KR20030088025A - 시멘트-기본재를 얻기 위한 제강공장 슬래그의 산화처리방법 - Google Patents

시멘트-기본재를 얻기 위한 제강공장 슬래그의 산화처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 생 제강공장 슬래그를 포트랜드 시멘트 클링커와 적어도 등가의 수경성 결합재로 변환시키기 위한, 상기 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법에 관한 것으로서: 생 슬래그 전체 중량을 기준으로 하였을 때, 45 중량% 이상의 CaO와 30 중량% 미만의 Fe2O3을 함유하는 생 제강공장 슬래그를, 1 내지 15 바아의 압력, 바람직하게는 5 내지 10 바아의 압력 및, 1,650 내지 1,400℃의 온도, 바람직하게는 1,550 내지 1,450℃의 온도에서, 산소 또는 공기의 공급 또는 산소와 공기의 혼합물의 공급에 의해, 산화처리하는 단계; 및, 상기 슬래그에 필요하다면, 실리카 소스 및/또는 알루미나 소스와 함께 보충된 석회 소스의 첨가단계로서, 석회 소스 및, 선택적으로, 실리카 및/또는 알루미나 소스의 비율은, 상기 슬래그가, 처리된 최종 슬래그 전체 중량을 기준으로 할 때, 변환후 실온에서, 적어도 13 중량% Fe2O3의 비율을 가지며 또한 적어도 40 중량% C3S 상 및 10 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량%의 C2F 및/또는 C4AF 상의 형태의 칼슘 페라이트를 포함하는 광물학적 조성을 갖도록 선택되는 단계를 포함한다.

Description

시멘트-기본재를 얻기 위한 제강공장 슬래그의 산화처리방법{METHOD FOR OXIDIZING TREATMENT OF STEEL PLANT SLAG TO OBTAIN CEMENT-BASED MATERIALS}
CO2방출이 없는 원료(CO2emission free raw materials)로부터 수경성 제품들 또는 수경성 포텐셜을 갖는 제품들을 얻는 데에는, 원료의 화학함량 및 광물함량이 가지는, 결합재를 얻는데 해로운 본질적인 문제점이 있다.
용어 "해로운"이 의미하는 것은 제품의 표준 제품에 요구되는 강도 성능을 부여하지 못하거나, 또는 스웰링(swelling) 및 구조적 파괴문제를 야기시키는 바와 같이, 단독으로나 또는 포트랜드 시멘트와 혼합에 의해, 이 생성물이 유용하지 않다는 것을 의미한다. 이는 LD 슬래그의 경우가 그러하다.
LD 슬래그는 산소 취입공정(oxygen blowing process)을 통해 적철광주철(낮은 인 함량을 갖는 주철)의 정련으로부터 얻은 부산물이다. 이러한 재료는 규산이석회(dicalcium silicates), 칼슘페라이트(calcium ferrites) 및 금속 산화물로 형성된 집합체로부터 생성된 평균 광물학상 조성의, 높은 철 및 석회 함량을 가지며, 그 주 성분들의 평균 화학조성은 다음과 같다:
화합물 % 중량
CaO 50
SiO2 13
Al2O3 3
MgO 6
산화 철 28
자유 철 최대 20
자유 CaO 최대 10
비튜멘 상층 및 바닥층을 제조하기 위하여 콘크리트 또는 로드 제작을 위한 입자형의 LD 슬래그를 사용하는 것은 로드(road) 또는 콘크리트 팽창을 일으키는 자유 석회의 존재에 의해 제한을 받는다.
LD 슬래그를 수경성 결합재로 변환하는 것은 또한 많은 관심을 일으킨다.
특허 FR-2,546,530는 제강공장 슬래그를 시멘트로 사용할 목적으로 제강공장슬래그의 처리를 개시한다.
이 특허에 제시되어 있는 처리는 액체 슬래그에 알루미나를 공급하는 화합물(보크사이트)과 알루미나를 형성하는 화합물(알루미늄)를 추가하고, 슬래그에서 이 화합물들을 용해하는 데 요구되는 열의 량을 공급하며, 이 슬래그를 산소로 혼합하는 단계를 포함한다.
