KR20230093138A - Pozzolan cement composition and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 견지에 의하면, 알루미노실리케이트 화합물(Al-Si-O)을 포함하는 리튬 추출 공정 부산물을 건조하는 단계; 상기 건조된 부산물을 분말화하는 단계; 상기 분말화된 부산물을 규사 분말 또는 실리카퓸과 혼합하여 실리카질 혼합재를 제조하는 단계; 및 상기 실리카질 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement)와 중량비로 3:7 내지 1:9로 혼합하는 단계를 더 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 또 다른 일 견지에 의하면, 보통 포틀랜드 시멘트 및 클링커로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 70 내지90 중량%; 및 알루미노실리케이트 화합물(Al-Si-O)을 포함하는 리튬 추출 공정 부산물을 포함하는 실리카질 혼합재 10 내지 30중량%;를 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물이 제공된다. 본 발명에 의하면, 리튬 추출 공정에서 발생하는 부산물을 활용하여 압축 강도가 향상되고 수축 균열 발생이 저감되는 포졸란 시멘트를 경제적으로 획득할 수 있다.According to one aspect of the present invention, drying a lithium extraction process by-product containing an aluminosilicate compound (Al-Si-O); Powdering the dried by-product; Preparing a siliceous mixture by mixing the powdered by-product with silica sand powder or silica fume; and mixing the siliceous mixture with Ordinary Portland Cement in a weight ratio of 3:7 to 1:9. According to another aspect of the present invention, 70 to 90% by weight of at least one selected from the group consisting of ordinary Portland cement and clinker; And 10 to 30% by weight of a siliceous mixture containing a lithium extraction process by-product containing an aluminosilicate compound (Al-Si-O); a pozzolan cement composition is provided. According to the present invention, it is possible to economically obtain pozzolan cement having improved compressive strength and reduced shrinkage cracking by utilizing by-products generated in the lithium extraction process.

Description

포졸란 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법{Pozzolan cement composition and method for preparing the same} Pozzolan cement composition and method for preparing the same {Pozzolan cement composition and method for preparing the same}

본 발명은 리튬 광석으로부터 리튬을 추출한 후 잔여 부산물인 알루미노실리케이트(alumino-silicate) 화합물을 활용하여 제조한 포졸란 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pozzolan cement composition prepared by utilizing an alumino-silicate compound, which is a residual by-product after extracting lithium from lithium ore, and a method for preparing the same.

리튬은 이차전지용 소재로, 하이브리드 및 전기 자동차의 동력원으로 그 중요성이 최근 대두되고 있으며, 향후 시장 규모는 현재 대비 50~100배 이상 성장할 것으로 예상되고 있다.The importance of lithium as a material for secondary batteries and as a power source for hybrid and electric vehicles has recently emerged, and the future market size is expected to grow by 50 to 100 times compared to the present.

일반적으로 리튬은 리튬을 함유하고 있는 광석으로부터 추출할 수 있으며, 리튬 함유 광석 내에서 리튬은 LiAlSi2O6 (스포듀민(Spodumene))이라는 광물상으로 존재한다.In general, lithium can be extracted from ores containing lithium, and lithium exists as a mineral phase called LiAlSi 2 O 6 (Spodumene) in lithium-containing ores.

이 리튬은 치밀한 형태의 α상으로 존재하고 있기 때문에, 등록특허 제10-2307918호와 같이 리튬 광석으로부터 리튬을 추출하기 위해서는 이를 β상으로 전환한 후 황산 등으로 침출시켜 추출하는 기술 등이 개발되어 있다.Since this lithium exists in the dense form of α-phase, in order to extract lithium from lithium ore, as in Patent No. 10-2307918, a technique of converting it to β-phase and then leaching it with sulfuric acid and extracting it has been developed. there is.

리튬 광석으로부터 리튬을 회수하는 일련의 공정에서, 리튬 광석의 주 광물상인 스포듀민(LiAlSi2O6)이 황산 배소 공정에 의해 광석의 Li+ 이온 자리에 황산으로부터 해리된 H+ 이온으로 이온교환 되고, 이온 교환된 Li+ 이온이 해리된 SO4 2- 이온과 결합하고, 석출반응이 진행되어 황산리튬 (Li2SO4)으로 석출될 수 있다.In a series of processes for recovering lithium from lithium ore, spodumene (LiAlSi 2 O 6 ), the main mineral phase of lithium ore, is ion-exchanged with H + ions dissociated from sulfuric acid at the Li + ion site of the ore by the sulfuric acid roasting process. , ion-exchanged Li + ions combine with dissociated SO 4 2- ions, and a precipitation reaction proceeds to precipitate lithium sulfate (Li 2 SO 4 ).

