KR20010055178A

KR20010055178A - 단위중량이 큰 수쇄슬래그의 제조방법

Info

Publication number: KR20010055178A
Application number: KR1019990056290A
Authority: KR
Inventors: 변태봉; 배우현; 한기현; 김형석
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사; 신현준; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2001-07-04

Abstract

본 발명은 단위중량이 큰 수쇄슬래그의 제조방법에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 용융 슬래그에 염기성 산화물을 일정량 첨가한 후 용융 슬래그의 온도를 조절하여 취제하므로서, 치밀한 조직을 가지는 슬래그를 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고로에서 발생되는 용융슬래그를 취제수와 접촉시켜 수쇄슬래그를 제조하는 방법에 있어서, 상기 용융 슬래그에 염기성 산화물을 1∼3wt% 첨가하고, 용융 슬래그의 온도를 1350∼1400℃범위로 조절하여 취제하는 것을 특징으로 하는 단위중량이 큰 수쇄슬래그의 제조방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

단위중량이 큰 수쇄슬래그의 제조방법{A Method for Manufacturing Water-Granulated Slag Having a Large Unit Weight}

본 발명은 기존의 수쇄슬래그 보다 단위중량이 큰 수쇄슬래그를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융 슬래그에 염기성 산화물을 첨가하고, 용융 슬래그의 온도를 조절하므로서 수쇄슬래그의 단위중량을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

수쇄슬래그는 고로에서 철을 제조할 때 고로의 주원료인 철광석과 부원료인 코크스중에 함유되어 있는 SiO₂와 Al₂O₃등의 산화물이 석회와 반응하여 생성된 고온의 용융 슬래그를 냉각수와 직접 접촉시켜 급냉시킨 것으로서, 일반적으로 98% 이상의 유리질 구조를 하고 있기 때문에 화학적으로 불안정하여 반응성이 매우 높은 물질이다.

이와같은 물성을 가지고 있기 때문에 알카리성 물질과 공존시키면 서서히 수화반응을 일으키는 잠재수경성(Latent hydrulic property)을 나타내므로 강도 발현에 필요한 원료, 즉 시멘트 클린커 원료로 주로 사용되고 있는 제철소의 대표적 부산물이다. 수쇄슬래그는 주성분으로서 CaO와 SiO₂로 구성되어 있고, MgO와 MnO가 부성분으로 함유되어 있으며, 인체에 해로운 영향을 미치는 중금속등의 성분들을 거의 함유하고 있지 않기 때문에 환경 친화적인 원료라고 말할 수 있다.

현재, 고로 수쇄슬래그는 시멘트 클린커 원료 이외에 지반 개량제, 규산 석회질 비료원료, 콘크리트용 잔골재 및 기타 요업재료 등으로 활용되고 있다. 이들 용도중 특히 최근에 관심을 모으고 있는 분야는 콘크리트용 잔골재로서 이용, 즉 천연 모래를 대체할 수 있는 재료로서 활용하고자 많은 연구가 진행되고 있다.

일반적으로, 제철소 고로 공정에서 제조되는 고로 수쇄슬래그는 용융 슬래그의 화학성분 및 용융 슬래그내에 함유되어 있는 가스, 그리고 취제시의 수증기 영향등에 의해 발포하는 특성을 나타내므로 제조된 수쇄슬래그 내에 무수히 많은 기공들이 생성하기 때문에 치밀한 조직을 나타내지 못하고 매우 연질한 조직을 하고 있어 단위중량 1.0∼1.2Kg/L 정도의 값을 나타내는 것이 일반적이다. 그러나, 천연 모래의 경우는 매우 치밀한 조직을 하고 있고, 단위중량 또한 약 1.60Kg/L정도의 값을 나타내므로 수쇄슬래그를 천연모래를 대체하는 잔골재로서 활용하기 위해서는 천연 모래가 가지고 있는 치밀한 조직의 구조로 제조하여 단위중량을 향상시키는 것이 필요하다.

고로 수쇄슬래그를 천연 모래 대용의 잔골재로서 사용하기 위해 고로 수쇄슬래그가 가지고 있는 연질한 구조 및 낮은 단위중량에 대한 문제점을 해결하기 위해 제안또는 실시되고 있는 방법으로서는 물리적인 마찰에 의해 입자를 구형, 가공화하는 방법(일본 특개평 7-330399), 용융 슬래그를 노즐경이 많은 턴디쉬를 통해 유하, 낙하시키는 방법(일본 특개소 57-106545), 용융 슬래그의 온도를 강하시키는 방법(일본 특개소 53-123394)등이 있다.

