KR102454093B1

KR102454093B1 - 에코시멘트 클링커용 원료 조성물 및 이를 이용한 에코시멘트 클링커 광물 조성물과 에코시멘트

Info

Publication number: KR102454093B1
Application number: KR1020220104183A
Authority: KR
Inventors: 박동철; 양완희; 정석만; 김건우; 박대윤; 강경달; 홍석주; 김지웅
Original assignee: 주식회사 위드엠텍; 에스케이에코플랜트(주)
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2022-10-17

Abstract

본 발명은 시멘트의 원료로 도시·산업 폐기물이나 산업부산물 등을 활용하여 경제적이고 친환경적으로 제조하면서 특히 생활폐기물 비산재의 활용처를 제공하는 에코시멘트에 관한 것으로, 에코시멘트 클링커용 원료 조성물 및 이를 이용한 에코시멘트 클링커 광물 조성물과 에코시멘트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 에코시멘트 클링커용 원료 조성물은, 생활폐기물 소각재, 하수슬러지 분말, 석회석 분말, 부산석고 분말로 조성되고, 조성물의 화학적 조성이 CaO 40~55중량%, SiO₂ 15~20중량%, Al₂O₃ 10~15중량%, SO₃ 2~6중량%, 염화물 1~10중량%, Fe₂O₃ 3~5중량%, MgO 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 석회석 분말은 폐석회석 분말과 폐콘크리트 미분으로 대체 적용될 수 있으며, 또한 원료 조성물에는 경우에 따라 순환유동층 보일러 애시(CFBC-ash), 전기로 환원슬래그, 제강슬래그, 레드머드 중 하나 이상이 더 포함될 수 있다. 이와 같은 조성의 원료 조성물을 소성하면, 하우인(hauyne) 12~30중량%, 알리나이트(alinite) 5~20중량%, 벨라이트(belite) 40~70중량%, 페라이트(ferrite) 5~10중량%를 포함하는 에코시멘트 클링커 광물 조성물로 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 에코시멘트 클링커 광물 조성물은, 부산석고, 실리카·알루미나질 산업부산물과 적절히 혼합 분쇄되면 에코시멘트로 제조된다.

Description

에코시멘트 클링커용 원료 조성물 및 이를 이용한 에코시멘트 클링커 광물 조성물과 에코시멘트{Raw Composition for Eco Cement Clinker, Eco Cement Clinker Using the Raw Composition and The Eco Cement}

본 발명은 시멘트의 주원료를 도시·산업 폐기물이나 산업부산물 등으로 활용하여 경제적이면서 친환경적으로 제조하는 에코시멘트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생활폐기물 비산재의 활용처를 제공하는 에코시멘트로 hauyne(4CaO·3Al₂O₃·CaSO₄), alinite(11CaO·7Al₂O₃· CaCl₂) 광물을 주요하게 포함하는 에코시멘트로 조기강도 증진 효과를 발현하는 에코시멘트에 관한 것이다.

급격한 사회발전과 폭발적인 인구 증가로 인해 도시 및 산업시설에서 발생하는 폐기물의 양도 함께 증가하고 있다. 2020년도 총 폐기물 발생량은 19,546만톤/년으로 전년(18,149만톤/년) 대비 약 7.7% 증가했으며, 앞으로도 폐기물 양이 계속해서 늘어날 전망이기에 폐기물 처리방법은 매우 중대한 사안이 되고 있다.

현재 폐기물의 처리방법은 재활용이 가장 유효한 수단이다. 전체 폐기물 중 60%를 재활용 처리하고 있으나, 재활용이 불가능한 폐기물은 여전히 전통적인 처리방식인 매립(Landfill)과 소각(Incineration)으로 처리되고 있다. 다만 매립지 부족 현상이 심화되고, 매립지 인근 거주민들의 호소로 인해 매립이 점차 어렵게 됨에 따라, 재활용이 불가능한 폐기물은 점차 소각처리로 대체될 전망이다.