석출된 황산리튬(Li2SO4)을 물을 이용하여 침출시킨 다음 고액 분리하면, 황산리튬과 잔여 부산물이 남게 된다.When the precipitated lithium sulfate (Li 2 SO 4 ) is leached with water and then solid-liquid separated, lithium sulfate and residual by-products remain.

즉, 황산리튬(Li2SO4)은 물에 용해되어 침출되는 반면, 알루미노실리케이트(Al2O3 4SiO2, AlSi2O6)는 물에 용해되지 않고, 고체 화합물 형태로 잔류하게 되는 것이다.That is, lithium sulfate (Li 2 SO 4 ) is dissolved in water and leached out, while aluminosilicate (Al 2 O 3 4SiO 2 , AlSi 2 O 6 ) is insoluble in water and remains in the form of a solid compound. .

리튬 광석 내 리튬은 약 2~3% 정도 함유되어 있어, 리튬 추출 후 상당량의맥석(脈石)이 남게 된다. 예를 들어, 리튬 광석 20만톤을 취급하여 이로부터 리튬을 2~3% 추출하고 나면, 잔여 부산물은 70~80%가 남게 된다.Lithium in lithium ore contains about 2 to 3%, so a significant amount of gangue remains after lithium extraction. For example, after handling 200,000 tons of lithium ore and extracting 2-3% of lithium from it, 70-80% of residual by-products remain.

국내외 기술로 리튬 정광(精鑛)으로부터 리튬을 추출하는 기술은 활성화 되어 개발 중이나, 리튬 추출 후 부산물을 재활용하기 위한 연구 사례는 미흡한 실정이다.As a domestic and foreign technology, the technology to extract lithium from lithium concentrate is actively being developed, but research cases for recycling by-products after lithium extraction are insufficient.

이에 리튬 추출 후의 부산물을 경제적으로 재활용 할 수 있는 방법이 제공되는 경우 관련 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.Accordingly, if a method for economically recycling by-products after lithium extraction is provided, it is expected to be useful in related fields.

본 발명은 포졸란 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 알루미노실리케이트 화합물을 포함하는 리튬 추출 공정 부산물을 규사 분말 또는 실리카퓸과 혼합함으로써 포졸란 수화물을 형성할 수 있고, 따라서 압축 강도가 우수한 시멘트를 제조할 수 있는 포졸란 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention relates to a pozzolanic cement composition and a method for preparing the same, wherein a pozzolanic hydrate can be formed by mixing lithium extraction process by-products including an aluminosilicate compound with silica sand powder or silica fume, thereby preparing cement having excellent compressive strength. An object of the present invention is to provide a pozzolanic cement composition and a method for preparing the same.

본 발명의 일 견지에 의하면, 알루미노실리케이트 화합물(Al-Si-O)을 포함하는 리튬 추출 공정 부산물을 건조하는 단계; 상기 건조된 부산물을 분말화하는 단계; 상기 분말화된 부산물을 규사 분말 또는 실리카퓸과 혼합하여 실리카질 혼합재를 제조하는 단계; 및 상기 실리카질 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement)와 중량비로 3:7 내지 1:9로 혼합하는 단계를 더 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, drying a lithium extraction process by-product containing an aluminosilicate compound (Al-Si-O); Powdering the dried by-product; Preparing a siliceous mixture by mixing the powdered by-product with silica sand powder or silica fume; and mixing the siliceous mixture with Ordinary Portland Cement in a weight ratio of 3:7 to 1:9.

본 발명의 또 다른 일 견지에 의하면, 보통 포틀랜드 시멘트 및 클링커로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 70 내지90 중량%; 및 알루미노실리케이트 화합물(Al-Si-O)을 포함하는 리튬 추출 공정 부산물을 포함하는 실리카질 혼합재 10 내지 30중량%;를 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, 70 to 90% by weight of at least one selected from the group consisting of ordinary Portland cement and clinker; And 10 to 30% by weight of a siliceous mixture containing a lithium extraction process by-product containing an aluminosilicate compound (Al-Si-O); a pozzolan cement composition is provided.

