight.

상기 선별기준 입도는 0.6mm 내지 10mm일 수 있다.The selection criterion particle size may be 0.6mm to 10mm.

상기 CA계 정련슬래그 미분말은 용융상태의 슬래그를 물과의 접촉없이 냉각시켜 형성될 수 있다.The CA-based refining slag fine powder may be formed by cooling slag in a molten state without contact with water.

상기 응결지연제는 상기 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 이루어질 수 있다.The setting delay agent may be made of at least one selected from the tartaric acid, sodium citrate, gluconic acid and citric anhydride.

본 발명은 건식서냉 정련슬래그(혹은 환원슬래그)를 이용한 저탄소 급결성 시멘트 조성물을 초속경 시멘트 대체재로 활용하기 위하여, 낮은 초·장기 강도 발현성 및 높은 체적변화율을 개선하고자 하는 것으로, 두 타입의 석고를 최적배합으로 활용하여 높은 초·장기강도와 체적안정성을 확보한 저탄소 초속경 시멘트 조성물을 제공할 수 있다. The present invention is to improve low ultra-long-term strength development and high volume change rate in order to utilize a low-carbon quick-setting cement composition using dry slow cooling refining slag (or reduced slag) as a substitute for super-velocity cement. Two types of gypsum It is possible to provide a low-carbon, super-velocity cement composition with high ultra-long-term strength and volume stability by using the optimal mixture.

본 발명에 따라 정련슬래그(혹은 환원슬래그)를 이용한 시멘트 조성물에 석고를 적절히 혼합 사용할 경우 초속경 시멘트 동등 이상의 성능을 발현하는 저탄소 시멘트 조성물로 활용이 가능하다. According to the present invention, when gypsum is properly mixed and used in the cement composition using refining slag (or reduced slag), it can be utilized as a low-carbon cement composition that exhibits performance equal to or higher than that of super-velocity cement.

본 발명은 천연원료 사용량을 대폭 저감하고 소성공정을 생략함에 따라 에너지 사용량 저감을 통한 생산단가 인하로 가격경쟁력 확보를 제공할 수 있다. The present invention can provide price competitiveness by significantly reducing the amount of natural raw materials used and omitting the firing process, thereby reducing the production cost through energy consumption reduction.

본 발명은 기존 초속경 시멘트는 1톤 제조시 0.92톤의 CO2를 배출하나, 본 개발제품은 0.16톤의 CO2 배출로 대폭 저감이 가능함에 따라 탄소발자국을 줄일 수 있다.The present invention emits 0.92 tons of CO2 per ton of cement per ton, but the developed product can reduce the carbon footprint by significantly reducing CO2 emissions of 0.16 tons.

본 출원의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effect of the present application is not limited to the above-mentioned effects, and another effect not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 서냉 건조 정련슬래그 미분말을 제조하는 과정을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2d는 기존의 정련 슬래그 처리방법의 사진들이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1의 과정 중 입도 선별 단계 결과의 사진들이다.
도 4는 건식 서냉 단계 후의 슬래그의 입도 분포 일예를 표로 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 자력 선별 단계 결과의 사진들이다.
도 6은 본 발명에 사용된 결합재의 사진을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 석고 혼합 응결 결과를 나타낸다.
도 8은 반수석고 혼입율에 따른 강도 결과를 나타낸다.
도 9는 이수석고 혼입율에 따른 강도 결과를 나타낸다.
도 10은 반수석고 및 이수석고의 혼합에 따른 길이 변화를 나타낸다.
1 shows a process for preparing an annealed drying slag fine powder.
2A to 2D are photographs of a conventional refining slag treatment method.
3A to 3D are photographs of the results of the particle size selection step in the process of FIG. 1 .
4 is a table showing an example of the particle size distribution of slag after the dry slow cooling step.
5A to 5C are photographs of results of the magnetic screening step.
6 shows a photograph of the binder used in the present invention.
7 shows the result of setting gypsum mixture according to the present invention.
8 shows the strength results according to the mixing rate of hemihydrate gypsum.
9 shows the strength results according to the mixing rate of dihydrate gypsum.
10 shows the length change according to the mixing of hemihydrate gypsum and dihydrate gypsum.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the accompanying drawings are only described in order to more easily disclose the contents of the present invention, and those of ordinary skill in the art can easily understand that the scope of the present invention is not limited to the scope of the accompanying drawings. you will know

또한, 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. In addition, the terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

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.In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명은 건식서냉 정련슬래그를 이용한 속경성 시멘트 조성물을 활용한다. 즉, 공정분리를 통해 CA계 정련슬래그(혹은 환원슬래그)를 건식 서냉처리하고, 입도선별을 통한 5mm under size(5mm 미만 사이즈)의 슬래그를 대상으로 자력선별하여 Fe 함량이 높은 시료는 배제하여 선별된 원료로, CA계 광물 함량이 40% 내지 60%인 분말도 5,000cm2/g 내지 7,000cm2/g를 갖는 미분말과, 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 상기 속경성 시멘트 조성물의 0.2% 내지 2.0%의 응결지연제가 함유된 속경성 시멘트 조성물이 제공된다. The present invention utilizes a fast-hardening cement composition using dry slow cooling refining slag. In other words, CA-based refining slag (or reduced slag) is dry annealed through process separation, and magnetically selected slag of 5 mm under size (size less than 5 mm) through particle size screening to exclude samples with high Fe content. As a raw material, it is a fine powder having a powder of 5,000 cm 2 /g to 7,000 cm 2 /g with a CA mineral content of 40% to 60%, and at least one selected from tartaric acid, sodium citrate, gluconic acid and citric anhydride. A fast-setting cement composition containing 0.2% to 2.0% of a setting retardant of the hard cement composition is provided.

