KR20150035653A - Additive for concrete comprising bottom ash and the method for preparing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바텀 애쉬를 이용한 콘크리트용 혼화재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG) 제조공정에서 발생하는 바텀 애쉬(bottom ash)를 수거하여 콘크리트용 혼화재로 활용하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an admixture for concrete using a bottom ash and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing an admixture for concrete by collecting bottom ash generated in the process of producing synthetic natural gas (SNG) And how to use it.
석탄의 가스화를 통하여 얻어지는 합성가스는 일산화탄소(CO) 및 수소(H2) 가스를 주성분으로 포함하여 그 자체를 연료로 사용해 발전을 하거나, 또는 적절한 정제, 분리 및 합성 공정을 통하여 다양한 원료 물질을 생산할 수 있다.
The syngas obtained through the gasification of coal contains carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) gas as its main components and can be used as a fuel to generate electricity or to produce various raw materials through appropriate purification, separation and synthesis processes. .
이러한 석탄의 청정 이용 기술은 최근의 에너지 분야에서 많은 관심을 불러일으키고 있는 고유가 및 석유 자원 고갈에 현실적인 대비 방법 중 하나로 여겨지고 있다.
This clean coal technology is considered to be one of the realistic ways to prepare for high oil prices and depletion of petroleum resources, which have attracted much attention in recent energy fields.
즉, 석유와 천연가스를 대체할 에너지원으로서 석탄을 이용하는 다양한 방법 중의 하나로 가스화 반응을 통해 발생하는 합성가스를 이용한 합성천연가스(SNG, Synthetic Natural Gas)의 제조를 들 수 있는데, 이는 석탄 등의 고체 시료를 이용하여 메탄이 주성분인 연료 가스를 생산하는 것이다.
In other words, one of the various methods of using coal as an energy source to replace petroleum and natural gas is the production of synthetic natural gas (SNG) using synthetic gas generated through gasification reaction, A solid sample is used to produce methane-based fuel gas.
한편, 석탄을 이용하여 합성천연가스를 제조하는 방법은 일반적으로 잘 알려진 산소와 증기를 이용한 석탄의 가스화를 기반으로 하는 방법이 주를 이루고 있으며, 이때 투입된 석탄 원료의 10% 정도가 바텀 애쉬(bottom ash)로 발생하게 된다.
On the other hand, the method of producing synthetic natural gas using coal is mainly based on a method based on gasification of coal using well-known oxygen and steam. At this time, about 10% of the coal raw material is used as bottom ash ash.
석탄 원료의 연소 후 남는 부산물인 바텀 애쉬는 고온 상태에서 급속 냉각을 통해 발생되며, 고온 상태에서는 액상으로 존재하다가 급속 냉각에 의해 고상으로 변이되면서 입도가 1.2mm 이하인 세립상에서 13mm 이상의 조립상까지 불규칙적인 입형을 가지게 된다.
Bottom ash, which is a by-product after combustion of coal raw material, is generated by rapid cooling at high temperature. It is present as a liquid phase at high temperature and then solidified by rapid cooling. As a result, the bottom ash is irregularly shaped .
또한, 상기 석탄 원료에 포함된 실리카(SiO2)는 급속 냉각에 의해 입도가 1 내지 10cm인 침상의 유리질로 다량 발생되어 바텀 애쉬에 혼입되는 바, 도로용, 콘크리트 골재로의 활용이 어렵다.
In addition, the silica (SiO 2 ) contained in the coal raw material is generated in a large amount by glass quality of a bed having a particle size of 1 to 10 cm by rapid cooling, and is mixed into the bottom ash, and it is difficult to use silica as a road or concrete aggregate.
이와 관련하여, 도 1은 합성천연가스 제조공정에서 발생한 바텀 애쉬를 입도 별로 구분한 사진을 나타낸 것으로, 도 1의 (a) 내지 (c), 즉 분류된 각 입도 별 바텀 애쉬 모두에서 급재에 의한 유리질 침상이 혼재되어 있는 것을 볼 수 있다.
In this regard, FIG. 1 shows photographs of the bottom ash produced in the synthetic natural gas production process by particle size, and FIGS. 1 (a) to 1 (c) It can be seen that glassy bed is mixed.
