KR20010017293A

KR20010017293A - 저비중 수쇄슬래그 제조방법

Info

Publication number: KR20010017293A
Application number: KR1019990032740A
Authority: KR
Inventors: 변태봉; 한기현; 김형석
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사; 신현준; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2001-03-05

Abstract

본 발명은 저비중 수쇄슬래그 제조방법에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 고로 수쇄슬래그의 제조시 취제수의 온도를 적정범위로 조절함으로서, 단열, 차음성 등의 기능성을 부여하는 기능재료의 원료로서 뿐 만 아니라 경량성 등의 구조적 특성을 가지는 구조용 재료의 원료로도 사용가능한 저비중의 수쇄슬래그를 기존의 설비를 이용하여 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수쇄슬래그를 제조하는 방법에 있어서, 고온의 용융 슬래그를 냉각시키기 위해 사용하는 취제수의 온도를 80~100℃로 조절하여 슬래그에 분사시켜 수쇄슬래그를 제조하는 저비중 수쇄슬래그의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

저비중 수쇄슬래그 제조방법{A Method for Preparing Water-Granulated Slag Having Low Density}

본 발명은 시멘트 원료나 골재 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 저비중의 수쇄슬래그를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제철소 고로(blast furnace)에서 수쇄슬래그를 제조할 경우 수쇄설비의 조업조건을 조절함에 따라 비중이 낮은 수쇄슬래그를 제조하여, 단열성, 차음성 등의 기능성을 부여하는 기능재료로서 뿐 아니라 경량성을 이용한 구조재료의 원료로 활용할 수 있는 저비중 수쇄슬래그의 제조방법에 관한 것이다.

현재 제철소에서는 고로에서 철을 제조할 때 고로의 주원료 또는 부원료인 철광석이나 코크스중에 존재하는 SiO₂와 Al₂O₃등이 석회와 반응하여 생성된 고온 용융체를 급냉 또는 서냉하는 방법에 따라 수쇄슬래그와 괴재슬래그로 각각 제조하고 있다.

괴재슬래그는 서냉에 의해 제조되므로 결정상태인 큰덩어리 상태로 발생되는 반면 수쇄슬래그는 용융 슬래그를 고압수와 직접 접촉시켜 급냉시키므로 98이상의 비결정질로 구성된 미립상들로 얻어지고 있다.

괴재슬래그는 큰 덩어리 상태로 얻어지기 때문에 분쇄기등을 이용하여 일정입도로 조정한 후 도로 로반재 등으로 활용하고 있으며, 수쇄슬래그는 잠재수경성 (latent hydrulic property)을 갖는 유리질이기 때문에 시멘트용 혼합재(고로슬래그 시멘트)를 비롯하여 시멘트용 클린커 원료, 경량기포 콘크리트 원료, 지반 개량제, 콘크리트용 잔골재, 규산석회석 비료, 기타 요업재료등에 사용될 수 있는 다양한 용도를 가지고 있는 대표적인 제철소 부산물이다.

고로 수쇄슬래그의 대표적인 용도는 시멘트 원료로 고로슬래그 시멘트를 제조하는 경우 일반 포틀란드 시멘트와 수쇄슬래그 미분말을 50:50으로 혼합하여 제조하고 있으며, 또한 최근에는 천연자원의 고갈로 인한 천연모래의 채취제한 등의 조치로 인하여 토목, 건축용 및 구조물용 잔골재로서 천연모래를 대체하는 콘크리트용 잔골재로도 사용되고 있다.

하기 표1은 고로 수쇄슬래그의 대표적인 화학성분을 나타낸 것이다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 수쇄슬래그의 주성분은 CaO와 SiO₂로 구성되어 있으며, 인체에 해로운 중금속등의 성분들이 거의 없기 때문에 환경 친화적인 재료라고 말할 수 있는 자원이다.

성분	함량()
SiO2	33.13~34.75
CaO	41.15~43.16
Al2O3	9.82~14.60
MgO	7.03~11.55
MnO	0.05~0.53
TiO2	0.63~1.85
Na2O	0.1~0.15
K2O	0.27~0.55
T.Fe	0.30~1.68
FeO	0.32~0.97
Cl	0.0018~0.043
SO3	0.01~0.074
ZnO	0.015~0.020
NiO	Tr.
Cr2O3	Tr.
CuO	Tr.
CdO	Tr.
PbO	Tr.
SnO	Tr.
Sb	Tr.

고로 수쇄슬래그는 SiO₂성분을 약 30정도 함유하고 있어 어느정도의 점도를 가지고 있는 관계로 고로 주상에서 냉각에 의해 제조되어 질 때 고압수에 의한 직접 접촉으로 설비조건에 따라 약간의 차이는 있지만, 비중이 약 0.9~1.0정도인 수쇄슬래그로 제조되는 것이 일반적이다.

한편, 일본의 가꼬가와 제철소나 기미쯔, 나고야 등에서는 천연모래를 대체할 수 있는 경질슬래그(비중1.3이상, 결정질 약 15이상 함유)를 제조하기 위해 슬래그의 온도를 종래보다 약 100℃낮은 1300℃정도로 낮게 조절하거나 슬래그량이 상대적으로 적은 출선초기 약 10분정도 동안만 취제하는 조건으로 제조하고 있는 것으로 알려져 있다. 또한 고로슬래그에 더스트류나 슬러지류등을 첨가하여 용융 슬래그의 온도를 강하시키는 방법(일본 특공보 소53-123394)이나 노즐을 많이 설치하여 각각의 노즐을 통해 슬래그를 흘려떨어뜨리는(流下시키는) 방법(일본 특공보 소57-106545)등을 이용하여 제조하는 방법을 제시한 바가 있다.