슬래그에 추가될 알루미나를 형성할 수 있는 화합물(들)의 양은, 처리된 슬래그가 5 내지 25 중량% 알루미나를 함유하는 정도이다.
특허 FR-2,546,530는 이렇게 처리된 슬래그는 시멘트를 제조하기 위한, 수경성 결합재로서 사용될 수 있지만, 이러한 처리는, 수경성 결합재를 그 자체로 얻을 수 없어, 포트랜드 시멘트를 완전히 대체하는 것을 불가능하게 만든다.
특허 DE-2,611,889는 제강공장으로부터의 잔류물을 석회의 첨가를 통한 산화처리 단계와 이어서 3 내지 8 % 중량 석고가 가루로 분쇄되어 있는 입자를 얻기 위한 매우 신속한 냉각 단계를 제시한다.
이 처리된 금속야금학적 잔류물은 주로 로 슬래그로 이루어진다.
보다 상세하게는, 10 내지 40 중량 % 석회를 첨가하여, 60 내지 90%의 금속야금학적 스크랩을 변환시키는 공정을 제시한다. 그러나, 이렇게 처리된 스크랩은 48% 로 슬래그와 17% 기타 강제조 스크랩이 혼합된, 35% 제강공장 슬래그이다. 제강공장 슬래그중 대략 20 내지 32% 만이 실질적으로 처리된다.
이러한 공정을 사용하여 처리된 LD 슬래그는 상당히 낮은 CaO 함량(< 45 중량%) 및 높은 Fe2O3함량(>30 중량%)를 갖는다. 또한, 이러한 처리는 1,600 내지 1,750 ℃, 바람직하게는 1,650 내지 1,700 ℃의 범위에 있는 고온에서 일어나고, 코우크스 등의 사용될 추가적인 연료를 필요로 한다.
본 발명은 제강공장 슬래그에 수경 결합성(hydraulic binder properties)을 부여하기 위한 제강공장 슬래그의 처리에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 제강공장 슬래그를 처리된 슬래그로 처리하는 방법에 관한 것으로서, 이 슬래그의 광물조성에 의해 이 슬래그를 건축에 사용하였을 때 더 우수한 성능을 가지는 합성재로 된다.
도1은 비교예(실시예C8)로부터 얻은 슬래그의 현미경 사진.
도2는 본 발명(실시예3)으로부터 얻은 슬래그의 현미경 사진.
출원인은 다음의 조성들중 하나를 만족시키는 광물학적 조성을 갖는 처리된 슬래그를 얻기 위하여, 알루미나 소스 와 석회 소스를 제강공장 슬래그에 첨가하는 단계와 이 첨가된 슬래그를 냉각하는 단계로 이루어지는, 제강공장 슬래그의 산화처리 방법을 인식하였다:
(a) 비정질 글라스상;
(b) 중량%로, 10-40 CA, 20-50 C2AS, 30-50 C6AF2 및 10-30 C2S로 이루어진 제 1 상 집합체(1);
(c) 중량%로, 20-40 C2F, 10-30 C2AS, 20-50 C6AF2 및 10-40 C2S로 이루어진 제 2 상 집합체(2); 및
(d) 비정질 글라스상과 제 1 또는 제 2 상 집합체의 혼합물.
종래의 시멘트 제조업자의 표현에 따르면,
C=CaO
A=Al2O3
S=SiO2
F=Fe2O3
P=PO4
이라는 것을 알아야 한다.
위에서 언급한 상들은 순수한 화합물이 아니라, 이 상들은 철,마그네시아(MgO), 인(P2O5), 황, 등의 불순물을 고용체내에 함유하는 경향이 있다.