상기 기계적인 마찰에 의해 입자를 가공하는 방법은 수쇄슬래그내에 잔존하는 균열 및 기공에 의한 연질한 조직을 세립화하여 보다 치밀한 조직으로 가공하는 방법이나, 세립자에 균열이 여전히 잔존하고 가공시 마찰에 의해 미립분이 과잉으로 발생하는 문제점을 가지고 있다.

또한, 상기 용융 슬래그의 온도를 강하시켜 제조하는 방법은 용융 슬래그의 온도 조절이 쉽지 않고, 온도 강하에 필요한 냉각장치의 부대설비가 필요하다는 문제점을 가지고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기 종래방법등의 문제점을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 용융 슬래그에 염기성 산화물을 일정량 첨가한 후 용융 슬래그의 온도를 조절하여 취제하므로서, 치밀한 조직을 가지는 슬래그를 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고로에서 발생되는 용융슬래그를 취제수와 접촉시켜 수쇄슬래그를 제조하는 방법에 있어서, 상기 용융 슬래그에 염기성 산화물을 1∼3wt% 첨가하고, 용융 슬래그의 온도를 1350∼1400℃범위로 조절하여 취제하는 것을 특징으로 하는 단위중량이 큰 수쇄슬래그의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 용융 슬래그에 첨가하는 염기성 산화물의 양은 슬래그 중량비로 1∼3% 범위로 제어하는 것이 바람직하다.

상기 염기성 산화물의 첨가량이 1%미만이면 슬래그의 단위중량 향상은 기대할 수 없으며, 3%를 초과하면 용융 슬래그의 점도가 온도에 따라 급격하게 변화하기 때문에 온도 조절이 쉽지 않아 단위중량의 향상을 기대할 수 없다.

상기 염기성 산화물은 예를들면 Fe₂O₃, MnO, MgO와 같은 것을 들 수 있으며, 본 발명에서는 이러한 염기성산화물을 단독으로 적용할 수도 있고, 2종이상을 선택하여 복합적으로 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 용융 슬래그의 온도를 1350∼1400℃범위로 조절하여 취제하는 것이 바람직하다.

이는 상기 용융 슬래그의 온도를 1400℃를 초과하게 조절하면 제조되는 슬래그의 성상이 거의 대부분 유리질로 생성될 뿐만 아니라 발포성을 나타내기 때문에 슬래그 내부에 생성된 무수히 많은 기공으로 인해 치밀한 조직의 단위중량이 높은 슬래그를 제조할 수 없기 때문이다. 한편, 상기 용융 슬래그 온도를 1350℃미만으로 조절하면 슬래그의 점도 상승으로 인해 유동성이 급격히 저하하여 슬래그의 취제가 곤란하기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

(발명예1∼10)

회전 용융로에서 용해한 고로슬래그 1Kg에 하기 표1에서와 같이, Fe₂O₃, MnO, MgO을 각각 10g, 20g, 30g을 첨가하여 슬래그에 대한 중량비로 각각 1%, 2%, 3%가 되도록 조절하였다. 또한, Fe₂O₃, MnO, MgO을 각각10g씩 혼합하여 슬래그 중량비로 3%가 되게 조절한 3원계 혼합 성분을 첨가하였다. 염기성 산화물을 첨가한 후 슬래그를 재가열하여 첨가물을 용해시킨 다음, 슬래그 온도를 1370℃로 조절하여 통상의 방법으로 취제하여 수쇄슬래그를 각각 제조하였다.

제조된 수쇄슬래그의 단위중량을 단위중량기를 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

(비교예1∼6)

염기성 산화물인 Fe₂O₃, MnO, MgO을 각각 5g, 40g씩을 첨가하여 슬래그 중량비로0.5%, 4%로 조절한 것을 제외하고는 상기 발명예와 동일한 방법으로 수쇄슬래그를 제조하였다.

