KR102576649B1 - Low carbon and low energy cement clinker, manufacturing method of the same and manufacturing method of cement using the same - Google Patents

Low carbon and low energy cement clinker, manufacturing method of the same and manufacturing method of cement using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 시멘트 클링커, 상기 시멘트 클링커의 제조방법 및 상기 시멘트 클링커를 이용한 시멘트의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 시멘트 클링커는 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate, CSA), 알라이트(Ca3SiO5, C3S), 벨라이트(belite, 2CaO·SiO2, C2S), 알루민산염(3CaO·Al2O3, C3A), 아철산염(4CaO·Al2O3·Fe2O3, C4AF), 산화칼슘(CaO), 황산칼슘(CaSO4)을 포함하여 이루어지며, CSA 10 내지 40 중량%, C3S 20 내지 40 중량%, 및 C2S 10 내지 40 중량%를 포함하는 CSA-C3S-C2S 클링커인 것을 특징으로 한다.The present invention relates to cement clinker, a method of manufacturing the cement clinker, and a method of manufacturing cement using the cement clinker, wherein the cement clinker includes calcium sulfo aluminate (CSA), alite (Ca 3 SiO 5 , C 3 S), belite (2CaO·SiO 2 , C 2 S), aluminate (3CaO·Al 2 O 3 , C 3 A), ferrite (4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 , C 4 AF), calcium oxide (CaO), and calcium sulfate (CaSO 4 ), including 10 to 40% by weight of CSA, 20 to 40% by weight of C 3 S, and 10 to 40% by weight of C 2 S. It is characterized in that it is a CSA-C 3 SC 2 S clinker containing.

Description

저탄소, 저에너지 시멘트 클링커, 상기 시멘트 클링커의 제조방법 및 상기 시멘트 클링커를 이용한 시멘트의 제조방법.{LOW CARBON AND LOW ENERGY CEMENT CLINKER, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF CEMENT USING THE SAME}Low-carbon, low-energy cement clinker, a method of manufacturing the cement clinker, and a method of manufacturing cement using the cement clinker. {LOW CARBON AND LOW ENERGY CEMENT CLINKER, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF CEMENT USING THE SAME}

본 발명은 시멘트 클링커, 상기 시멘트 클링커의 제조방법 및 상기 시멘트 클링커를 이용한 시멘트의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 일반 시멘트 클링커에 비해 소성온도가 낮고 이산화탄소의 배출량이 적어 저탄소, 저에너지를 구현한 시멘트 클링커, 상기 시멘트 클링커의 제조방법 및 상기 시멘트 클링커를 이용한 시멘트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to cement clinker, a method of manufacturing the cement clinker, and a method of manufacturing cement using the cement clinker. More specifically, the present invention relates to a low calcination temperature and low carbon dioxide emissions compared to general cement clinker, realizing low carbon and low energy. It relates to a cement clinker, a method of manufacturing the cement clinker, and a method of manufacturing cement using the cement clinker.

산업 기반 시설의 확충 및 산업의 고도화와 생활공간의 확대 등에 따라 콘크리트의 특성이 다양화되며 용도도 확대되고 있다. 이에 따라 기존의 콘크리트가 가지는 일반적인 특성뿐만 아니라 용도에 따른 강화된 특성이 요구되고 있다.With the expansion of industrial infrastructure, advancement of industry, and expansion of living space, the characteristics of concrete are diversifying and its uses are expanding. Accordingly, in addition to the general characteristics of existing concrete, enhanced characteristics according to the intended use are required.

건축 재료로서 널리 사용되고 있는 일반 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement, OPC) 클링커(이하, OPC 클링커)는 1,450℃ 정도의 고온에서 소성되고 있으며, OPC 원료 중 가장 큰 함량을 차지하는 석회석의 탈탄산 반응과 유연탄과 같은 화석원료 사용으로 인해 온실가스의 주범인 이산화탄소(CO2)를 시멘트 1톤당 약 0.8 톤까지 배출하고 있어 문제가 되고 있다.Ordinary Portland Cement (OPC) clinker (hereinafter referred to as OPC clinker), which is widely used as a building material, is fired at a high temperature of about 1,450℃, and is subjected to the decarboxylation reaction of limestone, which accounts for the largest amount of OPC raw materials, and bituminous coal. Due to the use of the same fossil raw materials, carbon dioxide (CO 2 ), the main culprit of greenhouse gases, is emitted up to about 0.8 tons per ton of cement, which is a problem.

이러한 이유로 상기 OPC 클링커를 대체할 수 있는 클링커가 개발되고 있다. 대표적으로 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate, CSA, C4A3S)를 주성분으로 하는 CSA계 클링커를 들 수 있는데, 이는 소성온도가 1,200~1,300℃ 내외로서 OPC 클링커 대비 소성온도가 100~200℃가 낮아 에너지가 절감될 뿐만 아니라 석회석 투입량이 저감됨에 따라 CO2 배출량도 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, CSA계 시멘트는 응결시간 및 강도 발현 속도가 다른 일반 시멘트에 비해 빨라 초속경 시멘트로 불리는 등 긴급공사, 숏크리트 및 2차 제품에 사용될 수 있어 기존의 OPC 클링커의 단점을 보완할 수 있다.For this reason, clinker that can replace the OPC clinker is being developed. A representative example is CSA-based clinker, which mainly contains Calcium Sulfo Aluminate (CSA, C 4 A 3 S), which has a firing temperature of around 1,200-1,300℃, which is 100-200 degrees lower than that of OPC clinker. Not only does it save energy because the temperature is low, but it also has the advantage of reducing CO 2 emissions as the amount of limestone input is reduced. In addition, CSA cement has a faster setting time and strength development speed than other general cements, so it can be used in emergency construction, shotcrete, and secondary products, such as called ultra-fast hardening cement, and can complement the shortcomings of existing OPC clinker.

그러나 이러한 장점에도 불구하고 국내에서는 알루미나원인 보크사이트 자원이 전무한 상황이어서 CSA계 시멘트를 전량 해외에서 수입하여 사용하고 있는 문제점이 있다.However, despite these advantages, there is a problem in that there is no bauxite resource, a source of alumina, in Korea, so all CSA cement is imported and used from overseas.

