• Advances in environmental research
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• 제8권1호
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• pp.55-69
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• 2019

The generation of ferrous slag, an industrial by-product from the iron ore industry, results in serious environmental problems. The chemical compositions indicate 30-34% SiO₂, 30-34% CaO, 18-22% Al₂O₃ and 0.5-0.6% Fe₂O₃. The specific gravity, moisture content and pH are in the range of 1.3-1.65, 9.1-10% and 8.5-9.0 respectively. The major part of the slag is composed of sand-size particles. The problems of disposal of slag could be minimized by considering its use in various environmental engineering applications providing additional value to the by-product. This paper mainly focuses on the potential utilization and valorisation of ferrous slag in both water and wastewater treatments. It is effective for the treatment of water and wastewater containing nutrients, heavy metals and polluted river/stormwater.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.29-37
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• 2024

본 연구는 산화칼슘 개질제로 제강슬래그를 사용하여 연약점토와 혼합 시 발생하는 화학적 성분의 변화가 수경성 및 양생시간에 따른 압축강도 발현 특성을 파악하고자 XRF시험과 SEM 촬영, 베인전단강도, 일축압축강도시험을 수행하였다. 제강슬래그로부터 용출되는 칼슘(Ca)은 점토 내 Ca 함량을 증가시키고, SiO₂ 및 Al₂O₃ 성분과의 화학적 반응으로 칼슘실리카게이트 수화물 (CaO-SiO₂-H₂O) 반응으로 점토의 피막층이 형성되어 결정체 입자수를 증가시킨다. 따라서, 중량혼합비 Rss 30%(제강슬래그 30% + 점토 70%) 상태에서 초기 비활성영역의 베인전단강도는 4.4~18.4kN/m²로 나타났다. 활성영역의 경우 양생시간 480시간 경과 시 최대일축압축강도는 431.8kN/m²까지 증가되었으며, 이는 포졸란 반응에 의해 점토의 겉보기 점착(Attraction) 강도를 증가시킨다. 본 연구를 통해 토목현장에서 제강슬래그의 재활용을 위해 연약점토와 혼합 시 제강슬래그의 혼합율(Rss)에 따라 연약점토는 강도발현이 되므로 활용성을 높일 수 있다.

• 보존과학회지
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• 제34권4호
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• pp.273-281
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• 2018

$Ji{\check{u}}di{\grave{a}}n$ iron production site in China is a relic smelting site, which in the past produced pig iron. In this study, scientific analysis of the smelting furnace and collected slag was conducted to reveal some aspects of the ancient Chinese smelting technique. A 3D model of the smelting furnace showed a narrow lower part and an upper section which increased in diameter upwards. Although the smelting furnace relic does not include the upper part and its complete shape cannot be predicted, the remaining part suggests that the furnace had a larger diameter in the central part compared to the upper and lower parts. Most of the collected slag was completely vitrified. Long prismatic fayalite was observed in the matrix of some samples. The iron particles contained phosphorus, which could not be discharged during smelting work. In addition, as the $CaO/SiO_2$ ratio was 0.42 or lower in the results of the content analysis, no CaO slag former had been added. However, the ratio of $CaO/SiO_2$ to $Al_2O_3/SiO_2$ did not have a constant trend. This needs to be investigated in a further study.

• 대한환경공학회지
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• 제29권7호
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• pp.810-819
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• 2007

물유리와 수산화나트륨 용액을 이용하여 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성에 관한 연구를 수행하였다. 플라이 애쉬/슬래그 시멘트 페이스트(FSC)의 반응생성물과 미세구조를 관찰하기 위하여 XRD, FTIR, $^{29}Si$ and $^{27}Al$ NMR, TGA and SEM 분석을 수행하였다. 무정형 상태 또는 저급 결정구조를 가진 calcium silicate hydrate와 aluminosilicate 겔이 각각 고로슬래그와 플라이 애쉬의 알칼리 활성반응에 의해 생성되었다. 실험결과, 물유리 모듈 1.0과 1.2가 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성반응을 위해 적정한 것으로 나타났다. 물유리 모듈 1.0과 1.2로 알칼리 활성화된 FSC 페이스트는 플라이 애쉬와 고로슬래그의 알칼리 활성반응에 의해 생성된 겔 형태의 반응생성물과 물유리에 의한 또 다른 수화물(즉 실리카겔)에 의해 좀 더 단단하고 연속적이 모체가 형성되었음을 보여주었다.

