EAF dust가 포함된 붕규산염계 결정화 유리의 구조 및 화학적 내구성
Structure and chemical durability of borosilicate glass-ceramics containing EAF dust
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초록
붕규산염계 유리에 EAF Dust를 40~80 wt% 첨가하고 후 용융하여 유리를 제조한 후 700 o C/10 hr으로 열처리하여 결정화유리 시편을 합성하였다. FT-IR, SEM, 그리고 EDS 분석을 통하여 조성 및 열처리 조건에 따른 시편내 결정상 및 결 합상태 변화를 관찰하고, 이를 TCLP(Toxic Characterization Leaching Procedure) 실험에서 얻은 결과와 연계시켜 시편의 화 학적 내구성을 연구하였다. 유리에 더스트 첨가량이 증가함에 따라 FT-IR 스펙트럼 상의 가교산소 진동피크(1050~1060 cm.1 ) 와 비가교산소 진동피크(960 cm.1 )가 합쳐진 넓은 피크(1000 cm.1 부근)가 저파수쪽으로 이동하였다. 동시에 boroxol ring의 B2O3 구조가 tetrhedral-, trigonal- 그리고 di-borate로 변화되는 것을 확인하였다. 결정화유리 시편에서 Fe-O 피크가 확인되었 으며 이는 spinel이 생성되었다는 XRD 결과와 일치하였다. TCLP를 행한 유리시편의 표면은 균열이 심하였으나 결정화유 리는 큰 변화가 없어, 결정상 생성이 화학적 내구성을 향상시킴을 확인하였다. Fe의 용출량은 더스트가 80 wt% 첨가된 결 정화유리의 경우, 유리시편에 비하여 1/15로 감소하였다. Zn은 더스트 첨가량이 70 wt% 이하인 결정화유리에서 용출량이 유리에 비해 높았으나 80 wt% 이상 시편에서는 유리보다 감소하였고 이는 willemite 생성과 연관이 있는 것으로 사료된다.
Abstract
Glas-ceramics were fabricated by heat-treating a glas at 700oC/10 hr which was obtained by melting a glasfrit mixed with 40~80 wt% EAF dust at 1300oC/1 hr. Dependence of crystal phase and bonding state change upon aleaching procedure (TCLP) test data to investigate a chemical durability of the specimens. Increasing dust in a glass shiftedthe peak around 10 cm1 to the lower frequency which was composed of two vibration peaks for the nonbridging oxygenat 960 cm1 and the bridging oxygen at 1050~1060 cm1. Also, the B2O3 structure of boroxol ring changed to a tetrhedral-,trigonal- and di-borate with dust addition. The Fe-O peaks in the glas-ceramics were observed which is consitent witha glass-ceramics ater TCLP test so the chemical durability of the glass-ceramics is superior than that of glass. The leachingconcentration of Fe for the glass-ceramics containing EAF dust 80 wt% is 1/15 times lower than that of glas. The Znleaching concentration for the glass-ceramics containing dust < 70 wt% was higher than that of glass but its trend wasreversed for the specimen of dust content > 80 wt% which could be concluded as corelated with occurence of wilemitephase.Key words EAF dust, Borate glass, Glas-ceramics, Heavy metal, Stabilization, Chemical durability, Spinel, Willemite,FT-IREAF dust. ... ..... ... ... .. . ... ........ ...†
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