KR20230031468A - White cement composition comprising calcium carbonate - Google Patents

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Abstract

The disclosed content relates to a white cement composition containing calcium carbonate, and to a white cement composition containing calcium carbonate that is eco-friendly and economical by using fine powder of blast furnace slag, which is an industrial by-product, and calcium carbonate, which is collected from carbon dioxide, as main raw materials. The white cement composition containing calcium carbonate includes 60-75 wt% of blast furnace slag fine powder, 8-12 wt% of calcium carbonate, 6-8 wt% of lithopone, 3-6 wt% of silica, 4-5 wt% of quicklime, 1-3 wt% of sodium sulfate, 2-3 wt% of calcium chloride, and 1-3 wt% of white pigment, and has a whiteness of 89-98, a compressive strength of 43-46 MPa when cured for 28 days, and a stability of 0.5-0.59 %.

Description

탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물 {WHITE CEMENT COMPOSITION COMPRISING CALCIUM CARBONATE}White cement composition containing calcium carbonate {WHITE CEMENT COMPOSITION COMPRISING CALCIUM CARBONATE}

본 명세서에 개시된 내용은 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물에 관한 것이다.The disclosure herein relates to a white cement composition containing calcium carbonate.

본 명세서에서 달리 표시하지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, material described in this section is not prior art to the claims in this application, and inclusion in this section is not an admission that it is prior art.

일반적으로 현대인은 시멘트로 건축된 건물에서 생활하고 있으며, 시멘트는 인간의 생활수준과 주거문화를 획기적으로 발전시키고 생활 편의를 주었지만 독성의 화학적 유해물질이 방출되는 양면성이 있다. 시멘트에서 방출되는 인체에 유해한 대표적인 성분으로는 암모니아, 라돈과 같은 유해가스와 발암성 중금속인 6가 크롬, 그리고 시멘트 고유의 물질 특성에 의한 열기를 흡수하고 냉기를 품어내는 냉복사열과 강알칼리가 있다. In general, modern people live in buildings built with cement, and although cement has dramatically improved the standard of living and living culture of humans and provided living convenience, it has the duality of releasing toxic and chemical hazardous substances. Representative components harmful to the human body emitted from cement include harmful gases such as ammonia and radon, hexavalent chromium, a carcinogenic heavy metal, and cold radiation heat and strong alkali that absorb heat and emit cold air due to cement's inherent material properties.

한편, 백색시멘트는 건물의 미관을 위해 내외장재로 끝마감 바름, 물갈기시공 외에도 인조대리석, 각종 건축마감재의 2차 제품 등에 주로 사용되고 있다. 이러한 백색시멘트는 포틀랜드 시멘트 생산기술을 기반으로 하기 때문에 고순도 석회석을 고온으로 소성하여 산화칼슘과 이산화탄소로 분리하는 기본과정을 거치므로 다량의 에너지소비와 함께 이산화탄소를 발생시키고, 그 원료인 납석, 형석 등은 국내 생산량으로는 부족하여 중국 등에서 수입하여 사용하고 있어 제조원가가 비교적 높은 실정이다.On the other hand, white cement is mainly used as an interior and exterior finishing material for building aesthetics, for finishing and watering, as well as for artificial marble and secondary products of various building finishing materials. Since this white cement is based on Portland cement production technology, it undergoes a basic process of firing high-purity limestone at a high temperature to separate it into calcium oxide and carbon dioxide, which consumes a large amount of energy and generates carbon dioxide. Silver is imported from China and used because it is insufficient in domestic production, so the manufacturing cost is relatively high.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 연구가 절실한 실정이다.Therefore, there is an urgent need for research to solve the above problems.

대한민국 등록특허 제10-1948240호(2019.02.15)Republic of Korea Patent No. 10-1948240 (2019.02.15)

자원을 재활용하여 경제적이면서도 에너지 사용량과 이산화탄소 발생량을 기존대비 15%이하로 줄일 수 있는 친환경적인 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물을 제공하고자 한다.It is intended to provide an eco-friendly white cement composition containing calcium carbonate, which can reduce energy consumption and carbon dioxide generation by 15% or less compared to conventional ones, while being economical by recycling resources.

또한 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.In addition, it is not limited to the technical problems as described above, and it is obvious that other technical problems may be derived from the following description.

개시된 내용의 일 실시예에 의하면, 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물은 고로슬래그 미분말 60~75중량%, 탄산칼슘 8~12중량%, 리토폰 6~8중량%, 실리카 3~6중량%, 생석회 4~5중량%, 황산나트륨 1~3중량%, 염화칼슘 2~3중량% 및 백색안료 1~3중량%를 포함하되, 백색도는 89~98이고, 28일간 양생 시 압축강도는 43~46MPa이며, 안정도는 0.5~0.59%이다.According to one embodiment of the disclosure, the white cement composition containing calcium carbonate contains 60 to 75% by weight of blast furnace slag fine powder, 8 to 12% by weight of calcium carbonate, 6 to 8% by weight of lithopone, 3 to 6% by weight of silica, It includes 4-5% by weight of quicklime, 1-3% by weight of sodium sulfate, 2-3% by weight of calcium chloride and 1-3% by weight of white pigment, but the whiteness is 89-98, and the compressive strength when cured for 28 days is 43-46MPa. , the stability is 0.5~0.59%.

