Abstract
Glass-ceramics were fabricated by heat-treating a glass at $700^{\circ}C$/10hr which was obtained by melting a glass frit mixed with $40{\sim}80 wt%$ EAF dust at $1300^{\circ}C$/1hr. Dependence of crystal phase and bonding state change upon a compositional change and heat treatment condition were studied and the results was connected to the toxic characterization leaching procedure (TCLP) test data to investigate a chemical durability of the specimens. Increasing dust in a glass shifted the peak around $1000cm^{-1}$ to the lower frequency which was composed of two vibration peaks for the nonbridging oxygen at $960cm^{-1}$ and the bridging oxygen at $1050{\sim}1060cm^{-1}$. Also, the $B_2O_3$ structure of boroxol ring changed to a tetrhedral-, trigonal- and di-borate with dust addition. The Fe-O peaks in the glass-ceramics were observed which is consitent with XRD results of spinel formation. The surface of glass after TCLP test was severely cracked while there was no cracks on a glass-ceramics after TCLP test so the chemical durability of the glass-ceramics is superior than that of glass. The leaching concentration of Fe for the glass-ceramics containing EAF dust 80 wt% is 1/15 times lower than that of glass. The Zn leaching concentration fur the glass-ceramics containing dust < 70 wt% was higher than that of glass but its trend was reversed for the specimen of dust content > 80 wt% which could be concluded as correlated with occurrence of willemite phase.
붕규산염계 유리에 EAF Dust를 $40{\sim}80wt%$ 첨가하고 후 용융하여 유리를 제조한 후 $700^{\circ}C$/10hr으로 열처리하여 결정화유리 시편을 합성하였다. FT-IR, SEM, 그리고 EDS 분석을 통하여 조성 및 열처리 조건에 따른 시편내 결정상 및 결합상태 변화를 관찰하고, 이를 TCLP(Toxic Characterization Leaching Procedure) 실험에서 얻은 결과와 연계시켜 시편의 화학적 내구성을 연구하였다. 유리에 더스트 첨가량이 증가함에 따라 FT-IR 스펙트럼 상의 가교산소 진동피크($1050{\sim}1060cm^{-1}$)와 비가교산소 진동피크($960cm^{-1}$)가 합쳐진 넓은 피크($1000cm^{-1}$ 부근)가 저파수쪽으로 이동하였다. 동시에 boroxol ring의 $B_2O_3$ 구조가 tetrhedral-, trigonal- 그리고 di-borate로 변화되는 것을 확인하였다. 결정화유리 시편에서 Fe-O 피크가 확인되었으며 이는 spinel이 생성되었다는 XRD 결과와 일치하였다. TCLP를 행한 유리시편의 표면은 균열이 심하였으나 결정화유리는 큰 변화가 없어, 결정상 생성이 화학적 내구성을 향상시킴을 확인하였다. Fe의 용출량은 더스트가 80wt% 첨가된 결정화유리의 경우, 유리시편에 비하여 1/15로 감소하였다. Zn은 더스트 첨가량이 70wt% 이하인 결정화유리에서 용출량이 유리에 비해 높았으나 80wt% 이상 시편에서는 유리보다 감소하였고 이는 willemite 생성과 연관이 있는 것으로 사료된다.