KR20020005011A

KR20020005011A - 고로 물분쇄슬래그, 그것으로 얻어지는 세골재 및 그제조방법

Info

Publication number: KR20020005011A
Application number: KR1020017013652A
Authority: KR
Inventors: 도보히로유키; 고토시게아키; 가마노히데유키
Original assignee: 에모토 간지; 가와사키 세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-01-16
Also published as: EP1193228A4; CN1187279C; JP3968995B2; JP2001316142A; TW550293B; KR100665776B1; EP1193228A1; WO2001062683A1; CN1366513A

Abstract

1350∼1400℃의 고로 슬래그를 2∼5 t/min으로 유출시켜, 이 슬래그에 물을, 유속 : 5∼8 m/sec으로, 또한 물/슬래그의 중량유량비 : 7∼15로 분사하는 것에 의하여, 단위용적질량이 1.45kg/1이상이며, 또, Fineness Modulus가 3.7 이상인 신규의 고로 물분쇄 슬래그가 간이하고 효율적으로 얻어진다.

이 고로 물분쇄 슬래그는 종래에 없는 고 입자지름, 고 밀도이기 때문에, 파쇄/마쇄 등으로 입자크기를 조정하면 콘크리트용 세골재로서도 알맞게 이용할 수 있다.

Description

고로 물분쇄슬래그, 그것으로 얻어지는 세골재 및 그 제조방법{Granulated Blast Furnace Slag, Fine Aggregate Obtained Therefrom, And Manufacturing Method Thereof}

고로의 슬래그는, 용융상태의 슬래그에 냉각수를 분사시켜 급랭시키고, 물로 분쇄된 슬래그로 하여 이용되는 일이 많다.

이 급랭처리를 물분쇄처리라고 한다.

고로 물분쇄 슬래그의 제조방법은, 현재, 용융슬래그를 수용기에 일단 받은 후, 물분쇄하는「노외방식」과, 고로에서 배출된 용융슬래그를 그대로 물분쇄하는「노전방식」으로 대별된다.

이렇게 얻어지는 물분쇄 슬래그는, 그 성상에 의해, 주로 시멘트 등의 원료가 되는「연질 물분쇄 슬래그」와 콘크리트용 세골재형의「경질 물분쇄 슬래그」로 구별되는 바, 대부분은 시멘트원료형의 연질 물분쇄 슬래그로 된다. 또한, 콘크리트용 세골재형의 경질 물분쇄 슬래그는, JIS A5011에 규정되어 있다.

상기 경질 물분쇄 슬래그는, 이것을 콘크리트용 세골재로서 이용할 때, 경질 물분쇄 슬래그만으로 사용하는 일은 적다. 즉, 천연모래나, 자갈에 이 경질 물분쇄 슬래그를 혼합시켜 사용하는 것이 일반적이다. 왜냐 하면, 경질 물분쇄 슬래그는, 수경성(水硬性)이며, 보존중에 수분과 반응하여 고결하기 때문에, 세골재로서 바람직하지 않은 형태로 변화해 버리기 때문이다. 즉, 수분을 보유한 채인 경질 물분쇄 슬래그는 이것을 단독으로 장기 보존하는데 적합하지 않다.

일반적으로, 콘크리트용 세골재란, 그 입자크기가 상세히 규정되어 있다. 그런데, 최근의 천연모래는 그 규격을 만족시키는 것이 적고, 분쇄한 모래 등을 혼합하여 입자크기를 조정하는 것이 보통이다.

그런데, 물분쇄 슬래그를 파쇄모래 등의 대체품으로서 이용하는 경우, 이 물분쇄 슬래그의 입자크기는, 혼합하는 천연모래의 입자크기의 분포에 따라서 조정할 필요가 있다.

즉, 천연모래의 입자크기가 세(가는)입자일 때는 조입자의 것을, 천연모래의 입자크기가 조입자인 경우는 세입자의 것을 혼합시킬 필요가 있다.

이때, 예를 들면, 세입자의 경질 물분쇄 슬래그를 구하고 있는 경우는, 입자크기가 큰 경질 물분쇄 슬래그를 분쇄 또는 연마하여 입자크기가 작은 것으로 조정할 수 있으나, 조입자의 경질 물분쇄 슬래그를 필요로 하고 있는 경우는, 목표입자 크기보다 큰 경질 물분쇄 슬래그를 필요로 하게 된다.

또한, 경질의 고로 물분쇄 슬래그 (본 발명에서는 단순히 경질 물분쇄 슬래그라고 기재하는 경우도 있음)를 얻기 위해서는, (1) 노외방식에 의한 방법과, (2) 노전방식에 의해 얻어지는 연질 물분쇄 슬래그 중에서, 고비중의 경질 물분쇄 슬래그만을 선별하는 방법의 두 가지가 실시되고 있다.

노전방식의 물분쇄처리에서는, 연질의 물분쇄 슬래그의 생성조건에 관해서, 출선(出銑)초기의 슬래그 유량이 적을때에는 얻어지는 연질 물분쇄 슬래그의 입자크기는 작고, 반대로 출선말기의 슬래그의 유량이 많을때에는 연질 물분쇄 슬래그의 입자크기는 커지는 경향이 있다는 것은 알려져 있다.

