KR101007779B1

KR101007779B1 - 제강슬래그를 이용한 성형체 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR101007779B1
Application number: KR20030095337A
Authority: KR
Inventors: 한상무; 이성영
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2011-01-14
Anticipated expiration: 2023-12-23
Also published as: KR20050064065A

Abstract

본 발명은 제강슬래그를 이용한 성형체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 입도가 1.0 내지 3.0 mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%, 입도가 0.1 내지 1.0mm인 제강슬래그 분말 30 내지 60중량% 및 입도가 0.1 내지 0.001mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%로 이루어지는 제강슬래그 분말 40 내지 70중량%를 가소성 점토 30 내지 60중량%에 첨가하여 혼합한 후 성형하고, 900 내지 1,200℃에서 30분 내지 1시간 동안 소성하여 제조된 제강슬래그를 이용한 성형체는 유수 설비에 적용되어 염기도가 높은 물을 지속적으로 생산함으로써 산성토양을 급속히 개량할 수 있는 효과가 있다.

제강슬래그, 점토, 소성

Description

제강슬래그를 이용한 성형체 및 그의 제조방법{Shaped Body Using Slag Generated from Oxygen Steel Making Process and Method for Preparing the Same}

본 발명은 제강슬래그를 이용한 성형체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 제강공정 중 발생되는 슬래그를 이용하여 제조된 성형체가 유수에 적용되는 경우 산성화된 토양을 중화시킬 수 있는 염기성 용수를 용출시키는 점을 이용하여 산성화된 토양을 중화시키는데 사용할 수 있는 제강슬래그를 이용한 성형체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

제강 공정에서 용강 내의 불순물을 제거하는 과정은 염기성 슬래그를 부산물로 발생시킨다. 이러한 슬래그는 산화칼슘, 산화마그네슘 등을 주성분으로 하며, 상당량의 자유 산화칼슘을 포함하고 있어 제강 슬래그를 수중에 넣으면 높은 염기성을 나타낸다.

또한, 제강슬래그는 기계적 강도가 높아 건축자재 등에 쓰일 수 있으나 화학적 강도가 낮기 때문에 지금을 추출한 제강슬래그는 대부분 단순 매립되었다, 따라서, 지금 추출 후의 제강슬래그는 활용되지 못하고 처분되는 것이 현재의 실정이다.

일본 특허공개공보 소61-021794호는 규산염광석, 유리먼지, 석탄회 등을 첨가하여 소량의 산화칼슘, 수산화칼슘, 수산화나트륨을 가지는 수세슬래그를 제조하는 방법 등에 관하여 게재하고 있으나, 지금 추출 후의 미세한 슬래그에 대해서는 적용할 수 없는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 지금 추출 후의 제강슬래그의 강염기성을 이용하여 산성화된 토양을 중화시킬 수 있는 염기성 용수를 용출하는 제강슬래그를 이용한 성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 지금 추출 후의 제강슬래그의 강염기성을 이용하여 산성화된 토양을 중화시킬 수 있는 염기성 용수를 용출하는 제강슬래그를 이용한 성형체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 입도가 1.0 내지 3.0 mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%, 입도가 0.1 내지 1.0mm인 제강슬래그 분말 30 내지 60중량% 및 입도가 0.1 내지 0.001mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%로 이루어지는 제강슬래그 분말 40 내지 70중량%; 및 가소성 점토 30 내지 60중량%; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 제강슬래그를 이용한 성형체를 제공한다.

또한, 본 발명은 입도가 1.0 내지 3.0 mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%, 입도가 0.1 내지 1.0mm인 제강슬래그 분말 30 내지 60중량% 및 입도가 0.1 내지 0.001mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%로 이루어지는 제강슬래그 분말 40 내지 70중량%를 가소성 점토 30 내지 60중량%에 첨가하여 혼합한 후 성형하는 단계; 및 상기 성형 후 900 내지 1,200℃에서 30분 내지 1시간 동안 소성하는 단계; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 제강슬래그를 이용한 성형체의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 활용되지 못하고 매립 처분되는 지금 추출 후의 제강슬래그가 강한 염기성을 가지고 있는 점을 이용하여 블록, 관 형태의 성형체로 제조된 후 유수설비에 적용되고, 이로부터 용출된 염기성 용수로 심하게 산성화된 토양을 급속히 중화하는데 사용됨에 특징이 있다.

즉, 본 발명의 제강슬래그를 이용한 성형체는 입도가 1.0 내지 3.0 mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%, 입도가 0.1 내지 1.0mm인 제강슬래그 분말 30 내지 60중량% 및 입도가 0.1 내지 0.001mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%로 이루어지는 제강슬래그 분말 40 내지 70중량%을 가소성 점토 30 내지 60중량%에 첨가하여 혼합한 후 성형하고, 900 내지 1,200℃에서 30분 내지 1시간 동안 소성하여 제조된다.

제강슬래그는 산화칼슘을 50중량% 이상으로 함유하고 있어 지금 추출을 위해서는 파쇄되며, 이 때문에 다양한 입도를 갖게 된다. 그러나, 이러한 상태의 제강슬래그를 그대로 산성토양에 시비할 경우 비산이 심하여 작업성이 떨어짐과 동시에 용출속도가 조절되지 못하여 오히려 악영향을 미칠 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 용출속도를 조절하고 입자에 의한 형태를 유지하기 위하여, 적합한 입도를 갖는 제강슬래그를 선택하여 가소성 점토와 혼합하고, 성형한 후 소성한 상태로 유수에 적용하게 된다.

본 발명에서 선택하고 있는 제강슬래그는 입도가 1.0 내지 3.0mm인 조립의 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%, 입도가 0.1 내지 1.0mm인 중립의 제강슬래그 분말 30 내지 60중량%, 입도가 0.1mm 이하인 미립의 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%로 이루어진다.