또한, 도 2는 합성천연가스 제조공정에서 발생한 바텀 애쉬의 X선 회절분석(X-ray diffraction analysis, XRD) 결과를 그래프로 나타낸 것으로, 30도 부근에서 2theta값이 올라가 있는 그래프 형태로 상기 바텀 애쉬는 다양한 입형이 혼합되어 있는 전형적인 비결정질상을 나타내는 것을 알 수 있다.
FIG. 2 is a graph showing X-ray diffraction analysis (XRD) results of bottom ash produced in a synthetic natural gas production process. In the graph of FIG. 2, Are typical amorphous phases mixed with various types of dyes.
본 발명은 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG) 제조공정에서 발생하는 바텀 애쉬(bottom)를 분말화함으로써, 콘크리트용 혼화재로 활용할 수 있도록 하고, 선택적으로 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 용선 예비 처리공정에서 발생하는 탈황 슬래그를 혼입함으로써 콘크리트의 강도를 보다 향상시킬 수 있도록 한다.
The present invention can be utilized as an admixture for concrete by powdering the bottom ash generated in the process of Synthetic Natural Gas (SNG), and selectively mixing calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) So that the strength of the concrete can be further improved by incorporating the desulfurization slag generated in the treatment process.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 합성천연가스(SNG) 제조공정 중 석탄 원료의 급속 냉각에 의해 발생된 바텀 애쉬(bottom ash)의 분말을 포함하는 바텀 애쉬를 이용한 콘크리트용 혼화재를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an admixture for concrete using a bottom ash containing a powder of bottom ash generated by rapid cooling of a coal raw material in a process of producing synthetic natural gas (SNG).
상기 바텀 애쉬는 총 중량을 기준으로 이산화규소(SiO2)40 내지 50중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 20 내지 30중량%, 산화칼슘(CaO) 7 내지 12중량% 및 산화철(Fe2O3) 5 내지 10중량%를 포함할 수 있다.The bottom ash is silicon dioxide (
상기 바텀 애쉬는 석탄 원료를 300℃/sec 이상의 냉각 속도로 급속 냉각하여 발생된 것일 수 있다.The bottom ash may be generated by rapidly cooling the coal raw material at a cooling rate of 300 ° C / sec or more.
상기 바텀 애쉬 분말은 최대 입도가 75㎛ 이하일 수 있다.
The bottom ash powder may have a maximum particle size of 75 mu m or less.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 콘크리트용 혼화재를 포함하는 콘크리트용 결합재를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a binder for concrete comprising the admixture for concrete.
상기 콘크리트용 혼화재는 콘크리트용 결합재 총 중량을 기준으로 5 내지 25중량%의 양으로 포함될 수 있다. The admixture for concrete may be contained in an amount of 5 to 25% by weight based on the total weight of the binder for concrete.
상기 콘크리트용 결합재는 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 용선 예비 처리공정에서 발생한 분말도가 3000cm2/g 이상인 탈황슬래그 미분말을 더 포함할 수 있다. The binder for concrete may further include a calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) or a desulfurized slag fine powder having a powderity of 3000 cm 2 / g or more generated in the preliminary treatment of molten iron.
상기 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 탈황슬래그 미분말은 콘크리트용 결합재 총 중량을 기준으로 3 내지 8중량%의 양으로 포함될 수 있다.
The calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) or the desulfurized slag fine powder may be contained in an amount of 3 to 8% by weight based on the total weight of the binder for concrete.
본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 합성천연가스(SNG) 제조공정에서 발생된 바텀 애쉬를 회수하는 단계; 및According to another embodiment of the present invention, there is provided a process for the production of synthetic natural gas (SNG) comprising: recovering bottom ash generated in a process for producing synthetic natural gas (SNG); And
상기 회수된 바텀 애쉬를 분쇄하는 단계를 포함하는 바텀 애쉬를 이용한 콘크리트용 혼화재의 제조방법을 제공한다.And crushing the recovered bottom ash. The present invention also provides a method of manufacturing an admixture for concrete using the bottom ash.
상기 분쇄하는 단계에서 분쇄된 바텀 애쉬는 최대 입도가 75㎛ 이하일 수 있다.The bottom ash pulverized in the pulverizing step may have a maximum particle size of 75 mu m or less.