이러한 방법은 제어된 냉각단계들을 사용하는 것을 필요로 한다는 사실이외에, 첨가될 알루니마 소스 및 석회 소스의 양은, 일반적으로 알루미나 소스에 있어서 25 중량% 이상과 석회 소스에 있어서 40 중량% 이상이라는 점이 중요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 공지기술의 단점을 극복하기 위하여, 생(生) 제강공장 슬래그 전체 중량을 기준으로 할 때, 45 중량% 이상의 CaO 와 30 중량% 미만의 Fe2O3을 포함하는 생 제강공장 슬래그의 산화처리공정을 제공하는 데에 있다.
특히, 본 발명의 목적은, 기준에 맞는 기계강도, 특히 1일 후에 8 MPa 이상의 압축강도 Rc에 도달하는 것을 가능케 하는, 포트랜드 시멘트와 혼합되었을 때 또는 단독으로, 40 내지 60% C3S 함량을 갖는, 적절한 수경성 결합재인 슬래그가 되는 생 제강공장 슬래그의 산화처리방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 하나의 목적은, 첨가될 석회 소스 및, 선택적으로, 알루미나 및/또는 실리카 소스의 소량을 필요로 하는, 위에서 정의된 바와 같은 제강공장 슬래그의 산화처리공정을 제공하는 데에 있다.
처리될 슬래그는 최종 슬래그가 최소 한도 13 중량% Fe2O3을 가질 정도의 최소한도의 Fe 함량(FeO 또는 Fe2O3의 형으로)을 가져야 한다. 이것은 상당히 낮은 처리 온도(1500℃ 이하-슬래그는 약 1,650℃의 온도에 있는 레이들을 출탕하여 자연적으로 1,450℃로 냉각한다. 처리는 1,500℃의 근방의 온도에서 일어난다)를 사용하는 것을 가능케 한다. 이 낮은 처리온도는 산소 연소로부터 생기는 에너지 공급이외의 어떤 다른 에너지 공급을 필요로 하지 않으며, 특히 코우크스와 같은 어떤 부가적인 연료를 사용할 필요가 없게 한다.
본 발명에 따른, 위에 언급된 목적들은 생 제강공장 슬래그를 포트랜드 시멘트 클링커와 적어도 등가의 수경성 결합재로 변환시키기 위한, 다음으로 이루어진 생 제강공장 슬래그를 처리하는 공정에 의해 이루어진다:
-생 슬래그 전체 중량을 기준으로 하였을 때, 45 중량% 이상의 CaO와 30 중량% 미만의 Fe2O3을 함유하는 생 제강공장 슬래그를, 1 내지 15 바아의 압력, 바람하게는 5 내지 10 바아의 압력 및, 1,650 내지 1,400℃의 온도, 바람직하게는 1,550 내지 1,450℃의 온도에서, 산소 또는 공기의 공급 또는 산소와 공기의 혼합물의 공급에 의해, 산화처리하는 단계; 및
-이러한 슬래그에, 필요하다면, 실리카 소스 및/또는 알루미나 소스와 함께보충된 석회 소스의 첨가단계로서, 석회 소스 및, 선택적으로, 실리카 및/또는 알루미나 소스의 비율은, 이 슬래그가, 처리된 최종 슬래그 전체 중량을 기준으로 할 때, 변환후 실온에서, 적어도 13 중량% Fe2O3의 비율을 가지며 또한 적어도 40 중량% C3S 상(Phase) 및 10 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량% 이상의 C2F 및/또는 C4AF 상의 형태의 40 중량% 칼슘페라이트(calcium ferrites)을 포함하는 광물학적 조성을 갖도록 선택된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 처리 방법은 산소 연소로부터 생기는 에너지 공급이외에 어떠한 에너지 공급을 받지 않고 행해진다.
바람직하게는, 또한 최종 처리된 슬래그는 2 중량% 미만, 바람직하게는 1 중량%미만 자유 석회를 함유하며, 보다 바람직하게는, 전혀 어떠한 자유 석회도 포함하지 않는다.
