J. Korea Inst. Build. Constr. Vol. 19, No. 5 : 401-409 / Oct, 2019
https://doi.org/10.5345/JKIBC.2019.19.5.401
www.jkibc.org
산업부산물 레드머드 첨가량에 따른 소성온도별 레드머드 세라믹의 특성
Characteristics of Red mud Ceramics according to Sintering Temperature and Contents of Red Mud from Industrial Byproducts
강 석 표
1강 혜 주
2*1)이 민 희
3Kang, Suk-Pyo
1Kang, Hye-Ju
2*Lee, Min-Hi
3Department of Architecture, Woosuk University, 66, Daehak-ro, Jincheon-eup, Jincheon-gun, Korea
1Department of Construction Engineering, Woosuk University, 66, Daehak-ro, Jincheon-eup, Jincheon-gun, Korea
2Department of Architecture, Howon University, 64, Howondae 3-gil, Impi-myeon, Gunsan-si, Korea
3Abstract
This paper aims to recycle red mud from a byproduct in the alumina industry as an alternative raw material for depleted natural resources. In order to apply red mud as a ceramic material, red mud ceramics were prepared according to mixing and temperature in a laboratory environment. Compared with KS L 4201 in terms of compression ratios and absorptions, it is found that two kinds of conditions for one type and three conditions for two types meet the standard.
When red mud is used as a clay brick raw material, the substitution ratio of red mud is 10% or less, and the firing temperature is considered to be appropriate at 1200℃. In order to apply red mud to clay brick raw material in actual field, various samples and firing temperature should be considered in the future.
Keywords : redmud, firing, ceramic, clay brick, sintering temperature
1. 서 론
건설산업에서는 철강 산업과 전력산업부산물과 같이 대 량 발생되는 부산물들이 재활용 되고 있으며 이와 같은 부 산물의 확대이용을 위한 미활용 자원의 재이용과 재활용되 는 부산물의 업사이클링 기술 개발이 요구되고 있다. 건축 용 세라믹 분야에서는 산업의 발달과 광물자원의 지속적인 소비로 전세계적으로 산업원료소재의 가격이 급등하고 있 으며 국내의 경우도 환경보호정책의 강화와 지역주민의 민 원발생 등에 의하여 광산개발 여건이 과거에 비하여 매우
Received : July 9, 2019
Revision received : September 4, 2019 Accepted : September 26, 2019
* Corresponding author : Kang, Hye-Ju
[Tel: 82-43-531-2903, E-mail: [email protected]]
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열악해지고 있는 상황이다. 건축용 소성벽돌의 주원료는 점토광물과 같은 천연자원으로 부존자원의 고갈과 환경보 호로 인해 광물자원의 개발에 어려움을 겪고 있다[1]. 건축 용 세라믹을 제조하기 위한 점토의 경우 천연광물 대체 원 료 확보가 시급한 실정으로 광산개발에 의한 자원 확보보다 는 미이용자원이나 폐자원의 원료소재화와 새로운 용도로 의 활용기술 개발 등이 필요한 실정이다[2].
한편 보크사이트로부터 알루미늄 제조 과정에서 발생하 는 산업부산물인 레드머드는 국내에서 연간 28만톤이 발생 되고 있지만 그 재활용은 10%에 그치고 있는 실정이다.
현재 레드머드는 폐기물관리법 시행규칙([별표4의3], 보크 사이트 잔재물)에 의해 일반폐기물로 지정되어 있으며 건 설분야에서 안료, 도료, 착색제의 용도뿐만 아니라 시멘트, 콘크리트 및 레미콘, 요업제품까지 재활용 가능한 것으로 분류되어 있다[3]. 현재 레드머드는 국내의 건설산업에서 알칼리 활성화 슬래그-레드머드 시멘트로 재활용되는 연구
Characteristics of Red Mud Ceramics according to Sintering Temperature and Contents of Red mud from Industrial Byproducts
Index.