정련슬래그내 CS계 광물이 40%미만인 경우, 초기 및 장기 강도가 낮고, 60% 초과인 경우, 응결지연제를 2% 이상 추가하여도 급결에 따라 시공을 위한 작업시간 확보가 제어가 힘들 수 있다. If the CS mineral content in the refining slag is less than 40%, the initial and long-term strength is low. .

본 발명과 다르게 분말도가 5,000cm2/g보다 작으면 수화반응률이 떨어질 수 있다. 또한 본 발명과 다르게 분말도가 7,000cm2/g보다 크면, 믹싱수가 증가되어 유동성이 떨어지고 높은 분말도로 제작하기 위해 분쇄비용이 증가할 수 있다. Unlike the present invention, if the fineness is less than 5,000cm 2 /g, the hydration reaction rate may be reduced. In addition, unlike the present invention, when the fineness is greater than 7,000cm 2 /g, the mixing number is increased, so that the fluidity is deteriorated and the grinding cost may increase in order to produce a high fineness.

도 1은 상기 선별된 원료로 미분말을 제조하는 과정을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제조 과정은 공정 분리 단계, 건식 서냉 단계, 입도 선별 단계, 조파쇄 단계, 자력 선별 단계 및 미분쇄 단계를 포함한다.1 shows a process for producing a fine powder from the selected raw material. As shown in FIG. 1 , the manufacturing process includes a process separation step, dry slow cooling step, particle size screening step, coarse crushing step, magnetic screening step and fine pulverization step.

1) 공정분리 단계1) Process separation step

본 단계는 정련슬래그 중 CS계 슬래그와 혼합되지 않은 용융상태의 CA계 슬래그를 확보하여 준비하는 단계이다. 배출공정에서 산화 및 전로슬래그와 정련슬래그가 분리 배출되도록 별도의 포트를 구비하여 각 포트에 배출하도록 하며, 정련슬래그 중에서도 CA계와 CS계가 분리 배출되도록 별도의 포트를 구비하여 각 포트에 배출되도록 한다. This step is a step to secure and prepare CA-based slag in a molten state that is not mixed with CS-based slag among refining slag. Separate ports are provided so that oxidation, converter slag and refining slag are separately discharged in the discharge process, and are discharged to each port. .

즉 CA계 슬래그를 저탄소 급결 시멘트에 활용하기 위해, 용융단계에서 배출시 별도의 포트에 수집하여 서냉 공정을 위해 분리 보관한다.In other words, in order to utilize CA-based slag for low-carbon quick-setting cement, when discharged from the melting stage, it is collected in a separate port and stored separately for the slow cooling process.

하기의 표 1에는 CS계 및 CA계 슬래그에 따른 산화물 조성비가 기재되어 있다. CS계 슬래그와 CA계 슬래그는 산화물 조성에서 큰 차이를 보이며, 특히 사용 환원제 타입에 따른 공정 특성상 SiO2와 Al2O3 함량 차가 크다. 표 1을 보면, CS계는 Al2O3 함량이 5-15%이며 CA계는 25-35%이다. 현재 확보되고 있는 슬래그는 혼합된 상태의 슬래그이고, 하기 표 1은 자체 분리한 것으로서 성분 조성비에서 다소 편차가 있음을 알 수 있다.Table 1 below describes the oxide composition ratios according to the CS-based and CA-based slags. CS-based slag and CA-based slag show a large difference in oxide composition, and in particular, a large difference in SiO 2 and Al 2 O 3 content due to process characteristics depending on the type of reducing agent used. Referring to Table 1, the Al 2 O 3 content of the CS system is 5-15% and the CA system is 25-35%. The currently secured slag is slag in a mixed state, and Table 1 below shows that there is a slight deviation in the composition ratio of components as self-separated.

산화물
조성비
oxide
composition ratio
구분
입고일
division
delivery date
CS계 슬래그CS-based slag CA계 슬래그CA-based slag
CaOCaO Fe2O3 Fe 2 O 3 Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 MgOMgO CaOCaO Fe2O3 Fe 2 O 3 Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 MgOMgO 2021. 1차2021. 1st 50.250.2 1.21.2 14.614.6 20.220.2 11.211.2 54.754.7 1.11.1 26.326.3 7.07.0 6.76.7 2021. 2차2021. 2nd 44.844.8 2.32.3 13.913.9 22.622.6 12.112.1 54.454.4 0.80.8 27.727.7 6.96.9 7.37.3 2021. 3차2021. 3rd 36.1 36.1 21.7 21.7 9.4 9.4 17.6 17.6 8.0 8.0 49.149.1 2.1 2.1 33.333.3 5.25.2 6.6 6.6 2021. 4차2021. 4th 40.3 40.3 6.2 6.2 12.3 12.3 23.2 23.2 11.9 11.9 51.351.3 1.2 1.2 29.029.0 6.36.3 6.7 6.7 2021. 5차2021. 5th 36.136.1 21.721.7 9.49.4 17.617.6 8.08.0 46.246.2 5.15.1 32.632.6 6.26.2 6.66.6

