국내 산업 분야에서 해마다 400만톤 정도의 폐석고가 발생하고 있으며 현재 약 2,000만톤 정도가 활용되지 못하고 방치되어 있는 실정으로 주변 환경을 오염시키고 있어 폐석고의 처리 문제가 심각한 상태이다. 한편 국내에서는 저품위 질석이 1,000만톤 정도 매장되어 있으나 그 용도의 개발이 없어 농업용 소재로만 사용되고 있어 부가가치 향상 및 새로운 활용도의 개발이 필요한 시점이다. 또한 최근 화재의 발생시 건축물에 사용된 내장재가 연소하면서 화재의 확산과 함께 유해 gas를 발생시켜 많은 사람들이 질식사하는 문제가 자주 발생하고 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 내화용 내장재 개발과정에서 폐석고와 질석을 활용하는 방안을 검토하기 위한 기초 연구를 실시하였다. 이 과정에서 먼저 폐석고의 결정과 성분을 분석하고, 국내산 질석도 결정과 성분분석을 하였다. 그리고 화재의 발생시 고온의 열의 확산을 막아 화재의 확산을 막기 위한 내장재 개발과정에서 흡열실험을 실시하였다. 또한 내장재의 결합재로 시멘트의 사용을 검토하여 보았고, 내화실험과정에 열충격에 견딜 수 있고 단열효과와 흡음효과를 높이기 위해 팽창질석을 첨가하는 방안도 함께 연구 검토하였다. 이들 분석결과를 종합하면 다음과 같다. 천연이수석고의 경우 결정이 방사형이고 열분석한 결과 121˚C부터 163˚C 사이에서 472.94J/g의 ...
국내 산업 분야에서 해마다 400만톤 정도의 폐석고가 발생하고 있으며 현재 약 2,000만톤 정도가 활용되지 못하고 방치되어 있는 실정으로 주변 환경을 오염시키고 있어 폐석고의 처리 문제가 심각한 상태이다. 한편 국내에서는 저품위 질석이 1,000만톤 정도 매장되어 있으나 그 용도의 개발이 없어 농업용 소재로만 사용되고 있어 부가가치 향상 및 새로운 활용도의 개발이 필요한 시점이다. 또한 최근 화재의 발생시 건축물에 사용된 내장재가 연소하면서 화재의 확산과 함께 유해 gas를 발생시켜 많은 사람들이 질식사하는 문제가 자주 발생하고 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 내화용 내장재 개발과정에서 폐석고와 질석을 활용하는 방안을 검토하기 위한 기초 연구를 실시하였다. 이 과정에서 먼저 폐석고의 결정과 성분을 분석하고, 국내산 질석도 결정과 성분분석을 하였다. 그리고 화재의 발생시 고온의 열의 확산을 막아 화재의 확산을 막기 위한 내장재 개발과정에서 흡열실험을 실시하였다. 또한 내장재의 결합재로 시멘트의 사용을 검토하여 보았고, 내화실험과정에 열충격에 견딜 수 있고 단열효과와 흡음효과를 높이기 위해 팽창질석을 첨가하는 방안도 함께 연구 검토하였다. 이들 분석결과를 종합하면 다음과 같다. 천연이수석고의 경우 결정이 방사형이고 열분석한 결과 121˚C부터 163˚C 사이에서 472.94J/g의 흡열 반응과 163˚C부터 201˚C사이에서 136.75˚CJ/g의 흡열반응으로 두 단계의 흡열 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 폐석고의 경우 탈황 System에서 발생하는 폐석고를 이수석고로 결정화시켜 보면 천연석고에 비하여 결정이 매우 작고 침상으로 형성되어 있으며, 열분석 결과(시차열랑계) 105˚C부터 153˚C사이에서 490.43J/g의 흡열 반응이 있는 것을 볼 수 있다. 한편으로 비료공장에서 부생하는 석고는 불순물로 인산염을 8%정도 함유하고 있다. 