혼합 슬래그를 사용한 시멘트 혼합원료 및 클링커의 특성 연구
Study of Raw Mix and Clinker Using Slags as Raw Materials
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초록
세계 시멘트 산업의 온실가스 배출량은 매년 증가하고 있으며, 이중 시멘트 클링커 주원료로 사용되는 석회석으로부터 60~65 %가 배출되고 있다. 이를 해결하기 위해 비탄산 CaO 함유 슬래그를 사용하여 석회석을 대체하는 방안이 검토되고 있다. 본 연구에서는 CaCO3 대체를 위해 2종류의 혼합 슬래그를 사용하였다. 모든 슬래그는 CO2 양이 1 %를 상회하지 않아 대부분 비탄산 CaO로 구성되어 있다는것을 확인할 수 있었으며, KR 슬래그는 Ca(OH)2가 일부 존재한다고 판단되었다. 혼합 슬래그 사용 혼합원료 배합설계 시 CaCO3 대체율은 3~12 %로 제어하였으며, 클링커 모듈러스는 LSF 92.0, SM 2.50, IM 1.60으로 고정하였다. CaCO3 12 % 대체 시 혼합 슬래그(P) 사용량은 23.00 % 및 혼합 슬래그(H) 사용량은 20.16 %이었다. CaCO3 대체율 증가에 따라 클링커 수율은 증가하였으며, 클링커 광물 생성량은 감소하였으며, F-CaO 함량도 감소하였다. 하지만 alite 및 belite 크기가 조금씩 커졌으며, 특히 CaCO3 대체율 9 % 이상에서는 20 μm 를 상회하는 수준으로 증가하였다.
Abstract
The greenhouse gas (GHGs) emissions of the cement industry are increasing year on year, and 60–65% of GHGs are generated from limestone, the main raw material for cement clinker. To reduce GHGs, limestone can be replaced with noncarbonate CaO-containing slag. In this study, two types of mixed slag were used to replace CaCO3. The majority of the slag was CaO, as shown by the low amount of CO2 produced (> 1%). In addition, the Kambara Reactor slag (KR slag) contained some Ca(OH)2. When designing a raw mix using mixed slag, the CaCO3 replacement ratio was set to 3–12%, and the clinker modulus was fixed at Lime Saturation Factor (LSF) 92.0, Silica Modulus (SM) 2.50, and Iron Modulus (IM) 1.60. When using 12% CaCO3, the mixed slag (P) usage was 23% and that of the mixed slag (H) was 20%. As the CaCO3 replacement ratio increased, the clinker yield increased, and the clinker mineral and free CaO contents decreased.