또한, 상기 고로슬래그 미분말의 분말도는 6,000~9,000cm2/g일 수 있다.In addition, the fineness of the blast furnace slag powder may be 6,000 to 9,000 cm 2 /g.

또한, 상기 탄산칼슘은 발전소, 폐기물 소각시설, 하수 슬러지 처리시설로부터 배출되는 이산화탄소와 생석회 또는 산업부산물의 광물탄산화 반응을 통해 포집된 이산화탄소 포집물이고, 6,000~8,000cm2/g의 분말도를 가질 수 있다.In addition, the calcium carbonate is a carbon dioxide capture product collected through a mineral carbonation reaction of carbon dioxide and quicklime or industrial by-products discharged from power plants, waste incineration facilities, and sewage sludge treatment facilities, and has a fineness of 6,000 to 8,000 cm 2 /g can

또한, 상기 이산화탄소와 산화칼슘의 직접 반응은 이산화탄소 전환반응기에 의해 실시되되, 상기 이산화탄소 전환반응기는 발전소, 폐기물 소각시설, 하수 슬러지 처리시설에서 회수된 이산화탄소를 포함하는 배가스를 저장하는 가스저장부, 산화칼슘을 구비하고 상기 가스저장부로부터 공급되는 배가스와 반응하여 탄산칼슘을 생성하는 반응부, 상기 반응부에서 생성된 탄산칼슘을 포집하는 포집부 및 상기 반응부에서 미반응된 이산화탄소를 회수하는 회수부를 포함하고, 상기 회수부에 회수된 이산화탄소는 상기 가스저장부로 보내 재사용될 수 있다.In addition, the direct reaction between carbon dioxide and calcium oxide is carried out by a carbon dioxide conversion reactor, and the carbon dioxide conversion reactor is a gas storage unit for storing flue gas containing carbon dioxide recovered from power plants, waste incineration facilities, and sewage sludge treatment facilities, oxidation A reaction unit having calcium and reacting with exhaust gas supplied from the gas storage unit to generate calcium carbonate, a collecting unit collecting calcium carbonate generated in the reaction unit, and a recovery unit recovering unreacted carbon dioxide from the reaction unit. Including, the carbon dioxide recovered in the recovery unit can be sent to the gas storage unit and reused.

또한, 상기 백색안료는 산화아연, 이산화티탄 및 백운석 중에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.In addition, the white pigment may be at least one selected from zinc oxide, titanium dioxide, and dolomite.

본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물은 산업 부산물인 고로슬래그 미분말에 이산화탄소 포집물인 탄산칼슘을 주원료로 사용함으로써 친환경적이며 경제적인 효과가 있다.According to one embodiment disclosed in the present specification, the white cement composition containing calcium carbonate has an eco-friendly and economical effect by using calcium carbonate, which is a carbon dioxide trap, as a main raw material in fine powder of blast furnace slag, which is an industrial by-product.

또한, 경화속도가 빠르고 백색도가 뛰어나며 압축강도가 우수한 효과가 있다.In addition, it has a fast curing rate, excellent whiteness, and excellent compressive strength.

도 1은 이산화탄소 전환반응기를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a carbon dioxide conversion reactor.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 개시된 내용의 바람직한 실시예의 구성 및 작용 효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, look at the configuration and operation effects of preferred embodiments of the disclosure. For reference, in the drawings below, each component is omitted or schematically illustrated for convenience and clarity, and the size of each component does not reflect the actual size. In addition, like reference numerals refer to like components throughout the specification, and reference numerals for like components in individual drawings will be omitted.

본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물은 (1) 고로슬래그 미분말, (2) 탄산칼슘, (3) 리토폰, (4) 실리카, (5) 생석회, (6) 황산나트륨, (7) 염화칼슘 및 (8) 백색안료를 포함하고, 백색도 89~98, 28일간 양생 시 압축강도 43~46MPa, 및 안정도 0.5~0.59%를 만족한다.The white cement composition containing calcium carbonate according to an embodiment of the disclosure in this specification is (1) blast furnace slag fine powder, (2) calcium carbonate, (3) lithopone, (4) silica, (5) quicklime, ( 6) Contains sodium sulfate, (7) calcium chloride and (8) white pigment, and satisfies whiteness of 89 to 98, compressive strength of 43 to 46 MPa, and stability of 0.5 to 0.59% when cured for 28 days.