본 발명에 의하면, 리튬 추출 공정에서 발생하는 부산물을 활용하여 압축 강도가 향상되고 수축 균열 발생이 저감되는 포졸란 시멘트를 경제적으로 획득할 수 있다.According to the present invention, it is possible to economically obtain pozzolan cement having improved compressive strength and reduced shrinkage cracking by utilizing by-products generated in the lithium extraction process.

도 1은 본 발명의 리튬 추출 공정에서 발생하는 부산물의 XRD 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 포졸란 시멘트의 압축 강도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the XRD results of by-products generated in the lithium extraction process of the present invention.
Figure 2 shows the results of measuring the compressive strength of the pozzolan cement prepared in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4.

이하, 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. However, the embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명은 포졸란 시멘트 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pozzolanic cement composition and a method for preparing the same.

구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 알루미노실리케이트 화합물(Al-Si-O)을 포함하는 리튬 추출 공정 부산물을 건조하는 단계; 상기 건조된 부산물을 분말화하는 단계; 상기 분말화된 부산물을 규사 분말과 혼합하여 실리카질 혼합재를 제조하는 단계; 및 상기 실리카질 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement)와 중량비로 3:7 내지 1:9로 혼합하는 단계를 더 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법이 제공된다.Specifically, according to one aspect of the present invention, drying the by-product of the lithium extraction process containing an aluminosilicate compound (Al-Si-O); Powdering the dried by-product; Preparing a siliceous mixture by mixing the powdered by-product with silica sand powder; and mixing the siliceous mixture with Ordinary Portland Cement in a weight ratio of 3:7 to 1:9.

상기 리튬 추출 공정 부산물은 리튬 함유 광석인 리튬 정광으로부터 리튬을 추출하고 난 후의 잔여 부산물을 의미할 수 있고, 예를 들어, 고체 화합물 형태의 알루미노실리케이트(Alumino-silicate) 등을 의미할 수 있다.The by-product of the lithium extraction process may mean a residual by-product after extracting lithium from a lithium concentrate, which is a lithium-containing ore, and may mean, for example, alumino-silicate in the form of a solid compound.

도 1의 XRD에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 리튬 추출 공정 부산물은 하기 표 1과 같이 H(Al·SiO2)O6(50.9%), SiO2(6.7%), Ca(SO4)·2H2O(22.6%), H(Al·Si2O6)(11.2%), Li2(SO4) ·H2O(3.1%), (Ca0.94Na0.06)Al2Si2O8(5.4%) 등의 결정상으로 이루어질 수 있다.As can be seen from the XRD of FIG. 1, the by-products of the lithium extraction process of the present invention are H(Al·SiO 2 )O 6 (50.9%), SiO 2 (6.7%), Ca(SO 4 ) as shown in Table 1 below. 2H 2 O (22.6%), H(Al Si 2 O 6 ) (11.2%), Li 2 (SO 4 ) H 2 O (3.1%), (Ca 0.94 Na 0.06 )Al 2 Si 2 O 8 (5.4%) and the like.

  CaOCaO SiO2 SiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 MgOMgO Fe2O3 Fe 2 O 3 SO3 SO 3 K2O K2O 수분moisture 리튬 추출 공정 부산물Lithium extraction process by-product 3.273.27 57.757.7 21.421.4 0.350.35 1.071.07 7.057.05 0.90.9 5~10%5-10%

상기 리튬 함유 광석은 리튬 추출 공정 중에 황산 배소 과정을 거치게 되므로, 부산물은 Li2(SO4) ·H2O 결정상을 포함할 수 있고, 황산 리튬을 물로 용해하여 침출하는 과정에서 불순물을 정제하기 위해 pH를 조정하기 위해 투입되는 수산화칼슘(Ca(OH)2)에 의해 Ca(SO4)·2H2O 결정상을 포함할 수 있다.Since the lithium-containing ore undergoes a sulfuric acid roasting process during the lithium extraction process, the by-product may include a crystal phase of Li 2 (SO 4 ) H 2 O, and in order to purify impurities in the process of dissolving and leaching lithium sulfate with water By adding calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) to adjust the pH, a Ca(SO 4 )·2H 2 O crystal phase may be included.

