초록
제강분진(Electric arc furnace dust)은 제강공정에서 발생하는 분진폐기물로서 중금속을 다량 포함하고 있어 관리가 매우 중요하다. 제강분진은 아연, 철 등의 유가금속을 다량 함유하고 있기 때문에 최근 이를 재활용하는 연구가 활발하게 진행 중이며, 본 연구에서는 전처리 과정 없이 제강분진을 청색 계열의 세라믹 안료의 코발트를 대체할 수 있는 원료로 사용하였다. 또한 합성된 청색 세라믹 안료를 잉크젯 프린팅용 세라믹 잉크로 개발하기 위해 미립화 과정에서의 입도 분포, 결정 구조 및 발색 특성 변화에 대해 고찰하였다. 제강분진이 첨가된 $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ 세라믹 안료는 우수한 청색 발색 특성을 보이며, 어트리션 밀링(Attrition Milling)을 이용한 미립화 공정을 통하여 단정(monomodal) 분포의 입도를 확보할 수 있었다. 3시간 밀링 후 $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ 세라믹 안료의 평균 입도는 $0.271{\mu}m$로 제강분진이 첨가되지 않은 $CoAl_2O_4$ 세라믹 안료의 5시간 밀링 후의 평균 입도인 $0.303{\mu}m$보다 더욱 작은 것을 확인하였다. 특히, $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ 세라믹 안료는 미립화 공정 중 발색 변화(${\Delta}E{^*}_{ab}$) 값이 5.67로 $CoAl_2O_4$ 보다 작아서 더 우수한 발색 특성을 보이는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 분진폐기물인 제강분진을 어떠한 전처리 과정 없이 고가의 코발트를 대체하여 청색 계열의 세라믹 안료의 원료로 사용할 수 있다는 것을 보여주고 있다.
Electric arc furnace dust (EAFD), which is a dust waste generated in the steel manufacturing process, contains heavy metals. Recently, researches of recycling a large amount of valuable metals such as zinc and iron in EAFD are being actively carried out. In this study, EAFD is used as a substitute for cobalt in blue ceramic pigments without any pretreatment. Then, the synthesized blue ceramic pigment using EAFD was micronized and formulated as a ceramic ink for inkjet printer. The particle size distribution, crystal structure and color characteristics during the micronization process were investigated for the development of ceramic ink. $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ ceramic pigments showed excellent blue coloric properties and monomodal distribution through micronization process. The average particle size of $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ ceramic pigments after 3 hours of milling was $0.271{\mu}m$, which is smaller than $0.303{\mu}m$, which is the average particle size of $CoAl_2O_4$ ceramic pigments without EAFD after 5 hours of milling. Especially, it was confirmed that $Co_{0.75}Zn(EAFD)_{0.25}Al_2O_4$ ceramic pigments showed a color difference (${\Delta}E{^*}_{ab}$) value of 5.67, which smaller than ${\Delta}E{^*}_{ab}$ value of $CoAl_2O_4$ during micronization. These results show that EAFD can be used as a raw material for a blue ceramic pigment by replacing expensive cobalt without any pretreatment.