그러나 공정이 분리되어 CA계 슬래그만을 단독으로 활용하는 경우 현재 혼합된 상태 정련슬래그의 Al2O3 함량 편차 범위 10-35%를 25-35%로 쉽게 제어가 가능해짐에 따라 고농도(40% 내지 60%)의 CA(Calcium aluminate)계 광물(C12A7(Mayenite) 및 C3A 등) 함량을 갖는 슬래그 원료의 확보가 가능하다.However, when the process is separated and only CA-based slag is used alone, the Al 2 O 3 content deviation range of the current mixed state refining slag can be easily controlled from 10-35% to 25-35%. 60%) of CA (Calcium aluminate)-based minerals (C12A7 (Mayenite) and C3A, etc.) content of slag raw materials can be secured.

2) 건식 서냉 단계2) Dry slow cooling step

살수처리를 통해 급결성 광물인 C12A7 및 C3A가 시멘트적 성질을 상실하게 되는 것을 방지하기 위해, 용융상태인 슬래그를 포트를 이용하여 냉각 장소로 이동후 물과의 접촉없이 온전히 분화과정을 거치도록 한다. 즉 용융상태로 배출되었던 슬래그는 상온으로 냉각 시까지 수분과의 접촉이 없이 포트내에 유지 보관되어 선별장으로 이동시킨다.In order to prevent the quick-setting minerals C12A7 and C3A from losing their cementitious properties through sprinkling treatment, the slag in the molten state is moved to a cooling place using a pot, and then completely undergoes the differentiation process without contact with water. That is, the slag discharged in the molten state is maintained and stored in the pot without contact with moisture until it is cooled to room temperature and moved to the sorting plant.

정련슬래그를 건식화 하기 위해서는 별도의 수분과 접촉이 없는 밀폐공간이 요구되며, 밀폐공간내에서 1600℃ 이상의 고온 용융 슬래그가 냉각하는 과정에서 발산되는 폐열을 공기순환기를 통한 고온 열풍의 열 회수도 가능하며, 분화되는 미분은 도 4에 표기한 바와 같이 25% 이상 150㎛이하의 미분말로 존재함에 따라 집진기를 통하여 150㎛ 이하의 고미분말 확보가 분쇄공정 없이 가능하다.In order to dry refining slag, a closed space without separate moisture and contact is required. It is also possible to recover the heat of high-temperature hot air through an air circulator by using the waste heat generated in the process of cooling the high-temperature molten slag above 1600℃ in the enclosed space. And, as the differentiated fine powder exists as a fine powder of 25% or more and 150 μm or less as shown in FIG. 4, it is possible to secure a high fine powder of 150 μm or less through a dust collector without a grinding process.

물과 접촉하지 않고 냉각된 건식 서냉 정련슬래그는 함유하고 있는 C12A7 및 C3A 등의 광물이 높은 반응성을 유지함에 따라 급결성 시멘트 조성물 원료로서 가치를 유지할 수 있다.Dry slow cooling refining slag cooled without contact with water can maintain its value as a raw material for quick-setting cement compositions as the minerals such as C12A7 and C3A contained therein maintain high reactivity.

3) 입도 선별 단계3) Particle size selection step

도 3a 내지 도 3d는 입도 선별 단계 결과의 사진들이다. 3a : 건식 서냉 단계 이후의 결과물인 슬래그, 3b, 3c : 입도 5mm 초과 크기, 3d : 입도 5mm 이하 크기. 도 4는 건식 서냉 단계 후의 슬래그의 입도 분포 일예를 표로 나타낸 도면이다.3A to 3D are photographs of the results of the particle size selection step. 3a: slag resulting from the dry slow cooling step, 3b, 3c: a particle size exceeding 5 mm, 3d: a particle size of 5 mm or less. 4 is a table showing an example of the particle size distribution of slag after the dry slow cooling step.

건식 서냉된 정련슬래그는 입도 선별장으로 이동되어 5mm 체를 기준으로 입도 분급을 통하여 ① 5mm over size(5mm 초과 사이즈)와 ② 5mm under size로 분류한다. 건식 서냉된 정련슬래그는 입도에 따라 급결성 및 초기 발열성에서 큰 차이를 보임에 따라 입도를 분류하여 활용 용도를 달리하기 위함이다.The dry slow-cooled refining slag is moved to the particle size sorting plant and classified into ① 5mm over size and ② 5mm under size through particle size classification based on a 5mm sieve. Dry annealed refining slag shows a big difference in quick setting and initial exothermic properties depending on the particle size, so it is to classify the particle size and use it differently.

다만 슬래그의 입도는 배출 시의 조성 및 환경변화에 따라 상이함에 따라, 설계조건에 따라 입도분류 체의 범위는 0.6mm 내지 10mm로 필요 제품량에 따라 변동가능성이 있다. 즉 선별 기준입도에 따라 체의 범위가 달라질 수 있다.However, as the particle size of slag differs according to the composition and environmental changes at the time of discharge, the range of the particle size classification sieve is 0.6 mm to 10 mm depending on the design conditions, and there is a possibility of variation depending on the required product quantity. That is, the range of the sieve may vary depending on the selection standard particle size.

