Microstructure of borosilicate glass-ceramics containing EAF dust

Glassy specimen was obtained by melting and quenching a borosilicate glass frit miked with $10{\sim}80wt%$ EAF dust. The glass transition temperature, $T_g$ of glassy specimen was measured around $550^{\circ}C$ from the DTA curve and the eat treatment condition to crystallize a glassy specimen was selected as $700^{\circ}C$/1 hr. The spinel crystal peaks were found in XRD analysis for the glass containing dust > 70 wt%. For the glass-ceramics, however, the spinel peaks in a specimen containing dust > 40 wt%, and the spinel and willemite peaks in dust > 80 wt%. The crystals of several tens of nanometer with aspect ratio of $0.7{\sim}1.0$ were observed at a glassy specimen containing dust > 40 wt% by SEM which was not found by XRD analysis. For the glass-ceramics, the crystals were found in a specimen containing dust of even 10 wt% by SEM. The feature and distribution of crystals observed through the specimen for a glass-ceramics were diverse and not uniform. The crystals found in the glass-ceramics containing 70 wt% dust were hexahedral with an aspect ratio of around unity.

EAF dust가 함유된 붕규산염계 결정화 유리의 미세구조 분석

붕규산염계 유리 프리트에 중금속이 다량 함유된 전기로 EAF dust(전기로 제강분진, 이하 더스트)를 $10{\sim}80wt%$ 범위로 첨가한 후 용융하여 유리 시편을 얻었다. 제조된 유리의 DTA분석 결과로부터 유리전이온도, $T_g$가 $550^{\circ}C$ 부근임을 확인하였고 이로부터 결정화에 필요한 열처리 조건을 $700^{\circ}C$/10 hr으로 정하였다. 더스트 첨가량이 70wt% 이상인 유리시편은 XRD 분석 결과 spinel 결정 피크만이 나타났으며, 결정화 시편의 경우, 더스트 첨가량이 40wt% 이상부터 spinel 결정이, 80wt% 부터는 spinet과 willemite 피크가 함께 검출되었다. XRD 분석으로는 결정상이 검출되지 않았던 조성의 유리시편에서도 aspect ratio=$0.7{\sim}1.0$인 수십 nm 크기의 결정상 존재가 SEM으로 확인되었고 결정화 시편에서도 더스트 함량이 l0wt%부터 결정상이 관찰되었다. 결정화 시편에서 관찰된 결정상은 그 형태와 분포가 첨가량에 따라 다양하고 비균일 하였으나 더스트 첨가량이 70wt%인 시편에서는 aspect ratio가 1에 가까운 6면체 형상을 나타내었다.