KR20170044634A - 입상 슬래그 생성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

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해치 리미티드
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Abstract

(a) 용융 슬래그 조성물을 제공하는 단계; (b) 용융 슬래그 조성물을 분산 장치에서 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 단계; 및 (c) 분리기에서 고체 슬래그 과립을 형상에 따라 분류하여 상이한 구형도를 가지는 복수의 분획들을 생성하는 단계를 포함하는, 용융 슬래그 조성물로부터 고체 슬래그 과립을 제조하는 방법이 개시된다. 입상 슬래그 생성물은 상기 방법에 의해 생성된 고체 슬래그 과립의 분획을 하나 이상 포함하고, 다공성이거나 비다공성이고, 코팅되거나 비코팅될 수 있는 프로판트, 루핑 과립, 촉매 담체를 포함한다.

Description

입상 슬래그 생성물 및 그의 제조방법 {GRANULATED SLAG PRODUCTS AND PROCESSES FOR THEIR PRODUCTION}
관련출원의 상호참조
본 출원은 2014년 6월 3일 출원된 미국 가출원 제62/007,180호를 우선권으로 주장하고 그의 이익을 청구하며, 그 전체는 본원에 참고로 원용된다.
본 발명은 프로판트(proppant), 루핑 과립 및 촉매 담체를 비롯한 입상 슬래그 생성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
슬래그는 야금로(metallurgical furnace)에서 실행되는 금속 제조 공정의 부산물이다. 생성된 슬래그의 조성 및 양은 특정 공정에 크게 의존하지만, 슬래그는 일반적으로 이산화규소와 금속 산화물의 혼합물을 포함하며, 상기 공정으로 생성된 금속 양의 대략 10% 내지 수 배까지 범위의 양으로 생산된다.
금속의 생산 동안, 슬래그는 용융된 형태로 야금로에 존재한다. 슬래그 온도는 공정에 따라 다르지만 약 1500 내지 1600℃ 정도일 수 있다. 용융 슬래그는 상기 로에서 주기적으로 가볍게 두드려지고, 전형적으로 공랭되어 고화되는데, 이때 열이 환경으로 손실된다.
고화된 슬래그는 콘크리트 블렌드 또는 섬유 단열재와 같이 다수의 상업용 제품들로 처리될 수 있지만, 상당량의 슬래그가 계속해서 폐기물로 버려진다. 석유 및 가스 생산 시 프로판트로서, 또는 루핑 과립으로서 입상 슬래그를 사용하는 데에 최근 관심이 모아지고 있다. 그러나, 이러한 물질의 생산을 위해 고화된 슬래그를 이송, 분쇄 및/또는 재용융하는데 관련된 비용은 이의 사용을 경제적으로 매력적이지 않게 할 수 있다.
또한, 슬래그를 프로판트 또는 루핑 과립과 같은 생성물로 변환하는데 이용되는 공정은 전적으로 만족스럽지는 못하며, 하나 이상의 제품 요건을 충족하지 않는 물질을 초래할 수 있다. 예를 들어, 프로판트는 특정 성질의 강도, 크기, 형상 및 조성을 가질 것을 요구한다. 다른 출발 물질보다 슬래그를 사용하는 경제적 이점을 유지하면서 프로판트의 필요한 모든 특성을 갖는 슬래그 과립을 제조하는 것은 곤란하다.
슬래그를 상업적으로 실행가능한 입상 제품으로 변환시키기 위해 간단하고 경제적으로 실현가능한 방법 및 이러한 방법에 의해 제조된 프로판트 및 루핑 과립과 같은 입상 제품이 여전히 필요하다.
개요
일 실시양태에서, 용융 슬래그 조성물로부터 고체 슬래그 과립을 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은, (a) 용융 슬래그 조성물을 제공하는 단계; (b) 용융 슬래그 조성물을 분산 장치에서 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 단계; 및 (c) 분리기에서 고체 슬래그 과립을 형상에 따라 분류하여 상이한 구형도를 가지는 복수의 분획들을 생성하는 단계를 포함한다.
다른 실시양태에서, 본원에 정의된 바와 같은 방법에 의해 제조된 고체 슬래그 과립 분획들 중 하나 이상을 포함하는 입상 슬래그 생성물이 제공된다. 입상 슬래그 생성물은 프로판트, 루핑 과립, 촉매 담체를 포함할 수 있고, 다공성 또는 비다공성일 수 있으며, 코팅되거나 비코팅될 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 분산 장치는 미립화 장치를 포함하고, 용융 슬래그 조성물을 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 상기 공정은 상기 분산 장치에서 용융 슬래그 조성물을 가스 스트림과 접촉시켜 용융 슬래그 조성물을 미립화하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 가스 스트림은 공기를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 상기 미립화 장치는 송풍기를 포함하고, 용융 슬래그 조성물의 상기 미립화는 상기 송풍기를 사용하여 상기 분산 장치에서 상기 가스 스트림을 상기 용융 슬래그 조성물의 하강 스트림에 날려 보냄으로써 상기 용융 슬래그 조성물의 하강 스트림을 액적으로 분리하고 고화하여 상기 고체 슬래그 과립을 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 송풍기는 최대 총 약 80 인치 미만의 수압을 생성하도록 구성된다.
또 다른 실시양태에서, 고체 슬래그 과립은 비다공성이다.
또 다른 실시양태에서, 상기 분류에 의해 생성된 적어도 하나의 분획은 평균 구형도가 0.6 보다 큰 상기 고체 슬래그 과립으로 구성된다. 일부 실시양태에서, 고체 슬래그 과립은 0.7 내지 약 0.9의 평균 구형도 및/또는 진원도를 갖는다.
또 다른 실시양태에서, 상기 분류에 의해 생성된 적어도 하나의 분획은 세장형 과립을 포함할 수 있는 평균 구형도가 0.6 미만인 상기 고체 슬래그 과립으로 구성된다. 세장형 과립은 아령형 과립 및/또는 분열된 아령형 과립을 포함할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 미립화 장치는 충돌판을 추가로 구비하고, 고체 슬래그 과립의 적어도 일부는 충돌판을 타격하는 액적에 의해 생성되며, 여기서 충돌판을 타격하는 액적에 의해 생성된 상기 고체 슬래그 과립은 평균 구형도가 0.6 미만이다.