Mixing ratio(%) Sintering conditions
Test items
Kaolin Redmud Sintering temp.(℃) Holding time(Min)
RM0 100 0 1000
1100 1200
120
Compressive strength Absorptance Open porosity
RM10 90 10
RM20 80 20
Table 1. Production condition of sintered redmud ceramic specimens
Figure 1. Sintering conditions
(a) Redmud (b) Kaolin
Figure 2. Materials used
가 진행되고 있으나, 강도저하 및 백화발생의 문제가 있어 한정적으로 재활용되며 연간 발생량에 비하여 재활용 되고 있는 양은 10%이하로 매우 적은 양이다[4].
레드머드는 주성분이 SiO2, Al2O3, Fe2O3이며, 주로 석 영(Quartz)상으로 구성되어 있어, 천연점토를 일부 대체 할 수 있을 것으로 판단된다. 국외에서는 레드머드를 세라 믹 산업의 원료로 적용하기 위한 연구로서 열적거동뿐만 아니라 점토벽돌의 원료로서 레드머드 세라믹을 연구하고 있으며 레드머드는 900℃이하에서 불활성을 나타내며 다 양한 색상발현이 가능하다고 보고 있다[5,6].
본 연구는 고갈되고 있는 천연자원의 대체 원료로서 알 루미나 산업에서 부산물로 발생되는 레드머드를 재활용하 고자 하였다. 이를위해 실험실 환경에서 레드머드를 혼입 률 및 온도조건에 따라 레드머드 세라믹을 제조하였으며
Figure 3. Particle size distribution of redmud and kaolin
점토벽돌 제조용 원료로서 활용하기 위한 기초특성을 검토 하고자 한다.
2. 실험계획 및 실험방법
2.1 실험계획
소성온도별 레드머드 세라믹을 제조하기 위한 실험계획 을 Table 1에 나타내었다. 시료의 배합은 고령토만을 사용 한 것과 고령토에 레드머드를 10%, 20%를 첨가한 배합으 로 설정하였다. 또한, Figure 1과 같은 소성조건으로 최대 온도 1000℃, 1100℃, 1200℃에서 120분 정치한 후 방냉 하여 소성을 완료하였다. 실험항목은 압축강도, 흡수율, 수 축율을 측정하였다. 제조된 시편은 KS L 4201 점토벽돌 규격과 비교하여 활용가능성을 검토하였다.
2.2 사용재료
2.2.1 레드머드
레드머드(Red mud)는 보오크사이트 원광석으로부터 수산화알루미늄(Al(OH)3) 및 산화알루미늄(Al2O3) 성분을 가성소다 용액으로 추출하고 다시 고형물질로 석출되는 산 업부산물이다. 본 연구에서는 함수율 50%의 상태로 배출
Al2O3 SiO2 Fe2O3 Na2O CaO TiO2 SO3 P2O5 MgO K2O MnO
Redmud 25.3 17.6 28.2 19.5 2.12 6.11 0.305 0.101 0.0904 0.0495 0.0387
Kaolin 35.3 51.5 5.34 0.618 3.46 0.53 0.0347 0.095 1.43 1.39 0.0855
(a) Redmud (b) Kaoiln
Figure 4. TG-DTA analysis
되고 있는 레드머드를 함수율 10% 내외로 가열 및 분쇄시켜 Figure 2의 (a)와 같은 건조된 분말 레드머드를 사용하였다.
본 연구에서 사용한 건조 레드머드의 화학적 조성을 Table 2에 나타내었다. 레드머드의 화학 조성의 경우 주요 성분인 Al2O325.3%, Fe2O328.2%, SiO217.6%가 전체 의 약 70%를 차지하고 있다[6]. 또한 고온으로 가열할 경우 소결시 융제로 작용될 수 있는 성분인 Fe2O는 약 28.2%가 함유되어있어 높은 온도로 가열할 경우 소결성이 좋아질 것으로 판단된다[7]. 건조 레드머드의 물리적 특성 은 함수율 10.2%, 밀도 3.50g/cm3, 비표면적 2353cm2/g 이며, 평균입경은 2.75㎛로 입도분포를 Figure 3에 나타 내었다. 건조 레드머드의 열분석 결과를 Figure 4의 (a)에 나타내었다. 건조 레드머드의 248℃ 부근까지 넓은 흡열 peak는 부착수분에 의한 탈수에 기인한 것으로 판단되며 이는 약 5.46%의 중량감소를 나타내었다. 이후 온도에서 는 급격한 중량 감소를 나타내며 1200℃에서는 약 10.5%
의 감소를 나타내었다.