하지만, 이들 종래방법들은 장치구성에 있어 복잡하고, 또한 얻어지는 수쇄슬래그들이 비중이 비교적 높은 것으로 얻어지고 있다.

이에, 본 발명은 고로 수쇄슬래그의 제조시 취제수의 온도를 적정범위로 조절함으로서, 단열, 차음성 등의 기능성을 부여하는 기능재료의 원료로서 뿐 만 아니라 경량성 등의 구조적 특성을 가지는 구조용 재료의 원료로도 사용가능한 저비중의 수쇄슬래그를 기존의 설비를 이용하여 제조할 수 있는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 수쇄슬래그를 제조하는 방법에 있어서, 고온의 용융 슬래그를 냉각시키기 위해 사용하는 취제수의 온도를 80~100℃로 조절하여 슬래그에 분사시켜 수쇄슬래그를 제조하는 것을 특징으로 하는 저비중 수쇄슬래그의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 고로 수쇄슬래그 제조설비로부터 수쇄슬래그를 제조할 경우, 고온의 용융 슬래그에 집적 접촉시켜 냉각시키는 취제수의 온도를 80℃~100℃로 조절하여 수쇄슬래그를 제조한다.

상기 취제수의 온도가 80~100℃ 보다 낮게 조절된 상태에서 고온의 용융 슬래그를 냉각시키면 슬래그 표면으로부터 순간적인 고화가 진행되어, 슬래그 내부에 함유되어 있는 가스류 등이 방출될 수 있는 시간적 여유가 없기 때문에 발포가 억제되어 저비중의 수쇄슬래그를 제조할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명에서는 취제수의 온도를 기존에 비해 높은 80-100℃로 제한하는 것이다.

한편, 본 발명에 따라 취제수의 온도를 80~100℃으로 조절하여 고온의 용융 슬래그에 접촉시켜 냉각하면, 슬래그 내부의 가스가 방출할 수 있는 시간적 여유가 있어 발포가 촉진될 뿐 아니라, 고온의 취제수가 순간적으로 증기화되어 방출되므로 슬래그 내부에 미세한 기공이 형성되기 때문에, 저비중 수쇄슬래그를 제조할 수 있게 된다.

이와같은 취제수의 온도범위를 적용하여 수쇄슬래그를 제조하는 경우, 얻어지는 수쇄슬래그는 약0.7g/cm³이하의 비중을 보인다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

고로에서 출선된 용선과 슬래그가 대탕도 및 배재구를 거치면서 용선과 슬래그로 분리되고, 배재구에서 분리된 슬래그가 슬래그 런너(slag runner)를 통해 취제상(spray box)으로 들어가게 된다. 취제상 직전에서 측정한 고온의 용융 슬래그온도는 약 1430℃ 정도였다. 슬래그의 배출속도는 3.3톤/시간으로 하였으며, 물과 슬래그의 비는 8.0으로 하였다. 취제상에서 고온의 용융 슬래그를 냉각시키기 위해 분사해주는 취제수의 온도를 하기 표2와 같은 조건으로 각각 조절한 후 분사시켜 수쇄슬래그를 제조하였으며, 제조한 수쇄슬래그의 비중과 글래스화율(glass content)을 각각 입도측정기와 편광현미경을 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

상기 표2에서 알 수 있는 바와 같이, 발명예(1~4)는 수쇄슬래그 제조시 고온의 용융 슬래그를 급냉시키기 위해 분사해주는 취제수의 온도를 본 발명의 조건범위인 80~100℃로 조절한 후 분사하여 제조한 경우로서, 얻어진 수쇄슬래그는 모두 0.70 이하의 저비중값을 나타내었으며, 잠재수경성에 의한 강도발현특성과 밀접한 관계를 가지는 글래스화율도 모두 99이상의 높은 값을 나타내었다.

이에 반하여, 비교예(1~4)는 수쇄슬래그 제조시 고온의 용융 슬래그를 냉각시키기 위해 분사해주는 취제수의 온도를 본 발명의 조건보다 낮은 80℃ 이하로 조절하여 제조한 경우이고, 종래예(1)은 상온(25℃)로 조절하여 제조한 경우이다. 이같은 비교예(1~4) 및 종래예(1)과 같은 방법에 의해 얻어진 수쇄슬래그는 발명예(1~4)에 비하여 높은 비중을 보였으며, 또한 글래스화율에 있어서도 낮은 값을 보였다.

이와같이, 취제수 온도를 80℃이상로 조절하여 고온의 용융 슬래그를 냉각시키는 경우는 취제수 온도가 상대적으로 낮은 경우에 비해 슬래그가 표면으로부터 고화해 가는 속도가 낮기 때문에, 슬래그 내부에 함유되어 있는 가스류들이 충분히 방출될 수 있을 뿐 아니라, 고온의 취제수가 순간적으로 증기화되어 방출됨에 의해 슬래그의 발포가 촉진되기 때문에 매우 낮은 비중값을 나타낼 수 있는 것이다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 고온의 용융 슬래그를 냉각시키기 위해 사용하는 취제수의 온도를 적절하게 조절하여, 저비중의 수쇄슬래그를 얻을 수 있는데, 얻어진 수쇄슬래그는 단열, 차음성 등의 기능성이 필요한 기능재료의 원료로 적용할 수 있고, 또한 경량성이 요구되는 구조용 재료의 원료로도 적용할 수 있는 효과가 제공된다.

Claims

수쇄슬래그를 제조하는 방법에 있어서,

고온의 용융 슬래그를 냉각시키기 위해 사용하는 취제수의 온도를 80~100℃로 조절하여 슬래그에 분사시켜 수쇄슬래그를 제조하는 것을 특징으로 하는 저비중 수쇄슬래그의 제조방법.