05 포스터 발표 : 수질 환경 분야PW-15 ; 페로니켈슬래그와 고로급랭슬래그의 인 흡착특성

박종환 ( Jong Hwan Park ),김성헌 ( Seong Heon Kim ),서동철 ( Dong Cheol Seo ),강병화 ( Byung Hwa Kang ),조주식 ( Ju Sik Cho ),허종수 ( Jong Soo Heo ) 한국환경농학회 2014 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2014 No.-

본 연구는 철강산업에서 배출되는 산업폐기물의 일종인 페로니켈슬래그와 고로급랭슬래그의 인공습지나 여과시스템에서 인에 대한 흡착제로서의 적용성을 검토하기 위한 연구로서 페로니켈슬래 그(FNS)와 고로급랭슬래그(RCS)를 입경별(유효입경: 0.5 mm, 2.5 mm)로 구분하여 Freundlich 및 Langmuir 등온흡착실험을 통해 인에 대한 흡착특성을 조사하였다. Freundlich 등온흡착식에 의한 페로니켈슬래그(FNS)와 고로급랭슬래그(RCS)의 인 흡착능(K)은 RCS 0.5(0.5105) > RCS 2.5(0.3571)> FNS 2.5(0.0545) ≒ FNS 0.5(0.0400) 순이었다. Langmuir 등온흡착식에 의한 인의 최대흡착능(a)은 FNS 0.5, FNS 2.5, RCS 0.5, RCS 2.5가 각각 320, 187, 3,582 및 2,983 mg kg-1이었다. 슬래 그의 인 흡착은 전반적으로 Langmuir 등온흡착식이 Freundlich 등온흡착식에 비해서 잘 일치하였다. 이상의 결과를 미루어 볼 때, 인 흡착능력은 고로급랭슬래그(RCS)가 페로니켈슬래그(FNS)보다 매우 높았으며, 고로급랭슬래그는 인공습지나 여과시스템에서 인 흡착을 위한 여재로 적용이 가능할 것으로 판단되며, 페로니켈슬래그는 인 흡착 시스템의 여재로 사용이 불가능 할 것으로 판단된다.

페로니켈 슬래그 미분말의 시멘트 페이스트 내 수화특성과 공극 분석

김한솔,안기용 한국콘크리트학회 2019 콘크리트학회논문집 Vol.31 No.2

페로니켈 슬래그는 철과 니켈의 합금강 제조공정에서 발생하는 산업부산물로, 최근에는 페로니켈 슬래그를 콘크리트 배합 시 시멘트대체재로 활용하는 방안이 주목받고 있다. 본 연구에서는 페로니켈 슬래그 미분말의 수화 특성을 알아보기 위하여 시멘트와 혼입한 페이스트 형태로 주사전자현미경 이미지, X선 회절 피크, 기공 분석을 실시하였다. 특히 수화도 분석은 페로니켈 슬래그 페이스트 경화체의 후광산란전자현미경(BSE) 이미지를 grayscale로 변환 및 mapping 하여 계산하였다. 초기 수화는 응결시간을 측정하여 예측하였다. 실험에는 분말도 4,660 cm2/g의 페로니켈 슬래그 미분말이 사용되었으며, 보통포틀랜드시멘트만을 혼화재로 사용한 페이스트에 0 %, 10 %, 30 %, 50 % 혼입하여 혼입량에 따른 미세구조를 파악하였다. 수화물 이미지 분석에서는 규산산화칼슘수화물 주변으로 반응하지 않은 페로니켈슬래그 입자들과 MgO 기반의 수화물이 관찰되었다. 페로니켈 슬래그의 높은 MgO와 SiO2의 함량으로 인해 수화반응이 지연되었으며 따라서 보통포틀랜드시멘트에 비해 반응성이 매우 낮게 나타났다. BSE 이미지 분석에서 높은 치환율의 페로니켈 슬래그는 미수화물 영역이 1.7배 많게 나타났다. 페로니켈 슬래그의 치환율이 높을수록 공극분포가 모세관 공극에 매우 집중되어 있어 결과적으로 공극 구조가 조밀해진 것으로 볼 수 있다.