상기 CSA계 시멘트를 구성하는 CSA(C4A3S) 클링커의 결정구조는 각 마디에 연결된 Al-O 사면체 그룹으로 이루어지는 다공성 결정 골격구조(porous crystal framework)이며, 상기 골격구조 내에 위치한 단일 격자(cell)에는 마디점에 의한 4개의 Al-O 사면체로부터 연결된 4개의 사각형 고리가 있고, 이것은 001면의 축과 평행한 방향에서 4개의 사각형이 축방향 세공 구조(axial hole path)를 형성하게 된다. 상기 세공 구조의 내부에 S-O의 다른 사면체가 1/4 배위와 3/4 배위에 각각 위치하며, 모든 사각형 고리는 Al-O 사면체와 결합하여 001면의 축과 평행한 방향으로 8개의 육각형 축방향 세공 구조를 형성하고 Ca2+이온은 상기 축방향 세공 구조에서 0배위와 1/2배위에 위치하고 있다.The crystal structure of CSA (C 4 A 3 S) clinker, which constitutes the CSA-based cement, is a porous crystal framework composed of Al-O tetrahedral groups connected to each node, and a single lattice located within the framework structure ( cell), there are four quadrangular rings connected from four Al-O tetrahedra by nodal points, and these four quadrangles form an axial hole path in the direction parallel to the axis of the 001 plane. Inside the pore structure, other tetrahedra of SO are located in 1/4 coordination and 3/4 coordination, respectively, and all square rings are combined with Al-O tetrahedra to form eight hexagonal axial directions parallel to the axis of the 001 plane. A pore structure is formed, and Ca 2+ ions are located at 0 coordination and 1/2 coordination in the axial pore structure.

따라서 상기 결정구조를 감안하여 상기 CSA 클링커의 특성을 향상시키기 위하여 벨라이트(belite, 2CaO·SiO2, C2S)를 일정량 형성하고 있는데, 이러한 벨라이트의 배합에 의해 콘크리트이 압축강도 증진 및 내구성 향상에 효과를 나타내고 있다(대한민국 등록특허공보 10-1879727호).Therefore, in order to improve the properties of the CSA clinker in consideration of the crystal structure, a certain amount of belite (2CaO·SiO 2 , C 2 S) is formed. By mixing this belite, the compressive strength of concrete is improved and durability is improved. It is effective (Korean Patent Publication No. 10-1879727).

또한, 대한민국 공개특허공보 10-1999-0049245호 및 대한민국 등록특허공보 10-2137711호 등에서는 클링커에 벨라이트, 알라이트(Ca3SiO5, C3S)를 포함함으로써 콘크리트의 고유동성 및 저열 특성 등의 향상된 특성을 구현하고 있다.In addition, in Korean Patent Publication No. 10-1999-0049245 and Korean Patent Publication No. 10-2137711, the high fluidity and low heat characteristics of concrete are improved by including belite and alite (Ca 3 SiO 5 , C 3 S) in clinker. Improved features such as:

이러한 종래기술의 결과는 CSA 클링커에 벨라이트나 알라이트와 같은 별도의 결정 구조가 일정량 함유됨으로써 클링커의 특성을 향상시킬 수 있음을 시사하는 것이다.The results of this prior art suggest that the properties of clinker can be improved by containing a certain amount of a separate crystal structure such as belite or alite in CSA clinker.

대한민국 등록특허공보 10-1879727호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1879727 대한민국 공개특허공보 10-1999-0049245호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1999-0049245

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로, 시멘트 클링커에 벨라이트 및 알라이트가 일정 함량으로 함유되도록 함으로써 제조과정에서의 소성온도를 낮추고 CO2 배출량을 줄일 수 있는 시멘트 클링커 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was developed in consideration of the above-described prior art, and provides cement clinker and its production that can lower the firing temperature during the manufacturing process and reduce CO 2 emissions by ensuring that the cement clinker contains a certain amount of belite and alite. The purpose is to provide a method.

특히, 산업부산물을 원료로 하여 CSA계 시멘트 클링커를 제조하고, 수득된 CSA계 시멘트 클링커를 통해 콘크리트의 압축강도, 경화속도 등의 물성을 향상시킬 수 있는 시멘트 클링커 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In particular, the aim is to manufacture CSA-based cement clinker using industrial by-products as raw materials, and to provide a cement clinker and a method for manufacturing the same that can improve physical properties such as compressive strength and curing speed of concrete through the obtained CSA-based cement clinker. The purpose.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시멘트 클링커는 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate, Ca4(AlO2)6SO4, CSA), 알라이트(Ca3SiO5, C3S), 벨라이트(belite, 2CaO·SiO2, C2S), 알루민산염(3CaO·Al2O3, C3A), 아철산염(4CaO·Al2O3·Fe2O3, C4AF), 산화칼슘(CaO), 황산칼슘(CaSO4)을 포함하여 이루어지는 것으로서, CSA 10 내지 40 중량%, C3S 20 내지 40 중량%, 및 C2S 10 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cement clinker of the present invention to solve the above problems includes Calcium Sulfo Aluminate (Ca 4 (AlO 2 ) 6 SO 4 , CSA), alite (Ca 3 SiO 5 , C 3 S), and Bell. Belite (2CaO·SiO 2 , C 2 S), aluminate (3CaO·Al 2 O 3 , C 3 A), ferrite (4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 , C 4 AF) , calcium oxide (CaO), calcium sulfate (CaSO 4 ), and comprising 10 to 40% by weight of CSA, 20 to 40% by weight of C 3 S, and 10 to 40% by weight of C 2 S. do.

이때, 상기 시멘트 클링커는 석회석, 석탄재, 슬래그 및 석고로부터 수득되는 것일 수 있다.At this time, the cement clinker may be obtained from limestone, coal ash, slag, and gypsum.

또한, 본 발명에 따른 시멘트 클링커의 제조방법은 석회석, 석탄재, 슬래그 및 석고를 분쇄 및 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 상기 혼합물을 1,200 내지 1,300℃의 온도에서 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 단계, 상기 시멘트 클링커를 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for producing cement clinker according to the present invention includes the steps of grinding and mixing limestone, coal ash, slag, and gypsum to produce a mixture, calcining the mixture at a temperature of 1,200 to 1,300° C. to produce cement clinker, Characterized in that it includes the step of cooling the cement clinker.

이때, 상기 슬래그는 불소를 0.3 내지 1.0 중량% 함유하는 것이 바람직하다.At this time, the slag preferably contains 0.3 to 1.0% by weight of fluorine.

또한, 상기 혼합물은 석회석 35 내지 50 중량%, 석탄재 10 내지 20 중량%, 슬래그 30 내지 40 중량% 및 석고 5 내지 10 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the mixture preferably consists of 35 to 50% by weight of limestone, 10 to 20% by weight of coal ash, 30 to 40% by weight of slag, and 5 to 10% by weight of gypsum.

또한, 상기 시멘트 클링커를 이용하여 시멘트를 제조하는 방법은 상기 시멘트 클링커는 80 내지 100 중량부를 분말도(브레인 비표면적) 3,000 내지 8,000㎠/g로 분쇄한 후 분말도 3,000 내지 8,000㎠/g의 석고 0 내지 20 중량부를 첨가하여 제조하거나, 또는, 상기 시멘트 클링커 80 내지 100 중량부와 석고 0 내지 20 중량부를 혼합한 다음 함께 분쇄하여 분말도 3,000 내지 8,000㎠/g가 되도록 제조하는 것이 바람직하다.In addition, the method of manufacturing cement using the cement clinker involves grinding 80 to 100 parts by weight of the cement clinker to a fineness (brain specific surface area) of 3,000 to 8,000 cm2/g, and then grinding the cement clinker to a fineness of 3,000 to 8,000 cm2/g. It is preferable to prepare it by adding 0 to 20 parts by weight, or to mix 80 to 100 parts by weight of the cement clinker and 0 to 20 parts by weight of gypsum and then grind them together to have a powder degree of 3,000 to 8,000 cm2/g.