그리고 인산염 폐석고를 이수석고로 결정화시켜서 결정의 형태를 살펴보면 천연 석고에 비하여 매우 작으며 판상 형태를 띠고 있으며, 시차열량계 분석결과 137˚C부터 153˚C사이에서 227.47J/g의 흡열이 일어나고 153˚C부터 203˚C사이에서 58.301/g의 흡열 반응이 일어나는 것을 알 수 있다. 시멘트의 경우도 시차 열량계 분석에서 30˚C부터 320˚C사이에 완만한 흡열 반응을 볼 수 있으며, 폐석고와 시멘트를 1:1로 혼합하여 경화시킨 시료에 대한 시차열량 분석결과는 폐이수석고와 시멘트 수화물의 흡열 반응 peak가 혼합된 상태로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 시멘트와 폐석고를 일정한 비율로 혼합하여 수화 반응시켜 경화한 시료를 1000˚C로 내화실험하여 본 결과, 폐석고 함량이 10%일 때 내화 후의 무게감량율이 23%로 가장 낮으며 그 외는 폐석고의 함량이 증가할수록 내화 후의 무게 감량율이 증가하여 폐석고 함량이 60%일 때 내화 후의 무게 감량율이 28%로 정점을 이루고 그 이상의 혼합에서는 무게의 감량율이 감소하는 것을 볼 수 있다. 그리고 내화실험 과정에서 시멘트와 폐석고의 혼합 시료의 경우 본 연구의 범위에서는 모든 시료가 열충격이나 고온에 약하여 많은 균열이 발생하는 문제점이 있다. 국내산 질석 광체의 경우 질석과 운모가 공존하여 나타나며 국내산 질석은 수입산(중국, 남아프리카산)에 비하여 MgO의 함량이 낮은 반면에 Fe_(2)O_(3)의 함량이 높게 나타난다. 한편 팽창 질석은 겉보기 비중이 0.1 ~ 0.7 정도로 가벼우며, 열전도율이 0.03 ~ 0.15 정도로 불연성 단열재로 인정된 상태이며, 흡음율도 2000Hz에서 72%정도로 친환경적인 흡음·단열재의 원료임을 알 수 있다. 시멘트와 석고의 혼합물 등이 열충격이나 내화과정에서 균열이 많이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 팽창질석을 첨가하여 1000˚C에서 내화실험과 열충격 실험을 한 결과 어떤 균열의 발생이 없이 안전한 것을 불 수 있다. 그리고 시료의 두께에 따라서 내화시간은 선형적으로 비례하여 길어지는 것으로 나타난다. 따라서 국내산의 팽창질석과 폐석고 및 시멘트를 이용하여 불연성이면서도 흡음과 단열의 효과가 양호한 내화용 내장재의 개발이 가능함을 확인할 수 있었다.
국내 산업 분야에서 해마다 400만톤 정도의 폐석고가 발생하고 있으며 현재 약 2,000만톤 정도가 활용되지 못하고 방치되어 있는 실정으로 주변 환경을 오염시키고 있어 폐석고의 처리 문제가 심각한 상태이다. 한편 국내에서는 저품위 질석이 1,000만톤 정도 매장되어 있으나 그 용도의 개발이 없어 농업용 소재로만 사용되고 있어 부가가치 향상 및 새로운 활용도의 개발이 필요한 시점이다. 또한 최근 화재의 발생시 건축물에 사용된 내장재가 연소하면서 화재의 확산과 함께 유해 gas를 발생시켜 많은 사람들이 질식사하는 문제가 자주 발생하고 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 내화용 내장재 개발과정에서 폐석고와 질석을 활용하는 방안을 검토하기 위한 기초 연구를 실시하였다. 이 과정에서 먼저 폐석고의 결정과 성분을 분석하고, 국내산 질석도 결정과 성분분석을 하였다. 그리고 화재의 발생시 고온의 열의 확산을 막아 화재의 확산을 막기 위한 내장재 개발과정에서 흡열실험을 실시하였다. 또한 내장재의 결합재로 시멘트의 사용을 검토하여 보았고, 내화실험과정에 열충격에 견딜 수 있고 단열효과와 흡음효과를 높이기 위해 팽창질석을 첨가하는 방안도 함께 연구 검토하였다. 이들 분석결과를 종합하면 다음과 같다. 