(종래예1)

회전 용융로에서 고로 수쇄슬래그 1Kg을 가열하여 용융시키고 슬래그 온도를 1370℃로 조절한 후 취제하여 수쇄슬래그를 제조하였다. 제조한 수쇄슬래그의 단위중량을 단위중량 측정기를 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

	제조조건	물성
	첨가물	첨가량(중량%)	슬래그 온도(℃)	슬래그단위중량(Kg/L)
발명예	1	Fe₂O₃	1	1370	1.46
	2	"	2	"	1.53
	3	"	3	"	1.60
	4	MnO	1	"	1.35
	5	"	2	"	1.42
	6	"	3	"	1.44
	7	MgO	1	"	1.30
	8	"	2	"	1.36
	9	"	3	"	1.40
	10	Fe₂O₃+MnO+MgO	3	"	1.47
비교예	1	Fe₂O₃	0.5	"	1.28
	2	"	4	"	1.29
	3	MnO	0.5	"	1.20
	4	"	4	"	1.22
	5	MgO	0.5	"	1.21
	6	"	4	"	1.20
종래예	1	-	-	"	1.17

상기 표1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건에 맞게 염기성 산화물을 첨가하여 제조한 발명예(1∼10)의 경우는 종래예(1)과 비교해 볼 때 단위중량이 현저히 향상됨을 알 수 있으며, 또한 비교예(1∼6)의 경우와 비교해 볼때도 상당한 차이를나타내고 있음을 알 수 있다.

특히, 염기성 산화물중 Fe₂O₃가 첨가된 경우가 슬래그의 단위중량 향상에 가장 큰 효과를 나타내었으며, 또한 염기성 산화물을 혼합하여 첨가한 발명예(10)의 경우도 양호한 특성을 기대할 수 있었다.

따라서, 수쇄슬래그의 단위중량을 향상시키기 위한 방법으로서 용융 슬래그에 염기성 산화물을 일정량 첨가 해주는 것이 매우 효과가 있다는 사실을 알 수 있으며, 염기성 산화물의 첨가량은 슬래그 중량비로 1∼3% 범위로 조절하는 것이 바람직하다는 사실을 확인할 수 있었다.

실시예 2

(발명예11∼12)

회전 용융로에서 용해한 고로슬래그 1Kg에 Fe₂O₃염기성 산화물을 10g 첨가하여 슬래그 중량비로 1%가 되게 조절한 후 재가열하고 슬래그의 온도를 1357℃와 1395℃로 각각 조절하여 취제하므로서 수쇄슬래그를 각각 제조하였다. 제조된 수쇄슬래그의 단위중량을 단위중량기를 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

(비교예7∼8)

용융 슬래그의 온도를 1337℃와 1410℃로 각각 조절한 것을 제외하고는 상기 발명예와 동일한 방법으로 수쇄슬래그를 제조하였다. 제조된 수쇄슬래그의 단위중량을 단위중량기를 이용하여 측정하고, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.

	제조조건	물성
	첨가물	첨가량(중량%)	슬래그온도(℃)	슬래그단위중량(Kg/L)
발명예	11	Fe₂O₃	1	1357	1.49
발명예	12	"	"	1395	1.47
비교예	7	"	"	1337	괴상형태
비교예	8	"	"	1410	1.19

상기 표2에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 용융 슬래그 온도 조건인 1350∼1400℃를 만족하는 발명예(11∼12)의 경우는 비교예(7∼8)과 비교해 볼 때 슬래그의 단위중량 향상에 현저한 효과를 나타내고 있음을 알 수 있다. 그러나, 상기 발명예의 온도 범위이외의 조건에서 제조된 경우에는, 특히 1350℃ 이하인 경우에는 슬래그의 점도가 급격히 상승되어 미립형의 수쇄슬래그로 제조되지 못하고 큰 덩어리 형태로 제조된다는 사실을 확인할 수 있었다.

따라서, 슬래그의 단위중량을 향상시키기 위해서는 용융 슬래그의 온도를 1350∼1400℃범위로 조절하여 제조하는 것이 바람직하다는 사실을 확인할 수 있었다.

상술한 바와같이, 본 발명은 치밀한 조직을 가지도록 슬래그의 단위중량을 향상시키므로서 모래 대용의 잔골재로서 활용이 가능한 수쇄슬래그를 제조할 수 있다는 효과를 가지고 있다.

Claims

고로에서 발생되는 용융슬래그를 취제수와 접촉시켜 수쇄슬래그를 제조하는 방법에 있어서,

상기 용융 슬래그에 염기성 산화물을 1∼3wt% 첨가하고, 용융 슬래그의 온도를 1350∼1400℃범위로 조절하여 취제하는 것을 특징으로 하는 단위중량이 큰 수쇄슬래그의 제조방법
제 1 항에 있어서,

상기 염기성 산화물은 Fe₂O₃, MnO, MgO중에서 선택된 1종 또는 2종이상으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 단위중량이 큰 수쇄슬래그의 제조방법