2.2.2 고령토
본 연구에서 사용한 고령토는 국내 벽돌제조기업 S사에 서 실제 벽돌제조에 사용되는 Table 2와 같은 물성을 가진
고령토를 사용하였다. 고령토의 화학조성은 세라믹 제조를 위한 Al2O3가 35.3%, SiO2가 51.5%를 차지하고 있으며 융제로 활용 가능한 Fe2O3가 5.3%를 차지하고 있다. 고령 토의 입도분포를 Figure 4에 나타내었다. 고령토의 평균입 경은 12.1㎛이며 비표면적은 1133m2/kg으로 비교적 구 형의 입형을 가지고 있다. Figure 4의 (b)에 고령토 열분석 결과를 나타내었다. 고령토의 경우 100℃ 근방의 부착 수 분 탈수에 의한 흡열 peak 및 감량과 500℃ 전후에서 결정 수의 방출에 의한 감량, 900℃∼1000℃에서의 결정의 전 이에 의한 발열반응을 관찰할 수 있었다[7].
2.3 실험방법
Figure 5는 레드머드 세라믹 제조 공정도를 나타낸 것이 다. 먼저 배합별 시료를 충분히 혼합한 후 시편을 성형하였 으며, 성형된 시편을 1일 동안 70℃에서 충분히 건조한 후 소성조건에 따라 소성하여 평가하였다.
시편의 성형을 위하여 Figure 6과 같이 5×5×5cm 크 기의 몰드를 제작하였다. 성형은 각각 시료의 비중을 고려 하여 255g∼280g의 시료를 계량하여 3회 나누어 타설하 였으며 장비로 압축시 시편의 위쪽과 아래쪽의 밀도가 다름 을 방지하기 위하여 타설시 다짐을 다르게 하여 타설하였
Characteristics of Red Mud Ceramics according to Sintering Temperature and Contents of Red mud from Industrial Byproducts
Kaolin + Red mud + water
Mixing
Pressure Molding
Drying during 1day at 70℃
Sintering
Evaluation of properties of the speciment
Figure 5. Flowchart about production process of sintered redmud ceramic specimen
다. 1회 타설시 고무망치로 10회 두드린 후 모르타르 다짐 봉으로 10회 다졌으며, 2회 타설시 고무망치로 15회 두드 린 후 다짐봉으로 15회, 3회 타설시 고무망치로 20회 두드 린 후 다짐봉으로 20회 다져넣었다. 이 후 압축장비를 사용 하여 약 30MPa로 압축하여 시편을 성형하였으며 이를 다 시 압축장비로 빼낸 후 Figure 7과 같이 시편 성형을 완료 하였다. 제작이 완료된 시편은 건조기에서 약 70℃로 24시 간동안 완전히 건조한 후 소성조건에 따라 소성하여 시편을 완성하였다[2].
레드머드 세라믹의 평가는 KS L 4201에 의하여 평가하였 다. 압축강도는 가압시 수축된 시편 면적을 고려하여 산출하 였으며, 시험체의 부피와 건조 무게 및 포화 습윤 무게를 측정하고 다음 Equation 1과 같이 흡수율(absorprance,
%)을 계산하였다. 또한 소성수축율은 Equation 2와 같이 계산하였다[2]. 평가한 물성치는 한국산업규격인 점토벽돌 KS L 4201의 벽돌규격 1종, 2종의 물성 값과 비교하여 평가 하였다.