다시말해, 선별 기준입도에 따라 분류된 슬래그들의 속성에 맞게끔 슬래그들을 조합 이용하는 것을 포함하는 것으로서, 5mm 기준으로 분류된 슬래그들의 속성에 기반한 사항들을 본 명세서에 기재하고 있지만, 다른 선별 기준입도가 적용되어 동일한 속성 분석을 통해 슬래그들을 조합 이용할 수 있다. 따라서 잔골재 표준입도 체의 범위에 맞게끔 본 발명 역시 0.6mm 내지 10mm 범위 내에서 선별 기준입도를 채용하여 적용할 수 있음은 당연하다. In other words, it includes using a combination of slags to match the properties of the slags classified according to the selection standard particle size. Thus, slags can be combined and used through the same property analysis. Therefore, it is natural that the present invention can also be applied by adopting a selection standard particle size within the range of 0.6mm to 10mm to fit the range of the fine aggregate standard particle size.

4) 조파쇄 단계4) Crushing step

5mm 초과 크기(over size)의 경우 다양한 사이즈(5mm~수십cm)의 덩어리로 존재하며, 이를 조파쇄기를 이용하여 5mm 미만 크기(under size)로 파쇄한다. 설계조건에 따라, 선별 기준입도는 달라질 수 있다. In the case of over size of 5mm, it exists in lumps of various sizes (5mm ~ tens of cm), and it is crushed to size under 5mm (under size) using a crusher. Depending on the design conditions, the selection standard particle size may vary.

5) 자력 선별 단계 5) Magnetic screening step

① 5mm over size 슬래그를 조파쇄한 5mm under size 슬래그 및 ② 5mm under size 슬래그는 분류된 상태로 모두 자력선별기로 이동되어 자력 선별 된다. 도 5a 내지 도 5c는 자력 선별 단계 결과의 사진들이다. 5a, 5b : 자력 선별의 예, 5c : 입도별 자력선별된 시료.① 5mm under size slag obtained by rough crushing 5mm over size slag and ② 5mm under size slag are all sorted and moved to a magnetic separator for magnetic separation. 5A to 5C are photographs of results of the magnetic screening step. 5a, 5b: Examples of magnetic sorting, 5c: magnetically screened samples by particle size.

건식 서냉 정련 슬래그는 자력 선별 단계가 없이 분쇄될 경우 최대 10% 이상의 Fe 산화물 함량을 보이며, 이는 결합재로 활용시 강도저하 요인이 된다. 또한 높은 Fe 함량은 연성으로 인해 분쇄시의 효율을 떨어트릴 수 있으므로, 자력 선별시 선별기의 Gauss 조절을 통하여 2% 이내로 제어가 필요하다.Dry slow cooling slag shows a maximum of 10% or more of Fe oxide when pulverized without a magnetic sorting step, which is a factor in reducing strength when used as a binder. In addition, high Fe content can decrease the efficiency of grinding due to ductility, so it is necessary to control it to within 2% through Gauss control of the sorter during magnetic sorting.

나아가, 자력에 의해 선별된 Fe 산화물 함량이 높은 슬래그는 철강사의 공정원료로 재투입이 가능하며, 시멘트사의 Fe 소스로도 활용 가능하다.Furthermore, the slag with a high Fe oxide content selected by magnetic force can be reintroduced as a process raw material for steel mills, and can also be used as an Fe source for cement companies.

하기의 표 2 및 표 3은 입도별 자력 선별 단계 후의 산화물 및 광물 조성을 기재한 것이다.Tables 2 and 3 below describe the oxide and mineral compositions after the magnetic separation step for each particle size.

CaOCaO Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 MgOMgO SO3 SO 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 EtcEtc SumSum 5mm over+조파쇄5mm over + crushing 48.648.6 30.330.3 5.745.74 10.710.7 3.663.66 0.620.62 0.380.38 100100 5mm under size5mm under size 47.147.1 30.430.4 8.298.29 7.677.67 3.43.4 2.142.14 1One 100100

입도granularity CaOCaO Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 MgOMgO SO3 SO 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 5mm over
+조파쇄
5mm over
+ Crushing
48.648.6 30.330.3 5.745.74 10.710.7 3.63.6 0.60.6
2.5mm2.5mm 47.3 47.3 26.3 26.3 6.9 6.9 8.0 8.0 3.2 3.2 2.2 2.2 1.2mm1.2mm 49.1 49.1 27.7 27.7 7.1 7.1 10.0 10.0 3.9 3.9 0.8 0.8 0.6mm0.6mm 49.2 49.2 29.0 29.0 7.6 7.6 8.2 8.2 4.1 4.1 0.6 0.6 0.3mm0.3mm 49.1 49.1 30.5 30.5 7.0 7.0 6.6 6.6 3.3 3.3 2.0 2.0 0.15mm0.15mm 49.3 49.3 31.5 31.5 6.2 6.2 6.5 6.5 3.3 3.3 1.6 1.6

6) 미분쇄 단계 6) pulverization step

자력 선별 후 Fe 함량이 높은 선별 시료를 배제한 ① 5mm over size + 조파쇄 슬래그 및 ② 5mm under size 슬래그는 각각 미분쇄를 통하여 분말도 5,000~7,000cm2/g의 분말도의 미분말로 제조한다.① 5mm over size + coarse crushed slag and ② 5mm under size slag, excluding screening samples with high Fe content after magnetic screening, are each finely pulverized to produce fine powder with a fineness of 5,000~7,000cm 2 /g.