그러나, 생성된 연질 슬래그 중에 포함되는 고비중의 경질 물분쇄 슬래그에 관해서는, 그 입자크기를 크게 하는 기술은 알려져 있지 않다.

단, 물분쇄 슬래그의 입자크기를 조정하는 방법에 관해서는, 일본국 특공평6-39340호 공보에 그 예시가 있다.

즉, 슬래그 냉각용 냉각수의 분사를 4개소의 노즐로부터 실시하며, 각각의 노즐의 수압을 독립제어하여, 경질 물분쇄 슬래그와 연질 물분쇄 슬래그로 구분 제조하는 기술이 제안되고 있다. 이 기술에서는 다시, 용융슬래그에 최초로 닿는 냉각수의 수압을 저하시키면, 물분쇄 슬래그의 입자크기가 거칠어진다는 기재가 있다.

그러나, 이 개시된 방법은 단순히, 수압조정만으로 조입자화 또는 세입자화를 조정하고자 하는 기술이며, 본 발명만큼의 높은 단위용적질량과 높은 Fineness Modulus(粗粒率)를 겸비한 고로 물분쇄 슬래그는 얻지 못하고 있다.

게다가, 이 기술은, 각 분사노즐의 수압을 각각 적절하게 제어할 필요가 있으며, 따라서 설비가 복잡하다. 그래서, 간이설비로 효율적으로 경질 물분쇄 슬래그를 조입자화하는 방법이라고 할 수 없다.

또, 이 기술로 얻어지는 고로 물분쇄 슬래그는, Fineness Modulus가 불충분하기 때문에, 파쇄 또는 마쇄하여 콘크리트용 세골재의 원료로서 알맞는 입자크기의 세골재를 제조하는데는 불리하다.

본 발명의 목적은, 첫째로, 종래의 방법에서는 얻지 못했던 큰 입자크기이며, 또 고경질의 고로 물분쇄 슬래그를, 종래의 방법에 비해서 간이하고 효율적으로 제조하기 위한 방법 및 그 방법에 의해 얻어진 그 고로 물분쇄 슬래그를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 고로 물분쇄 슬래그가 고입자크기이며, 또한 고경질인 특징을 활용하여, 이것을 입자크기를 조정하는 것에 의하여 적합한 입자크기와 경도를 갖는 세골재 및 그 제조방법도 제공한다.

본 발명은, 주로, 조입자(粗粒子)로서 경질의 고로 물분쇄 슬래그 (granulated blast furnace slag) 및 그 제조방법에 관한 것이며, 또한, 이 물분쇄 슬래그를, 입자크기를 조정하여 조입자로서 또한 경질(고비중)의 세골재(細骨材)로 질을 개선하는 방법과 이 방법으로 얻어지는 세골재에 관한 것이다.

도 1은 노외방식의 경질 물분쇄 슬래그 제조설비의 개요를 나타내는 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 고로(blast furnace) 2 : 취제장치(blowing device)

3 : 물분쇄 탱크 4 : 탈수기

5 : 냉각탑 6 : 슬래그 국자(ladle)

7 : 슬래그통 8 : 제품저장고

9 : 물분쇄통

본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위한 수단에 대하여 예의 검토한 결과, 본 발명을 완성하는데 이르렀다.

즉, 본 발명은 첫째로, 단위용적질량이 1.45kg/1이상이며, 또, Fineness Modulus가 3.7 이상인 고로 물분쇄 슬래그이다.

또, 본원에서는, 1350∼1400℃의 고로슬래그를 2∼5 t/min으로 유출시켜, 이 슬래그에 물을 유속 : 5∼8 m/sec으로, 또한 물/슬래그의 중량유량비 : 7∼15로 분사하는 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법의 발명도 제공한다.

또, 이 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법에 있어서는, 상기 분사수의 온도가 50∼80℃ 및/또는 상기 분사수의 압력이 20~50 kPa 인 것이 바람직하다. 또, 상기 어느 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법도 노외(爐外)방식으로 실행하는 것이 바람직하다. 따라서, 이들 조건은 적당하게 조합시켜 실행하는 것이 보다 바람직하다.

또, 본 발명에서는 상술한 단위용적질량이 1.45 kg/1 이상이며, 또, Fineness Modulus가 3.7 이상인 고로 물분쇄 슬래그를 입자크기 조정한 세골재의 발명도 제공한다.

또, 이 세골재는 상기 입자크기조정이 파쇄법 및 마쇄법 가운데 선택되는 적어도 1 방법을 사용하여 얻어지는 것이 바람직하다.

또, 이들 세골재는 어느 것이나, 단위용적질량이 1.6 kg/1 이상이며, 또한 Fineness Modulus가 3.3~3.6 인 것이 바람직하다.

