KR930008086B1

KR930008086B1 - 보톰애쉬(Bottom ash)를 주원료로 한 시멘트 제조방법

Info

Publication number: KR930008086B1
Application number: KR1019900006805A
Authority: KR
Inventors: 김일련
Original assignee: 김일련
Priority date: 1990-05-12
Filing date: 1990-05-12
Publication date: 1993-08-25
Also published as: KR910019920A

Abstract

내용 없음.

Description

보톰애쉬(Bottom ash)를 주원료로 한 시멘트 제조방법

본 발명은 석탄을 연료원으로 하는 화력발전소나 공장에서 폐기되는 보톰애쉬(Bottom ash)와 석회석 크링커를 주원료로 하고 그밖에 새로운 조성물을 첨가함으로서 얻어지는 시멘트의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 미분쇄한 보톰애쉬 및 석회석 크링카에 용광로의 수쇄슬래그, 청석, 중석광슬러지, 폐석고, 카바이트회등의 조성물을 분쇄소성하여 분함화한 것을 혼합하여 혼화하므로서 얻어지는 새로운 조성을 갖게 되는 시멘트의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

종래의 포오틀란트시멘트의 제조방법에 있어서는 산화칼슘의 주성분인 석회석원료, 실리카성분을 함유하는 점토질원료, 산화알미늄을 함유하는 규산질원료등을 분쇄하여 혼합한 것을 소성하여 크링커로 만든 다음 이를 재분쇄하는 공정을 거치므로서 분쇄공정 및 소성공정에 소요되는 에너지는 실로 크다하겠으며, 이는 시멘트사업의 승패를 좌우할 수 있는 것이라 하겠다.

또, 이와같은 문제점을 해결하는 방안의 일환으로 등장한 푸아이애쉬시멘트는 포오틀란트시멘트에 30%이내의 푸아이애쉬와 석고를 혼합한 시멘트로서 분쇄공정과 소성공정에서 소요되는 에너지 소모량을 어느정도 절감할 수 있다 하겠으나 이는 초기강도가 떨어지고 경화속도가 늦어지며 시멘트로서 제반물성이 다소 떨어지는 문제점등이 있다.

본 발명에 의한 시멘트 제조방법에 의해서 얻어진 시멘트는 새로운 조성물이 첨가되고 종래의 방법을 달리하므로서 분쇄공정이나 소성공정에서 소요되는 에너지를 크게 줄일 수 있을 뿐만아니라 강도가 우수하고 수경성 및 수밀성이 좋은 시멘트를 제공하는 것으로서, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 청석분말 5%, 용과로수쇄슬래그 5%와 폐석고, 카바이트회 및 중석정련슬러지중의 둘이상을 5% 혼합하여 800℃-1000℃ 온도범위에서 소성한 크링커분말을 800℃-1200℃의 온도범위에서 소성한 석회석 크링커분말 30-40% 및 분말화한 보톰애쉬 45-55%에 혼합 혼화하여 제조함을 특징으로 하는 시멘트 제조방법이라 할 수 있다.

본 방법에서 석회석 크링커 30-40%, 보톰애쉬 45-55% 이외에 새로운 조성물인 청석분말, 용광로의 수쇄슬래그, 폐석고, 카바이트회, 청석분말, 용광로의 수쇄슬래그, 폐석고, 카바이트회, 중석광정련슬러지를 첨가하므로서 다음의 성분들이 소성과정에서 복잡한 소성반응 화합물을 생성하며 CaO, SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, K₂O, Na₂O, W등의 성분이 본 방법에 의하여 제조된 총시멘트중에 약 15%내외의 중량비로 함유되어 존재하게 되는 것이다.

여기에서 MgO 성분은 내화성이 우수하여 시멘트의 내열성을 증가시키고 K₂O,Na₂O등의 성분은 소성시 융점강하 작용을 갖게 되어 크링카화하는 온도를 낮춘다. 그밖에 중성광정련슬러지의 첨가로 W성분이 포함되어 콘크리트 제품의 강도와 내마모성을 향상시킨다.

또, 본 방법에서 얻어지는 잇점은 1차 분쇄공정에서 본 방법은 분쇄난이도가 가장 큰 석회석 35%만을 분쇄하면 되지만, 포오틀란트시멘트의 경우에는 약 75%, 푸라이애쉬시멘트의 경우에는 약 60% 정도를 분쇄해야 하고, 2차 분쇄공정 즉, 크링커 분쇄공정에서는 포오틀란트시멘트가 약 100%, 푸라이애쉬시멘트가 약 80%, 본 방법에서는 신규 첨가물에 해당하는 15%와 석회석 크링커 35%만을 분쇄하면 된다.