① 5mm over size + 조파쇄 슬래그와 ② 5mm under size 슬래그는 C2S 상변이 과정의 체적변화에 의한 자체분화 정도에 따라 형상차가 발생된 것으로, 분화율이 높은 ② 5mm under size에서 상대적으로 SiO2 함량이 더 높다.① 5mm over size + coarse crushed slag and ② 5mm under size slag are different in shape depending on the degree of self-differentiation due to volume change in the C2S phase change process. ② The SiO 2 content is relatively high at 5mm under size higher

(7) 속경성 시멘트 조성물 제조 단계(7) Preparation of fast-setting cement composition

앞서 형성된 미분말과, 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 0.2% 내지 2.0%의 응결지연제가 함유된 속경성 시멘트 조성물이 제공된다.There is provided a fast-setting cement composition containing the previously formed fine powder and at least one selected from tartaric acid, sodium citrate, gluconic acid and citric anhydride in an amount of 0.2% to 2.0% of a setting retarder.

위 건식 서냉 정련슬래그(혹은 환원슬래그)를 이용한 속경성 시멘트 조성물의 주요 광물은 CA계 광물로서 CA계 광물은 물과 반응시 최종적으로 C3AH6 광물을 생성하나, 석고를 혼합하여 SO3 2- 이온의 용출과의 반응을 통하여 표면에 침상형 에트린자이트(ettringite)(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)를 생성하고, 이는 지속적인 강도발현을 유발하여 장기강도 발현에도 기여할 수 있다.The main mineral of the quick-hardening cement composition using the dry slow-cooling refining slag (or reduced slag) above is a CA-based mineral. The CA-based mineral ultimately produces a C3AH6 mineral when it reacts with water, but by mixing gypsum, the SO 3 2- ion Through the reaction with dissolution, needle-like ettringite (3CaO·Al 2 O 3 ·3CaSO 4 ·32H 2 O) is generated on the surface, which induces continuous strength expression and can contribute to long-term strength expression. .

에트린자이트는 높은 결합수를 가지기 때문에 밀도가 낮아 점유체적이 크고 이로인해 팽창성 재료로 사용되기도 하며, 따라서 건식서냉 정련슬래그를 이용한 속경성 시멘트 조성물을 단독 사용할 경우 발생하던 수축보상으로 체적안정성 확보가 가능하다.Etrinzite has a high binding water, so it has a low density, so it has a large occupied volume and is used as an intumescent material. It is possible.

그러나 석고는 타입에 따라 제조조건이 다르고 그에 따른 용해도 및 시멘트에 기여하는 역할이 각기 차이를 보이며, 과도한 혼입에 따른 에트린자이트 생성으로 팽창파괴 위험성도 잠재하기 때문에 적절한 석고의 타입 및 혼입율은 중요한 결정인자가 된다.However, since gypsum has different manufacturing conditions depending on the type, its solubility and its contribution to cement are different, and there is a potential risk of expansion and fracture due to the formation of ethrinzite due to excessive mixing, the appropriate type and mixing rate of gypsum are important. become the determinant

이에 본 발명에서는 건식 서냉 정련슬래그(혹은 환원슬래그)를 이용한 속경성 시멘트 조성물을 이용한 저탄소 초속경 시멘트 조성물에 적합한 석고의 타입 및 혼입률을 제안하고자 한다.Accordingly, the present invention intends to propose a type and mixing rate of gypsum suitable for a low-carbon, super-fast cement composition using a fast-setting cement composition using dry slow-cooling refining slag (or reduced slag).

실시예 1. 반수석고를 이용한 고품질 저탄소 초속경 시멘트 조성물Example 1. High-quality low-carbon super-velocity cement composition using hemihydrate gypsum

반수석고(calcined gypsum, CaSO4·1/2H2O)는 이수석고(gypsum dihydrate, CaSO4·2H2O)를 고온처리 혹은 고온처리와 함께 고압처리를 병행하여 반수상태로 인위적으로 가공처리 한 것으로 추가적인 공정처리에 의해 국내에서 고가의 단가에 판매되고 있다.Calcined gypsum (CaSO 4 ·1/2H 2 O) is artificially processed into hemihydrate by high-temperature treatment or high-temperature treatment and high-pressure treatment with gypsum dihydrate (CaSO 4 ·2H 2 O). It is sold at a high unit price in Korea by additional processing.

반수석고는 이수석고보다 초기 용해도가 높아 믹싱시 빠르게 반응에 기여하여 초기강도를 크게 개선할 수 있어, 본 발명의 시멘트 조성물을 믹싱 후 3시간에도 최대 40MPa(보통 포틀랜드 시멘트의 7일강도 수준, 3시간 강도발현 불가)까지 발현이 가능한 것을 확인하였다. Since hemihydrate gypsum has a higher initial solubility than dihydrate gypsum, it contributes to a quick reaction during mixing and can greatly improve the initial strength. It was confirmed that expression is possible up to time intensity expression impossible).

또한 본 발명의 시멘트 조성물을 믹싱 후 타설하여 1시간 내에 20MPa 이상을 발현함으로서 콘크리트 2차 제품의 생산시간 단축용으로도 활용이 가능하다.In addition, by pouring the cement composition of the present invention after mixing and expressing 20 MPa or more within 1 hour, it can be utilized for shortening the production time of secondary concrete products.