상기 분쇄하는 단계에 후속적으로, 분쇄된 바텀 애쉬를 공기 분급을 통하여 부상한 애쉬를 상부로부터 45 내지 55%를 포집하는 단계를 더 포함할 수 있다.Subsequent to the pulverizing step, the step of collecting 45 to 55% from the top of the ash floated through the air classification of the pulverized bottom ash may be further included.
상기 포집하는 단계에서 포집된 바텀 애쉬는 최대 입도가 45㎛ 이하일 수 있다.
The bottom ash collected in the collecting step may have a maximum particle size of 45 mu m or less.
본 발명은 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG) 제조공정에서 발생하는 바텀 애쉬(bottom)를 분말화하여 콘크리트용 혼화재로 활용함으로써, 부산물인 바텀 애쉬의 재활용에 의해 경제성을 향상시킬 수 있고, 상기 혼화재의 사용으로 콘크리트 제조 시 시멘트의 사용량을 줄여 경제적인 점에서 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 종래 시멘트 제조 시 발생되는 이산화탄소와 시멘트에서 용출되는 알카리 성분에 의한 환경 오염을 방지할 수 있도록 한다.
The bottom ash generated in the process of producing synthetic natural gas (SNG) is powdered and used as an admixture for concrete, thereby improving the economical efficiency by recycling the by-product, bottom ash. The use of the admixture reduces the amount of cement used in the production of concrete, thereby achieving an economical effect. It also prevents environmental pollution caused by carbon dioxide generated in the conventional cement production and alkaline components eluted from the cement.
도 1은 합성천연가스 제조공정에서 발생한 바텀 애쉬를 입도 별로 구분한 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 합성천연가스 제조공정에서 발생한 바텀 애쉬의 X선 회절분석(X-ray diffraction analysis, XRD) 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 실험예 1 내지 12에서 측정된 시험체의 압축 강도를 KS 기준에 따라, 3일, 7일 및 28일째에 측정하여 그 결과를 그래프로 나타낸 것이다.FIG. 1 is a photograph showing the bottom ash produced in the synthetic natural gas production process according to particle size.
FIG. 2 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis (XRD) of bottom ash produced in the synthesis natural gas production process.
FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the compressive strengths of the test specimens measured in Experimental Examples 1 to 12 at 3, 7, and 28 days according to the KS standard.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명의 일 구현 예에 따르면, 바텀 애쉬를 이용한 콘크리트용 혼화재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 합성천연가스(SNG)를 제조하는 공정 중 발생한 바텀 애쉬를 콘크리트용 혼화재로 사용 시, 상기 혼화재는 시멘트와 물간의 수화 반응에 의해 생성되는 수화 반응물과 함께 경화되면서 2차적인 반응을 일으켜, 장기적으로 콘크리트의 강도 향상에 도움을 주며, 시멘트의 사용량을 감소시켜 경제적인 점과 환경적인 점에서 도움을 줄 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, there is provided an admixture for concrete using a bottom ash and a method of manufacturing the same. In the present invention, when bottom ash generated during the process of producing synthetic natural gas (SNG) is used as an admixture for concrete, The admixture is cured with the hydration reaction product generated by the hydration reaction between the cement and water, causing a secondary reaction, which helps to improve the strength of the concrete in the long term and reduces the amount of cement used. You can help.
본 발명에서 콘크리트용 혼화재로 사용하는 바텀 애쉬와 관련하여, 보다 구체적으로 검토하자면, 합성천연가스 제조공정 중에 투입된 석탄 원료의 약 10% 정도는 바텀 애쉬로 발생되며, 석탄 원료의 연소 후 남는 부산물인 바텀 애쉬는 고온 상태에서는 액상으로 존재하다가, 물 또는 공기에 의한 급속 냉각에 의해 고상으로 변이되며 배출된다. 단, 이때 배출되는 바텀 애쉬에는 급속 냉각에 의해 침상의 유리질이 다량 포함되어 있고, 그 외에도 다양한 입도와 불규칙한 입형을 가진 물질이 혼합되어 있어, 콘크리트용 혼화재에 적용하기에는 적합하지 않다.
With regard to the bottom ash used as a concrete admixture for concrete in the present invention, about 10% of the coal raw material introduced during the synthesis natural gas production process is generated as bottom ash, and the by- The bottom ash is present in a liquid state at a high temperature, and is rapidly transformed into a solid phase by rapid cooling with water or air and is discharged. However, the bottom ash discharged at this time contains a large amount of glassy material by the rapid cooling, and besides, it is mixed with materials having various particle sizes and irregular shape, which is not suitable for application to concrete admixture.