생활폐기물 소각재는 폐기물 소각로에서 생활폐기물을 소각하고 남은 잔류물로서 크게 비산재(fly ash)와 바닥재(bottom ash)로 나누어진다. 소각 후 바닥에 남은 바닥재는 순환 골재 등으로 재활용 가치가 있는 폐기물로 앞으로의 이용이 기대되고 있으나, 소각로 상부로 비산하여 배출되는 비산재는 중금속의 함유량이 높아 활용처를 찾지 못한 상황이다.

하수슬러지는 정수, 하수, 산업폐수, 분뇨 등의 처리과정에서 물리·화학적으로 분리시킨 최종부산물이다. 하수슬러지는 국제협약에 따른 해양배출 금지 이후, 자원화 처리방법이 늘어나는 추세이다.

KR

10-0492621

B1

본 발명은 도시·산업 폐기물이나 산업부산물의 활용 방안으로 개발된 것으로서, 생활폐기물 소각재, 하수슬러지, 폐석회석, 폐콘크리트, 부산석고 등을 적극 활용하여 기존의 보통포틀랜드시멘트와 비슷한 수준의 물성을 가지는 에코시멘트로 제조하는 기술을 제공하는데 기술적 과제가 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 시멘트 클링커 제조를 위한 원료 조성물로, 생활폐기물 소각재, 하수슬러지 분말, 석회석 분말, 부산석고 분말로 조성되며, 조성물의 화학적 조성이 CaO 40~55중량%, SiO₂ 15~20중량%, Al₂O₃ 10~15중량%, SO₃ 2~6중량%, 염화물 1~10중량%, Fe₂O₃ 3~5중량%, MgO 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코시멘트 클링커용 원료 조성물을 제공한다. 여기서 석회석 분말은 폐석회석 분말과 폐콘크리트 미분으로 대체 적용될 수 있으며, 또한 원료 조성물에는 경우에 따라 순환유동층 보일러 애시(CFBC-ash), 전기로 환원슬래그, 제강슬래그, 레드머드 중 하나 이상이 더 포함될 수 있다.

또한 본 발명은 에코시멘트 클링커로, 하우인(hauyne) 12~30중량%, 알리나이트(alinite) 5~20중량%, 벨라이트(belite) 40~70중량%, 페라이트(ferrite) 5~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코시멘트 클링커 광물 조성물을 제공한다.

더불어 본 발명은 에코시멘트 클링커 광물 조성물 100중량부에, 부산석고 3~7중량부가 혼합 분쇄되어 분말도가 3,000∼5,000ccm²/g으로 제조된 에코시멘트를 제공한다. 이때 분말도가 2,000~6,000cm²/g인 실리카·알루미나질 산업부산물 3~10중량부가 더 투입되어 혼합 분쇄될 수도 있다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 본 발명은 생활폐기물 소각재, 하수슬러지, 폐콘크리트, 부산석고 등 도시·산업 폐기물 내지 산업부산물을 적극 활용하기 때문에 경제성, 친환경성 확보에 기여한다. 특히 기존에는 생활폐기물 소각재를 높은 농도의 염소이온(Cl^-)으로 인하여 일반 시멘트 제조에 활용하지 못했으나, 본 발명은 생활폐기물 소각재 내의 염화물을 적극 활용하여 alinite 광물을 포함한 클링커로 생산함으로써 지금까지 처리가 어려워 적재되던 생활폐기물 소각재를 순환자원으로 소비하는 효과가 있다.

둘째, 본 발명의 에코시멘트는 보통포틀랜드시멘트와 비슷한 수준의 물성을 가지며, 특히 조기강도 증진 효과가 있다.

본 발명은 도시·산업 폐기물 내지 산업부산물을 활용하여 제조한 에코시멘트에 관한 것이다. 본 발명에서는 에코시멘트 제조를 위한 에코시멘트 클링커용 원료 조성물과 이러한 원료 조성물을 바람직하게 이용하여 제조한 에코시멘트 클링커, 그리고 그 에코시멘트 클링커로 바람직하게 제조한 에코시멘트를 제안한다.