또 다른 실시양태에서, 공정은 추가로 밀도에 의해 고체 슬래그 과립을 분류하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 공정은 분산 장치에서 용융 슬래그 조성물을 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 단계 전 및/또는 그와 동시에 용융 슬래그 조성물을 밀도 감소 첨가제와 혼합하는 단계를 포함한다. 본 실시양태에 따라 생성된 고체 슬래그 과립은 내부 공극을 가지고 있다. 일부 실시양태에서, 용융 슬래그 조성물을 밀도 감소 첨가제와 혼합하는 단계는 밀도 감소 첨가제를 용융 슬래그 조성물로 주입하는 단계를 포함한다. 밀도 감소 첨가제는 액체수, 증기, 탄소, 금속 탄산염, 및 이들 임의의 2 이상의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용융 슬래그 조성물을 밀도 감소 첨가제와 혼합하는 단계는 용융 슬래그 조성물을 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 단계 전에 물 및/또는 증기를 용융 슬래그 조성물에 주입함으로써 용융 슬래그 조성물을 팽창시키는 단계를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 공정은 추가로 코팅 장치에서 고체 슬래그 과립의 적어도 일부를 코팅하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 코팅 단계는 수지 조성물 및 세라믹 조성물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 코팅 조성물로 고체 슬래그 과립을 코팅하는 것을 포함한다. 상기 분류에 의해 생성된 분획의 적어도 하나가 0.6 보다 큰 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되고, 코팅 조성물이 수지 조성물을 포함하는 일부 실시양태에서, 코팅 단계는 고체 슬래그 과립을 형상에 의해 분류하는 단계 후에 수행될 수 있다.
코팅 단계가 수지 조성물을 고체 슬래그 과립과 결합하는 것을 포함하는 일부 실시양태에서, 고체 슬래그 과립은 수지 조성물을 용융시키기에 충분한 온도로 가열되고, 공정은 추가로 고체 슬래그 과립을 수지 조성물과 함께 텀블링하여 중합체로 코팅된 슬래그 과립을 생성하는 단계를 포함한다.
코팅 단계가 수지 조성물을 고체 슬래그 과립과 결합하는 것을 포함하는 일부 실시양태에서, 공정은 추가로 코팅 단계 도중 또는 후에 수지 조성물을 경화하는 단계를 포함할 수 있다. 경화 단계는 수지 조성물을 가교 활성화제로 가교화하는 것을 포함할 수 있으며, 여기서 가교 활성화제는 수지 조성물 내에 포함된다.
상기 분류에 의해 생성된 분획의 적어도 하나가 0.6 보다 큰 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되고 상기 분류에 의해 생성된 분획의 적어도 하나가 0.6 미만의 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되는 일부 실시양태에서, 0.6 보다 큰 평균 구형도를 갖는 고체 슬래그 과립 대 0.6 미만의 평균 구형도를 갖는 고체 슬래그 과립의 비율은 다음과 같은 하나 이상의 매개변수의 조정에 의해 제어할 수 있다: (a) 용융 슬래그 조성물의 온도; 및 (b) 가스 스트림과 상기 용융 슬래그 조성의 하강 스트림 사이의 각도 (여기서 분산 장치는 미립화 장치를 포함한다).
다른 실시양태에서, 용융 슬래그 조성물이 유리 철을 포함하고, 상기 금속성 철이 용융 슬래그 조성물의 상기 미립화 중에 실질적으로 완전히 산화되는 경우, 고체 슬래그 과립은 실질적으로 비자성이다.
또 다른 실시양태에서, 공정은 추가로 다음 단계를 포함한다: (i) 야금로에 용융 슬래그 조성물을 제공하는 단계; (ii) 상기 야금로에서 용융 슬래그 조성물을 제거하는 단계; (iii) 용융 슬래그 조성물을 고화를 방지하기에 충분히 높은 온도에서 유지하는 동시에 용융 슬래그 조성물을 분산 장치로 이송하는 단계. 일부 실시양태에서, 용융 슬래그 조성물의 야금 조성은 야금로에서 제거된 후 상기 고체 슬래그 과립으로 변환될 때까지 일정하게 유지된다.
또 다른 실시양태에서, 형상에 의해 과립을 분리하기 위한 장치는 나선형 분리기를 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 용융 슬래그 조성물은 실질적으로 석회가 없다.
또 다른 실시양태에서, 용융 슬래그 조성물은 비철 슬래그이다.
또 다른 실시양태에서, 용융 슬래그 조성물의 가스 미립화를 포함할 수 있는 본원에 기재된 방법에 의해 생성된 고체 슬래그 과립 분획 중 하나 이상을 포함하는 입상 슬래그 생성물이 제공된다. 입상 슬래그 생성물은 루핑 과립, 비다공성 프로판트, 다공성 입상 슬래그 생성물, 촉매 담체 및/또는 코팅 프로판트를 포함할 수 있다. 입상 슬래그 생성물은 평균 구형도가 0.6 보다 큰 고체 슬래그 과립; 임의로 경화되거나, 부분적으로 경화된 수지 조성물로 코팅된 고체 슬래그 과립; 및/또는 평균 구형도가 0.6 미만인 고체 슬래그 과립을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시적인 방식으로만 설명될 것이다.
도 1은 본원에 기술된 공정의 일 실시양태에 대한 개략도이다.
도 2A 내지 2D는 파쇄 전과 후, 본원에 기재된 바와 같은 방법에 의해 생성된 코팅 및 비코팅 슬래그 과립의 사진으로서, 도 2A는 비코팅 20/40 슬래그 과립을 나타내고; 도 2B는 수지 코팅된 20/40 슬래그 과립을 나타내며; 도 2C는 10,000 psi에서 파쇄된 수지 코팅된 20/40 슬래그 과립을 나타내고; 도 2D는 10,000 psi에서 파쇄된 비코팅 슬래그 과립을 나타낸다.
도 3은 수지 코팅된 슬래그 과립의 단면 주사 전자 현미경 사진이다.
도 4A 및 도 4B는 종래 세라믹 프로판트 입자 (도 4A)와 본원에 기재된 바와 같은 방법에 따라 제조된 슬래그 과립 (도 4B)의 평활성, 구형도 및 진원도를 비교한 단면 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸다.