본 발명에 따른 시멘트 클링커는 벨라이트 및 알라이트가 일정 함량으로 함유됨으로써 제조과정에서의 소성온도를 낮출 수 있고 CO2 배출량을 줄일 수 있는 효과를 나타낸다.The cement clinker according to the present invention contains belite and alite in a certain amount, thereby lowering the firing temperature during the manufacturing process and reducing CO 2 emissions.

또한, 산업부산물을 원료로 하여 CSA계 시멘트 클링커를 제조하면서도 수득된 CSA계 시멘트 클링커를 통해 콘크리트의 압축강도, 경화속도 등의 물성을 향상시킬 수 있는 효과를 나타낸다.In addition, while manufacturing CSA-based cement clinker using industrial by-products as raw materials, the obtained CSA-based cement clinker has the effect of improving the physical properties such as compressive strength and curing speed of concrete.

도 1은 본 발명의 시멘트 클링커를 이용하여 시멘트를 제조하는 방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 CSA-C3S-C2S 클링커 시료 1 내지 3에 대한 X선 회절 분석 결과이다.
도 3은 CSA-C3S-C2S 클링커 시료 4 및 5에 대한 X선 회절 분석 결과이다.
도 4는 CSA-C3S-C2S 클링커 시료 6 내지 9에 대한 X선 회절 분석 결과이다.
도 5는 CSA-C3S-C2S 클링커 시료 10 내지 13에 대한 X선 회절 분석 결과이다.
도 6은 CSA-C3S-C2S 클링커의 파일럿 공정에 의해 합성된 시료 1 내지 4에 대한 X선 회절 분석 결과이다.
도 7은 CSA-C3S-C2S 클링커를 사용하여 제조된 시멘트의 압축강도를 측정한 결과로서 (a) 시편 1 내지 5 및 (b) 시편 6 내지 10의 양생시간에 따른 압축강도를 측정한 결과이다.
도 8은 CSA-C3S-C2S 클링커를 사용하여 제조된 시멘트의 응결시간을 측정한 결과로서 (a) 시편 1 내지 5 및 (b) 시편 6 내지 10의 초결 및 종결시간을 측정한 결과이다.
Figure 1 is a process diagram showing a method of manufacturing cement using the cement clinker of the present invention.
Figure 2 shows the results of X-ray diffraction analysis for CSA-C 3 SC 2 S clinker samples 1 to 3.
Figure 3 shows the results of X-ray diffraction analysis for CSA-C 3 SC 2 S clinker samples 4 and 5.
Figure 4 shows the results of X-ray diffraction analysis for CSA-C 3 SC 2 S clinker samples 6 to 9.
Figure 5 shows the results of X-ray diffraction analysis for CSA-C 3 SC 2 S clinker samples 10 to 13.
Figure 6 shows the results of X-ray diffraction analysis of samples 1 to 4 synthesized by a pilot process of CSA-C 3 SC 2 S clinker.
Figure 7 shows the results of measuring the compressive strength of cement manufactured using CSA-C 3 SC 2 S clinker, measuring the compressive strength according to the curing time of (a) specimens 1 to 5 and (b) specimens 6 to 10. It is a result.
Figure 8 shows the results of measuring the setting time of cement manufactured using CSA-C 3 SC 2 S clinker, showing the initial setting and final setting times of (a) specimens 1 to 5 and (b) specimens 6 to 10. .

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 시멘트 클링커는 칼슘 설포 알루미네이트(Calcium Sulfo Aluminate, CSA), 알라이트(Ca3SiO5, C3S), 벨라이트(belite, 2CaO·SiO2, C2S), 알루민산염(3CaO·Al2O3, C3A), 아철산염(4CaO·Al2O3·Fe2O3, C4AF), 산화칼슘(CaO), 황산칼슘(CaSO4)을 포함하여 이루어지는 것으로서, CSA 10 내지 40 중량%, C3S 20 내지 40 중량%, 및 C2S 10 내지 40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 시멘트 클링커는 CSA에 C3S와 C2S가 일정량 포함됨으로써 콘크리트의 물성을 향상시키는 효과를 나타내게 된다.The cement clinker according to the present invention includes Calcium Sulfo Aluminate (CSA), alite (Ca 3 SiO 5 , C 3 S), belite (2CaO·SiO 2 , C 2 S), and aluminate. (3CaO·Al 2 O 3 , C 3 A), ferrite (4CaO·Al 2 O 3 ·Fe 2 O 3 , C 4 AF), calcium oxide (CaO), and calcium sulfate (CaSO 4 ). As such, it is characterized in that it contains 10 to 40% by weight of CSA, 20 to 40% by weight of C 3 S, and 10 to 40% by weight of C 2 S. In other words, the cement clinker has the effect of improving the physical properties of concrete by containing a certain amount of C 3 S and C 2 S in CSA.

상기 시멘트 클링커는 석회석, 석탄재, 슬래그 및 석고로부터 수득되며, 산업부산물인 석탄재와 슬래그를 사용함으로써 원가 절감 및 자원 재활용의 효과를 얻을 수 있다. 상기 시멘트 클링커를 수득하기 위한 원료인 석탄재는 미분탄 보일러 방식의 화력 발전소에서 발생하는 부산물이며, 상기 슬래그는 특수강 제조 공정에서 발생하는 정련 슬래그를 사용할 수 있다. 또한, 상기 석고는 배연탈황 석고를 사용하는 것이 바람직하다.The cement clinker is obtained from limestone, coal ash, slag, and gypsum, and the effects of cost reduction and resource recycling can be achieved by using coal ash and slag, which are industrial by-products. Coal ash, which is a raw material for obtaining the cement clinker, is a by-product generated in a pulverized coal boiler type thermal power plant, and the slag can be used as refining slag generated in a special steel manufacturing process. Additionally, it is preferable to use flue gas desulfurization gypsum as the gypsum.

일반적으로 CSA계 시멘트 클링커를 제조할 때에는 석회석, 석탄재, 보크사이트, 석고를 원료로 하여 제조할 수 있는데, 이들 원료의 X선 형광분석기(XRF)를 이용한 분석결과는 표 1과 같다.In general, when manufacturing CSA-based cement clinker, it can be manufactured using limestone, coal ash, bauxite, and gypsum as raw materials. The analysis results of these raw materials using an X-ray fluorescence spectrometer (XRF) are shown in Table 1.

SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe2O3 _ CaOCaO SO3 SO 3 MgOMgO 석회석limestone 6.676.67 0.660.66 0.280.28 53.3653.36 0.170.17 0.470.47 석탄재coal ash 57.8057.80 22.9022.90 10.2010.20 4.024.02 0.050.05 1.241.24 보크사이트bauxite 4.964.96 45.9045.90 19.8019.80 0.050.05 0.130.13 0.020.02 석고gypsum 1.391.39 0.280.28 0.200.20 44.8044.80 51.2051.20 0.090.09

CSA 클링커는 각각의 원료를 배합하고 소성함으로써 제조되게 되는데, CSA의 함량이 50~70 중량% 것을 CSA 단독 클링커라 하며, CSA 함량이 20~30 중량%, C2S 함량이 40~60 중량%인 것을 CSA-C2S 클링커라 한다. 상기 CSA 단독 클링커는 콘크리트 제조시 OPC와 혼합하여 사용할 수 있으며, CSA-C2S 클링커는 OPC와 혼합 없이도 단독으로 사용할 수 있는 장점이 있다.CSA clinker is manufactured by mixing and firing each raw material. CSA clinker with a CSA content of 50 to 70% by weight is called CSA-only clinker, CSA content is 20 to 30% by weight, and C 2 S content is 40 to 60% by weight. This is called CSA-C 2 S clinker. The CSA-only clinker can be used by mixing with OPC when manufacturing concrete, and CSA-C 2 S clinker has the advantage of being able to be used alone without mixing with OPC.

따라서 CSA 합성을 위해서 원료의 성상에 따른 원료 배합 관계식을 구축하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 이들 중 원료의 화학 성분과 생성물의 관계식으로는 Mehta에 의해 1974년에 발표된 아래의 식이 가장 널리 사용되어져 오고 있다. 이러한 Mehta 관계식을 이용하면 원료의 화학 성분으로부터 소결 반응 후 생성률을 예측할 수 있기 때문에 CSA계 시멘트 클링커를 합성할 때 가장 일반적으로 사용되고 있다.Therefore, for CSA synthesis, various studies are being conducted to establish a raw material mixing equation according to the properties of the raw materials. Among these, the formula below published by Mehta in 1974 has been most widely used as the relationship formula between the chemical components of raw materials and the product. Using this Mehta relationship, the production rate after the sintering reaction can be predicted from the chemical composition of the raw materials, so it is most commonly used when synthesizing CSA-based cement clinker.

상기 CSA계 시멘트 클링커는 상기 CSA, C3S와 C2S 외에도 C3A, C4AF, CaO, CaSO4 등을 포함하게 되는데, C4AF는 Fe2O3, Al2O3, CaO의 소결에 의해 생성되는 성분이기 때문에 CSA의 생성량은 상기 C4AF의 생성량에 1차적으로 영향을 받게 된다. 또한, 잔부의 Al2O3는 CaO와 반응하여 C3A를 형성하게 된다. 또한, 상기 C3S와 C2S는 CSA가 생성된 후 원료에 함유된 실리케이트 성분과 미반응의 칼슘이 반응하여 형성되기 때문에 원료의 함량과 소성 조건에 따라 그 성분비가 달라지게 된다.The CSA-based cement clinker includes C 3 A, C 4 AF, CaO, CaSO 4 , etc. in addition to CSA, C 3 S and C 2 S, and C 4 AF is Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO Since it is a component produced by sintering, the amount of CSA produced is primarily affected by the amount of C 4 AF produced. Additionally, the remaining Al 2 O 3 reacts with CaO to form C 3 A. In addition, since the C 3 S and C 2 S are formed by reacting the silicate component contained in the raw material with unreacted calcium after CSA is generated, the component ratio varies depending on the content of the raw material and firing conditions.

또한, 1,450℃의 높은 소성 온도에서 제조되는 OPC 시멘트와 대비하여 소성온도가 낮고 석회석의 사용량을 줄여 압축강도를 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 본 발명에서는 CSA-C3S-C2S 클링커를 적용하여 시멘트를 제조하고 있다.In addition, in order to improve compressive strength by lowering the firing temperature and reducing the amount of limestone used compared to OPC cement manufactured at a high firing temperature of 1,450°C, the present invention applies CSA-C 3 SC 2 S clinker to make cement. It is being manufactured.

상기 시멘트는 도 1에서와 같은 순서의 공정을 통해 제조될 수 있다.The cement can be manufactured through the same sequence of processes as in FIG. 1.

먼저 원료 물질(석회석, 석탄재, 슬래그 및 석고)를 분쇄하고 분쇄된 분말을 혼합하여 혼합물을 제조한다. 상기 혼합물을 제조하기 위한 원료 물질은 석회석 35 내지 50 중량%, 석탄재 10 내지 20 중량%, 슬래그 30 내지 40 중량% 및 석고 5 내지 10 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 범위로 원료 물질을 배합함으로써 본 발명에서 목적하는 조성의 시멘트 클링커를 수득할 수 있다.First, the raw materials (limestone, coal ash, slag and gypsum) are crushed and the ground powder is mixed to prepare the mixture. The raw materials for producing the mixture are preferably comprised of 35 to 50% by weight of limestone, 10 to 20% by weight of coal ash, 30 to 40% by weight of slag, and 5 to 10% by weight of gypsum. By mixing the raw materials in the above range, cement clinker of the composition desired in the present invention can be obtained.

다음으로 상기 혼합물을 1,200 내지 1,300℃의 온도에서 소성하여 시멘트 클링커를 제조한다. 제조된 상기 시멘트 클링커를 냉각(quenching)함으로써 시멘트 클링커를 수득하게 된다. 다음으로 상기 시멘트 클링커를 분쇄(milling)하는 공정을 통해 시멘트를 수득할 수 있게 된다.Next, the mixture is fired at a temperature of 1,200 to 1,300°C to produce cement clinker. Cement clinker is obtained by quenching the produced cement clinker. Next, cement can be obtained through a process of milling the cement clinker.

상기 시멘트를 제조하는 공정에서 저탄소, 저에너지형 시멘트를 제조하기 위하여 상기 시멘트 클링커의 분쇄 공정에서 석고를 첨가하여 시멘트를 제조할 때, 상기 시멘트 클링커 80 내지 100 중량부를 분말도(브레인 비표면적) 3,000 내지 8,000㎠/g로 분쇄한 후 분말도 3,000 내지 8,000㎠/g의 석고 0 내지 20 중량부를 첨가하여 시멘트를 제조할 수 있다. 또한, 상기 시멘트 클링커 80 내지 100 중량부와 석고 0 내지 20 중량부를 혼합한 다음 함께 분쇄하여 분말도 3,000 내지 8,000㎠/g가 되도록 제조할 수도 있다.When manufacturing cement by adding gypsum in the grinding process of the cement clinker to produce low-carbon, low-energy cement in the cement manufacturing process, 80 to 100 parts by weight of the cement clinker is added to have a fineness (brain specific surface area) of 3,000 to 3,000. Cement can be produced by grinding to 8,000 cm2/g and then adding 0 to 20 parts by weight of gypsum with a powder fineness of 3,000 to 8,000 cm2/g. In addition, 80 to 100 parts by weight of the cement clinker and 0 to 20 parts by weight of gypsum may be mixed and then ground together to produce a powder of 3,000 to 8,000 cm2/g.