따라서, 본 발명에서는 상기 콘크리트용 혼화재를 제조하기 위하여, 상기 배출된 바텀 애쉬를 회수하여, 콘크리트용 혼화재에 적합하도록, 바텀 애쉬를 분쇄하여 바텀 애쉬 분말을 얻는 단계를 수행하는 것이 바람직하다.Accordingly, in the present invention, in order to produce the admixture for concrete, it is preferable to perform the step of recovering the discharged bottom ash and obtaining the bottom ash powder by pulverizing the bottom ash so as to be suitable for the admixture for concrete.
한편, 상기 콘크리트용 혼화재에 사용되는 바텀 애쉬는 그 조성이 바텀 애쉬 총 중량을 기준으로 이산화규소(SiO2) 40 내지 50중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 20 내지 30중량%, 산화칼슘(CaO) 7 내지 12중량% 및 산화철(Fe2O3) 5 내지 10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
Meanwhile, the bottom ash used in the concrete admixture for concrete includes 40 to 50% by weight of silicon dioxide (SiO 2 ), 20 to 30% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO) 7 to 12% by weight and iron oxide (Fe 2 O 3) preferably comprises 5-10% by weight.
또한, 상기 바텀 애쉬는 석탄 원료가 300℃/sec 이상의 냉각 속도로 급속 냉각하여 발생된 것이 비결정질 함량이 95% 이상으로 높아 이를 분말화하여 콘크리트용 혼화재로 활용 시 콘크리트의 압축 강도의 발현에 바람직하다. 즉, 냉각 속도가 300℃/sec 이상인 경우 상기 바텀 애쉬의 비결정질 함량이 95% 이상이 되어, 콘크리트의 압축 강도 발현이 우수하지만, 냉각 속도가 300℃/sec 미만인 경우, 비결정질의 생성량이 감소하고 결정질이 생겨나고, 그 예시로, 냉각 속도가 290℃/sec인 경우 비결정질 77%, 결정질 23%의 수준이며, 냉각속도가 280℃/sec인 경우 비결정질이 32%, 결정질이 68% 수준이어서, 비결정질 함량의 감소로 인해 소정의 압축 강도를 발현하기가 어려운 문제점이 있을 수 있다.
In addition, the bottom ash is formed by rapid cooling at a cooling rate of 300 ° C / sec or more at a cooling rate of at least 300 ° C / sec, and the amorphous content of the bottom ash is as high as 95% or more and is suitable for the expression of the compressive strength of the concrete when used as an admixture for concrete . That is, when the cooling rate is 300 ° C / sec or more, the amorphous content of the bottom ash becomes 95% or more and the compression strength of the concrete is excellent. However, when the cooling rate is less than 300 ° C / sec, For example, when the cooling rate is 290 ° C / sec, amorphous is 77% and crystalline is 23%. When the cooling rate is 280 ° C / sec, amorphous is 32% and crystalline is 68% There may be a problem that it is difficult to manifest a predetermined compressive strength due to a decrease in the content.
또한, 냉각 속도 범위의 상한과 관련하여 특별히 한정하지는 않고, 냉각 속도가 빠를수록 비결정질 함량이 높아 바람직하며, 특히 냉각 속도가 350℃/sec인 경우 비결정질 함량이 99% 수준으로 생성되어 압축 강도 발현에 바람직하다. 다만, 냉각 속도가 350℃/sec를 초과하는 경우, 그와 같은 속도에 다다르는 데에 비용이 많이 들며, 비용 대비 콘크리트의 압축 강도 향상 효과가 미미하므로, 본 발명에서 냉각 속도는 300 내지 350℃/sec가 가장 바람직하다.
The higher the cooling rate, the better the amorphous content. In particular, when the cooling rate is 350 [deg.] C / sec, the amorphous content is 99% desirable. However, when the cooling rate is higher than 350 ° C / sec, it is costly to reach the same speed, and since the effect of improving the compressive strength of the concrete against cost is insignificant, the cooling rate in the present invention is 300 to 350 ° C / sec is most preferable.