앞서 기재된 바와 같이, 본 발명의 방법을 사용하여 처리된 생 제강공장 슬래그는 생 제강공장 슬래그 전체중량을 기준으로 하였을 때, 적어도 45 중량% CaO, 일반적으로 45 내지 65 중량% CaO, 및 바람직하게는 48 내지 62 중량% CaO를 함유한다.
또한, 생 제강공장 슬래그는, 생 제강공장 슬래그 전체 중량을 기준으로 하였을 때, 30 중량% 미만 Fe2O3, 바람직하게는 30 중량% 내지 10 중량% Fe2O3, 및 보다 바람직하게는 25 중량% 내지 10 중량% Fe2O3을 함유한다.
최종 처리된 슬래그에서의 Fe2O3비율은 적어도 13 중량%, 바람직하게는 15 내지 35 중량%이다.
보다 바람직하게는, 첨가 비율은, 슬래그가 변환된 후 실온에서, 10 중량% 미만 C2S 상을 포함하며, 보다 바람직하게는, C2S 상이 없는 광물학적 조성을 갖도록 선택된다.
위에 기재된 처리 공정에 의해, 포틀랜드 시멘트 클링커와 같은 거동을 하는 수경성 결합재가 얻어진다.
본 발명에 따라 처리된 제강공정 슬래그로부터, 포트랜드 시멘트와 등가의 수경성 결합재를 얻기 위하여, 상기의 처리된 슬래그에, 그 슬래그가 분쇄될 때,황산칼슘 소스, 예를 들면 석고 또는 무수석고가 슬래그의 수화 반응속도(kinetic)를 증가시키기 위하여, 첨가된다.
일반적으로, 첨가된 석고 또는 무수 석고의 양은, 처리된 슬래그 중량을 기준으로 하였을 때, 적어도 5 중량%, 바람직하게는 적어도 10 중량%이다.
본 발명에 따라 처리된 제강공장 슬래그로부터 포트랜드 시멘트와 등가의 수경성 결합재를 얻기 위하여, 적어도 50 중량% 포트랜드 시멘트와, 처리 및 분쇄된 슬래그를 혼합하는 것이 또한 가능하다.
생 제강공장 슬래그의 산화는 예를 들면, 산소, 공기 또는 산소와 공기의 혼합물을 액체 생 슬래그를 함유하는 레이들에 취입함으로써 1,400 내지 1,650 ℃의 온도, 바람직하게는 1,450 내지 1,550 ℃의 온도의 액체 슬래그상에서 발생하거나, 또는 예를 들면 생 슬래그와 공기가 시멘트 공장 회전가마에서 단순히 접촉함으로써 고체 슬래그상에서 일어날 수 있다.
유사하게, 석회 소스를 첨가하고, 선택적으로 알루미나 및/또는 실리카 소스를 첨가하는 것은 액체 또는 고체 생 슬래그에서 일어날 수 있다. 이러한 첨가들은 생 슬래그 산화 전에, 산화 중에 또는 생 슬래그 산화후에 행해질 수 있다.
물론, 생 슬래그가 고체 형태일 때는 원하는 변환을 얻기 위하여 충분한 온도로, 일반적으로 1,450 내지 1,550 ℃의 온도로, 전형적으로는 약 1500 ℃ 로 가열되어야 한다.
석회 소스는 석회 또는 탄산칼슘 등의 어떤 적절한 석회 소스도 가능하다.
유사하게는, 알루미나 및 실리카 소스는 순수한 알루미나, 순수한 실리카 또는 보크사이트일 수 있다.
첨가될 석회의 양은 생 슬래그의 화학조성에 분명하게 의존하며, 생 슬래그 중량을 기준으로 하였을 때 최대 30 중량% 일 수 있으나 바람직하게는 5 내지 15 중량%, 바람직하게는 8 내지 15 중량%의 범위내에 있다.
첨가될 알루미나 양은, 생 슬래그를 기준으로 하였을 때, 전반적으로 0 내지 10 중량%이고 반면에 실리카 양은 0 내지 5 중량%이다.