상세한 설명
다음은 야금 공정으로 생성된 슬래그 조성물로부터 상업적 입상 제품을 제조하기 위한 공정의 상세한 설명이다. 본원에 설명된 입상 제품의 세 가지 유형은 다음과 같다: 석유 및 가스 회수용 프로판트, 루핑 과립 및 촉매 담체. 프로판트는 파쇄물이 막히는 것을 방지하고 석유나 가스가 웰로 들어갈 수 있는 다공성 통로를 제공하기 위해, 석유 또는 가스 인근 지역에서 실시되는 수압 파쇄 시 주입되는 입자이다. 프로판트는 압축 강도, 내산용해성, 침출 저항성 및 구형상을 비롯한 다수의 특성을 가지는 것이 요구된다.
루핑 과립은 아스팔트 싱글 및 사이딩에 적용되고, 이들 건축 자재에 특정 질감 및 외관을 제공하는 입자이다. 루핑 과립에는 전형적으로 가마에서 적용되는 세라믹 코팅 및 안료가 제공된다.
슬래그 과립은 다양한 유형의 촉매에 대한 촉매 담체로서 사용될 수 있으며, 이 목적을 위해 촉매 입자로 코팅될 수 있다. 선택적으로, 과립은 그의 조성에 따라 자체가 촉매로서 사용될 수 있다. 촉매가 다공질 입자층의 형태인 경우, 구형도 및 입도 분포는 이러한 목적을 위해 사용되는 슬래그 과립의 중요한 특성이다. 과립의 다공성이 또한 중요할 수 있다.
다음의 설명은 프로판트, 루핑 과립 및 촉매 담체의 제조에 한정되지만, 본원에 기재된 방법이 연마제를 비롯한 다양한 입상 제품의 제조에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본원에 기재된 공정에 사용되는 출발 물질은 슬래그 조성물이다. 일반적으로, 이러한 슬래그 조성물은 금속 제조 공정에서 발생하는 부산물이다. 본원에 기재된 방법에 사용하기 위한 콘크리트 조성물은 고안 공정에 따라 다양한 조성을 가질 수 있다.
본원에 사용된 슬래그 조성물은 철 또는 비철일 수 있다. 철 슬래그는 제강 시에 생성되고 전형적으로 석회, 이산화규소, 알루미나 및 마그네시아를 포함하며, 또한 유리 철을 포함할 수 있다. 비철 슬래그는 구리, 니켈 및 납과 같은 비철 금속의 제조를 위한 제련 공정에서 생성된다. 비철 슬래그는 다양한 양의 이산화규소, 산화철, 마그네시아 및 석회를 포함할 수 있다.
본원에 기술된 슬래그 과립이 루핑 과립으로서 사용되는 경우, 석회는 물과 결합하여 사용되는 루핑 또는 사이딩의 내후 특성을 저하시킬 수 있는 수산화칼슘을 생성하는 경향이 있기 때문에, 다량의 석회를 함유하는 철 슬래그는 피하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 슬래그 과립이 루핑 과립으로 사용되는 경우 비철 및/또는 실질적으로 석회가 없는 슬래그가 바람직하다.
본원에 기술된 바와 같은 입상 제품의 생산 시에 효율을 극대화하기 위해, 이전에 냉각되고 고화된 슬래그의 파쇄 및/또는 용융을 피하는 것이 바람직하다. 따라서 본원에 기재된 실시양태에서, 금속 제조 공정 동안 생성된 용융 슬래그 조성물은 야금로로부터 제거되고, 상기 로에서 분산 장치로 이송될 때 용융 상태로 유지된다. 이에 의해, 공정은 용융 슬래그의 열을 보존하고, 용융 슬래그를 고체 과립으로 변환시키기 위해 열 에너지를 추가할 필요가 없거나 감소시키고, 또한 슬래그를 기계적으로 분쇄할 필요가 없다. 본원에 기재된 방법의 많은 이점은 용융 슬래그의 열을 보존하는 것에 의존하지 않고, 용융 슬래그의 열이 보존되는지의 여부 또는 슬래그가 재용융 전에 냉각 및 고화를 허용하고 고체 입자로 변환되는지의 여부에 관계없이 실현될 것임이 이해될 것이다.
도 1은 프로판트, 루핑 과립 및/또는 촉매 담체의 제조 과정을 도시하는 개략도이다.
로 내에서 슬래그는 그의 용융 온도보다 약간 높은 온도에서 용융 상태로 유지된다. 용융된 슬래그의 온도는 특정 공정에 의존하지만, 제강 공정에서 약 1500 내지 1600 ℃의 범위일 수 있으며, 슬래그는 그의 용융 온도보다 약 40 내지 150 ℃ 높게 과열된다. 용융 슬래그의 온도는 비철 슬래그의 경우 약 1000 내지 1700 ℃의 범위일 수 있다. 그러나, 본원에 언급된 슬래그의 온도 범위는 제한적인 것이 아니고, 슬래그 유래 공정에 달려 있음이 이해될 것이다.
용융 슬래그는 로에서 주기적으로 가볍게 두드려지고, 이동형 슬래그 베슬 또는 슬래그 론더(launder) 또는 러너에서 직접 가볍게 두드려지며 용융 슬래그가 다른 플랜트 지역으로 이송된다. 이송 동안, 슬래그는 용융 상태로 유지된다. 슬래그는 일반적으로 간헐적으로 가볍게 두드려진다.
일 실시양태에서, 용융 슬래그는 슬래그 베슬로부터 분산 장치로 이송되며, 여기서 용융 슬래그가 슬래그 고체 입자로 변환된다. 분산 장치는 미국특허 제3,584,142호 및 5,944,861호에 기재된 바와 같은 회전 드럼을 포함하는 펠렛화 장치 또는 미립화 장치를 포함할 수 있다. 그러나, 펠렛화 장치는 전형적으로 약 0.15 내지 13 mm 범위의 직경을 갖는 슬래그 과립을 생성할 것이며, 이때 입자의 대다수는 직경이 1.5 내지 10 mm 범위 내이다. 이러한 직경을 가지는 입자는 콘크리트 골재로 사용하기에 적합하다.
