KR100465460B1 - Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash - Google Patents

Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash Download PDF

Info

Publication number
KR100465460B1
KR100465460B1 KR10-2002-0020071A KR20020020071A KR100465460B1 KR 100465460 B1 KR100465460 B1 KR 100465460B1 KR 20020020071 A KR20020020071 A KR 20020020071A KR 100465460 B1 KR100465460 B1 KR 100465460B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
incineration ash
glass
washing
crystallized glass
heat treatment
Prior art date
Application number
KR10-2002-0020071A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20030081714A (en
Inventor
김형순
김재명
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR10-2002-0020071A priority Critical patent/KR100465460B1/en
Publication of KR20030081714A publication Critical patent/KR20030081714A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100465460B1 publication Critical patent/KR100465460B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/0063Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing waste materials, e.g. slags
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

국내에서 발생하는 한 소각재중 비산재는 유리화가 용이한 천이산화물들이 내포되어 있으며 첨가제가 없어도 용융후 결정화유리화가 가능하다. 그러나 소각재 중에 염소(Cl)가 다량으로 내포되어 있어, 본원 발명에서는 소각재의 전처리로 수세 방법을 도입하였다. 수세를 거친 소각재는 Al2O3, SiO2및 CaO 경우, 수세 후에 그 함량이 증가되는 변화를 가져와 CaO-Al2O3-SiO2의 주 삼성분계로 유리화가 용이하였으며 또한 소각재 내에 함유되어 있는 Na와 K는 수세 후에 그 함량이 Cl과 함께 크게 줄었다.Fly ash among incineration ashes in Korea contains transition oxides that are easy to be vitrified and can be crystallized and vitrified after melting without additives. However, since a large amount of chlorine (Cl) is contained in the incineration ash, the present invention introduces a washing method as a pretreatment of the incineration ash. In the case of Al 2 O 3 , SiO 2 and CaO, the incinerated ash was washed with water, and its content was increased after washing, so it was easily vitrified by the main ternary system of CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 . Na and K decreased significantly with Cl after washing with water.

따라서 수세 후에 융점이 크게 감소하였으며, 유리제조시 점성 저하를 가져왔다. 열분석의 결과로 850∼950℃에서 유리를 일단계의 열처리할 경우, 균질한 내부결정화를 유도할 수 있었다. 열처리에 따라 결정상의 출현으로 물성측면에서 탄성계수, 경도, 내마모도의 경우는 크게 증가하였다. 본 발명은 폐기물(소각재)을 재활용함으로서, 폐기물의 매립지 해결, 고부가가치의 건축용 자재로 사용할 수 있는 가능성을 보였다.Therefore, after washing with water, the melting point was greatly reduced, resulting in a decrease in viscosity during glass manufacturing. As a result of thermal analysis, homogeneous internal crystallization was induced when the glass was subjected to one step heat treatment at 850 to 950 ° C. The appearance of crystal phase with heat treatment significantly increased the modulus of elasticity, hardness and wear resistance in terms of physical properties. By recycling the waste (incineration ash), the present invention has shown the possibility of being used as a landfill solution for waste and a high value-added building material.

Description

도시소각재를 활용한 결정화유리 제조방법{Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash}Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash}

본 발명은 도시 소각재를 활용한 결정화유리 제조방법에 관한 것으로, 특히 도시 소각재를 전처리 공정으로서 수세를 거침에 의해 저렴하게 유리화가 가능한 조성으로 변경함과 동시에 용융온도를 낮추며 저온에서도 첨가제 없이 유리화가 가능하고, 또한 일단계 열처리에 의해 고강도, 고인성, 높은 내마모성을 지닌 건축용 재료로 사용 가능한 결정화유리 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing crystallized glass using urban incineration ash, and in particular, urban incineration ash can be vitrified at low cost by washing with water as a pretreatment process, at the same time lowering the melting temperature and vitrification without additives even at low temperatures. In addition, the present invention relates to a method for producing crystallized glass that can be used as a building material having high strength, high toughness, and high wear resistance by one-step heat treatment.

최근 들어, 도시 소각재중 비산재를 주 원료로 하여 용융을 위한 조성의 설계와 주입법(casting) 공정에 의하여 결정화 유리(glass-ceramic)를 제조하여 고부가가치의 재료를 창출하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 국내에서 배출되는 도시소각재의 유해성이 대두되는 현 시점에서 그 처리문제는 매우 심각하다. 국내의 경우, 주로 시멘트 원료와의 혼합물질로 사용하고 있고, 건축용으로 온돌 바닥재,토목용으로 지반성 토재, 도로공사 등에 사용 중이다.In recent years, attempts have been made to create high value-added materials by manufacturing crystallized glass (glass-ceramic) by designing and casting a composition for melting using fly ash as the main raw material in urban incineration. At the present time, the hazards of municipal incineration emissions from Korea are very serious. In Korea, it is mainly used as a mixture with cement raw materials, and it is used for ondol flooring for construction, geotechnical soil for road construction, and road construction.

현재까지 알려진 소각재의 처리방법에는 시멘트에 의한 시멘트 고화법, 소성에 의한 용융고화법, 그리고 화학재 투입에 의하여 처리하는 약제처리법, 산 및 기타 용매에 의한 산추출법 등 크게 4 가지가 있다.There are four known methods for treating incineration ashes: cement solidification by cement, melt solidification by firing, pharmaceutical treatment by chemical input, and acid extraction by acid and other solvents.

이중 용융고화법은 반응로 내로 투입된 소각재를 약 1,400℃정도의 고온에서 열분해 용융되어 조직이 매우 치밀하고 무해한 슬래그(Slag)로 배출되며 이 슬래그는 건축자재 등으로 재활용할 수 있다.In the double melt solidification method, the incineration material introduced into the reactor is pyrolyzed and melted at a high temperature of about 1,400 ° C., and the structure is discharged as a very dense and harmless slag, which can be recycled as a building material.

용융고화법은 상기와 같이 고온에서 처리하기 때문에 처리비용 등이 문제시되나, 매립지의 확보가 어려워 철저한 감량이 요구되는 경우와 소각재의 비산 및 중금속의 용출방지 등의 안정화가 필요한 경우에 적용될 수 있는 방법이다. 또한 이 방법은 용융설비를 이용하여 충분히 용융, 고화시키고 소각재를 고온에서 가열함에 따라 용융 안정화 처리된 슬래그로 만드는데, 소각재중의 중금속류는 슬래그의 망상구조 내에서 안정화되어 유리질로 된다.Melt solidification method is a problem because the treatment cost, etc., because the treatment at high temperature as described above, but it is difficult to secure the landfill site, when thorough reduction is required and stabilization, such as the scattering of incineration ash and prevention of leaching of heavy metals is required to be. In addition, this method is melted and solidified by using a melting facility, and the slag is melt-stabilized as the incinerator is heated at a high temperature. Heavy metals in the incinerator are stabilized in the slag network and become glassy.