H2SO4+Ca(OH)2→Ca(SO4)·2H2OH 2 SO 4 +Ca(OH) 2 →Ca(SO 4 )·2H 2 O

또한, 상기 부산물은 주로 알루미노실리케이트 결정상인 H(Al·SiO2)O6 및 H(Al·Si2O6)로 구성되어 있으며, 전체 결정상 중 약 62% 포함될 수 있다.In addition, the by-product mainly consists of aluminosilicate crystal phases, H(Al·SiO 2 )O 6 and H(Al·Si 2 O 6 ), and may include about 62% of the total crystal phase.

상기 부산물은 습식 공정을 거쳐 함수율이 25 내지 35%일 수 있으므로, 함수율 3% 이하가 되도록 건조하는 단계를 수행할 수 있다. 함수율이 3% 초과인 경우 수분이 과다하여 분말화가 용이하지 않은 문제가 있고, 3% 이하인 경우 분말화 공정에서 설비의 마찰에 의해 발생하는 열로 충분히 건조할 수 있다.Since the by-product may have a moisture content of 25 to 35% through a wet process, a step of drying to a moisture content of 3% or less may be performed. If the moisture content is more than 3%, there is a problem that powdering is not easy due to excessive moisture, and if it is less than 3%, it can be sufficiently dried by heat generated by friction of equipment in the powdering process.

상기 건조된 부산물은 분말화하는 단계를 수행할 수 있으며, 구체적으로, 분말도 2,000 내지 5,000cm2/g로 분말화하는 단계를 수행할 수 있다. 분말화는 볼밀, 롤러밀, 로쉐밀 등을 사용할 수 있으나, 분말도 2,000 내지 5,000cm2/g으로 분말화할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있다.A step of pulverizing the dried by-product may be performed, and specifically, a step of pulverizing to a powder degree of 2,000 to 5,000 cm 2 /g may be performed. For powdering, a ball mill, roller mill, Roche mill, etc. may be used, but any method capable of powdering the powder at a concentration of 2,000 to 5,000 cm 2 /g may be used without limitation.

분말도가 2,000cm2/g 미만인 경우, 시멘트질 재료에 사용할 때 수화반응을 유도하기 어려운 문제가 있으며, 분말도가 5,000cm2/g 초과인 경우, 비표면적이 과도하게 증가하므로 유동성 확보를 위해 물을 과도하게 혼입해야 하거나, 물을 혼입한 후 경화 속도가 지나치게 빨라지는 문제가 있다. 분말도가 2,000 내지 5,000cm2/g 범위 내인 경우 적절한 유동성을 확보할 수 있어 작업시간을 확보하기 용이한 장점이 있고, 물을 과도하게 혼입한 후 물의 증발에 의한 소성수축 균열과 건조수축 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 강도가 저하되는 부작용의 발생을 저감시킬 수 있다.When the powder fineness is less than 2,000 cm 2 /g, it is difficult to induce a hydration reaction when used in cementitious materials, and when the powder fineness exceeds 5,000 cm 2 /g, the specific surface area increases excessively, so water is used to secure fluidity. There is a problem in that an excessive amount of the mixture is required or the curing speed becomes excessively fast after mixing water. When the powder size is within the range of 2,000 to 5,000 cm 2 /g, it is possible to secure appropriate fluidity, which makes it easy to secure working time. occurrence can be prevented, and the occurrence of a side effect of lowering strength can be reduced.

이후, 상기 분말화한 부산물을 규사 분말 또는 실리카퓸과 혼합하여 실리카질 혼합재를 제조할 수 있다. 실리카퓸은 FeSi(페로 실리콘) 제조 공정 등에서 발생하는 미세 분진을 의미하고, 규사 분말 또는 실리카퓸은 대표적인 SiO2 리치(rich)한 물질이므로, 이를 부산물과 혼합함으로써 실리카질 혼합재의 SiO2 함량을 보다 증가시킬 수 있다. 보다 상세하게, 상기 표 1에 나타낸 바와 같이 리튬 추출 공정 부산물의 SiO2 함량은 약 57.7%이나, 규사 분말 또는 실리카퓸은 SiO2 함량이 통상적으로 약 90% 이상이므로, 이를 혼합하여 60% 이상의 SiO2 함량을 가지는 실리카질 혼합재를 제조할 수 있다.Thereafter, a siliceous mixture may be prepared by mixing the powdered by-product with silica sand powder or silica fume. Silica fume refers to fine dust generated in the manufacturing process of FeSi (ferro silicon), etc., and since silica powder or silica fume is a typical SiO 2 rich material, mixing it with by-products increases the SiO 2 content of the siliceous mixture. can increase In more detail, as shown in Table 1, the SiO 2 content of the by-product of the lithium extraction process is about 57.7%, but the SiO 2 content of silica powder or silica fume is usually about 90% or more, so that the SiO 2 content is 60% or more by mixing it. A siliceous mixture having a content of 2 can be prepared.