또, 본 발명에서는 1350~1400℃의 고로슬래그를 2~5 t/min으로 유출시켜, 이 슬래그에 물을, 유속 : 5~8 m/sec으로 또 물/슬래그의 중량유량비 : 7~15로 분사하여, 얻어진 고로 물분쇄 슬래그를 입자크기 조정하는 세골재의 제조방법도 제공한다.

또, 이 세골재의 제조방법에 있어서는, 상기 분사수의 온도가 50∼80℃ 및/또는 상기 분사수의 압력이 20~50 kPa 인 것이 바람직하다. 또, 이들 상술한 어느 세골재의 제조방법도 노외방식으로 실행하는 것이 바람직하다.

또, 상술한 어느 세골재의 제조방법에 있어서도 상기 입자크기의 조정이, 파쇄법 및 마쇄법 가운데 선택되는 적어도 1 방법인 것이 바람직하다. 따라서, 이들조건은 적당한 조합으로 실행하는 것이 보다 바람직하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태.

본 발명의 고로 물분쇄 슬래그는 조입율이 3.7 이상이며, 또, 단위용적질량이 1.45kg/1 이상의 것이다.

여기서, Fineness Modulus란, 골재의 입자크기를 나타내는 일반적 지표이며, 본 명세서에서는 FM치 또는 조입율(粗粒率)이라고 기재한다.

이 조입율(FM치)은 소정중량의 샘플을 80, 40, 20, 10, 5, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3, 0.15mm의 일련의 체를 사용하여 차례로 체분류를 행하고, 굵은 체 눈측으로부터 합계한 잔류입자(각 체에 잔류하는 입자)의 중량, 즉, 누계입자중량을 각 체의 대표치로 하고, 이 각 체의 누계입자중량의 상기 소정중량에 대한 100분율을 잔류누계 100분율로 하여, 각 체의 잔류누계 100분율의 합계를 100으로 나눈 것으로 하여 정의(定義)된다.

종래, 고로 물분쇄 슬래그에서 FM치가 3.7 이상의 것은, 공업적으로는 얻어지지 않고 있으며, 콘크리트용 세골재로서 이용하는 경우에 특히 유리하다. 또한, 용도상, 이 FM치의 상한은, 5로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 경질 물분쇄 슬래그는 입자크기의 조정 후, 경질 물분쇄 슬래그만으로 또는 천연모래와 혼합하여 세골재로 만들어진다. 이 경우, 세골재의 입자크기는 5mm이하로 하는 것이 보통이기 때문이다.

따라서, 용도나 목적에 따라서는 상한치를 한정할 필요는 없다.

또, 단위용적질량이 1.45kg/1 이상으로 하는 것은, 콘크리트용 세골재의 원료로서 바람직하기 때문이며, 3.7 이상의 Fineness Modulus를 겸비하는 것이 본 발명의 고로 물분쇄 슬래그의 특징이다.

또, 단위용적질량의 바람직한 상한은 1.70kg/1이다. 그 이유는, 일반적으로 사용되고 있는 천연세골재의 단위용적질량이 1.50~1.60kg/1이기 때문이며, 용도에 따라서는 상한치를 한정할 필요는 없다.

다음에, 본 발명에서는 1350~1400℃의 고로슬래그를 2~5 t/min으로 유출시키며, 이 슬래그에 물을 유속 : 5~8m/sec로, 또한 물/슬래그의 중량유량비 : 7~15로 분사하는 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법의 발명도 제공한다.

본 발명에 있어서의 상기 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법에 대하여, 본 발명을 개발하는데 이른 경위를 포함하여 설명한다.

우선, 본 발명자들은, 물분쇄 슬래그의 입자크기에 미치는 물분쇄 조건의 영향을 명확하게 하기 위해서는, 종래의 시멘트용 연질 물분쇄 슬래그의 제조설비에 있어서, 냉각수의 분출유속을 여러 가지로 변경시킨 실험을 실시하였다. 그 결과, 취제장치에 있어서의 노즐로부터의 냉각수의 분출유속을 저하시켰는 바, 슬래그의 조 입자화에 극히 유효하다는 것이 판명되었다. 여기서, 상기 분출속도란, 이하의 식으로부터 산출한 것이다.

분출속도(m/sec)=냉각수유량(m³/sec)/노즐구멍 총면적(m²).

참고로, 노즐로부터의 냉각수의 분출유속을 저하시키는데는, 물의 양을 감소시키는 방법과 노즐의 개구면적을 확대시키는 방법의 두가지를 고려할 수 있으나, 물의 양을 감소시킨 경우, 물/슬래그의 유량비가 저하하며, 물분쇄 슬래그가 발포하여 가볍게 되어 연질의 물분쇄 슬래그가 되는 문제가 있었다.

따라서, 물/슬래그의 유량비를 저하시키지 않고 물유속을 저하시키는 방법으로서는, 노즐의 개구면적의 확대에 의하는 방법이 유리하다.

상술한 바와 같이, 냉각수의 분출유속을 저하시키는 것은 물분쇄 슬래그의 조입자화에 유효하게 작용한다.

그러나, 그 반면, 물/슬래그의 유량비를 저하시킨 경우와 동일하게, 물분쇄 슬래그를 경량화시켜 버리는 문제가 발생하였다.