40 내지 60% C3S로 이루어진 제품을 얻기 위해 슬래그에 첨가될 재료들의 함량을 알기 위하여, 슬래그 조성이 다음과 같다는 것을 고려하여 다음의 절차가 수행되어야 한다:
% CaO % SiO2 % Al2O3 %Fe2O3 % FeO % P2O5 % TiO2
Y Z A U V P T
첨가될 실리카의 함량을 알기 위하여:
Z＜ 10.52 이면, (10.52-Z)(40% C3S상을 얻기 위하여)과 (15.8-Z)(60% C3S 상을 얻기 위하여)사이에 있는 Z의 실리카 양이 첨가될 것이다.
10.52 ≤Z ＜15.8 이면, Z의 실리카 양이 최대 (15.8-Z)까지 첨가될 수 있다. 그리고,
Z ≥15.8 이면, 실리카를 슬래그에 첨가하는 것이 불필요하다.
알루미나의 첨가는 슬래그 처리로 생기는 제품의 성질을 향상시킨다. 그러나, 알루미나는 고가의 제품이고, 종종 몇 %의 알루미나 만을 첨가하는 것이 비용면에 효과적일 것이다. 알루미나 첨가량을 A′라 한다.
그리고, 첨가될 석회량은 다음 계산식으로 주어진다:
% CaOaj=(A+A′)＊1.10+(Z+Z′)＊2.8+ (U+V＊ 1.12)＊0.7+P＊1.18+T＊.07-Y.
C3S 상 생성을 돕기 위하여 처리 후에 제강공장 슬래그의 냉각이 행해져야 한다. 냉각속도는 일반적으로 50 내지 100 ℃/분 이다.
나머지 설명은 각각 첨부된 도면을 참고로 한다:
-도1: 비교예로부터의 슬래그 현미경 사진, 및
-도2: 본 발명에 따른 슬래그 현미경 사진.
다음의 실시예에서 다른 표시가 없으면, 모든 백분율 및 부분은 중량으로 표현된다.
1. 제강공장 슬래그
본 발명을 예시하기 위하여, 다음 표에 주어진 화학 및 광물조성을 갖는 제강공장 슬래그들이 사용되었다.
표Ⅰ
제강공장슬래그No. 화학조성(중량%) 광물학상조성(중량%)
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 Mn2O3 P2O5 FeO Ca페라이트 뷔스타이트(SS) C2S/C3P(SS) 자유CaO 페리클래스(Periclase)
1 14.43 3.00 14.43 49.3 4.69 0.63 1.96 1.41 10.57 32 17 44 7 0
2 11.12 1.85 12.6 48.8 4.5 0.6 1.86 1.34 9.76 27 12.7 40 10 1.9
3 11.7 0 26.1 49 1 0.1 0.3 0.2 11.6 45 11.6 34.4 8 0
4 15.1 0 17.5 56.7 0.7 0.1 0.5 0.4 9 37 10.6 44.7 7 0
5 14 6.5 12.8 58.1 0.1 0.3 0.1 0.4 7.7 34.6 15.2 40.1 10 0
뷔스타이트(Wustite) SS : 고용체(Fe, Ca, Mg)O
C2S/C3P SS: 고용체 C2(S, Px)
2. 비교 실시예들 C1 내지 C21
위에 언급된 슬래그 형들은 산화되고, 선택적으로 본 발명의 범위 밖에 있는 석회 및/또는 실리카 첨가에 의해 처리되었다. 처리의 출발시의 온도는 1,650℃(슬래그를 함유하는 레이들로부터의 출구 온도)이고, 처리의 종말시의 온도는 1,450℃이다. 사용되는 산소압은 200 kPa(2 기압)이고 처리의 총 지속시간은 30 분이다.
첨가물의 화학적 및 광물학적 조성 및 첨가물의 성질 및 양이 표Ⅱ 및 표Ⅲ에 주어진다.