기존의 OPC 클링커는 1,450℃에서 소성하게 되는데, 소성온도를 낮추기 위해서는 광화제 메커니즘을 적용하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 F(불소) 및 SO3 성분을 함유하도록 하여 저온에서 CSA-C3S-C2S 클링커가 합성되도록 하고 있다. 이를 위하여 석회석, 석탄재, 슬래그, 석고를 원료로 사용하는데, 상기 원료는 표 2와 같은 원소로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. 표 2에서 단위는 중량%이다.Existing OPC clinker is fired at 1,450℃, and it is desirable to apply a mineralizer mechanism to lower the firing temperature. For this purpose, CSA-C 3 SC 2 S clinker is synthesized at low temperature by containing F (fluorine) and SO 3 components. For this purpose, limestone, coal ash, slag, and gypsum are used as raw materials, and it is preferable to use the raw materials made of the elements shown in Table 2. In Table 2, the unit is weight%.

SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe2O3 _ CaOCaO SO3 SO 3 MgOMgO 석회석limestone 6.676.67 0.660.66 0.280.28 53.3653.36 0.170.17 0.470.47 석탄재coal ash 57.8057.80 22.9022.90 10.2010.20 4.024.02 -- -- 슬래그slag 11.3011.30 23.4023.40 1.621.62 56.1056.10 3.063.06 -- 석고gypsum 2.692.69 1.681.68 0.800.80 49.7049.70 44.0044.00 --

상기와 같은 원료를 사용하여 클링커를 제조하는 경우, CSA 10 내지 40 중량%, C3S 20 내지 40 중량%, 및 C2S 10 내지 40 중량%를 포함하는 클링커가 수득되는 것으로 나타났다.When producing clinker using the above raw materials, it was found that clinker containing 10 to 40% by weight of CSA, 20 to 40% by weight of C 3 S, and 10 to 40% by weight of C 2 S was obtained.

표 3에서와 같은 함량비율로 원료를 혼합하고 이를 1,250℃에서 소성하여 시료 1 내지 3을 제조하였다(단위: 중량%). 이때, 석탄재는 미분탄 보일러 방식의 화력발전소에서 회수한 것을 사용하였으며, 슬래그로는 특수강 제조시 발생하는 정련 슬래그를 회수하여 사용하였다.Samples 1 to 3 were prepared by mixing the raw materials in the content ratio as shown in Table 3 and firing them at 1,250°C (unit: weight %). At this time, coal ash recovered from a pulverized coal boiler type thermal power plant was used, and refining slag generated during the production of special steel was recovered and used as slag.

석회석limestone 석탄재coal ash 슬래그slag 석고gypsum 시료 1sample 1 4040 1515 3030 1515 시료 2sample 2 4343 1212 3030 1515 시료 3Sample 3 5555 1515 1515 1515

제조된 클링커 시료를 X선 회절 장치(XRD) 및 X선 형광 분석 장치(XRF)를 이용하여 분석한 결과는 도 2와 같다. 또한, 상기 분석 결과로부터 시료 1 내지 3은 표 4와 같은 성분으로 이루어진 것으로 나타났다.The results of analyzing the manufactured clinker sample using an X-ray diffraction device (XRD) and an X-ray fluorescence analyzer (XRF) are shown in Figure 2. Additionally, from the above analysis results, Samples 1 to 3 were found to consist of the components shown in Table 4.

C3SC 3 S C2SC 2 S C3AC 3 A C4AFC 4AF CSACSAs CaOCaO CaSO4 CaSO4 시료 1Sample 1 11.5211.52 46.2846.28 -- 12.1212.12 22.7022.70 0.470.47 1.011.01 시료 2sample 2 38.3838.38 20.4120.41 -- 12.6612.66 21.6921.69 1.111.11 0.940.94 시료 3Sample 3 1.351.35 50.4050.40 -- 14.1014.10 28.8628.86 -- 0.660.66

슬래그에 함유되는 불소 성분과 석고에 함유되는 SO3 성분의 연관성을 바탕으로 검토한 결과 시료 2의 경우 목적하는 CSA-C3S-C2S 클링커와 가장 근접한 결과를 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 광화제에 의해 클링커링 과정에서의 용융점을 낮출 수 있기 때문에 C3S가 상대적으로 낮은 소성 온도에서도 생성될 수 있을 것으로 예상된다.As a result of review based on the correlation between the fluorine component contained in slag and the SO 3 component contained in gypsum, it was confirmed that Sample 2 showed the closest result to the desired CSA-C 3 SC 2 S clinker. In addition, since the melting point in the clinkering process can be lowered by the mineralizer, it is expected that C 3 S can be produced even at a relatively low sintering temperature.

다음으로 XRF 분석에 따른 원소의 함량이 표 5와 같은 원료를 사용하여 클링커를 제조하였다. 이때, 원료인 슬래그는 불소를 일정량 함유하는 것을 사용하였다.Next, clinker was manufactured using raw materials with elemental contents according to XRF analysis as shown in Table 5. At this time, the raw material slag containing a certain amount of fluorine was used.

SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe2O3 _ CaOCaO SO3 SO 3 MgOMgO FF Ig.LossIg.Loss 석회석limestone 5.435.43 0.680.68 0.290.29 55.0255.02 0.120.12 0.490.49 -- 37.7537.75 석탄재coal ash 52.5052.50 21.4021.40 6.636.63 7.677.67 0.980.98 1.941.94 -- 3.83.8 슬래그slag 9.629.62 27.5027.50 0.670.67 56.2056.20 2.532.53 2.312.31 0.410.41 -- 석고gypsum 0.930.93 0.470.47 0.500.50 46.3046.30 43.3043.30 0.390.39 -- 7.847.84

클링커 시료를 제조하기 위하여 표 6에서와 같이 조성된 원료를 소성하여 클링커를 합성하였다(단위: 중량%).To prepare a clinker sample, clinker was synthesized by firing the raw materials as shown in Table 6 (unit: weight %).

석회석limestone 석탄재coal ash 슬래그slag 석고gypsum 시료 4Sample 4 4040 1515 3030 1515 시료 5Sample 5 4343 1212 3030 1515

합성된 클링커의 XRD 분석 결과는 도 3과 같으며, 상기 분석 결과로부터 표 8과 같은 성분의 클링커가 합성된 것을 확인하였다.The XRD analysis results of the synthesized clinker are shown in Figure 3, and from the above analysis results, it was confirmed that clinker with the components shown in Table 8 was synthesized.