다만 저융점 금속은 용융시에 가스로 휘발되므로 이에 대한 대책이 필요하고, 처리비용이 고가이어서 재활용이 되어야만 널리 파급될 수 있는 기술이다. 즉, 용융고화법은 연료 또는 전기를 열원으로 사용하여 소각재를 고온에서 가열하여 슬래그로 만들어 안정화시키는 방법으로 소각재의 안정화나 감용화에는 뛰어난 성능을 갖고 있으나, 용융 배기가스를 처리해야 하는 단점과 시설설치비용과 운전비용이 높다는 단점이 있다.However, low melting point metals are volatilized into gas at the time of melting, so countermeasures are required, and the processing cost is expensive, so it is a technology that can be widely spread only when it is recycled. In other words, the melt solidification method is a method of stabilizing or reducing the incineration ash by heating the incineration ash at a high temperature by using fuel or electricity as a heat source and stabilizing it. The disadvantages are high installation and operating costs.

Journal of Hazardous Materials B91 (2001) 83-93에 소개된 소각재 처리 방법은 일반적으로 소각재 내에 잔류하는 SiO2의 함량은 소량이어서 그냥 처리할 경우 용융상태 불량으로 되므로 소각재의 유리화를 위해 SiO2와 MgO를 첨가하여 유리를 제조하였으며, 결정화유리 제조시 일단계 핵생성과 이단계 결정성장과정을 거쳐 결정화유리로 제조하였다.The content of SiO 2 Journal of Hazardous Materials B91 ( 2001) 83-93 Introduction to the ash handling is generally left in the ash is in a small amount and then the SiO 2 and MgO to the vitrification of ash, so the melt is poor if the just processed Glass was prepared by the addition, and crystallized glass was manufactured through a one-step nucleation process and a two-step crystal growth process.

또한, 일본 특개평 8-310834호에서는 SiO2CaO Al2O3의 조성을 비교적 높은 온도인 1400∼1500℃에서 용융하여 900℃에서 2시간동안 일단계 열처리하여 결정화 유리를 제작하였으며, 또한 이 조성에 알카리와 알카리 이외의 융제를 첨가하여 용융온도를 낮추고, 착색의 효과를 얻었다. 그러나, 이렇게 제작된 결정화 유리는 76MPa의 굽힘강도와 5.5GPa의 경도를 갖는 것으로 나타난 결과를 고려한다면, 고온 열처리공정과 재료의 낮은 강도와 경도는 실제 응용성면과 공정에서 많은 문제점을를 갖고 있다.In Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-310834, the composition of SiO 2 CaO Al 2 O 3 was melted at a relatively high temperature of 1400-1500 ° C., and one-step heat treatment at 900 ° C. for 2 hours to produce crystallized glass. A flux other than alkali and alkali was added to lower the melting temperature to obtain the effect of coloring. However, considering the results shown that the crystallized glass thus produced has a bending strength of 76 MPa and a hardness of 5.5 GPa, the high temperature heat treatment process and the low strength and hardness of the material have many problems in actual applicability and process.

국내 공개특허 제2000-13143호에서는 도시소각재에 가소성 증진용 점결제로서 점토를 배합하고, 소결강화제로서 석회석을 첨가하여 혼련, 교반, 성형한 후 이를 1000∼1300℃에서 10∼30 시간동안 소성하여 세라믹제품을 만드는 기술을 제시하고 있으나, 제조된 재료의 물성이 측정되지 않아, 실제적으로 기계 및 열적인 면에서 그 재료의 응용범위를 예측할 수 없다.In Korean Patent Laid-Open No. 2000-13143, clay is mixed with municipal incinerator ash as a caking additive for plasticity enhancement, limestone is added as a sintering agent, kneaded, stirred, and molded, and then calcined at 1000 to 1300 ° C for 10 to 30 hours. Although a technique for making ceramic products is proposed, the physical properties of the manufactured material are not measured, and thus the practical application range of the material cannot be predicted in terms of mechanical and thermal aspects.

본 발명자는 환경오염을 유발할 수 있는 소각재에서는 CaO-Al2O3-SiO2계가 주성분으로 구성되어 있어 이를 유리화하여 결정화유리로 재활용할 경우 건축자재로의 응용이 가능함을 발견하고, 이를 유리화하고 결정화시킬 수 있는 열처리 공정을 개발하여 고인성, 내마모성을 갖춘 건축자재의 재료를 발명하게 되었다.The inventors found that incineration materials that can cause environmental pollution are composed of CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 system as the main component, and when it is vitrified and recycled into crystallized glass, it can be applied to building materials, vitrified and crystallized. By developing a heat treatment process that can be made, the inventors invented materials for building materials with high toughness and wear resistance.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 도시 소각재를 전처리 공정으로서 수세를 거침에 의해 저렴하게 유리화가 가능한 조성으로 변경함과 동시에 용융온도를 낮추며 저온에서도 첨가제 없이 유리화가 가능하고, 또한 일단계 열처리에 의해 고강도, 고인성, 높은 내마모성을 지닌 건축용 재료로 사용 가능한 결정화유리 제조방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been devised in view of the problems of the prior art, and its purpose is to change the urban incineration ash into a composition that can be vitrified at low cost by washing with water as a pretreatment process, at the same time lowering the melting temperature and vitrification without additives even at low temperatures. It is also possible to provide a method for producing crystallized glass which can be used as a building material having high strength, high toughness and high wear resistance by one step heat treatment.

본 발명의 다른 목적은 CaO-Al2O3-SiO2계를 바탕으로 소정시간 용융후 주조하여 열처리를 거침에 따라 내부 미세 결정상이 균일하게 분포된 조직으로 표면에 심미적인 색상을 갖는 결정화유리 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to prepare a crystallized glass having an aesthetic color on the surface as a structure in which the internal fine crystal phase is uniformly distributed according to the heat treatment by casting after melting for a predetermined time based on CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 system To provide a way.

도 1은 본 발명에 따른 결정화 유리 제조공정을 설명한 열처리 타이밍도이다.1 is a heat treatment timing diagram illustrating a crystallized glass manufacturing process according to the present invention.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도시 소각재에 함유된 염소의 함유량을 낮추도록 소각재를 수세하는 단계와, 상기 수세된 소각재를 용융후 얻어진 유리를 열처리하여 결정화유리를 얻는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 도시 소각재를 활용한 결정화유리 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of washing the incineration ash to lower the content of chlorine contained in the municipal incineration ash, and heat-treating the glass obtained after melting the washed incineration ash to obtain a crystallized glass It provides a method for producing crystallized glass using urban incineration ash.

