Microstructural analysis of coal bottom ash- system glass-ceramics

The glass-ceramics composed of coal bottom ash produced from a thermal power plant, $Na_{2}O$ and $Li_{2}O$ as a flux agent and $TiO_2$ as a nucleation agent were fabricated and its microstructures were analyzed. The nepheline was a major crystal phase in the glass-ceramics fabricated and its amount increased with $TiO_2$ addition. The glass-ceramics without $TiO_2$ addition had the thick surface crystals induced by a surface-crystallization mechanism and no crystal in the interior matrix. The surface crystallization, however, was restrained and the interior matrix was completely crystallized showing dendrite shape spread with fine particles < $1{\mu}m$ when added with $TiO_2$ above 4 wt%. For the glass-ceramics containing 6 wt% $TiO_2$, the $5{\mu}m$-long dendrite crystal; were interlocked each other which could suppress the crack propagation effectively at the external loading applied.

석탄 바닥재-계 결정화 유리의 미세구조 분석

화력발전소로부터 발생된 석탄 바닥재(coal bottom ash)에 융제로 $Na_{2}O$ 및 $Li_{2}O$를, 핵 형성제로 $TiO_2$를 첨가하여 결정화유리를 제조한 뒤 그 미세구조를 분석하였다. 시편내 주결정상은 nepheline이었고, $TiO_2$가 첨가됨에 따라 nepheline 결정상 분율이 증가되었다. $TiO_2$가 첨가되지 않은 시편은 표면 결정화 기구에 수지(dendrite) 형태의 결정상이 성장되었으며, 내부 모상에는 결정이 거의 생성되지 않았다. 그러나 $TiO_2$ 첨가량이 4% 이상으로 증가되면, 표면결정화 기구는 억제되어 표면결정층의 두께가 얇아졌고 내부 모상은 결정질로 전이되었으며 동시에 $1{\mu}m$ 이하 크기의 미립자도 함께 생성되었다. 특히 6%의 $TiO_2$가 첨가된 결정화유리 내부에는 길이가 $5{\mu}m$인 수지상 결정들이 서로 얽혀진 형태를 보였으며, 이러한 미세구조는 외부로부터 하중을 가해졌을 때 발생되는 균열의 전파를 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 예상된다.