또한, 바텀 애쉬는 상기한 바와 같이 콘크리트용 혼화재로 활용되기 위해서는 상기 바텀 애쉬를 분쇄시켜, 분말화하는 것이 바람직하고, 분쇄 방법으로는 특별히 한정하지는 않으나, 볼밀 등을 이용한 통상적인 분쇄 방식을 사용할 수 있다.
In order to utilize the bottom ash as an admixture for concrete as described above, the bottom ash is preferably pulverized and pulverized. Although the pulverization method is not particularly limited, a conventional pulverization method using a ball mill or the like can be used have.
상기 분쇄에 의해 얻어진 바텀 애쉬 분말은 최대 입도가 시멘트 분말의 평균입도 정도인 75㎛ 이하인 것이 바람직하고, 45㎛ 이하인 것을 더욱 바람직하며, 하한은 특별히 한정하지 않으며, 입도가 작을수록 콘크리트 압축 강도를 향상시키므로 바람직하다. 단, 입도가 75㎛를 초과하는 경우, 콘크리트의 경화반응 속도가 느리게 되고, 강도 발현 또한 더디게 되는 문제점이 있을 수 있다.
The bottom ash powder obtained by the pulverization preferably has a maximum particle size of 75 탆 or less, which is about the average particle size of the cement powder, more preferably 45 탆 or less, and the lower limit is not particularly limited. The smaller the particle size, . However, when the particle size exceeds 75 탆, the curing reaction rate of the concrete may become slow and the strength development may also be slow.
또한, 본 발명에서는 상기한 바와 같이 바텀 애쉬의 분말이 45㎛ 이하인 것이 콘크리트의 압축강도 향상에 보다 우수한 효과가 있고, 콘크리트 경화반응의 속도를 향상시킬 수 있으므로, 더욱 바람직하다.
Further, in the present invention, as described above, the powder of the bottom ash having a particle size of 45 탆 or less is more preferable for improving the compressive strength of the concrete and improving the speed of the concrete curing reaction.
따라서, 최대 입도가 45㎛ 이하인 바텀 애쉬 분말은 입도가 상기 범위가 될 때까지 바텀 애쉬를 분쇄하여 얻을 수 있고, 혹은 분쇄 후, 공기 분리(Air Separation)를 이용하여 입도가 45㎛ 이하의 범위가 되도록 분급하여 얻을 수 있다.
Thus, the bottom ash powder having a maximum particle size of 45 μm or less can be obtained by grinding the bottom ash until the particle size falls within the above range, or after grinding, the particle size is 45 μm or less using air separation .
이때, 분급 방법으로는 특별히 한정하지는 않으나, 최대 입도가 75㎛ 이하로 분쇄된 바텀 애쉬 분말을 공기식 분급기(air classifier)을 사용하여 부상한 애쉬 중 상부로부터 45 내지 55%의 양을 포집함으로써, 최대 입도는 45㎛ 이하인 바텀 애쉬 분말을 분립할 수 있다.
At this time, the classification method is not particularly limited, but the bottom ash powder ground to a maximum particle size of 75 탆 or less is collected by 45 to 55% from the top of the ash floated by using an air classifier , And the bottom ash powder having a maximum particle size of 45 탆 or less can be granulated.
본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 콘크리트용 혼화재를 포함하는 콘크리트용 결합재를 제공한다.
According to another embodiment of the present invention, there is provided a binder for concrete comprising the admixture for concrete.
상기 콘크리트용 결합재에 포함된 콘크리트용 혼화재는, 결합재 총 중량을 기준으로 5 내지 25 중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하며, 잔부로는 일반적으로 결합재의 주를 이루는 시멘트가 포함되는 것이 바람직하다.
The admixture for concrete contained in the binder for concrete is preferably contained in an amount of 5 to 25% by weight based on the total weight of the binder, and the remainder generally includes cement as a main component of the binder.
상기 혼화재의 함량이 5 중량% 미만인 경우, 시멘트를 대체하는 혼화재의 양이 매우 극소량이어서, 본 발명의 경제적인 효과를 거두기 어렵고, 반면 25 중량%를 초과하는 경우, 상기한 바와 같이 혼화재가 반응할 시멘트와 물간의 수화 반응물의 양이 혼화재에 비하여 상대적으로 부족해, 추후 경화시 콘크리트의 강도를 오히려 저하하는 현상이 발생하며, KS 기준 압축 강도 실험 결과 28일째에 강도가 42.5MPa 이하의 낮은 값으로 측정되었다.