페로니켈슬래그 미분말을 사용한 모르타르의 응결시간 및압축강도특성에 관한 실험적 연구

김영욱,김도빈,최세진 한국건축시공학회 2018 한국건축시공학회지 Vol.18 No.6

본 연구에서는 페로니켈슬래그 미분말의 시멘트 대체재로서의 가능성을 평가하기 위하여 페로니켈슬래그 미분말 사용 모르타르의 압축강도 및 건조수축특성을 비교·분석하였다. 연구결과 페로니켈슬래그 미분말을 사용한 배합의 경우동일한 양의 고로슬래그 미분말 및 플라이애시를 사용한 배합에 비해 미소수화열량이 낮게 나타났으며 모르타르 플로우는 상대적으로 다소 높은 것으로 나타났다. 또한 페로니켈슬래그 미분말을 사용한 모르타르의 압축강도의 경우 초기강도발현은 고로슬래그 미분말 및 플라이애시와 유사하게나타났으나 재령 28일에서는 상대적으로 낮은 압축강도를발현하였다. 건조수축의 경우 페로니켈슬래그 미분말을 사용한 배합에서 고로슬래그 미분말을 사용한 배합에 비해 낮은 건조수축값을 나타내었으며 플라이애시를 혼입한 배합의건조수축과 유사하게 나타났다. This study evaluate the fluidity and hardening properties of mortar by replacement ratio of ferronickel slag powderto estimate the applicability of ferronickel slag powder for cement replacement materials. Ferronickel slag powder wasreplaced by 0, 5, 10, 15 and 20% of the cement weight. In addition, blast furnace slag powder and fly ash were alsoused for comparing with the mixtures using ferronickel slag powder. As the test results, the micro-hydration heat ofthe mixture containing the ferronickel slag powder was lower than that of the mixtures containing the same amountof blast furnace slag powder and fly ash. The flow of the sample with ferronickel slag powder was relatively higherthan the other mixtures. In all ages, the compressive strength of the mixture with ferronickel slag powder and fly ashwas similar to that of the mix containing only fly ash. In case of drying shrinkage, the mixture containing ferronickelslag powder exhibited lower drying shrinkage than the mixture using blast furnace slag powder, and similar to themixture containing fly ash.

수쇄 페로니켈슬래그 잔골재를 이용한 콘크리트의 최적 혼합률 및 내구 특성 평가

최연왕,박만석,이광명,배수호,김지상,Choi, Yun-Wang,Park, Man-Seok,Lee, Kwang-Myong,Bae, Su-Ho,Kim, Jee-Sang 한국건설순환자원학회 2011 한국건설순환자원학회지 Vol.6 No.1

최근 천연골재는 점차 고갈되고 그 채취에 대한 엄격한 환경적인 규제 때문에 골재의 부족이 건설분야의 큰 문제로 대두되고 있어 이를 대체할 수 있는 대체재의 개발이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 페로니켈 생산 과정에서 부산물로 발생되는 수쇄 페로니켈슬래그를 잔골재의 대체재로 활용하기 위하여 콘크리트의 역학적 특성 및 내구특성 시험결과를 비교 고찰하여 그 활용 가능성과 적정 대체율 및 페로니켈슬래그 콘크리트의 내구특성을 검토하였다. 실험결과, 수쇄 페로니켈슬래그의 품질특성과 내구성능 및 경제성을 고려할 경우 최적 혼합률은 40% 정도가 적당할 것으로 판단된다. 또한 수쇄 페로니켈슬래그 잔골재 혼합률 40% 콘크리트의 내구특성 중 동결융해 저항성은 일반 잔골재 콘크리트와 동등하며, 탄산화 저항성은 일반 잔골재 콘크리트와 동등하거나 떨어지는 것으로 나타났다. Recently, there are problems due to the exhaustion of natural aggregate resources, and strict restrictions. In this study, the possibility of using Water Granulated Ferro-Nickel slag as a substitutive material of fine aggregate is determined from the properties of mechanical and durability for the concrete that is made with Water Granulated Ferro-Nickel slag. According to the test results, when the mixing rate of Water Granulated Ferro-Nickel Slag aggregates concrete is adjusted, up to 50% of its aggregates by mixing rate can be mixed with general aggregates. The optimum mix ratio is considered to be 40%. The freezing and thawing resistance of Water Granulated Ferro-Nickel Slag aggregates concrete is identical to that of general aggregates concrete, while the carbonation resistance is found to be same as or lower than that of general aggregates concretes.

진동전압방식으로 제작된 페로니켈슬래그 미분말 혼입 모르타르의 강도 및 염화물 이온 침투저항성

박상순 한국콘크리트학회 2017 콘크리트학회논문집 Vol.29 No.6

페로니켈슬래그는 페로니켈의 제련과정에서 발생하는 산업부산물이며 비철금속으로 콘크리트의 혼화재로 사용하기위해서는 활성화 기법이 요구된다. 본 연구에서는 메카노케미컬 반응에 의해 활성화된 페로니켈슬래그 미분말과 보통 포틀랜드시멘트를 사용한 모르타르를 대상으로 촉진 염화물 이동계수, 염화물이온 통과전하량, 압축 및 인장 강도시험을 통해 재령효과에 따른 강도 및 내구성을 평가하였다. 이를 위해 분말도를 2가지 수준(3,560 cm2/g, 4,840 cm2/g), 페로니켈슬래그 미분말 치환율을 5가지 수준으로(0 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %) 고려한 모르타르를 진동전압방식으로 제조하였으며 재령효과를 고려한시험을 수행하였다. 시험을 통해 분말도 3,560 cm2/g인 페로니켈슬래그 미분말은 치환율 20∼30 %에서 강도 및 내구성 향상효과가 뚜렷했고, 분말도 4,840 cm2/g인 페로니켈슬래그 미분말은 치환율 30∼40 %에서 강도 및 내구성 향상효과가 큰 것으로 나타났다.