(1) 고로슬래그 미분말(1) Blast furnace slag fine powder

고로슬래그 미분말은 제철공장에서 선철과 함께 생성되는 용융슬래그를 급랭시켜 얻은 입상의 수쇄슬래그를 건조 및 분쇄하여 미분화한 것으로, 잠재수경성을 가지고 있으며, 산화제이철을 고로슬래그 미분말 전체 중량%에 대해 0.5중량% 미만으로 함유하는 것이 바람직하다. 이는 산화제이철의 함량이 0.5중량% 이상이면, 고로슬래그 분말도가 충분하다고 하더라도 고로슬래그 자체의 색상이 갈색을 띄기 때문에 조성물로 사용하기에 적합하지 않다. 고로슬래그 미분말의 반응성은 일반적으로 염기도 및 유리화율이 높을수록 크며, 비중은 2.90 내지 2.94 범위이고 분말도는 비표면적으로 6,000~9,000㎠/g이 적당하다. 상기 분말도가 6,000㎠/g 미만이면, 입자크기가 크므로 대기 중으로 노출되는 표면적이 충분하지 못해 원하는 수준으로의 백색도 구현이 어렵고, 9,000㎠/g를 초과하면, 초기 활성도 및 백색도는 좋으나 제조원가가 높아 경제성이 떨어지고 건조수축이 커지므로 균열이 발생하기 쉽다.Blast furnace slag fine powder is obtained by drying and pulverizing granular granular slag obtained by rapidly cooling molten slag produced together with pig iron in a steel mill, and has latent hydraulic properties. It is preferable to contain less than %. If the content of ferric oxide is 0.5% by weight or more, even if the blast furnace slag has a sufficient fineness, it is not suitable for use as a composition because the color of the blast furnace slag itself is brown. The reactivity of the blast furnace slag fine powder generally increases as the basicity and vitrification rate increase, the specific gravity ranges from 2.90 to 2.94, and the fineness of the powder in terms of specific surface area is 6,000 to 9,000 cm 2 /g. If the powder size is less than 6,000 cm 2 / g, the surface area exposed to the atmosphere is not sufficient because the particle size is large, making it difficult to achieve the desired level of whiteness. If it exceeds 9,000 cm 2 / g, the initial activity and whiteness are good, but the manufacturing cost is high. Due to high drying shrinkage, economical efficiency is low and cracks are likely to occur.

본 실시예에서 고로슬래그 미분말을 사용함에 따라 표면 활성도가 증가하며 Al2O3의 용출속도가 빨라지게 되어 에트링가이트(Ettringite)의 생성이 촉진되며, C-S-H계 수화물의 겔화를 촉진시키는 것과 동시에 미반응 부분을 감소시키는 효과가 있다. 고로슬래그 미분말은 SiO2 37.9%, Al2O3 12.5%, Fe2O3 0.3%, CaO 43.7%, 및 MgO 5.6%로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 환경에 따라 일부 성상은 변경될 수도 있다. In this embodiment, as the fine powder of blast furnace slag is used, the surface activity increases and the dissolution rate of Al 2 O 3 increases, so that the production of Ettringite is promoted, and the gelation of CSH-based hydrate is promoted, and at the same time, It has the effect of reducing the reaction part. The blast furnace slag fine powder may be composed of 37.9% SiO 2 , 12.5% Al 2 O 3 , 0.3% Fe 2 O 3 , 43.7% CaO, and 5.6% MgO, but is not limited thereto, and some properties may change depending on the environment. may be

이러한 고로슬래그 미분말은 조성물 전체 중량%에 대하여, 60~75중량%로 포함될 수 있는데, 이는 고로슬래그 미분말이 60중량% 미만이면, 강도 및 내구성이 저하될 수 있고, 75중량%를 초과하면, 강도 및 내구성은 개선되나 건조수축이 발생되며 경제성이 떨어질 수 있다.This blast furnace slag fine powder may be included in 60 to 75% by weight based on the total weight% of the composition, which means that if the blast furnace slag fine powder is less than 60% by weight, strength and durability may be lowered, and if it exceeds 75% by weight, strength and durability are improved, but drying shrinkage occurs and economic feasibility may decrease.

(2) 탄산칼슘(2) Calcium carbonate

탄산칼슘은 발전소, 폐기물 소각시설, 하수 슬러리 처리시설로부터 배출되는 이산화탄소(CO2)와 산화칼슘(CaO) 또는 산업부산물의 광물탄산화 반응을 통해 포집된 이산화탄소(CO2) 포집물이고, 6,000~8,000cm2/g의 분말도를 가질 수 있다. 상기 산업부산물은 산화칼슘(CaO)을 다량으로 포함하고 있는 제강슬래그, 폐콘크리트 미분 또는 생활 폐기물 소각재일 수 있으며, pH조절을 목적으로 산과 암모늄염을 용제로 추가하여 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. Calcium carbonate is carbon dioxide (CO 2 ) and calcium oxide (CaO) discharged from power plants, waste incineration facilities, and sewage slurry treatment facilities, or carbon dioxide (CO 2 ) captured through the mineral carbonation reaction of industrial by-products. It may have a fineness of cm 2 /g. The industrial by-products may be steelmaking slag, waste concrete powder, or domestic waste incineration ash containing a large amount of calcium oxide (CaO), and may be used by adding acids and ammonium salts as solvents for the purpose of pH control, but are not limited thereto.

