Raw mix of molten clinker was fabricated using blast furnace slag as starting material. Raw mix was melted at 1620$^{\circ}C$ for molten clinker fabrication. It was found that molten clinker contained alite and belite equivalent to OPC clinker mineral by optical microscope and SEM. The size of alite was 10~50 ${\mu}m$ and that of belite was 20~80 ${\mu}m$. This result thought to be attributed low $Al_2O_3$ content and cooling condition. Interstitial phase increased with blast furnace slag content and gehlenite was formed by the condition of LSF and SM. So raw mix with 27~41% blast furnace slag could be converted into cement clinker by appropriate choice of melting andcooling methods in this study.
용융클링커 제조용 혼합원료 중의 하나로 고로슬래그를 사용하였다. 고로슬래그를 사용한 혼합원료는 용융클링커 제조를 위해 1620에서 용융하였다. 냉각된 클링커는 XRD 패턴으로 클링커 광물의 생성여부를, 색도분석기로 색도를 분석하였다. 용융클링커는 XRD 분석을 통해 OPC 광물과 동등의 클링커 광물을 포함하고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 용융시멘트는 OPC보다 백색도가 높아, 색상이 OPC보다 옅게 관찰되었다. 용융시멘트의 LSF 및 SM이 높아짐에 따라 백색도는 낮아졌다. 또한 슬래그를 용융시켜 제조한 시멘트 클링커는 고로 슬래그시멘트보다 백색도가 높았다.
본 연구에서는 염소 함유 클링커 특성을 분석하기 위해 raw mix 제조 시 CaCl2를 첨가하였으며, 이때 염소 함량을 고농도 조건인 2,000ppm까지 제어하였다. 염소 첨가 raw mix의 소성온도는 1250℃에서 1350℃까지 조정하였으며, 각각의 최대온도에서 10분간 유지하였다. 모듈러스는 LSF-92.0, SM-2.5 및 IM-1.6으로 고정하였으며, 염소 함유 클링커의 소성성은 free-CaO 분석을 통해 확인하였다. 염소 함량 증가에 따라 free-CaO는 감소하였으며, 1350℃-2000ppm의 free-CaO 함량은 1.5%까지 낮아졌다. 염소 함량 증가에 따른 광물특성 확인을 위해 광학현미경 및 XRD를 활용하였다. 1250℃ 소성 시에는 클링커 광물을 관찰할 수 없었으며, 1350℃ 소성 시에는 염소 함량 증가에 따라 alite 크기가 소폭 증가하였다. 또한 염소 함량 증가에 따라 우수한 광물결정성을 발현되어 클링커 내 염소함량이 증가할수록 우수한 소성성 및 광물특성을 보였다.
Alinite계 클링커 합성 시 MgO의 영향에 대해 검토하였다. Alinite 조성비 및 Alinite 조성비에 MgO를 3.77% 대체하여 $760^{\circ}C$ 및 $800^{\circ}C$에서 $1,400^{\circ}C$까지 $100^{\circ}C$ 간격으로 3시간 열처리하여 합성 상 및 수화열을 측정하였다. MgO를 첨가하지 않은 경우, $1,300^{\circ}C$에서 alinite, CCA와 함께 ${\beta}-C_2S$상과 f-CaO가 다량 존재하였으나, MgO를 첨가한 경우, $1,300^{\circ}C$이상에서 alinite 상만이 존재하였으며, $1,300^{\circ}C$에서 가장 높은 형성률을 보였다. 또한, MgO를 첨가한 경우, OPC에 비해 유도기를 거치지 않은 수화거동을 보였다.
The influence of $P_2O_5$ on clinker mineral composition and the cement quality was investigated. When the sewage sludge was used as a raw material in place of clay, the presence of $P_2O_5$ in sewage sludge affects the mineral composition and the clinker quality. As the $P_2O_5$ concentration in raw mix increases, the burnability of clinker becomes worse and the alite decomposes into belite and free-CaO, so belite increases with the decrease of alite. The early strength of mortar decreases with the increase of $P_2O_5$ concentration. On the other hand, later-age strength increases with the increase of belite content. The setting time of cement was delayed with the $P_2O_5$ concentration above 0.6 wt%.
In this investigation x-ray diffraction method was mainly studied for quantitative analysis of clinker mineral composition. And also optical microscopic observation and Bogue calculation method were applied to compare with the x-ray diffraction method. In the procedure of x-ray diffraction analysis graphite monochromator automatic divergence slit and spinner for sample holder were used for minimizing the error due to the operation of the equipment. Especially the separation of overlapped peaks were proceeded by micro-processor automatically. The results of x-ray diffraction method for synthesized clinker were consistent with the Bogue value and the results of optical microscopic observation. However the results of quantitative analysis of mineral composition or commercial clinker containing solid solution of minor component were different from the Bogue value. On the other hand they agreed reasonably well with results of the optical mic-roscopic observation.
대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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pp.581-585
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2001
Alinite-Calciumchloroaluminate system clinker was synthesized from solid state waste. The raw materials were municipal incineration ash, sewage sludge, limestone and clay. ecocement was prepared by the mixing of synthesized clinker and optimum amount of gypsum and its hydrolysis characteristic was investigated. X-ray diffraction, conduction calorimeter and reflecting microscope were used to analyze structural and physical properties. The main phase of clinker were alinite, calcium chloroaluminate. $C_2$S, $C_3$S. From the results of hardening time, hydration reactivity of synthesized all samples was faster than that of ordinary portland cement.
건설폐기물 중 폐콘크리트를 40$0^{\circ}C$로 가열한 후 ball mill로 분쇄하여 재생골재를 생산할 때 발생된 미분말을 보통 포틀랜드 시멘트의 SiO$_2$, CaO, A1$_2$O$_3$원에 대한 대체원료물질로서 활용하고자 하였다. 클링커를 제조하기 위한 주원료는 석회석, shale, 전로슬래그, fly ash를 이용하였고, modulus는 LSF:91.0, SM:2.60, IM:1.60로 고정한 후 shale에 대해 미분말을 25, 50, 15, 100%까지 치환하여 클링커를 제조하였다. 클링커의 주요생성광물은 1,45$0^{\circ}C$에서 OPC와 같은 광물상인 $C_3$S, $\beta$-C$_2$S, $C_3$A, $C_4$AF 상으로 나타났다. 조합원료의 반응성을 비교하기 위해 시차열분석을 실시하고, 소성성지수를 구한 결과, 클링커의 광물상 생성온도는 plain과 유사했으며, 소성성지수는 48.6-51.4 정도로 나타났다.
본 연구는 석회석, 셰일, 전로슬래그, 플라이 애쉬를 사용한 혼합원료에 대해 보통 포틀랜드 시멘트 원료로서 하수슬러지 소각재의 사용에 대해 조사하였다. 이와 관련하여 원료 중 셰일에 대한 하수슬러지의 적정 치환 비율을 확인하였으며, 1,300, 1,350, 1,400, 1,450, 1,50$0^{\circ}C$에서 1시간 혼합원료를 소성하였다. 이후 공기중 급냉을 시행하였으며, XRD, SEM을 통하여 합성된 클링커의 특성을 평가하였다. 또한, 클링커의 미반응 산화칼슘을 측정하여 소성성에 대한 결과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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