상기 실리카질 혼합재가 시멘트와 혼합되는 경우, 시멘트로부터 기인한 Ca2+ 이온이 알루미노실리케이트 화합물로부터 기인하는 Si4+ 이온과 반응하여, xCaO-ySiO2-zH2O (칼슘실리케이트) 또는 xCaO-yAl2O3-zSiO2-oH2O (칼슘알루미노실리케이트)와 같은 포졸란 수화물을 형성할 수 있다.When the siliceous mixture is mixed with cement, Ca 2+ ions originating from the cement react with Si 4+ ions originating from the aluminosilicate compound, so that xCaO-ySiO 2 -zH 2 O (calcium silicate) or xCaO- Pozzolanic hydrates such as yAl 2 O 3 -zSiO 2 -oH 2 O (calcium aluminosilicate) can be formed.

또한, 시멘트로부터 기인한 Ca2+, Al3+ 이온이 알루미노실리케이트 화합물로부터 기인하는 Al3+ 이온과 반응하여 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (에트린자이트)와 같은 수화물을 형성할 수 있다.In addition, Ca 2+ and Al 3+ ions derived from cement react with Al 3+ ions derived from aluminosilicate compounds to form 3CaO·Al 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O (ettringite). Can form hydrates.

본 발명의 실리카질 혼합재와 시멘트가 반응을 수행하여 상기 포졸란 수화물이 형성되는 경우 시멘트의 강도가 향상되고, 수축이 저감되며, 시멘트 생산 시 1톤 당 약 0.8톤 가량 발생하는 이산화탄소를 대량으로 저감할 수 있다.When the siliceous mixture of the present invention and cement react to form the pozzolanic hydrate, the strength of the cement is improved, shrinkage is reduced, and carbon dioxide generated by about 0.8 tons per ton during cement production can be reduced in large quantities. can

본 발명의 리튬 추출 공정 부산물 및 규사 분말 또는 실리카퓸의 중량비에 따른 실리카질 혼합재의 SiO2 및 SO3 함량을 하기 표 2에 나타냈다. Table 2 below shows SiO 2 and SO 3 contents of the siliceous mixture according to the weight ratio of the lithium extraction process by-product and the silica powder or silica fume of the present invention.

구분division 혼합 중량비(%)Mixed weight ratio (%) 합계(%)Sum(%) 실리카질 혼합재의
SiO2 함량
(%)
of siliceous mixtures
SiO 2 content
(%)
실리카질 혼합재의
SO3 함량
(%)
of siliceous mixtures
SO 3 content
(%)
리튬 추출 공정 부산물
(SiO2: 57.7%)
Lithium extraction process by-product
(SiO 2 : 57.7%)
규사 분말
(SiO2: 93%)
또는 실리카퓸
silica sand powder
(SiO 2 : 93%)
or silica fume
1One 100100 00 100100 57.757.7 7.057.05 22 9595 55 100100 59.46559.465 6.72756.7275 33 9090 1010 100100 61.2361.23 6.4056.405 44 8585 1515 100100 62.99562.995 6.08256.0825 55 8080 2020 100100 64.7664.76 5.765.76

실리카질 혼합재의 SiO2 함량이 55 내지 65%이고 SO3 함량 5 내지 8%인 경우 포졸란 수화물 형성이 용이할 수 있다.When the SiO 2 content of the siliceous mixture is 55 to 65% and the SO 3 content is 5 to 8%, pozzolanic hydrate may be easily formed.

