KR960011331B1 - 폐자원을 이용한 속경성 클링커의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐자원을 이용한 속경성 클링커의 제조방법

본 발명은 폐자원을 이용한 속경성 클링커(clinker)의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 제철공장등에서 폐기되는 폐석회석 슬럿지 및 고로슬래그를 이용하여 소성한 고강도의 속경성 시멘트 제조용 클링거의 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 칼륨알루미네이트계, 예를 들어 CaO·Al₂O₃, 12CaO·7Al₂O₃또는 11CaO-7Al₂O_3·CaFe₂등의 소경성 성분의 소성물이나 용융물에 보통 포플랜드 시멘트를 혼합하거나 전기 속경성 성분을 함유하는 속경성 클링커에 무수석고 등을 혼하하여 시멘트를 제조하였다.

그러나, 전자의 방법은 소경성 시멘트의 제조는 용이하나, 이 방법으로 제조된 시멘트는 함유되어 있는 속경성 성분이 강도에 불안정하기 때문에 그의 사용시 응결조절이 어렵고, 수화가 진행되면서 알루민산 칼슘 수화물(3CaO·Al₂O_3·6H₂O)에 로의 전이로 강도가 저하되어 최종적으로 구조물이 붕괴될 염려가 있었으며, 후자의 방법으로 제조된 속경성 시멘트는 그의 사용시 초기강도 및 강도발현율은 양호하나, 그의 사용시 수화 초기에 급결 방지를 위하여 응결지연제를 필수적으로 사용하여야 한다는 불편함이 있었고, 시멘트의 주재인 클링커의 제조시에 소성온도의 범위가 협소하고 광물생성이 불안정한 바 클링커의 냉각시에 C₂S 고용체가 불안정하여 수화활성이 큰 β-C₂S가 되지 못하고 수화활성이 거의 없는 γ-C₂S로 전이하면서 체적팽창에 의해 분말화되는 문제점이 있었다. 따라서, 클링커 제조시 그의 분말화를 방지하는 방법으로, 원료중에 CaSO_4,TiO₂, BaO, B₂O₃또는 P₂O₅등의 각종 산화물을 안정제로써 첨가하는 방법이 대한민국 특허공보 제90-33호 등에서 개선된 바 있으나, 이 방법 또한 제조공정과 수화물성 등에 악영향을 주는 문제점이 대두되었다.

결국, 본 발명은 이와 같은 클링커 제조시의 문제점을 해결하여 이를 사용하여 제조한 시멘트의 품질을 향상시키고자 한 것으로서, 그 목적은 일종의 산업폐기물인 폐석회석 슬럿지와 고로슬래그를 원료로써 첨가하여 분말화 되지 않으면서도 넓은 소성범위를 갖도록 한 3CaO·SiO₂(이하, C₃S 고용체라 함), 11CaO·7Al₂O_3·CaFe₂(이하, C₁₁A_7·CaF₂고용체라 함), 2CaO·SiO₂(이하, C₂S 고용체라 함) 및 2CaO·Fe₂O₃-6CaO·2Al₂O_3·Fe₂O₃(이하, 철고용체라 함) 등을 주성분으로 하는 속경성 시멘트 제조용 클링커의 제조방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하는 속경성 시멘트 제조용 클링커는, 폐속회석 슬럿지 60∼90중량%, 바람직하게는 70∼80중량%; 고로슬래그 1∼20중량%, 바람직하게는 8∼16중량%; 기타 원료인 분말성의 보오크사이트, 형석 및 규석을 9∼20중량%, 바람직하게는 12∼14중량%를 균질히 혼합한 후 성형, 하소시켜 1250∼1350℃의 온도에서 30∼50분간 소성한 다음 냉각시켜 분쇄함으로써 제조된다.

