KR19980084280A - 제강슬레그를 주원료로 한 시멘트 - Google Patents

Abstract

본 발명의 시멘트는 CaO 42~43Wt%, Fe₂O₃22~35Wt%, SiO₂, 9~11Wt%, MgO 6~9Wt%, FeO 3Wt% 이하 함유되고 아토마이징 처리하여 스피넬 결정체가 형성된 입경 0.15~3mm인 제강슬래그가 시멘트에 30~60Wt%가 혼합교반된 본 발명에 따른 제강슬래그를 주원료로 하여 수밀성이 우수한 시멘트를 제조할 수 있으면서도 산업폐기물인 처리가 곤란한 제강슬래그를 이용하므로서 폐자원의 재활용이라는 경제성이 우수한 효과가 있다.

Description

제강슬래그를 주원료로 한 시멘트

본 발명은 전로에서 제강과정 중 얻어진 산업폐기물인 제강슬래그를 주원료로 한 수밀성이 우수한 시멘트에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 설명하면 지금(地金)이 제거되고 주성분이 CaO로 구성되고 아토마이징(atomizing) 처리된 0.15~3mm 직경을 갖는 구형의 제강슬래그를 종래의 시멘트와 분말화된 석분을 혼합하여 얻어지는 새로운 조성을 갖는 수밀성이 우수한 시멘트에 관한 것이다.

일반적으로 산화칼슘이 주성분인 석회석원료, 실리카성분을 함유하는 점토질원료, 산화알루미늄을 함유하는 규산질원료 등이 혼합된 것을 소성하여 클리커로 제조한 후 이를 분쇄하여 제조되는 시멘트를 이를 모래와 혼합 사용하여 콘크리트 구조물을 성형할 경우 콘크리트 구조물은 시멘트입자와 모래 사이의 간극이 발생되어 이 간극으로 물이 스며들게 되어 수밀성이 저하되게 되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 콘크리트 구조물을 수밀성이 우수한 방수처리를 하기 위해서는 콘크리트 모르타르의 제조시 별도의 방수액을 섞어 모르타르를 교반하였으나 이러한 콘크리트 방수용 방수액은 그 제조가가 고가로 되고 일정시간이 경과되면 수밀성이 저하되어 소정의 목적을 얻을 수 없게되는 문제점이 있었다. 또한 콘크리트 구조물의 방수를 위하여 특별히 제조되는 방수용시멘트는 그 제조 단계에서부터 여러공정이 추가되고 고가의 방수를 요하는 성분이 추가되므로 제조가 어렵고 복잡하므로 제조가가 고가로 되어 실질적으로 사용할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한 전로에서 제강과정중 얻어진 산업폐기물인 제강슬래그는 그 주성분이 CaO로 구성되어 있어 대기중의 수분 또는 물과 반응하여 CaO+H₂→Ca(OH)₂로 변환되어 장기간의 보간이 불가능하므로 그 처리가 대단히 곤란하다는 문제점이 있었다. 이 슬래그를 그대로 바다에 버리는 경우 슬래그의 성분중 산화칼슘(CaO)이 해수와 소금에 의해 Ca(OH)₂등의 알칼리 화합물로 변하여 해수를 오염시키고 결국 어류 및 해조류의 서식에 큰 장애요인이 될 수 있다. 한편, 이 슬래그를 육상에 방치하는 경우 풍화작용에 의해 산화칼슘 등 알칼리성 미분말이 공기중으로 비산되어 주택가 및 자연을 훼손시키는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 제강슬러그를 주성분으로 하여 이를 시멘트에 혼합하여 대단히 용이하게 수밀성이 우수한 시멘트를 제조할 수 있으면서도 산업폐기물인 처리가 곤란한 제강슬래그를 이용하므로서 폐자원의 재활용이라는 경제성이 우수한 시멘트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 풍쇄슬래그가 주성분인 상기 시멘트에 석분을 혼합하여 수밀성이 우수한 벽돌을 제조하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적들은 CaO 42~63Wt%, Fe₂O₃22~35Wt%, SiO₂, 9~11Wt%, MgO 6~9Wt%, FeO 3Wt% 이하 함유되고 아토마이징 처리하여 스피넬 결정체가 형성된 입경 0.15~3mm인 제강슬래그가 시멘트에 30~60Wt%가 혼합교반된 본 발명에 따른 제강슬래그를 주원료로 한 본 발명에 따른 시멘트에 의해 달성된다.