표Ⅱ
실시예 No. 슬래그 No. % 슬래그 첨가물
CaO Al2O3 SiO2
C1 1 100 - - -
C2 1 97 - - 3
C3 1 94 3 - 3
C4 1 91 6 - 3
C5 1 88 9 - 3
C6 1 85 12 - 3
C7 1 94 - - 6
C8 1 88 6 - 6
C9 1 82 12 - 6
C10 1 76 18 - 6
C11 1 74 20 - 6
C12 1 90 - - 10
C13 1 88 8 2.4 0.5
C14 1 86 10 2.4 0.5
C15 1 94 - 1.8 3.4
C16 1 96 - 2.4 0.5
C17 1 93 5 1.2 0.25
C18 1 92 4 1.2 2.25
C19 1 95 3 1.2 0.25
C20 2 90 4 1.2 4.25
C21 1 83 12 3 0.62
주의: C16 내지 C21 실시예들에서, 슬래그 +C+A+S 화합물들의 합은, 알루미나의 첨가가 보오크사이트의 형으로 이루어지기 때문에, 100%에 이르지 않는다. 그알루미나의 첨가는 보다 구체적으로는 일부의 철 백분율을 도입한다(첨가된 보오크사이트의 평균조성은 아래에 주어진다:
60% Al2O3,
ㆍ12.5% SiO2, 및
ㆍ27.5% Fe2O3.
표Ⅲ
실시예 No. 광물조성(중량%) %Fe2O3
C3S C2S CS
C1 0 46 0 25
C2 0 32 13 24
C3 0 41 7 23
C4 12 56 0 22
C5 12 39 0 22
C6 24 28 0 21
C7 0 24 24 23
C8 0 39 11 22
C9 3 51 0 20
C10 26 32 0 19
C11 35 23 0 18
C12 0 9 40 23
C13 13 31 0 23
C14 22 22 0 22
C15 0 22 20 24
C16 0 32 8 25
C17 9 35 0 24
C18 0 39 5 24
C19 7 37 0 24
C20 25 22 0 23
C21 25 20 0 22
이들 C1 내지 C21 조업은 성능이 만족스럽지 않은 재료들을 나타낸다. 그 이유는 재료들이 함유하는 C3S 수경성 상(phase) 비율이 너무 작기 때문이다.
C1 실험은 생 제강공장 슬래그로부터의 어떠한 무기물 공급이 없는 단순한 산화 단계는 뷔스타이트(FeO)가 없어지고 약간의 수경성 C2S 상을 생성하는 효과를 나타낸다는 것을 보여준다.
실리카의 첨가(실험 C2, C7, C12)는 C2S의 부분을 사라지게 하여, 무 수경성 상(non hydraulic phase)(CS)의 이익이 된다.
실리카이외에,첨가되는 석회의 양이 증가한다면(C3 내지 C6 또는 C8 내지 C11), 수경성 상(C3S) 백분율이 증가된다.
보오크사이트(본질적으로 A, S, 및 산화철을 공급하는)와 같은 자연광물들의 형태로 첨가물들을 공급하는 것이 종종 비용면에서 효과적이다. 보오크사이트 단독의 첨가는 S 및 A 를 첨가하는 것과 등가의 결과를 초래할 것이다(실험 C 16). 보오크사이트 첨가물에 S 를 첨가함으로써, CS와 같은 무 수경성 상들의 발생이 증가된다(실험 C15).
석회를 보오크사이트에 첨가함(실험 C13, C14, C17, C19, C21)으로써, 실리카 만을 첨가하였을 때에서와 같이, C3S 상이 생성될 것이다.
실리카 및 알루미나의 첨가의 경우에, 그러므로, 실리카 및 알루미나 공급을 보상하기 위하여 더 많은 석회가 첨가되어야 하며, 첨가될 석회의 비율들은 실리카, 알루미나 및 처리되는 슬래그의 개개의 함량에 따라 변한다.
그러므로, 식들에 의해 주어진 값들에 해당하지 않는 첨가물들이 첨가된다면, 결과적으로 생기는 화합물들은 목적하는 C3S 상 백분율을 얻을 수 없다.
