CaO Optimal Classification Conditions for the Use of Waste Concrete Fine Powder as a Substitute for Limestone in Clinker Raw Materials

폐콘크리트 미분말을 클링커 원료의 석회석 대체재로 사용하기 위한 CaO 최적 분급 조건

This study aims to reduce CO₂ generated during the manufacturing process by using limestone (CaCO₃), a carbonate mineral used in the production of cement clinker, as a decarbonated raw material that does not contain CO₂. Among various industrial by-products, we attempted to use cement paste attached to waste concrete. In general, limestone for cement must have a CaCO₃ content of at least 80% (CaO, 44% or more) to ensure the quality of cement clinker. However, the CaO content of waste concrete fine powder is about 20% on average, so in order to use it as a cement clinker raw material, the CaO content must be increased to more than 35%. Therefore, by using the difference in hardness of the mineral composition of waste concrete fine powder to selectively crush CaO type minerals with relatively low hardness, classify and sieve, the CaO content can be increased by more than 35%. Accordingly, in this study, we experimentally and statistically reviewed and analyzed the optimal conditions for efficiently separating CaO and SiO₂ and other components by selectively pulverizing minerals containing relatively low CaO through a grinding process. As a result of the optimal grinding conditions experiment, it was found that the optimal conditions were a grinding time of less than 5 minutes, a type of material to be crushed of 30 mm, and an amount of material to be crushed of 1.0 or more. However, it is judged that it is necessary to review pulverized materials of mixed particle sizes rather than pulverized products of single particle size.

본 연구는 시멘트 클링커 제조에 사용되는 탄산염 광물인 석회석(CaCO₃)을 CO₂가 결합되어 있지 않은 탈탄산 원료를 사용하여 제조 공정 중에 발생하는 CO₂를 저감하고자 하는 연구로 다양한 산업부산물 중 폐콘크리트에 부착되어 있는 시멘트페이스트를 이용하고자 하였다. 일반적으로 시멘트용 석회석은 최소한 CaCO₃의 함유량이 80% 이상(CaO, 44% 이상)의 것을 사용해야만 시멘트 클링커의 품질을 확보할 수 있다. 하지만 폐콘크리트 미분말의 CaO 함량은 평균 20% 정도로 시멘트 클링커 원료로 사용하기 위하여 CaO 함량을 35% 이상으로 조성비를 올려줘야 이용이 가능하다. 따라서 폐콘크리트 미분말의 조성 광물 경도차이를 이용하여 경도가 상대적으로 낮은 CaO 형태의 광물을 선택적으로 분쇄하여 분급 및 체가름을 할 경우 CaO 함량을 35% 이상 상승시킬 수 있다. 이에 본 연구에서는 분쇄 공정을 통해 경도가 상대적으로 낮은 CaO를 함유한 광물들을 선택적으로 분쇄하여 효율적으로 CaO와 SiO₂ 외 기타 성분을 분리하는 최적 조건에 대하여 실험적 및 통계적으로 검토·분석하였다. 시멘트 크링커 원료로서 탈탄산된 35% 이상 CaO를 함유한 폐콘크리트 미분말 제조를 위한 최적 분쇄 조건 실험 결과, 분쇄 시간 5분 이내, 피분쇄물 종류 30mm, 피분쇄물양 1.0 이상이 최적 조건인 것을 알 수 있었지만 단일 입도의 분쇄물이 아닌 혼합입도의 분쇄물에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다.