KR960006220B1 - 분말상 시멘트의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분말상 시멘트의 제조방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 따른 시멘트 클링커 분쇄시스템의 계통도이다.

제2(a)도는 제1도의 공기식 해쇄분급기의 확대사시도이다.

제2(b)도는 제(a)도의 A-A선 단면도이다.

제3도 내지 제6도는 종래의 공지된 시멘트 클링커 분쇄시스템의 계통도이다.

제7도는 본 발명과 종래에 따른 시스템에 의한 생성물인 시멘트 분말의 품질특성, 분쇄효율 증대효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1' : 롤 2 : 롤러프레스

3 : 볼밀 4, 6 : 분급기

5, 14 : 사이클론 7, 8, 20 : 이송덕트

9 : 호퍼 10, 10' : 송풍기

11 : 충돌판 12, 12' : 배풍기

13 : 공기식 이송덕트 15 : 분리기

16, 16' : 분기덕트 17 : 돌출부

18, 18' : 투입구 19, 19' : 유입덕트

21 : 해쇄분급기 S₁, S₂: 석고 투입위치

본 발명은 분말상 시멘트의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 괴상의 시멘트 클링커와 첨가재, 예를들면 슬래그 및/또는 석고의 혼합물을 분쇄하여 최종 생성물인 시멘트를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 시멘트 분말을 제조하는 시스템으로는 첨부한 도면에서와 같이 두개의 롤(1, 1') 사이에서 괴상의 시멘트 클링커와 첨가재와의 혼합물(이하 피분쇄물이라 칭함)을 케이크 상태로 압착분쇄하는 장치인 롤러프레스(2)를 이용하는 것으로 장치 배열 및 그 방법에 따라 다음과 같이 크게 4가지 유형으로 분류할 수 있다.

첫째는 첨부도면 제3도에서와 같이 롤러프레스(2)를 일반적인 예비분쇄기로 이용하여 시멘트 분말을 제조하는 시스템으로서, 볼밀(3)의 생산량을 높히는데 적합하고, 비교적 낮은 투자비를 필요로 하는 장점이 있다.

이 시스템의 경우는 롤러프레스(2)에서 압착된 물질중 일부가 개회로 또는 폐회로 볼밀(3)로 유입되어 마지막 분쇄과정을 거치게 되며, 일부는 롤러프레스(2)로 재순환되어 분쇄시스템의 효율을 증가시키는 것이 특징이지만, 롤러프레스(2)로 재순환되는 양이 일정비율 이상으로 초과할 때에는 오히려 분쇄효율이 감소하는 단점이 있으며, 재순환되는 일부 피압착물중 미립분이 불필요하게 재압착과정을 거치게 되므로 동력 소모량이 증가하는 단점이 있다.

둘째는, 첨부도면 제4도에서와 같이 일정량의 분급기(4) 조립분이 롤러프레스(2)를 통과하게 되어 있는 형태인데, 이때 일정량 이상이 롤러프레스(2)로 재유입될 때에는 롤러프레스(2)의 롤(1, 1') 사이에서 미립분들의 탈기(脫氣)가 어렵기 때문에 롤러프레스(2)의 운전이 불안정해질 가능성이 있으며, 롤러프레스(2)와 볼밀(3)로 분리되는 양이 일정치 않을 때는 볼밀(3)의 운전조절이 어려워 공정이 불안정해지게 되는 단점이 있다.

셋째는, 첨부도면 제5도에서와 같이 볼밀이 없이 롤러프레스(2)를 최종 분쇄기로 이용하는 경우인데, 이 시스템에서는 분쇄에너지 전부가 롤러프레스(2)에서 취해짐에 따라 상기 첫째, 둘째의 경우보다 낮은 분쇄에너지를 소모하지만, 롤러프레스(2)로 재순환되는 비율이 높아야 하기 때문에 결과적으로 롤러프레스(2)용량이 커져야만 한다. 또한, 이 롤러프레스(2)를 최종 생성물인 시멘트 분말을 얻는 분쇄기로 이용한 경우에는 볼밀을 최종 분쇄기로 이용한 경우와 비교하여 미립분과 조립분의 분율이 만족스럽지 못하고, 전체적인 입도분포가 일정 범위내에 편중 분포하여 모르타르의 물/시멘트 비(물량비)가 크고, 응결이 지나치게 빨라 조기수화, 경화되는 경향이 있으며, 강도발현에도 나쁘다고 공지되어 있다. 또한, 롤러프레스(2)는 볼밀보다 열을 적게 발생시키고, 분쇄장치가 외부의 차가운 공기에 노출되어 있으며, 더우기 프레스에서 체류시간이 매우 짧기 때문에 첨가재인 석고의 탈수도가 너무 낮아 물/시멘트 비(물량비)가 크고, 모르타르 특성에 나쁜 결과를 초래한다.

