KR20150086257A - 플라이 애시 처리 공정 및 이를 위한 로터리 밀 - Google Patents

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KR20150086257A
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클린턴 웨슬리 파이크 시니어
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브이에이치에스씨 엘티디.
클린턴 웨슬리 파이크 시니어
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Abstract

포틀랜드 시멘트의 대체물로서 이용되는 플라이 애시를 활성화하기 위한 플라이 애시의 처리 방법으로서, 상기 공정은, 그라인딩에 의해 하나의 플라이 애시 성분의 표면적을 증가시키고, 제2 플라이 애시 성분의 밀링을 방지하면서 제2 성분의 표면을 거칠게 하여 표면적을 증가시키는 다양한 크기 및 형태 매체를 갖는 특정 로터리 밀을 사용하는 단계를 포함한다.

Description

플라이 애시 처리 공정 및 이를 위한 로터리 밀{PROCESS FOR TREATING FLY ASH AND A ROTARY MILL THEREFOR}
본 출원은 35 USC § 119(e) 하, 2012년 10월 9일에 출원된 미국 출원 제 13/647,838 호의 우선권을 주장하고, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은, 콘크리트 제조시 포틀랜드 시멘트의 대체물로서 사용되는 활성화된 플라이 애시에 관한 것으로서, 구체적으로 제2성분의 밀링을 막으면서 하나의 성분의 크기를 줄이거나, 제2성분의 표면을 처리하여 복수의 성분을 상이하게 처리할 수 있는, 다양한 크기 및 형태의 매체의 조합을 갖는 특정 로터리 밀에서 플라이 애시의 처리에 관한 것이다.
시멘트 콘크리트 산업에서는, 고가의 포틀랜드 시멘트를 최소화하고 설정시간, 초기 강도, 최종 경도, 및 내구성과 같은 콘크리트의 임의의 특성을 잃지 않도록, 콘크리트 혼합물 내에 훨씬 저렴한 포졸란을 사용하는 것이 오랫동안 요구되어 왔다. 구체적으로, 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않거나, 포틀랜드 시멘트를 최소로 사용하고 대부분의 포틀랜드 시멘트는 플라이 애시 슬래그 또는 그 외의 재료와 같은 보충 시멘트질의 재료로 대체한 콘크리트를 얻는 것이 목적이다.
이러한 목적은, 포틀랜드 시멘트보다 저렴한 재료를 사용해서 100 슬래그 등급 또는 우수한 콘크리트 또는 1157 성능 시멘트를 제조하는 것이다. 포졸란 및 포틀랜드 시멘트의 비용에 관계없이, 포졸란 콘크리트는, 포틀랜드 콘크리트에 비해 가장 우수한 수행 기록을 가지며, 황산염 공격 및 알칼리 실리콘 반응성(ASR) 공격의 점에서 포틀랜드 콘크리트보다 우수한 효율을 갖는 것이 수년 동안 발견되었다.
플라이 애시는 포졸란 패밀리의 일부이고, 포틀랜드 시멘트를 20% 클래스 F 플라이 애시 또는 30% 클래스 C 플라이 애시로 대체할 수 있으며, 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 가격보다 상당히 저렴한 매우 높은 내구성이 있는 고강도 콘크리트가 얻어지는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 그래뉼 블래스트 퍼니스 슬래그(granulated blast furnace slag)가 이용될 수 있는 경우, 이러한 그래뉼 블래스트 퍼니스 슬래그는 50% 내지 80%의 포틀랜드 시멘트를 대체할 수 있는 것이 발견되었다. 그러나, 그래뉼 블래스트 퍼니스 슬래그는 항상 이용할 수 있는 것이 아니거나 매우 고가이다. 그래뉼 블래스트 퍼니스 슬래그를 사용하면, 콘크리트의 강도는 ASTM C989 슬래그 등급 100에 접근하거나 동일한 반면, 처리되지 않은 플라이 애시 포졸란을 사용하면, 슬래그 등급 80 을 얻는 데에 어려움이 있다.
슬래그 등급 100은, 7일 후에 포틀랜드 시멘트 콘크리트에 비해 75% 강도가 얻어지지만, 28일 후에 95% 강도가 얻어지는 것을 의미하는 것을 알 수 있다.
따라서, 그래뉼 그라인딩된 블래스트 퍼니스 슬래그와 동일하거나 우수한 수준에서 반응하기 위해서는, 플라이 애시 포졸란을 처리하는 것은 중요하다.
100 슬래그 등급 성능, 또는 심지어 120 슬래그 등급 성능을 얻기 위해서, 첫 번째 요건은 클래스 F 플라이 애시의 전체 입자크기 분포를 45 마이크론 미만으로 감소시키는 것이고, 이는 98% 이상의 클래스 F 플라이 애시가 직경 45 마이크론 미만인 것을 의미한다. 표면적은 우수한 지표이다. 플라이 애시 포졸란에 대해 일반적인 표면적은 약 0.695 ㎡/g이다. 표면적을 0.914 ㎡/g으로 증가시키기 위해, 표면적 0.695 ㎡/g의 포졸란이 처리/밀링될 수 있으면, 약 1.263 ㎡/g 이상의 표면적을 갖는 슬래그 등급 100 성능 또는 등급 120 슬래그 포졸란이 얻어질 수 있다. 다양한 플라이 애시가 상이한 표면적을 갖는 경우, 첨가제를 포함하는 포졸란의 모 샘플(parent sample)로부터 최소 약 38%, 바람직하게 90% 이상 증가시키기 위해, 표면적은 처음 표면적으로부터 변화되어야 한다.
대상 밀에 의해 표면적이 달성되는 방법은 하기에 검토될 것이다. 알려진 바와 같이, Beckman Coulter SA 3100 압축 헬륨/질소 싱글 포인트 BET 분석장치를 사용해서 표면적을 측정하면, 대상 로터리 밀을 사용하는 경우, 표면적이 상당히 증가하는 것을 나타낸다. 또한, 포졸란이 대상 로터리 밀에서 처리되고, 리메스톤 동력장치의 플라이 애시가 ASTM C 989 시험을 사용해서 실험되는 경우, 0.693 ㎡/g 표면적(SA) 포졸란은 슬래그 등급 80 성능이 얻어지는 반면, 이하 기재된 동일한 첨가제 패키지와 혼합되면, 0.914 ㎡/g 의 경우는 슬래그 등급 100 성능을 얻고 1.263 ㎡/g 의 경우는 120 성능이 얻어졌다.