본 발명은, 공정분리를 통해 CA계 정련슬래그(혹은 환원슬래그)만을 대상으로 건식 서냉처리되어 입도선별을 통한 5mm under size의 슬래그를 대상으로 자력선별하여 Fe 함량이 높은 시료는 배제하고, 선별된 원료로 CA(Calcium aluminate)계 광물을 40% 내지 60% 이상 함유한 분말도 5,000cm2/g 내지 7,000cm2/g를 갖는 미분말 100 중량부, 분말도 2,500 cm2/g 내지 6,500cm2/g 반수석고 10 중량부 내지 30 중량부, 응결지연제는 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 0.2% 내지 2.0%로 함유한 급결성 시멘트 조성물이 제공된다. In the present invention, only CA-based refining slag (or reduced slag) is subjected to dry slow cooling through process separation, and magnetically selected slag of 5 mm under size through particle size screening to exclude samples with high Fe content, 100 parts by weight of a fine powder having a fineness of 5,000cm 2 /g to 7,000cm 2 /g containing 40% to 60% or more of a CA (Calcium aluminate)-based mineral as a raw material, a fineness of 2,500 cm 2 /g to 6,500cm 2 / g Hemihydrate gypsum 10 to 30 parts by weight, the setting retardant is provided with a quick-setting cement composition containing 0.2% to 2.0% of at least one selected from tartaric acid, sodium citrate, gluconic acid and citric anhydride.

반수석고의 분말도가 2,500cm2/g보다 작으면, 반응성이 떨어지고, 반수석고의 분말도가 6,500cm2/g보다 크면 분쇄비용이 과도하게 증가할 수 있다.If the fineness of the hemihydrate gypsum is less than 2,500 cm 2 /g, the reactivity is lowered, and if the fineness of the hemihydrate gypsum is greater than 6,500 cm 2 /g, the grinding cost may excessively increase.

실시예 2. 이수석고를 이용한 저단가 저탄소 초속경 시멘트 조성물Example 2. Low-cost, low-carbon, super-velocity cement composition using dihydrate gypsum

이수석고는 천연상태로 바닷물에 용해되어 있거나 지각내부에 존재하는 천연이수석고와, 산업발달로 공정에서 부산되는 폐석고를 통칭하는 화학석고로 분류된다.Dihydrate gypsum is classified into natural dihydrate gypsum dissolved in seawater or existing in the earth's crust in its natural state, and chemical gypsum, which is a generic term for waste gypsum produced in the process of industrial development.

천연석고는 화학석고 대비 높은 순도를 갖지만, 단가가 높아 활용율이 낮다. 또한 화학석고는 인산석고, 불산석고, 탈황석고 등 다양한 공정에서 부산되며, 단가가 낮아 건설소재 제조에 활용율이 높다.Natural gypsum has a higher purity than chemical gypsum, but its utilization rate is low due to its high unit price. In addition, chemical gypsum is produced by various processes such as phosphate gypsum, hydrofluoric acid gypsum, and desulfurized gypsum.

이수석고는 반수석고 대비 초기 용해도가 떨어져 3시간 강도(5-10MPa) 발현율은 낮다. 그러나 3일 재령부터는 반수석고 이상의 강도를 발현하여 초속경 시멘트 조성물 제조를 위한 단가적인 측면, 그리고 화학석고를 사용시 100% 산업부산물을 활용한다는 필환경 측면에서 강점이 있다.Dihydrate gypsum has lower initial solubility compared to hemihydrate gypsum, so the 3-hour strength (5-10 MPa) expression rate is low. However, from the age of 3 days, the strength is greater than that of semi-hydraulic gypsum, which has strengths in terms of unit cost for the production of super-fast cement compositions, and in terms of the environment in which 100% industrial by-products are used when chemical gypsum is used.

본 발명은 공정분리를 통해 CA계 정련슬래그(혹은 환원슬래그)만을 대상으로 건식 서냉처리되어 입도선별을 통한 5mm under size의 슬래그를 대상으로 자력선별하여 Fe 함량이 높은 시료는 배제하고, 선별된 원료로 CA(Calcium aluminate)계 광물을 40% 내지 60%를 함유한 분말도 5,000cm2/g 내지 7,000cm2/g를 갖는 미분말 100 중량부, 분말도 2,500 cm2/g 내지 6,500cm2/g 을 갖는 천연이수석고 혹은 화학석고 중 선택적으로 20 중량부 내지 40 중량부, 응결지연제는 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 0.2% 내지 2.0%로 함유한 급결성 시멘트 조성물을 제공한다.The present invention is a dry slow cooling treatment for only CA-based refining slag (or reduced slag) through process separation, and magnetic separation of 5mm under size slag through particle size screening, excluding samples with high Fe content, selected raw materials 100 parts by weight of a fine powder having a fineness of 5,000 cm 2 /g to 7,000 cm 2 /g containing 40% to 60% of a calcium aluminate (CA)-based mineral, a fineness of 2,500 cm 2 /g to 6,500 cm 2 /g Selectively from 20 parts by weight to 40 parts by weight of natural dihydrate gypsum or chemical gypsum having A composition is provided.

