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건재(Building Material)
석고, 플라이애시, 초미분 시멘트, 펄라이트, 생석회, 소석회 등의 제조공정 및 용도에 관한 설명자료입니다.
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석고
광물계 바인더로서, 가장 오래 사용 된 원료 중 하나입니다.
천연 석고는 바닷물을 증발 시켜 침전된 퇴적물로 만들어 집니다. 건재용 석고는 생석회에서 수분을 제거하기 위해 120~130℃로 소성 하여 만듭니다. 반면, 탈황석고는 석탄화력발전소의 환경보전기술인 탈황 프로세스에 의해 만들어집니다.
천연석고의 제조 시스템의 사례를 제시하면, 다음과 같습니다.
원료입도: 2mm 이하
수 분 량 : 0.8% 이하
제품입도: d97<100 μm
Capacity : 8~10 t/h
천연석고는 마모성이 있는 불순물을 함유하고 있기 때문에, 천연석고의 제조에는 테이블롤러밀 AWM이 최적입니다. 해당 설비는 상부에 Micron Separator MS 를 내장하여 최대 입도 제어가 가능합니다.
또한 원료의 수분 함유율이 0.8%를 초과할 경우 건조도 가능합니다. 제품은 분쇄 처리 중 잔류수분값 0.5%까지 건조됩니다. 분급에어는 가열되어 시스템 내에서 재사용됩니다. 이 시스템에서는 블로워, 분쇄기, 분급기에서 나온 열이 재이용되므로 에너지 소비량이 적어 약 25%의 에너지 절약이 가능합니다.
이 시스템은 FGD 석고 등 다른 유형의 석고 제조에도 이용 가능합니다. 요구되는 Spec에 따라, 한층 더 낮은 Top size가 필요 한 경우, 소성 후 Fine impact mill UPZ을 추가적으로 이용할 수 있습니다. 이 경우 MS를 UPZ 후단에 배치합니다.
그림 1. AWM Flow
플라이애쉬
플라이애쉬(Fly ash)는 석탄화력발전소에서 나오는 폐기물입니다. 최근까지 플라이애쉬는 매립하여 처리해왔으나, 강화된 환경 규제로 인해 매립이 금지되거나 처리비용이 상당히 비싸졌습니다. 세라믹 성분이 함유된 플라이애쉬는 시멘트 첨가제로 사용됩니다. 시멘트 첨가제로 사용 되는 플라이애쉬는 다음 두 가지 지표가 중요합니다.
1) 입도분포
2) 강열감량 (LOI, Losson ignition)
위의 지표의 기준은 시설에 따라 다릅니다. 단순히 Dtop(톱사이즈) 제한이 문제가 되는 경우에는 ASP Stratoplex 와 같은 분급기 (내마모)를 이용할 수 있습니다. 그러나 LOI 값과 Dtop 양쪽 모두 요구되는 경우에는 AFG Jetmill 이 필요하게 됩니다. 그 이유는 분급기만으로는 Ash에서 미연성 석탄입자를 분리할 수 없기 때문이며, AFG를 이용하면 석탄입자를 분쇄하여 분급기를 통해 미분으로 배출할 수 있기 때문입니다. 또한 분쇄되지 않는 큰 세라믹입자는 분급로터에 의해 분급되어 분쇄 챔버로 돌아갑니다. 이 때 분쇄압을 낮게 설정 해 둠으로써, 세라믹입자는 미분으로 빠져나가지 않고 챔버에 남아 분쇄실 하단에 쌓이게 됩니다. 쌓인 입자는 하부에 설치 된 특수한 밸브를 통해 배출되며, 이와 같이 제트밀을 LOI 감소에 사용하는 경우에는 Batch 운전을 합니다.
플라이애쉬의 처리비용은 상당히 높아진 반면 시멘트산업에서의 수요는 증가하고 있기 때문에, 시멘트산업에서의 플라이애쉬 이용은 공급측과 수요측 모두에 이점이 있습니다.
그림 2. 630ASP Stratoplex
(Ceramic type classifying rotor)
그림 3. Counter jet mill 1500/3AFG
(플라이애시용으로 바닥을 내린 모델)
고성능 결합제로서의 초미분 시멘트
특수한 입도와 낮은 물/시멘트비를 특징으로 하는 고성능 시멘트(바인더)는 매우 치밀하고 단단한 구조물을 형성합니다. 고성능 결합제(바인더)에서 중요한 것은 일반시멘트에 대한 초미분시멘트의 첨가 비율입니다.