천연이수석고의 경우 결정이 방사형이고 열분석한 결과 121˚C부터 163˚C 사이에서 472.94J/g의 흡열 반응과 163˚C부터 201˚C사이에서 136.75˚CJ/g의 흡열반응으로 두 단계의 흡열 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 폐석고의 경우 탈황 System에서 발생하는 폐석고를 이수석고로 결정화시켜 보면 천연석고에 비하여 결정이 매우 작고 침상으로 형성되어 있으며, 열분석 결과(시차열랑계) 105˚C부터 153˚C사이에서 490.43J/g의 흡열 반응이 있는 것을 볼 수 있다. 한편으로 비료공장에서 부생하는 석고는 불순물로 인산염을 8%정도 함유하고 있다. 그리고 인산염 폐석고를 이수석고로 결정화시켜서 결정의 형태를 살펴보면 천연 석고에 비하여 매우 작으며 판상 형태를 띠고 있으며, 시차열량계 분석결과 137˚C부터 153˚C사이에서 227.47J/g의 흡열이 일어나고 153˚C부터 203˚C사이에서 58.301/g의 흡열 반응이 일어나는 것을 알 수 있다. 시멘트의 경우도 시차 열량계 분석에서 30˚C부터 320˚C사이에 완만한 흡열 반응을 볼 수 있으며, 폐석고와 시멘트를 1:1로 혼합하여 경화시킨 시료에 대한 시차열량 분석결과는 폐이수석고와 시멘트 수화물의 흡열 반응 peak가 혼합된 상태로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 시멘트와 폐석고를 일정한 비율로 혼합하여 수화 반응시켜 경화한 시료를 1000˚C로 내화실험하여 본 결과, 폐석고 함량이 10%일 때 내화 후의 무게감량율이 23%로 가장 낮으며 그 외는 폐석고의 함량이 증가할수록 내화 후의 무게 감량율이 증가하여 폐석고 함량이 60%일 때 내화 후의 무게 감량율이 28%로 정점을 이루고 그 이상의 혼합에서는 무게의 감량율이 감소하는 것을 볼 수 있다. 그리고 내화실험 과정에서 시멘트와 폐석고의 혼합 시료의 경우 본 연구의 범위에서는 모든 시료가 열충격이나 고온에 약하여 많은 균열이 발생하는 문제점이 있다. 국내산 질석 광체의 경우 질석과 운모가 공존하여 나타나며 국내산 질석은 수입산(중국, 남아프리카산)에 비하여 MgO의 함량이 낮은 반면에 Fe_(2)O_(3)의 함량이 높게 나타난다. 한편 팽창 질석은 겉보기 비중이 0.1 ~ 0.7 정도로 가벼우며, 열전도율이 0.03 ~ 0.15 정도로 불연성 단열재로 인정된 상태이며, 흡음율도 2000Hz에서 72%정도로 친환경적인 흡음·단열재의 원료임을 알 수 있다. 시멘트와 석고의 혼합물 등이 열충격이나 내화과정에서 균열이 많이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 팽창질석을 첨가하여 1000˚C에서 내화실험과 열충격 실험을 한 결과 어떤 균열의 발생이 없이 안전한 것을 불 수 있다. 그리고 시료의 두께에 따라서 내화시간은 선형적으로 비례하여 길어지는 것으로 나타난다. 따라서 국내산의 팽창질석과 폐석고 및 시멘트를 이용하여 불연성이면서도 흡음과 단열의 효과가 양호한 내화용 내장재의 개발이 가능함을 확인할 수 있었다.
Currently, there are a total of about 4 million tons of waste gypsum produced by domestic industries . Among these, about 20 million tons remain to be unused, causing serious problems with environmental contamination which must be appropriately treated. Meanwhile, about 10 million tons of low grade ...