실시예 3. 반수 및 이수석고의 혼합 사용한 저탄소 초속경 시멘트 조성물Example 3. Low-carbon ultra-rapid cement composition using a mixture of hemihydrate and dihydrate gypsum

반수석고를 사용할 경우 초기재령(1시간, 3시간 및 1일강도)의 강도발현율은 높지만, 단가 상승의 문제가 발생함에 따라 반수석고와 이수석고를 적절히 혼합하여 사용하는 조성물도 용도에 따라 활용할 수 있다.In the case of using hemihydrate gypsum, the strength expression rate at the initial age (1 hour, 3 hours, and daily strength) is high, but as a problem of unit price increase occurs, a composition using hemihydrate gypsum and dihydrate gypsum appropriately mixed can also be used depending on the purpose. .

공정분리를 통해 CA계 정련슬래그(혹은 환원슬래그)만을 대상으로 건식 서냉처리되어 입도선별을 통한 5mm under size의 슬래그를 대상으로 자력선별하여 Fe 함량이 높은 시료는 배제하고, 선별된 원료로 CA(Calcium aluminate)계 광물을 40% 내지 60% 함유한 분말도 5,000cm2/g 내지 7,000cm2/g를 갖는 미분말 100 중량부, 반수석고 10 중량부 내지 30 중량부, 천연이수석고 혹은 화학석고 중 선택한 이수석고 20 중량부 내지 40 중량부, 응결지연제는 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 0.2% 내지 2.0%로 함유한 급결성 시멘트 조성물이 제공된다.Only CA-based refining slag (or reduced slag) is dry annealed through process separation, and magnetically selected slag of 5mm under size through particle size screening to exclude samples with high Fe content, and CA ( Calcium aluminate) containing 40% to 60% of a fine powder having a fineness of 5,000cm 2 /g to 7,000cm 2 /g, 100 parts by weight, 10 parts by weight to 30 parts by weight of hemihydrate gypsum, natural dihydrate gypsum or chemical gypsum 20 to 40 parts by weight of the selected gypsum dihydrate, and the setting retarder is provided with a quick-setting cement composition containing 0.2% to 2.0% of at least one selected from tartaric acid, sodium citrate, gluconic acid and citric anhydride.

도 7은 본 발명에 따른 석고 혼합 응결 결과를 나타낸다. 도 7의 경우, 응결지연제가 0.5% 내지 1.5% 함유된 것으로, OPC100은 보통포틀랜드시멘트 100%를, RSC100은 초속경 시멘트를 사용한 콘크리트 100%를, SC-LFS는 건식 서냉 정련슬래그를, HG25는 건식 서냉 정련슬래그와 반수석고의 비율이 75:25를, DG40는 건식 서냉 정련슬래그와 이수석고의 비율이 60:40을 나타낸다.또한 그래프에서 H:M은 응결시간 표시로서 시:분을 의미한다. 7 shows the result of setting gypsum mixture according to the present invention. In the case of Figure 7, 0.5% to 1.5% of the setting retarder is contained, OPC100 is 100% ordinary Portland cement, RSC100 is concrete using super-velocity cement 100%, SC-LFS is dry slow cooling refining slag, HG25 is The ratio of dry slow-cooled refining slag to hemihydrate gypsum is 75:25, and DG40 shows the ratio of dry slow-cooled refining slag to dihydrate gypsum is 60:40. .

도 8은 반수석고 혼입율에 따른 강도 결과를 나타낸다. 도 8은 3시간, 1일, 3일, 28일 경과 후의 압축강도 및 휨강도의 변화를 나타낸다. 도 8에서 LFS+는 반수석고와 건식 서냉 정련슬래그를 포함하는 본 발명의 시멘트를 나타낸다. 또한, HG20 내지 HG28은 건식 서냉 정련슬래그와 반수석고의 비율이 80:20 내지 72:28인 것을 나타낸다. 8 shows the strength results according to the mixing rate of hemihydrate gypsum. 8 shows the changes in compressive strength and flexural strength after 3 hours, 1 day, 3 days, and 28 days. In FIG. 8, LFS+ represents the cement of the present invention including hemihydrate gypsum and dry slow cooling refining slag. In addition, HG20 to HG28 indicate that the ratio of dry slow cooling refining slag and hemihydrate gypsum is 80:20 to 72:28.

도 9는 이수석고 혼입율에 따른 강도 결과를 나타낸다.도 9는 기중양생 및 수중양생 시 3시간, 1일, 3일, 28일 경과 후의 압축강도를 나타낸다. 도 9에서 LFS75HG25는 건식 서냉 정련슬래그와 반수석고의 비율이 75:25인 시멘트를 나타낸다. LFS+는 이수석고와 건식 서냉 정련슬래그를 포함하는 본 발명의 시멘트를 나타낸다. DG30 내지 DG 40은 건식 서냉 정련슬래그와 이수석고의 비율이 각각 70:30, 68:32, 66:34, 64:36, 62:38, 그리고 60:40인 경우를 나타낸다. AI는 Activity Index(수화활성도)의 줄임말로 OPC100 시험체 대비 비교대상 시험체의 강도값을 비율로 비교한 것이다.9 shows the strength results according to the mixing rate of dihydrate gypsum. FIG. 9 shows the compressive strength after 3 hours, 1 day, 3 days, and 28 days during air curing and water curing. In FIG. 9, LFS75HG25 represents cement in which the ratio of dry slow-cooled refining slag to hemihydrate gypsum is 75:25. LFS+ refers to the cement of the present invention comprising dihydrate gypsum and dry slow cooling refining slag. DG30 to DG 40 represent the case where the ratio of dry slow cooling refining slag and dihydrate gypsum is 70:30, 68:32, 66:34, 64:36, 62:38, and 60:40, respectively. AI is an abbreviation for Activity Index (hydration activity), and compares the intensity value of the OPC100 specimen to the comparison specimen in a ratio.