약 0.9 ㎡/g 표면적(SA)의 그라인딩된 플라이 애시가 얻어지는 경우, 플라이 애시 내의 성분은 입자 크기가 감소되거나 표면 영역이 거칠게 되어 반응성이 증가하고, 큰 반응성의 포졸란이 콘크리트의 화학 반응에 참여할 수 있다. 일반적으로 80 마이크론 이상의 그라인딩되지 않은 입자는, 그라인딩되지 않는다면 반응하지 않는다. 일반적으로, 포졸란 분말도가 감소하면 (45 마이크론 이하), 전체 포졸란이 ASTM C618 요건을 충족하면서 반응성이 커지는 것이 인정된다.
포졸란은 그라인딩되지 않고, 알루미나 페로 실리케이트 유리 비드 형태의 비구형 입자 및 구형 입자로 이루어진다. 둘 다에 대해 기재된 처리는, 비구형 입자의 크기를 감소시키고 동시에 구형 입자를 거칠게 하는 것이다. 이것은 포졸란의 유동 능력을 감소시키지 않으면서 훨씬 큰 표면적이 얻어지고, 따라서 반응성이 증가하고 슬래그 등급 80 성능을 만족시키지 않는 베이스로부터 클래스 F 플라이 애시에 대해 등급 120 성능으로 된다.
클래스 f 플라이 애시의 측정은, ASTM C618을 따라서, 일반적으로 시멘트 혼합물에 대한 50% 포졸란의 슬래그 요건에 대해 시멘트 혼합물에 대한 20% 포졸란을 실험해서 포졸란의 활성 지표를 측정한다. 포졸란은 대상 공정을 사용해서 처리되지 않으면, 처리되지 않는 플라이 애시 포졸란은 일반적으로 슬래그 등급 80 실험 요건을 통과할 수 없다.
입자 크기가 작을수록 반응성은 높아진다고 생각된다. 또한, 플라이 애시는 45 마이크론 미만으로 그라인딩될 수 있으면, 미세한 입자를 골라내기 위해 재료를 공기로 분류할 수 있다. 공기 분류 공정에서, 크기가 큰 입자를 골라내고, 미세한 입자를 남겨서 화학반응에 제공한다. 그러나, 큰 입자를 제거하고 처리하기 때문에 소비된 재료 및 에너지의 점에서 폐기물이 발생한다. 따라서, 전체의 90% 이상이 25 마이크론 미만으로 되도록 모든 클래스 F 플라이 애시 또는 포졸란을 그라인딩하거나, 플라이 애시를 충분히 그라인딩할 수 없는 경우, 콘크리트를 제조하기 위해 플라이 애시의 표면을 활성화시키는 것이 요구된다.
시멘트/콘크리트 산업에서 포졸란을 분쇄하기 위해 큰 롤 밀 및 볼 밀이 이용되는 경우, 이러한 밀은 활성화된 입자를 형성하지 못하는데, 이는 단지 포졸란을 분쇄할 뿐 연마하거나 그라인딩하지 않으며, 이러한 밀 내의 체류 시간이 매우 짧기 때문이다. 일반적으로, 포졸란의 분쇄시, 체류 시간은 3초와 10초 사이인데, 이는, 이러한 타입의 밀은 입자의 표면을 그라인딩하지 못하고 오히려 리브 또는 그 외의 돌출부에 의해 포졸란 입자에 충격이 가해져서 분해되고 입자가 깨지기 때문이다. 따라서, 미립자의 표면에서 실시되는 실제의 작업은 지나치게 짧은데, 이는 실제 작업이 큰 볼 밀을 사용해서 큰 입자를 간단히 분해하는 것으로, 작은 입자의 반응성 개선이 아닌 표면적 증가에만 초점을 맞추고 있기 때문이다. 따라서, 큰 볼 밀이 직경 45 마이크론 미만의 입자를 생성하더라도, 이러한 입자는 하기에 기재될 대상 처리와 같은 활성화된 입자를 제공하지 못한다. 또한, 공정에 첨가된 화학 첨가제는 수용 가능한 높은 표면적의 포졸란을 활성화시키는 것을 돕는다.
요약하면, 지금까지의 포졸란의 밀링은 입자를 그라인딩하거나 연마하는 것이 아닌 분쇄하는 데에만 집중되어 있을 뿐이었다.
그래뉼 블래스트 퍼니스 슬래그와 동일하거나 우수한 수준으로 작용하는 포졸란을 얻기 위해, 또는 슬래그 등급 120 성능을 달성하기 위해, 특정 로터리 밀은 표면적이 30% 이상 90% 이하로 증가한 활성화된 플라이 애시 입자를 제공한다. 동시에 플라이 애시 입자는 칼슘으로 코팅되도록 석회와 인터그라인딩된다. 인터그라인딩되고, 석회 코팅되고 밀링 처리된 플라이 애시 입자는, 대상 밀에서 4 내지 10중량%의 석회 코팅된 플라이 애시 입자로, 석회로 코팅되지 않은 플라이 애시 입자와 인터그라인딩되면, 슬래그 등급 100 성능이 얻어질 수 있다. 그 외의 첨가제가 첨가되면, 이러한 수행에 의해 슬래그 등급 120으로 증가될 수 있다.
처리되지 않은 포졸란의 표면적을 증가시키기 위해, 대상 로터리 밀은 상이한 크기 및 형태의 세라믹 매체를 사용하고 배치 공정에서 포졸란 입자의 체류 시간은 30 분 이상 증가한다. 초기 처리된 재료가 밀 내에 남아 있고 전체 표면적을 0.695 ㎡/g으로부터 약 1.263 ㎡/g 이상을 갖도록 그라인딩 되면, 모든 입자, 특히 구형 입자의 표면적이 증가할 수 있다.
요약하면, 비구형 입자 및 구형 입자의 표면적은, 비구형 입자를 그라인딩하고 구형 입자 표면을 거칠게 함으로써 증가될 수 있다. 양측 타입의 입자는 세라믹 매체의 조절된 혼합물을 사용해서 대상 밀 내에서 처리된다. 따라서, 작은 구형 입자가 실제로 분쇄되지 않은 경우, 대상 밀에서는 조절된 매체로 작은 구형 입자를 때려서 작은 구형 입자의 표면적을 증가시키고 입자를 활성화시키고, 동시에 비구형 입자를 그라인딩해서 입자 직경을 줄이고 반응 표면적을 증가시킨다.
결과적으로, 포졸란은, 등급 100 또는 120 슬래그 성능을 얻기 위해, 표면적 0.914 ㎡/g 이상을 갖도록 그라인딩되고/되거나 거칠게 될 수 있다. 따라서, 클래스 F 플라이 애시는, 대상 밀로 입자를 밀링하면, 등급 80 미만의 슬래그 성능 포졸란보다 매우 높은 반응성을 갖는 지점까지 크게 향상될 수 있다.