조립의 제강슬래그 분말은 지속적인 용출을 유지하기 위하여 사용되는 것으로, 10 내지 30중량%의 함량으로 사용되는 것이 바람직하다. 조립의 제강슬래그의 함량이 30중량%를 초과하면 성형성이 불량해지고, 10중량% 미만이면 조립의 제강슬래그에 의한 효과를 기대하기 어렵다.

미립의 제강슬래그 분말은 급속한 용출을 위하여 사용되는 것으로, 10 내지 30중량%의 함량으로 사용되는 것이 바람직하다. 미립의 제강슬래그의 함량이 30중량%를 초과하면 장기적인 용출효과가 저하되고, 10중량% 미만이면 급속한 용출 효과가 불충분하다.

중립의 제강슬래그 분말은 입자에 의한 형태 유지 및 용출 효과를 위하여 사용되는 것으로, 목적으로 하는 제품 특성에 따라 조립과 미립의 함량이 결정되면 중립의 제강슬래그의 사용 함량은 자동적으로 결정된다.

상술한 바와 같은 조립, 중립, 미립의 제강슬래그 분말로 이루어진 제강슬래 그 분말은 가소성이 없으므로 적당한 가소제와 혼합되어 성형된다.

가소제와 혼합되는 제강슬래그 분말의 함량은 40 내지 70중량%가 바람직하다. 제강슬래그의 함량이 70중량%를 초과하면 가소제의 양이 적어져 성형성이 불량해지고, 40중량% 미만이면 단기적, 장기적 용출 효과가 저하된다.

앞서 언급한 바와 같이, 제강슬래그는 가소성이 전혀 없기 때문에 가소제와 혼합되는데, 상기 가소제로는 고령토, 활성오니 등 소성온도가 낮고 저렴한 점토 등을 사용하는 것이 바람직하다.

조립, 중립, 미립의 제강슬래그 분말과 가소제와의 혼합물은 유수설비에 적용하기에 적합한 형태로 성형되어야 하는데, 일축성형에 의한 블록, 압출에 의한 관, 기타 방법에 의한 복잡한 형상 등 다양한 형태로 성형될 수 있다.

유수에 적용하기에 적합한 형태로 성형한 후에는 고온에서 소성되는데, 소성온도는 사용된 점토물의 종류에 따라 결정된다. 일반적인 점토질 광물의 소성온도는 900 내지 1,200℃가 바람직하다. 소성은 가능한 낮은 온도에서 수행하는 것이 경제적이지만 900℃ 미만에서는 제품 강도가 저하되며, 1,200℃를 초과하는 경우에는 제조비용이 많이 소요된다. 또한, 소성 시간은 30분 내지 1시간이 바람직하다. 소성시간이 30분 미만이면 소성강도가 충분하지 못하고, 1시간을 초과하는 경우에는 목적하는 제품 특성에 비추어 볼 때 비경제적이다.

이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

조립의 제강슬래그 분말 20중량%, 중립의 제강슬래그 분말 60중량% 및 미립의 제강슬래그 분말 20중량%로 이루어진 제강슬래그 분말 40중량%을 적연와 소지용 점토 60중량%에 투입하여 기계 반죽한 후, 길이 100mm, 두께 10mm, 폭 10mm의 직육면체 형태로 일축성형하였다. 성형 후 전기로를 이용하여 1,000℃서 1시간 동안 소성하였다.

소성된 제품을 1L 용적의 플라스틱 통 내부 전체에 부착시키고 증류수를 투입하여 24시간 동안 정치시킨 후 산도를 측정하였다. 산도를 측정한 후 용기 내의 물을 제거하고 다시 증류수를 투입하여 24시간 동안 정치시킨 후 다시 산도를 측정하는 식으로 15일 동안 용출능을 측정하였다. 15일 동안의 산도 측정 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

일	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
산도 (pH)	11.8	12.1	11.5	12.2	12.2	11.6	11.8	11.4	11.9	12.4	12.2	12.1	12.4	12.1	11.9

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 조립, 중립, 미립으로 이루어진 제강슬래그를 가소제와 혼합하여 제조된 실시예의 성형체를 물에 적용한 경우, 11.4에서 12.4 사이의 매우 높고 일정한 염기도의 물이 지속적으로 용출됨을 알 수 있다.

따라서, 용출된 염기성 물로 산성화된 토양을 중화시키는데 사용할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 제강슬래그를 이용한 성형체는 유수 설비에 적용되어 염기도가 높은 물을 지속적으로 생산함으로써 산성토양을 급속히 개량할 수 있는 효과가 있는 유용한 발명이다.

상기에서 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims

입도가 1.0 내지 3.0 mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%, 입도가 0.1 내지 1.0mm인 제강슬래그 분말 30 내지 60중량% 및 입도가 0.1 내지 0.001mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%로 이루어지는 제강슬래그 분말 40 내지 70중량%; 및 가소성 점토 30 내지 60중량%; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 제강슬래그를 이용한 성형체.
입도가 1.0 내지 3.0 mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%, 입도가 0.1 내지 1.0mm인 제강슬래그 분말 30 내지 60중량% 및 입도가 0.1 내지 0.001mm인 제강슬래그 분말 10 내지 30중량%로 이루어지는 제강슬래그 분말 40 내지 70중량%를 가소성 점토 30 내지 60중량%에 첨가하여 혼합한 후 성형하는 단계; 및 상기 성형 후 900 내지 1,200℃에서 30분 내지 1시간 동안 소성하는 단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 제강슬래그를 이용한 성형체의 제조방법.