Currently, there are a total of about 4 million tons of waste gypsum produced by domestic industries . Among these, about 20 million tons remain to be unused, causing serious problems with environmental contamination which must be appropriately treated. Meanwhile, about 10 million tons of low grade vermiculite reserves are estimated in the domestic fields, part of which are used only for agricultural purposes at present. This lead us to study for enhancement of its potentiality and development of new utility. Furthermore, in accident with firing, burning of current fireproof materials used for building causes to produce noxious gas, so that it often happens to occur many deaths by suffocation. Therefore, study on the proper utility of waste gypsum and vermiculite in the development of fireproof material, has been made to obtain basic informations necessary for solving such problems. In this study, firstly the crystal and ingredients of waste gypsum as well as the domestic vermiculite have been analysed. It is followed by experimental study on heat absorption of those fireproof materials to prevent the fire from widespreading at high temperature. Also, as a mixture to fireproof material, the feasibility of cement has been studied, together with the expanded vermiculite for a mixture in order to resist on heat impact and to enhance fireproof and absorption effect. Results of study are summarized as follows. The crystal of natural CaSO_(4)·2H_(2)O are confirmed to have radial shape. Through the heat analysis, it is found that two phases of endthermic reaction, that is, 472.94J/g between 121 and 163℃, and 136.75J/g between 153 and 201% occur. Waste gypsum from the desulfurizing system can be converted into CaSO_(4)·2H_(2)O, the crystal of which forms needle-shaped and even smaller than the natural gypsum. It has also been confirmed by the heat analysis using the differential scanning calorimetry that CaSO_(4)·2H_(2)O shows an endothermic reaction with 490.43J/g between 105℃ and 130℃. Meanwhile, waste gypsum produced in the factory of fertilizers, contains 8% of phosphate as a by-product, or CaSO_(4)·2H_(2)O converted from the gypsum contains much smaller and coronal-shaped crystals than the natural gypsum. In the differential scanning calorimetry, it is found that CaSO_(4)·2H_(2)O shows endothermic reaction with 227.47J/g between 137℃ and 153℃ and with 58.30J/g between 153℃ and 203℃. It is also found by the analysis with the differential scanning calorimetry that cement shows a low endothermic reaction between 30 and 320℃. The hardened specimen which is the mixture of gypsum waste and cement at the ratio of 1 to 1 is also analyzed using the differential scanning calorimeter to find that endothermic reaction peaks of waste CaSO_(4)·2H_(2)O and hydrated cement coexist. Cement and waste gypsum samples mixed in a certain ratio and hydrated, has been undergone with fireproof testing at the temperature of 1,000℃. As a result, it is confirmed that with 10% of waste gypsum in the mixture, the weight of the latter is reduced to its least by 23%. With the 60% of waste gypsum occupied in the mixture, the latter is reduced to its maximum by 28% in weight. In case that waste gypsum exceeds 60% in the content of the mixture, the weight reduction rate of the mixture starts to increase again. In the fireproof test here, all the mixtures of cement and waste gypsum have been more likely to be cracked because they are rather sensitive to heat shock or high temperature. The domestic vermiculite ore contains both vermiculite and mica, and is lower in MgO content than foreign ones(from China and South Africa), but higher in Fe_(2)O_(3) content. The expanded vermiculite is light with the apparent density of 0.1 to 0.7 and incombustible, and is stable fireproof material with the thermal conductivity of 0.03 to 0.15kcal/mh℃. It is also environmentally suitable with the sound absorption rate of 72% at 2000Hz. The mixture of cement and gypsum would be likely to be cracked under heat shock or fireproof test. The addition of expanded vermiculite ensures no such crack, to heat shock and fireproof tests even at 1000℃. The higher the content rate of expanded vermiculite, the better the effect of sound absorption or fireproofing is. But the time of fire resistance decreases exponentially. The time tends to increase linearly to the thickness of specimens. Thus the researcher could find the feasibility of developing interior fireproof materials having effects of sound absorption and insulation with domestic expanded vermiculite, gypsum and cement mixture.