흡수율
×
--- (1)Figure 6. Mold for specimen production
(a) Pouring (b) Compression of specimen
Figure 7. Experimental scene
여기서,
Wd : 레드머드 세라믹 시험체의 건조무게 [g]
Ws : 레드머드 세라믹 시험체의 포화 습윤무게 [g]
수축율
×
--- (2) 여기서,Dv : 레드머드 세라믹의 소성 전 부피 [cm3] Fv : 레드머드 세라믹의 소성 후 부피 [cm3]
3. 실험결과 및 분석
3.1 표면특성
Table 3에 소성 후 레드머드 세라믹 시편의 표면 사진을 나타내었다. 레드머드를 첨가한 시편은 고령토만 사용한 시편에 비하여 어두운 색상을 나타내었다. 레드머드 세라 믹 시편은 레드머드 첨가량이 높아질수록 소성온도가 높아 질수록 더 어두운 색상을 나타내고 있다. 레드머드 첨가량 및 소성온도에 따른 표면균열은 나타나지 않았다. 현재 세 라믹스 분야에서 소결체의 색상은 암갈색과 같은 어두운 계통의 색감을 선호하는 추세로 실제 현장에서는 어두운 색감을 나타내기 위해 망간, 아연과 같은 원료를 사용하거 나 값비싼 안료를 사용하여 어두운 색상을 만들어내고 있 다. 기존연구에 의하면 레드머드는 소결된 시편에서 orenge, red, pink, biolet의 다양한 색상을 나타날 수 있다고 보고하였다[5]. Fe2O3의 함량이 높은 레드머드를 사용하여 점토벽돌을 제조할 경우 경제적으로 어두운 색상 의 소성체를 제조 가능할 것으로 판단된다.
3.2 압축강도
Figure 8는 고령토와 레드머드의 배합비율을 달리하여
Index. Sintering temp.(℃)
1000 1100 1200
RM0
RM10
RM20
Figure 8. Compressive strength of red mud ceramic
제조한 레드머드 세라믹의 소성온도별 압축강도 측정결과 를 나타낸 그래프이다. 그림에서 알 수 있듯이 소성온도가 높아질수록 시험체의 압축강도는 높아지는 것으로 나타났 다. 또한 레드머드 첨가량이 높아질수록 시험체의 압축강 도는 낮아지는 것으로 나타났다. 레드머드 첨가량 0%인 시험체의 경우 1000℃와 1100℃에서 16.6MPa, 20.3 MPa를 나타내며 KS L 4201의 2종 규격인 압축강도 14.7MPa를 만족하는 것으로 나타났으며 1200℃에서 37.3MPa를 나타내며 1종 규격인 24.5MPa를 만족하는 것으로 나타났다. 레드머드 첨가량 10%에서는 1200℃에 서 26.4MPa를 나타내어 1종 규격을 만족하였으며, 레드 머드 첨가량 20%에서는 1200℃에서 20.1MPa를 나타내 며 2종 규격을 만족하는 것으로 나타났다. 레드머드를 첨가
Figure 9. Absorptance of red mud ceramic
할수록 강도가 감소하는 특성은 소결과정 중 융제역할을 할 수 있는 알칼리 함량의 상대적 감소에 기인한 것이라 판단된다[4].
레드머드 세라믹 시험체는 모두 1200℃에서 급격하게 압축강도가 증가하였는데, 이는 소성온도 1200℃에 가까 워질수록 세라믹스가 소결되고 있는 것으로 판단된다. 고 령토만을 사용한 시험체와 고령토에 레드머드를 첨가한 시 험체 모두 1200℃에서 높은 강도를 나타내며 이는 고령토 의 소결에 기인한 것으로 판단된다. 레드머드 세라믹의 소 결은 Figure 4에 나타낸바와 같이 레드머드의 열중량 감소 율 보다는 고령토의 열중량 감소율이 서서히 감소하면서 소결되고 있음을 확인할 수 있다. 또한 레드머드와 고령토 가 혼합된 시료의 경우 950∼1000℃이상의 소성온도에서 카올린과 혼합된 시료에서 보다 높은 강도를 발현한다는 기존 연구결과와 일치하는 것으로 나타났다[8]. 고령토에 레드머드를 첨가한 시험체의 경우 첨가하지 않은 시험체와 비교하여 낮은 압축강도를 나타냈으나, 1200℃이상의 소 성온도에서는 높은 압축강도를 나타내며 10%, 20% 첨가 량에서 각각 1종, 2종의 압축강도 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 본 논문의 범위에서는 1200℃의 온도로 소성한 다면 고령토에 레드머드를 10%를 첨가할 시 한국산업규격 의 1종 규격을 만족 가능할 것으로 판단되며 20% 첨가할 시 2종을 만족할 것으로 판단된다.