일 실시형태에서, 첨가된 4% 이상의 처리된 플라이 애시는 생석회와, 85% 포졸란과 15% 생석회의 비율로 인터그라인딩된 후, 대상 밀 내에 포졸란을 함유한 이러한 혼합물을 그 외의 첨가제와 인터그라인딩하면, 최소 슬래그 등급 100 성능 또는 슬래그 등급 120 성능이 얻어질 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 대상 로터리 밀을 사용하면, 활성화된 입자가 얻어지고, 이러한 입자는, 생석회 첨가제와 혼합한 후, 4 중량% 이상의 포졸란과 인터그라인딩되는 경우, 적어도 슬래그 등급 100 성능이 얻어진다. 또한, 높은 함량의 감수제 폴리카르복실레이트가 분말 형태로 첨가되면, 슬래그 등급 120 성능이 얻어질 수 있다.
높은 함량의 감수제 폴리카르복실레이트는, 0.1 중량%의 밀링 처리된 포졸란과 반응하고, 밀링 처리된 클래스 F 플라이 애시에 석회 첨가제(포틀랜드 시멘트는 첨가되지 않음)만으로도 강도를 제공할 수 있다. 이것은, 비구형 입자로 그라인딩되고 기존의 높은 표면적 비정질 유리와의 반응이 독특한 것을 나타낸다.
또한, 비구형 입자 표면에 결합되고/되거나 비구형 입자와 기존에 그라인딩된 칼슘은 일반적인 포졸란 반응보다 훨씬 빠르게 반응한다.
또한, 기존에 1.2 ㎡/g 이상의 표면적의 포졸란과 사용될 수 있는 추가의 처리는, 석회 첨가제 없이, 슬래그 등급 120 성능을 달성하기 위해, 0.1 내지 0.2%의 리튬 분말과 인터그라인딩된 소량의 알루민산 칼슘 시멘트가 첨가된다. 이러한 혼합물은, 슬래그 등급 120 이상을 얻기 위해서, 표면적을 1.263 ㎡/g 로 증가시킨 밀링 처리된 포졸란에 2중량% 이하로 첨가된다.
상기 모두는 복수 매체 등급을 제공하기 위해 상이한 매체의 조절된 혼합물을 사용해서 대상 로터리 밀이 이용될 수 있다. 일 실시형태에서, 1/2 실린더형 세라믹; 1/4 실린더형 세라믹; 3/4 인치 콘형 세라믹; 및 8 mm 비드과 같은 혼합물을 포함한다. 추가의 제형에서, 3/4 인치 콘 및 1/8 인치 실린더와 5/8인치 실린더의 혼합물이 이용된다. 그 외의 많은 매체 조합이 작용하고 1,263㎡/g 이상의 표면적을 달성하기 위한 체류 시간은, 매체가 처리되는 특정한 포졸란과 매칭될 때, 예를 들면, 1 시간으로부터 45분 미만으로 감소될 수 있다. 그 결과, 대상 및 복수 매체를 사용하면, 전체 표면적이 현저히 증가하고, 반응성을 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 로터리 밀 내에서 상이한 형태의 팩터 및 크기를 사용하면, 비구형 포졸란 입자를 선택적으로 그라인딩하고 활성화시키면서 존재하는 구형 입자를 취하고 이들의 표면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 로터리 밀 내에서 조절된 혼합물을 제공하기 위해, 매체 및 이들의 중량을 선택하면, 제2성분이 밀링되지 않도록 선택적으로 하나의 성분의 크기를 감소시키거나; 제2성분을 표면처리하여 하나의 성분의 크기를 감소시킬 수 있다. 따라서, 밀은, 밀 내에서 상이한 매체의 혼합물 및 이들의 구성에 따라 상이하게 복수 성분을 처리할 수 있다.
일 실시형태에서, 3개 상이한 매체는 포졸란 입자가 밀 내에서 머무르도록 밀의 매체 베드 내에서 함께 혼합되고, 일부 매체가 포졸란 입자를 일정하게 때리고 그 외의 매체가 포졸란 입자를 일정하게 때린다. 밀이 감압되기 전에 30분 동안 운용되면, 밀 내에서 재료의 최초 체류 시간은 큰 롤 밀의 일반적인 체류시간(1분)을 넘어서 연장될 수 있다.
상기 밀은, 건조 처리 밀이고 작동하는 데에 상당량의 에너지 및 상당한 유압 및 질량을 필요로 하는 진동 볼 밀과 매우 다른 것을 알 수 있다. 진동 볼 밀은 그라인딩될 제품이 공급되고, 50 내지 75 마력 2개의 모터로 밀을 상하로 흔드는 진동 테이블 상에 장착한 볼 및 매체의 베드를 갖는 인클로저를 포함한다. 이러한 진동 밀은, 일반적으로 체류 시간이 10초이고 심지어 최첨단 진동 밀의 경우 체류 시간이 최대 2분이다. 알려진 바와 같이, 이러한 체류 시간은 활성화된 클래스 F 플라이 애시 입자를 제공하는 데에 충분하지 않고, 이러한 밀이 막히면 생산속도가 떨어지는 것을 알 수 있다. 또한, 진동 볼 밀은 거대한 유압 시스템을 갖기 때문에, 상당한 관리가 필요하다.
대상의 작은 로터리 밀로 플라이 애시가 처리되는 경우, 슬래그 등급 100 성능을 달성하기 위해 이러한 처리된 석회 코팅된 플라이 애시의 4% 로 인터그라인딩되거나 블렌딩될 수 있는 것이 발견되었다. 추가의 첨가제로 이러한 높은 함량의 감수제 폴리카르복실산 또는 활성화된 알루민산 칼슘이 사용되면, 슬래그 등급 120 성능이 균일하게 얻어지는 것이 발견되었다
구형 입자 및 비구형 입자로 구성되고 표면적 약 0.695 ㎡/g 인 통상적인 플라이 애시로 시작하고 이러한 타입의 출발 재료를 대상 밀에 참가하면, 밀은 작은 입자를 분쇄하거나 25 마이크론 이하로 그라인딩하면서 동시에 작은 구형 입자의 표면을 선택적으로 거칠게 할 수 있다. 이러한 독립적인 공정은 플라이 애시의 별도의 성분을 활성화하고 조합된 표면적을 1.263 ㎡/g 이상으로 증가시킨다. 따라서, 밀은, 비구형 입자를 그라인딩하고, 동시에 작은 구형 페로알루미나 실리케이트 유리 비드 입자를 분쇄하지 않고 입자 표면을 거칠게 해서 유리 비드 표면의 반응 물질이 칼슘 또는 칼슘 화합물과 반응하도록 표면적을 증가시킨다.
대상 발명의 중요한 발견은, 슬래그 등급 100의 최소 30% 또는 슬래그 등급 120의 70% 이상으로 출발 원료의 표면적을 증가시킬 필요가 있는 것이다. 각각의 포졸란이 상이할 수 있는 것을 주목한다. 예를 들면, 하나의 실험에서 표면적은, 1.15 ㎡/g 에서 시작하지만, 첨가제로 마감해서 표면적이 1.986 ㎡/g으로 되었다.