탄산칼슘은 건설용으로 많이 사용되고, Calcite, Aragonite, Vaterite의 3가지 결정구조를 가지며, 골재 내부 수분이 빠져나간 자리에 공극을 매우는 충진재 역할을 하여 강도 증진 효과에 기여한다. 탄산칼슘은 CaCO3 92.8%, MgO 2.73%, SiO2 1.41%, Fe2O3 0.26%, Al2O3 0.38%, Na2O 0.08%, 및 K2O 0.18%로 구성될 수 있다.Calcium carbonate is widely used for construction and has three crystal structures: Calcite, Aragonite, and Vaterite. Calcium carbonate may consist of 92.8% CaCO 3 , 2.73% MgO, 1.41% SiO 2 , 0.26% Fe 2 O 3 , 0.38% Al 2 O 3 , 0.08% Na 2 O, and 0.18% K 2 O.

이러한 탄산칼슘은 조성물 전체 중량%에 대하여, 8~12중량% 포함될 수 있는데, 이는 8중량% 미만이면, 내식성이 떨어질 수 있고, 12중량%를 초과하면, 내구성이 미흡해지는 문제가 발생될 수 있다.This calcium carbonate may be included in an amount of 8 to 12% by weight based on the total weight% of the composition. If it is less than 8% by weight, corrosion resistance may be poor, and if it exceeds 12% by weight, durability may be insufficient. .

한편, 상기 이산화탄소와 산화칼슘의 직접 반응은 이산화탄소 전환반응기에 의해 실시될 수 있다. 도 1을 참조하면, 이산화탄소 전환반응기(100)는 발전소, 폐기물 소각시설, 하수 슬러지 처리시설에서 회수된 이산화탄소를 포함하는 배가스를 저장하는 가스저장부(10), 산화칼슘을 구비하고 상기 가스저장부(10)로부터 공급되는 배가스와 반응하여 탄산칼슘을 생성하는 반응부(20), 상기 반응부(20)에서 생성된 탄산칼슘을 포집하는 포집부(30) 및 상기 반응부(20)에서 미반응된 이산화탄소를 회수하는 회수부(40)를 포함하고, 상기 회수부(40)에 회수된 이산화탄소는 상기 가스저장부(10)로 보내 재사용될 수 있다. 예컨대, 도면에는 부호로 표시하지 않았지만 상기 반응부(20)는 배가스가 유입되는 유입구, 생성된 탄산칼슘이 배출되는 제1 배출구 및 미반응된 이산화탄소가 배출되는 제2 배출구를 포함하고, 상기 유입구는 제1 배출구 및 제2 배출구보다 하부측에 위치될 수 있다.Meanwhile, the direct reaction between carbon dioxide and calcium oxide may be performed by a carbon dioxide conversion reactor. Referring to FIG. 1, the carbon dioxide conversion reactor 100 includes a gas storage unit 10 for storing flue gas containing carbon dioxide recovered from a power plant, a waste incineration facility, and a sewage sludge treatment facility, and calcium oxide, and the gas storage unit The reaction unit 20 reacts with the exhaust gas supplied from (10) to produce calcium carbonate, the collection unit 30 collects the calcium carbonate generated in the reaction unit 20, and unreacted in the reaction unit 20 It includes a recovery unit 40 for recovering the recovered carbon dioxide, and the carbon dioxide recovered in the recovery unit 40 can be sent to the gas storage unit 10 and reused. For example, although not indicated by numerals in the drawings, the reaction unit 20 includes an inlet through which exhaust gas flows in, a first outlet through which generated calcium carbonate is discharged, and a second outlet through which unreacted carbon dioxide is discharged, and the inlet includes It may be located lower than the first outlet and the second outlet.