When the content of the admixture is less than 5% by weight, the amount of the admixture replacing cement is extremely small, which is difficult to achieve the economic effect of the present invention. On the other hand, when the content exceeds 25% by weight, The strength of concrete was lowered at the time of curing in the future because of the relatively insufficient amount of hydration reactant between cement and water compared to the admixture. The strength of concrete was measured to be lower than 42.5 MPa .
본 발명은 상기 콘크리트용 결합재에 바텀 애쉬 분말 외에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 더 포함할 수 있다. 바텀 애쉬는 도 2에서 보는 바와 같이 비결정질상을 나타내고 있는 바, 여기에 수산화칼슘을 혼입하게 되면, 수산화칼슘에 포함된 수산화기(OH-)가 비정질 바텀 애쉬의 유리질 피막을 자극하게 되고, 이 때 바텀 애쉬에 포함된 Ca2 +, Al3 + 및 Si2 + 등의 이온의 용출 속도가 빨라지게 되어, CaO-SiO2-H2O 및 CaO-Al2O3-H2O 화합물의 생성을 촉진시킬 수 있으므로, 콘크리트 강도 향상에 더욱 기여할 수 있다.
In the present invention, the binder for concrete may further include calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) in addition to bottom ash powder. The bottom ash shows an amorphous phase as shown in FIG. 2. When calcium hydroxide is mixed therein, the hydroxyl group (OH - ) contained in the calcium hydroxide stimulates the vitreous coating of the amorphous bottom ash, that contains Ca 2 +, Al 3 +, and Si + 2 ion elution rate of such is becomes faster, CaO-SiO 2 -H 2 O and CaO-Al 2 O 3 -H 2 O to promote the formation of compound Therefore, it can further contribute to the improvement of the strength of the concrete.
본 발명은 상기 결합재에 수산화칼슘 외에, 용선 예비 처리공정에서 발생하는 부산물로 수산화칼슘이 주를 이루는 탈황 슬래그를 대체하여 포함할 수 있다. 이때 탈황 슬래그는 자체 분화하므로 미분말 형태일 수 있으며, 분말도는 시멘트와 유사한 수준인 3000cm2/g 이상이 바람직하며, 상한은 특별히 한정하지 않고, 분말도가 높을수록 강도 향상에 바람직하다.
The present invention may include, in addition to calcium hydroxide, the binder in place of a desulfurization slag mainly composed of calcium hydroxide as a by-product generated in a molten iron pre-treatment process. At this time, the desulfurization slag is self-differentiated and may be in the form of a fine powder. The degree of the powder is preferably 3000 cm 2 / g or more, which is similar to that of cement, and the upper limit is not particularly limited.
본 발명에서 상기 결합재에 포함되는 수산화칼슘 또는 탈황 슬래그 미분말은 결합재 총 중량을 기준으로 3 내지 8중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 함량이 3중량% 미만인 경우, 바텀 애쉬의 유리질 피막을 자극하는 효과가 미미하여, 결과적으로 콘크리트의 강도 향상 효과 또한 미미하게 되고, 함량이 8중량%를 초과하는 경우, 초기 강도 향상의 효과가 미미하며, 시멘트의 급격한 유동성 저하를 야기하는 문제점이 있을 수 있다.
In the present invention, the calcium hydroxide or the desulfurized slag fine powder contained in the binder is preferably contained in an amount of 3 to 8% by weight based on the total weight of the binder. When the content is less than 3% by weight, the effect of stimulating the glassy coating of the bottom ash is insignificant and consequently the effect of improving the strength of the concrete is insignificant. When the content exceeds 8% by weight, the effect of improving the initial strength is insignificant , There may be a problem of causing a sudden decrease in fluidity of the cement.