따라서, 대상 발명에 대한 핵심은, 포졸란의 출발 표면적이 상기 비율 정도 증가해야 하지만 반드시 설정한 비표면적에 관련되는 것은 아닌 것이다. 이는, 리메스톤 동력 장치(Jewett Texas)에서 생산되는 클래스 F 플라이 애시를 사용하는 경우, 포틀랜드 시멘트 없이 높은 함량 감수제 폴리카르복실산과 포졸란 시멘트 반응을 일으켜서 약간의 강도가 얻어진다. 슬래그 포졸란은 콘크리트 혼합물 내의 50% 내지 80% 포틀랜드 시멘트를 대체하고, 4% 이상의 활성화된 포졸란의 석회 첨가물 및 정확한 표면적으로, 하기 기재된 1.5 내지 2 시간 설정시간, 통상적인 포틀랜드 시멘트 콘크리트 및 표면적이 얻어질 수 있다.
[표 1]
　　　　　
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표면적이 높을수록 변화가 용이한 것으로 알려져 있기 때문에, 첨가제로 표면적을 70% 이상으로 증가시키기 위해 입자에 첨가제로 충격을 가할 수 있다. 첨가제 1은 칼슘 첨가제와 인터그라인딩된 플라이 애시이고, 첨가제 2는 높은 함량의 감수제(HRWR) 폴리카르복실산을 포함하고, 첨가제 3은 리튬과 사전 혼합된 알루민산 칼슘 시멘트를 포함하는 것으로 가정하면, 4%의 첨가제 1 및 0.175%의 첨가제 2가 필요하다. 표면적을 33% 미만으로 변화시키면, 대부분 칼슘 첨가제(예를 들면, 8%)를 첨가해서 등급 120에 도달하는 것을 돕거나, 칼슘 첨가제를 4%로 하면 등급 100 성능이 얻어진다. 높은 표면적 변화율의 경우, 4% 첨가제로 등급 120이 생성될 수 있다.
표준 진동 볼 밀 또는 대상 로토 밀을 사용하는 경우에 표면적 차이를 이용할 수 있음을 주목한다. 동일한 출발 재료를 사용하면, 대상 로토 밀은 표면적이 31.5%로 변화되는 반면, 표준 진동 밀은 표면적이 1.1%만 변화된다.
활성화된 포졸란 입자가 제공되면, 섬유를 첨가해서 구형 및 활성화된 비구형 플라이 애시를 거칠게 하여 성능을 향상시킬 수 있다. 콘크리트 내에 폴리프로페렌 섬유가 사용되는 것이 공지되어 있다. 하지만, 처리되고 화학적으로 첨가된 포졸란에 섬유(길이 1/4 인치 및 직경 0.05 mm)를 사용하는 경우, 이러한 짧은 섬유를 종래의 미세한 포졸란 분말 혼합물과 혼합하여 콘크리트 혼합물의 모타르 성분의 압축 강도 및 유연성을 증가시키고, 따라서 활성화된 포졸란을 사용해서 콘크리트의 특정한 특성을 증가시킬 수 있는 것이 발견되었다. 통상, 콘크리트의 성능을 증가시키기 위해서 긴 섬유(1인치 내지 3인치)가 사용되기 때문에, 일반적으로 짧은 섬유가 콘크리트에 사용되지 않는다. 이러한 긴 섬유는 일반적으로 콘크리트 배치에 첨가되고 배치 혼합장치에서 혼합되거나 Ready Mix 콘크리트에 전달하기 위해 사용되는 드럼 혼합장치에 제공된다.
특정 밀 및 활성화된 포졸란을 사용하는 경우, 짧은 섬유가, 처리된 포졸란과 혼합되고 분말의 구매자에게 전달된 후, 이 분말을 모래, 응집체, 물, 포틀랜드 시멘트, 및 혼합물과 혼합 후에 콘크리트를 제조한다. 이러한 섬유를 첨가하면, 비섬유 샘플에 비해 압축강도가 25% 증가한다. 일 실시형태에서, 분말 내의 섬유 첨가비는 0.2%이다.
또한, 높은 함량의 감수제 폴리카르복실산은, 포졸란에서 칼슘 작용을 활성화시키는 것 외에, 모타르 또는 콘크리트의 유동을 얻기 위해서 사용되는 물의 양을 감소시키는 역할을 한다. 극소량의 폴리카르복실산을 분말로 첨가하면, 몰타르/콘크리트에서 원하는 슬럼프 또는 점도를 얻기 위해서 필요한 물의 양을 줄일 수 있는 추가의 특성 얻어진다. 따라서, 대상 기술을 사용하면, 소량의 물로 콘크리트를 생성할 수 있다. 콘크리트 내에서 물과 시멘트의 비율이 낮으면, 우수한 지속성을 갖는 콘크리트가 얻어진다. 우수한 성능은, 기존의 물로 충진된 것이 아니라 매우 작은 반응성 입자로 충진된 기공에 의한 것이다. 이것에 의해 강도가 향상된다. 요약하면, 고체 함량이 클수록 물이 콘크리트를 통과할 수 있는 경우가 적고, 그 결과 불침투성으로 인해 황산염 공격 및 규산 알칼리 반응성과 같은 문제가 상당히 감소한다. 물의 불침투성이 크면, 장기간 내구성과 함께 오래 지속되는 우수한 콘크리트가 제조된다.
요약하면, 적어도 표면적을 30% 증가시키기 위해, 포졸란을 처리하는 상이한 크기 및 형태의 매체의 성분으로 이루어진 매체 베드를 포함한 로터리 밀이 제공되고, 처리되지 않은 포졸란과 결합되는 경우, 슬래그 등급 100 또는 우수한 성능을 얻기 위한 활성을 높이기 위해, 인터그라인딩된 석회 코팅 포졸란을 포함한 첨가제가 첨가된다. 그 외의 첨가제는 폴리카르복실산 HRWR을 포함하고, 일부 경우에 리튬이 혼합된 알루민산 칼슘 시멘트를 포함한다. 증가된 표면적은 로터리 밀에서 매체의 조절된 혼합물로 인해 제공되는 데, 이러한 매체의 조절된 혼합물은 비구형 입자를 그라인딩하고 비정질 유리 비드의 표면을 거칠게 하고, 비구형 포졸란 및 구형 포졸란 상에 상이하게 작동하는(즉 하나의 경우에 분쇄 및 그 외의 경우에 연마) 밀 매체로 반응성을 증가시킨다. 비구형 그라인딩된 포졸란 또는 구형 포졸란의 반응성은 슬래그 등급 100 또는 우수한 성능을 얻기 위해 그 외의 화학 첨가제와 결합해서 사용된다.
