KR20100127556A - 제강 슬래그의 안정화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용융상태의 슬래그가 담겨진 레들 내부에 이산화규소 및 산소를 주입하여 개질반응 처리한 제강 슬래그의 안정화방법에 관한 것이다.
제강공정중에 전로에서 분리되어 용융상태를 유지하고 있는 슬래그가 담겨진 레들(ladle) 내부에 수화팽창물질인 유리석회(free-CaO)를 결정상으로 안정화시키기 위해 이산화규소와 산소를 주입한다.
이에 따르면 본 발명은 슬래그 내의 수화팽창물질인 유리석회의 결정화를 유도하여 골재로서의 활용시 팽창성을 억제하여 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
슬래그, 유리석회, 골재, 결정화

Description

제강 슬래그의 안정화 방법{A METHOD FOR STABILIZING SLAG}
본 발명은 제강 슬래그의 안정화 방법에 관한 것으로, 특히 전로에서 분리되어 용융상태로 있는 슬래그가 담겨진 레들내에 실리카 샌드 및 산소를 주입하여 유리석회의 안정화를 통해 제강 슬래그의 팽창을 억제하도록 한 제강 슬래그의 안정화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 철강슬래그를 도로용 골재나 아스팔트콘크리트용 골재 또는 벽돌이나 레미콘용 골재등으로 활용하기 위해서는 골재의 부피팽창에 대한 안정성이 확보되어야 한다.
이러한 부피팽창 안정성을 평가하기 위하여 수침 팽창비 시험(KS F 2535 도로용 철강슬래그의 수침 팽창 시험방법)을 실시하고 있다.
여기서 말하는 철강슬래그는 전로 제강에서 발생되는 용선예비처리슬래그, 전로슬래그, 전기로공정에서 발생되는 산화슬래그, 환원슬래그, 합금철 제조공정에서 발생되는 합금철 슬래그 및 용융 소각로에서 발생되는 용융슬래그 등을 들 수 있다.
그런데, 기존의 철강 슬래그중 전기로 산화슬래그의 경우 수화 반응에 의해 팽창되는 유리석회(free CaO)등이 미량 함유되어 있으므로, 도로용 골재나 레미콘용 골재 등에 재활용할 경우 팽창으로 인해 크랙이 발생할 우려가 있었다.
여기서는 전기로 산화 슬래그의 팽창성을 저감시키고 팽창에 따른 안정성을 확보하기 위한 에이징 처리방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안한 것으로, 그 목적은 용융상태의 슬래그가 담겨져 있는 레들 내에 실리카 샌드와 산소를 주입시켜 유리석회를 안정화시켜 팽창성을 저감시킬 수 있도록 한 제강 슬래그의 안정화방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용융 상태의 슬래그가 담겨진 레들 내에 이산화규소(SiO2)와 산소(O2)를 주입하여 유리석회(free-CaO)의 결정화를 유도하는 것을 특징으로 한다.
상기 이산화규소는 탄소함량이 0 초과 5중량 %이하인 실리카 샌드를 채택한다.
상기 슬래그 톤 당 0.15~0.2톤의 이산화규소와 0.025~0.04 Nm3/min 의 산소를 주입하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이산화규소는 질소가스를 이용하여 랜스를 통해 레들 내로 주입하는 것이 바람직하다.
본 발명은 용융상태의 슬래그가 담겨진 레들 내부에 이산화규소 및 산소를 주입하여 개질반응 처리한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 슬래그 내의 수화팽창 물질인 유리석회의 결정화를 유도하여 골재로서의 활용시 팽창성을 억제하여 제품 신뢰도를 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 제강 슬래그의 안정화방법은, 제강공정중에 전로에서 분리되어 용융상태를 유지하고 있는 슬래그가 담겨진 레들(ladle) 내부에 수화팽창물질인 유리석회(free-CaO)를 결정상으로 안정화시키기 위해 이산화규소와 산소를 주입한다.
이산화규소는 강모래, 산모래 등의 실리카 샌드를 채택하되, 탄소 함량이 0 초과 5중량% 이하의 것을 채택하는 것이 바람직하다.
이는 5wt%를 초과할 경우에는 생성되는 슬래그 골재의 강도에 문제가 발생할 우려가 있기 때문이다.
이산화규소의 주입은 질소 가스를 이용하여 랜스(lance)를 통해 레들 내부로 주입하고, 산소는 랜스를 통해 레들의 내부로 주입한다.
이때, 이산화 규소 물질은 충분히 건조된 후에 투입하는 것이 바람직하다.
이산화규소의 주입량은 슬래그 1 톤당 상기 슬래그 톤 당 0.15~0.2톤의 이산화규소를 투입하고 산소의 주입량은 슬래그 1톤당 0.025~0.04 Nm3/min 의 산소를 주입하는 것이 바람직하다.