실제로, 연질 물분쇄 슬래그의 제조설비에 있어서는, 유속을 10m/sec이하로 하면, 고로의 출선(出銑)말기에 있어서의 슬래그의 온도가 높고, 또 슬래그의 유량이 많을때 제조한 물분쇄 슬래그는, 어느 것이나 과경량화되어 일부가 물에 뜨는일도 있었다.

상술한 검토결과와 이하에 설명하는 다른 조건요소로부터, 본 발명의 방법에서는 물의 유속을 5~8 m/sec로 하는 것이 좋다는 결론에 도달하였다.

다음으로, 발명자가, 고비중의 경질 물분쇄 슬래그를 얻는 방법에 대하여 검토한 바, 슬래그의 온도를 저하시키는 것이 가장 유효하다는 것을 알았다.

즉, 슬래그온도가 1400℃이하라고 하면, 원재(原滓)의 단위용적질량은 1.45kg/1 이상의 것으로 되기 쉬운 것이다. 슬래그의 온도를 저하시키는 방법으로서는 시간을 두는 것, 즉 고로의 용융슬래그를 수용용기에 일단 받은 후, 물분쇄하는「노외방식」이 적합하다.

즉, 현재, 용융슬래그를 슬래그 국자에 일단 받은 후, 고로와는 별개의 장소에 설치된 물분쇄설비로 반송하여 물분쇄시키는 노외방식이, 가장 실적도 있으며 유효하다.

물론, 슬래그온도를 저하시키기 위해서는, 그 밖의 방법을 채용하여도 좋다, 즉, 고로의 용융슬래그의 온도가 1400℃ 이하라면, 슬래그의 내부에서의 가스발생에 의한 기공의 생성이 억제되며, 단위용적질량의 저하는 없다는 것을 알았다.

단, 슬래그의 온도를 지나치게 저하시키면 슬래그가 유동성을 잃고, 공업적인 생산에 불리하게 되기 때문에, 하한온도는 1350℃로 규정하였다.

또한, 본 발명에서 말하는 슬래그온도란, 물분쇄되기 직전의 용융슬래그 흐름의 온도를 말하는 것이다. 예를 들면, 슬래그국자로부터 낙하하는 용융슬래그 흐름을 방사온도계를 사용하여 측정한다.

다음, 용융슬래그를 물분쇄 노즐부에 흘리는 유량에 대해서도 검토하였다.

물분쇄 슬래그의 입자크기는 슬래그의 유량이 많아질수록 거칠어지는 경향이 있다. 슬래그의 유량이 5 t/min이하면, 슬래그나 물이, 물분쇄통에서 넘치거나 막히는 일이 적다. 반대로, 슬래그 유량이 2 t/min 이상이면, 슬래그의 온도저하가 작기 때문에, 물분쇄하기 전의 단계, 예를 들면 슬래그통 내부에서 응고하는 양이 적고, 응고한 슬래그에 의해 용융슬래그가 통내부를 원활하게 흐르지 못하게 되어, 물분쇄가 불가능하게 되는 경우를 회피할 수 있다.

따라서, 고로슬래그의 유량, 즉, 용융슬래그를 물분쇄 노즐부에 흘리는 유량은, 2~5 t/min이 적합하다는 것을 알았다.

다음으로, 물과 슬래그의 적합한 유량비율에 대하여 검토하였다,

물과 슬래그의 중량유량비는 작은 쪽이 슬래그 흐름을 분쇄하는 에너지가 작고, 물분쇄 슬래그의 입자크기가 거칠어진다. 그러나, 물/슬래그의 중량유량비가 7이상인 쪽이, 물분쇄 슬래그를 밀어 흘리는 힘이 충분하며, 물분쇄통에서 막히는 것을 방지할 수 있다.

한편, 물/슬래그의 중량유량비가 15이하의 경우의 쪽이, 물의 양이 필요이상으로 너무 많지 않고, 배관이나 펌프가 큰 것이 불필요하며, 값비싼 설비가 되지 않는다. 따라서, 물/슬래그의 중량유량비는 7~15정도가 알맞다는 것을 알았다.

이상의 각 요소조건을 종합적으로 검토하고, 최적화시킨 결과, 본 발명인 Fineness Modulus가 3.7이상이며, 또한 단위용적질량이 1.45kg/1이상의 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법을 발견하였다.

즉, 본 발명에서는 1350~1400℃의 고로슬래그를 2~5 t/min으로 유출시키며, 이 슬래그에 물을 유속 : 5~8 m/sec로, 또한 물/슬래그의 중량유량비 : 7~15로 분사하는 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법의 발명도 제공한다.

또한, 물분쇄 노즐로부터 분출시키는 냉각수의 온도에 대하여 검토한 바, 50~80℃가 적합하다는 것도 알았다. 냉각수의 온도는 높을수록 물분쇄 슬래그의 입자크기는 거칠게 되지만, 비중은 가볍게 되는 경향이 약간 있다.