1. 에코시멘트 클링커용 원료 조성물

본 발명은 시멘트 클링커 제조를 위한 원료로, 도시·산업 폐기물과 함께 부산석고를 사용한다는데 기술적 특징이 있다. 구체적으로 본 발명에 따른 에코시멘트 클링커용 원료 조성물은, 생활폐기물 소각재, 하수슬러지 분말, 석회석 분말, 부산석고 분말로 조성되며, 특히 조성물의 화학적 조성이 SiO₂ 15~20중량%, Al₂O₃ 10~15중량%, CaO 40~55중량%, Fe₂O₃ 3~5중량%, SO₃ 2~6중량%, 염화물 1~10중량%, MgO 1~5중량%를 포함하여 조성된다.

생활폐기물 소각재는 CaO, SO₃, SiO₂, 염화물(KCl, NaCl, CaCl₂ 등) 등의 성분을 포함하고 있는데, 기존에는 높은 농도의 염화물에 의해 일반 시멘트 제조에 활용하지 못했다. 하지만 본 발명은 생활폐기물 소각재를 적극 활용하고 있는데, 생활폐기물 소각재는 소성 시 hayune 및 alinite 광물 생성에 요구되는 SO₃와 염소이온의 공급원이 된다. 또한 생활폐기물 소각재는 소성 온도를 낮추는데 일부 기여하기도 한다. 생활폐기물 소각재는 비산재(fly ash)를 원칙으로 하며, 다만 클링커 성분 내 SiO₂ 성분이 17중량% 미만으로 예상될 경우 17중량% 이상이 되도록 바닥재(bottom ash)를 함께 사용할 수 있다. 여기서 생활폐기물 소각 비산재(fly ash)는 미분 내의 중금속 농도 제어를 위하여 입자크기 75㎛ 초과 미분을 사용하는 것이 바람직한데, 75㎛ 이하 미분은 중금속 농도가 매우 높고 소성 시 중금속 용출 위험이 있기 때문이다.

하수슬러지 분말은 hayune, alinite 광물 생성에 필요한 Al₂O₃ 성분의 보강 공급원이 된다. 하수슬러지 분말은 생활쓰레기 소각재와 마찬가지로 하수슬러지의 소각재 형태로 사용 가능하고, 또는 함수율 10% 이하의 하수슬러지 건조분 형태로도 사용 가능하다.

석회석은 다량의 CaO 성분으로 belite, alite, ferrite의 생성에 기여하는 재료가 된다. 본 발명에서는 석회석으로 통상적으로 시멘트 생산에 활용되지 못하는 폐석회석을 바람직하게 사용할 수 있다. 폐석회석은 석회석 채굴과정에서 발생하는 것으로, CaCO₃ 함량이 낮아 시멘트의 품질 및 경제성 측면에서 시멘트 제조용으로 사용하기에 부적합한 품위를 지녀 활용처가 마땅하지 않았는데, 본 발명에서는 석회석 외의 CaO 공급원으로 생활폐기물 소각재가 있기 때문에 버려지는 폐석회석의 활용이 가능하다.

나아가 폐콘크리트 미분을 석회석 대체제로 일부 적용할 수도 있다. 폐콘크리트 미분은 건설폐기물 활용 순환골재 생산을 위한 파쇄, 마쇄 공정에서 발생한 2차 부산물인데, CaO와 SiO₂ 성분이 풍부하고 시멘트와 유사한 조성을 지니고 있어 석회석의 대체제로써 활용 가능하다.

부산석고(CaSO₄)는 탈황석고, 중화석고 등 산업계 다방면에서 부산물로 나온 석고를 통칭한다. SO₃를 포함하는 부산석고는 클링커 제작 후 응결지연효과를 위해 첨가하는 것이 통상적이나, 본 발명에서는 클링커 내 SO₃ 공급을 통한 hayune계 광물 생성을 위하여 클링커의 원재료로 사용한다. 또한 부산석고는 sulphate 화합물 형성, 액상량의 증가 등을 유도함으로써 클링커의 소성능을 향상시켜 소성 온도를 낮추는데 기여하며, 생활폐기물 소각재 내 알칼리 성분 중화에도 기여한다.