도 10은 반수석고 및 이수석고의 혼합에 따른 시험체의 수중양생 및 기건양생에서의 길이 변화를 나타낸다. 도 10에서 SCLFS75HG25는 건식 서냉 정련슬래그와 반수석고의 비율이 75:25를 나타낸다. SCLFS60DG40는 건식 서냉 정련슬래그와 이수석고의 비율이 60:40을 나타낸다.Figure 10 shows the length change in the water curing and air-dry curing of the specimen according to the mixing of hemihydrate gypsum and dihydrate gypsum. In Figure 10, SCLFS75HG25 shows a 75:25 ratio of dry slow cooling refining slag and hemihydrate gypsum. In SCLFS60DG40, the ratio of dry slow cooling refining slag to dihydrate gypsum is 60:40.

이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다As described above, the embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is recognized by those with ordinary skill in the art. It is self-evident to Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (7)

용융상태의 슬래그를 물과의 접촉없이 서냉하고, 선별기준 입도 0.6 내지 10mm 보다 작고, 기준 함량보다 낮게 Fe를 함유하며, CA계 광물을 40 내지 60% 포함하고, 분말도가 5,000 내지 7,000cm2/g인 조건을 충족하도록 제조한 CA계 정련슬래그 미분말 100 중량부;
분말도가 2,500 내지 6,500cm2/g인 반수석고 10 내지 30 중량부; 및
시멘트 조성물의 0.2 내지 2.0%로 포함되고, 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 응결지연제;를 포함하는 초속경 시멘트 조성물.
The slag in the molten state is slowly cooled without contact with water, the particle size of the selection criterion is smaller than 0.6 to 10 mm, contains Fe lower than the reference content, contains 40 to 60% of CA-based minerals, and the fineness is 5,000 to 7,000 cm 2 /g 100 parts by weight of CA-based refined slag fine powder prepared to satisfy the condition;
10 to 30 parts by weight of hemihydrate gypsum having a fineness of 2,500 to 6,500 cm 2 /g; and
Containing 0.2 to 2.0% of the cement composition, a setting retardant comprising at least one selected from tartaric acid, sodium citrate, gluconic acid and citric anhydride;
용융상태의 슬래그를 물과의 접촉없이 서냉하고, 선별기준 입도 0.6 내지 10mm 보다 작고, 기준 함량보다 낮게 Fe를 함유하며, CA계 광물을 40 내지 60% 포함하고, 분말도가 5,000 내지 7,000cm2/g인 조건을 충족하도록 제조한 CA계 정련슬래그 미분말 100 중량부;
분말도가 2,500 내지 6,500cm2/g인 이수석고 20 내지 40 중량부; 및
시멘트 조성물의 0.2 내지 2.0%로 포함되고, 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 응결지연제;를 포함하는 초속경 시멘트 조성물.
The slag in the molten state is slowly cooled without contact with water, the particle size of the selection criterion is smaller than 0.6 to 10 mm, contains Fe lower than the reference content, contains 40 to 60% of CA-based minerals, and the fineness is 5,000 to 7,000 cm 2 /g 100 parts by weight of CA-based refined slag fine powder prepared to satisfy the condition;
20 to 40 parts by weight of dihydrate gypsum having a fineness of 2,500 to 6,500 cm 2 /g; and
Containing 0.2 to 2.0% of the cement composition, a setting retardant comprising at least one selected from tartaric acid, sodium citrate, gluconic acid and citric anhydride;
용융상태의 슬래그를 물과의 접촉없이 서냉하고, 선별기준 입도 0.6 내지 10mm 보다 작고, 기준 함량보다 낮게 Fe를 함유하며, CA계 광물을 40 내지 60% 포함하고, 분말도가 5,000 내지 7,000cm2/g인 조건을 충족하도록 제조한 CA계 정련슬래그 미분말 100 중량부;
분말도가 2,500 내지 6,500cm2/g인 반수석고 10 내지 30 중량부;
분말도가 2,500 내지 6,500cm2/g인 이수석고 20 내지 40 중량부; 및
시멘트 조성물의 0.2 내지 2.0%로 포함되고, 주석산, 구연산나트륨, 글루콘산 및 무수구연산에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 응결지연제;를 포함하는 초속경 시멘트 조성물.
The slag in the molten state is slowly cooled without contact with water, the particle size of the selection criterion is smaller than 0.6 to 10 mm, contains Fe lower than the reference content, contains 40 to 60% of CA-based minerals, and the fineness is 5,000 to 7,000 cm 2 /g 100 parts by weight of CA-based refined slag fine powder prepared to satisfy the condition;
10 to 30 parts by weight of hemihydrate gypsum having a fineness of 2,500 to 6,500 cm 2 /g;
20 to 40 parts by weight of dihydrate gypsum having a fineness of 2,500 to 6,500 cm 2 /g; and
Containing 0.2 to 2.0% of the cement composition, a setting retardant comprising at least one selected from tartaric acid, sodium citrate, gluconic acid and citric anhydride;
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