물분쇄조건과 크랙의 관계를 조사하면, 냉각수의 온도가 낮을때 크랙이 들기 쉽다는 것을 알았다. 크랙이 들면 수송과정에서의 입자크기의 저하가 크고, FM치가 작아진다.

발명자들의 지견으로서는, 냉각수의 온도는 50~80℃로 하는 것이 바람직하다. 당연하지만, 냉각수는 용융슬래그에 접촉하면, 거의 동시에 비등하고 증발하여 냉각작용을 발현한다. 따라서, 슬래그 온도와의 차이를 고려하면, 비등수를 사용하는 것도 가능하지만, 노즐 분출구 직전의 온도로 50~80℃의 물을 사용하는 것이 알맞다. 즉, 본 발명에서 말하는 냉각수의 온도란, 물분쇄용 냉각수의 분사노즐 직전의 배관내의 온도 또는 그 냉각수탱크내의 온도를 말하는 것이다.

예를 들면, 분사노즐의 배관내 또는 냉각수의 물탱크내에 열전대(thermocouple)를 설치하여 측정할 수 있다.

또, 본 발명에서는 냉각수의 압력에 대해서도 검토하였다.

냉각수의 압력은, 물의 유량, 노즐구멍의 면적, 배관형상 등에 의해 변화한다.

본 발명에서는, 노즐직전의 배관내에 압력계를 설치하고, 이들 조건을 여러 가지로 바꾸어 압력의 영향에 대하여 검토하였다. 그 결과, 본 발명에 있어서는, 물분쇄 노즐의 냉각수의 분사에 있어서, 그 냉각수의 분출압력이 20~50kPa로 조정되는 것이 바람직하다는 것이 판명되었다. 더욱 바람직하게는 20~30kPa이다.

냉각수의 압력이 50kPa이하가 되면, 입자크기가 현저히 거칠어지는 경향이 있으며, 20kPa 이상의 편이 물분쇄통 내에서의 발포현상이 적기 때문이다.

다시, 본 발명에서는, 상술한 단위용적질량이 1.45 kg/1 이상이며, 또한 조입율이 3.7이상인 고로 물분쇄 슬래그를 입자크기조정을 한 세골재의 발명도 제공한다.

또, 이 세골재는, 상기 입자크기조정이 파쇄법 및 마쇄법 가운데 선택되는 적어도 1 방법을 사용하여 얻어진 세골재인 것이 바람직하다.

즉, 상술한 본 발명의 고로 물분쇄 슬래그(미처리의 원재)에는, 끝이 뾰쪽한 부분이 존재하기 때문에, 그대로 콘크리트 등의 세골재로 이용하는 경우, 프레시 콘크리트의 유동성의 저하나 콘크리트의 강도저하를 초래할 우려가 있다.

그래서, 본 발명의 고로 물분쇄 슬래그를 세골재로 사용하는데 있어서는, 입자크기 조정처리에 의해, 뾰쪽한 부분이나 강도가 없는 부분을 미리 제거하는 것이 바람직하다.

이와 같은 입자크기 조정방법으로서, 분쇄기 또는 마쇄기, 또는 그 양쪽을 사용하여 실시하는 것이 바람직하다.

이때, 고로 물분쇄 슬래그는, 입자크기 조정처리에 의해 입자크기가 작아지기 때문에, 세골재의 원료로서 보는 경우, 고로 물분쇄 슬래그는 미리 조입자의 것으로 해 둘 필요가 있다. 게다가, 이 입자크기 조정처리에 의해, 강도가 약한 부분이 제거되어 가기 때문에, 입자크기조정을 하면 할수록 입자의 강도는 향상된다.

즉, 고로 물분쇄 슬래그는 입자지름이 클수록 입자의 강도를 크게 할 수 있다. 이와 같은 관점에서, 조입율이 3.7이상이며, 단위용적질량이 1.45kg/1 이상과, 입자지름도 경도도 모두 큰 본 발명의 고로 물분쇄 슬래그는, 세골재의 원료로서는 알맞는 것이다.

따라서, 본 발명에서는, 이와 같이하여 얻어진, 단위용적질량이 1.6kg/1 이상이며, 조입율이 3.3~3.6인 세골재의 발명도 제공한다.

또, 본 발명은, 상술한 세골재의 제조방법에도 관련된다. 더욱이, 그 제조방법은 본 발명의 고로 물분쇄 슬래그를 입자크기조정하는 제조방법이다. 따라서, 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법 및 그 바람직한 형태는, 상술한 내용이 그대로 적용될 수 있다.

참고를 위해서 본 발명의 세골재의 제조방법을 기재하면 다음과 같다.

즉, 1350~1400℃의 고로슬래그를 2~5 t/min으로 유출시키며, 이 슬래그에 물을, 유속 : 5~8m/sec로, 또한 물/슬래그의 중량유량비 : 7~15로 분사하며, 얻어진 고로 물분쇄 슬래그를 입자크기조정하는 세골재의 제조방법이다.

또, 이 세골재의 제조방법에 있어서는, 상기 분사수의 온도가 50~80℃ 및/또는 상기 분사수의 압력이 20~50kPa인 것이 바람직하다.