나아가, 상기 실리카질 혼합재는 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement)와 혼합하여 포졸란 시멘트를 제조할 수 있다. 상기 포졸란 시멘트는 국가표준 KS L 5401에 규정되어 있는 시멘트로서 1종, 2종, 3종으로 분류될 수 있고 보다 상세하게, 보통 포틀랜드 시멘트 또는 클링커 100중량부를 기준으로 실리카질 혼합재 5 초과 10 중량부 이하(1종), 10 초과 20 중량부 이하(2종), 20 초과 30 중량부 이하(3종) 포함하는 것으로 분류될 수 있다. 따라서, 혼합 시에는 실리카질 혼합재 및 보통 포틀랜드 시멘트를 중량비로 30:70 내지 5:95로 혼합할 수 있고, 바람직하게는 30:70 내지 10:90으로 혼합할 수 있다.Furthermore, the siliceous mixture may be mixed with Ordinary Portland Cement to prepare pozzolanic cement. The pozzolan cement is a cement specified in the national standard KS L 5401 and can be classified into 1, 2, and 3 types, and more specifically, more than 5 parts by weight of a siliceous mixture based on 100 parts by weight of ordinary Portland cement or clinker 10 parts by weight It can be classified as including the following (1 type), 10 to 20 parts by weight or less (2 types), and 20 to 30 parts by weight or less (3 types). Therefore, when mixing, the siliceous mixture and ordinary Portland cement may be mixed in a weight ratio of 30:70 to 5:95, preferably 30:70 to 10:90.

또한, 상기 포졸란 시멘트는 무수석고(CaSO4) 또는 이수석고(CaSO4·2H2O)를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 석고를 함유하는 경우 석고로부터 용출된 SO3가 상기 에트린자이트 수화물을 생성할 수 있다.In addition, the pozzolan cement may additionally include anhydrite (CaSO 4 ) or dihydrate gypsum (CaSO 4 ·2H 2 O). When the gypsum is included, SO 3 eluted from the gypsum may generate the ettringite hydrate.

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 in more detail through specific examples. The following examples are merely examples to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

리튬 추출 공정 부산물을 볼 밀을 사용해 분말도 3400cm2/g로 분말화하였다. 이후 규사 분말과 하기 표 3에 나타낸 바와 같은 중량비로 혼합하여 실리카질 혼합재를 제조하고 이의 SiO2 함량을 측정하였다.The by-product of the lithium extraction process was pulverized to a powder degree of 3400 cm 2 /g using a ball mill. Then, silica powder was mixed in a weight ratio as shown in Table 3 to prepare a siliceous mixture, and its SiO 2 content was measured.

구분division 리튬 추출 공정 부산물
(wt%)
Lithium extraction process by-product
(wt%)
규사 분말
(wt%)
silica sand powder
(wt%)
SiO2 함량
(%)
SiO 2 content
(%)
제조예 1Preparation Example 1 9595 55 59.46559.465 제조예 2Preparation Example 2 9090 1010 61.2361.23 제조예 3Preparation Example 3 8585 1515 62.99562.995 제조예 4Production Example 4 8080 2020 64.7664.76 비교제조예 1Comparative Preparation Example 1 100100 00 00

상기 실리카질 혼합재 비교예 1 및 실리카질 혼합재 제조예 1 내지 4를 보통 포틀랜드 시멘트와 혼합하여 포졸란 시멘트(KS L 5401)를 제조하였다.Pozzolanic cement (KS L 5401) was prepared by mixing the siliceous admixture Comparative Example 1 and the siliceous admixture Preparation Examples 1 to 4 with ordinary Portland cement.