게다가 클링커와 석고 혼합분이 롤러프레스(2)만 통과하기 때문에 볼밀에서처럼 혼합효과가 좋지 못하다. 이러한 이유 때문에 석고/시멘트 비의 불균일을 초래하고, 국부적으로 비정상적인 응결이 일어나며, 요구되는 물량이 많아지는 결과를 초래한다. 이와 같이 롤러프레스(2)를 최종 생성물로 얻는 분쇄기로 이용하는 경우에는 볼밀을 최종 분쇄기로 이용하는 경우와 비교해서 콘크리트 물성이 나쁜 것으로 공지되어 있다.

따라서, 제6도에서와 같이, 제5도 시스템의 장점인 낮은 에너지 소비와 최종 분쇄기로 볼밀을 이용한 분쇄 생성물인 시멘트의 모르타르, 콘크리트 물성이 양호한 특성을 조합한 시스템이 현재 널리 이용되는 시멘트 분쇄시스템이다.

이 시스템은 l차 분쇄단계인 제5도의 분쇄과정을 거쳐 사이클론(5)에 포집된 중간 생성물이 분급기(4)의 조립분과 합해져 최종 시멘트 분말이 생성되는 볼밀(3)로 유입되게 함으로써 양질의 시벤트를 얻을 수 있고, 에너지 소비가 적으며, 생산량을 크게 높일 수 있는 여러 장점을 갖고 있다.

그러나, 이러한 시스템에 있어서도 기생성된 미립분의 볼밀 재분쇄에 의한 에너지 소모 증대, 롤러프레스 통과분중 조대한 입자가 다이나믹 분급기(6)로 유입됨으로써 분급기 내부 블레이드 및 라이너의 극심한 마모에 의한 조립상의 어려움을 유발하게 된다.

즉, 사이클론(5)에서 포집된 중간 생성물중 상당량의 미립분이 다시 볼밀(3)로 재유입되어 2차 분쇄과정을 거치므로써 분쇄에너지 및 생산량 측면에서 비효율적이다.

또한, 롤러프레스(2)에서 압착된 케이크 상태의 물질이 분급기(6)로 직접 유입됨으로써 분급기(6) 마모가 상당히 심하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 분급기(6)내에 해쇄장치를 부착하거나 분급기(6)로 유입되기 전에 롤러 크럇샤등을 실치하여 외부동력에 의해 강제회전하는 여러개의 바에 의해 압착된 케이크 상태의 물질을 해쇄하여 분급기(6)에 공급함으로써 마모문제를 해결하려는 시도가 있기는 하지만, 여전히 분급기(6)내의 마모가 심하며, 또한 별도의 메카니컬 해쇄기 설치에 의한 동력소비가 커지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 종래 알려져 있는 분쇄시스템의 결정을 해소할 목적으로, 첨부도면 제6도의 공지된 시스템에서, 롤러프레스(2)에서 압착된 케이크 상태의 물질이 고속기류와 함께 양쪽에서 밀반되어 유입됨과 동시에 입자간 충돌, 충돌판에 의한 충돌, 벽면충돌 등에 의해 해쇄와 동시에 공기 분급이 수행될 수 있도록한 공기식 해쇄분급수단(21)을 설치하고, 볼밀(3)로 유입되는 이송수단(7)을 제거하는 대신 분급수단(4)으로의 이송수단(8)을 설치하여 사이클론(5)에 포집된 중간 생성물을 직접 분급수단(4)에 유입, 분급시킴으로써, 미립분은 최종 생성물로 얻고, 조립분은 다시 볼밀(3)로 유입시켜 2차 분쇄를 하게 함으로써 동력비 절감, 분쇄효율향상, 생산량 증대 효과 및 입도 조정이 가능한 최종 생성믈을 얻을 수 있는 시멘트 제조방법 및 그 장치를 제공하는데 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 괴상의 시멘트 클링커와 슬래그 및/또는 석고와의 혼합분을 분쇄하여 분말상의 시멘트를 제조하는 방법에 있어서, 상기의 혼합분을 분쇄하는 1차 분쇄단계와 ; 상기 단계에서 얻어진 분쇄물을 미립분과 조립분으로 해쇄 및 1차 분급시키는 단계와 ; 상기 단계에서 얻어진 미립분을 포집하는 단계와 ; 상기 단계에서 포집된 미립분과 2차 분쇄단계에서 얻어진 분쇄물로부터 조립분과 미립분의 최종 생성물을 2차로 분급하는 단계와 ; 상기 단계에서 분급된 조립분과 상기 해쇄분급단계에서의 일부 조립분을 함께 분쇄하고, 이 분쇄물을 상기 2차 분급단계로 순환시키는 단계로 이루어지는 분말상 시멘트를 제조하는 방법임을 특징으로한다.