또, 이들 상술한 어느 세골재의 제조방법도 노외방식으로 실행하는 것이 바람직하다. 또, 상술한 어느 세골재의 제조방법에 있어서도, 상기 입자크기조정이, 파쇄법 및 마쇄법 가운데에서 선택되는 적어도 1 제조방법인 것이 바람직하다. 따라서, 이들의 조건은, 적당하게 조합되어 실행되는 것이 보다 바람직하다.

실시예

이하에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

우선, 노외방식의 물분쇄 슬래그 제조설비의 개요를 도 1에 나타낸다.

이 물분쇄 슬래그의 제조설비는, 고로(1)의 근처에 설치한 취제장치(2), 물분쇄통(9), 물분쇄탱크(3) 및 탈수기(4)로 이루어지는 것이다.

또, 취제장치(2)에 공급하는 냉각수는, 탈수기에서 회수되는 물을 저류시키는 냉각탑(5)으로부터 펌프를 통해서 공급된다.

고로(1)로부터 용융슬래그를 슬래그국자(6)에 일단 받고, 이 슬래그국자(6)로부터 슬래그통(7)을 통해서 취제장치(2)로 용융슬래그를 흘려보낸다, 이때, 물분쇄노즐로부터 냉각수를 흘러내리는 용융슬래그를 향해서 분사하는 것에 의해 물분쇄를 실행한다. 이와 같이 하여 얻어지는 물분쇄 슬래그는, 물분쇄탱크(3)로부터 탈수기(4)로 반송된다. 여기에서 고체 액체로 분리되어, 제품저장고(8)에 저류 시킨다.

다음에, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해, 물분쇄 슬래그 제조장치를 사용한 실험으로, 경질 물분쇄 슬래그의 제조방법을 예시한다.

고로(1)의 아래쪽에서 용융슬래그를 슬래그국자(6)로 받은 달음에, 그 슬래그국자(6)를 물분쇄 슬래그 제조장치에 운반한다. 이어서, 슬래그를 흘리기 전에슬래그국자(6)내의 슬래그표면에 발생한 응고슬래그를 부수고, 슬래그국자(6)를 경동(傾動)시키는 위치까지 운반하였다. 그리고, 흘러내리는 슬래그의 양이 일정하게 되도록, 국자를 경도시켜 슬래그를 배출하며, 슬래그통(7)을 통해서 슬래그의 흐름을 안정시켜 취제장치(2)내로 흘렸다. 이때, 상기 취제장치에 설치된 물분쇄 노즐로부터 분출되는 냉각수에 의해 물분쇄하였다.

또한, 냉각수의 온도는 노즐분출구의 직전의 온도를 측정하였다. 또한, 슬래그의 온도는, 슬래그국자(6)로부터 유출되어 낙하하는 슬래그흐름을 방사온도계로 측정하였다.

한편, 냉각수의 분출유속은, 냉각수배관의 밸브와 노즐분출구를 형성하는 노즐플레이트의 개방구멍의 면적을 조절하는 것에 의하여 제어하였다.

구체적으로는, 개방구멍의 수가 다른 노즐플레이트를 복수 준비하고, 다시 각 플레이트의 개방구멍의 일부를 플러그가 끼워지도록 가공하여, 그 플러그의 설치/분리에 의해, 개방구멍의 면적을 조절하여, 유량이 일정하게 되도록 밸브로 조정하였다.

실험에서는, 슬래그국자(6)로부터의 1회의 배출량을 약 30t로 하였다.

물분쇄조건으로서, 국자로부터 배출된 용융슬래그의 평균유량(t/min), 물/슬래그의 중량유량비, 국자로부터 배출되는 용융슬래그의 온도(℃), 냉각수의 온도(℃), 노즐로부터의 물의 분출유속(m/sec)을 실시예 및 비교예마다 표 1에 정리하여 나타낸다.

이와 같이하여, 물분쇄조건을 변화시켜 제조된 고로 물분쇄 슬래그는, 노전방식의 물분쇄처리와 동일하게, 각 매회 30t를 저장탱크로부터 발취하고, 야드(하치장)에 반송하여 각 매회마다 하나의 산 무더기로 하여 퇴적시켰다. 다음에, 각 산 무더기마다 샘플을 채취하여, 그 FM치 및 단위용적질량(kg/1)을 측정하였다.

그 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

상기 표에 나타내는 결과에서 알 수 있는바와 같이, No.1~19의 본 발명의 물분쇄조건에 적합한 실시예의 경우, FM치≥3.7, 단위용적질량≥1.45kg/1의 조 압자 경질 물분쇄 슬래그가 제조되었다.

또한 비교예로서, No.35~46은, 물/슬래그 중량유량비가 15보다 큰 경우, No.42~46은, 슬래그유량이 2.0 t/min미만의 경우를 나타내고 있다.

어느 비교예도 본 발명의 조건을 1 또는 복수 만족시키지 못하기 때문에, FM치가 3.7보다 작은 값으로 되어버렸다. 또, 상기의 실험에서는, No.1~21과 35~46에서는, 냉각수 압력을 20~55kPa의 범위내에서 실시하며, No.22~35에서는, 56~110kPa의 범위 내에서 실시하였다.