위와 같은 재료들은 적절한 조성비로 배합되어 원료 조성물이 되며, 이때 재료들의 조성비는 원료 조성물의 화학적 조성이 CaO 40~55중량%, SiO₂ 15~20중량%, Al₂O₃ 10~15중량%, SO₃ 2~6중량%, 염화물 1~10중량%, Fe₂O₃ 3~5중량%, MgO 1~5중량%를 포함하게 하는 범위에서 결정하면 된다. 이와 같은 화학적 조성에 따라 클링커 원재료를 소성하면, 하우인(hauyne) 12~30중량%, 알리나이트(alinite) 5~20중량%, 벨라이트(belite) 40~70중량%, 페라이트(ferrite) 5~10중량%를 포함하는 클링커 광물로 제조될 수 있다. 한편 생활쓰레기 소각재, 하수슬러지 분말, 석회석 분말(폐석회석 분말, 폐콘크리트 미분), 부산석고만으로 조성할 때, Al₂O₃ 성분이 10중량% 이하, 또는 CaO 성분이 44중량% 이하로 예상된다면, 원료 조성물은 CaO 및 Al₂O₃ 보충원으로 순환유동층 보일러 애시(CFBC-ash), 전기로 환원슬래그, 제강슬래그, 레드머드 중 하나 이상의 재료를 더 포함시키면서 적절하게 조성할 수 있다.

원료 조성물의 화학적 조성에서 CaO는 생활폐기물 소각재, 석회석(폐석회석, 폐콘크리트미분)에 의해 공급되며, 소성 시 hayune, alinite, 기타 클링커 광물 생성에 기여한다. CaO는 클링커 내 목표광물의 적절한 생성을 위해 40~55중량%가 바람직하다. SiO₂는 하수슬러지 분말, 폐콘크리트 미분에 의해 공급되며, 기타 클링커 광물을 생성한다. SiO₂는 클링커의 적절한 소성성을 위해 15~20중량%가 바람직하다.

Al₂O₃는 하수슬러지 분말, 폐콘크리트 미분이 주요한 공급원이 되며, hayune, alinite, ferrite 광물 생성에 기여하는 한편, 융제로 작용하여 클링커 생성 반응속도를 가속시킨다. Al₂O₃는 10~15중량%가 바람직한데, 10중량% 미만이면 클링커 내 목표광물의 적절한 생성이 어렵고, 15중량% 초과하면 클링커의 소성성이 저하한다. SO₃는 생활폐기물 소각재, 부산석고가 공급원이 되며, hayune 광물 생성에 기여하고 소성 온도를 낮추는데도 일부 기여한다. SO₃는 2~6중량%가 바람직하며, 2중량% 미만이면 클링커 및 시멘트 품질에 악영향을 주고 클링커의 소성성도 저하하며, 6중량% 초과하면 클링커 내 목표광물의 적절한 생성이 어렵다.

염화물(KCl, NaCl, CaCl₂ 등)은 생활폐기물 소각재가 공급원이 되는데, alinite 광물 생성에 기여하고 소성 온도를 낮추는데도 일부 기여한다. 염화물은 클링커 내 목표광물의 적절한 생성을 위해 1~10중량%가 바람직하다. Fe₂O₃는 생활폐기물 소각재, 폐콘크리트 미분이 공급원이 되며, ferrite 광물 생성으로 Al₂O₃ 소모를 통한 C3A 생성 억제에 기여하고, 융제로 작용하여 클링커 생성 반응속도를 가속시킨다. Fe₂O₃는 3~5중량%가 바람직한데, 3중량% 미만이면 C3A 광물 생성 가능성이 증가하고, 5중량% 초과하면 클링커 내 목표광물의 적절한 생성이 어렵다. MgO는 시멘트 및 클링커 내 미량성분 중 관리대상으로 함량이 높아질수록 시멘트 및 클렁커 품질에 직접적인 악영향을 끼치므로 5중량%를 초과하지 않도록 한다.