C3SC 3 S C2SC 2 S C3AC 3 A C4AFC 4AF CSACSAs CaOCaO CaSO4 CaSO4 시료 4Sample 4 9.539.53 42.4642.46 0.860.86 4.784.78 28.3728.37 0.830.83 4.294.29 시료 5Sample 5 26.2726.27 24.7524.75 1.371.37 3.613.61 26.4626.46 2.752.75 5.435.43

상기 시료 5에서 CaO와 CaSO4가 단독으로 존재하는 것을 XRD 분석 결과 확인하였으며 이로부터 석고의 투입량을 표 9와 같이 조절하여 시료를 제조하였다(단위: 중량%). 이는 석고의 함량을 15 중량%에서 10 내지 12 중량%까지 낮춘 것으로서, 상기 석고의 함량에 따라 석회석, 슬래그의 함량을 조정하여 클링커 시료를 합성하였다.The XRD analysis confirmed that CaO and CaSO 4 existed alone in Sample 5, and from this, the sample was prepared by adjusting the amount of gypsum added as shown in Table 9 (unit: weight %). This lowered the gypsum content from 15% by weight to 10 to 12% by weight, and clinker samples were synthesized by adjusting the contents of limestone and slag according to the gypsum content.

석회석limestone 석탄재coal ash 슬래그slag 석고gypsum 시료 6Sample 6 4343 1515 3030 1212 시료 7Sample 7 4545 1515 3030 1010 시료 8Sample 8 4343 1212 3333 1212 시료 9Sample 9 4343 1212 3535 1010

시료 6 내지 9의 합성된 클링커에 대하여 XRD 분석 결과는 도 4와 같으며, 상기 분석 결과로부터 표 9와 같은 성분의 클링커가 합성된 것을 확인하였다.The XRD analysis results for the synthesized clinker of Samples 6 to 9 are shown in Figure 4, and from the analysis results, it was confirmed that clinker with the components shown in Table 9 was synthesized.

C3SC 3 S C2SC 2 S C3AC 3 A C4AFC 4 AF CSACSAs CaOCaO CaSO4 CaSO4 시료 6Sample 6 20.5220.52 36.1436.14 0.240.24 5.365.36 26.9326.93 0.550.55 2.832.83 시료 7Sample 7 21.9721.97 32.4632.46 0.300.30 5.505.50 27.5427.54 0.850.85 1.901.90 시료 8Sample 8 33.7033.70 17.7417.74 -- 4.284.28 30.8630.86 2.662.66 2.682.68 시료 9Sample 9 37.4537.45 16.8516.85 -- 4.634.63 31.6531.65 1.771.77 0.890.89

표 9의 결과로부터 석고를 10 중량%까지 낮추었을 때 CSA 31.65 중량%, C3S 37.45 중량%, C2S 16.85 중량%로 본 발명에서 목적하는 함량 비율에 가까운 시료를 합성할 수 있음을 확인하였다.From the results in Table 9, it was confirmed that when the gypsum was lowered to 10% by weight, a sample close to the desired content ratio in the present invention could be synthesized with CSA 31.65% by weight, C 3 S 37.45% by weight, and C 2 S 16.85% by weight. did.

상기 표 9에서 함량 비율이 가장 적합한 것으로 판단된 시료 9를 바탕으로 온실가스의 배출량 감소가 가능한 배합을 위하여 석회석 투입량을 줄이고 경제성을 확보하기 위하여 원재료 중 가장 단가가 높은 석고의 투입량을 줄여 표 10과 같은 조성으로 원료를 배합하였다.Based on Sample 9, which was judged to have the most appropriate content ratio in Table 9 above, the amount of limestone input was reduced in order to create a mixture capable of reducing greenhouse gas emissions, and in order to secure economic efficiency, the input amount of gypsum, which has the highest unit cost among the raw materials, was reduced to Table 10 and The raw materials were mixed with the same composition.

석회석limestone 석탄재coal ash 슬래그slag 석고gypsum 시료 10Sample 10 44.044.0 13.013.0 35.035.0 8.08.0 시료 11Sample 11 45.545.5 14.514.5 35.035.0 5.05.0 시료 12Sample 12 43.043.0 12.012.0 35.035.0 10.010.0 시료 13Sample 13 38.038.0 12.012.0 40.040.0 10.010.0

또한, 상기 시료 10 내지 13의 클링커에 대한 원소 함량은 표 11과 같다.In addition, the element content of the clinker of Samples 10 to 13 is shown in Table 11.

C3SC 3 S C2SC 2 S C3AC 3 A C4AFC 4 AF CSACSAs CaOCaO CaSO4 CaSO4 시료 10Sample 10 36.4736.47 19.2319.23 0.600.60 4.564.56 30.0630.06 1.471.47 0.410.41 시료 11Sample 11 23.5523.55 30.1730.17 4.784.78 6.846.84 23.3623.36 1.431.43 0.120.12 시료 12Sample 12 38.8738.87 15.0115.01 -- 4.484.48 31.3431.34 1.821.82 1.311.31 시료 13Sample 13 33.2633.26 17.1917.19 0.050.05 5.185.18 34.8234.82 0.530.53 0.780.78

표 11 및 도 5의 XRD 측정 결과로부터 상기 시료 9를 바탕으로 석회석과 석고의 투입량을 감소시킨 실험 결과 표 12에서와 같이 석회석 투입량을 38 중량%까지 줄일 수 있으며, 석고 투입량도 8 중량%까지 줄일 수 있음을 확인하였다. 따라서 본 발명에 따른 클링커의 합성 시 원료인 석회석은 38 내지 50 중량%, 석고는 8 내지 15 중량%의 범위에서 함유될 수 있는 것으로 나타났다.From the XRD measurement results in Table 11 and Figure 5, the experimental results of reducing the amount of limestone and gypsum based on Sample 9 showed that the amount of limestone could be reduced to 38% by weight, and the amount of gypsum could be reduced to 8% by weight, as shown in Table 12. It was confirmed that it was possible. Therefore, it was found that when synthesizing clinker according to the present invention, limestone, which is a raw material, can be contained in the range of 38 to 50% by weight, and gypsum can be contained in the range of 8 to 15% by weight.

일반적으로 시멘트 클링커는 화학성분을 통해 시멘트 4대 광물의 조성을 계산함으로서 시멘트 성질을 추측할 수 있는 R.H. Bogue(1929)이 널리 사용되고 있으며, 석회포화도(Lime Saturation Factor, LSF), 규산율(Silica Modulus, SM), 철율(Iron Modulus, IM) 등이 있다.In general, cement clinker is R.H., which can estimate cement properties by calculating the composition of the four major cement minerals through chemical composition. Bogue (1929) is widely used, and includes Lime Saturation Factor (LSF), Silica Modulus (SM), and Iron Modulus (IM).