본 발명에 따르면, 상기의 해쇄 및 1차 분급단계는 1차 분쇄물을 2개의 흐름으로 분할시켜서 수행을 하고, 각각의 흐름에 대해 접선방향으로 유입되는 고속의 공기기류에 의해 충돌부재에 충돌시켜서 실시하게 되며, 상기 포집단계에서는 이러한 고속의 공기기류에 의해 상승하는 미립분을 포집하게 된다.

또한, 본 발명은 괴상의 시멘트 클링커와 슬래그 및/또는 석고와의 혼합분을 분해하여 분말상의 시멘트를 제조하는 장치에 있어서, 상기 혼합분을 분쇄하는 1차 분쇄수단; 상기 1차 분쇄수단에서의 분쇄물을 미립분과 조립분으로 해쇄 및 1차 분급시키는 공기식 해쇄분급수단; 상기 수단에서 미립분을 포집하는 수단 ; 상기 수단에 포집된 미립분과 2차 분쇄수단에서의 분쇄물을 분급하여 조립분과 미립분의 최종 생성물을 얻는 2차 분급수단; 및 상기 수단에서 분급된 조립분과 상기 해쇄분급수단에서의 일부 조립분을 함께 분쇄한 분쇄물을 상기 2차 분급수단으로 순환시키는 2차 분쇄수단으로 이루어진 분말상의 시멘트를 제조하는 장치인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 해쇄 및 1차 분급수단은 1차 분쇄물을 2개의 흐름으로 분할시키기 위한 수단, 상기 분쇄물을 해쇄시키기 위한 수단, 상기 분쇄물을 미립분과 조립분으로 분급시키기 위한 고속의 공기흐름발생수단 및 상기 분급된 분쇄물을 이송시키기 위한 수단이 일체로 연결되어 구성되어 있다.

추가로 본 발명에 따르면, 상기 분급된 조립분을 일정비율로 분리하기 위한 분리수단이 설치되어 있으며, 특히, 상기 해쇄수단은 분쇄입자의 충돌에 의한 마모정도와 고속의 공기기류에 의한 분급정도를 조정할 수있도록 되어 있다.

이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 제1도는 본 발명에 따른 본쇄시스템이 채용된 분말상의 시멘트를 제조하는 계통도이고, 제2도는 제1도에서의 공기식 해쇄분급장치의 확대사시도 및 단면도이다.

제1도에 의하면, 호퍼(9)에 저장되어 일정비율로 개량된 시멘트 클링커와 첨가재, 예를들면 슬래그 및/또는 석고와의 혼합분이 1차 분쇄수단인 롤러프레스(2)에서 롤(1, 1')에 의해 케이크 상태로 압착된다. 롤러프레스(2)에서 압착된 케이크 상태의 물질은 이송덕트(20)을 따라서 공지식 해쇄분급기(21)에 유입된 후에 해쇄 및 분급이 수행되고, 이어서 배풍기(12, 12')의 흡인력에 의해 공기식 이송덕트(13)를 통해 유출되는 공기힘에 의해 공기와 함께 밀반되는 중간크기∼미립분의 비교적 가벼운 물질이 분급기(4)로 유입되어 재차 분급된다.

첨부도면 제2도에 나타낸 바와 같은 공기식 해쇄분급기(21)에 의하면, 상기 압착된 케이크 상태의 물질은 이송덕트(20)를 따라서 낙하하다가 원형 또는 삭각형일 수 있는 분기덕트(16, 16')에서 일정 비율, 예를들면 0 내지 50%로 분할됨과 동시에 분기덕트 돌출부(17)에서 일부 해쇄된 후 투입구(18, 18')를 통해 유입덕트(19, 19')로 유입된다. 유입된 케이크 상태의 물질은 유입덕트(16, 16')에서 접선방향으로 유입되는 제1도에 나타낸 바와 같은 송풍기(10, 10')에 의한 고속기류에 밀반되어 제3도에 나타낸 바와 같은 충돌판(11)에 충돌하여 재차 해쇄된다.

