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고로슬래그의 특성과 용도

 1. 일반사항 및 특성

    ○발생과정

    고로슬래그는 서냉슬래그와 수재슬래그로 대별된다.  서냉슬래그는 괴재슬래그라고도 하

    며 고로에서 배출된 슬래그를 dry pit(슬래그 냉각장)에서 공냉시키거나 적당히 살수하여

    냉각시킨 덩어리상의 것이며, 수재슬래그는 용융상태의 슬래그를 대량의 물 등으로 급냉

    시킨 것으로 유리질의 모래와 같은 것을 말한다.

  ○화학조성                                                                                                                               (단위:%)

  ○물리적 성질

  ○중금속 용출시험 결과('94.6.27/경북보건환경연구원)                                               (단위:㎎/ℓ)

2. 고로슬래그의 용도

  ○이용 분야

    서냉슬래그(괴재슬래그)

    수재슬래그

  ○재활용 용도

    ①도로노반재   : 파쇄골재는 도로공사용 표층,기층,보조기층용 노반재로 활용 가능하며

                                                        원석은 노상에 천연골재 대용으로 사용가능

                                                     (한국산업규격 'KS F2535/도로용 철강슬래그' 인증)

    ②시멘트혼화제 : 수재슬래그는 수경성이 있어 클링커와 혼합, 밀(mill)에서 분쇄하여

                                                        포틀랜드시멘트 제조시 혼화제로 이용된다.

    ③토목용재료   : 성토용,기초잡석용 등으로 사용되고 있슴

                                                        (철강슬래그 및 석탄재배출사업자의 활용지침/1993.12.10 환경부고시)

    ④콘크리트용골재 : 슬래그 콘크리트는 자갈 콘크리트에 비하여 작업성이 약간 떨어지나

                                                          시멘트 배합비를 조정함으로서 유사한 성능의 콘크리트 제조가 가능

3. 유황성분의 제거

  고로슬래그에는 약 1% 정도의 유황이 주로 황화칼슘(CaS) 형태로 존재하고 있는데 이것은

  물과 접촉시 황화이온을 생성, 초기에는 연황색을 띠며 약한 온천 냄새를 발한다. 그러나

  이러한 이온은 불안정한 중간 생성물로서 대기중의 산소에 의하여 산화하거나 탄산가스에

  의하여 중화하여 안정함으로써 색과 냄새가 소실되는데 이것을 숙성(Aging)이라 한다.

  숙성시에는 주기적으로 물을 뿌려줌으로써 안정을 촉진시킨다.

4. 고로슬래그의 재료적 특성

  ○고로슬래그의 수경성으로 인하여 도로용 골재로 사용하면 장기에 걸쳐 지지력이 향상

  ○슬래그는 함수비에 예민하지 않고 비소성이므로 시공성이 좋음
 ○슬래그는 표면이 거칠어 다짐성이 좋고 하중을 분산시키는 능력이 뛰어남

5. 철강슬래그 재활용에 관한 고시 및 KS 규격

  ○고시 일반사항

    -명칭:철강슬래그 및 석탄재 배출사업자의 재활용 지침('93.12.10/환경부)

    -제정목적: 부산물중 그 전부 또는 일부를 재활용하는 것이 그 자원의 효율적인 이용을

                                 위하여 필요한 지정부산물인 철강슬래그,석탄회의 재활용을 촉진하기 위하여

                                 사업자가 지켜야 할 사항을 규정

  ○철강슬래그 재활용 용도 및 숙성(aging)방법

    -재활용 용도

    -사용용도별 숙성방법

     ①대상 : 규산질비료용,시멘트원료를 제외한 모든 재활용 용도의 철강슬래그

     ②숙성방법 : 슬래그 크기 100㎜ 이하인 경우에는 1개월 이상, 100㎜ 이상인 경우에는

                                                3개월이상 실시

  ○철강슬래그의 용도별 한국산업규격 등 관련규격 및 설계시공지침

일본철강업  슬래그처리 동향 (일간산업신문 8/10)

◆- 철강산업 중에서 최대의 폐기물인 슬래그.  97년도에 발생한 슬래그의 양은 3,748만톤으로 전년도대비 1.7% 증가했으며, 이 중에서 고로 슬래그는 2,354만톤으로 62.8%였다.  고로 슬래그는 시멘트 소재로서 공급하는 양이 가장 많으며, 97년도에는 1,543만톤으로 발생량에 대하여 66%의 쉐어를 점했다.  나머지는 노반재 및 자갈의 대체재로서 콘크리트에 혼입되고 있으며, "재이용률은 거의 100%이다"(中村才一 철강 슬래그 협회 상무이사)고 한다.  그러나 경쟁품의 등장으로 판매면에서 고전하고 있는 것은 사실이다.  한편 연간 100만톤 정도의 제강 슬래그가 매립용으로 사용되고 있다.  더욱이 공표되고 있지 않는 재고량이 서서히 증가하고 있다.  甲田憲司 住友金屬工業 지구환경부 참사는 "발생원 단위의 저감을 추진하는 동시에 토목·건축용으로 새로운 용도를 개발해 나가지 않으면 철강산업 전체의 코스트에도 영향을 미친다"라며, 종래의 시멘트, 노반재 주체의 재이용에서 토목시장으로의 확대를 통한 활로개척을 지적하고 있다. -

● 조강 1톤에 대하여 약 300kg

  슬래그는 고로 및 전로, 전기로에서 발생하는 철 이외의 부제품이다.  고로 슬래그는 주로 철광석의 불순물, 환원용 코크스, 石灰에 유래하는 경우가 많으며, 성분은 규소 및 칼슘분이 중심이다.

