The Effect of Al2O3 upon Firing Range of Clay-EAF Dust System Body

The effects of $Al_2$O$_3$ addition upon the sintering range of clay-EAF dust (the specified wastes produced from steel making process) system body which would be used as a constructing bricks were investigated. The slope of apparent density to sintering temperature decreased for Clay-dust body containing 5~15 wt% A1203 sintered at 1200-125$0^{\circ}C$, and the absorption(%) of specimen sintered above 125$0^{\circ}C$ decreased due to the formation of open pores produced by pore bloating. For the specimen without any $Al_2$O$_3$ addition sintered at 1275$^{\circ}C$, the major phase was cristobalite, the small amount of mullite (3Al$_2$O$_3$ 2SiO$_2$) formed and the hematite (Fe$_2$O$_3$) remained. In the Clay-dust system body containing $Al_2$O$_3$ 15 wt%, however, the cristobalite disappeared and the major phase was mullite. Also the part of $Al_2$O$_3$ reacted with hematite to form hercynite (FeAl$_2$O$_4$). From the these results, addition of $Al_2$O$_3$ to Clay-dust system body enlarges a sintering range; decreasing an apparent density and absorption slop to sintering temperature owing to consumption of liquid phase SiO$_2$ at higher temperature and gas-forming component Fe$_2$O$_3$ at reduced atmosphere which would decrease an amount of liquid formed and increase the viscosity of the liquid produced during the sintering process.

Clay-EAF Dust계 소지의 소결온도 범위에 미치는 Al2O3의 영향

금속 제련공정에서 배출되는 특정폐기물인 EAF(Electrical Arc furnace) dust를 점토와 혼합하여 건축용 벽돌을 제조함에 있어 A1203의 첨가가 소결범위에 미치는 영향을 연구하였다. $Al_2$O$_3$ 첨가되지 않은 시편은 1200-125$0^{\circ}C$에서 과량의 액상에 의해 기포가 형성되고 개기공(open pores)이 감소함으로 겉보기 밀도가 크게 감소하였으며 125$0^{\circ}C$ 이상에서는 기포가 시편 외부로 소멸되어 흡수율이 증가되었다. 그러나 $Al_2$O$_3$가 첨가된 Clay-Dust 계 소결체는 1200-125$0^{\circ}C$ 구간에서 소결온도에 따른 밀도 변화율이 크게 감소되었고, 125$0^{\circ}C$ 이상에서는 흡수율(%)의 증가율이 둔화되었다. $Al_2$O$_3$가 첨가되지 않은 시편은 1275$^{\circ}C$에서 소결된 경우 cristobalite상이 주된 상인 반면, mullite(3Al$_2$O$_3$ 2SiO$_2$)상은 소량 합성되었고, 원료성분인 hematite(FeAl$_2$O$_4$)는 소멸되지 않아 액상이 과량 생성되는 조성임을 확인하였다. 반면 $Al_2$O$_3$가 l5 wt% 첨가된 시편의 경우, 1275$^{\circ}C$에서 cristobalite는 완전 소멸되고 mullite상이 합성되어 주상이 되며, hematite 상이 일부 AI$_2$O$_3$와 반응하여 hercynite(FeAl$_2$O$_4$)상을 형성하여 액상 생성량이 많지 않을 것으로 분석되었다. 이상의 결과로부터 Clay-Dust계에 $Al_2$O$_3$를 첨가하면 액상의 발생량과 특성 및 결정상 종류를 변화시켜줌으로써 시편물성의 변화율을 감소시켜 소결온도 범위를 넓히는 효과가 있는 것으로 분석되었다.