(3) 리토폰 (3) lithopone

리토폰(lithopone)은 황화아연과 황산바륨의 혼합물로 이루어진 백색의 미분말로, 황산바륨에 탄소를 넣어 공기를 막고 900℃로 가열하며 환원한 것을 물로 추출해서 황화바륨 용액을 만든다. 한편, 아연을 묽은 황산으로 녹여 황산아연 용액을 만든다. 황화바륨 용액 속에 황산아연 용액을 넣고, 황화아연과 황산바륨을 침전시켜, 거름, 물세척, 건조한다. 건조 후 공기를 막고 800℃로 가열하여 물로 냉각하고 건조해서 제조한다. 한편, 리토폰은 순백이며, 은폐력, 착색력 모두 연백, 아연화보다 크고, 물 알칼리에 침해되지 않지만 산에는 침해될 수 있다. 주로 페인트로서의 용도로 사용되며, 백색의 착색제로서 고무 배합제에 이용되고 백색도와 경제성을 높이기 위해 고가의 다른 백색안료와 혼합하여 백색시멘트 첨가용으로도 사용될 수 있다. 리토폰은 황화아연과 황산바륨이 99%이상이고, 백색도 96% 이상, pH 7.5, 입도 10㎛, 및 함수율 0.02%이하의 조건을 만족할 수 있다.Litopone is a white fine powder composed of a mixture of zinc sulfide and barium sulfate. Carbon is put into barium sulfate, air is blocked, heated at 900 ° C, and the reduced product is extracted with water to make a barium sulfide solution. Meanwhile, dissolve   zinc with dilute   sulfuric acid to make   zinc sulfate   solution. Add zinc sulfate solution to barium sulfide solution, precipitate zinc sulfide and barium sulfate, fertilize, wash with water, and dry. After drying, it is prepared by blocking air, heating to 800 ° C, cooling with water, and drying. On the other hand, lithopone is pure white, both hiding power and tinting power are greater than that of lead white and zincate, and is not affected by water alkali, but can be attacked by acid. It is mainly used as a paint, and as a white colorant, it is used in rubber compounding agents and can also be used for adding white cement by mixing with other expensive white pigments to increase whiteness and economic feasibility. Lithophone may satisfy the conditions of zinc sulfide and barium sulfate of 99% or more, whiteness of 96% or more, pH 7.5, particle size of 10 μm, and moisture content of 0.02% or less.

이러한 리토폰은 조성물 전체 중량%에 대하여, 6~8중량%로 포함될 수 있는데, 이는 6중량% 미만이면, 내식성이 떨어질 수 있고, 8중량%를 초과하면, 비용이 상승하여 경제성이 떨어질 수 있다.Such lithopone may be included in an amount of 6 to 8% by weight based on the total weight of the composition. If it is less than 6% by weight, corrosion resistance may be deteriorated, and if it exceeds 8% by weight, cost may increase and thus economical efficiency may be reduced. .

(4) 실리카 (4) Silica

실리카는 SiO2 함량이 99.5% 수준의 실라카 제조공정에서 생산되는 중간 품위의 실리카이고, 비중은 2.66이며, 평균입경이 10.4㎛ 이하 수준으로 보통 포틀랜드 시멘트의 평균 입경(17~20㎛)보다 우수하다. 이와 같은 특성으로 인해 시멘트계 수화물의 최밀 충전과 규산칼슘(Calcium Silicate) 광물의 수화물(CSH, Calcium Silicate Hydrates)을 활성화 하는데 도움을 주어 강도 증진에 효과가 있으며, 채움재, 그라우트재, 속경성 시멘트계 등 고강도 혼합재 역할을 한다. 실리카는 SiO2 99.5%, Al2O3 0.19%, CaO 0.02%, Fe2O3 0.01%, MgO 0.01%, Na2O 0.04%, 및 Others 0.07%로 구성될 수 있으며, 이때 Ig. Loss는 0.14%일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 환경에 따라 일부 성상은 변경될 수도 있다.Silica is a medium-grade silica produced in the silica manufacturing process with a SiO 2 content of 99.5%, a specific gravity of 2.66, and an average particle diameter of 10.4㎛ or less, which is superior to the average particle diameter of ordinary Portland cement (17-20㎛). do. Due to these characteristics, it helps to activate the dense filling of cement-based hydrates and calcium silicate mineral hydrates (CSH, Calcium Silicate Hydrates), which is effective in increasing strength, and is effective in increasing strength, such as fillers, grout materials, and fast-setting cement systems. Serves as a mixture. Silica may consist of 99.5% SiO 2 , 0.19% Al 2 O 3 , 0.02% CaO, 0.01% Fe 2 O 3 , 0.01% MgO, 0.04% Na 2 O, and 0.07% Others, wherein Ig. Loss may be 0.14%, but is not limited thereto, and some properties may be changed depending on the environment.

이러한 실리카는 조성물 전체 중량%에 대하여, 3~6중량%로 포함될 수 있는데, 이는 실리카가 3중량% 미만이면, 높은 압축강도 발현이 어려울 수 있고, 6중량%를 초과하면, 경화가 빠르게 일어나 물성 및 내구성이 떨어질 수 있다.Such silica may be included in an amount of 3 to 6% by weight based on the total weight% of the composition. If the amount of silica is less than 3% by weight, it may be difficult to develop high compressive strength, and if it exceeds 6% by weight, hardening occurs quickly and physical properties and durability may deteriorate.