다음의 설명은 분산 장치가 미립화 장치 (여기서 용융 슬래그는 공기를 포함할 수 있는 가스 스트림에 의해 미립화된다)인 실시양태에 초점을 맞출 것이다. 미립화는 펠렛화기로 생성되는 것 보다 작은 입경 및 더 좁은 입도 분포를 갖는 슬래그 과립을 생산하며, 미립화 장치는 프로판트 및 루핑 과립으로서 사용하기에 적합하다.
미립화 장치는 야금로에 근접하여 배치됨으로써 슬래그가 로에서 가스 미립화 플랜트로 이송될 때 이를 용융 상태로 유지할 수 있는 가스 미립화 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 미립화 플랜트 및 로는 약 1 km 미만의 거리로 분리될 수 있다.
본 실시양태에서, 용융 슬래그는 용융 슬래그의 열 손실 및 고화를 최소화하기 위해, 로에서 미립화 장치로 직접 이송된다. 일부 실시양태에서, 용융 슬래그는 용융 슬래그의 조성 또는 성질을 변경시키는 첨가제의 첨가와 같은 어떤 중간 처리도 겪지 않는다. 그러나, 다른 실시양태에서, 용융 슬래그는 미립화 장치 안에서 용융 슬래그가 고체 슬래그 과립으로 변환되기 전 및/또는 그와 동시에 밀도 감소 첨가제와 혼합될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시양태에서 밀도 감소 첨가제는 용융 슬래그 조성물에 주입될 수 있고, 액체수, 증기, 탄소 또는 금속 탄산염 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 용융 슬래그와 밀도 감소 첨가제의 혼합은 용융 슬래그를 팽창시키고, 미립화 장치에서 팽창된 슬래그의 미립화는 내부 공극을 가짐으로써 밀도 감소 첨가제의 사용 없이 생성되는 고체 슬래그 과립 보다 더 낮은 밀도 및 큰 공극률을 가지는 고체 슬래그 과립으로 이어진다. 물의 첨가는 일반적으로 내부 공극과 외부 표면이 비다공성인 과립으로 이어지는 반면, 탄소 또는 금속 산화물의 첨가는 일반적으로 내부 공극과 외부 표면이 다공성인 과립으로 이어진다. 조정된 밀도 및 공극률을 제공하는 기능이 프로판트 및 촉매 담체의 생성에 유리하다.
예를 들어, 미립화 장치에서는, 고체 슬래그 과립의 성질 및/또는 조성을 조정하기 위해 증기 또는 액체수와 같은 밀도 감소 첨가제가 가스 스트림에 도입될 수 있다. 다른 가능한 첨가제는 고체 슬래그 과립의 밀도, 공극률 및/또는 조성을 변경하기 위해 탄소 및 금속 탄산염을 포함한다. 또한, 금속 산화물이 슬래그 과립의 조성을 변경하기 위해 가스 스트림에 첨가될 수 있다.
일부 실시양태에서, 프로판트, 루핑 과립 및/또는 촉매 담체로서 사용하기 위해 저 곡극율의 고체 슬래그 과립을 제조하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명자들은 가스 미립화 슬래그 과립, 특히 비팽창 용융 슬래그 조성물로부터 제조된 것이 낮은 공극률을 가지는 것을 발견하였다. 이는 (가마에서 세라믹 및 안료 코팅된) 루핑 과립 및 촉매 담체의 경우 또는 코팅 프로판트의 경우에서와 같이 과립이 후속 코팅되는 경우에 유리할 수 있으며, 이에 대해서는 후술된다. 저 공극률은, 균일한 코팅을 제공하는데 필요한 코팅재의 양을 감소시킬 것으로 예상되기 때문에, 유리하다.
또한, 본 발명자들은 공기와 같은 산소-함유 가스로의 가스 미립화가 슬래그 내 임의의 자유 금속, 예컨대 철을 산화시키는 경향이 있는 것을 발견하였다. 슬래그 과립 내 유리 철의 감소 또는 제거는 과립의 자기 특성을 감소시키고, 입자의 녹스는 경향을 감소시키기 때문에, 유리하다. 이는 프로판트 및 루핑 과립 둘 다에 바람직하다.
가스 미립화 플랜트 내에서, 용융된 슬래그는 슬래그 베슬 또는 론더로부터 부어지고, 가스 스트림이 송풍기로부터 날리는 미립화 챔버를 통해 하강된다. 가스 스트림이 하강 슬래그의 용융 스트림과 접촉하는 경우, 동시에 슬래그가 액적으로 분리되고 고체 상태로 냉각됨으로써, 상기 챔버의 바닥으로 하강하는 고체 슬래그 과립이 형성된다.
송풍기로의 가스 투입은 종래 공기 미립화 공정에 일반적으로 사용되는 압축 가스가 아닌 상압에서의 가스를 포함할 수 있다. 대기압에서 가스의 사용은 미립화 장치가 상대적으로 복잡하고 비용이 더 많이 드는 압축 가스 분사 시스템이 아닌 일반적인 송풍기를 사용할 수 있도록 허용한다. 송풍기는 최대 총 약 80 인치 미만의 수압 또는 약 20 kPa를 생성하는 형태일 수 있다.
프로판트 입자는 약 0.60 보다 큰 구형도를 갖는 구형의 것이 요구된다. 본 발명의 공정은 주로, 프로판트로서 사용하기에 적합한 높은 구형도를 갖는 고체 슬래그 과립을 생성하도록 최적화될 수 있다. 구형 입자의 생성을 최적화하기 위해 조정될 수 있는 매개변수는 미립화 챔버로 유입되는 용융된 슬래그의 온도; 미립화 챔버 내 용융 슬래그 조성물의 하강 스트림에 대한 가스 스트림의 각도; 송풍기의 가스 노즐 폭에 대한 론더 폭; 및 가스/슬래그 비율을 포함한다.
미립화 장치에 의해 생성된 고체 슬래그 과립은 상용 제품으로 추가 처리하기 위해 회수된다. 저압 미립화 장치는 (0.60 보다 큰 구형도를 가지는 것으로 본원에서 정의된) 구형 과립의 특정 비율 및 (0.60 미만의 구형도를 가지는 것으로 본원에서 정의된) 비구형 과립의 특정 비율을 생성할 것이다.