그 중에서도, 실시예 가운데 1~8, 10, 11, 13 및 15는, 20~50kPa의 범위에서 실시한 결과이며, 특히 FM치와 단위용적질량이 함께 큰 값을 얻게 되었다.

또한, 슬래그의 유량이 과소하여 일어나는 슬래그통에서의 막힘현상이나, 슬래그의 유량이 과다하거나 또는 물의 유량이 과소하거나 하여 일어나는 물분쇄통에서의 넘치는 현상 때문에, 물분쇄 슬래그가 제조되지 않았던 경우도 일어났다.

이와 같은 경우는, 품질평가를 할 수가 없기 때문에 표 1에는 기재하지 않는다. 또, 냉각수의 유속은 작을수록 입자크기가 거칠어지는 경향이 있으며, 5 m/sec미만에서는 물분쇄를 할 수 없으며, 발포한 결정질의 덩어리 형상으로 되었다.

다음에, 상술한 조 입자로서 경도가 높은 고로 물분쇄 슬래그의 입자크기의 조정하는 방법과, 이 방법에 의해 얻어지는 세골재에 대하여 실시예에 의해 상세히 설명한다.

〔파쇄기에 의한 입자크기조정〕

FM치가 4.0으로 단위용적질량이 1.52kg/1의 고로 물분쇄 슬래그를, 임펠러브레이커(충격에 의해 입자를 파쇄하는 파쇄기)에 10ton/h의 속도로 공급하여 처리하였다. 얻어진 세골재는, FM치가 3.42로 단위용적질량이 1.68kg/1이었다.

〔마쇄기에 의한 입자크기조정〕

FM치가 3.80으로 단위용적질량이 1.60kg/1의 고로 물분쇄 슬래그를, 로터리 크레이머(입자끼리의 마찰에 의해 입자의 표면을 가는 마쇄기, 니혼츄조가부시키가이샤제)에 10ton/h의 속도로 공급하여 처리하였다. 얻어진 세골재는, FM치가 3.55로 단위용적질량이 1.67kg/1이었다.

종래는 물분쇄 슬래그를 파쇄 등에 의해 입자크기를 조정하면 세 입자가 되고, FM치가 3.0이상의 세골재를 만드는 일이 곤란하였다. 그래서, 예를 들면, FM치가 3.3이상과 같은 세골재를 얻으려고 하면, 통상의 경우 실시되지 않으나, 입자크기조정 후에 생긴 세입자부분을 분급하여 조 입자부분을 남기는 등의 방법밖에는 없었다. 그러나, 분급하여 세입자부분을 제거하면, 수율이 저하한다는 문제가 일어난다.

본 발명의 세골재의 제조방법에 있어서는, 원료의 고로 슬래그가 조 압자이며, 고 강도이기 때문에, 파쇄 또는 마쇄 어느 입자크기조정방법의 경우에도, 분급처리가 필요 없다. 게다가 FM치가 3.3~3.6으로 단위용적질량이 1.6kg/1이상이나 조 입자이며, 고 강도의 세골재를 거의 100%의 수율로 얻을 수 있다.

또한, 얻어진 세골재를 콘크리트의 세골재로서 30%배합하고, 혼합 반죽시켜 형성하였다. 28일간 양생시킨 후, 성형체의 압축강도를 측정한 바, 100%의 천연골재를 사용한 경우와 동등한 압축강도를 얻었다.

이와 같이, 본 발명의 제조방법에 의해 제조한 고로 물분쇄 슬래그는, 후처리로서 입자크기를 조정하여 입자크기가 저하하여도, 입자크기 조정전의 고로 물분쇄 슬래그의 입자지름이 크기 때문에, 입자크기조정 후의 제품의 입자크기도 크게 되어, 콘크리트 세골재로서 유리하다는 것을 알 수 있다.

[표 1-1]

	No.	슬래그유량(dry)t/min	물/슬래그	슬래그온도℃	냉각수온도℃	분출유속m/s	FM치	단위용적질량kg/1
실시예	1	4.0	8.0	1379	80	5.0	4.59	1.64
	2	3.4	10.9	1379	65	5.0	4.26	1.62
	3	3.3	11.5	1398	62	5.3	4.35	1.54
	4	3.4	11.8	1377	70	5.3	4.34	1.65
	5	3.9	7.0	1374	66	5.7	4.33	1.68
	6	3.9	10.3	1364	60	5.7	4.26	1.64
	7	3.5	11.4	1399	68	6.0	4.15	1.52
	8	4.0	14.4	1394	50	6.3	3.99	1.58
	9	2.3	14.8	1393	66	6.7	3.86	1.62
	10	2.6	13.5	1389	75	6.7	4.19	1.54
	11	3.3	13.0	1396	59	7.0	3.99	1.58
	12	2.5	14.4	1398	59	7.0	3.84	1.58
	13	2	15.0	1395	68	7.3	4.12	1.6
	14	2.3	14.3	1399	55	7.7	3.82	1.58
	15	5	7.0	1385	69	7.7	4.2	1.57
	16	3.5	13.1	1395	69	8.0	3.84	1.52
	17	4.2	8.0	1375	45	5.3	3.73	1.68
	18	4	7.5	1370	48	5.7	3.72	1.65
	19	2.5	15.0	1365	83	8.0	3.98	1.46