2. 에코시멘트 클링커

앞서 살펴본 원료 조성물은 적절한 소정공정을 거치면 에코시멘트 클링커로 제조되며, 이때 제조되는 클링커 광물은 하우인(hauyne) 12~30중량%, 알리나이트(alinite) 5~20중량%, 벨라이트(belite) 40~70중량%, 페라이트(ferrite) 5~10중량%를 포함할 수 있다. hauyne은 시멘트 조강성 증진, 경화체 초기강도 발현, 경화체 인장강도 증진에 효과가 있고, alinite는 시멘트 조강성, 속경성 증진, 경화체 균열 억제 및 초기강도 발현에 효과가 있다. belite는 시멘트 장기강도 증진에 효과가 있으며, ferrite는 시멘트 조강성 증진, 경화체 초기강도 발현에 효과가 있다.

에코시멘트 클링커는 혼합분쇄, 하소, 소성, 냉각이라는 일련의 처리를 통해 제조할 수 있다. 혼합분쇄 과정은 원료 조성물(생할폐기물 소각재, 하수슬러지 분말, 석회석 분말, 부산석고)을 혼합하여 분쇄하는 과정이다. 혼합분쇄는 90㎛ 잔사가 10%이하가 되도록 실시하는데, 조분쇄는 조크려셔, 미분쇄는 볼밀링으로 진행할 수 있다. 하소 과정과 에코시멘트 원재료 내 다량 포함된 탄산염 또는 함수 광물을 분해하여 산화물 형태로 전환하고 소성 효율을 증대하기 위한 과정인데, 10℃/분 속도로 승온하여 950~1,100℃에서 1시간 유지하면서 실시하는 것이 바람직하다. 하소시간이 1시간 미만이면 탈탄반응이 충분히 일어나지 못해 소성효율이 떨어지며, 2시간 초과하면 과도한 에너지 소비가 발생한다. 하소과정 이후에는 소성과정을 실시하며, 소성과정은 10℃/분 속도로 승온하여 1,200~1,250℃에서 1시간 유지하면서 실시하는 것이 바람직하다. 소성시간이 1시간 미만이면 클링커 내 목표 광물 생성이 미진하여 클링커 품질에 약영향을 끼치며, 2시간 초과하면 클링커 내 주요 광물인 hayune, belite, alinite 등이 분해될 수 있다. 냉각 과정은 소성 직후 전기로에서 꺼내어 급냉시키면서 실시한다. 이로써 에코시멘트 클링커가 제조된다.

3. 에코시멘트

에코시멘트 클링커를 제조한 후에는, 에코시멘트 클링커에 부산석고를 첨가하여 혼합 분쇄함으로써 에코시멘트로 제조할 수 있다. 이때 에코시멘트는 분말도 3,000～5,000cm²/g가 되도록 볼밀 분쇄로 실시할 수 있다.

에코시멘트 제조에서 부산석고는 응결 시간 조절을 위한 응결지연제로 첨가하며, 에코시멘트 클링커 100중량부에 3~7중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 부산석고 첨가량이 3중량부 이하이면, 에트링자이트의 모노설페이트화가 급속하게 진행되어 SO₄ ^-2와 Ca(OH)₂의 감소로 이어지고, C3S, C3A 수화 촉진으로 인해 준안정 C-S-H, C-A-H 상의 다량 생성과 이로 인한 안정한 C-S-H 상의 핵생성 지연을 야기한다. 부산석고 첨가량이 7중량부 초과하면 에트링자이트를 다량 생성시키고 조직 팽창 및 강도 발현을 방해한다.