프로판트로서 사용하기에 적합한 구형 과립의 생성을 최대화하기 위해, 본 발명의 실시양태는 고체 슬래그 과립을 적어도 두 개의 별도 분획들로 분리하는 형상 분리 단계를 사용한다. 이 분획 중 하나는 주로 구형 슬래그 과립으로 구성되고, 다른 분획은 주로 비구형 슬래그 과립으로 구성된다. 본 발명자들은 이러한 형상 분리가 고도의 구형 슬래그 과립 비율을 함유하는 입상 슬래그 생성물을 생성할 수 있음을 발견하였다. 예를 들어, 프로판트 입자의 권장 구형도 및 진원도는 0.6이며, 고강도 프로판트의 경우는 0.7이다. 본 발명자들은 본 방법에 따라 제조된 구형 고체 슬래그 과립이 [ANSI/API Recommended Practice 19C, First Edition, May 2008]에서 "Measurement of Properties of Proppants Used in Hydraulic Fracturing and Gravel-Packing Operations" 제목하에 보여진 바와 같이, Krumbein 및 Sloss 차트에 의해 정의된 것으로 약 0.90 정도로 큰 구형도 및/또는 진원도를 가지고 있음을 발견하였다. 구형도는 입자가 구의 형상에 근접하는 정도, 즉 입자의 표면적이 구의 표면적에 해당하는 정도와 관련된다. 진원도는 입자의 형상에 관계없이, 입자 모서리의 날카로움의 척도이다.
본 발명자들은 또한 본 발명의 방법에 의해 제조된 고체 슬래그 과립이 고도의 진원도 및 높은 표면 평활도/저 표면 조도를 가지고 있음을 발견하였다. 표면 조도는 표면 형상의 평균 상승으로부터 개별 깊이/높이의 평균인, 산술 평균 표면 조도(Ra)로서 정의될 수 있다.
도 4A 및 도 4B로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 생성된 슬래그 과립(도 4B)은 종래 세라믹 프로판트 입자(도 4A)에 비해 개선된 평활성, 구형도 및 진원도를 가질 수 있다. 이들 개량 특성은 개선된 압축 강도를 제공하고 이러한 입자의 베드 공극률을 향상시킬 것으로 예상되기 때문에, 슬래그 과립이 프로판트 또는 촉매 담체로서 사용되는 경우 특히 유리할 것으로 기대된다. 또한, 이러한 입자의 코팅은 코팅재를 더 소량으로 소비할 것으로 예상된다. 개선된 진원도는 또한 입자의 날카로운 모서리가 입자로 코팅된 싱글의 설치 중에 루퍼를 손상시킬 가능성을 감소시키기 때문에, 슬래그 과립이 루핑 과립으로서 사용되는 경우 유리하다.
형상 분리 단계는 비구형 입자로부터 구형 입자를 분리하기 위한 종래의 건식 나선형 분리기를 포함할 수 있는 나선형 분리기로 이뤄질 수 있다. 나선형 분리기는 그의 안쪽 가장자리에 개구부와 그의 바깥쪽 가장자리에 수집통을 갖는 안쪽으로 포함된 나선형 통이 감긴 탑을 포함하는 간단한 장치이다. 구형 입자는 비구형 입자 보다 더 높은 속도로 가속화된다. 구형 입자는 나선의 바깥쪽 가장자리로 굴러 떨어지고 외부 수집통으로 이어진다. 비구형 입자는 안쪽 가장자리를 향해 전진하고 분리기의 바닥에 수집되도록 슬롯을 통해 강하한다.
형상 분리 단계에 추가하여, 입상 제품의 다른 특성을 극대화하기 위해 추가 분리를 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 형상 분리 외에, 고체 슬래그 과립을 크기별로 분리하는 것이 바람직할 수 있다. 크기 분리는 일부 적용에 요구될 수 있는 소정의 입도 분포를 갖는 고체 슬래그 과립의 분획들을 생성할 수 있다.
형상 분리 외에, 고체 슬래그 과립을 밀도에 기초하여 분리하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 예를 들면, 형상 분리에 사용된 것과 동일할 수 있는 나선형 분리기를 사용함으로써 달성될 수 있다. 대안적으로, 밀도 분리는 미립화 과정 동안 입자가 이동한 거리에 기초해 슬래그 과립의 상이한 분획들을 분리함으로써 수행될 수 있다. 상술한 바와 같이, 송풍기로부터의 가스 스트림은 용융 슬래그를 고화하여 미립화 챔버의 바닥에 떨어지는 액적을 형성하도록 할 것이다. 가스 스트림은 용융 슬래그 조성물의 하강 스트림에 대해 각을 이루게 되며, 따라서 슬래그 과립은 챔버 바닥에 도착하기 전에 수평 변위를 겪게 된다. 더 무겁거나 조밀한 입자는 송풍기에 더 가까이 도착하는 경향을 보일 것이고, 반면에 더 가볍고, 덜 조밀한 입자는 송풍기로부터 더 먼 거리로 수평 변위될 것이다. 이러한 밀도 분리 단계는 프로판트와 같은 특정 제품의 생산에 유용할 수 있다. 예를 들어, 밀도 분리는 프로판트로서 사용하기에 너무 조밀할 수 있는 고밀도 입자를 배제하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 고밀도 과립은 전형적으로 저밀도 과립과 조성이 다르고 저밀도 과립보다 더 높은 금속 함량을 가질 수 있다. 따라서, 밀도 분리 단계는 예를 들어 내침출성, 압축 강도 등의 관점에서 프로판트로서 사용하기에 부적합한 화학 조성을 가지는 과립을 분리하는데 사용할 수 있다. 루핑 과립의 경우에는, 과립에 함유된 임의의 유리 철이 녹슬 수 있고 루핑 과립을 변색시킬 수 있으며, 또한 유리 철의 자성이 루핑 과립의 생성에 사용되는 장비에 철 함유 과립이 달라붙게 할 수 있기 때문에 고밀도 과립을 배제하는 것이 바람직할 수 있다.
전술한 바와 같이, 용융 슬래그의 가스 미립화는 비구형인 적어도 하나의 고체 슬래그 과립 분획을 생성한다. 비구형 과립은 특히 루핑 과립으로 사용하기에 매우 적합하다. 가스 미립화 공정이 구형 슬래그 과립의 생성을 위해 최적화된 경우에도, 슬래그 과립의 특정 비율은 비구형이고 루핑 과립으로서 사용하기에 적합할 것이다. 예를 들면, 액적의 일부는 구형이 되기 전에 고화될 것이고, 세장 형태를 가질 것이다. 또한, 액적은 함께 달라 붙어 비구형 과립을 형성할 수 있거나, 또는 불완전하게 고화된 과립의 변형에 의해 아령 모양의 세장형 과립이 형성될 수 있다. 상기 언급된 가스 미립화 조건은 비구형 입자의 생성을 극대화하도록 조절될 수 있다.
