The Recycling of Inorganic Industrial Waste in Cement Industry

시멘트산업에서 무기질 산업 폐·부산물의 재활용

In this study, generation process and properties of inorganic industrial waste which can be used in cement industry were investigated. The scheme of recycling to use the selected waste as raw materials, mineralizer and flux, admixture and raw materials for special cement was decided and then various experiments were carried out. The experimental results were as follows ; In the use of industrial waste as raw materials, ferrous materials could be substituted by Cu-slag, Zn-slag, electric arc furnace or convertor furnace slag etc., and a siliceous material could be substituted by sand from cast-iron industry. By-products from sugar or fertilizer industry, which has $CaF_2$ as the main component, and jarosite from Zn refinery enabled clinker phases to be formed at lower temperature by $100{\sim}150^{\circ}C$. Adding Cu slag and STS sludge in proper proportion to cement improved properties of cement. Fly ash and limestone powder as admixture had the same effect on cement. As a raw material for special cement, aluminium waste sludge could be used in making ultra early strength cement, which had the compressive strength of $300kg/cm^2$ within 2hours. And two different ashes from municipal incinerator could be raw materials of the cement which was mainly composed of $C_3S$ and $C_{11}A_7{\cdot}CaCl_2$ as clinker phases.

본 연구에서는 시멘트 산업에서 이용 가능한 무기질 산업폐기물의 발생현황 및 물성을 조사하여 시멘트원료, mineralizer/flux, 시멘트 혼합재, 특수시멘트 제조원료 등 용도별 재활용 방안을 결정하고 적용실험을 하였다. 산업폐기물의 시멘트 원료로의 이용에 있어, 철질원료 대체용으로는 Cu-slag, Zn-slag, 전기로 슬래그 및 전로 슬래그 등이, 규석질 원료의 대체용으로 폐주물사가 사용되었다. 제당회사에서 발생되는 $CaF_2$가 주성분인 폐소석회와 아연제련 공정에서 부산되는 폐기물인 jarosite를 mineralizer/flux로 사용하여 클린커의 소성온도를 약 $100{\sim}150^{\circ}C$ 낮출 수 있었다. 혼합재료의 이용에 있어, Cu-slag와 STS sludge를 혼합 첨가한 경우 시멘트 혼합재로서의 충분한 물성을 얻을 수 있었고, fly ash 및 석회석도 시멘트의 혼합재로 적당량 첨가함으로서 시멘트의 성능을 향상시킬 수 있었다. 특수 시멘트의 원료로의 이용에 있어서는, 알루미늄 폐슬러지를 원료로 속경성 클린커를 제조하고 이를 이용하여 2시간내에 $300kg/cm^2$강도를 발현하는 초속경 시멘트를 제조하였고, 두 종류의 도시쓰레기 소각회를 원료로 이용하여 $C_3S(3CaO{\cdot}SiO_2)$와 $C_{11}A_7{\cdot}CaCl_2(11CaO{\cdot}7Al_2O_3{\cdot}CaCl_2)$가 주요 광물인 시멘트를 제조할 수 있었다.