Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute (한국건설순환자원학회논문집)

Korean Recycled Construction Resources Institute (한국건설순환자원학회)
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Fundamental Properties of Mortar with Magnet-Separated Converter-Slag Powder as SCM

자력 선별 전로슬래그 미분말을 결합재로 활용한 모르타르의 기초특성

  • Received : 2023.02.02
  • Accepted : 2023.09.05
  • Published : 2023.09.30
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Abstract

Converter slag is a by-product generated by refining the pig iron produced into molten steel in the blast furnace, occupying about 15 % of the weight of steel production. It has a high free-CaO content that can generate expansion cracks when used for concrete aggregate. This is the main reason to make it difficult to recycle. To solve this problem, government guideline requires that converter slag has to be aged in an open yard for 90 days. However, aging can not be perfectly performed because it entails time and cost. In this study, we tried to investigate the applicability of converter slag as a cementitious material rather than an aggregate by mixing converter slag with mortar formulations. According to the EDS results of the converter slag in the experiment, we found that screening in the aggregate phase was more effective than that in the powder phase. When the particles separated by a magnet in the aggregate state were pulverized and used for concrete up to a 15 % replacement ratio, various engineering characteristics, such as flow, length change, and compressive strength, showed engineering characteristics similar to those of the control mix.

전로슬래그는 용광로에서 생산된 선철을 용융강으로 정제하는 과정에서 배출되는 부산물로, 컨버터에서 생산되는 양의 약 15 %가 배출된다. 이 전로슬래그는 유리 CaO 함량이 높아 콘크리트 골재로 사용 시 팽창균열 가능성이 있어 재활용이 어렵다. 이를 해결하기 위해 전로슬래그를 야드에서 숙성시키지만 완벽하게 제어하기는 어렵다. 본 연구에서는 전로슬래그에 모르타르 제제를 혼합하여 연구를 수행함으로써 골재가 아닌 시멘트 대체재로 전로슬래그를 사용할 수 있는 가능성을 검토하였다. 실험에 사용된 전로슬래그의 EDS 결과, 분말상 대비 골재상일 때 자력선별을 진행하는 것이 T.Fe를 제거하는데 더 효과적인 것을 확인하였다. 분쇄효율 실험은 T.Fe가 많이 분류된 비자착분이 가장 높은 분말도를 나타내었다. 이런 고분말도로 인해 전로슬래그를 15 % 치환했을 때 Plain 대비 비자착분의 플로가 가장 많이 감소하였다. 전로슬래그를 혼입한 모르타르의 길이변화는 재령이 증가할수록 변화율이 커지지만 Plain 대비 유사한 변화율이 나타났다. 압축강도에서는 Plain 대비 비자착분은 치환율 15 %까지 91.9~97.1 %의 강도 발현을 나타내었다. 추후 전로슬래그 미분말을 시멘트 대체재로 활용할 경우, 분쇄 전 자력(Gauss) 조절을 통한 최적의 자력선별 조건을 찾아 더 효율적인 T.Fe 선별 방법이 필요할 것으로 판단되며, EDS 및 Mapping은 국부적인 분석방법으로 큰 편차율을 보이기 때문에 다수의 시료 평가가 필요할 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

본 논문은 한국연구재단의 이공분야기초연구사업 중 중견연구자지원사업(과제번호 2020R1A2C2013161) 및 창의도전연구기반지원(No. 2020R1I1A1A01074492)의 지원을 받아 수행한 연구로 이 에 감사드립니다. 또한 본 논문은 현대제철의 '철강슬래그의 고부가가치적 활용 연구' 수행을 위한 원료 제공을 통해 진행된 연구로서 이에 감사드립니다.

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