(5) 생석회(5) quicklime

생석회(CaO)는 산화칼슘이라고도 하고, 순수한 것은 입방정의 백색 결정으로 녹는점은 2570℃이며 백색 분말상태이다. 이러한 생석회의 입도는 200mesh 이상의 것으로, 탄산칼슘과 결합화를 통해 강도를 향상시키고 칼슘이 부족해지는 현상을 방지하며, 잠재수경성을 촉진시키는 자극제로서 이온 응집반응 및 포졸란 반응을 수행하는 역할을 한다.Calcium oxide (CaO) is also called calcium oxide, and the pure one is a cubic white crystal with a melting point of 2570℃ and is in the form of a white powder. The particle size of this quicklime is 200 mesh or more, and it serves to improve strength through bonding with calcium carbonate, prevent calcium deficiency, and perform ionic aggregation and pozzolanic reactions as a stimulant that promotes latent hydraulic properties.

이러한 생석회는 조성물 전체 중량%에 대하여, 4~5중량%로 포함될 수 있는데, 이는 생석회가 4중량% 미만이면, 경도 강화 효과가 미미할 수 있고, 5중량%를 초과하면, 과다한 팽창으로 균열을 야기할 수 있다.Such quicklime may be included in 4 to 5% by weight based on the total weight of the composition. If the amount of quicklime is less than 4% by weight, the hardness enhancing effect may be insignificant, and if it exceeds 5% by weight, cracking may occur due to excessive expansion. can do.

(6) 황산나트륨 (6) Sodium sulfate

황산나트륨(Na2SO4)은 무수물 또는 몇 가지 수화물 형태로 존재하며 대부분 물에 잘 녹는 백색 고체로, 비중은 2.7 정도이고 입도는 200mesh 이상인 것이 바람직하다. 특히, 황산 소듐 십수화물(Na2SO4 .10H2O)이 상용하는 주요 제품이며, 세제의 제조 및 종이 펄프화를 위한 크래프트(Kraft) 공정에 주로 사용될 수 있고, 무수 황산 소듐은 실험실에서 유기 용매의 수분 제거용으로 많이 쓰인다. 예컨대, 황산나트륨은 수화반응에 의해 초기에 에트링가이트 활성화로 초기 강도가 증가되며 중장기적으로 수산화칼슘과의 포졸란 반응으로 압축강도 및 내구성을 향상시키는 역할을 한다.Sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) exists in the form of an anhydride or several hydrates and is mostly a white solid soluble in water, preferably having a specific gravity of about 2.7 and a particle size of 200 mesh or more. In particular, sodium sulfate decahydrate (Na 2 SO 4 . 10H 2 O) is a commercially available main product, and can be mainly used in the Kraft process for manufacturing detergents and paper pulping, and anhydrous sodium sulfate is an organic product in laboratories. It is often used to remove moisture from solvents. For example, sodium sulfate increases initial strength by activating ettringite at an early stage through a hydration reaction, and serves to improve compressive strength and durability through a pozzolanic reaction with calcium hydroxide in the mid- to long-term.

이러한 황산나트륨는 조성물 전체 중량%에 대하여, 1~3중량%로 포함될 수 있는데, 이는 생석회가 1중량% 미만이면, 원활한 수화작용을 충분히 수행하지 못하게 되어 압축강도 및 내구성 강화 효과가 미미할 수 있고, 3중량%를 초과하면, 수화작용 향상에는 도움이 되지만 비용이 증가될 수 있어 경제성이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다. Such sodium sulfate may be included in an amount of 1 to 3% by weight based on the total weight% of the composition. If the amount of quicklime is less than 1% by weight, smooth hydration may not be sufficiently performed, and the effect of enhancing compressive strength and durability may be insignificant. If the % is exceeded, it is helpful to improve hydration, but the cost may be increased, which may cause a problem of low economic feasibility.

(7) 염화칼슘 (7) Calcium chloride

염화칼슘(CaCl2)은 염소와 칼슘이 반응하여 만들어진 이온성 화합물로, 다른 조성과 함께 혼합된 혼합물에 가소성을 부여하여 수화물 반응을 촉진함으로써 초기에 경화하는데 기여할 수 있다. 특히, 이수화물의 염화칼슘 및 무수물의 염화칼슘은 조해성(deliquescence)이 강하여 수분을 잘 흡수한다. 한편, 염화칼슘은 구형, 후레이크형, 분말형 등이 있으며, 반응성을 증가시키기 위해 분말형을 사용하는 것이 바람직하다.Calcium chloride (CaCl 2 ) is an ionic compound made by the reaction of chlorine and calcium, and may contribute to initial hardening by promoting a hydrate reaction by imparting plasticity to a mixture mixed with other components. In particular, dihydrate calcium chloride and anhydrous calcium chloride have strong deliquescence and absorb moisture well. On the other hand, calcium chloride has a spherical shape, a flake shape, a powder type, etc., and it is preferable to use a powder type to increase reactivity.