상기한 도시 소각재는 X선회절분석에 의하면, CaCl2, γ-CaSO4, Ca(OH)2, CalCl2·Ca(OH2)·H2O 결정상으로 주로 구성되어 있으며, 이외에 다른 결정상들은 매우 적은 양으로 존재하고 있다. 소각재의 화학적 성질을 규명하기 위한 성분분석을 위해 XRF로 측정하여 하기 표 1에 분석 값들을 기재하였다.According to the X-ray diffraction analysis, the urban incinerator is mainly composed of CaCl 2 , γ-CaSO 4 , Ca (OH) 2 , CalCl 2 · Ca (OH 2 ) · H 2 O crystal phases, and other crystal phases are very It exists in small quantities. The analytical values are described in Table 1 below by measuring by XRF for component analysis to identify the chemical properties of the incineration ash.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이 이중 소각재의 주성분은 CaO, K2O, Na2O, Cl 등이 다량으로 함유되어 있다. 일반적으로 현재 국내소각장에서 배출되는 도시 소각재는 높은 융점을 가지고 있어 용융후 고화가 쉽지 않고, 내부에는 염소성분이 다량으로 함유되어 있어 유리화 과정중 염소가스 발생의 문제점이 있어 염소성분의 제거와 융점을 낮추기 위한 저렴한 전처리 공정을 갖는 것이 필요하다.As can be seen from Table 1, the main component of the double incinerator ash contains a large amount of CaO, K 2 O, Na 2 O, Cl and the like. In general, the current incinerator discharged from domestic incinerators has a high melting point, so it is not easy to solidify after melting, and there is a problem of chlorine gas generation during the vitrification process because it contains a large amount of chlorine. It is necessary to have an inexpensive pretreatment process to lower it.

본 발명에서는 전처리 공정으로 수세의 방법을 사용하였다. 본 발명에서 수세의 방법을 적용한 경우, 소각재에 대한 수세 전과 후의 성분 변화를 조사하여 하기 표 2에 나타냈다. 전처리로 수세를 거친 소각재는 조성의 변화를 크게 가져 왔다. 예를들어, Al2O3의 경우 수세 전에는 3.2wt%에서 9.5wt%정도로, SiO2는 7.3wt%에서 21.7wt%로, CaO는 19.5wt%에서 25.9wt%로 그 함량의 변화를 가져왔다.In the present invention, a method of washing with water was used as a pretreatment step. When the method of washing with water is applied in the present invention, the component changes before and after washing with respect to the incineration ash are investigated and shown in Table 2 below. The incineration ashes washed with pretreatment brought about significant changes in composition. For example, Al 2 O 3 changed its content from 3.2 wt% to 9.5 wt% before washing with water, SiO 2 from 7.3 wt% to 21.7 wt%, and CaO from 19.5 wt% to 25.9 wt%. .

본 발명은 수세공정을 거친 경우 소각재의 용융시에 유리의 골격을 이루는 SiO2(20∼30wt%), 화학적 내구성을 향상시키는 Al2O3(5∼15wt%), 용융유리의 점성을 저하시키고 화학적 내구성을 향상시키는 CaO(25∼35wt%), MgO 등을 주성분으로서 함유하고 있으며 유리제조 후에 결정화를 유도할 수 있는 Fe2O3, TiO2, P2O5등을 함유하고 있는 조성을 대상으로 한다.The present invention is to reduce the viscosity of SiO 2 (20 ~ 30wt%), Al 2 O 3 (5 ~ 15wt%) to improve the chemical durability, the glass structure when melting the incineration ash when the water washing process It contains CaO (25-35wt%), MgO, etc., which improves chemical durability, as a main component, and contains Fe 2 O 3 , TiO 2 , P 2 O 5, etc., which can induce crystallization after glass manufacturing. do.

본 발명에서는 소각재 내에 다량으로 존재하는 염소성분을 제거하기 위해 수세의 방법을 적용하였는데, 이는 소각재 내부에 존재하는 염소성분을 제거하는 방법으로 하소처리에 의한 방법과 같은 조성을 얻었을 수 있었고, 후술하는 바와 같이 소각재의 융점의 저하까지 동반하였다.In the present invention, a method of washing with water is applied to remove chlorine present in a large amount in the incineration ash, which may have obtained the same composition as the calcination method by removing chlorine present in the ash. As described above, the melting point of the incineration ash was also lowered.

또한 상기 수세의 결과 소각재는 Na2O와 K2O의 양이 다량 감소한 것으로 나타났으며, 그 이유는 수세 중에 소각재 내에서 NaCl과 KCl의 형태로 물에 용해되어 제거된 것으로 보인다.In addition, the incineration ash was found to have a large amount of Na 2 O and K 2 O as a result of washing, the reason seems to have been removed by dissolving in water in the form of NaCl and KCl in the incineration ash during washing.

이러한 수세방법은 소각재에 포함된 다량의 Cl의 양을 제거함으로써 후속된 용융공정 중에 노(furnace) 및 제반시설의 부식을 최소화하는데 경제적인 이점이 있다.This flushing method is economical in minimizing the corrosion of furnaces and facilities during the subsequent melting process by removing the large amounts of Cl contained in the incineration ash.

상기 조성을 갖는 CaO-Al2O3-SiO2계의 결정화유리 조성을 바탕으로 1400℃에서 3시간 용융후 주조하여 유리를 얻은 후 열처리를 거치는 경우 내부 미세 결정상이 균일하게 분포된 조직으로 표면에 심미적인 색상을 갖는 결정화유리가 얻어진다.Based on the crystallized glass composition of CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 system having the above composition, after melting for 3 hours at 1400 ℃ to obtain a glass after heat treatment, the internal microcrystalline phase is uniformly distributed in the structure aesthetically on the surface Crystalline glass with color is obtained.

따라서, 상기한 조성물을 이용한 본 발명에 따른 바람직한 결정화유리의 제조방법은 소각재 내부에 존재하는 염소성분의 제거 및 소각재의 융점을 저하시키기 위하여 소각재를 증류수와 1:3의 비율로 혼합하여 48시간 동안 수세한 후 100℃의 전기오븐에서 24시간 동안 건조하여 유리화가 가능한 소각재를 얻는 단계와, 이렇게 얻어진 소각재를 1400℃에서 3시간동안 1차 가열하는 단계와, 최대 발열온도 근처에서 20∼240분 동안 2차 열처리를 통하여 결정화유리를 얻는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.Therefore, the preferred method for producing the crystallized glass according to the present invention using the composition described above for 48 hours by mixing the incineration ash with distilled water in a ratio of 1: 3 in order to remove the chlorine components present in the incineration ash and lower the melting point of the incineration ash. After washing with water, drying in an electric oven at 100 ° C. for 24 hours to obtain vitrified incineration ash, firstly heating the obtained incineration ash at 1400 ° C. for 3 hours, and for 20 to 240 minutes near the maximum exothermic temperature. Characterized in that it comprises a step of obtaining the crystallized glass through the secondary heat treatment.