또한, 충돌판이 미립화 챔버 내에 가스 미립화에 의해 생성된 액적의 경로에 배치될 수 있다. 액체 또는 부분적으로 고화된 액적들은 판을 타격하여 루핑 과립으로서 사용하기에 적합한 비구형 형상으로 변형 및/또는 파쇄될 것이다. 고화된 비구형 과립은 미립화 챔버로부터 회수되고, 비구형 고체 슬래그 과립의 특정 성질을 극대화하도록 상기 언급된 형태, 크기 또는 밀도 분리 단계가 실시될 수 있다. 예를 들어, 형상 분리는 생성물에 존재하는 비구형 과립의 비율을 최대화하는데 사용될 수 있다.
비구형 슬래그 과립이 아령형 과립과 같은 세장형 슬래그 과립을 상당 비율 포함하는 경우, 공정은 이러한 입자를 파쇄하기 위한 광 파쇄 단계를 포함할 수 있다. 과립을 루핑 과립으로 사용하는 경우 절단 모서리를 생성하기 위한 입자의 파쇄가 바람직할 수 있다.
알 수 있는 바와 같이, 용융 슬래그로부터 나오는 다량의 열은 슬래그의 미립화에 사용되는 가스로 전달된다. 따라서, 가스 미립화 단계는 고온 가스 스트림을 생성한다. 이렇게 가열된 가스는 금속 제조 공정의 다른 곳에서 사용될 수 있거나, 또는 열 에너지가 가열된 가스로부터 추출될 수 있다. 이와 관련하여, 공정은 추가로 미립화 장치로부터 가열된 가스를 열교환기를 통해 통과시켜 미립화 단계 동안 용융된 슬래그에 의해 손실된 열의 적어도 일부를 회수하는 단계를 포함할 수 있다.
루핑 과립으로 사용되는 경우, 비구형 슬래그 과립은 아스팔트-기반 루핑 또는 사이딩 재료의 제조 동안 추가 공정을 거칠 것이다. 이러한 추가 공정 단계는 가마 내 고체 슬래그 과립의 세라믹 및/또는 안료 코팅을 포함한다.
미립화 장치로부터 회수되고 임의로 분리된 후, 프로판트로서 사용될 구형 슬래그 과립에는 수지 물질 또는 세라믹 물질로 이루어진 코팅이 제공될 수 있다. 구형 슬래그 과립의 코팅은 코팅 플랜트에서 수행되고, 전형적으로 텀블링 또는 혼합 장치에서 구형 슬래그 과립을 코팅 물질과 혼합하여 과립에 균일한 코팅 물질층을 제공하는 것을 포함한다. 도 3은 수지로 코팅된 슬래그 과립의 단면 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸다.
수지 코팅의 경우, 수지 조성물은 코팅 플랜트 등의 코팅 장치에서 슬래그 과립과 결합되며, 이때 과립은 수지를 용융시켜 과립을 코팅할 수 있도록 가열된다. 수지 조성물은 중합체, 예비중합체, 단량체 및/또는 올리고머를 포함할 수 있는 수지를 포함한다. 일부 실시양태에서, 과립은 가스 미립화 단계 후, 상온으로 냉각되며, 이어 코팅 장치에서 재가열된다. 에너지 소비를 추가 감소시키기 위해, 공정의 일부 실시양태는 미립화 장치로부터 회수된 고화 슬래그 과립의 잔열을 이용할 수 있다. 고화된 슬래그 과립의 잔열을 이용하는 것이 바람직한 경우, 잔열이 주변으로 소모되기 전에 고체 슬래그 과립이 미립화 장치로부터 코팅 장치로 이송될 수 있도록, 코팅 장치는 미립화 장치에 근접하여 배치될 것이다.
필요한 경우, 수지 코팅은 고체 슬래그 과립에 도포된 후, 예를 들어 코팅 장치에서 수지 조성물 및 슬래그 과립과 가교 활성화제 또는 가교화제를 결합시킴으로써 가교화시킬 수 있다.
슬래그 과립의 수지 코팅은 몇가지 용도를 제공한다. 전술한 바와 같이, 프로판트는 특히 산성 환경에서 침출에 대해 일정한 저항성을 보유해야 한다. 수지 코팅은 그의 내산용해성을 증가시키기 위하여 고체 슬래그 과립에 적용될 수 있다. 수지 코팅은 또한 고체 슬래그 과립의 밀도를 특정 응용으로 변경시키고 조정하기 위해 사용될 수 있으며, 일반적으로 슬래그 과립의 밀도를 감소시킬 것이다.
본 발명자들은 또한, 슬래그 과립의 수지 코팅이 파괴점까지 압축되는 경우 압축 강도를 증가시키고, 세립의 발생 경향을 감소시킬 수 있음을 발견하였다. 세립은 프로판트 입자 사이의 공간을 채워 프로판트에 의해 점유된 파단물의 다공성을 파괴하고, 프로판트 팩의 전도성을 감소시키는 경향이 있기 때문에, 세립의 발생은 프로판트 입자의 바람직하지 않은 특성이다.
인공 프로판트에 대해 산업계에서 인정하는 권장 입자 (API RP 19C 및 ISO 13503-2)에 따라, 주어진 크기 범위에서의 프로판트는 주어진 압축 응력에서 주어진 비율보다 적은 세립을 생성해야 한다. 세립은 API RP 19C 및 ISO 13503-2에 의해 프로판트 지정의 최소 메쉬 크기보다 더 작은 치수를 가지는 입자로서 정의된다. 예를 들어, 20/40 메쉬의 프로판트 (0.425 내지 0.850 mm)에 대해 세립은 40 메쉬를 통과하는 입자 (<0.425 mm)로서 정의된다.