이러한 염화칼슘는 조성물 전체 중량%에 대하여, 2~3중량%로 포함될 수 있는데, 이는 염화칼슘이 2중량% 미만이면, 초기 경화가 어려울 수 있고, 3중량%를 초과하면, 내수성이 떨어질 수 있다.Such calcium chloride may be included in 2 to 3% by weight based on the total weight% of the composition. If the amount of calcium chloride is less than 2% by weight, initial curing may be difficult, and if it exceeds 3% by weight, water resistance may be deteriorated.

(8) 백색안료(8) white pigment

백색안료는 백색도를 높이기 위해 사용하는 것으로, 산화아연, 이산화티탄 및 백운석 중에서 선택되는 하나 이상, 바람직하게는 산화아연을 단독으로 사용해도 되지만 산화아연과 백운석을 1:2의 중량비로 혼합하여 사용할 수도 있다. 이러한 경우 백색도 확보가 보다 더 용이할 수 있다.The white pigment is used to increase the whiteness, and at least one selected from zinc oxide, titanium dioxide and dolomite, preferably zinc oxide may be used alone, but zinc oxide and dolomite may be mixed in a weight ratio of 1:2 and used. there is. In this case, it may be easier to secure whiteness.

이러한 백색안료는 조성물 전체 중량%에 대하여, 1~3중량%로 포함될 수 있는데, 이는 백색안료가 1중량% 미만이면, 백색도 확보가 어려울 수 있고, 3중량%를 초과하면, 과다 투입으로 경제성이 떨어질 수 있다.These white pigments may be included in an amount of 1 to 3% by weight based on the total weight% of the composition. If the white pigment is less than 1% by weight, it may be difficult to secure whiteness, and if it exceeds 3% by weight, economic feasibility is increased due to excessive input. can fall

<실시예 1 내지 3, 비교예 1> <Examples 1 to 3, Comparative Example 1>

하기 표 1에 기재된 백색시멘트의 조성 및 함량을 상온에서 일정속도로 정밀 혼합하여 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 백색시멘트를 제조하였다. White cement of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 was prepared by precision mixing the composition and content of the white cement shown in Table 1 at room temperature at a constant speed.

표 1의 함량은 중량%이다.The content in Table 1 is % by weight.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 고로슬래그 미분말blast furnace slag fine powder 6,500 cm2/g6,500 cm 2 /g 6161 6868 7575 -- 3,200 cm2/g3,200 cm 2 /g -- -- -- 8181 탄산칼슘calcium carbonate 1212 1010 88 77 리토폰lithopon 88 77 66 55 실리카silica 55 44 33 22 생석회quicklime 55 4.54.5 44 33 황산나트륨sodium sulfate 33 22 1One 0.50.5 염화칼슘calcium chloride 33 2.52.5 22 1One 백색안료white pigment 산화아연zinc oxide 33 22 1One 0.50.5

실험예 1. 물리적 특성 평가Experimental Example 1. Evaluation of physical properties

실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 물리적 특성을 확인하기 위하여 하기 표 2에 기재된 시험법으로 각각 시험을 실시하였으며, 그 결과는 표 3에 나타내었다.In order to confirm the physical properties of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, tests were performed according to the test methods described in Table 2 below, and the results are shown in Table 3.

표 3에서 KS L 5204는 백색시멘트 KS 규격이다.In Table 3, KS L 5204 is the white cement KS standard.

시험명test name 시험법test method 분말도fineness KS L 5106KS L 5106 안정도stability KS L 5107KS L 5107 응결시간condensation time KS L 5108KS L 5108 압축강도compressive strength KS L ISO 679KS L ISO 679 백색도whiteness KS L 5113KS L 5113

구분division KS L 5204
(기준치)
KS L 5204
(standard value)
실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1
분말도(cm2/g), 비표면적Fineness (cm 2 /g), specific surface area 3,000 이상over 3,000 6,5006,500 6,5006,500 6,5006,500 3,2003,200 압축강도(MPa)Compressive strength (MPa) 3일3 days 12.5 이상12.5+ 15.415.4 14.314.3 13.913.9 10.610.6 7일7 days 22.5 이상22.5+ 30.630.6 28.328.3 26.726.7 20.220.2 28일28 days 42.5 이상42.5 or higher 45.245.2 44.144.1 43.243.2 38.138.1 백색도(헌터법)Whiteness (Hunter method) 89 이상89 or higher 90.990.9 90.490.4 90.190.1 87.787.7 안정도(%)Stability (%) 0.80 이하0.80 or less 0.530.53 0.560.56 0.580.58 0.600.60 응결시간condensation time 초결(분)Initial (minute) 60 이상over 60 172172 179179 185185 197197 종결(시간)closure (hours) 10 이하below 10 77 77 77 77