상기 소각재는 그 자체에 TiO2, Fe2O3, MgO의 결정화제를 포함하고 있으므로 별도의 결정화제 첨가 없이 내부결정화를 유도할 수 있으며, 결정화 상태는 내부및 표면결정화 상태 중 하나로 나타난다. 이 경우 표면결정화 상태는 재료 내부에 여전히 비정질의 유리가 존재하므로 내부결정화 상태의 재료에 비하여 경도, 강도, 인성, 내마모성이 상대적으로 떨어지는 물성을 나타내므로 본 발명에서는 내부결정화를 유도하는 기술을 목적으로 한다.Since the incinerator itself contains a crystallization agent of TiO 2 , Fe 2 O 3 , MgO can induce internal crystallization without the addition of a separate crystallization agent, the crystallization state is shown as one of the internal and surface crystallization state. In this case, since the surface crystallization state still has amorphous glass inside the material, the surface crystallization state exhibits physical properties that are relatively inferior in hardness, strength, toughness, and abrasion resistance to the material in the internal crystallization state. do.

이 경우, 상기 열처리를 통한 결정화 유리를 얻는 단계에서 재료에서 최대 발열시작온도 미만인 850℃일 경우 결정화정도는 미미하여 재료 내부에 잔류유리가 많으며, 950℃ 이상의 온도일 경우 결정화 과정인 재료의 발열반응단계가 완료되는 온도로서 이상의 온도일 때 재료내부에 결정화가 심하게 일어나 균열과 미세기공을 만들어 바람직하지 못하다. 따라서, 내부결정화를 위한 열처리 온도는 850℃ 내지 950℃ 범위가 바람직하다.In this case, in the step of obtaining the crystallized glass through the heat treatment, if the crystallization degree is less than the maximum exothermic start temperature in the material, the crystallization degree is insignificant, and there are many residual glass in the material. When the temperature is higher than the temperature at which is completed, crystallization deeply occurs in the material, which is not preferable because cracks and micropores are formed. Therefore, the heat treatment temperature for the internal crystallization is preferably in the range of 850 ℃ to 950 ℃.

결정화 유리를 얻기 위한 열처리 시간은 용융 소각재 유리 내부에서 20분의 짧은 시간에서도 결정화 정도는 80∼90%정도에 달했으며, 열처리 시간이 240분 이상으로 증가됨에 따라 심한 결정화로 인한 균열과 기공이 만들어져 경도, 강도, 인성, 내마모성의 저하를 초래하므로 20 내지 240분 범위가 바람직하다.The heat treatment time for obtaining the crystallized glass was 80-90% of the crystallization degree even in a short time of 20 minutes in the molten incinerator glass, and as the heat treatment time was increased to 240 minutes or more, cracks and pores due to severe crystallization were formed, resulting in hardness. The range of 20 to 240 minutes is preferable because it causes a decrease in strength, toughness and wear resistance.

(실시예)(Example)

이하에 본 발명에 따른 결정화유리의 제조방법을 실시 예를 참고하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시 예에 국한하는 것은 아니다.Hereinafter, a method of manufacturing crystallized glass according to the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

A. 소각재의 조성A. Composition of incineration ash

소각재를 XRF로 분석한 결과는 표 1과 같다. 조성물은 산화물로 가정하고 표시하였다.The results of analyzing the incineration ash by XRF are shown in Table 1. The composition is assumed to be an oxide.

도시 소각재의 화학조성(중량%)Chemical composition of urban incineration ash (% by weight) 조성Furtherance K1K1 Y1Y1 N1N1 Na2ONa 2 O 3.063.06 4.914.91 13.0713.07 MgOMgO 2.082.08 1.471.47 2.612.61 Al2O3 Al 2 O 3 1.541.54 0.760.76 3.203.20 SiO2 SiO 2 3.153.15 1.821.82 7.317.31 P2O5 P 2 O 5 0.690.69 0.290.29 1.721.72 K2OK 2 O 4.614.61 4.864.86 11.2111.21 CaOCaO 52.1752.17 54.7954.79 19.5119.51 TiO2 TiO 2 1.211.21 0.660.66 2.782.78 Fe2O3 Fe 2 O 3 2.562.56 0.690.69 1.391.39 ZnOZnO 1.161.16 1.061.06 3.023.02 SO3 SO 3 3.323.32 4.674.67 9.769.76 ClCl 23.2323.23 23.1723.17 21.9921.99 T l (융점)T l (melting point) 1400℃ 이상1400 ℃ or more 1400℃ 이상1400 ℃ or more 1350℃1350 ℃ 용융상태Molten state 불량Bad 불량Bad 양호(유리)Good (glass)

상기 표 1에서 K1 과 Y1은 소각장에서 소각재 처리도중에 Ca(OH)2를 다량 가하는 공정을 사용하므로 얻어진 것으로 CaO의 양이 N1에 비하여 약 2배 이상으로 많다. 또한 K1과 Y1은 N1에 비교하여 상대적으로 SiO2의 양이 매우 작아 유리형성이 불안한 범위를 보여 주었다. 따라서 보통 전기로를 사용한 1400℃ 이하의 조건에서 CaO가 높고 SiO2가 낮은 조성의 소각재는 저온에서 용해가 곤란하였다. 따라서 본 발명을 적용하기 위해서는 CaO와 SiO2의 한계를 고려하는 것이 필요하다.In Table 1, K1 and Y1 are obtained by using a large amount of Ca (OH) 2 during the incineration ash treatment in an incinerator, and the amount of CaO is about two times higher than that of N1. In addition, K1 and Y1 showed an unstable range of glass formation because the amount of SiO 2 was relatively small compared to N1. Therefore, incinerators with high CaO and low SiO 2 composition were difficult to dissolve at low temperatures under the conditions of 1400 ° C. or lower using an electric furnace. Therefore, in order to apply the present invention, it is necessary to consider the limitations of CaO and SiO 2 .

B. 소각재 전처리 및 유리 조성B. Incineration Material Pretreatment and Glass Composition

상기 표 1의 소각재 중 N1의 조성에 대하여 수세 전과 후의 소각재 성분을 조사하여 하기 표 2에서 비교하였으며, 그 결과로, 수세의 전처리를 거친 소각재는 하소처리 공정 없이 염소성분이 제거됨을 알 수 있었다.The incineration ash components before and after washing with respect to the composition of N1 in the incineration ashes of Table 1 were compared in Table 2 below. As a result, it was found that the incineration ashes pretreated with water were removed without a calcination process.