또한 초미분 시멘트의 분산액은 입자가 미세해 침투력이 뛰어나기 때문에 기존 시멘트로 불가능했던 작용들을 가능하게 했습니다. 건물의 미세공이나 미세한 공간에에 침투하여 고정시킬 수 있게 되었으며, 크랙의 방지 효과도 얻을 수 있게 되었습니다.
이러한 이점으로, 아래의 분야에서의 응용되고 있습니다.
– 조립식 건물 부품 산업
– 빌딩 건축용 생콘크리트
– 지반보강
– 역사적 가치가 있는 구조물의 보전
초미분 시멘트는 일반적인 시멘트를 ATP Turboplex 분급기로 분급하여 만들어집니다.
315/3ATP의 경우 아래의 Reference data가 있습니다.
– D95= 11~15μm : 3t/h
– D95= 7 ~ 8 μm : 2t/h
그림6은 일반적인 시스템의 Flow를 나타낸 것입니다. 분말형태의 고로슬래그와 시멘트 클링커는 개별 또는 혼합된 형태로 Pneumatic transport(공기수송)을 통해 분급기로 이동, 분급되며 미분 제품은 집진기로 최종 포집됩니다.
그림 4. ATP Turboplex
그림 5. 고성능콘크리트의 모델
그림 6. 일반적인 분급시스템 Flow
펄라이트
펄라이트는 오래전 해저화산에서 분출된 용암이 바닷물에의해 냉각되어 만들어진 광석입니다. 펄라이트는 1,000℃로 가열하면 부피가 약 20배 팽창하는 특징을 가지고 있습니다.
펄라이트 입자는 다양한 용도로 사용되고 있습니다. 당사의 분쇄분급시스템으로 미분을 제거한 팽창펄라이트는 시멘트산업에서 건재의 첨가제로 사용되고 있습니다.(경량콘크리트)
펄라이트입자는 미분에서부터 조분까지 건자재 산업에서 단열재료로도 사용되고 있습니다. 펄라이트 제품은 건물이나 바닥, 벽, 천장의 단열재료 뿐만 아니라 보냉 충전제, 여과조제, 토양개질제, 원예 및 조경용으로도 사용되고 있습니다.
그림 7. 펄라이트
생석회
생석회CaO는 탄산칼슘CaCO3를 1,000℃ 이상으로 가열하여 만들 수 있습니다.생석회의 용도는 상당히 다양합니다. 건축이나 철강생산 용도로 막대한 양이 사용되고 있습니다. 또한 발수처리나 환경보호(오염지역의 정화), 설탕이나 소다의 제조, 건조조제 등에도 사용되고 있습니다. 또한 생석회는 소석회Ca（OH）2의 재료로도 사용되고 있습니다.
ASP Stratoplex Classifier
생석회는 입도가 d97=20~200μm로 넓은 편이고, 제품 기준으로 D97= 90μm 정도가 요구됩니다.
따라서 볼밀(Ball mill) + ASP Stratoplex 분급기를 이용한 폐회로시스템이 적합합니다. ASP는 적은 에너지 소비로 높은 Capacity를 달성할 수 있으며 설치공간이 컴팩트하고, 요청에 따라 알루미나 등 내마모 부품을 사용하여 마모성이 높은 원료에도 대응할 수 있습니다.
그림 8. 생석회처리 Stratoplex 1500ASP
그림 9. 1500ASP의 참고치 (생석회 처리)
소석회
소석회는 석고나 모르타르 산업에서 사용되지만 그 외에도 물처리, 탈황, 대기정화, 과일저장(CO2 흡착), 유기농약 등에도 사용되고 있습니다.
소석회를 분쇄・분급할 때는 입도(d97=45~160μm)가 중요한 조건이 되지만 마모성과 부착성도 고려해야 합니다. 또한 제품 입도 d97=5~22μm인 미세한 제품도 수요가 증가하고 있으며, 코팅된 증량제는 플라스틱 산업의 새로운 응용영역을 더욱 넓히고 있습니다.
소석회 처리 장치
마모성이 낮은 소석회 처리에는 2장의 마주보는 형태의 회전 핀 디스크를 가진 CW Contrplex 가 최적입니다. 내마모 코팅된 핀을 이용하여 마모성이 낮은 원료에 대해서는 장기간의 운전시간이 보장됩니다. 또한 해당 장치는 500kW 이하의 비교적 저동력으로 운전이 가능합니다. 또한, Sharp한 입도 분포가 요구되는 경우에는, 분급기 내장형의 ACM 펄버라이저가 적합합니다.