실시예Example
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
[실시예 1] [Example 1]
합성천연가스(SNG) 제조공정 중, 석탄 연료를 물을 사용하여 300℃/sec의 냉각 속도로 급랭하여 발생한 것으로, 하기 표 1과 같은 조성을 가지는 바텀 애쉬를 최대 입도가 75㎛이하가 되도록 볼밀로 분쇄하였다. 또한, 분쇄된 바텀 애쉬 분말을 공기 분급을 통하여 상부로부터 50%를 포집하여 최대 입도가 45㎛이하인 바텀 애쉬 분말을 얻었다. 상기 준비된 바텀 애쉬 분말과 시멘트, 및 철강공정 중 용선예비처리 공정에서 부산물로 발생한 3000cm2/g 이상의 분말도를 갖는 탈황 슬래그 미분말을 하기 표 2와 같은 양으로 혼합하여 총 1350g의 콘크리트용 결합재를 제조하였고, 하기 표 3은 표 2에서 결합재에 포함되는 각 성분의 함량을 중량%로 전환하여 나타낸 것이다.
In the production process of synthetic natural gas (SNG), the coal ash was generated by quenching the coal fuel at a cooling rate of 300 ° C / sec by using water. The bottom ash having the composition shown in Table 1 was mixed with a ball mill And crushed. In addition, 50% of the pulverized bottom ash powder was collected from the upper portion through air classification to obtain a bottom ash powder having a maximum particle size of 45 탆 or less. The prepared bottom ash powder and cement and the desulfurized slag fine powder having a degree of powder of 3000 cm 2 / g or more generated as a by-product in the iron wire pretreatment process in the steel process were mixed in the amounts shown in Table 2 to prepare a total of 1350 g of binder for concrete And Table 3 below shows conversion of the content of each component contained in the binder in terms of weight% in Table 2.
[비교예 1] [Comparative Example 1]
상기 실시예와는 달리 바텀 애쉬 대신에 기존에 콘크리트용 혼화재로 많이 사용되었던 화력발전에서 발생한 플라이 애쉬를 시멘트와 함께 하기 표 2의 양으로 혼합하여 총 1350g의 콘크리트용 결합재를 제조하였고, 하기 표 3은 표 2에서 결합재에 포함되는 각 성분의 함량을 중량%로 전환하여 나타낸 것이다.
Unlike the above-mentioned examples, instead of bottom ash, 1350 g of a binder for concrete was prepared by mixing fly ash produced in a thermal power plant, which was conventionally used as a concrete admixture for concrete, with cement in the amounts shown in Table 2 below. Is the conversion of the content of each component contained in the binder to weight% in Table 2.
(중량%)Bottom ash composition
(weight%)
미분말Desulfurization slag
Fine powder
플라이애쉬Thermal power generation
Fly ash
75㎛ 이하Maximum particle size
75 μm or less
45㎛ 이하Maximum particle size
45 μm or less
미분말Desulfurization slag
Fine powder
플라이애쉬Thermal power generation
Fly ash
75㎛ 이하Maximum particle size
75 μm or less
45㎛ 이하Maximum particle size
45 μm or less
[실험예 1][Experimental Example 1]
상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 결합재에 물 675g 및 ISO 표준사 4050g을 배합한 뒤, 총 중량이 6075g이 되는 4x4x16cm의 직육면체 시험체를 제조하고, "시멘트의 강도시험방법" (KS L ISO 679)에 준하여 3일, 7일 및 28일째에 압축강도를 측정하여, 그 결과를 도 3에 그래프로 나타내었다.
675 g of water and 4050 g of ISO standard yarn were blended into the binders prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 and then a rectangular test piece of 4 x 4 x 16 cm having a total weight of 6075 g was prepared and the " (KS L ISO 679), the compressive strengths were measured on days 3, 7, and 28, and the results are shown graphically in FIG.
도 3에 따르면, 상기 제조된 결합재에서 바텀 애쉬와 플라이 애시가 5중량% 및 15중량%의 양으로 시멘트를 대체하는 경우(실시예 1, 2 및 비교예 1, 2), 그 압축 강도를 비교해보면, 강도 값이 매우 유사하다는 것을 알 수 있는 바, 따라서, 합성천연가스 제조공정에서 발생하는 바텀 애쉬는 기존의 콘크리트용 혼화재로 흔히 사용되는 플라이 애쉬를 대신하여 충분히 그 역할을 수행할 수 있는 것을 알 수 있다.
According to Fig. 3, when the bottom ash and the fly ash were replaced by cement in an amount of 5 wt% and 15 wt% in the prepared binder (Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2) As a result, it can be seen that the bottom ash generated in the synthetic natural gas production process can sufficiently fulfill its role in place of the fly ash commonly used as a conventional admixture for concrete Able to know.