상기 시멘트 클링커는 시멘트 4대 광물 외에 칼슘 설포 알루미네이트(C4A3S, CSA)를 포함하는 새로운 클링커이기에 새로운 모듈러스 제시가 필요하다.Since the cement clinker is a new clinker that contains calcium sulfo aluminate (C4A3S, CSA) in addition to the four major cement minerals, a new modulus presentation is necessary.

미국 특허 「Hybrid Cement Clinker and Cement Made from That Clinker, US 8,986,444 B2」에서는 시멘트 4대 광물과 CSA 광물을 포함한 모듈러스를 제시하였으며, 아래 식과 같다.The US patent “Hybrid Cement Clinker and Cement Made from That Clinker, US 8,986,444 B2” presents the modulus including the four major minerals of cement and CSA minerals, as shown in the formula below.

상기 식에서 LAD(Lime Adequate Degree)는 석회 포화율이며, 클링커 제조시 석회석의 필요량으로 볼 수 있다. 또한, RSA(Ratio of Silicates and Aluminates)는 규산염과 알루미네이트의 비율을 의미하며, RSF(Ratio of Sulfoaluminates and Ferroaluminates)는 CSA와 페로알루미네이트의 비율을 의미한다.In the above equation, LAD (Lime Adequate Degree) is the lime saturation rate and can be viewed as the amount of limestone required when manufacturing clinker. Additionally, RSA (Ratio of Silicates and Aluminates) refers to the ratio of silicates and aluminates, and RSF (Ratio of Sulfoaluminates and Ferroaluminates) refers to the ratio of CSA to ferroaluminates.

위의 모듈러스를 적용함으로서 저탄소, 저에너지 시멘크 클링커를 생산하는데 있어 효과적으로 적용할 수 있으며, 적용한 결과는 표 12와 같다.By applying the above modulus, it can be effectively applied to produce low-carbon, low-energy cement clinker, and the application results are shown in Table 12.

구분division 원료조성(%)Raw material composition (%) 클링커 광물상(%)Clinker mineral phase (%) ModulusModulus 석회석limestone 석탄재coal ash 슬래그slag 석고gypsum C3SC 3 S C2SC 2 S C4A3SC 4 A 3 S C4AFC 4AF LADLAD RSARSA RSFRSF 시료1Sample 1 40.040.0 15.015.0 30.030.0 15.015.0 11.5211.52 46.2846.28 22.7022.70 12.1212.12 0.720.72 1.661.66 1.871.87 시료2Sample 2 43.043.0 12.012.0 30.030.0 15.015.0 38.3838.38 20.4120.41 21.6921.69 12.6612.66 0.860.86 1.711.71 1.711.71 시료3Sample 3 55.055.0 15.015.0 15.015.0 15.0 15.0 1.351.35 50.4050.40 28.8628.86 14.1014.10 0.670.67 1.201.20 2.052.05 시료4Sample 4 40.040.0 15.015.0 30.030.0 15.015.0 9.539.53 42.4642.46 28.3728.37 4.784.78 0.710.71 1.571.57 5.945.94 시료5Sample 5 43.043.0 12.012.0 30.030.0 15.0 15.0 26.2726.27 24.7524.75 26.4626.46 3.613.61 0.810.81 1.701.70 7.337.33 시료6Sample 6 43.043.0 15.015.0 30.030.0 12.012.0 20.5220.52 36.1436.14 26.9326.93 5.365.36 0.770.77 1.751.75 5.025.02 시료7Sample 7 45.045.0 15.015.0 30.030.0 10.010.0 21.9721.97 32.4632.46 27.5427.54 5.505.50 0.780.78 1.651.65 5.015.01 시료8Sample 8 43.043.0 12.012.0 33.033.0 12.012.0 33.7033.70 17.7417.74 30.8630.86 4.284.28 0.860.86 1.461.46 7.217.21 시료9Sample 9 43.043.0 12.012.0 35.035.0 10.0 10.0 37.4537.45 16.8516.85 31.6531.65 4.634.63 0.880.88 1.501.50 6.846.84 시료10Sample 10 44.044.0 13.013.0 35.035.0 8.08.0 36.4736.47 19.2319.23 30.0630.06 4.564.56 0.860.86 1.611.61 6.596.59 시료11Sample 11 45.545.5 14.514.5 35.035.0 5.05.0 23.5523.55 30.1730.17 23.3623.36 6.846.84 0.790.79 1.781.78 3.423.42 시료12Sample 12 43.043.0 12.012.0 35.035.0 10.010.0 38.8738.87 15.0115.01 31.3431.34 4.484.48 0.890.89 1.501.50 7.007.00 시료13Sample 13 38.038.0 12.012.0 40.040.0 10.0 10.0 33.2633.26 17.1917.19 34.8234.82 5.185.18 0.860.86 1.261.26 6.726.72

상기 실험결과로부터 본 발명에서 요구되는 물성을 충족하는 시멘트 클링커는 0.8 내지 0.9의 LAD, 1.2 내지 1.7의 RSA 및 1.7 내지 7.2의 RSF를 나타내는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.From the above experimental results, it was confirmed that the cement clinker that satisfies the physical properties required in the present invention preferably exhibits an LAD of 0.8 to 0.9, an RSA of 1.2 to 1.7, and an RSF of 1.7 to 7.2.

상기와 같은 실험결과로부터 시멘트 파일럿 킬른(약 3ton/day)를 이용하여 1,250℃에서 1 내지 2시간 동안 소성하여 클링커를 합성하였다. 소성은 1,250℃로 안정화된 킬른에 원료를 투입함으로써 수행되었다. 이때 원료의 배합비는 표 13과 같다.From the above experimental results, clinker was synthesized by firing at 1,250°C for 1 to 2 hours using a cement pilot kiln (about 3 tons/day). Firing was performed by putting the raw materials into a kiln stabilized at 1,250°C. At this time, the mixing ratio of raw materials is shown in Table 13.

석회석limestone 석탄재coal ash 슬래그slag 석고gypsum 파일럿시료 1Pilot sample 1 43.043.0 12.012.0 35.035.0 10.010.0 파일럿시료 2Pilot sample 2 45.045.0 10.010.0 35.035.0 10.010.0 파일럿시료 3Pilot sample 3 49.049.0 10.010.0 35.035.0 6.06.0 파일럿시료 4Pilot sample 4 45.045.0 11.011.0 35.035.0 9.09.0

합성된 시료들에 대하여 XRD 분석을 통해 CaO와 CaSO4가 단독으로 존재하는지 확인하였다. 합성된 시료들은 표 14와 같은 성분으로 이루어진 것을 확인하였다.XRD analysis of the synthesized samples confirmed whether CaO and CaSO 4 existed alone. The synthesized samples were confirmed to consist of the same ingredients as shown in Table 14.