대상 발명의 이러한 특성 및 그 외의 특성은 도면을 참조해서 상세한 설명과 함께 이해될 것이다:
도 1은 작은 로터리 밀을 사용해서 플라이 애시를 처리하는 공정의 블록도이고;
도 2는 활성화된 플라이 애시와 생석회 및 그라인딩된 플라이 애시의 도입을 설명하는 도 1의 작은 로터리 밀의 개략도이고;
도 3은 밀에 의해 특정 입자가 거칠게 되고 그라인딩되어 짧은 시간 동안 표면적을 증가시키는 패터닝된 간격의 스터브를 포함할 수 있는 내측으로 돌출된 혼합 리브를 도시하고 활성화된 플라이 애시의 슬롯 배출구를 도시하는, 도 2의 로터리 밀의 일단의 개략도이고;
도 4는 밀의 하부에 복수의 매체 충진물, 밀을 통과하는 재료의 유동, 및 밀로부터 활성화된 플라이 애시의 배출구를 도시한, 도 2의 로터리 밀의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시형태에서 대상 로터리 밀(10)에는, 칼슘 첨가제(14) 및 선택적으로 섬유(16)와 함께, 플라이 애시 포졸란(12)을 제공한다. 칼슘 첨가제는 생석회, 소석회, 탄산 칼슘, 포름산 칼슘, 또는 질산 칼슘, 또는 임의의 칼슘 함유 화합물일 수 있다.
로터리 밀(10)은 건조 처리의 복수 매체를 제공하고, 로터리 밀은 비구형 플라이 애시 입자를 그라인딩하고, 구형 입자를 연마하고 플라이 애시의 표면을 칼슘 첨가제로 코팅하기 위해 특정한 조절된 매체 성분을 갖는다. 그 결과, 공급라인(20)의 첨가제(17)로서 이용 가능한, 인터그라인딩된 석회 코팅 포졸란이 얻어지고, 공급라인(20)은 플라이 애시가 칼슘과 인터그라인딩된 첨가제로 구성된다. 일 실시형태에서, 첨가제(17)는 85% 플라이 애시 및 15% 칼슘 생성물로 구성된다.
이러한 활성화된 석회 코팅 플라이 애시 첨가제는 4 내지 10 중량%의 플라이 애시로 제2로터리 밀(22)에 첨가되고, 공급물로부터 원료 플라이 애시(12)가 공급된다. 로터리 밀(22)에 의한 밀링 후 전체 표면적은 최소 30% 정도 증가하고, 로터리 밀(22)의 생성물이 혼합장치(24)로 공급되고, 응집체, 포틀랜드 시멘트 및 물과 혼합되는 경우, 적어도 슬래그 100 성능을 갖는 콘크리트가 형성되는 것으로 이해된다.
추가의 첨가제 없이 로터리 밀(10)의 생성물을 사용하는 것이 바람직한데, 이는 플라이 애시의 전체 표면적이 현저히 증가되기 때문인 것으로 이해된다.
그러나, 플라이 애시의 반응성을 더 증가시키기 위해, 일 실시형태에서, 높은 함량의 감수제 폴리카르복실산을 0.1중량% 내지 0.2 중량% 플라이 애시 분말 형태로 포함하는 제2첨가제(18)는 플라이 애시의 반응성을 더 증가시킨다. 이러한 제2첨가제는 로터리 밀(22)에 첨가되고, 플라이 애시(12)와 인터그라인딩되는 경우 혼합장치(24)에서 혼합될 활성화된 플라이 애시에 더욱 우수한 반응성을 제공한다.
로터리 밀(22)에서 첨가제 2를 첨가제 1에 첨가하면, 첨가제 1을 함유한 로터리 밀(22)의 생성물이 블렌더(26)에 공급되고, 플라이 애쉬를 블렌딩하고, 첨가제 1과 인터그라인딩하고 첨가제 2와 블렌딩할 수 있다.
또한, 첨가제(19), 즉 첨가제(3)을 로터리 밀(22)에 제공해서 반응성을 제공할 수 있고, 첨가제(3)는 일 실시형태에서 약 2중량%의 플라이 애시에 사전 혼합된 리튬 화합물과 알루민산 칼슘 시멘트를 포함한다.
다시, 첨가제(3)를 로터리 밀(22)에 첨가하면, 마찬가지로 로터리 밀(22)의 생성물에는 첨가제 1 및 첨가제 2를 플라이 애시와 인터그라인딩하고 블렌더(26)에서 첨가제(3)와 블렌딩된다.
설명된 바와 같이, 로터리 밀(22)의 생성물은 슬래그 등급 120 성능을 제공하기 위해 블렌더(26) 통과와 관계없이, 혼합장치(24)에서 포틀랜드 시멘트 50 내지 80중량%를 대체한다.
2개의 동일한 로터리 밀은 10 및 22로 표시되고, 로터리 밀(10)은 플라이 애시와 기존에 생성되어 있는 첨가제 1을 인터그라인딩하기 위해 다시 사용될 수 있고, 첨가제 1은, 추가의 첨가제, 예를 들면, 첨가제 2 및 3이 2개의 별개의 로터리 밀에 제공되어야 한다.
상기 기재된 조합의 결과에 따르면, 표면적이 최소 30% 최대 약 70% 증가하고, 표면적이 증가하면 콘크리트 제조시 고가의 포틀랜드 시멘트의 대체물로서 플라이 애시를 이용할 수 있다.
특정 밀에 대해서, 다양한 타입의 밀, 예를 들면, 볼 밀, 해머 밀, 진동 밀, 롤 밀, 또는 수많은 형태의 밀이 이용되면, 대상 로터리 밀은 소정의 속도로 회전하고 내측에 상기 기재된 매체의 조절된 혼합물을 갖는 간단한 드럼 설계를 이용하고, 특정 로터리 밀에 로딩되고, 포졸란을 처리하고, 밀의 회전을 정지할 필요 없이 배출에 최적화된 속도로 회전을 늦추면서 처리된 포졸란을 배출한다, .
일 실시형태에서, 포트에 생성물을 도입하고, 이 지점에 밀의 작동을 개시하고 예를 들면, 20 과 40 RPM 사이에서 회전한다. 일 실시형태에서, 실린더는 직경 6 피트 길이 10 피트이고, 드럼을 회전시키는 동시에 일측에 공기를 도입하고 타측에서 여전히 회전하면서 생성물을 배출하는 스위벨 베어링(swivel bearing) 상에 각 말단에 피팅된 호스를 갖는다. 공기는 도입되어 밀의 생성물이 특정 슬롯 판을 통해 배출구로 이동된다. 소망의 밀링이 달성되면, 재로딩되는 밀의 초기 충진물에 따라 밀을 빠져나가는 데에 약 10 내지 15분이 걸린다.