수세 전, 후의 소각재 및 유리의 조성비교 (산화물로 가정) (중량%)Comparison of composition of incineration ash and glass before and after washing (assuming oxide) (wt%) 성분ingredient 수세 전Before washing 수세 후After washing 소각재Incineration ash 용융소각재유리Molten Incinerator Glass 소각재Incineration ash 용융소각재유리Molten Incinerator Glass Na2ONa 2 O 13.113.1 2.22.2 2.12.1 2.02.0 MgOMgO 2.62.6 7.27.2 8.28.2 6.86.8 Al2O3 Al 2 O 3 3.23.2 11.011.0 9.59.5 13.113.1 SiO2 SiO 2 7.37.3 23.423.4 21.721.7 25.825.8 P2O5 P 2 O 5 1.71.7 4.34.3 5.75.7 5.35.3 SO3 SO 3 9.89.8 0.10.1 11.911.9 0.10.1 ClCl 22.022.0 0.10.1 0.80.8 0.10.1 K2OK 2 O 11.211.2 0.30.3 0.80.8 0.30.3 CaOCaO 19.519.5 36.136.1 25.925.9 33.033.0 TiO2 TiO 2 2.82.8 6.56.5 3.83.8 5.75.7 MnOMnO 0.20.2 0.70.7 0.50.5 0.50.5 Fe2O3 Fe 2 O 3 1.41.4 3.43.4 2.12.1 2.82.8 ZnOZnO 3.03.0 3.63.6 4.74.7 3.63.6 PbOPbO 0.90.9 0.10.1 1.11.1 0.20.2 BaOBaO 0.60.6 0.40.4 0.50.5 0.30.3 TotalTotal 100100 99.499.4 99.399.3 99.699.6

이때 열분석기를 통해 소각재를 분석한 결과 수세 전의 소각재는 1350℃ 정도의 융점을 가졌으며, 수세후의 소각재는 1263℃ 정도를 나타냈다. 표 2에서 보듯 수세의 방법을 도입함으로써 소각재는 유리화가 가능한 조성으로 조성의 변화를 가져왔으며, 또한 소각재의 융점에도 변화를 가져왔다.The incineration ash was analyzed by thermal analyzer, and the incineration ash before washing had a melting point of about 1350 ℃ and the incineration ash after washing was about 1263 ℃. As shown in Table 2, the introduction of the water washing method changed the composition of the incineration ash into a vitrifiable composition, and also changed the melting point of the incineration ash.

상기와 같이 본 발명에서는 수세의 방법을 통해 얻어진 소각재를 낮은 온도에서 유리로 제조한 후 열처리를 통하여 결정성장을 유도하였다. 제조된 유리는 다른 목적으로 이용이 가능하나 취성이 있으므로 본 발명에서는 경도, 강도, 인성, 내마모성 등을 향상시키기 위해서 결정화유리를 유도하여 결정화유리를 제조하는 것이 주 목적이다.As described above, in the present invention, the incineration material obtained through the washing method was made of glass at a low temperature, and then crystal growth was induced through heat treatment. The produced glass can be used for other purposes, but is brittle, and thus, in the present invention, the main purpose is to produce crystallized glass by inducing crystallized glass in order to improve hardness, strength, toughness, wear resistance, and the like.

C. 용융유리 제작C. Molten Glass Fabrication

첫 번째 단계로, 소각재 유리를 제조하기 위해 소각재 내에 포함되어 잇는 염소성분을 제거하고 용융 온도를 저하시키기 위해 소각재를 증류수와 1:3으로 희석하여 48 시간 동안 수세하여 원료를 110℃의 전기오븐에서 24시간동안 건조시켰다.The first step is to remove the chlorine content contained in the incineration ash to make the ash ash glass and dilute the ash in 1: 3 with distilled water to wash for 48 hours to reduce the melting temperature. Dry for 24 hours.

두 번째 단계로, 전술한 원료분말을 백금도가니를 이용하여 전기로에서 용융하였다. 이때 승온속도는 10℃/min으로 1400℃까지 충분한 용융을 위하여 3시간 동안 유지 후 용융유리를 얻었다. 이렇게 얻어진 유리를 열분석기를 이용하여 열처리 온도를 측정하였다. 이때 10℃/min의 승온속도로 1400℃까지 가열하였다. 이렇게 측정된 열처리 온도, 즉 유리 전이 온도(Tg), 최대 발열시작온도(To), 최대발열온도(Tp), 용융온도(Tl)를 표 3에 나타냈다.In the second step, the above-described raw powder was melted in an electric furnace using a platinum crucible. At this time, the temperature increase rate was maintained for 3 hours to sufficiently melt up to 1400 ℃ at 10 ℃ / min to obtain a molten glass. The glass thus obtained was measured for heat treatment temperature using a thermal analyzer. At this time, it heated up to 1400 degreeC at the temperature increase rate of 10 degreeC / min. The measured heat treatment temperature, that is, the glass transition temperature (T g ), the maximum exothermic start temperature (T o ), the maximum exothermic temperature (T p ), the melting temperature (T l ) is shown in Table 3.

수세 후 용융소각재 유리의 열적특성 및 결정화상태Thermal Characteristics and Crystallization State of Molten Incinerator Glass After Washing 시료sample Tg(℃)T g (℃) To(℃)T o (℃) Tp(℃)T p (℃) Tl(℃)T l (℃) 결정화상태Crystallization 수세후 용융소각재유리Molten incinerator glass after washing 700700 885885 895895 12631263 내부결정화Internal crystallization

세 번째 단계로, 용융후 얻어진 유리를 결정화처리를 위해 최대 발열시작온도 근처에서 20∼240분 동안 열처리하여 각 시험편에 대한 열처리 후 결정화 상태가 내부결정화 상태인지 표면 결정화 상태인지를 조사하여 표 3에 나타냈다.In the third step, the glass obtained after melting is heat-treated for 20 to 240 minutes near the maximum exothermic onset temperature for crystallization treatment, and it is examined whether the crystallization state after the heat treatment for each specimen is internal or surface crystallization. Indicated.

네 번째 단계로, 전술에 의해 얻어진 결정화유리를 분말 X-선 회절법을 이용하여 결정상을 분석하였다. 이때 마노유발을 이용하여 각 시편에 대하여 미분으로 만든 후 Cu 타겟을 사용하여 (2θ)10∼70°의 범위에서 측정하였다.In a fourth step, the crystallized glass obtained by the above was analyzed by the powder X-ray diffraction method. At this time, after using the agate induction to make a powder for each specimen was measured in the range of (2θ) 10 ~ 70 ° using a Cu target.

다섯 번째 단계로, 상기한 결정화유리의 결정상을 관찰하기 위하여 2%불산(HF) 수용액에서 부식한 후 다시 15% 염산(HCl) 수용액에서 후처리한 후 수세하여 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 미세조직을 관찰하여 표면 및 내부결정화 상태를 관찰하였다. (표 3 결과 참조)In a fifth step, in order to observe the crystal phase of the crystallized glass, it is corroded in an aqueous 2% hydrofluoric acid (HF) solution, and further treated in an aqueous 15% hydrochloric acid (HCl) solution and washed with water using a scanning electron microscope (SEM). Microstructure was observed to observe the surface and internal crystallization state. (See Table 3 results)

D. 결정화 유리 제조를 위한 열처리D. Heat Treatment for Manufacturing Crystallized Glass

표 3을 참고하면 열처리 후의 결정화 상태가 내부결정화를 나타낸 용융 소각재 유리를 사용하여 타일용 시험편으로 다음과 같이 제조하였다.Referring to Table 3, the crystallization state after the heat treatment was prepared as a test piece for tiles using molten incinerator glass showing internal crystallization as follows.