Currently, there are a total of about 4 million tons of waste gypsum produced by domestic industries . Among these, about 20 million tons remain to be unused, causing serious problems with environmental contamination which must be appropriately treated. Meanwhile, about 10 million tons of low grade vermiculite reserves are estimated in the domestic fields, part of which are used only for agricultural purposes at present. This lead us to study for enhancement of its potentiality and development of new utility. Furthermore, in accident with firing, burning of current fireproof materials used for building causes to produce noxious gas, so that it often happens to occur many deaths by suffocation. Therefore, study on the proper utility of waste gypsum and vermiculite in the development of fireproof material, has been made to obtain basic informations necessary for solving such problems. In this study, firstly the crystal and ingredients of waste gypsum as well as the domestic vermiculite have been analysed. It is followed by experimental study on heat absorption of those fireproof materials to prevent the fire from widespreading at high temperature. Also, as a mixture to fireproof material, the feasibility of cement has been studied, together with the expanded vermiculite for a mixture in order to resist on heat impact and to enhance fireproof and absorption effect. Results of study are summarized as follows. The crystal of natural CaSO_(4)·2H_(2)O are confirmed to have radial shape. Through the heat analysis, it is found that two phases of endthermic reaction, that is, 472.94J/g between 121 and 163℃, and 136.75J/g between 153 and 201% occur. Waste gypsum from the desulfurizing system can be converted into CaSO_(4)·2H_(2)O, the crystal of which forms needle-shaped and even smaller than the natural gypsum. It has also been confirmed by the heat analysis using the differential scanning calorimetry that CaSO_(4)·2H_(2)O shows an endothermic reaction with 490.43J/g between 105℃ and 130℃. Meanwhile, waste gypsum produced in the factory of fertilizers, contains 8% of phosphate as a by-product, or CaSO_(4)·2H_(2)O converted from the gypsum contains much smaller and coronal-shaped crystals than the natural gypsum. In the differential scanning calorimetry, it is found that CaSO_(4)·2H_(2)O shows endothermic reaction with 227.47J/g between 137℃ and 153℃ and with 58.30J/g between 153℃ and 203℃. It is also found by the analysis with the differential scanning calorimetry that cement shows a low endothermic reaction between 30 and 320℃. The hardened specimen which is the mixture of gypsum waste and cement at the ratio of 1 to 1 is also analyzed using the differential scanning calorimeter to find that endothermic reaction peaks of waste CaSO_(4)·2H_(2)O and hydrated cement coexist. Cement and waste gypsum samples mixed in a certain ratio and hydrated, has been undergone with fireproof testing at the temperature of 1,000℃. As a result, it is confirmed that with 10% of waste gypsum in the mixture, the weight of the latter is reduced to its least by 23%. With the 60% of waste gypsum occupied in the mixture, the latter is reduced to its maximum by 28% in weight. In case that waste gypsum exceeds 60% in the content of the mixture, the weight reduction rate of the mixture starts to increase again. In the fireproof test here, all the mixtures of cement and waste gypsum have been more likely to be cracked because they are rather sensitive to heat shock or high temperature. The domestic vermiculite ore contains both vermiculite and mica, and is lower in MgO content than foreign ones(from China and South Africa), but higher in Fe_(2)O_(3) content. The expanded vermiculite is light with the apparent density of 0.1 to 0.7 and incombustible, and is stable fireproof material with the thermal conductivity of 0.03 to 0.15kcal/mh℃. It is also environmentally suitable with the sound absorption rate of 72% at 2000Hz. The mixture of cement and gypsum would be likely to be cracked under heat shock or fireproof test. The addition of expanded vermiculite ensures no such crack, to heat shock and fireproof tests even at 1000℃. The higher the content rate of expanded vermiculite, the better the effect of sound absorption or fireproofing is. But the time of fire resistance decreases exponentially. The time tends to increase linearly to the thickness of specimens. Thus the researcher could find the feasibility of developing interior fireproof materials having effects of sound absorption and insulation with domestic expanded vermiculite, gypsum and cement mixture.
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