그리고 소성공정에 있어서도 포오틀란트시멘트의 경우 100%, 플라이애쉬시멘트의 경우 80%, 본 방법의 경우는 석회석 35%와 첨가물 15%로 총 45%에 해당하는 량을 소성하게 되고, 더욱이 소성온도에서도 본 방법에서는 800℃-1200℃ 범위이고, 일반 시멘트 제조방법에서는 1100℃-1400℃ 범위의 온도로 소성하게 된다.

위에서 기술한 바와같이 본 방법에 의한 시멘트 제조방법에 있어서의 분쇄공정과 소성공정에 소요되는 에너지는 종래 방법에 비해 약 1/3에 해당하는 획기적인 방법이라 할 수 있다.

그리고 본 방법의 조성물로 첨가되는 보톰애쉬는 주로 실리카와 산화알루미늄의 함량이 많은 유리질 상태의 물질로 구성되어 이것이 크링커분말이 수화할 때 생성되는 수산화칼슘과 포쪼라닉반응(Pozzolanic Reaction)이 촉진되어 강도를 증진하는 효과를 나타내게 되고 콘크리트 혼합물에 유동성을 주기 때문에 작업성이 좋고 물-시멘트비를 감소시킬 수 있는 잇점이 있다 하겠으며, 고로 슬랙은 주성분이 CaO, SiO₁, Al₂O₃등이고, 미함량유 성분으로는 Fe₂O₃, MgO, SO₃등이 존재하고 있으며, 이는 물과 반응하여 경화하는 성질을 가지지 않지만 크링커분말과 혼합되면 물과 경화하는 성질을 갖게 되는 잠재수경성을 갖이게 되며, 수화열이 낮고 화확적 저항성이 큰 특징이 있다. 그밖에 청석은 시멘트 구조물 구축후 유리산화칼슘에 의한 백화현상을 방지하는 역할을 하게 되고 소성시 크링카화 하는 온도를 크게 낮추어 에너지 절감효과를 갖게 한다.

이상의 방법으로 제조된 시멘트의 화학조성비는 선택하는 원료에 따라 약간의 차이가 있지만 일반적으로 아래 실시예와 같은 화학조성을 갖는다.

[실시예 1]

참고 : 표(1)에 나타난 주원료로서 본 방법을 실시한 것임.

* 내부수치는 %임.

중량비로 청석분말 5%, 용광로수쇄슬래그 5%, 폐석고 및 카바이트회 5%을 혼합하여 800℃-1000℃의 온도범위에서 소성한 분말을 800℃-1200℃ 온도범위에서 소성한 석회석 크링커분말 40%은 분말보톰애쉬 45%에 혼합 혼화하여 생성된 시멘트의 화학조성은 표(2)와 같다.

[표 2] 실시예 1에 의하여 생성된 시멘트의 화학조성

[실시예 2]

중량비로 청석분말 5%, 표 1의 수쇄슬래그 5%, 카바이트회 및 중석광정련 슬러지 15%을 혼합하여 800℃-1200℃의 온도범위에서 소성한 표 1의 석회석 크링커분말 38%와 표 1의 분말보톰애쉬 47%에 혼합 혼화하여 생성된 시멘트의 화학조성은 표 3과 같다.

[표 3] 실시예 2에 의하여 생성된 시멘트의 화학조성

위의 실시예 (1), (2)에 의하여 제조된 시멘트로 시공 8일후의 압축강도를 측정한 결과 각각 188kgf/㎠, 196kgf/㎠으로서 종래 푸라이애쉬시멘트보다 강도가 좋고 수경화성 및 수밀도성도 우수한 것으로 나타났으며, 종래의 시멘트 제조방법에 비해 분쇄공정이나 소성공정은 물론 화학조성에서도 현격한 차이를 가지고 있다.

이상과 같이 본 방법에 의한 시멘트 제조방법은 분쇄공정과 소성공정에서 획기적인 에너지 절감을 할 수 있고 물성에 있어서도 종래 시멘트를 능가하고 있으며 특히, 각종 폐기물을 이용하므로서 경제적인 차원에서 크게 유리하다 하겠으며 공해방지사업으로서도 크게 기대할 수 있는 것이다.

Claims

청석분말 5%, 용광로수쇄슬래그 5%와 폐석고, 카바이트회 및 중석정련슬러지중의 둘이상을 5% 혼합하여 800-1000℃ 온도범위에서 소성한 크링커분말을 800℃-1200℃의 온도범위에서 소성한 석회석 크링커분말 30-40% 및 분말화한 보톰애쉬 45-55%에 혼합 혼화하여 제조함을 특징으로 하는 시멘트 제조방법.