The control of liquid phase behavior during sintering of Clay/EAF dust bodies

The electrical arc furnace (EAF) classified as a special waste contains many flux components producing melts during a sintering process, so it decreases the sintering temperature and improves the mechanical properties of specimens. Increasing dust content in a clay-dust system brick, however, may cause the fraction defective higher due to the excessive liquid produced. To control the liquid behavior produced during sintering process for the clay-dust system specimens, the $Al_2O_3$ was added and the physical properties were analyzed. The microstructure for the clay-dust system body sintered with $Al_2O_3$ became homogeneous and the overall size of pores decreased. Adding $Al_2O_3$ to clay-dust system body increased the mechanical properties and the temperature of maximum strength increased as much as $50^{\circ}C$, and the apparent density increased and the absorption decreased. The mullite ($3Al_2O_3{\cdot}2SiO_2$) was produced during sintering process by reaction of $Al_2O_3$ and $SiO_2$ which could participate to liquid-producing-process and the viscosity of melts increased which was proved by measuring a critical viscosity temperature (Tcv) therefore, the refractoriness of specimens were improved to lower the fraction defective.

Clay/EAF dust계 시편의 소결과정 중 액상거동 제어

지정 폐기물인 electrical arc furnace(EAF) 더스트에는 액상을 형성하는 fluk 성분이 많이 포함되어있어, 점토와 혼합하면 시편의 소결온도를 낮춰주고 기계적 강도를 향상시키는 장점이 있다. 그러나 더스트-점토 계 벽돌 제조시 더스트 첨가량을 증가시키면 소결과정에서 과도한 액상이 생성되어 제품 불량률이 높아진다. 점토-더스트 계 시편의 소결공정 중에 발생하는 액상을 제어하기 위하여 $Al_2O_3$를 첨가하고 물리적 특성 변화를 분석하였다. $Al_2O_3$가 첨가된 더스트-점토계 소결체는 기공크기가 감소되면서 미세구조가 균일해졌다. 이에 따라 기계적 강도가 증가되었고 동시에 최대강도가 나타나는 온도가 높아졌다. 또한 겉보기 밀도가 증가되었고 흡수율은 감소하였다. 첨가된 $Al_2O_3$는 mullite($3Al_2O_3{\cdot}2SiO_2$)를 생성함으로서, 액상형성에 참여할 $SiO_2$을 소모시키고 동시에 액상의 점도를 높여, 소결체의 내화도를 증진시키고 따라서 소결과정에서 시편 불량률을 낮출 것으로 분석되었다.