본 발명자들은 본 발명의 방법에 의해 생성된 중합체 코팅된 슬래그 과립이 파괴점까지 압축되는 경우, 세립 발생 수준이 세립 업계 권장 수준보다 낮고, 코팅된 과립은 동등한 비코팅 슬래그 과립보다 더 큰 파쇄 생성물을 더 적은 수준으로 생성하는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 방법에 의해 생성된 수지 코팅된 슬래그 과립은 내파쇄성이 더 크고, 파괴점까지 압축되는 경우 이들이 삽입된 파쇄물 다공성을 더 잘 유지할 것으로 보인다.
실시예
ISO 13503-2 또는 API RP 19C에 준해, 업계에서 인정하는 권장 입자에 따라 프로판트로서 사용하기 위한 과립의 적합성을 결정하기 위해, 본 발명의 방법에 따라 생성된 수지 코팅된 구형 슬래그 과립에 대한 다수의 특성을 시험하였다.
본 발명의 방법에 따라 생성된 구형 슬래그 과립을 가열하고, 페놀 수지를 사용하여 수지를 페놀 수지 대 슬래그 과립 비율 3.3 중량%로 코팅하였다. 헥사메틸렌테트라민 (HEXA)을 사용하여 수지 코팅을 HEXA 대 슬래그 과립 비율 1.6 중량%로 가교화하였다.
API RP 19C에 따른 코팅된 슬래그 과립의 체 시험은 코팅 과립이 시험 샘플의 최소 90%가 메쉬 크기 20 내지 메쉬 크기 40의 체 크기, 즉 422 미크론 내지 853 미크론을 가져야 하는 "20/40" 프로판트의 요건을 충족시키는 것을 입증하였다. 본 발명의 방법에 따른 코팅 과립의 98% 이상이 상기 범위 내의 체 크기를 가졌다.
코팅 슬래그 과립을 API RP 19C에 따라 파쇄 분석을 실시하여 압축 하에 세립 발생을 평가하였다. 20/40 프로판트에 대해 제안된 최대 허용가능한 세립은 7,500, 10,000, 12,500 및 15,000 psi의 시험 압축 응력 수준에서 10%이다. 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 방법에 따른 코팅 슬래그 과립은 각각의 이들 압축 응력 수준에서 세립을 10% 미만으로 생성하였다.
하중 응력 (psi) 세립 비율 (%)
7,500 2.1
10,000 2.5
12,500 5.8
15,000 9.2
비코팅 슬래그 과립을 또한 API RP 19C에 따라, 10,000 psi에서 파쇄 분석으로 시험하였고, 수지 코팅된 과립의 2.5%에 비해 30.2%의 세립을 발생하는 것으로 나타났다. 세립 발생의 감소 이외에, 본 발명자들은 수지 코팅된 슬래그 과립의 파쇄에 의해 생성된 단편들이 비코팅된 슬래그 과립의 파쇄에 의해 생성된 단편보다 더 크다는 것을 발견하였다. 이것은 비코팅된 20/40 슬래그 과립 (도 2A), 수지 코팅된 20/40 슬래그 과립 (도 2B), 10,000 psi에서 파쇄된 수지 코팅된 20/40 슬래그 과립 (도 2C) 및 10,000 psi에서 파쇄된 비코팅된 20/40 슬래그 과립 (도 2D)을 나타내는 도 2A 내지 2D로부터 알 수 있다.
코팅 슬래그 과립의 파쇄에 의해 발생된 단편들의 양 감소 및 크기 증가는 본 발명의 방법에 의해 생성된 수지 코팅된 슬래그 과립에 의해 지지 개방된 파쇄물의 다공성 및 전도도를 유지하는데 유리한 효과를 가질 것으로 기대된다.
세라믹 프로판트 및 수지 코팅 프로판트에 대해 권장되는 최대 산용해도는 7%이다. 본 발명의 방법에 따른 비코팅 및 코팅 슬래그 과립의 산용해도를 API RP 19C에 따라 150 ℉에서 30분 동안 12:3 HCl:HF를 사용하여 시험하였다. 비코팅 슬래그 과립은 약 14.3%의 산용해도를 나타낸 반면, 코팅된 슬래그 과립은 산업상 허용되는 약 7.7%의 산용해도를 나타내었다.
상기에서 이미 언급한 바와 같이, 프로판트의 권장 구형도 및 진원도는 0.6 이상이고, 고강도 프로판트의 경우에는 0.7 이상이다. 본 발명의 방법에 따른 수지 코팅된 슬래그 과립은 API RP 19C에 따라 결정된 바와 같이, 0.9의 구형도 및 진원도를 가졌다.
수지 코팅 전과 후에 슬래그 과립의 탁도를 API RP 19C에 따라 시험하였다. 비코팅 과립은 550 FTU의 탁도를 가진 반면, 코팅 과립은 110 FTU의 탁도를 가졌다. 제안된 최대 프로판트 탁도는 250 FTU 이하이다.
본 발명이 소정의 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 하기 청구범위의 범주 내에 속할 수 있는 모든 실시양태들을 포함한다.