밀의 매체 내용물에 대해, 매체의 혼합물은 밀에 의해 수행되는 특정 처리 및 구배의 점에서 중요하다. 일 실시형태에서, 매체의 혼합물은 1/2인치 실린더 및 1/8 인치 실린더이고 5/8 실린더와 다양한 조합으로 첨가될 수 있다. 2개의 매체(예를 들면, 5/8 실린더 및 1/2 인치 실린더)가 사용되는 경우, 소망의 그라인드를 얻기 위해 1시간 동안 밀을 회전시켜야 한다. 그러나, 1/8 실린더 매체가 도입되면, 그라인딩 시간은 15분으로 감소될 수 있다. 일 실시형태에서, 밀은 부피의 1/2까지 매체로 충진되는 반면, 밀링될 생성물이 밀의 부피의 약 2/3를 채우면 종료한다.
다양한 크기의 매체, 종래에 세라믹 실린더, 즉 1인치 400 파운드, 1/2인치 400 파운트 대 1/4 인치 800 파운드 또는 그 외의 크기의 조합을 사용해서, 플라이 애시 처리에 대한 우수한 효율이 얻어지는 것이 발견되었다.
또한, 실제로 전체 재료의 총 입자 크기를, 예를 들면, 200 마이크론 상부 크기 및 평균 25 파이크론을 75 마이크론 상부 크기 및 평균 직경 12 마이크론으로 줄일 수 있다. 또한, 석탄 소성 분말 플랜트의 버너에서 형성된 비구형 입자 또는 불규칙한 형상의 슬래그 또는 모래, 또는 용융된 입자의 크기가 현저히 감소한다. 또한, 상기 기재된 바와 같이, 구형 비정질 유리 비드 입자는, 표면적을 증가시키기 위해 크기를 감소시키지 않고 표면에 충격을 가한다. 또한, 모든 비구형 입자 및 소량의 구형 입자는 세너스피어(cenosphere)이고, 또는 예를 들면, 3,000 내지 5,000 PSI 분쇄 강도와 같은 낮은 강도의 구형 입자는 일반적으로 예를 들면, 출발 크기 200 마이크론으로부터 25 마이크론 미만으로 감소한다. 밀링은 콘크리트에서 사용되는 소량의 감수제를 함유하는 모타르 혼합물에서 실험되고 유사하게 실험되는 경우 처리되는 재료로 우수한 유동성을 얻을 수 있다.
요약하면, 일 실시형태에서, 73%의 포졸란 내의 표면적이 0.695로부터 1.263 ㎡/g 로 증가하면, 상기 첨가제로 처리되는 플라이 애시의 반응성이 증가하고, 퍼니스에서 형성된 천연 상태의 재료가 그라인딩되고 칼슘 및 특정 카르복실산과 같은 그 외의 혼합물에 노출되는 경우 시멘트질로 된다. 표면적이 증가하면, 플라이 애시의 대부분 시멘트 반응을 촉진하도록 작용하고, 그라인딩되지 않은 플라이 애시, 표면 그라인딩되지 않은 구형 및 카르복실 처리되지 않은 포졸란에 비해 전체 플라이 애시의 활성을 크게 증가시킨다.
또한, 특정 카르복실레이트는 적합한 플라이 애시, 즉 클래스 F 플라이 애시를 활성화시킬 수 있고, 이는 분말 강유역 석탄과 석회 또는 역청단을 혼합한 혼합물로부터 생성된 후 퍼니스에서 밀링 및 소성하여 강도를 얻기 위해 포틀랜드 시멘트를 첨가할 필요없이 시멘트질 특성을 제공한다.
사용되는 특정 매체 충진물은 천연 세라믹이고 처리 시간뿐 아니라 밀의 회전 속도 및 처리될 프라이 애시의 충진물에 대해 매체의 충진물을 결정하는 것을 주목한다.
플라이 애시 포졸란의 밀링이 상술되고, 대상 밀링 기술로부터 유익한 그 외의 포졸란이 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 동일한 첨가제를 사용해서 대상 밀링 공정을 통해 운영되는 천연 포졸란은 몰타르/콘크리트에서 동일한 타입의 성능 증가를 제공했다.
추가의 실시형태에서, 플라이 애시 포졸란은 리메스톤 동력장치에 의해 생산되는 플라이 애시 포졸란은, 85 중량%의 포졸란이 사용되고 15중량% 생석회가 첨가된다. 밀 내의 이러한 2개의 성분을 배치하고, 예를 들면, 40분 동안 회전시키면, 실제로, 석회는 포졸란의 표면으로 진행하고, 동시에 포졸란을 활성화시킨다. 생석회는 우수한 결과가 나타나지만 생석회 이외에, 높은 집합 석회(dredging lime)가 사용될 수 있다. 포졸란/생석회 혼합물은 적어도 100 등급 콘크리트를 달성하기 위해 사용될 수 있는 것이 발견되었다.
추가의 실시형태에서, 포졸란을 활성화하고 생석회와 인터그라인딩한 후 4% 이상의 포졸란을 개별 회전 밀로부터 처리된 포졸란에 첨가하면, 60% 포틀랜드 시멘트를 이러한 혼합물로 대체할 수 있다. 이러한 결과에 따르면, 슬래그 등급 100 콘크리트를 생성하는 그라인딩된 블래스트 퍼니스 슬래그와 동일하거나 높은 수준으로 반응하는 활성화된 포졸란 혼합물이 얻어진다.
추가의 실시형태에 따르면, 큰 롤 밀을 사용하고, 포졸란을 적어도 0.95 ㎡/g 의 표면적으로 그라인딩한 후 대상 밀의 4 중량%의 생성물을 첨가하여 등급 100 슬래그가 얻어진다. 그 다음에, 석회 첨가물 및 높은 함량의 감수제를 사용해서 전체 표면적을 1.2㎡/g 이상으로 그라인딩하면 등급 120 슬래그에 도달할 수 있다.
슬래그 등급 120 콘크리트를 생성하기 위한 추가의 예는 출발 표면적 1.158 ㎡/g 의 포졸란을 이용하고 대상 밀 내에서 처리해서 표면적 1.986 ㎡/g 에 도달하고, ASTM 989 규격을 사용하여 실험된 등급 120 슬래그가 얻어진다.
또한, 그 외의 첨가제와 함께 그 외의 첨가제 및 밀링은 슬래그 등급 120 콘크리트에 대한 등급을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 이는, 리튬 화합물과 함께 그라인딩된 후 포졸란 시멘트에 첨가된 극소량의 알루민산 칼슘 시멘트 또는 즉 2중량% 포졸란을 사용하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 리튬 화합물은 알루민산 칼슘을 촉진하고 규산 알칼리 반응성에 대해 임의의 콘크리트 구조체에 대한 보호물을 첨가하기 위해 0.1% 이하의 알루민산 칼슘과 함께 그라인딩되는 데, 이는 리튬이 규산 알칼리 반응성 또는 ASR을 수정하기 위한 것으로 알려져 있기 때문이다.