3.3 흡수율
Figure 9는 고령토와 레드머드의 배합비율을 달리하여 제조한 레드머드 세라믹의 소성온도별 흡수율 측정결과를 나타낸 그래프이다. 그림에서 알 수 있듯이 소성온도가 높
Characteristics of Red Mud Ceramics according to Sintering Temperature and Contents of Red mud from Industrial Byproducts
Figure 10. Shrinkage rate of red mud ceramic
아질수록 시험체의 흡수율은 낮아지는 것으로 나타났다.
또한 레드머드 첨가량이 높아질수록 흡수율은 높아지는 경 향을 나타내었다. 레드머드 첨가량 0%인 시험체의 경우 1000℃와 1100℃에서 각각 12.9%, 10.2%를 나타내며 KS L 4201의 2종 규격인 흡수율 15%를 만족하는 것으로 나타났다. 레드머드 첨가량 0%의 1200℃에서는 2.0%를 나타내며 1종 규격인 10%를 만족하는 것으로 나타났다.
레드머드 첨가량 10%에서는 1000℃와 1100℃에서 각각 14.5%, 12.7%로, 0%와 마찬가지로 2종 규격을 만족하는 것으로 나타났으며 1200℃에서는 3.7%를 나타내며 1종 규격을 만족하는 것으로 나타났다. 레드머드 첨가량 20%
에서는 1200℃에서 3.2%를 나타내며 1종 규격을 만족하 는 것으로 나타났다. 레드머드 첨가량 20%에서는 1100℃
이하에서는 흡수율 기준을 모두 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 소성온도 상승에 따른 흡수율의 감소는 매트릭 스의 치밀화와 동시에 강도증진의 일반적인 세라믹 소결체 의 특징인 것으로 판단되며, 레드머드를 첨가하여도 일반 적인 소결특징을 갖는 것으로 나타났다.
3.4 수축율
Figure 10은 고령토와 레드머드의 배합비율을 달리하여 제조한 레드머드 세라믹의 소성온도별 수축율 측정결과를 나타낸 그래프이다. 그림에서 알 수 있듯이 소성온도가 높 아질수록 시험체의 수축율은 증가하는 것으로 나타났다.
레드머드 첨가량 0%인 시험체의 경우 1000℃에서 3.2%, 1100℃에서 5.3%, 1200℃에서 8.6%를 나타내며 소성온 도가 높아질수록 수축율이 높아지는 것으로 나타났다. 레 드머드 첨가량 10%에서는 1000℃에서 2.4%, 1100℃에
서 4.5%, 1200℃에서 8.5%를 나타내어 첨가량 0%와 비교 하여 다소 낮은 수축율을 나타내었다. 레드머드 첨가량 20%에서는 1000℃에서 4.0%, 1100℃에서 4.6%, 120 0℃에서 13.8%를 나타내 소성온도가 높아질수록 수축율 은 증가하였는데 레드머드 첨가량 20%의 경우 1200℃에 서 급격한 수축이 나타났다. 본 논문에서 사용한 시료는 레드머드 10%까지 첨가할 경우 고령토만을 사용한 시험체 와 유사한 수축율을 나타냈으나 20%에서 1200℃로 소성 한 시험체는 급격한 수축을 나타내었다. 또한 레드머드를 첨가하게 되면 Na2O, K2O와 같은 알칼리 성분이 높아지는 데 이와 같은 알칼리 성분은 규소와 반응하여 팽창할 것으 로 예상했으나, 레드머드 세라믹은 1100℃까지는 팽창하 지 않고 비슷한 수축율을 나타냈다[5]. 레드머드 세라믹의 수축율은 Figure 4의 열분석 결과로 보았을 때 1200℃∼
1400℃까지 약 1%의 열중량 감소율을 보이는 고령토의 영 향 보다는 온도가 높아질수록 지속적으로 중량이 감소하고 있는 레드머드의 영향이 큰 것으로 판단된다. 레드머드 세라 믹을 제조할 경우 세라믹스 소결체의 골격을 형성하는 실리 카 성분이 높은 재료를 사용하여 레드머드 소결체의 수축을 보완하여 시험체의 수축율을 낮추도록 해야할 것이다.