3. 실시예 1 내지 6
생 제강공장 슬래그는 본 발명에 따라, 압력 약 10 바아에서, 30 분동안, 석회를 첨가하고 또한, 선택적으로 알루미나 및 실리카를 첨가하면서, 산화됨으로써 처리되었다. 처리의 출발시의 온도는 1,650 ℃(레이들의 출구에서의 슬래그의 온도)이다.
사용된 슬래그, 첨가물의 비율 및 그 결과적으로 생긴 광물학 상들(mineral phases)이 아래의 표 Ⅳ 및 Ⅴ에 보여진다.
표 Ⅳ
실시예 No. 슬래그 No. % 슬래그 첨가물
CaO Al2O3 SiO2
1 3 90 10 - -
2 5 89 9 - 2
3 6 95 5 - -
4 1 89 11 - -
5 1 88 12 - -
6 1 82 15 3 -
표 Ⅴ
실시예 No. 광물조성(중량%) %Fe2O3
C3S C2S CS C2F/C4AF페라이트 고용체
1 42 - - 58 34
2 55 - - 41 24
3 54 - - 47 20
4 44 6 - 46 22
5 48 3 - 45 22
6 47 1 - 48 20
도1은 실시예 C8로부터 얻은 현미경사진이다. 이 현미경사진상에 보여진 "작은 입자들(beads)"은 C2S, CS에 존재한 격자간 상(interstial phase) 및 페라이트 상이다.
도2는 실시예3으로부터 얻은 현미경사진이다. 이 현미경에 보여진 "프리즘들(prisms)"은 C3S, 및 페라이트 상에 존재하는 격자간 상이다.
비교예들 C1 내지 C21로부터 또는 본 발명에 따른 실시예들 1 내지 6으로부터 얻어진 처리된 슬래그를 이용하여 두 응용 시리즈의 실험들이 수행되었다.
첫번째 시리즈에서, 그의 결과들이 표 Ⅵ-A에 보여지고, 슬래그 형들의 각각은 포트랜드 시멘트와 50/50 중량비로 혼합되었다.
표준 모르타르 시험 튜브들이, EN 196-1 표준에 따라, 이러한 혼합물들의 각각을 사용하여 만들어졌고, 압축 기계강도들이 1일 및 28일후에 측정되었다.
결과들이, C3S 상 함량의 함수로서, 다양한 슬래그 형들을 모아 등급으로 분류한 후에 주어졌다.
각 등급에 대하여, 기재된 기계적 강도값들이, 고려된 슬래그에 따라서, 얻어지는 최소값 및 최대값이다.
표 Ⅵ-A
C3S 상중량% 0 1-7 7-15 20-30 35 40-50 ＞50
처리된 슬래그 No. C1/C2/C3/C7/C8/C12/C15/C16 C4/C9/C18 C5/C13/C17/C19 C6/C10/C14/C20/C21 C11 1/4/5/6 2/3
포틀랜드 시멘트중량% 50 50 50 50 50 50 50
Rc 1일MPa 4-6 4-6 4-6 4-6 6-8 10-14 3-17
Rc 28일MPa 13-17 20-24 32-38 36-44 42-52 45-55 50-60
Mr: 기계적 저항
두번째 시리즈에서, 그의 결과들이 아래의 표 Ⅵ-B에 보여지고, 슬래그 형들의 각각은 10% 석고와 같이 분쇄되고, 동일한 실험들이 앞서의 시리즈에서와 같이 수행되었다.