• 한국재료학회지
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• 제20권1호
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• pp.42-46
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• 2010

Phosphorus exhibits considerable segregation in steelmaking slag. In order to recover phosphorus from slag to $K_3PO_4$ via molten iron, a carbothermic reaction using microwave heating was suggested recently. The carbothermic reduction of phosphorus from slag to molten iron using microwave heating was carried out at 2073K. However, at this temperature the thermodynamic properties of both slag and molten iron cannot be determined experimentally. Therefore, the computational approach of the so-called CALPHAD method is very useful to understand the transfer of phosphorus from slag to metal and to enhance this reaction. In the present investigation, a theoretical study of the reduction behavior of phosphorus in slag was carried out at much lower temperatures using the recently developed thermodynamic database in the FactSage program. The calculated results showed reasonable accordance with the experimental data; namely, the thermodynamic database could be applied successfully to higher temperature reactions. The current study found that higher temperature and high $SiO_2$ concentration are favorable for the recovery of phosphorus from slag.

• 대한환경공학회지
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• 제30권11호
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• pp.1116-1122
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• 2008

기존의 하수슬러지 소각재를 용융하여 경량 골재로 재활용하는 기술은 물성이 일정하지 않으며, 또한 하수슬러지만 소각 용융한 경우에는 물성이 경량골재 기준을 만족하지 못해 사용이 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서는 30%의 함수율을 가진 건조 하수슬러지를 대상으로 굴 패각, 폐 주물사, 쇠의 녹과 같은 무기성 폐기물 첨가제를 이용해 CaO/SiO$_2$, SiO$_2$/Al$_2$O$_3$, Fe$_2$O$_3$/SiO$_2$비를 조절하여 낮은 용융온도에서도 균일한 품질의 골재용 슬래그를 생산하고자 하였다. 1,400$^{\circ}C$에서 20분간 용융하였을 때, 굴패각 첨가실험에서는 CaO/SiO$_2$ 비 1.00, 폐 주물사 첨가 실험에서는 SiO$_2$/Al$_2$O$_3$ 비 3.0 그리고 쇠의 녹 첨가 실험에서는 Fe$_2$O$_3$/SiO$_2$비 0.6에서 밀도가 각각 2.24 g/cm$^3$, 2.45 g/cm$^3$, 2.73 g/cm$^3$였으며, 24시간 수 흡수성은 각각 4.72%, 1.44%, 0.37%로 가장 우수한 슬래그 생산이 가능한 것으로 판단되었다. 폐기물 첨가제를 첨가한 용융슬래그를 생산함으로써 자원순환 및 환경오염 방지 효과가 기대된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.112-118
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• 2012

철강 산업에서는 고로 슬래그, 전기로 슬래그, 전로 슬래그 등 많은 부산물이 발생한다. 그 중 제강 슬래그는 일반 골재와 달리 높은 CaO와 낮은 $SiO_2$가 존재하며, 이를 시멘트와 콘크리트에 적용하게 되면 일부 알칼리 반응을 발생시키는 원인이 된다. 한편, 국내외적으로 제강 슬래그 중 전기로 산화슬래그의 콘크리트 구조용 골재로 사용하는 기준이 제정되어 사용을 장려하고 있지만, 슬래그에 대한 체적 안정성은 해결하지 못하였다. 최근에 이런 문제점을 해결하기 위하여 제강 슬래그의 고속의 공기로 냉각하는 방법이 국내에서 개발되었으며, 이를 적용할 경우 슬래그의 체적 붕괴를 야기시키는 유리 석회의 함유량을 최소화시키고 철 산화물에 대한 안정성을 갖는 것으로 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 철강 산업에서 발생되는 제강슬래그의 고속의 공기로 냉각한 급냉 전기로 산화슬래그의 콘크리트용 골재로서 활용하기 위한 기초 연구이다. 이를 위해 급냉 전기로 산화슬래그 잔골재의 품질 특성을 검토하였으며, 골재의 입도별에 따른 모르타르 특성을 검토하였다. 실험 결과 급냉 전기로 산화슬래그 잔골재의 특성은 아토마이저 공정에 의한 특성을 반영하고 있으며, 기존 콘크리트용 골재 입도 분포 범위에 비해 작은 입도 분포 범위를 가지는 것으로 나타났다.

