A Study on the Hydrothermal Synthesis of Tobermorite in the System of CaO-SiO2-H2O and Cement Sludge-SiO2-H2O

생석회-규사-수계 및 시멘트 슬러지-규사-수계에서 Tobermorite의 수열합성에 관한 연구

  • Rho, Jae-Seong (Dept. of Fine Chemicals Eng. and Chem., College of Eng., Chungnam National University) ;
  • Hong, Seong-Su (Dept. of Chem. Eng., College of Eng., Chungnam National University) ;
  • Cho, Heon-Young (Dept. of Chem. Eng., College of Eng., Chungnam National University) ;
  • Choi, Sang-Won (Dept. of Chem. Eng., Yosu National Fisheries College)
  • 노재성 (충남대학교 공과대학 정밀공업화학과) ;
  • 홍성수 (충남대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 조헌영 (충남대학교 공과대학 화학공학과) ;
  • 최상원 (여수수산대학 화학공학과)
  • Received : 1992.10.24
  • Accepted : 1993.05.10
  • Published : 1993.05.01

Abstract

Hydrothermal synthesis of 1.13nm tobermorite was performed to obtain the mixing ratio of raw materials, the optimum reaction time and the effect of aluminum in two systems, $CaO-SiO_2-H_2O$ and cement sludge-$SiO_2-H_2O$. 1.13nm tobermorite($5CaO{\cdot}6SiO_2{\cdot}5H_2O:C_5S_6H_5$) was synthesized excellently from $CaO-SiO_2-H_2O$ system on each mole ratio (0.4, 0.8) of $CaO/SiO_2$ at $180^{\circ}C$. But a tobermorite crystals had a sign of crystal conversion after 6 hours of reaction times in the case of $CaO/SiO_2=0.4$ and 4 hours of reaction time in the case of $CaO/SiO_2=0.8$. However, a tobermorite synthesized from cement sludge wastes did not show the crystal conversion on each mole ratio(0.4, 0.8) of $CaO/SiO_2$ within 10 hours of reaction times. It is considered that aluminum ions dissolved from cement sludge wastes retarded the recrystallization of tobermorite. This role of aluminum ion was confirmed in $CaO-SiO_2-H_2O+Al$ powder system. According as added amount of Al powder was increased from 0.8% to 3.0%, the crystal had a highly flatter and larger shape. Recrvstallization was not detected within the same reaction times when aluminum was added.

생석회-규사-수계 및 시멘트 슬러지-규사-수계에서 1.13nm tobermorite를 수열합성하였다. 생석회-규사-수계의 경우 반응온도 $180^{\circ}C$, $CaO/SiO_2$의 몰비 0.4, 0.8에서 공히 양질의 tobermorite($5CaO{\cdot}6SiO_2{\cdot}5H_2O:C_5S_6H_5$)가 형성되었으나 $CaO/SiO_2$의 몰비 0.4일 때는 반응시간 6시간에서, 0.8일 때는 4시간에서 결정전이 현상이 관찰되었다. 그러나 시멘트 슬러지를 생석회 대신 전량 사용한 시멘트 슬러지-규사-수계는 동일한 몰비에서 반응시간 10시간 이내에 결정전이 현상이 나타나지 않았는데 이는 시멘트 슬러지로부터 용출되어 나온 알루미늄 이온의 지연작용으로 판단되며 생석회-규사-수+알루미늄계에서 확인되었다. 알루미늄 분말의 첨가량이 0.8에서 3.0%로 증가함에 따라 결정은 보다 넓고 평평하게 형성되었다. 또한 동일한 반응시간 내에서 재결정화 현상이 관찰되지 않았다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 상공부