구분division 실리카질 혼합재 (부산물:규사 분말)Silica mixture (by-product: silica sand powder) 실리카질 혼합재
(wt%)
Silica mixture
(wt%)
보통 포틀랜드 시멘트
(wt%)
plain portland cement
(wt%)
포졸란 시멘트 3종3 kinds of pozzolan cement 실시예 1Example 1 제조예 1(95:5)Preparation Example 1 (95:5) 3030 7070 실시예 2Example 2 제조예 2(90:10)Preparation Example 2 (90:10) 3030 7070 실시예 3Example 3 제조예 3(85:15)Preparation Example 3 (85:15) 3030 7070 실시예 4Example 4 제조예 4(80:20)Preparation Example 4 (80:20) 3030 7070 비교예 1Comparative Example 1 비교제조예 1(100:0)Comparative Preparation Example 1 (100:0) 3030 7070 포졸란 시멘트 2종2 kinds of pozzolan cement 실시예 5Example 5 제조예 1(95:5)Preparation Example 1 (95:5) 2020 8080 실시예 6Example 6 제조예 2(90:10)Preparation Example 2 (90:10) 2020 8080 실시예 7Example 7 제조예 3(85:15)Preparation Example 3 (85:15) 2020 8080 실시예 8Example 8 제조예 4(80:20)Preparation Example 4 (80:20) 2020 8080 비교예 2Comparative Example 2 비교제조예 1(100:0)Comparative Preparation Example 1 (100:0) 2020 8080 포졸란 시멘트 1종1 type of pozzolan cement 실시예 9Example 9 제조예 1(95:5)Preparation Example 1 (95:5) 1010 9090 실시예 10Example 10 제조예 2(90:10)Preparation Example 2 (90:10) 1010 9090 실시예 11Example 11 제조예 3(85:15)Preparation Example 3 (85:15) 1010 9090 실시예 12Example 12 제조예 4(80:20)Preparation Example 4 (80:20) 1010 9090 비교예 3Comparative Example 3 비교제조예 1(100:0)Comparative Preparation Example 1 (100:0) 1010 9090 비교예 4Comparative Example 4 -- -- 100100

실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4의 시멘트를 이용하여, 물:시멘트:ISO표준사(Standard Sand)를 중량비 0.5:1:3으로 배합하여 시험체를 제조하고, 강도를 평가하였다. 강도 평가 방법은 "시멘트의 강도시험방법(KS L ISO 679)"에 준하여 평가하였으며, 제조 후 28일 및 91일 경과 시의 강도를 측정하여 하기 표 5에 나타내었다. 각 측정일에 시험체를 6개씩 측정하고 평균값을 압축강도로 기재하였다.Using the cements of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4, water:cement:ISO standard sand was mixed at a weight ratio of 0.5:1:3 to prepare test specimens, and strength was evaluated. The strength evaluation method was evaluated according to the "strength test method of cement (KS L ISO 679)", and the strength at 28 days and 91 days after manufacture was measured and shown in Table 5 below. Six specimens were measured on each measurement day, and the average value was recorded as compressive strength.

구분division 28일28 days 91일91 days 포졸란 시멘트 3종3 kinds of pozzolan cement 실시예 1Example 1 46.446.4 53.953.9 실시예 2Example 2 46.746.7 56.856.8 실시예 3Example 3 47.447.4 57.957.9 실시예 4Example 4 48.848.8 59.459.4 비교예 1Comparative Example 1 40.740.7 48.448.4 포졸란 시멘트 2종2 kinds of pozzolan cement 실시예 5Example 5 47.447.4 54.754.7 실시예 6Example 6 48.748.7 54.954.9 실시예 7Example 7 49.749.7 55.155.1 실시예 8Example 8 50.750.7 55.855.8 비교예 2Comparative Example 2 42.042.0 50.150.1 포졸란 시멘트 1종1 type of pozzolan cement 실시예 9Example 9 48.448.4 54.254.2 실시예 10Example 10 48.948.9 54.854.8 실시예 11Example 11 50.150.1 55.755.7 실시예 12Example 12 51.251.2 55.955.9 비교예 3Comparative Example 3 45.745.7 51.451.4 비교예 4Comparative Example 4 46.146.1 53.853.8

상기 표 5 및 하기 도 2에 나타낸 바와 같이, 포졸란 시멘트 1종 내지 3종 각각에서, 비교예에 비해 실시예의 압축강도가 현저히 우수하였다.As shown in Table 5 and FIG. 2 below, in each of 1 to 3 types of pozzolan cement, the compressive strength of the example was significantly superior to that of the comparative example.

비교예 1 내지 3은 규사 분말을 사용하지 않고 리튬 추출 공정 부산물만을 포함하는 비교제조예 1를 이용하여 제조한 시멘트이고, 실시예 1 내지 12는 규사 분말을 포함하는 제조예 1 내지 4의 실리카질 혼합재를 이용하여 제조한 시멘트이므로 SiO2의 함량이 보다 높아 포졸란 수화물을 용이하게 형성할 수 있다.Comparative Examples 1 to 3 are cements prepared using Comparative Preparation Example 1 containing only lithium extraction process by-products without using silica sand powder, and Examples 1 to 12 are siliceous cements of Preparation Examples 1 to 4 containing silica sand powder. Since the cement is manufactured using a mixed material, the content of SiO 2 is higher, and pozzolanic hydrate can be easily formed.