나아가 에코시멘트 제조에서 부산석고와 함께 실리카·알루미나질 산업부산물을 더 첨가하여 혼합 분쇄하는 것도 가능하다. 실리카·알루미나질 산업부산물은 콘크리트 내 재료분리 저항성 향상, 수화열 저감 효과, 장기강도 발현에 긍정적인 영향을 주기 위함인데, 플라이애시, 고로슬래그 미분말, 실리카흄, CFBC-ash 등에서 선택할 수 있다. 이러한 실리카·알루미나질 산업부산물은 분말도가 2,000~6,000cm²/g인 것으로, 에코시멘트 클링커 100중량부에 최대 10중량부까지 사용하는 것이 바람직하다.

이하에서는 제조예 및 시험예에 의거하여 본 발명을 상세히 살펴본다. 다만, 아래의 제조예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이로써 한정되는 것은 아니다.

[제조예1] 에코시멘트 클링커의 제조

1. 클링커용 원료 조성물

아래 [표 1]과 같은 원료를 준비하고, [표 2]와 같은 조성으로 배합한 결과 [표 3]과 같은 화학적 조성의 원료로 준비할 수 있었다.

에코시멘트 클링커용 원료의 특성

구분	SiO₂	Al₂O₃	CaO	Fe₂O₃	SO₃	MgO	P₂O₅	염화물	Ig. loss
생활폐기물 소각 비산재	3.6	1.1	48.2	1.0	5.2	2.5	0.5	20.8	17.1
생활폐기물 소각 바닥재	12.3	6.3	48.8	4.2	2.0	1.8	5.0	3.1	16.5
하수슬러지 소각재	17.1	24.7	10.7	9.4	3.0	3.0	25.9	-	6.2
폐콘크리트 미분	52.5	16.0	23.9	3.2	1.1	1.5	-	-	1.8
폐석회석	9.1	1.1	44.6	0.9	0.5	3.9	-	-	39.9
부산석고 (중화석고)	5.8	7.5	33.5	10.5	35.1	1.0	-	-	6.6

클링커용 원료의 조성(중량%)

구분	생활폐기물 소각 비산재	생활폐기물 소각 바닥재	하수슬러지 소각재	폐석회석	폐콘크리트 미분	부산석고 (중화석고)	합계
실시예1	33	10	20	21	13	3	100
실시예2	22	13	19	30	11	5	100
실시예3	11	23	20	32	11	3	100

클링커용 원료의 화학적 조성(중량%)

구분	SiO₂	Al₂ O₃	CaO	Fe₂ O₃	SO₃	MgO	P₂ O₅	Cl	합계
실시예1	17.8	10.2	44.1	4.3	4.6	3.4	7.2	8.4	100
실시예2	18	10.2	45.6	4.5	4.5	3.9	6.9	6.4	100
실시예3	19.3	11.1	46.2	4.5	3.5	3.6	7.1	4.7	100

2. 클링커의 제조

[표 1] 내지 [표 3]의 원료 조성물을 이용하여 에코시멘트 클링커를 제조하였다. 에코시멘트 클링커는, 먼저 생활폐기물 소각 비산재, 생활폐기물 소각 바닥재, 하수슬러지 소각재 분말, 폐석회석 분말, 폐콘크리트 미분, 부산석고 등의 원료 조성물을 혼합하여 90㎛ 잔사가 10중량% 이하가 되도록 분쇄하고, 이어 10℃/분 속도로 승온하여 1,000℃에서 1시간 유지하면서 하소한 다음, 10℃/분 속도로 승온하여 최고온도 1,250℃에서 1시간 유지하면서 소성하며, 마지막으로 소성 직후 전기로에서 꺼내어 급냉시키는 과정으로 제조하였다.

[시험예1] 에코시멘트 클링커의 분석

[제조예1]에 따라 제조된 에코시멘트 클링커를 분쇄하여 화학분석을 진행했으며 그 결과 [표 4]과 같이 나타냈다. 또한 X선회절을 분석한 결과, 세 종류의 실시예의 주요 생성상은 belite, hayune, alinite, ferrite 광물이 확인되었고 더불어 일부 alite가 확인되었다.