페로니켈슬래그 및 플라이애시를 결합재로 사용한 삼성분계 시멘트의 수화 특성 및 기초물성에 관한 연구

조원정,안기용 한국콘크리트학회 2020 콘크리트학회논문집 Vol.32 No.1

본 연구는 철과 니켈의 합금강 제조공정에서 발생하는 산업부산물인 페로니켈슬래그를 혼입하여 기존 결합재와의 화학 반응 및 성능을 확인하였다. 플라이애시와 페로니켈슬래그를 활용하여 시멘트 대비 치환율 30 %까지 삼성분계 치환을 하고 배합하여 실험을 통해 기초 물성 및 특징을 평가하였다. 실험 결과에 따르면 페로니켈슬래그를 혼입할 시 포졸란 반응이 기여하여 밀실한 내부 공극 및 수화물이 형성되었고, 수화열과 건조 수축 감소 효과도 나타났다. 압축강도는 초기 재령 28일까지 다소 저조한 강도발현을 나타냈으나, 365일 장기재령으로 갈수록 강도 증가가 나타났다. 추후 최적 배합을 도출하여 용도에 맞게 활용할 경우 시멘트 결합재로서의 활용 가능성이 기대된다.

페로니켈 슬래그 미분말이 ASR에 미치는 영향

김민석,서우람,이석근 한국건설순환자원학회 2022 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.10 No.1

기존의 페로니켈 슬래그에 관한 연구는 대부분 골재 및 잔골재로서의 가능성에 초점이 맞추어져 수행되었으나 본 연구는페로니켈 슬래그 미분말의 콘크리트 혼화재로서의 가능성에 주목하여 수행하였다. Fly ash, 고로슬래그 및 FPS 등을 각각10 %씩 혼입한 콘크리트에 대해 미국의 ASTM C 1260을 준용하여 반응성을 평가하였다. 그 결과, 대조군과 비교해 Fly ash는8.43 %, 고로슬래그 미분말은 14.46 % 팽창률이 감소했지만, 페로니켈 슬래그 미분말은 49.40 %의 팽창률 감소세를 보였다. 골재의 반응성 억제 측면에서 충분히 Fly ash, 고로슬래그 등 기존의 혼화재를 대체할 수 있음을 확인하였으나, SEM 분석결과 수많은 에트린자이트(ettringite)가 생성되었고 이것이 콘크리트에 어떤 영향을 주는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다.

페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 복합사용에 따른 모르타르의 강도 및 내구성 평가

조설아,유정환,박상순 한국건설순환자원학회 2019 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.7 No.3

본 논문에서는 페로니켈슬래그 미분말 및 혼화재의 복합사용에 따른 모르타르의 강도 및 내구성 평가를 실시하였다. 페로니켈슬래그 및 생석회, 석고, 염화칼슘을 OPC 대비 20%로 치환하여 복합사용 하였으며, 휨강도 및 압축강도, SEM분석을 통한모르타르의 강도 평가를 실시하였다. 석고를 혼화재로 사용하였을 때 초기강도 발현은 보이지만, 페로니켈슬래그 및 생석회, 염화칼슘을 혼화재로 복합사용 하였을 때 강도발현과 강도증진효과가 극대화 되었으며, 혼화재의 적절한 복합사용이 미세한공극 채움과 밀도개선효과로 인해 강도와 내구성 개선에 영향을 주는 것으로 판단된다. 또한 화학적침식저항성 및 XRD 분석을통해 혼화재의 적절한 복합사용은 수화 생성물인 Muscovite의 함량에 따라 강도가 증가하는 경향을 보였고, 규산염은 산⋅알칼리에는 용해되지 않으므로 화학적 침식 저항 성능이 OPC에 비하여 우수한 것으로 사료된다.