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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be obvious to those skilled in the art.

Claims (10)

리튬 추출 공정에서 발생하는 알루미노실리케이트 화합물(Al-Si-O)을 포함하는 부산물을 건조하는 단계;
상기 건조된 부산물을 분말화하는 단계;
상기 분말화된 부산물을 규사 분말, 실리카퓸 또는 이들의 혼합물과 혼합하여 실리카질 혼합재를 제조하는 단계; 및
상기 실리카질 혼합재를 보통 포틀랜드 시멘트(Ordinary Portland Cement)와 중량비로 3:7 내지 1:9로 혼합하는 단계;
를 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법.
Drying a by-product containing an aluminosilicate compound (Al-Si-O) generated in a lithium extraction process;
Powdering the dried by-product;
Preparing a siliceous mixture by mixing the powdered by-product with silica sand powder, silica fume, or a mixture thereof; and
Mixing the siliceous mixture with Ordinary Portland Cement in a weight ratio of 3:7 to 1:9;
Method for producing a pozzolan cement composition comprising a.
제1항에 있어서,
부산물은 H2SO4, CaSO4, Al2O3, SiO2, CaO 및 SO3를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법.
According to claim 1,
The by-product further comprises at least one selected from the group consisting of H 2 SO 4 , CaSO 4 , Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO and SO 3 .
제1항에 있어서,
분말화하는 단계는 리튬 추출 공정 부산물의 비표면적(Blaine)을 2000 내지 5000cm2/g로 분말화하는 것인, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법.
According to claim 1,
The powdering step is to powder the specific surface area (Blaine) of the by-product of the lithium extraction process to 2000 to 5000 cm 2 /g, a method for producing a pozzolan cement composition.
제1항에 있어서,
실리카질 혼합재의 SiO2 함량은 55% 내지 65%인, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법.
According to claim 1,
SiO 2 content of the siliceous mixture is 55% to 65%, a method for producing a pozzolan cement composition.
제1항에 있어서,
실리카질 혼합재의 SO3 함량은 5% 내지 8%인, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법.
According to claim 1,
The SO 3 content of the siliceous mixture is 5% to 8%, a method for producing a pozzolan cement composition.
제1항에 있어서,
실리카질 혼합재의 총 중량을 기준으로 부산물 및 규사 분말 또는 실리카퓸의 중량비가 95:5 내지 80:20인, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a pozzolan cement composition, wherein the weight ratio of by-products and silica sand powder or silica fume is 95:5 to 80:20 based on the total weight of the siliceous mixture.
제1항에 있어서,
부산물은 부산물의 총 중량을 기준으로 알루미노실리케이트 화합물(Al-Si-O)을 60중량% 이상 함유하는 것인, 포졸란 시멘트 조성물의 제조 방법.
According to claim 1,
A method for producing a pozzolan cement composition, wherein the by-product contains 60% by weight or more of an aluminosilicate compound (Al-Si-O) based on the total weight of the by-product.
알루미노실리케이트 화합물(Al-Si-O)을 포함하는 리튬 추출 공정 부산물 및 규사 분말 또는 실리카퓸을 포함하는 실리카질 혼합재 10 내지 30중량%; 및
보통 포틀랜드 시멘트, 클링커 또는 이들의 혼합물 70 내지90 중량%;
를 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물.
10 to 30% by weight of a siliceous mixture containing a lithium extraction process by-product containing an aluminosilicate compound (Al-Si-O) and silica powder or silica fume; and
usually 70 to 90% by weight of Portland cement, clinker or mixtures thereof;
A pozzolan cement composition comprising a.
부산물은 H2SO4, CaSO4, Al2O3, SiO2, CaO 및 SO3를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는, 포졸란 시멘트 조성물.
The by-product further comprises at least one selected from the group consisting of H 2 SO 4 , CaSO 4 , Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO and SO 3 .
실리카질 혼합재의 총 중량을 기준으로 부산물 및 규사 분말 또는 실리카퓸의 중량비가 95:5 내지 80:20인, 포졸란 시멘트 조성물.A pozzolanic cement composition wherein the weight ratio of by-products and silica sand powder or silica fume is 95:5 to 80:20 based on the total weight of the siliceous mixture.
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