3.5 압축강도와 흡수율
Figure 11은 레드머드 세라믹의 소성온도와 레드머드 첨가량에 따른 압축강도 및 흡수율을 한국산업규격 KS L 4201 점토벽돌 규격과 같이 비교하여 나타내었다. 한국산 업규격 점토벽돌의 압축강도 기준은 1종의 경우 24.5MPa 이상, 2종의 경우 14.7MPa 이상이며, 흡수율 기준은 1종 의 경우 10%이하, 2종의 경우 15%이하이다.
소성온도별 레드머드 세라믹은 Figure 11의 (a)에 나타 낸 바와 같이 흡수율이 높을 경우 압축강도는 낮은 비슷한 경향을 나타내었다. 또한, 소성온도가 높아질수록 흡수율의 변화보다는 압축강도의 변화가 큰 것으로 나타났다. 한국산 업규격과 비교한 레드머드 세라믹은 1종 규격을 1200℃에 서 2배합, 2종 규격을 1000℃, 1100℃, 1200℃의 소성온 도에서 각각 1배합이 만족하는 것을 확인할 수 있었다.
레드머드 세라믹은 Figure 11의 (b)에 나타낸 바와 같이 레드머드 첨가량이 높아질수록 흡수율이 높고, 압축강도는 낮은 경향을 나타내었다. 또한 레드머드 첨가량이 높아질 수록 압축강도 보다는 흡수율이 큰 폭으로 변화하는 것으로 나타났다. 한국산업규격과 비교한 레드머드 세라믹은 1종
(a) Sintering temperature (b) Redmud content Figure 12. Relationship between compressive strength and shrinkage rate
규격을 레드머드 첨가량 0%, 10%에서 각각 1배합씩 2배 합, 2종 규격을 0%에서 2배합, 20%에서 1배합을 만족하는 것으로 나타났다.
레드머드 세라믹의 압축강도와 흡수율의 관계를 종합해 보면 본 논문의 범위에서는 레드머드 세라믹을 1200℃로 소성하는 것이 흡수율이 낮고 압축강도가 높은 소성체를 얻을 수 있을 것으로 판단되며, 레드머드 첨가량을 20%이 하로 할 때, 1200℃까지 소성한다면, 점토벽돌 규격의 2종 까지의 기준을 만족할 수 있는 것으로 나타났다.
3.6 압축강도와 수축율
Figure 12는 레드머드 세라믹의 소성온도별 수축율과 압축강도를 나타낸 그래프이다. 또한 한국산업규격 KS L
4201 점토벽돌의 흡수율 및 압축강도 규격을 만족하는 시 험체를 표기하여 나타내었다.
소성온도별 레드머드 세라믹은 Figure 12의 (a)에 나타 낸 바와 같이 소성온도가 높아질수록 수축율 및 압축강도가 높은 경향을 보이고 있으나, 그 영향은 1100℃이하에서는 미미한 것으로 나타났다. 1200℃에서는 수축율이 급격하 게 높아지며 압축강도도 높아졌는데 이는 소성체의 소결현 상으로 소성체가 수축되며 압축강도가 높아진 것으로 판단 된다. 또한 소성온도 1200℃에서 1종 기준을 2배합이 만족 하였고 2종 기준을 1배합이 만족하였는데 2종의 경우 수축 율이 10%이상을 나타내었다.