여기서, 제3도에 나타낸 바와 같은 충돌판(11)은 유입덕트(16, 16')를 통해 들어오는 입자의 충돌에 의한 마모정도와 송풍기(10, 10')에 의해 고속으로 공급되는 기류의 흐름을 변화시켜 분급특성을 조정할 필요가 있을 때 댐퍼형태로 외삽 또는 내삽, 즉 삽입도 조정이 가능하도록 되어 있다.

또한, 해쇄와 동시에 접선 방향으로 유입되는 송풍기(10, 10')에 의한 고속기류에 의해 분급이 시작되게 되는데, 즉 제1도에 나타낸 바와 같은 배풍기(12, 12')의 흡인력에 의해 상승하는 기류에 밀반되는 비교적 가벼운 중간크기∼미립분은 이 상승기류에 실려 사이클론(5)에 포집된 후에 분급기(4)로 유입되어 다시 분급되게 된다. 반면에 상승기류에 실리지 못한 비교적 무거운 중간크기∼조립분은 중력에 의해 자유낙하하여 공기식 해쇄분급기(21)의 하부로 유출되어 분리기(15)에서 일정비율로 나누어져 일부(30∼100%)는 롤러프레스(2)로 재유입되어 압착되고, 일부(30∼100%)는 2차 분쇄기인 볼밀(3)로 유입되어 분쇄된다.

한편, 분급기(4)로 유입된 미립분의 비교적 가벼운 물질들은 재분급이 이루어지고 여기서 미립분은 사이클론(14)에 포집되어 최종 생성물(분말상의 시멘트)로 얻고, 조립분은 2차 분쇄단계인 볼밀(3)에서 상기 해쇄분급기(21)와 분리기(15)에 의해 분리된 일부 조립분과 함께 재분쇄된 후 분쇄물이 기계적 이송방식 또는 공기 이송방식에 의해 분급기(4)로 다시 유입되어 일정비울로 재순환되면서 분급 및 분쇄가 반복되게 된다.

첨부 도면 제1도에서, S₁과 S₂는 괴상의 시멘트 클링커와 함께 혼합되는 첨가재인 석고의 투입위치를 나타낸 것이며, 무수석고, 이수석고 및 반수석고 등의 석고의 종류와 함수율 및 기후조건에 따라서 석고 탈수도를 높힐 필요가 있을 경우에는 S₁에 상대적으로 많은 양을 투입하여 석고의 긴 체류시간에 의한 석고 탈수도를 높히고, 석고 탈수도를 그다지 높힐 필요가 없을 경우에는 S₂에 상대적으로 많은 양을 투입하여 탈수도를 조정할 수 있도록 석고 투입 위치, 투입 비율을 조정함으로써 최종 생성물인 시멘트중의 석고 탈수도를 변화시켜 시멘트 분말을 이용한 모르타르, 콘크리트 물성을 조정할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 공기 이송방식의 해쇄분급기를 설치함으로써 종래의 분쇄지스템에서 케이크상태로 압착된 물질이 직접 분급기로 유입됨에 따른 마모문제가 해소되게 되며, 별도의 메카니컬 해쇄기의 설치에 따른 동력소비가 커지는 단점을 개선시킬 수 있게 된다.

또한, 해쇄분급기에서 분급된 중간 생성물을 직접 분급기로 유입시켜 재분급을 수행하고, 미립분은 최종생성물로 얻으며, 조립분은 2차 분쇄단계인 볼밀에서 재분쇄된 후 다시 분급기로 유입되는 바와 같이 분급 및 분쇄가 반복됨으로써 사이클론에 포집된 중간 생성물중 미립본이 불필요하게 2차 분쇄단계인 볼밀로 재차 유입되어 분쇄되는 불합리성이 배제되어 분쇄에너지의 절감, 생산량 증대 및 분쇄효율의 향상 효과를 기대할 수 있다.

한편, 첨부 도면 제7도는 제1도의 본 발명에 따른 시스템의 최종 생성물인 시멘트 분말의 입도분포[(3)]를 공지된 롤러프레스를 최종 분쇄기로 이용한 시스템[(1) : 첨부도면 제5도]과 볼밀을 최종 분쇄기로 이용한 시스템[(2) : 첨부도면 제3도, 제4도 및 제6도]의 생성물과 비교하여 나타낸 것이고, 다음 표 1은 본 발명에서와 같이 해쇄분급기를 부착하고, 사이클론 포집분의 볼밀 유입방식을 배제하고 분급기로의 직접 유입방식을 이용한 시스템 생성물과 제6도의 분쇄시스템 생성물간의 분쇄효율증대효과를 비교한 것으로, 제6도의 분쇄시스템을 100으로 기준한 것이고, 다음 표 2는 본 발명, 제5도 및 제6도에서 얻어진 시멘트분말에 대한 모르타르 물리특성 향상효과를 나타낸 것으로 제5도의 분쇄시스템의 3일 강도를 100으로 기준하여 나타내었다.

