Fe가 회수된 동제련슬래그 2차 부산물을 다량 활용한 선발포 ALC 제조 기술 = A Manufacturing Technology of Pre-foaming ALC with High Volume Copper Slag Removed Fe

국문 초록 (Abstract)

동 슬래그는 40~50%의 Fe 성분을 포함함에도 불구하고, 제조 특성상 슬래그 내에 1~5% 포함되는 구리가 제강시의 품질을 떨어트리는 불순물로 작용하여 스크랩으로도 활용되지 못하고, 또한 높은 중금속 함량에 의해 건설소재로의 활용에도 어려움이 있다. 최근 동제련 슬래그에 환원공정을 적용하여 3상 분리로 주철용 Fe-Cu 합금을 회수하는 연구가 국내 ‘P’ 대학 연구진에 의해 진행되고 있다. Fe가 회수되고 배출되는 2차 부산물은 2% 미만의 낮은 Fe 함량을 가지며, 중금속 함량이 개선되고, 90% 이상의 CaO, SiO₂, Al₂O₃ 산화물을 포함한 광물에 80% 이상이 비정질의 상태로 배출된다. 또한 시멘트의 대표적 혼화재로 활용되는 고로슬래그의 주요광물인 Gehlenite와 Quartz를 다량 함유함에 따라 시멘트계 혼화재로 적용이 가능한 것을 확인하였다. 또한 40% 이상의 SiO₂를 함유하여 수열합성반응을 진행하는 PC제품용 Silica source로 활용이 가능하다. 기존 Silica source로 활용되는 Qurtz powder는 90% 이상의 고순도 SiO₂ 함량으로 OPC 대체시 최적의 C/S 몰비(CaO/SiO₂ mole ratio)에 맞는 혼입률은 대략 30% 정도이지만, CaO 및 Al₂O₃를 동반하는 동제련 슬래그 2차 부산물은 최적의 C/S 몰비에 따른 혼입률로 최대 OPC에 80% 이상이 대체가 가능한 것을 선행연구를 통하여 확인하였다.
한편 ALC(Autoclaved Lightweight Concrete) 블록은 규산질, 석회질 원료를 주원료로 제작한 경량기포콘크리트 블록을 의미한다. ALC는 선믹싱된 페이스트에 고가의 발포용 ‘Al’을 첨가하여 양생과정에서 독립기포를 형성한다. 본 연구에서는 기존 방식의 후발포가 아닌, 기포제를 이용하여 선발포 후 동제련슬래그 2차 부산물을 다량(80%) 사용한 페이스트를 믹싱하고 이를 양생하여, ALC를 대체할 경량기포콘크리트를 제조하고자 하였다. 실험결과 Fe가 회수된 동제련슬래그 2차부산물을 OPC에 80%까지 대체하여 고온고압 양생을 통한 수열합성을 진행할 경우 ‘KS F 2701, 경량 기포 콘크리트 블록(ALC 블록)’에서 기술된 0.6품의 절건비중 및 압축강도 기준을 만족하였다.