| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2017년 봄 (05/17 ~ 05/19, 목포 현대호텔) |
| 권호 | 23권 1호 |
| 발표분야 | 10. 산업부산물을 이용한 바잘트 소재의 제조 및 응용 |
| 제목 | 슬래그 재활용 바잘트 소재의 제조공정 개선에 따른 특성 비교 |
| 초록 | 철강제품 생산공정에서는 많은 양의 슬래그가 발생된다. 일반적으로 선철 1톤을 제조할 때 고로 슬래그 약 300 kg이 발생되는 것으로 알려져 있으며, 국내에서는 매년 2500만톤 전후의 철강슬래그가 발생된다. 철강슬래그는 크게 고로(BF) 슬래그, 제강 슬래그로 분류될 수 있는데, 고로슬래그는 전체 철강슬래그의 약 60%를 차지하고 있으며, 시멘트원료로 많이 활용되고 토목, 건축의 자재로서 사용되어 거의 대부분 재활용이 되고 있다. 그러나 제강슬래그의 경우 염기도가 높아서 수화반응에 의한 분화거동으로 인해 활용이 제한되고 있어 재활용율이 20% 정도에 머물고 있으며, 나머지는 공장내에 쌓여 있거나, 매립되고 있어 환경문제를 야기하고 철강산업에서 큰 부담이 되고 있다. 따라서 제강슬래그를 재활용하고 부가가치를 높일 수 있는 적절한 용도를 개발하는 것은 매우 중요한 과제중의 하나이다. 본 연구에서는 대량생산용 설비를 이용하여 철강산업에서 발생되는 Fe-Ni 슬래그, 전로 슬래그, 탈린 슬래그와 화력발전소에서 발생되는 fly ash 또는 bottom ash를 원료로 사용하여 적절한 비율로 배합하고 용해로에서 용해하여 주조 및 열처리 공정을 통하여 SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Fe2O3 바잘트 성분을 가지는 glass-ceramic 제품을 제조하고, 공정조건에 따른 소재의 특성을 평가, 비교하였다. 공정조건 변경전과 변경후의 Glass-Ceramic 시료는 화학성분이 유사하나 변경전 시료에서는 Al2O3와 Na2O 성분이 약간 높은 것을 확인하였다. 공정변경 전/후 시료는 1250℃ 이하의 용융온도를 가지는 것으로 확인되었으며, 생성상은 주로 pyroxene 및 diopside 계열의 상으로서 큰 차이가 없었다. 열분석 결과에서 결정화온도는 공정변경후의 시료가 약간 높게 관찰되었으며, 결정화에 대한 활성화에너지는 공정변경전 시료가 467 kJ/mol 공정변경후의 시료가 337 kJ/mol로 산출되어 공정변경후의 시료가 더 작은 값을 가지 것으로 확인되었다. 또한 결정화도는 공정변경전이 82%, 공정변경후의 시료가 87%로 평가되었다. 기계적 특성은 압축강도 및 굽힘강도 모두 공정변경후의 시료가 우수한 것으로 평가되었다. 이상을 종합하면 공정변경후의 시료가 변경전에 비하여 우수한 특성을 가지는 것으로 평가되었다. |
| 저자 | 정우광1, 백구슬1, 윤미정2 |
| 소속 | 1국민대, 2동도바잘트산업(주) |
| 키워드 | basalt; slag recycling; Kissinger method; crystallinity; mechanical strength |