레드머드 세라믹은 Figure 12의 (b)에 나타낸 바와 같이 레드머드 첨가량이 높아질수록 수축율 및 압축강도는 높은
Characteristics of Red Mud Ceramics according to Sintering Temperature and Contents of Red mud from Industrial Byproducts
경향을 나타내었다. 또한 레드머드 첨가량이 높아질수록 압축강도 보다는 수축율이 큰 폭으로 변화하는 것으로 나타 났다. 한국산업규격과 비교한 레드머드 세라믹은 1종 기준 을 첨가량 0%, 10%에서 각각 1배합씩 2배합이, 2종 기준 을 0%에서 2배합, 20%에서 1배합을 만족하는 것으로 나타 났다. 레드머드를 10%이하로 사용한다면 소성온도 120 0℃까지 소성하여도 수축율은 10%이하로 나타날 것으로 판단된다.
4. 결 론
본 연구에서는 레드머드를 소성벽돌 제조용 재료로 활용 하기 위하여 고령토와 레드머드의 배합비율을 달리하여 제 조한 레드머드 세라믹의 특성을 검토하였으며 다음과 같은 결론을 얻었다.
1) 레드머드를 첨가한 시편은 고령토만 사용한 경우에 비하여 어두운 색상을 나타내었다. 레드머드 세라믹 은 레드머드 첨가량 및 소성온도가 높아질수록 더 어 두운 색상을 나타내고 있다.
2) 레드머드 세라믹은 소성온도가 높아질수록 압축강도 및 수축율은 증가하고, 흡수율은 감소하는 것으로 나 타났으며, 레드머드 첨가량이 높아질수록 압축강도 및 수축율은 감소하고, 흡수율은 증가하는 것으로 나 타났다.
3) 레드머드 세라믹의 압축강도와 흡수율을 KS L 4201 의 점토벽돌 기준과 비교하여 보면 1200℃까지 소성 할 경우, 레드머드 첨가량 10%에서는 1종을 만족하 고, 20%에서는 2종의 기준을 만족하는 것으로 나타 났다.
4) KS L 4201 점토벽돌 기준의 1종 및 2종의 압축강도 및 흡수율의 품질기준을 만족하는 소성온도 1200℃
의 시험체는 레드머드 첨가량 10%이하에서 수축율 10%이하인 것으로 나타났다.
5) 이에 본 연구에서는 레드머드를 천연자원 점토의 대체 원료로서 활용가능성을 확인하였으며, 추후 레드머드 를 세라믹 재료로 활용하기 위하여 백화현상의 문제 및 다양한 배합과 소성조건이 고려되어야 할 것으로 판단된다.
요 약
본 논문은 고갈되고 있는 천연자원의 대체 원료로서 알 루미나 산업에서 부산물로 발생되는 레드머드를 재활용하 고자 하였으며, 레드머드를 소성하여 세라믹 소재로 적용 하기 위하여 실험실 환경에서 레드머드를 배합 및 온도에 따라 레드머드 세라믹을 제조하여 점토벽돌 제조용 원료로 서 기초 특성을 검토하고자 한다. 본 논문의 범위에서는 레드머드 배합조건별 KS L 4201와 압축강도 및 흡수율을 비교하였을 때 1종의 경우 2개의 조건, 2종의 경우가 3개 의 조건에서 규격을 만족하는 것으로 나타났으며, 레드머 드를 점토벽돌 원료로 활용할 경우 레드머드 첨가량은 10%이하 소성온도는 1200℃가 적절할 것으로 판단된다.
향후 레드머드를 점토벽돌 원료로서 실제 현장에 적용하기 위해서는 다양한 시료와 소성온도가 검토되어야 할 것으로 판단된다.
키워드 : 레드머드, 소성, 세라믹, 점토 블록, 소성온도
Acknowledgement
This research was supported by a grant (19CTAP-C142091-02) from Infrastructure and transportation technology promotion research Program funded by Ministry of Land, Infrastructure and Transport of Korean government. This work was supported by the National Research Foundation of Korea(NRF) grant funded by the Korea government(MSIP) (No. 2017R1A2B2007967)