Claims (41)

  1. (a) 용융 슬래그 조성물을 제공하는 단계;
    (b) 용융 슬래그 조성물을 분산 장치에서 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 단계; 및
    (c) 분리기에서 고체 슬래그 과립을 형상에 따라 분류하여 상이한 구형도를 가지는 복수의 분획들을 생성하는 단계를 포함하는,
    용융 슬래그 조성물로부터 고체 슬래그 과립을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 분산 장치는 미립화 장치를 포함하고, 용융 슬래그 조성물을 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 상기 단계는 상기 분산 장치에서 용융 슬래그 조성물을 가스 스트림과 접촉시켜 용융 슬래그 조성물을 미립화하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 미립화 장치는 송풍기를 포함하고, 용융 슬래그 조성물의 상기 미립화는 상기 송풍기를 사용하여 상기 분산 장치에서 상기 가스 스트림을 상기 용융 슬래그 조성물의 하강 스트림에 날려 보냄으로써 상기 용융 슬래그 조성물의 하강 스트림을 액적으로 분리하고 고화하여 상기 고체 슬래그 과립을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 가스 스트림이 공기를 포함하는, 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 송풍기가 최대 총 약 80 인치 미만의 수압을 생성하도록 구성되는, 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 슬래그 과립이 비다공성인, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분류에 의해 생성된 적어도 하나의 분획이 0.6 보다 큰 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분류에 의해 생성된 적어도 하나의 분획이 0.7 내지 약 0.9의 평균 구형도 및/또는 진원도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되는, 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분류에 의해 생성된 적어도 하나의 분획이 평균 구형도가 0.6 미만인 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 평균 구형도가 0.6 미만인 적어도 하나의 분획이 세장형 과립을 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 세장형 과립이 아령형 과립 및/또는 분열된 아령형 과립을 포함하는, 방법.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 미립화 장치가 충돌판을 추가로 구비하고, 고체 슬래그 과립의 적어도 일부가 충돌판을 타격하는 액적에 의해 생성되며, 여기서 충돌판을 타격하는 액적에 의해 생성된 상기 고체 슬래그 과립은 평균 구형도가 0.6 미만인, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 밀도에 의해 고체 슬래그 과립을 분류하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 분산 장치에서 용융 슬래그 조성물을 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 단계 전 및/또는 그와 동시에 용융 슬래그 조성물을 밀도 감소 첨가제와 혼합하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 용융 슬래그 조성물을 밀도 감소 첨가제와 혼합하는 단계가 밀도 감소 첨가제를 용융 슬래그 조성물로 주입하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 밀도 감소 첨가제가 액체수, 증기, 탄소, 금속 탄산염, 및 이들 임의의 2 이상의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 용융 슬래그 조성물을 밀도 감소 첨가제와 혼합하는 단계가 융융 슬래그 조성물을 고체 슬래그 과립으로 변환시키는 단계 전에 물 및/또는 증기를 용융 슬래그 조성물에 주입함으로써 용융 슬래그 조성물을 팽창시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 슬래그 과립이 내부 공극을 가지는, 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 고체 슬래그 과립의 적어도 일부를 코팅 장치에서 코팅하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서, 코팅 단계가 수지 조성물 및 세라믹 조성물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 코팅 조성물로 고체 슬래그 과립을 코팅하는 것을 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 분류에 의해 생성된 적어도 하나의 분획이 0.6 보다 큰 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되고, 여기서 코팅 조성물은 수지 조성물을 포함하며, 코팅 단계는 고체 슬래그 과립을 형상에 의해 분류하는 단계 후에 수행되는, 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 코팅 조성물이 수지 조성물을 포함하고, 여기서 코팅 단계는 수지 조성물을 고체 슬래그 과립과 결합하는 것을 포함하며, 고체 슬래그 과립은 수지 조성물을 용융시키기에 충분한 온도로 가열되고, 고체 슬래그 과립을 수지 조성물과 함께 텀블링하여 중합체로 코팅된 슬래그 과립을 생성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅 조성물이 수지 조성물을 포함하고, 코팅 단계 도중 또는 후에 수지 조성물을 경화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 경화 단계가 수지 조성물을 가교 활성화제로 가교화하는 것을 포함하며, 여기서 가교 활성화제는 수지 조성물 내에 포함되는, 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분류에 의해 생성된 적어도 하나의 분획이 0.6 보다 큰 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되고,
    상기 분류에 의해 생성된 적어도 하나의 분획이 0.6 미만의 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립으로 구성되며,
    여기서 0.6 보다 큰 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립 대 0.6 미만의 평균 구형도를 갖는 상기 고체 슬래그 과립의 비율은 다음과 같은 하나 이상의 매개변수:
    (a) 용융 슬래그 조성물의 온도; 및
    (b) 가스 스트림과 상기 용융 슬래그 조성의 하강 스트림 사이의 각도 (여기서 분산 장치는 미립화 장치를 포함한다);
    의 조정에 의해 제어가능한, 방법.
  26. 제3항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 슬래그 조성물이 유리 철을 포함하고, 상기 금속성 철은 용융 슬래그 조성물의 상기 미립화 중에 실질적으로 완전히 산화되어 고체 슬래그 과립은 실질적으로 비자성인, 방법.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    (i) 야금로에 용융 슬래그 조성물을 제공하는 단계;
    (ii) 상기 야금로에서 용융 슬래그 조성물을 제거하는 단계;
    (iii) 용융 슬래그 조성물을 고화를 방지하기에 충분히 높은 온도에서 유지하는 동시에 용융 슬래그 조성물을 분산 장치로 이송하는 단계;
    를 추가로 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서, 용융 슬래그 조성물의 야금 조성이 야금로에서 제거된 후 상기 고체 슬래그 과립으로 변환될 때까지 일정하게 유지되는, 방법.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 형상에 의해 과립을 분리하기 위한 장치가 나선형 분리기를 포함하는, 방법.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 슬래그 조성물은 실질적으로 석회가 없는, 방법.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 슬래그 조성물이 비철 슬래그인, 방법.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 고체 슬래그 과립의 분획을 하나 이상 포함하는 입상 슬래그 생성물.
  33. 제1항 내지 제6항, 제9항 내지 제12항, 제26항 및 제30항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 고체 슬래그 과립의 분획을 하나 이상 포함하는 입상 슬래그 생성물로서, 루핑 과립을 포함하는 입상 슬래그 생성물.
  34. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 고체 슬래그 과립의 분획을 하나 이상 포함하는 입상 슬래그 생성물로서, 비다공성 프로판트를 포함하는 입상 슬래그 생성물.
  35. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 고체 슬래그 과립의 분획을 하나 이상 포함하는 입상 슬래그 생성물로서, 다공성인 입상 슬래그 생성물.
  36. 제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 고체 슬래그 과립의 분획을 하나 이상 포함하는 입상 슬래그 생성물로서, 코팅 프로판트를 포함하는 입상 슬래그 생성물.
  37. 용융 슬래그 조성물의 가스 미립화에 의해 생성된 고체 슬래그 과립을 포함하는 입상 슬래그 생성물.
  38. 제37항에 있어서, 프로판트를 포함하고, 고체 슬래그 과립의 평균 구형도가 0.6 보다 큰 입상 슬래그 생성물.
  39. 제38항에 있어서, 고체 슬래그 과립이 임의로 경화되거나 부분적으로 경화된 수지 조성물로 코팅된 입상 슬래그 생성물.
  40. 제39항에 있어서, 루핑 과립을 포함하고, 고체 슬래그 과립의 평균 구형도가 0.6 미만인 입상 슬래그 생성물.
  41. 제37항에 있어서, 촉매 담체를 포함하는 입상 슬래그 생성물.
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