또한, 최대 입도가 75㎛이하로 분말화된 바텀 애쉬를 공기 분급을 통하여 상부로부터 50%를 포집하여 보다 미립화하였을 경우(실시예 3), 시멘트를 15% 대체하여도 측정된 압축 강도가 일반 시멘트(비교예 5)와 비교하여 더 높아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 보다 미립화된 바텀 애쉬를 콘크리트용 혼화재로 사용하는 경우, 시멘트 대체에 따른 경제적 및 환경적 효과외에 압축 강도를 우수하게 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
When the bottom ash having a maximum particle size of not more than 75 탆 was collected by 50% from the upper portion through air classification (Example 3), the compressive strength measured by replacing 15% (Comparative Example 5). Therefore, when the finely divided bottom ash is used as an admixture for concrete, it can be seen that besides the economic and environmental effects of substituting cement, the compressive strength can be improved remarkably.
또한, 결합재에 바텀 애쉬 외에 탈황 슬래그 미분말을 혼합하는 경우 (실시예 4 내지 7) 주성분이 Ca(OH)2인 탈황 슬래그의 OH-가 비결정질 바텀 애쉬의 유리질 피막을 자극하게 되고, 이에 따라, 압축 강도가 향상되는 것을 볼 수 있다. 이러한 효과는 탈황 슬래그를 8중량%로 포함하는 실시예 7에서 최대가 되고, 다만, 탈황 슬래그를 2중량%로 포함하는 경우(비교예 3) 또는 10중량%로 포함하는 경우(비교예 4)는 압축 강도 향상의 효과가 미미한 것을 알 수 있다.
In addition, when the binder is mixed with the desulfurized slag fine powder in addition to the bottom ash (Examples 4 to 7), OH - of the desulfurization slag whose main component is Ca (OH) 2 stimulates the vitreous coating of the amorphous bottom ash, It can be seen that the strength is improved. This effect is maximized in Example 7 containing 8% by weight of the desulfurized slag, except that the desulfurized slag contains 2% by weight (Comparative Example 3) or 10% by weight (Comparative Example 4) The effect of improving the compressive strength is insignificant.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.
Claims (12)
Blend ash for concrete using bottom ash containing bottom ash powder generated by rapid cooling of coal raw materials during synthetic natural gas (SNG) manufacturing process.
The method of claim 1, wherein the bottom ash comprises 40 to 50 wt% silicon dioxide (SiO 2 ), 20 to 30 wt% aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 7 to 12 wt% calcium oxide (CaO) % and iron oxide (Fe 2 O 3) for concrete admixture using bottom ash containing 5 to 10% by weight.
The mixed material for concrete according to claim 1, wherein the bottom ash is generated by rapidly cooling the coal raw material at a cooling rate of 300 ° C / sec or more.
The concrete admixture for concrete according to claim 1, wherein the bottom ash powder has a maximum particle size of 75 탆 or less.
A binder for concrete comprising the admixture for concrete according to any one of claims 1 to 4.
6. The binder for concrete according to claim 5, wherein the admixture for concrete is contained in an amount of 5 to 25% by weight based on the total weight of the binder for concrete.
The binder for concrete according to claim 5, wherein the binder for concrete further comprises a desulfurized slag fine powder having a powder degree of 3000 cm 2 / g or more generated in calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) or molten iron pre-treatment.
[7] The binder for concrete according to claim 7, wherein the calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) or the desulfurized slag fine powder is contained in an amount of 3 to 8% by weight based on the total weight of the binder material for concrete.
상기 회수된 바텀 애쉬를 분쇄하는 단계를 포함하는 바텀 애쉬를 이용한 콘크리트용 혼화재의 제조방법.
Recovering bottom ash generated in the process of producing synthetic natural gas (SNG); And
And crushing the recovered bottom ash using the bottom ash.
10. The method for producing an admixture for concrete according to claim 9, wherein the bottom ash pulverized in the pulverizing step is a bottom ash having a maximum particle size of 75 mu m or less.
The method according to claim 10, further comprising the step of collecting 45 to 55% from the upper portion of the ash floated through the air classifying the crushed bottom ash in the subsequent crushing step Gt;
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