이는, 이산화규소의 투입량이 너무 작을 경우에는 반응성이 저하되고, 이와 반대로 너무 과다하게 투입될 경우에는 용융슬래그의 온도가 낮아지고 슬래그의 융점이 상승하게 되므로, 상기한 범위내로 투입하는 것이 바람직하다.
상기한 산소량은 슬래그 내의 수화팽창성 물질인 유리석회의 반응을 위한 최소치인 0.025Nm3/min 이상이 바람직하며, 0.04Nm3/min를 초과할 경우에는 산소 사용량의 증가에 따른 비용상승의 요인이 되므로 상기한 범위내로 산소를 주입하는 것이 바람직하다.
즉, 레들에 담겨진 슬래그가 25~40톤일 경우, 4~8톤의 이산화규소와 0.5~1.0Nm3/min의 산소를 주입하는 것이 바람직하다.
본 발명은 원료가 되는 제강 슬래그 내의 수화팽창물질의 안정화를 위해 제강공정중 용융상태를 유지하고 있는 슬래그가 담겨진 레들에 직접 이산화규소를 투입함과 아울러, 산소를 주입함에 따라 슬래그 내의 결정화되지 않은 유리석회의 결정화를 유도한 것이다.
즉, 용융상태의 슬래그에 이산화규소인 건조된 강모래나 산모래 등을 투입하고, 산소를 주입함에 따라 슬래그내 규소, 망간등과 주입된 규소가 산화되면서 온도가 상승하게 되고, 이로 인해 슬래그내 다른 화합물과 유리석회의 결정화를 유도하게 된다.
이때 반응한 슬래그는 CaO상 및 Ca3SiO4 상으로 개질반응되어 팽창이 억제된다.
슬래그의 성분 종류에 따라 다양한 반응을 유도할 수 있다.
상기한 처리방식을 통해 처리된 슬래그는 제강슬래그 덤핑, 파쇄, 선별과정과 같은 처리방법을 거쳐 필요한 입도별로 파쇄, 분류하여 골재로 재사용하게 된다.
통상의 전로 슬래그는 표 1의 성분으로 구성된다.
성분 T-Fe SiO2 MnO2 Al2O3 MgO CaO TiO2
함량(wt%) 16 18.2 3.2 1.3 9.7 44.7 0.9
이러한 성분을 갖는 전로 슬래그는 8~15wt%의 수화 팽창성 물질인 유리석회(free-CaO)를 포함하고 있다.
상기한 전로 슬래그를 이용하여 본 발명이 안정화 처리방식을 통해 이산화규소와 산소를 주입한 결과, 처리된 후의 슬래그 골재의 유리석회 함량은 아래의 표 2와 같다.
시료 시료 1 시료 2 시료 3 시료 4
유리석회함량(wt%) 0.8 0.7 0.08 0.5
상기한 유리석회 함량을 측정하는 시험방법은 일본 시멘트협회 표준시험방법 중 가열감량에 의한 방법을 이용하여 슬래그 골재에서 용출하는 Ca(OH)2의 양을 550℃의 온도로 60분간 가열한 후에 측정한 것이다.
위에서와 같이 유리석회 함량을 2wt%이하로 처리하게 됨에 따라 골재 활용시 공기 중의 수분에 의한 팽창성이 미비하여 골재로 재사용이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 안정화방법에 의해 처리된 슬래그 골재의 수화팽창 영향성을 평가하기 위한 슬래그 골재의 80℃ 수침팽창비 시험결과는 아래의 표 3과 같다.
시료 시료 1 시료 2 시료 3 시료 4
수침팽창비(%) 0.41 0.18 0.27 0.35
표 3에 적용된 시험방법은 KS 규격 표준번호 KS F 2535 도로용 철강슬래그 6.3의 시험방식으로 측정한 것으로서, 수침팽창비의 기준치인 0.5보다 낮은 수침팽창비를 보이고 있으므로 제품 품질을 만족하고 있다.
따라서, 본 발명의 안정화 방법에 의해 처리된 슬래그 골재는 슬래그 내의 유리 석회의 안정화를 통해 성토용 골재, 도로용 기층요, 보조 기층용 골재로서의 안정성을 확보함과 아울러 아스팔트용 골재 등의 고급 골재로도 활용이 가능하다.

Claims (4)

  1. 용융 상태의 슬래그가 담겨진 레들 내에 이산화규소(SiO2)와 산소(O2)를 주입하여 유리석회(free-CaO)의 결정화를 유도하는 것을 특징으로 하는 제강 슬래그의 안정화방법.
  2. 청구항 1에 있어서
    상기 이산화규소는 탄소함량이 0 초과 5중량 %이하인 실리카 샌드를 채택한 것을 특징으로 하는 제강 슬래그의 안정화방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 슬래그 톤 당 0.15~0.2톤의 이산화규소와 0.025~0.04 Nm3/min 의 산소를 주입하는 것을 특징으로 하는 제강 슬래그의 안정화방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 이산화규소는 질소가스를 이용하여 랜스를 통해 레들 내로 주입하는 것을 특징으로 하는 제강 슬래그의 안정화방법.
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