생활폐기물 소각재에는 상당량의 칼슘, 알루미늄, 철 및 규소 산화물이 포함되어 있다. 이를 건설재료로서 활용하기 위해 여러 연구가 진행되어 왔으나 소각재 내에는 건축 구조물의 성능저하를 일으킬 수 있는 염소 성분 또한 다량 포함되어 있어 국내 생활폐기물 소각재의 재활용율은 매우 저조한 실정이다. 본 논문에서는 생활폐기물 소각 바닥재의 시멘트 ...
생활폐기물 소각재에는 상당량의 칼슘, 알루미늄, 철 및 규소 산화물이 포함되어 있다. 이를 건설재료로서 활용하기 위해 여러 연구가 진행되어 왔으나 소각재 내에는 건축 구조물의 성능저하를 일으킬 수 있는 염소 성분 또한 다량 포함되어 있어 국내 생활폐기물 소각재의 재활용율은 매우 저조한 실정이다. 본 논문에서는 생활폐기물 소각 바닥재의 시멘트 클링커 대체재로서 활용 가능성을 검토하기 위해, 국내 생활폐기물 소각 바닥재를 300℃, 700℃, 1,000℃, 1,300℃에서 2시간동안 열처리하여 칼슘 클로로알루미네이트(CCA, Calcium chloroaluminate) 클링커에 적합한 결정상이 합성되는 온도를 확인하였다. 또한, 시멘트 계질 내에서 염소 이온 안정성을 시험하기 위해 14일 동안 pH 12 이상의 고알칼리 환경에서 합성된 CCA 클링커의 염소 용출 거동을 확인하였다. CCA 결정상이 가장 많이 생성되는 온도는 1,000℃ 로 나타났으며, 생활폐기물 바닥재를 1,300℃ 이상에서 열처리할 경우 바닥재 내 염소 성분이 기화됨을 확인하였다. CCA 클링커의 염소 이온 용출시험 결과, 바닥재는 39.07 %(109 mg/l), M300는 55.33 %(161 mg/l), M700는 57.62 %(155 mg/l), M1000는 28.90 %(63.3 mg/l)의 염소 이온 용출률을 보여 생활폐기물 소각 바닥재를 건설재료로 활용하기 위한 용출 기준 250 mg/l를 충족하였다. 시멘트 산업에서는 통상적으로 클링커의 염소이온 농도를 400 mg/kg 이하로 규정하고 있다. 연구 결과, 1,000℃에서 소성하여 제조한 CCA 클링커는 용출 가능한 염소이온 농도는 약 633 mg/kg으로 통상적 시멘트 클링커의 염소이온 농도 기준을 만족하지 못하였다. 따라서 향후 생활폐기물 소각 바닥재로 합성된 CCA 클링커의 상용화를 위해서는 Cl 이온의 고정화를 최적화하기 위한 입도의 영향 및 시멘트 조직 내에서 장기적인 Cl 이온의 용출거동을 검토할 필요가 있을 것으로 보인다.
생활폐기물 소각재에는 상당량의 칼슘, 알루미늄, 철 및 규소 산화물이 포함되어 있다. 이를 건설재료로서 활용하기 위해 여러 연구가 진행되어 왔으나 소각재 내에는 건축 구조물의 성능저하를 일으킬 수 있는 염소 성분 또한 다량 포함되어 있어 국내 생활폐기물 소각재의 재활용율은 매우 저조한 실정이다. 본 논문에서는 생활폐기물 소각 바닥재의 시멘트 클링커 대체재로서 활용 가능성을 검토하기 위해, 국내 생활폐기물 소각 바닥재를 300℃, 700℃, 1,000℃, 1,300℃에서 2시간동안 열처리하여 칼슘 클로로알루미네이트(CCA, Calcium chloroaluminate) 클링커에 적합한 결정상이 합성되는 온도를 확인하였다. 또한, 시멘트 계질 내에서 염소 이온 안정성을 시험하기 위해 14일 동안 pH 12 이상의 고알칼리 환경에서 합성된 CCA 클링커의 염소 용출 거동을 확인하였다. CCA 결정상이 가장 많이 생성되는 온도는 1,000℃ 로 나타났으며, 생활폐기물 바닥재를 1,300℃ 이상에서 열처리할 경우 바닥재 내 염소 성분이 기화됨을 확인하였다. CCA 클링커의 염소 이온 용출시험 결과, 바닥재는 39.07 %(109 mg/l), M300는 55.33 %(161 mg/l), M700는 57.62 %(155 mg/l), M1000는 28.90 %(63.3 mg/l)의 염소 이온 용출률을 보여 생활폐기물 소각 바닥재를 건설재료로 활용하기 위한 용출 기준 250 mg/l를 충족하였다. 시멘트 산업에서는 통상적으로 클링커의 염소이온 농도를 400 mg/kg 이하로 규정하고 있다. 연구 결과, 1,000℃에서 소성하여 제조한 CCA 클링커는 용출 가능한 염소이온 농도는 약 633 mg/kg으로 통상적 시멘트 클링커의 염소이온 농도 기준을 만족하지 못하였다. 따라서 향후 생활폐기물 소각 바닥재로 합성된 CCA 클링커의 상용화를 위해서는 Cl 이온의 고정화를 최적화하기 위한 입도의 영향 및 시멘트 조직 내에서 장기적인 Cl 이온의 용출거동을 검토할 필요가 있을 것으로 보인다.