소각재를 증류수와 1:3으로 혼합한 후 48시간동안 수세하여 100℃의 전기오븐에서 24시간 동안 건조한 후, 백금도가니를 이용하여 1400℃에서 3시간동안 용융하여 최대발열온도 근처에서 예열된 흑연 몰드에 주입하여 노내에서 노냉하여 결정화유리를 얻었다.The incineration ash was mixed with distilled water 1: 3, washed with water for 48 hours, dried in an electric oven at 100 ° C for 24 hours, and then melted for 3 hours at 1400 ° C using a platinum crucible and preheated at a maximum heating temperature near the graphite mold. Was injected into the furnace and cooled in a furnace to obtain crystallized glass.

도 1은 상기한 결정화유리를 열처리 시간에 따른 열처리온도를 나타낸 것으로 용융, 결정화 처리, 열응력제거의 3단계로 구분되어 처리하였다. 이 경우 결정화유리를 제조하기 위하여 유리의 최대발열 시작온도(To)에 의거하여 800, 850, 900, 950 1000℃에서 각각 20, 60, 240분 동안 열처리하였다.Figure 1 shows the heat treatment temperature of the crystallized glass according to the heat treatment time to be divided into three stages of melting, crystallization treatment, thermal stress removal. In this case, in order to manufacture the crystallized glass, heat treatment was performed at 800, 850, 900, and 950 1000 ° C. for 20, 60, and 240 minutes, respectively, based on the maximum heating start temperature (T o ) of the glass.

이렇게 열처리된 시편을 X-선 회절기를 이용하여 결정상 분석을 조사한 결과, 850℃에서 시간을 변화하여 열처리 한 시편에서 결정상이 로엔나이트(rhoenite)((Mg4Ti2)Ca2(Al4Si2O20))가 주상으로 나타났으며 열처리 시간이 길어짐에 따라 로엔나이트가 결정성장하는 형태로 결정화도가 증가하였다. 또한 열처리를 각 온도에서 4시간 동안 열처리하였을 경우에는 초기 결정상으로 로엔나이트가 주상의 결정상으로 나타났으나 열처리 온도가 증가함에 따라 900℃에서는 파이록신(pyroxene)이 주상의 결정상으로 나타났다.As a result of investigating the crystal phase analysis using the X-ray diffractometer, the heat-treated specimens were rhoenite ((Mg 4 Ti 2 ) Ca 2 (Al 4 Si). 2 O 20 )) appeared to be columnar, and as the heat treatment time became longer, the crystallinity increased as the low-enite formed crystal growth. Also, when heat treatment was performed for 4 hours at each temperature, lozenite was shown as the main phase as the initial crystal phase, but as the heat treatment temperature was increased, pyroxene was shown as the main phase at 900 ° C.

또한 시험편을 30×30mm2로 제조한 후 800, 850, 900, 950, 1000℃ 에서 20, 60, 240분 동안 열처리하여 비커스 경도기(하중:0.3kg)를 이용하여 유리와 결정화유리의 경도와 파괴인성을 측정하였으며, 내마모성 평가는 KS F 2182에 의거하여 낙하식 마모시험기를 사용하였다. 마모시험용 시험체는 정사각형으로 제작한 후 시험체 무게를 측정한 후 수평면과 45°각도로 경사지게 장치하고, 1100mm의 높이에서 KS L 6508에 규정한 탄화규소 연삭재 C의 입도 20번을 무게 10kg 낙하시킨 다음, 시험체에 부착된 가루를 잘 제거하고 시험체의 무게를 측정하여 그 무게 감량을 마모감량으로 하였다. 무게는 0.01g까지 측정하였다.In addition, the test piece was prepared in 30 × 30mm 2 and then heat-treated at 800, 850, 900, 950, and 1000 ° C. for 20, 60, and 240 minutes, using a Vickers hardness tester (load: 0.3 kg), Fracture toughness was measured, and the wear resistance evaluation was carried out using a drop type wear tester according to KS F 2182. The test specimen for abrasion test was made in square shape, and then the weight of the test specimen was inclined at an angle of 45 ° to the horizontal plane. At a height of 1100 mm, the particle size 20 of the silicon carbide abrasive C specified in KS L 6508 was dropped by 10 kg. , The powder attached to the test body was removed well, and the weight of the test body was measured to reduce the weight as abrasion loss. The weight was measured to 0.01 g.

결정화유리의 탄성계수를 측정하기 위해 초음파 펄스의 반사법을 사용한 방법으로 시편의 크기를 10×10×5mm로 하여 시험편 끝면의 거칠기는 KS B 0161에 규정하는 3.2S 이하로 하며, 그 끝면의 평행도는 0.02mm 이하로 하여 시험편에 종파 진동자, 횡파 진동자를 접착제로 고정하고, 펄스 전파속도로부터 종파속도(V l ), 횡파속도(V t )를 측정하여 계산하였다.In order to measure the elastic modulus of the crystallized glass, the size of the specimen was 10 × 10 × 5 mm. The roughness of the end face of the specimen was 3.2S or less specified in KS B 0161, and the parallelism of the end face was The longitudinal wave vibrator and the shear wave vibrator were fixed to the test piece with an adhesive at 0.02 mm or less, and the longitudinal wave velocity ( V l ) and the transverse wave velocity ( V t ) were measured and calculated from the pulse propagation velocity.

또한, 이렇게 평가된 유리와 결정화유리의 기계적 특성평가는 유리의 경우 6.3GPa정도의 비커스 경도(Vickers Hardness), 0.84MPa m1/2의 파괴인성(K1C), 10.6(×10-3g/cm2)의 마모율(Wear rate), 105GP의 탄성계수를 보였으나, 열처리후 결정화상태에서 900℃에서 20분간 열처리한 결정화 유리 경우에는 8.23GPa의 경도와 1.71MPa m1/2의 파괴인성, 2.12(×10-3g/cm2)의 마모율, 142GPa의 탄성계수를 나타냈다. 열처리 조건에 따른 결정화 유리의 경도, 파괴인성, 마모율의 결과를 하기 표 4에 나타냈다.In addition, the mechanical properties of the glass and the crystallized glass evaluated in this way were Vickers Hardness of about 6.3 GPa, fracture toughness of 0.84 MPa m 1/2 (K 1C ), 10.6 (× 10 -3 g / The wear rate of cm 2 ) and the modulus of elasticity of 105 GP are shown, but the crystallized glass heat-treated at 900 ° C. for 20 minutes in the crystallization state after heat treatment has a hardness of 8.23 GPa and fracture toughness of 1.71 MPa m 1/2 , 2.12 A wear rate of (× 10 −3 g / cm 2 ) and an elastic modulus of 142 GPa were shown. The results of hardness, fracture toughness and wear rate of the crystallized glass according to the heat treatment conditions are shown in Table 4 below.