[표 1-2]

	No.	슬래그유량(dry)t/min	물/슬래그	슬래그온도℃	냉각수온도℃	분출유속m/s	FM치	단위용적질량kg/1
비교예	20	1.6	14.4	1399	63	8.5	3.52	1.59
	21	2.5	9.6	1398	68	8.5	3.69	1.58
	22	3.5	11.1	1382	57	9.0	3.62	1.65
	23	3.3	11.0	1405	85	9.0	3.68	1.35
	24	3.5	12.0	1378	62	9.5	3.52	1.63
	25	1.8	23.9	1395	62	10.0	3.36	1.54
	26	1.8	23.9	1397	50	10.0	3.18	1.54
	27	4.0	10.0	1382	40	10.0	3.3	1.71
	28	2.9	14.1	1378	53	10.5	3.36	1.59
	29	1.5	28.0	1360	50	10.5	3.4	1.62
	30	2.5	18.4	1391	48	11.0	3.2	1.58
	31	2.6	14.2	1360	41	11.0	3.35	1.62
	32	3.0	14.3	1356	45	11.5	3.5	1.6
	33	3.3	13.0	1340	42	11.5	3.44	1.59
	34	3.5	12.6	1396	53	12.0	3.4	1.538
	35	2.2	20.5	1390	54	7.0	3.42	1.63
	36	2.7	16.3	1388	57	6.7	3.68	1.6
	37	3.0	15.3	1398	72	7.0	3.44	1.54
	38	2.5	17.6	1396	57	7.7	3.38	1.51
	39	2.8	17.1	1398	68	7.7	3.67	1.46
	40	2.2	18.0	1375	38	6.3	3.45	1.68
	41	2.0	22.5	1387	71	8.5	3.56	1.42
	42	1.8	20.0	1398	87	6.7	3.62	1.44
	43	1.5	26.0	1387	68	7.3	3.38	1.63
	44	1.7	25.3	1386	59	9.0	3.3	1.65
	45	1.6	24.4	1388	66	6.7	3.5	1.62
	46	1.8	21.1	1388	72	6.3	3.55	1.61

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고로 슬래그의 온도와 유량, 냉각수의 유속과 물/슬래그의 중량유량비를 적정하게 제어하는 것에 의하여, FM치가 3.7이상이며, 단위용적질량이 1.45kg/1이상의 종래에 없는 조 입자이며 경질의 고로 물분쇄슬래그가 간편하고 효율적으로 얻어진다. 따라서, 콘크리트용 세골재의 원료 등으로서 알맞게 사용할 수 있다.

Claims

단위용적질량이 1.45kg/1이상이며, 또, 조입율이 3.7 이상인 것을 특징으로 하는 고로 물분쇄 슬래그.
1350∼1400℃의 고로슬래그를 2∼5 t/min으로 유출시켜, 이 슬래그에 물을, 유속 : 5∼8 m/sec으로, 또한 물/슬래그의 중량유량비 : 7∼15로 분사하는 것을 특징으로 하는 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 분사수의 온도가 50∼80℃인 것을 특징으로 하는 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 분사수의 압력이 20~50 kPa인 것을 특징으로 하는 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법.
제 4 항에 있어서,

상기 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법을 노외방식으로 실행하는 것을 특징으로 하는 고로 물분쇄 슬래그의 제조방법.
청구항 1에 기재한 고로 물분쇄 슬래그의 입자크기를 조정한 것을 특징으로 하는 세골재.
제 6 항에 있어서,

상기 입자크기조정이, 파쇄법 및 마쇄법 가운데 선택되는 적어도 1 방법인 것을 특징으로 하는 세골재.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

단위용적질량이 1.6kg/1이상이며, 또한, 조입율이 3.3~3.6인 것을 특징으로 하는 세골재.
1350∼1400℃의 고로 슬래그를 2∼5 t/min으로 유출시켜, 이 슬래그에 물을, 유속 : 5∼8 m/sec으로, 또한 물/슬래그의 중량유량비 : 7∼15로 분사하여, 얻어진 고로 물분쇄 슬래그를 입자크기조정하는 것을 특징으로 하는 세골재의 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 분사수의 온도가 50∼80℃인 것을 특징으로 하는 세골재의 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 분사수의 압력이 20~50 kPa인 것을 특징으로 하는 세골재의 제조방법.
제 9 항 내지 제 11 항의 어느 한 항에 있어서,

상기 세골재의 제조방법을 노외방식으로 실행하는 것을 특징으로 하는 세골재의 제조방법.
제 12 항에 있어서,

상기 입자크기조정이, 파쇄법 및 마쇄법 가운데 선택되는 적어도 1 방법인 것을 특징으로 하는 세골재의 제조방법.