본 발명 시스템에 의한 해쇄, 분급 및 분쇄과정을 거친 최종 생성물인 시멘트 분말은 롤러프레스 분쇄 생성물의 지나치게 경사진 입도분포(sharp particle size distribution)특성을 개선하고, 종래의 공지된 분쇄 시스템의 케이크 상태 물질의 직접 분급기 유입에 따른 마모문제를 감소시킬 뿐 아니라 롤러프레스 압착물질중 미립분의 불필요한 2차 분쇄과정을 배제함으로써 입도조정이 가능하고 분쇄에너지가 종래의 공지된 시스템에 비해 5 내지 10% 절감되며, 생산량이 종래의 공지된 시스템에 비해 7 내지 15% 증가되는 효과를 얻을 수 있다.

[표 1]

[표 2]

(K.S 방법에 준함)

Claims (8)

1. 괴상의 시멘트 클링커와 슬래그 및/또는 석고와의 혼합분을 분쇄하여 분말상의 시멘트를 제조하는 방법에 있어서, 상기의 혼합분을 분쇄하는 1차 분쇄단계와; 상기 단계에서 얻어진 분쇄물을 미립분과 조립분으로 해쇄 및 1차 분급시키는 단계와; 상기 단계에서 얻어진 미립분을 포집하는 단계와; 상기 단계에서 포집된 미립분과 2차 분쇄단계에서 얻어진 분쇄물로부터 조립분과 미립분의 최종 생성물을 2차로 분급하는 단계와; 상기 단계에서 분급된 조립분과 상기 해쇄분급단계에서의 일부 조립분을 함께 분쇄하고, 이 분쇄물을 상기 2차 분급단계로 순환시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 분말상 시멘트의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기의 해쇄 및 1차 분급단계는 1차 분쇄물을 2개의 흐름으로 분할시켜서 수행하고, 각각의 흐름을 고속의 공기기류에 의해 충돌부재에 충돌시켜서 실시하는 것을 특징으로 하는 분말상 시멘트의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 고속의 공기기류는 상기 분쇄물에 대해 접선방향으로 유입시켜서 실시하는 것을 특징으로 하는 분말상 시멘트의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 포집단계는 상기 고속의 공기기류에 의해 상승하는 미립분을 포집하여서 되는 겻을 특징으로 하는 분말상 시멘트의 제조방법.
5. 괴상의 시멘트 클링커와 슬래그 및/또는 석고와의 혼합분을 분쇄하여 분말상의 시멘트를 제조하는 장치에 있어서, 상기 혼합분을 분쇄하는 1차 분쇄수단(2); 상기 1차 분쇄수단(2)에서의 분쇄물을 미립분과 조립분으로 해쇄 및 1차 분급시키는 공기식 해쇄 및 1차 분급수단(21); 상기 수단(21)에서 미립분을 포집하는 수단(5); 상기 수단(5)에 포집된 미립분과 2차 분쇄수단(3)에서의 분쇄물을 분급하여 미립분의 최종 생성물을 얻는 2차 분급수단(4); 및 상기 수단(4)에서 분급된 조립분과 상기 해쇄분급수단(21)의 일부 조립분을 함께 분쇄한 분쇄물을 상기 분급수단(4)으로 다시 순환시키는 2차 분쇄수단(3)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 분말상 시멘트의 제조장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 해쇄 및 1차 분급수단(21)은 1차 분쇄물을 2개의 흐름으로 분할시키기 위한 수단(16, 16'), 상기 분쇄물을 해쇄시키기 위한 수단(11, 17), 상기 분쇄물을 미립분과 조립분으로 분급시키기 위한 고속의 공기흐름발생수단(10, 10') 및 상기 분급된 분쇄물을 이송시키기 위한 수단(13)이 일체로 연결되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 분말상 시멘트의 제조장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 분급된 조립분을 일정비율로 분리하기 위한 분리수단(15)이 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분말상 시멘트의 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 해쇄수단(11)은 분쇄입자의 충돌에 의한 마모정도와 고속의 공기기류에 의한 분급정도를 조정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 분말 시멘트의 제조장치.