상기 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이 열처리조건 중 최대발열 시작온도(To)이하인 850℃ 미만에서는 결정화정도가 미미하여 재료내부에 잔류유리가 많았으며, 950℃ 이상에서는 결정화 과정인 발열반응단계가 완료되는 온도로 과결정화처리가 이루어져서 기계적 물성이 바람직하지 못하였다. 또한 열처리 시간 측면에서는 열처리 시간이 240분 이상으로 길어짐에 따라 과다한 결정상의 출현으로 높은 결정화도로 내부에 미세기공이 생겨 경도, 강도저하를 초래하였다.As can be seen from Table 4, the crystallization degree was less than 850 ° C. below the maximum heat generation starting temperature (T o ) of the heat treatment conditions, so that there was a large amount of residual glass in the material. The over-crystallization treatment was performed at such a temperature that mechanical properties were undesirable. In addition, in terms of heat treatment time, as the heat treatment time became longer than 240 minutes, the appearance of excessive crystal phases caused micropores inside the high crystallinity, resulting in a decrease in hardness and strength.

한편, 열특성평가 측면에서 유리와 결정화유리의 선팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion)를 측정하기 위하여 시험편을 5×5×10mm로 제조한 후 승온속도를 5℃/min으로 하여 상온∼800℃까지 올리면서 측정하였다. 선팽창계수는 약 10.5∼11.5×10-6/K 의 범위에 놓였으며, 유리의 9.8×10-6/K 보다 크며 고온(900, 950℃)에서는 열처리 시간 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 유리와 열처리 후 결정화 유리의 선팽창계수를 측정하여 하기 표 4에 나타냈다.On the other hand, in order to measure the coefficient of thermal expansion (glass coefficient of thermal expansion) of the glass and crystallized glass in terms of thermal characteristics evaluation, after the test piece is manufactured to 5 × 5 × 10mm, the temperature increase rate is 5 ℃ / min to raise the room temperature to 800 ℃ Was measured. The coefficient of linear expansion was in the range of about 10.5 to 11.5 × 10 -6 / K, which was larger than 9.8 × 10 -6 / K of glass and decreased with increasing heat treatment time at high temperatures (900, 950 ℃). In addition, the coefficient of linear expansion of the crystallized glass after heat treatment with the glass was measured and shown in Table 4 below.

열처리온도에 따라 결정화유리의 색상이 변경되었다. 온도와 시간에 따른 결정화유리 표면의 색상을 표 5에 기술하였다. 이러한 색상의 변화는 소각재의 구성성분에 함유된 Fe2O3와 TiO2등에 의한 고온에서 산화반응에 의해 금속이온의 산화수 변화에 의한 영향으로 본다.The color of the crystallized glass was changed according to the heat treatment temperature. The color of the crystallized glass surface with temperature and time is described in Table 5. This color change is regarded as the effect of the oxidation number change of metal ions by oxidation reaction at high temperature by Fe 2 O 3 and TiO 2 contained in the constituents of the incineration ash.

열처리조건(온도 및 시간)에 따른 물성 비교Comparison of Properties by Heat Treatment Conditions (Temperature and Time) 시료 No.Sample No. 열처리온도(℃)Heat treatment temperature (℃) 열처리시간(min)Heat treatment time (min) 비커스경도(GPa)Vickers Hardness (GPa) 마모율(10-4g/cm2)Wear rate (10 -4 g / cm 2 ) 선팽창계수(10-6/K)Coefficient of linear expansion (10 -6 / K) 탄성계수(GPa)Modulus of elasticity (GPa) K1C (MPam 1/2 ) K 1C (MPam 1/2 ) 1One GlassGlass 00 6.276.27 10.4810.48 9.869.86 104104 0.840.84 22 800800 240240 6.36.3 5.285.28 9.919.91 110110 0.970.97 33 850850 2020 7.477.47 2.952.95 10.410.4 139139 1.361.36 44 6060 8.138.13 2.242.24 11.411.4 145145 1.421.42 55 240240 8.038.03 2.352.35 10.710.7 147147 1.271.27 66 900900 2020 8.238.23 2.122.12 11.511.5 142142 1.711.71 77 6060 7.767.76 4.144.14 11.311.3 143143 1.641.64 88 240240 7.447.44 4.424.42 11.111.1 126126 1.501.50 99 950950 2020 8.078.07 2.402.40 11.411.4 146146 1.391.39 1010 6060 7.647.64 4.354.35 10.810.8 -- -- 1111 240240 6.816.81 4.764.76 10.710.7 -- -- 1212 10001000 6060 6.656.65 4.944.94 10.110.1 -- --

열처리조건에 따른 결정화유리 표면의 색상Color of Crystallized Glass Surface According to Heat Treatment Condition 시간변화Change of time 유리Glass 결정화유리 처리온도 (℃)Crystallized Glass Treatment Temperature (℃) 800800 850850 900900 950950 10001000 1시간이내in 1 hour 흑색black 흑갈색Dark brown 흑갈색Dark brown 자주색purple 연보라Mauve 회갈색Taupe 1시간이상More than 1 hour -- 흑갈색Dark brown 황갈색partridge 황갈색partridge 회갈색Taupe --

상기한 바와 같이 본 발명에서는 국내에서 다량으로 발생되는 환경 오염물질인 도시소각재를 수세의 방법에 의해 용융 중 발생할 수 있는 2차 오염물질인 염소가스를 염가의 방법으로 제거하고 또한 결정화제의 첨가 없이 저온에서 짧은 시간동안 열처리함으로써 고경도, 고인성, 높은 내마모성과 열적특성을 갖춘 건축자재로 제조하여 효율적으로 자원을 재활용하는 것이 가능하였다.As described above, in the present invention, municipal incineration ash, which is a large amount of environmental pollutants generated in Korea, is removed by inexpensive method to remove chlorine gas, which is a secondary pollutant that may be generated during melting by the washing method, and without addition of a crystallization agent. By heat treatment at low temperature for a short time, it was possible to efficiently recycle resources by manufacturing with construction materials with high hardness, high toughness, high wear resistance and thermal characteristics.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have

Claims (4)