도 2를 참조하면, 특정 로터리 밀(10)은 복수 매체 충진물로 충진한다. 밀(10)은 입구 파이프(46)에 도입된 예비 그라인딩된 플라이 애시를 포함하는 말단 판(42 및 44)를 구비하는 중심 드럼(40)을 갖는 것이 도시된다.
드럼(40)을 일반적으로 20 내지 40 RPM의 속도로 회전하기 위해 모터(54)에 의해 구동된 휠(48)과 함께, 프레임(52)에 지지된 구동 휠(48 및 50)에 탑재된다.
상기 검토된 바와 같이, 밀 내의 상이한 매체는 비구형 그라인딩된 플라이 애시를 그라인딩하도록 작용하지만, 동시에 분쇄 없이 구형 입자를 거칠게 해서 로터리 커플링(60 및 62)를 갖는 배출구 파이프(58)를 통해 활성화된 플라이 애시(56)를 배출하도록 한다.
플라이 애시(12)는 해치(13)에 도입되고, 밀이 배치 공정 방식으로 작동되어 일 실시형태 내에서 생석회(14)와 해치(13)에 도입된 그라인딩된 플라이 애시를 인터그라인딩한다. 사전 그라인딩된 플라이 애시를 처리하기 위한 종래의 배치 처리 시간은 45와 60분 사이이고, 그 다음에 드럼(40)은 파이프(46)에서 기체 압력을 이용해서 배출하여 활성화된 플라이 애쉬를 파이프(58) 및 라인(64) 을 통해 이동시킨다. 활성화된 플라이 애시는 25 마이크론 미만의 평균 직경을 갖거나, 보다 구체적으로 도 1에 대해 기재된 바와 같이 증가된 표면적을 갖는다.
도 3을 참조하면, 구동 휠(48)은 드럼(40)을 구동시키고, 휠(50)은 아이들러 휠로서 작동한다. 드럼(40)의 내부에 내부 드럼(40) 내측으로 돌출된 많은 리브(70)가 있다. 또한, 이는 활성화된 플라이 애시에 대한 필터를 제공한 슬롯에 의해 활성화된 플라이 애시가 통과하는 슬릿(72)을 갖는 슬롯 단부 배출판(71)이 도시된다.
도 4를 참조하면, 드럼(40)은 입구 플레넘(74) 및 출구 플레넘(76)을 말단 판(42 및 44)을 통해 전달하는 슬롯 판(71)와 함께 도시된다.
드럼(40)은 상이한 크기의 세라믹 매체(82 및 84)를 포함하도록 80으로 표시된 세라믹 매체의 조절된 충진물을 사전 로딩한다. 제형은 86으로 도시된 드럼(40) 내에 도입된 플라이 애시의 그라인딩 양을 결정하고 88로 도시된 드럼(40) 부피의 적어도 1/3을 차지한다.
일 실시형태에서, 사전 그라인딩된 플라이 애시는 대상 작은 로터리 밀에 의해 45분 동안 그라인딩되는 경우, 활성화된 플라이 애시(88)는 배출 판(71) 내에서 슬릿(42)을 통해 배출된다.
복수 매체의 일관성에 대해, 이러한 제형은 상기 도시된 바와 같이 조절될 수 있다. 예를 들면, 매체의 제형은 1/2인치 실린더 세라믹 매체, 1/4 인치 실린더 세라믹 매체, 3/4 인치 콘형 세라믹 매체 및 8 mm 비드를 포함할 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 추가의 제형에서, 5/8 인치 실린더를 3/4인치 콘형 및 1/8인치 실린더의 혼합물을 사용하면, 상이한 매체 조합은 상이한 형태의 플라이 애시 및 상이한 형태의 체류시간을 조합해서 사용될 수 있는 것으로 이해된다.
예를 들면, 매체 제형에 따라, 예를 들면, 1시간으로부터 45분 미만으로 체류 시간을 줄일 수 있고, 포졸란 또는 플라이 애시에 매칭된 매체가 처리된다.
따라서, 대상 밀은 밀 내의 매체의 혼합물 및 이들 구성에 따라 복수 성분을 상이하게 처리할 수 있다. 구체적으로, 활성화된 플라이 애시를 제공하기 위해 사전 그라인딩된 플라이 애시의 처리에 대해 상이하게 구성된 매체는 구형 비드와 달리 비구형 분쇄된 플라이 애시 상에서 상이하게 작용한다. 비구형 플라이 애시 입자는, 임의의 구형 플라이 애시 입자를 분쇄 또는 그라인딩하지 않고, 더 그라인딩된다. 한편, 구형 유리 비드는 이러한 표면을 거칠하도록 연마된다. 양측 경우에, 플라이 애시 입자의 표면적이 증가한다. 따라서, 비구형 입자는, 그라인딩에 의해 표면적이 증가되는 반면, 유리 비드는, 비드의 표면을 거칠게 해서 표면적이 증가된다.
결과적으로, 특정 작은 로터리 밀의 사용하면, 사전 그라인딩된 플라이 애시의 표면적을 현저히 증가해서 충분히 활성화시킬 수 있고, 콘크리트를 형성하기 위해 사용된 포틀랜드의 일부를 대체하기 위해 사용되는 경우 슬래그 등급 100 내지 120 성능을 제공한다.
본 발명은 다양한 도면의 바람직한 실시형태에 대해 기재되지만, 그 외의 유사한 실시형태가 사용되거나 본 발명으로부터 벗어나지 않으면서 본 발명의 동일한 기능을 수행하기 위해 기재된 실시형태를 수정 또는 첨가할 수 있다. 따라서, 본 발명은 임의의 단일 실시형태로 제한되지 않지만, 첨부된 청구범위에 의해 사상 및 범위가 제한된다.