C3SC 3 S C2SC 2 S C3AC 3 A C4AFC 4AF CSACSAs CaOCaO CaSO4 CaSO4 파일럿시료 1Pilot sample 1 10.7910.79 38.8838.88 -- 4.504.50 25.7625.76 3.313.31 0.990.99 파일럿시료 2Pilot sample 2 24.7924.79 27.2927.29 0.700.70 5.675.67 23.0523.05 1.881.88 1.061.06 파일럿시료 3Pilot sample 3 24.1124.11 24.8024.80 2.472.47 7.377.37 22.7622.76 5.195.19 0.410.41 파일럿시료 4Pilot sample 4 36.8436.84 14.9714.97 0.760.76 7.097.09 26.5326.53 2.282.28 2.232.23

상기 파일럿 시료들 중 시료 3 및 4는 C3A의 함량이 높은 것으로 나타났으므로 상기 파일럿 시료 3 및 4를 이용하여 표 15에서와 같이 조성된 성분으로 콘크리트를 제조하였다(단위: 중량%). 표 15에서 시편 1 내지 5는 파일럿 시료 3의 클링커를 사용하였고, 시편 6 내지 10은 파일럿 시료 4의 클링커를 사용하였다.Among the pilot samples, samples 3 and 4 were found to have a high content of C 3 A, so concrete was manufactured using the pilot samples 3 and 4 with the ingredients as shown in Table 15 (unit: weight %). In Table 15, Samples 1 to 5 used the clinker of Pilot Sample 3, and Samples 6 to 10 used the clinker of Pilot Sample 4.

OPCOPC 클링커clinker 석고gypsum PlainPlain 100100 -- -- 시편 1Psalm 1 -- 100100 -- 시편 2Psalm 2 -- 9595 55 시편 3Psalm 3 -- 9090 1010 시편 4Psalm 4 -- 8585 1515 시편 5Psalm 5 -- 8080 2020 시편 6Psalm 6 -- 100100 -- 시편 7Psalm 7 -- 9595 55 시편 8Psalm 8 -- 9090 1010 시편 9Psalm 9 -- 8585 1515 시편 10Psalm 10 -- 8080 2020

제조된 콘크리트 시편에 대한 양생기간에 따른 압축강도를 측정한 결과는 도 7과 같다. 도 7의 결과를 살펴보면, 본 발명에 따른 클링커를 적용하는 경우 OPC를 배합하지 않고도 시멘트의 높은 압축강도를 구현할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 시멘트 제조 시 석고를 10 내지 20 중량% 함유하더라도 양생에 따른 압축강도가 충분히 높게 나타나 시멘트 제조시 가격경쟁력을 높일 수 있는 것으로 나타났다.The results of measuring the compressive strength according to the curing period for the manufactured concrete specimen are shown in Figure 7. Looking at the results in Figure 7, it was shown that when applying the clinker according to the present invention, high compressive strength of cement can be achieved without mixing OPC. In addition, even if 10 to 20% by weight of gypsum was contained during cement manufacturing, the compressive strength due to curing was sufficiently high, showing that price competitiveness in cement manufacturing could be increased.

또한, 도 8의 결과를 살펴보면, 본 발명의 시멘트 클링커를 이용하여 시멘트를 제조할 경우, 응결시간이 단축되어 시멘트 양생시간 및 공기단축이 가능한 것으로 나타났다.In addition, looking at the results in Figure 8, it was found that when manufacturing cement using the cement clinker of the present invention, the setting time was shortened, making it possible to shorten the cement curing time and period.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시형태를 통해 설명하였으나, 상기 실시형태에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.Although the present invention has been described through preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and various modifications and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Change is possible. Such modifications and variations should be considered to fall within the scope of the present invention and the appended claims.

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 시멘트 클링커를 제조하는 방법으로서,
석회석 45 내지 49 중량%, 석탄재 10 내지 11 중량%, 슬래그 35 중량% 및 석고 6 내지 9 중량%를 분쇄 및 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물을 1,250℃의 온도에서 1 내지 2시간 동안 소성하여 시멘트 클링커를 제조하는 단계;
상기 시멘트 클링커를 냉각하는 단계;
를 포함하며,
상기 석탄재는 미분탄 보일러 방식의 화력발전소에서 회수한 것을 사용하며, 상기 슬래그는 특수강 제조시 발생하는 정련 슬래그를 회수하여 사용하며, 상기 석고는 배연탈황석고를 사용하며,
상기 시멘트 클링커는 0.8 내지 0.9의 LAD(Lime Adequate Degree), 1.2~1.7의 RSA(Ratio of Silicates and Aluminates) 및 1.7~7.2의 RSF(Ratio of Sulfoaluminates and Ferroaluminates)를 나타내는 것을 특징으로 하는 시멘트 클링커의 제조방법.
A method for producing cement clinker, comprising:
Preparing a mixture by grinding and mixing 45 to 49% by weight of limestone, 10 to 11% by weight of coal ash, 35% by weight of slag, and 6 to 9% by weight of gypsum;
Preparing cement clinker by calcining the mixture at a temperature of 1,250°C for 1 to 2 hours;
Cooling the cement clinker;
Includes,
The coal ash is recovered from a pulverized coal boiler-type thermal power plant, the slag is recovered from refining slag generated during the production of special steel, and the gypsum is flue gas desulfurized gypsum.
Manufacture of cement clinker, characterized in that the cement clinker exhibits a Lime Adequate Degree (LAD) of 0.8 to 0.9, a Ratio of Silicates and Aluminates (RSA) of 1.2 to 1.7, and a Ratio of Sulfoaluminates and Ferroaluminates (RSF) of 1.7 to 7.2. method.
삭제delete 청구항 4에 있어서,
상기 슬래그는 불소를 0.3 내지 1.0 중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 시멘트 클링커의 제조방법.
In claim 4,
A method for producing cement clinker, characterized in that the slag contains 0.3 to 1.0% by weight of fluorine.
청구항 4의 제조방법 따라 제조된 시멘트 클링커를 이용하여 시멘트를 제조하는 방법으로서,
상기 시멘트 클링커 80 내지 100 중량부를 분말도(브레인 비표면적) 3,000 내지 8,000㎠/g로 분쇄한 후 분말도 3,000 내지 8,000㎠/g의 석고 0 내지 20 중량부를 첨가하여 제조하거나, 또는, 상기 시멘트 클링커 80 내지 100 중량부와 석고 0 내지 20 중량부를 혼합한 다음 함께 분쇄하여 분말도 3,000 내지 8,000㎠/g가 되도록 제조하는 것을 특징으로 하는 시멘트의 제조방법.
A method of manufacturing cement using cement clinker manufactured according to the manufacturing method of claim 4,
It is manufactured by grinding 80 to 100 parts by weight of the cement clinker to a fineness (brain specific surface area) of 3,000 to 8,000 cm2/g and then adding 0 to 20 parts by weight of gypsum with a fineness of 3,000 to 8,000 cm2/g, or the cement clinker. A method for producing cement, characterized in that 80 to 100 parts by weight and 0 to 20 parts by weight of gypsum are mixed and then ground together to produce a powder degree of 3,000 to 8,000 cm2/g.
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