제강분진을 활용한 청색 세라믹 안료의 미립화 거동에 관한 연구
Characteristics of micronized blue ceramic pigments using electric arc furnace dust
2
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
제강분진(Electric arc furnace dust)은 제강공정에서 발생하는 분진폐기물로서 중금속을 다량 포함하고 있어 관리가 매우 중요하다. 제강분진은 아연, 철 등의 유가금속을 다량 함유하고 있기 때문에 최근 이를 재활용하는 연구가 활발하게 진행 중이며, 본 연구에서는 전처리 과정 없이 제강분진을 청색 계열의 세라믹 안료의 코발트를 대체할 수 있는 원료로사용하였다. 또한 합성된 청색 세라믹 안료를 잉크젯 프린팅용 세라믹 잉크로 개발하기 위해 미립화 과정에서의 입도 분포,결정 구조 및 발색 특성 변화에 대해 고찰하였다. 제강분진이 첨가된 Co0.75Zn(EAFD)0.25Al2O4 세라믹 안료는 우수한 청색발색 특성을 보이며, 어트리션 밀링(Attrition Milling)을 이용한 미립화 공정을 통하여 단정(monomodal) 분포의 입도를 확보할 수 있었다. 3시간 밀링 후 Co0.75Zn(EAFD)0.25Al2O4 세라믹 안료의 평균 입도는 0.271 μm로 제강분진이 첨가되지 않은CoAl2O4 세라믹 안료의 5시간 밀링 후의 평균 입도인 0.303μm보다 더욱 작은 것을 확인하였다. 특히, Co0.75Zn(EAFD)0.25Al2O4세라믹 안료는 미립화 공정 중 발색 변화(ΔE*ab) 값이 5.67로 CoAl2O4 보다 작아서 더 우수한 발색 특성을 보이는 것으로확인되었다. 이러한 결과는 분진폐기물인 제강분진을 어떠한 전처리 과정 없이 고가의 코발트를 대체하여 청색 계열의 세라믹 안료의 원료로 사용할 수 있다는 것을 보여주고 있다.
Abstract
Electric arc furnace dust (EAFD), which is a dust waste generated in the steel manufacturing process, containsheavy metals. Recently, researches of recycling a large amount of valuable metals such as zinc and iron in EAFD arebeing actively carried out. In this study, EAFD is used as a substitute for cobalt in blue ceramic pigments without anypretreatment. Then, the synthesized blue ceramic pigment using EAFD was micronized and formulated as a ceramic ink forinkjet printer. The particle size distribution, crystal structure and color characteristics during the micronization process wereinvestigated for the development of ceramic ink. Co0.75Zn(EAFD)0.25Al2O4 ceramic pigments showed excellent blue coloricproperties and monomodal distribution through micronization process. The average particle size of Co0.75Zn(EAFD)0.25Al2O4ceramic pigments after 3 hours of milling was 0.271 μm, which is smaller than 0.303 μm, which is the average particle sizeof CoAl2O4 ceramic pigments without EAFD after 5 hours of milling. Especially, it was confirmed that Co0.75Zn(EAFD)0.25Al2O4ceramic pigments showed a color difference (ΔE*ab) value of 5.67, which smaller than ΔE*ab value of CoAl2O4 duringmicronization. These results show that EAFD can be used as a raw material for a blue ceramic pigment by replacingexpensive cobalt without any pretreatment.
참고문헌 (21)
- N. Menad, "Study of the presence of fluorine in the recycled fractions during carbotheraml treatment of EAF dust", Waste Manag, 23, pp.483~ (2003)
- F.Q. Xu, "Submerged arc furnace process superior to the Waelz process in reducing PCDD", F emission during thermal treatment of electric arc furnace dust, 2014, pp.466-467, 598~
- X. Lin, "Pyrometallurgical recycling of electric arc fuanace dust", J. Cleaner Production, 149, pp.1079~ (2017)
- A. Zabett, "Thermodynamical computations for removal of alkali halides and lead compounds from electric arc furnace dust", Calphad, 32, pp.535~ (2008)
- P. Oustadakis, "Hydrometallurgical process for zinc recovery from electric arc furnace dust (EAFD): Part I: Characterization and leaching by diulted sulphuric acid", J. Hazard. Mater, 179, pp.1~ (2010)
- C.M.F. Vieira, "Recycling of electric arc furnace dust into red ceramic", J. Mater. Res. Technol, 2, pp.88~ (2013)
- R.M. Khattab, "Assessment of electric arc furnace dust: Powder characterization and its sinterability as ceramic product", Ceram. Int, 43, pp.12939~ (2017)
- A. Nazari, "Recycling of electric arc furnace dust into glass-ceramic", Mater. Chem. Phys, 205, pp.436~ (2018)
- 손보람, "제강분진을 활용한 고온발색 청색무기안료 합성 및 특성에 관한 연구", 한국세라믹학회지, 51(3), pp.184~189 (2014), 한국세라믹학회[DOI]
- G. L. Gungor, "Ink-jet printability of aqueous ceramic inks for digital decoration of ceramic tiles", Dyes Pigments, 127, pp.148~ (2016)
- 김진호, "고화도 발색세라믹잉크를 이용한 잉크젯프린팅 도자타일 연구동향", 한국세라믹학회지, 50(6), pp.498~503 (2013), 한국세라믹학회
- 권종우, "디지털 프린팅용 글래스-세라믹 복합 잉크 제조 및 특성 평가", 한국재료학회지, 27(11), pp.583~589 (2017), 한국재료학회
- 이지현, "디지털 프린팅 공정을 위한 세라믹 안료의 미립화 거동 분석", 한국재료학회지, 27(2), pp.82~88 (2017), 한국재료학회
- P. M. T. Cavalcante, "Colour performance of ceramic nano-pigments", Dyes Pigments, 80, pp.226~ (2009)
- D. H. Jang, "Influence of fluid physical properties on ink-jet printability", Langmuir, 25, pp.2629~ (2009)
- M. E. Perez-Bernal, "Effect of added zinc on the properties of cobalt-containing ceramic pigments prepared from layered double hydroxides", J. Solid State Chem, 182, pp.2566~ (2009)
- 이기찬, "어트리션밀을 이용한 CoAl2O4 나노 무기 안료의 제조 및 특성 평가", 한국결정성장학회지, 23(5), pp.255~264 (2013), 한국결정성장학회[DOI]
- G. Buxbaum, "Industrial Inorganic Pigments", pp.289~ (1998), Wiley-VCH
- G. L. Gungor, "Micronizing ceramic pigments for inkjet printing:Part I. Grindability and particle size distribution", Ceram. Int, 41, pp.6498~ (2015)
- H. Yungevis, "Effect of the milling process on the properties of CoFeO4 pigment", Ceram. Int, 39, pp.5503~ (2013)
- R.S. Berns, "Billmeyer and Saltzman’s Principles of Color Technology", pp.72~ (2000), John Wiley & Sons