  고로, 전로, 전기로에서 모두 발생되지만 製銑이라는 성격상, 고로 단계에서의 발생이 압도적으로 많다.  96년도는 선철 1톤당 300kg을 밑돌았지만 관계자들은 경향 자체가 하락하고 있다고 판단하기에는 빠르다고 지적하고 있다.

  전로 슬래그는 조강 1톤당 140kg 정도이며, 내역은 고로계의 전로가 145kg, 전기로가 120kg이다.  전로는 고급화·고부가가치화의 흐름 속에서 일단 순도를 높이기 때문에 슬래그의 생성량이 전기로보다 많다.  97년도의 발생량은 고로 슬래그가 2,354만톤, 전로가 1,024만톤, 전기로가 369만톤이었다.

전체의 발생원단위는 환경문제 및 에너지 효율의 향상을 고려하여 줄이는 방향에서 노력하고 있다.  특히 고로는 97년도에 처음으로 30

줄이는 방향에서 노력하고 있다.  특히 고로는 97년도에 처음으로 300kg을 밑돌았는데, "여기에는 철광석의 배합 및 부자재의 개량, 더욱이 操爐技術의 개선 등 다양한 대책이 강구되고 있으며, 나름대로 비용이 든다.  이대로 원단위가 계속 감소할지의 여부는 알 수 없다"(住金의 甲田 참사)고 한다.

● 사용처는 시멘트, 노반재가 85%

  고로 슬래그는 急冷 슬래그(水碎 슬래그)와 徐冷 슬래그로 구분된다.  急冷 슬래그는 주로 고로 시멘트의 재료로서 판매되며, 97년도는 시멘트용으로 1,318만톤이 판매되었는데, 여기에 徐冷 슬래그의 시멘트용을 합치면 1,543만톤이 되며, 고로 슬래그 전체의 67.6%를 점하고 있다.

  한편 徐冷 슬래그는 도로용의 노반재가 주체이며, 410만톤이 판매되었다.  急冷의 노반재용 6만톤을 합치면 구성비는 18.2%로 시멘트용과 노반재에서 85% 이상을 점하고 있다.

  그러나 이같은 수요부문은 공공공사의 억제경향, 종합건설업체의 리사이클율 향상, 전력계에서 발생하는 脫硫物質의 공세로 수량이 저하경향을 보이고 있다.

  이것을 커버하기 위해 강화되고 있는 것이 수출이다.  97년도는 167만톤으로 고로 슬래그 전체의 10.9%를 점하여 수요선의 분산에 공헌하고 있다.  그러나 이 수출도 98년도 이후는 동남아시아 경제의 정체로 불투명한 상황이다.

  한편 제강 슬래그는 조금 다르게 이용되고 있는데, 수량적으로 가장 많은 것이 自家使用이다.  슬래그 중의 철분에 주목하여 다시 한번 전기로로 되돌리거나 전문 메이커에 위탁하여 철분을 회수하고 있으며, 97년도에는 270만톤에 달했다.  이밖에 매립용(96만톤), 토목(350만톤), 시멘트(86만톤), 가공원료(57만톤) 등이 주요 용도인데, 현재 100만톤 정도에 달하는 매립용은 리사이클률 향상을 위해 점차 줄여 나갈 방침이다.

  철강 슬래그의 처리대책에서는 크게 2가지로 나누어 있다.고로 슬래그에서는 시멘트, 노반재에 이은 제3의 수요선을 개척하는 것과 제강 슬래그는 연간 100만톤에 달하는 매립용의 삭감이 앞으로의 과제이다.

● 토목계의 용도개발

  97년 9월, 廣島縣의 '포트21-未來'의 공사현장에서 한가지 시험이 행해졌다.  포트21은 해면을 매립하여 21세기형의 미래도시를 건설하기 위한 계획으로 공사는 운수성 제3항만건설국이 담당하고 있다.

  매립해역인 '出島'의 연약지반을 강화하기 위한 '샌드컨팩션 파일공법'이 廣島縣의 공공공사에서 처음으로 시험시공되었는데, 매립용 강관항의 내부에 슬래그를 충전하여 지반강화를 도모했다.

  신공법의 채용은 환경대책으로 廣島縣에서의 바닷모래 채취가 금지된 것이 배경에 있다.  종래에 이같은 鋼管杭 매립용에서는 바닷모래가 충전재로 사용되었지만 슬래그가 이것을 대신하는 충전재로서 시험채용되었다.

  이 공법의 연구는 연안개발센터와 93년도부터 공동으로 추진하고 있는 연구로 98년도 중에는 포트21에서도 본격적인 채용이 예상되고 있다.

  이처럼 토목공사에의 슬래그 채용이 증가하고 있는데, 한신 대지진으로 인한 컨테이너 안벽 복구공사에서는 背後土壓의 저감을 위해 鋼管杭 및 矢板의 안쪽에 水碎 슬래그를 충전하는 공사가 행해졌으며, 한신지구의 슬래그 사용량은 96년도까지 110만톤에 달했다.  이밖에도 東京灣 아쿠아라인 공사에서는 실드 터널용으로 10만톤의 고로 슬래그 미분말이 사용되었으며, 川崎 인공섬에서는 5만톤의 3성분계 저발열 시멘트가 사용되었다.

  용도개발은 국내소비의 확대를 유도한다.  100% 유효하게 리사이클되면 철강산업 전체의 에너지 절약은 물론이고 간접적이기는 하지만 이산화탄소 삭감에도 어느 정도 기여한다.◆