일반기술

고로Slag 및 발전소 부산물을 이용한 고강도 내마모성 Tile 제조기술

Glass-ceramic기술의 고로Slag의 접합 가능성 검토는 1950년 미국의 Coring사에서 Photosensitive glass를 연구하는 과정에서 우연히 발견되었으나 이후 이 현상의 산업에의 적용은 매우 빠른 속도로 진전되어 1970년에 이미 소련등을 주축으로 Slag-sital, Pyro-ceram과 같은 제품이 개발되어 건축재 및 주방용기에 이용되어 왔다. 또한 영국(Basramide, Silceram), 호주(Ceram-tile)등과 같이 고로slag에 발전소 등에서 배출되는 Coal ash 및 기타 조재제를 첨가하여 고강도로 소재화하는 작업이 진행되었다. Glass의 controlled crystallization은 glass 기술분야에 있어서의 새로운 기술발전이며 이 기술로 인하여 초고강도소재, 극저변형, 초고온내성,고경도 등의 성질을 구비한 소재의 제조가 가능하게 되어 새로운 시도로서 Ceramic-engine과 같은 분야에도 진출하게 되었다. 고로 slag 및 발전소부산 석탄회를 이용하여 고부가가치를 가진 고강도 내마모 Glass-Ceramic tile 생산기술에 관한 것이다.본 기술은 제철용 고로공정에서 발생하는 고로슬래그와 주물공정에서 발생하는 폐주물사를 이용하여 고강도 내마모성의글 래스세라믹을 제조하는 글래스세라믹 제조방법에 관한 것이다.일반적으로, 고로슬래그를 이용한 글래스세라믹(glass-ceramic) 소재는 통상의 고로슬래그 조성(SiO2 32.3%, CaO 41.2%,Al2O3 14.2%, MgO 7.5%, 기타 산화물)에 글래스화 조장물질인 규사와, 핵생성을 위한 기핵물질들을 첨가하여 최종 조성범위를 SiO2 60% 이상으로 유지시켜 용융, 주조 및 결정화 열처리함으로서 제조된다.그러나, 이러한 방법으로 제조된 글래스세라믹 소재는 고로슬래그의 사용비율이 매우 낮고, 규사와 같은 부원료를 다량으로 추가 투입하여야 하기 때문에, 제조원가의 상승을 초래할 뿐만 아니라, 글래스세라믹의 생성량이 일시적으로 결정되기때문에 기핵물질의 밀도에 따라 강도 및 내마모성이 결정되는 등 재현성 있는 소재 조직을 얻는 것이 곤란한 것이 문제점이었다. 이 점에 착안하여 종래에는 기핵물질로서 희유, 희토류 산화물을 첨가하여 생성상의 첨가 속도를 조절함으로써, 생성되는조직을 개선하여 상기 문제점을 해결하고자 하였으나, 희유, 희토류 원소는 비록 그 작용은 우수하더라도 그 값이 고가이기 때문에 대량으로 생산하여야 하는 본 글래스세라믹 소재의 경우 비경제적일 뿐만 아니라, 구매하기도 쉽지 않은 것이현실적인 문제점이다.본 기술은 고로 Slag중의 Mgo는 CaO와 함께 Silica망상구조를 파괴하여 결정화가 일어날 때 이온의 이동을 쉽게하여 잔류 glass의 양을 떨어뜨리는 역할을 하게되나 fly ash중에 함유되어 있는 SiO2, Al203의 경우에는 Glass-ceramic 이론상 유리화 조장원소로써 작용하기 때문에 용융물이 응고되는 과정에서 조기 결정화를 지연 시키고 유리화를 높여주는 역할을 극대화시켜 곡강도, 압축강도 및 경도 등의 특성이 뛰어난 Glass-ceramic 소재를 얻을 수 있다