도시 소각재에 함유된 염소의 함유량을 낮추도록 소각재를 수세하는 단계와,Washing the incineration ash to lower the content of chlorine in the municipal incineration ash, 상기 수세된 소각재를 용융 후 얻어진 유리를 별도의 첨가물을 첨가하지 않고 850 내지 950℃ 범위의 온도에서 20 내지 240분 동안 열처리하여 결정화유리를 얻는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 도시 소각재를 활용한 고경도, 고인성, 내마모성을 갖는 결정화유리 제조방법.High temperature utilizing urban incineration ash, characterized in that consisting of the step of obtaining a crystallized glass by heating the glass obtained after melting the washed incinerator for 20 to 240 minutes at a temperature in the range of 850 to 950 ℃ without adding an additional additive Also, a method for producing crystallized glass having high toughness and wear resistance. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 수세단계를 거친 경우 소각재의 조성은 소각재의 용융시에 유리의 골격을 이루는 SiO2, 화학적 내구성을 향상시키는 Al2O3, 용융유리의 점성을 저하시키고 화학적 내구성을 향상시키는 CaO 및 MgO를 주성분으로서 함유하고 있으며, 더욱이 유리제조 후에 결정화를 유도할 수 있는 결정화제를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 도시 소각재를 활용한 고경도, 고인성, 내마모성을 갖는 결정화유리 제조방법.The composition of the incineration ash according to claim 1, wherein the composition of the incineration ash is lowered in viscosity of the molten glass and improved in chemical resistance, such as SiO 2 , which forms a skeleton of the glass during melting of the incineration ash, and the chemical durability of Al 2 O 3 . A method for producing crystallized glass having high hardness, high toughness, and abrasion resistance using an urban incineration material, which contains CaO and MgO as a main component, and further contains a crystallizing agent capable of inducing crystallization after glass production. 도시소각재 내부에 존재하는 염소성분의 제거 및 소각재의 융점을 저하시키기 위하여 소각재를 수세한 후 건조하여 유리화가 가능한 소각재를 얻는 단계와,In order to remove the chlorine components present in the municipal incineration ash and to lower the melting point of the incineration ash, washing the incineration ash and then drying to obtain the vitrification material which can be vitrified; 이렇게 얻어진 소각재를 별도의 첨가물을 첨가하지 않고 1400℃에서 3시간동안 1차 가열하는 단계와,The incineration ash thus obtained is first heated at 1400 ° C. for 3 hours without additional additives, 최대 발열온도 근처에서 20~240분 동안 2차 열처리를 통하여 결정화유리를 얻는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 고경도, 고인성, 내마모성을 갖는 결정화유리 제조방법.A method for producing crystallized glass having high hardness, high toughness and wear resistance, comprising: obtaining crystallized glass through secondary heat treatment for 20 to 240 minutes near a maximum exothermic temperature.
KR10-2002-0020071A 2002-04-12 2002-04-12 Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash KR100465460B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0020071A KR100465460B1 (en) 2002-04-12 2002-04-12 Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2002-0020071A KR100465460B1 (en) 2002-04-12 2002-04-12 Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030081714A KR20030081714A (en) 2003-10-22
KR100465460B1 true KR100465460B1 (en) 2005-01-13

Family

ID=32378803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0020071A KR100465460B1 (en) 2002-04-12 2002-04-12 Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100465460B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068237B1 (en) 2008-12-31 2011-09-28 경기대학교 산학협력단 Crystalized glass-ceramics using a coal bottom ash and preparing process thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101124873B1 (en) * 2011-08-01 2012-03-26 부관흥 Preparation method of melted crystals

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01224084A (en) * 1988-03-01 1989-09-07 Toyo Nenki Kk Method for treating and utilizing waste
US5041398A (en) * 1989-02-22 1991-08-20 Wheaton Industries Method for treating incinerator ash
JPH04317436A (en) * 1990-12-25 1992-11-09 Tsukishima Kikai Co Ltd Production of crystallized glass
JPH0692644A (en) * 1992-07-02 1994-04-05 Corning Inc Method of vitrifying incinerator ash
KR970069157A (en) * 1996-04-30 1997-11-07 이대원 Stabilization Method of Municipal Waste Incineration Ash using Waste Desulfurization Slag
KR20010092829A (en) * 2000-03-27 2001-10-27 이문형 Stabilization Method of Heavy Metal in Fly Ash and Aggregate Produced Thereby

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01224084A (en) * 1988-03-01 1989-09-07 Toyo Nenki Kk Method for treating and utilizing waste
US5041398A (en) * 1989-02-22 1991-08-20 Wheaton Industries Method for treating incinerator ash
JPH04317436A (en) * 1990-12-25 1992-11-09 Tsukishima Kikai Co Ltd Production of crystallized glass
JPH0692644A (en) * 1992-07-02 1994-04-05 Corning Inc Method of vitrifying incinerator ash
KR970069157A (en) * 1996-04-30 1997-11-07 이대원 Stabilization Method of Municipal Waste Incineration Ash using Waste Desulfurization Slag
KR20010092829A (en) * 2000-03-27 2001-10-27 이문형 Stabilization Method of Heavy Metal in Fly Ash and Aggregate Produced Thereby

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101068237B1 (en) 2008-12-31 2011-09-28 경기대학교 산학협력단 Crystalized glass-ceramics using a coal bottom ash and preparing process thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030081714A (en) 2003-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
El-Mahllawy Characteristics of acid resisting bricks made from quarry residues and waste steel slag
Erol et al. Characterization of a glass-ceramic produced from thermal power plant fly ashes
Karamanova et al. Ceramics from blast furnace slag, kaolin and quartz
Schabbach et al. Post-treated incinerator bottom ash as alternative raw material for ceramic manufacturing
CN101723587B (en) Manufacture method of igneous rock crystal glass material
KR19990007639A (en) Ceramic composition using solid waste and its manufacturing method
Kourti et al. Geopolymers prepared from DC plasma treated air pollution control (APC) residues glass: properties and characterisation of the binder phase
Mostafa et al. Sintering mechanism of blast furnace slag–kaolin ceramics
Toya et al. Glass-ceramics prepared from sludge generated by a water purification plant
Karamanov et al. Sintered glass-ceramics and foams by metallurgical slag with addition of CaF2
Erol et al. Characterization investigations of glass-ceramics developed from Seyitömer thermal power plant fly ash
Liu et al. Glass-ceramics made from arc-melting slag of waste incineration fly ash
Qian et al. Crystallization characteristic of glass-ceramic made from electrolytic manganese residue
Ferreira et al. Glass and glass-ceramic from basic oxygen furnace (BOF) slag
Kim et al. Glass-ceramic produced from a municipal waste incinerator fly ash with high Cl content
Chen et al. Effects of electric arc furnace slag on promoting quality and environmental safety of fired bricks incorporating municipal solid waste incineration fly ash
CA2664990A1 (en) Composition and methods of producing glass and glass-ceramic materials from manganese tailings
Monteiro et al. Development and properties of a glass made from MSWI bottom ash
RU2374206C1 (en) Raw mixture for making ceramic objects
KR100477333B1 (en) Glass Composition and Crystallized Glass Composition Having Low Melting Temperature Using Fly Ash of Power Station, and Method for Making the Same
KR100465460B1 (en) Method for Making Crystallized Glass Using Urban Fly Ash
Mirhadi et al. Effect of calcium fluoride on sintering behavior of SiO2-CaO-Na2O-MgO glass-ceramic system
CN114394805B (en) Ferronickel slag-based heat-resistant concrete composition, ferronickel slag-based heat-resistant concrete and preparation method thereof
Karamanov et al. Sintering Behavior and Properties of Iron‐Rich Glass‐Ceramics
Bakr et al. Substitution of Potash Feldspar by Less Expensive Fluxing Agents in the Formulation of Ceramic Bodies

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121113

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131202

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140818

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151001

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160912

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170829

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180823

Year of fee payment: 15