페로니켈슬래그 및 고로슬래그 미분말을 결합재로 사용한 삼성분계 시멘트의 수화 특성 및 기초물성에 관한 연구

조원정(Won-Jung Cho),김한솔(Han-Sol Kim),안기용(Ki-Yong Ann) 한국건설순환자원학회 2020 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.8 No.1

본 연구에서는 철과 니켈의 합금강 제조공정에서 발생하는 산업부산물인 페로니켈슬래그를 혼입하여 기존 결합재와의 화학반응 및 성능을 확인하였다. 고로슬래그 미분말과 페로니켈슬래그를 활용하여 시멘트 대비 치환률 50%까지 삼성분계 치환하여 실험을 통해 기초 물성 및 특징을 평가하였다. 실험 결과에 따르면 페로니켈슬래그를 혼입할 시 포졸란 반응이 기여하여 밀실한 내부 공극 및 수화물이 형성되었고, 수화열과 건조 수축 감소 효과도 나타났다. 압축강도는 초기 재령에는 다소 저조한 강도발현을 나타냈으나, 28일 장기재령으로 갈수록 강도 증가가 나타났다. 추후 최적 배합을 도출하여 용도에 맞게 활용할 경우 시멘트 결합재로서의 활용 가능성이 기대된다. The present study investigates the chemical reaction and performance of ternary blended binders by mixing ferronickel slag. Cement was replaced using ground granulated blast furnace slag and ferronickel slag, combined up to 50% of the replacement rate. The blended cements were tested by setting times, length change, compressive strength at 1, 3, 7, 28 days. X-ray diffraction and scanning electron microscope were conducted for detecting hydration products while the MIP and microhydation heat were used for examining morphological characteristics. The results showed that by adding ferronickel slag, Pozzolanic reaction occurred, forming a dense pore structure and the effect of reducing hydration heat and dry shrinkage was also found. The compressive strength at 28 days was l ower than that of 100% OPC control specimen (OSP0), but ternary blended cements showed no significant difference compared to binary blended (OSP50). If the optimal mix is derived later and used for the purpose, the potential for use as a cement binder is expected.

페로니켈슬래그를 이용한 비료의 시용이 배추의 생육에 미치는 영향

최익원 ( Ik Won Choi ),강병화 ( Byung Hwa Kang ),서동철 ( Dong Cheol Seo ),강세원 ( Se Won Kang ),서영진 ( Young Jin Seo ),이상규 ( Sang Gyu Lee ),박주왕 ( Ju Wang Park ),허종수 ( Jong Soo Heo ),조주식 ( Ju Sik Cho ) 한국환경농학회 2013 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2013 No.-

국내 페로니켈 제련소가 2008년에 완공되어 15만톤/년 이상의 페로니켈(Ferro-Nickel)이 생산되 고 있으며, 이 제련과정에서 100만톤/년 이상의 페로니켈슬래그(Ferro-Nickel Slag)가 발생되고 있 다. 페로니켈슬래그는 천연사문석과 화학적 조성이 유사하고, 기존의 슬래그보다 염기도가 낮아 농 업적 이용가능성이 높다. 따라서 페로니켈 슬래그에 풍부하게 함유되어 있는 SiO2 와 MgO 성분을 이용하여 FNS 고토비료와 FNS 토양개량비료를 제조하고 제조된 비료와 기존의 규산질비료의 시비 에 의한 배추의 생육특성, 배추의 양분흡수 특성, 토양의 이화학적 특성 그리고 작물 비해를 조사 하였다. 배추생육특성은 생육기, 수확기 모두 대조구에 비해 모든 처리구에서 생육이 우월하였다. 생육기의 지상부 생체중은 FNS 토양개량비료 처리구가 대조구에 비해 73.3% 증가하였다. 수확기 의 주중은 규산질비료 처리구가 대조구보다 26.0% 증가하였으며, 결구긴도는 대조구보다 FNS 토 양개량비료 처리구에서 21.1% 더 우월한 것으로 나타났다. 구폭, 구고 또한 대조구에 비해 FNS 토 양개량비료 처리구에서 우월하게 나타났다. 배추의 무기성분 및 중금속 함량 특성에서 무기성분 함량은 생육기에 비해 수확기에 배추에서 낮아지는 현상을 보였으나, 뿌리에서는 대조구 및 모든 처리구에서 Na2O가 증가 하였다. 식물체 중금속 함량에서 대조구나 각 처리구의 비료종류에 따른 어떠한 경향을 보이지는 않았다. 토양의 이화학적 특성은 생육시험 전보다 생육시험 후에 EC와 T-N이 모두 증가 하였고, CEC는 대조구에서만 증가하였다. 중금속 함량은 대조구나 처리구 모두 유사하며, Ni함량 역시 유사하게 나타났다. 본 연구결과 FNS를 이용한 토양개량비료 및 FNS 고토 비료는 배추재배에서 비해를 보이지 않았으며 시비효과도 양호하였다.