Municipal solid waste incineration (MSWI) ash in Korea contains considerable amounts of calcium, aluminium, iron, and silicon oxides. Although many studies have been conducted to utilize this as a building material, the recycling rate of MSWI ash in Korea is very low because of the chlorine compound...
Municipal solid waste incineration (MSWI) ash in Korea contains considerable amounts of calcium, aluminium, iron, and silicon oxides. Although many studies have been conducted to utilize this as a building material, the recycling rate of MSWI ash in Korea is very low because of the chlorine compounds contained in MSWI ash. The main objective of this dissertation is to evaluate the feasibility of using calcium chloroaluminate (CCA) clinker fabricated from MSWI bottom ash as a substitute for cement clinker. The scope of the research includes the following: 1) characterization of the chemical and mineralogical properties of MSWI bottom ash, 2) analysis of temperature effects on formation of CCA and other cementitious compounds, and 3) examination of leachability of chlorides from thermally treated MSWI bottom ash in highly alkaline solution. The MSWI bottom ash used in this study contained 55.6 % of CaO, 18.1 % of Al2O3, 7.7 % of Si2O, 1.86 % of Fe2O3, and 2.79 % of Cl. The CCA phase was synthesized at 700 and 1,000 ℃. The MSWI bottom ash calcined at 1,000 ℃ was shown the highest formation of CCA phase and about 88.12 % of chlorine in MSWI ash were evaporated at 1,300℃. The leaching rates of chlorides were 39.07 % (109 ppm) in MSWI bottom ash, 55.33 % (161 ppm) in M300, 57.62 % (155 ppm) in M700, and 28.90 % (63.3 ppm) in M1000. The cement industry typically stipulates the chlorine ion concentration below 400 mg/kg in clinkers. In this study, the CCA clinker prepared by calcining at 1,000 ℃ fabricated a considerable amount of CCA and C2S crystals. The CCA clinker leached about 633 mg/kg of chlorine ion in pH 12 NaOH solution. Therefore, the CCA clinker manufactured at 1,000 ℃ using MSWI bottom ash might not adequate to be used as a cement substitute.
Municipal solid waste incineration (MSWI) ash in Korea contains considerable amounts of calcium, aluminium, iron, and silicon oxides. Although many studies have been conducted to utilize this as a building material, the recycling rate of MSWI ash in Korea is very low because of the chlorine compounds contained in MSWI ash. The main objective of this dissertation is to evaluate the feasibility of using calcium chloroaluminate (CCA) clinker fabricated from MSWI bottom ash as a substitute for cement clinker. The scope of the research includes the following: 1) characterization of the chemical and mineralogical properties of MSWI bottom ash, 2) analysis of temperature effects on formation of CCA and other cementitious compounds, and 3) examination of leachability of chlorides from thermally treated MSWI bottom ash in highly alkaline solution. The MSWI bottom ash used in this study contained 55.6 % of CaO, 18.1 % of Al2O3, 7.7 % of Si2O, 1.86 % of Fe2O3, and 2.79 % of Cl. The CCA phase was synthesized at 700 and 1,000 ℃. The MSWI bottom ash calcined at 1,000 ℃ was shown the highest formation of CCA phase and about 88.12 % of chlorine in MSWI ash were evaporated at 1,300℃. The leaching rates of chlorides were 39.07 % (109 ppm) in MSWI bottom ash, 55.33 % (161 ppm) in M300, 57.62 % (155 ppm) in M700, and 28.90 % (63.3 ppm) in M1000. The cement industry typically stipulates the chlorine ion concentration below 400 mg/kg in clinkers. In this study, the CCA clinker prepared by calcining at 1,000 ℃ fabricated a considerable amount of CCA and C2S crystals. The CCA clinker leached about 633 mg/kg of chlorine ion in pH 12 NaOH solution. Therefore, the CCA clinker manufactured at 1,000 ℃ using MSWI bottom ash might not adequate to be used as a cement substitute.
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