Claims (45)

  1. 콘크리트 제조시 포틀랜드 시멘트의 대체물로서 이용되는 플라이 애시의 처리 방법으로서,
    로터리 밀 내에서 다양한 크기 및 형태의 매체를 갖는 적어도 2개의 성분을 갖는 플라이 애시를 그라인딩하는 단계로, 활성화된 플라이 애시를 제공하기 위하여, 상기 밀은 상기 플라이 애시 중 상이한 2개의 성분의 표면적을 증가시키는 것인, 플라이 애시의 처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라이 애시의 제1성분은 비구형 입자를 포함하고, 상기 플라이 애시의 제2성분은 구형 성분을 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다양한 크기 및 형태의 매체는, 상기 플라이 애시의 구형 성분의 표면을 연마시키면서 상기 플라이 애시의 비구형 성분의 크기를 감소시켜, 상기 2개의 성분의 표면적을 증가시키는, 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밀링 처리된 플라이 애시의 전체 표면적은 적어도 30% 정도 증가하여 상기 플라이 애시가 더욱 반응성을 갖도록 하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로터리 밀은 상기 플라이 애시 성분과 칼슘을 인터그라인딩하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 칼슘은 생석회, 소석회, 탄산칼슘, 포름산 칼슘, 및 질산 칼슘, 또는 관련 칼슘 화합물 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 로터리 밀의 생성물은, 칼슘 코팅된 플라이 애시 입자를 생성하기 위해 플라이 애시와 인터그라인딩된 칼슘을 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인터그라인딩된 칼슘 코팅된 플라이 애시 입자는, 후속 인터그라인딩 단계에서 플라이 애시와 인터그라인딩되고, 상기 인터그라인딩된 칼슘 코팅된 플라이 애시는 플라이 애시의 4 중량% 내지 10 중량%로 첨가되는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 후속 인터그라인딩 단계의 생성물은, 활성화된 플라이 애시를 형성하기 위하여, 최소 30% 증가된 표면적을 갖는 인터그라인딩된 산물인, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 콘크리트 제조시 포틀랜드 시멘트의 50 내지 80 중량%를 상기 활성화된 플라이 애시로 대체하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 콘크리트는, 상기 활성화된 플라이 애시를, 응집체, 포틀랜드 시멘트, 및 물과 혼합하여 제조되는, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 로터리 밀의 생성물과, 높은 함량의 감수제를 포함하는 첨가제를 혼합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 높은 함량의 감수제는 분말 형태인, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 로터리 밀의 생성물과 알루민산 칼슘 시멘트를 혼합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    리튬 화합물과 상기 알루민산 칼슘 시멘트를 혼합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    슬래그 등급 100 또는 우수한 성능을 얻기 위해, 상기 로터리 밀로부터 활성화된 플라이 애시의 표면적이 최소 30% 증가하도록, 상기 로타리 밀 내의 플라이 애시는 칼슘과 인터그라인딩되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 로타리 밀의 활성화된 플라이 애시 생성물을 더 활성화시키는 첨가제를 인터그라인딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    슬래그 등급 120 성능을 생성하기 위하여, 상기 인터그라인딩된 첨가제는 상기 인터그라인딩된 플라이 애시를 활성화시키는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 인터그라인딩된 첨가제는 높은 함량의 감수제, 알루민산 칼슘 시멘트, 또는 리튬 화합물이 혼합된 알루민산 칼슘 시멘트 중 하나를 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 높은 함량의 감수제는 분말 형태인, 방법.
  21. 슬래그 등급 100 또는 우수한 성능을 제공하기 위해 플라이 애시를 활성화하는 플라이 애시 처리 공정으로,
    조절 매체가 장착된 건조 처리 복수의 매체 로터리 밀에서 플라이 애시를 칼슘 화합물과 인터그라인딩하는 단계를 포함하는, 플라이 애시 처리 공정.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 플라이 애시는 비구형 플라이 애시 입자 및 구형 플라이 애시 입자를 포함하고, 상기 건조 처리 복수의 매체 로터리 밀은, 상기 구형 플라이 애시 입자를 연마하면서 동시에 상기 비구형 플라이 애시 입자를 그라인딩하도록 작동하여, 칼슘 코팅된 활성화된 입자를 생성하는, 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 건조 처리 복수의 매체 로터리 밀에서 상기 플라이 애시를 섬유와 인터그라인딩하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 로터리 밀의 건조 처리 단계는 배치 공정 모드에서 수행되는, 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 로터리 밀은 드럼을 포함하고, 상기 드럼은 20 내지 40 RPM으로 회전하는, 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 활성화된 플라이 애시를 생성하기 위한 배치 처리 시간은 15분 초과 1시간 이하인, 방법.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 복수 매체는 원통형인 세라믹 매체를 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 세라믹 매체는 원추형 세라믹 매체를 포함하는, 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 매체는 구형 비드를 포함하는, 방법.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 매체는 세라믹 매체를 포함하고, 상기 세라믹 매체는 5/8" 실린더와, 3/4" 콘 및 1/8" 실린더의 혼합물을 포함하는, 방법.
  31. 제21항에 있어서,
    상기 매체는 세라믹 매체를 포함하고, 상기 세라믹 매체는 1/2" 실린더형 세라믹 매체, 1/4" 실린더형 세라믹 매체, 3/4" 콘형 세라믹 매체, 및 8 mm 비드를 포함하는, 방법.
  32. 내부 혼합 구조체를 장착한 드럼, 및
    제2구형 성분이 밀링되지 않도록, 우선적으로 하나의 비구형 성분을 그라인딩하여 그 크기를 감소시키는, 다양한 크기 및 형태의 세라믹 매체를 포함하는 복수 매체의 충진물,
    을 갖는 제1로터리 밀을 포함하는, 복수 성분 입자 재료의 처리 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 밀 내의 매체는 상기 제2성분의 표면을 연마하도록 설계되는, 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 성분은 플라이 애시 입자를 포함하고, 상기 플라이 애시 입자의 전체 표면적은 상기 성분과 상기 매체의 작용에 기인해서 적어도 30% 정도 증가하는, 장치.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 제1로터리 밀의 생성물은 활성화된 플라이 애시 입자를 포함하는, 장치.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 콘크리트를 제조하기 위해, 상기 활성화된 플라이 애시 입자를, 응집체, 포틀랜드 시멘트, 및 물과 혼합하기 위한 혼합 장치를 더 포함하는, 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 활성화된 입자는 상기 콘크리트 제조시 포틀랜드 시멘트 50 내지 80 중량%를 대체하는, 장치.
  38. 제32항에 있어서,
    표면적이 최소 30% 증가된 활성화된 플라이 애시 입자를 제조하기 위해 상기 제1로터리 밀의 생성물을 플라이 애시와 인터그라인딩하기 위한 상기 조절 매체를 갖는 제2로터리 밀을 더 포함하고, 상기 제1로터리 밀은 칼슘 코팅된 플라이 애시입자를 생성하고, 상기 칼슘 코팅된 플라이 애시 입자는 상기 제2로터리 밀에서 플라이 애시 입자와 인터그라인딩되는, 장치.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 제2로터리 밀의 생성물은 높은 함량의 감수제와 혼합되는, 장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 높은 함량의 감수제는 분말 형태인, 장치.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 제2로터리 밀의 생성물은 리튬 화합물이 미리 혼합된 알루민산 칼슘 시멘트와 혼합되는, 장치.
  42. 제38항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 로터리 밀은 동일한 로터리 밀인, 장치.
  43. 전체 표면적이 0.9 ㎡/g 내지 4.0 ㎡/g인 입상 플라이 애시.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 플라이 애시 분말은 콘크리트 제조시에 사용되는, 플라이 애시.
  45. 제43항에 있어서,
    상기 플라이 애시는 시멘트를 제조하기 위해 사용되는, 플라이 애시.

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