초록 ▼

본 연구에서 대상으로 하는 석탄회는 참여기업이 위치하고 있는 군산지역과 지리적으로 가까운 서천화력 발전소의 것으로 하였다. 본 연구의 최종목표는 무연탄 석탄회 함량이 60-65wt% 인 소성벽돌을 제조하는 기술을 개발하고자 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 먼저 무연탄 석탄회의 물리 화학적 특성을 정확히 파악하고, 또한 석탄회 첨가량의 증량에 따른 가소성 문제의 해결이 중요한 요소기술이다. 가소성 문제의 해결을 위해서는 석탄회 배합소지의 가소성 평가 기술의 확립이 선행되어야 하고, 가소성 평가기술을 이용하여 가소성 향상기술을

본 연구에서 대상으로 하는 석탄회는 참여기업이 위치하고 있는 군산지역과 지리적으로 가까운 서천화력 발전소의 것으로 하였다. 본 연구의 최종목표는 무연탄 석탄회 함량이 60-65wt% 인 소성벽돌을 제조하는 기술을 개발하고자 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 먼저 무연탄 석탄회의 물리 화학적 특성을 정확히 파악하고, 또한 석탄회 첨가량의 증량에 따른 가소성 문제의 해결이 중요한 요소기술이다. 가소성 문제의 해결을 위해서는 석탄회 배합소지의 가소성 평가 기술의 확립이 선행되어야 하고, 가소성 평가기술을 이용하여 가소성 향상기술을 개발하는 것이 중요하다.
본 연구는 총 사업기간이 2년으로 계획되었고, 최종목표는 무연탄 석탄회 함량이 60-65wt%인 고령토질 소성벽돌의 제조 기술을 개발하는 것으로, 소성벽돌의 기계적 특성의 목표치는 압축강도가 $250-350kgg/cm^2$이고 흡수율이 7-10%로 하였다. 즉, 무연탄 석탄회 함량이 증가되더라도 기계적 특성은 기존의 소성벽돌과 같은 소성벽돌의 제조 기술을 개발하는 것이다.
1차 연도에는 석탄회 소성벽돌의 원료로 사용되는 무연탄 석탄회, 고령토, 장석에 대한 특성분석을 행하였다. 특히 무연탄 석탄회와 같은 경우에는 국내에 연구 실적이 거의 없기 때문에 유연탄 석탄회와 비교 분석하여 그 차이점이 무엇인지에 대하여 면밀히 검토하였고, 소성벽돌의 원료 측면에서 어느 석탄회가 더 적합한지에 대한 조사를 수행하였다. 또한 무연탄 석탄회를 이용한 소성벽돌 제조시 가장 문제가 되는 가소성 저하 문제를 근본적으로 해결하기 위하여, 무연탄 석탄회 배합소지의 가소성 평가법을 개발하는 것을 1차년도의 가장 중요한 목표로 설정하였다. 본 연구에서는 일방향 압축 레오메타를 이용하여 무연탄 석탄회 배합소지의 가소성 평가법 개발을 시도하였다. 이외에도 1차년도의 연구내용으로는 석탄회 배합소지의 진공압출성형 특성, 유무기 가소제의 도입에 의한 석탄회 배합소지의 가소성 향상 기술 개발 등이 있다.
2차 년도에는 1차 년도에서 개발된 무연탄 석탄회 고함량 배합소지의 성형기술을 토대로 소형 및 대형 진공압출성형기를 이용하여 현장 적용성 검토를 수행하고, 제조된 성형체를 여러 가지 조건에서 소성한 후 소성체의 특성 평가를 통하여 최적의 무연탄 석탄회 고함량 소성벽돌 제조를 위한 소성조건을 확립하는 것이다. 소형 진공압출성형기에서 성형된 소형시편은 다양한 소정온도, 승온율, 수분함량, 원료의 종류 및 배합비로 제조되어 소성 후 이들 인자가 압축간도, 흡수율, 수축율, 연삭성 등에 미치는 영향을 조사하였고, 이들 결과로부터 소성벽돌의 소결 메커니즘을 고찰하였다. 대형 진공압출성형기로 제작된 대형시편(실제 벽돌크기)은 시편은 시편의 mass effect를 조사하기 위하며 소형 시편과 같은 조건으로 대형 전기로에서 소성처리되었으며 소형 시편과 기계적 특성이 비교 분석되었다. 또한, 현장의 터널식 소성로에서 대형시편을 소성 처리하여 전기로에서 제조된 소성벽돌과 특성을 비교분석하였다.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• 목차 ...8
• 제 1 장 서론...11
• 제 1-1 절 연구의 필요성...11
• 제 2-2 절 연구목표 및 내용...13
• 제 2 장 이론적 배경...15
• 제 2-1 절 석탄회의 발생 및 활용 현황...15
• 1. 석탄의 종류 및 석탄회의 발생...15
• 2. 국내 석탄회의 재활용 현황...16
• 3. 국외 석탄회의 재활용 현황...21
• 제 2-2 절 소성벽돌 제조 공정...23
• 1. 혼합(mixing)...23
• 2. 성형(forming)...25
• 3. 건조(drying)...28
• 4. 소성(firing)...31
• 제 2-3 절 점토의 가소성...36
• 제 3 장 시료 및 실험방법...40
• 제 3-1 절 원료의 특성...40
• 1. 무연탄 석탄회...40
• 2. 기타광물(고령토, 장석)...42
• 제 3-2 절 실험방법...44
• 1. 시료혼합...44
• 2. 성형...44
• 3. 소성...45
• 제 3-3 절 시료의 특성분석...46
• 1. 가소성 평가...46
• 2. 압축강도...48
• 3. 수축율 및 흡수율...48
• 4. 연삭성...48
• 5. 기타 특성분석...50
• 제 4 장 실험결과 및 고찰...51
• 제 4-1 절 무연탄 석탄회의 특성...51
• 1. 석탄회의 화학조성 및 결정구조...51
• 2. 석탄회의 고온 소성특성...52
• 제 4-2 절 무연탄 석탄회 배합 소지의 가소성 측정...64
• 1. 무연탄 석탄회 배합소지의 가소성 평가법...64
• 가. 압자크기에 따른 하중곡선 변화...64
• 나. 하중곡선과 differential 하중곡선의 관계...69
• 2. 하중곡선과 진공압출성형 여부...75
• 제 4-3 절 석탄회 배합소지의 진공압출성형 특성...77
• 1. 석탄회 함량에 따른 성형체의 압출속도 및 강도변화...77
• 2. 혼합시간에 따른 성형체의 압출속도 및 강도변화...78
• 제 4-4 절 석탄회 배합소지의 성형 특성 개선...80
• 1. 혼합시간에 따른 가소성 변화...80
• 2. 유기 가소제의 첨가 영향...81
• 3. 무기 가소제의 첨가 영향...82
• 제 4-5 절 소성 후 특성...88
• 1. 압축강도 및 흡수율...88
• 2. 색상...92
• 3. 승온율 변화에 따른 기계적 특성 변화...93
• 제 5 장 현장실험...96
• 제 5-1 절 원료의 배합 및 성형...96
• 1. 배합공정...96
• 2. 성형 및 건조공정...97
• 제 5-2 절 소성...98
• 1. 전기로에서 소성...98
• 2. 터널식 로에서 소성...98
• 제 5-3 절 특성평가...100
• 1. 표면 및 내부의 소성상태...100
• 2. 압축강도 및 흡수율...101
• 3. 수축율...102
• 4. 연삭성...103
• 5. 근적외선 반사특성...105
• 제 6 장 결론...108
• 참고문헌...111