표 Ⅵ-B
C3S 상중량% 0 1-7 7-15 20-30 35 40-50 ＞50
처리된슬래그중량% C2/C3/C7/C8/C12/C15/C16 C4/C9/C18 C5/C13/C17/C19 C6/C10/C14/C20/C21 C11 1/4/5/6 2/3
석고(Gypsum)중량% 10 10 10 10 10 10 10
Rc 1일MPa 0 0 0 1-3 1-3 10-14 13-17
Rc 28일MPa 0 1-3 9-11 18-22 20-24 34-42 39-47
얻어진 결과들은 본 발명에 따라 처리된 슬래그 형들이, 비교예들의 슬래그 형들과 대조적으로, 그 슬래그형들이 포트랜드 시멘트와 혼합되었는 지의 유무와 관계없이, 1일 후에 8 MPa 보다 훨씬 높은, EN 196-1 표준에 따른, 압축 기계적 강도들을 얻을 수 있다는 것을 보여준다.
28일 후의 기계적 강도들은, EN-197-1 에 따라, 등급들 32.5 또는 42.5에 해당하는 포트랜드 시멘트의 강도들이다.

Claims (12)

  1. 생 제강공장 슬래그를 포트랜드 시멘트 클링커와 적어도 등가의 수경성 결합재로 변환시키기 위한, 상기 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법으로서,
    -생 슬래그 전체 중량을 기준으로 하였을 때, 45 중량% 이상의 CaO와 30 중량% 미만의 Fe2O3을 함유하는 생 제강공장 슬래그를, 1 내지 15 바아의 압력, 바람직하게는 5 내지 10 바아의 압력 및, 1,650 내지 1,400℃의 온도, 바람직하게는 1,550 내지 1,450℃의 온도에서, 산소 또는 공기의 공급 또는 산소와 공기의 혼합물의 공급에 의해, 산화처리하는 단계와,
    -상기 슬래그에 필요하다면, 실리카 소스 및/또는 알루미나 소스와 함께 보충된 석회 소스의 첨가단계로서, 석회 소스 및, 선택적으로, 실리카 및/또는 알루미나 소스의 비율은, 상기 슬래그가, 처리된 최종 슬래그 전체 중량을 기준으로 할 때, 변환후 실온에서, 적어도 13 중량% Fe2O3의 비율을 가지며 또한 적어도 40 중량% C3S 상 및 10 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량%의 C2F 및/또는 C4AF 상의 형태의 칼슘 페라이트를 포함하는 광물학적 조성을 갖도록 선택되는 단계를 포함하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 처리는 산소 연소로부터 생기는 에너지 공급이외에 어떠한 에너지 공급을 받지 않고 행해지는 것을 특징으로 하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 최종 처리된 슬래그는 상기 최종 처리된 슬래그 전체 중량을 기준을 할 때, 2 중량% 미만 자유 석회, 바람직하게는 1 중량%미만 자유 석회를 함유하는 것을 특징으로 하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬래그는, 변환후 실온에서, 10 중량% 미만 C2S 광물상을 포함하는 것을 특징으로 하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 석회 소스는 석회 또는 칼슘 카보네이트인 것을 특징으로 하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미나 소스는 보오크사이트인 것을 특징으로 하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가될 석회 양은 생 슬래그 중량을 기준으로 하였을 때, 최대 30 중량%인 것을 특징으로 하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가될 석회의 양은 생 슬래그의 5 내지 15 중량%인 것을 특징으로 하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 첨가될 알루미나 소스의 양은 생 슬래그의 0 내지 10 중량%이며, 첨가될 실리카 소스의 양은 생 슬래그의 0 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 생 제강공장 슬래그를 처리하는 방법.
  10. 포트랜드 시멘트와 등가의 수경성 결합재를, 제강공장 슬래그로부터 얻는 방법으로서, 최종 처리된 슬래그 중량을 기준을 할 때, 적어도 50 중량% 포트랜드 시멘트를, 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 방법으로부터 얻어진 슬래그에 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 포트랜드 시멘트와 등가의 수경성 결합재를, 제강공장 슬래그로부터 얻는 방법으로서, 최종 처리된 슬래그 중량을 기준으로 할 때, 적어도 5 중량%, 바람직하게는 10 중량% 황산칼슘 소스를, 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 방법으로부터 얻어진 슬래그에 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 황산칼슘 소스는 석고 또는 무수 석고인 것을 특징으로 하는 방법.
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