본 발명에 있어서, 전기 폐석회석 슬럿지로는 제련공정에 투입되는 수쇄된 석회석 원광의 여분 슬럿지를 사용하는데, 이는 제련시의 석회석 원료로써 고품위의 것이 요구되고 수쇄시 더욱 미분화 되었기 때문에 이의 물리 화학적 성질은 고품위 석회석 원광과 거의 같다. 전기 고로슬래그로는 선철의 제조과정에서 플럭스(FULX)로서, 장입되는 석회석이 철광석 중 맥석분 코크스의 연소제 및 각종 산화물과 반응하여 생성되어 1450∼1500℃의 고온 용융상태로 고로에서 배출되는 것을 급냉시킨 산업폐기물을 이용한다. 이 때에, C₁₁A_7·CaF₂고용체 및 C₃S 고용체를 주성분으로 하는 속경성 클링커의 제조시에는 원료조합물 중의 MgO와 Fe₂O₃의 양이 3중량% 이상이면 클링커 광물생성반응시 액상량이 많아져 소성범위가 협소하게 되고, 클링커 중에 F-MgO(패리클라스 : periclase)가 존재하여 시멘트경화체가 불안정하게 되는 원인이 되므로 각별한 주의를 요한다. 본 발명에서는 분말화의 방지책으로 고로슬래그를 첨가하였고, 고로슬래그 및 MgO 성분이 소량 함유된 고순도의 폐석회석 슬럿지를 이용하여 원료의 MgO의 함량을 최소화 함으로써, 클링커의 소성온도 범위를 확대되게 하였다. 특히, 고로슬래그의 함량을 8중량% 이하로 첨가하면 소성시 광물의 안정화가 떨어지고, 16중량% 이상으로 첨가하면 MgO성분이 증가되어 그의 제조가 어려워지므로 이점에 유의하여야 한다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

이들 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것이 아니라는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 자명할 것이다.

하기의 실시예에서는 아래 표 1이 조성을 갖는 원료를 사용하여 클링커를 제조하였다.

실시예 1

상기 표 1에 기재된 원료인 폐석회석 슬럿지, 보오크사이트, 형석 및 규석을 목적하는 완제품인 클링커의 조성 CS 고용체 60중량%, CACaF고용체 30중량%, CS 고용체 4중량% 및 철고용체 6중량%가 되도록 혼합한 후, 이를 성형 하소시킨 다음 40분간 소성하여 클링커를 제조하였다. 이때에 원료인 고로슬래그의 양을 전체 원료의 0중량%, 8중량%, 16중량% 및 24중량%로 하여 각각 클링커를 제조하였다.

물리적 성능시험

전기 실시예의 클링커 제조시 고로슬래그 함량에 따른 소성가능온도를 측정하였고, 전기 실시예에서 제조된 클링커를 각각 분말도 88㎛, 잔사 5%로 분쇄한 분말 80중량%에 분말상 무수석고 20중량%를 균질하게 혼합한 후 다시 분말화하여 시멘트를 제조하여 물리적 성능을 시험하고, 그 결과는 표 2에 나타내었다. 이때에 시멘트 입자의 브레인비표면적을 5500㎠/g으로 하여 시험하였다.

**소성가능온도는 f-CaO가 1.5중량% 이하로 되기 시작하는 온도로부터 용융되기 시작하는 온도까지의 범위를 측정한 것이다.

*압축강도 시험은 KSL 5105(시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)에 준하여 실시하였다.

상기 표 2에서 보듯이, 고로슬래그를 8중량% 이하 또는 24중량% 이상 첨가하는 경우에는 클링커 제조시의 소성온도의 범위가 보통이었고 이를 사용하여 제조한 시멘트로 콘크리트 타설시 응결시간 및 압축강도 또한 보통이었지만, 고로슬래그의 첨가량이 8 내지 16중량%인 경우에는 그의 소성온도의 범위가 넓었을 뿐 아니라 콘크리트 타설시 응결시간 및 압축강도가 아주 우수하였다. 즉, 이와 같이 제조된 속경성 클링커를 사용한 시멘트로 콘크리트 타설한 후, 2시간 후에는 200kgf/㎠ 이상의 압축강도를 얻을 수 있었다.

이상에서 상세하게 설명하였듯이, 본 발명은 원료로서 산업폐기물의 일종인 폐석회석 슬럿지와 고로슬래그를 이용하여 시멘트 제조용 클링커를 제조하므로 폐기물의 자원화라는 측면에서 그 효과가 있을 뿐 아니라 제조시 분말화 되지 않으면서도 소성온도의 범위가 넓어 종래 기술에 비해 용이하게 제조되는 클링커 및 그의 제조방법을 제공한다.

Claims (3)

1. 폐석회석 슬럿지 60∼90중량%, 고로슬래그 1∼20중량%, 기타 원료인 분말상의 보오크사이트, 형석 및 규석 9∼20중량%를 균질하게 혼합한 후 성형, 하소시켜 소성한 다음 냉각시켜 분쇄하는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 속경성 클링커의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 폐석회석 슬럿지 70∼80중량%, 고로슬래그 8∼16중량%, 기타 원료인 인분말상의 보오크사이트, 형석 및 규석 12∼14중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 속경성 클링커의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 소성은 1250∼1350℃의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 폐자원을 이용한 속경성 클링커의 제조방법.