표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 3은 모든 시험에서 기준치 이상으로 나타난 반면, 비교예 1에서는 압축강도 및 백색도가 기준 이하로 나타났다. 따라서, 고로슬래그 미분말의 분말도나 탄산칼슘의 함량은 백색시멘트의 압축강도 및 백색도에 영향을 준다는 사실을 알 수 있었다. Referring to Table 3, Examples 1 to 3 showed more than the standard value in all tests, whereas in Comparative Example 1, the compressive strength and whiteness were below the standard. Therefore, it was found that the fineness of blast furnace slag powder or the content of calcium carbonate affected the compressive strength and whiteness of white cement.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.The disclosed content is only an example, and can be variously modified and implemented by those skilled in the art without departing from the subject matter of the claim claimed in the claims, so the protection scope of the disclosed content is limited to the specific It is not limited to the examples.

100: 이산화탄소 전환반응기
10: 가스저장부
20: 반응부
30: 포집부
40: 회수부
100: carbon dioxide conversion reactor
10: gas storage unit
20: reaction unit
30: collection unit
40: recovery unit

Claims (5)

고로슬래그 미분말 60~75중량%, 탄산칼슘 8~12중량%, 리토폰 6~8중량%, 실리카 3~6중량%, 생석회 4~5중량%, 황산나트륨 1~3중량%, 염화칼슘 2~3중량% 및 백색안료 1~3중량%를 포함하되, 백색도는 89~98이고, 28일간 양생 시 압축강도는 43~46MPa이며, 안정도는 0.5~0.59%인 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물.
60 to 75% by weight of blast furnace slag fine powder, 8 to 12% by weight of calcium carbonate, 6 to 8% by weight of lithopone, 3 to 6% by weight of silica, 4 to 5% by weight of quicklime, 1 to 3% by weight of sodium sulfate, 2 to 3 calcium chloride It includes 1 to 3% by weight and white pigment, but the whiteness is 89 to 98, the compressive strength is 43 to 46 MPa when cured for 28 days, and the stability is 0.5 to 0.59%. White containing calcium carbonate, characterized in that cement composition.
제1항에 있어서,
상기 고로슬래그 미분말의 분말도는 6,000~9,000cm2/g인 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물.
According to claim 1,
The white cement composition containing calcium carbonate, characterized in that the fine powder of the blast furnace slag is 6,000 ~ 9,000 cm 2 / g.
제1항에 있어서,
상기 탄산칼슘은 발전소, 폐기물 소각시설, 하수 슬러지 처리시설로부터 배출되는 이산화탄소와 생석회 또는 산업부산물의 광물탄산화 반응을 통해 포집된 이산화탄소 포집물이고, 6,000~8,000cm2/g의 분말도를 가지는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물.
According to claim 1,
The calcium carbonate is a carbon dioxide capture product collected through a mineral carbonation reaction of carbon dioxide and quicklime or industrial by-products discharged from power plants, waste incineration facilities, and sewage sludge treatment facilities, and has a fineness of 6,000 to 8,000 cm 2 /g. A white cement composition containing calcium carbonate.
제3항에 있어서,
상기 이산화탄소와 산화칼슘의 직접 반응은 이산화탄소 전환반응기에 의해 실시되되, 상기 이산화탄소 전환반응기는, 발전소, 폐기물 소각시설, 하수 슬러지 처리시설에서 회수된 이산화탄소를 포함하는 배가스를 저장하는 가스저장부; 산화칼슘을 구비하고 상기 가스저장부로부터 공급되는 배가스와 반응하여 탄산칼슘을 생성하는 반응부; 상기 반응부에서 생성된 탄산칼슘을 포집하는 포집부; 및 상기 반응부에서 미반응된 이산화탄소를 회수하는 회수부;를 포함하고, 상기 회수부에 회수된 이산화탄소는 상기 가스저장부로 보내 재사용되는 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물.
According to claim 3,
The direct reaction between carbon dioxide and calcium oxide is carried out by a carbon dioxide conversion reactor, wherein the carbon dioxide conversion reactor includes a gas storage unit for storing flue gas containing carbon dioxide recovered from a power plant, a waste incineration facility, and a sewage sludge treatment facility; a reaction unit having calcium oxide and generating calcium carbonate by reacting with exhaust gas supplied from the gas storage unit; a collection unit for collecting calcium carbonate generated in the reaction unit; and a recovery unit for recovering unreacted carbon dioxide in the reaction unit, wherein the carbon dioxide recovered in the recovery unit is sent to the gas storage unit and reused.
제1항에 있어서,
상기 백색안료는 산화아연, 이산화티탄 및 백운석 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄산칼슘을 포함하는 백색시멘트 조성물.
According to claim 1,
The white pigment is a white cement composition containing calcium carbonate, characterized in that at least one selected from zinc oxide, titanium dioxide and dolomite.
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