에코시멘트 클링커의 화학분석 결과(중량%)

구분(%)	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	SO₃	염화물	P₂O₅	합계
실시예1	19.8	12.0	4.8	47.7	1.5	5.2	0.9	7.1	100
실시예2	20.8	11.9	4.6	46.9	1.7	4.7	0.5	8.6	100
실시예3	20.5	12.1	5.3	48.3	1.7	3.4	0.3	8.2	100

[제조예2] 에코시멘트의 제조

[제조예1]에 따라 제조된 클링커 100중량부에 부산석고 7중량부, 실리카·알루미나질 산업부산물(분말도 4,000~6,000cm2/g인 3종 고로슬래그 미분말) 7중량부를 혼합 분쇄하여 분말도가 4,000~4,600cm2/g인 에코시멘트를 제조하였다.

[시험예2] 에코시멘트의 특성

[제조예2]에 따라 제조된 에코시멘트의 물리적 특성을 KSL5201에 명시된 보통보틀랜트시멘트의 기준과 비교 분석하였다. 아래 [표 5]와 같이 모르타르 시험체를 제작하고, 압축강도, 플로우테스트를 실시하였으며, 그 결과는 [표 6]과 같이 나타냈다.

모르타르 시험체

혼합수 (W/B)	결합재		표준사 (B/S)	압축강도 양생조건
	에코시멘트	OPC		탈형 전	탈형 후
1/2	100	-	1/3	항온항습 (23℃, RH 90%이상)	항온항습 (23℃, RH 90%이상)
	-	100

에코시멘트의 특성

구분	Flow (mm)	압축강도(MPa)				비중	분말도 (cm²/g)
구분	Flow (mm)	1d	3d	7d	28d	비중	분말도 (cm²/g)
실시예1	200	12.7	22.7	32.8	42.4	3.05	4,428
실시예2	205	13.1	21.7	33.1	42.2	2.99	4,487
실시예3	205	14.2	22.5	31.1	40.5	3.02	4,452
1종 포틀랜드 시멘트 규격	-	-	12.5≤	22.5≤	42.5≤	-	2,800≤

위의 [표 6]에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 에코시멘트(실시예1,2,3)는 조기 강도에서 보통포틀랜드시멘트보다 우수한 효과가 확인되었다. 이와 같은 결과에 따라 본 발명에 따른 에코시멘트는 조강성을 지닌 시멘트로 유리하게 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

시멘트 클링커 제조를 위한 원료 조성물로,
생활폐기물 소각재, 하수슬러지 분말, 석회석 분말, 부산석고 분말로 조성되며,
조성물의 화학적 조성이 CaO 40~55중량%, SiO₂ 15~20중량%, Al₂O₃ 10~15중량%, SO₃ 2~6중량%, 염화물 1~10중량%, Fe₂O₃ 3~5중량%, MgO 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코시멘트 클링커용 원료 조성물.
제1항에서,
상기 석회석 분말은, 폐석회석 분말과 폐콘크리트 미분으로 대체되는 것을 특징으로 하는 에코시멘트 클링커용 원료 조성물.
제1항 또는 제2항에서,
순환유동층 보일러 애시(CFBC-ash), 전기로 환원슬래그, 제강슬래그, 레드머드 중 하나 이상을 더 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 에코시멘트 클링커용 원료 조성물.
제1항 또는 제2항에 따른 원료 조성물이 소성된 에코시멘트 클링커로,
하우인(hauyne) 12~30중량%, 알리나이트(alinite) 5~20중량%, 벨라이트(belite) 40~70중량%, 페라이트(ferrite) 5~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코시멘트 클링커 광물 조성물.
제4항에 따른 에코시멘트 클링커 광물 조성물 100중량부에,
부산석고 3~7중량부가 혼합 분쇄되어 분말도가 3,000∼5,000ccm²/g으로 제조된 에코시멘트.
제5항에서,
분말도가 2,000~6,000cm²/g인 실리카·알루미나질 산업부산물 3~10중량부가 더 투입되면서 혼합 분쇄되어 제조된 에코시멘트.