본 발명에서 시멘트에 혼합되는 제강슬래그는 아토마이징 처리가 되어 스피넬이 일어나기 때문에 유리와 같은 결정구조를 가지므로 시멘트와 친화력이 있어 수밀성이 우수하게 되는 것이다. 원래 스피넬이라는 것은 첨정석인 MgAl₂O₄를 말하며, 이러한 결정구조물의 결정이 최초로 이루어졌기 때문에 일컬어지고 있다. 이러한 결정체는 천연적으로도 많으나 인공적으로도 얼마든지 만들 수가 있으며 이들의 성질은 대체적으로 경도가 5.5-8로서, 유리같은 광택을 가지고 있고 굴절율이 높다. 이들 중 또한 색이 없고 투명한 것은 보석으로 사용될 정도로 견고하며 점차 내풍화성이 강한 광물로 되므로 시멘트와도 거의 동등한 성분을 가지므로 시멘트와 친화력이 우수하며 유리와 같은 성질이 일어나 수밀성이 우수하게 된다.

본 발명에서 사용되는 제강슬래그는 전로에서 제강과정중 다량이 발생되며 그 화학적인 성분 및 물리적인 성질은 아래 표와 같다.

[표 1:제강슬래그의 화학성분]

[표 2:제강슬래그의 물리적 성질]

본 발명의 실시예에서 SiO₂20.6Wt%, Al₂O₃5.7Wt%, Fe₂O₃2.9Wt%, CaO 61.0Wt%, MaO 3.1Wt%, SO₃2.5Wt%, Na₂O 0.07Wt%, K₂0.09Wt% 기타 미량의 다른 성분을 포함하는 가장 일반적인 시멘트를 사용하였으나, 다른 성분을 갖는 시멘트에 공히 사용가능하며 동일한 작용효과를 갖는다.

이와 같은 물성치를 갖는 제강슬래그 30~90Wt%, 시멘트 10~60Wt%를 혼합교반시키면 수밀성이 우수한 제강슬래그를 주원료로 한 시멘트가 제조된다.

본 발명에 따른 제강슬래그를 주원료로 한 시멘트는 수밀성이 우수한 벽돌의 제조에도 사용된다. 본 발명의 시멘트에 의해 제조되는 벽돌은 제강슬래그 30~90Wt%와 시멘트 10~60Wt%가 균일하게 혼합교반되어 별돌형태로 양생되거나, 시멘트 8~20Wt%, 풍쇄슬래그 30~70Wt%, 석분 22~62Wt%가 균일하게 혼합교반되어 벽돌 형태로 양생된다.

[실시예 1]

중량비로 시멘트 11%, 제강슬래그 35%, 및 석분 54%를 균일하게 혼합하고 별돌의 형상으로 양생시켜 벽돌을 성형하였다. 상기 벽돌의 압축강도를 측정한 결과 종래의 별돌보다 약 2배 정도로 압축강도가 향상되었음은 물론 수밀성이 대단히 우수하였다.

[실시예 2]

중량비로 시멘트 11%, 제강슬래그 45%, 석분 44%를 균일하게 혼합하고 벽돌의 형상으로 양생시켜 벽돌을 성형하였다. 상기 벽돌의 압축 강도를 측정한 결과 종래의 벽돌보다 약 2배정도로 압축강도가 향상되고 수밀성도 실시예 1의 벽돌과 동일하게 향상되었다.

[실시예 3]

중량비로 시멘트 11%, 제강슬래그 55%, 석분 34%를 균일하게 혼합하고 벽돌의 형상으로 양생시켜 벽돌을 성형하였다. 상기 벽돌의 압축강도를 측정한 결과 종래의 벽돌보다 압축강도가 향상되었으며 수밀성도 우수하였다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 시멘트는 제강슬래그를 주성분으로 하여 이를 시멘트에 혼합하여 저렴한 비용으로 용이하게 수밀성이 월등히 향상된 시멘트를 제조하는 것이 가능하게 됨은 물론 산업폐기물인 처리가 곤란한 제강슬래그를 이용하므로서 폐자원의 재활용이라는 경제성이 우수한 시멘트를 제공할 수 있다.

이상에 설명된 것은 본 발명을 제한하려는 의도는 아니고 본 발명을 설명하기 위하여 예시적으로 기술하였을 뿐이며, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 수행될 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. CaO 42~63Wt%, Fe₂O₃22~35Wt%, SiO₂, 9~11Wt%, MgO 6~9Wt%, FeO 3Wt% 이하 함유되고 아토마이징 처리하여 스피넬구조를 갖게한 제강슬래그가 시멘트에 혼합된 것을 특징으로 하는 제강슬래그를 주원료로 시멘트.
2. 제1항에 있어서, 상기 제강슬래그와 시멘트는 30~90Wt%:10~60Wt%가 혼합된 것을 특징으로 하는 제강슬래그를 주원료로 시멘트.
3. 제1항에 있어서, 상기 제강슬래그는 구상이며 0.15~3mm의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 제강슬래그를 주원료로 시멘트.
4. 제1항에 따른 조성을 갖는 시멘트에 의해 벽돌 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 제강슬래그를 주원료로 하는 벽돌.