• 한국세라믹학회지
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• 제34권7호
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• pp.677-684
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• 1997

The effects of fluxes on MgO coating materials for tundish were investigated. As the number of charge in continuous casting was increased, the basicity of tundish slag was decreased due to the increase of silica formed by dissolution from rice hull. As a result, the wear of magnesia lining was increased. In aggregates of MgO coating materials, magnesioferrite was formed by the reaction between magnesia and ferric oxide formed by the oxidation of molten steel, while matrix parts of MgO coating materials were worn by CaO-Al2O3-SiO2 compounds. Silica in rice hull extracted to the molten slag reduced basicity of slag and formed forsterite in the result of its reaction with magnesia lining. Also, fayalite was formed from the reaction between silica and ferric oxide and it caused the increment of magnesia lining's wear. The wear of magnesia lining by flux of CaO-SiO2 was larger than that of Cao-Al2O3 and calcia in the flux increased the wear of magnesia lining through the formation of rankinite.

• 한국토양비료학회지
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• 제19권1호
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• pp.32-37
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• 1986

벼에 대(對)한 규회석(硅灰石) 및 광재규산질비료(鑛滓珪酸質肥料)의 시용효과(施用效果)를 검토(檢討)하기 위(爲)해 유효규산함량(有效珪酸含量)이 56ppm정도(程度)인 사양토(砂壤土)에서 3년간(年間) 포장시험(圃場試驗)을 실시(實施)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 규회석(硅灰石) 및 광재규산질비료시용(鑛滓硅酸質肥料施用)은 생육초기(生育初期)에는 분얼(分蘖) 및 초장(草長)을 억제(抑制)하나 생육후기(生育後期)에는 분얼수(分蘖數)를 늘리고 초장(草長)을 길게 했었다. 2. 규회석(硅灰石) 및 광재규산질비료시용(鑛滓硅酸質肥料施用)으로 수량(收量)은 증대(增大)되었으며 규회석(硅灰石) 및 광재규산질비료(鑛滓硅酸質肥料施)를 동일량(同一量)으로 시용(施用)했을 때의 수량증대효과(收量增大效果)는 같았다. 3. 수확기(收穫期) 식물체(植物體)의 규산흡수이용율(珪酸吸收利用率)은 광재규산질비료(鑛滓硅酸質肥料) 시용(施用)보다 규회석시용(硅灰石施用)에서 더 높았다. 4. 시험후(試驗後) 토양중(土壤中) 유효규산잔존율(有效珪酸殘存率)은 규회석시용(硅灰石施用)보다 광재규산질비료(鑛滓硅酸質肥料施) 시용(施用)에서 높았다. 5. 시험후(試驗後) 토양중(土壤中)의 유효규산함량증가(有效珪酸含量增加)는 규회석(硅灰石) 및 광재규산질비료(鑛滓硅酸質肥料施)에 관계(關係)없이 0.5N-HCl 가용규산성분함량(可溶珪酸成分含量)으로 1kg/10a 시용시(施用時) 약(約) 2.3ppm 증가(增加)되었다. 6. 식물체(植物體)의 $SiO_2/N$비(比)가 클수록 목도열병(稻熱病) 이병율(罹病率)은 감소(減少)하는 경향(傾向)이었다.

• 자원리싸이클링
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• 제17권4호
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• pp.57-65
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• 2008

도시 소각재 용융슬래그로부터 반응시간 및 $SiO_2/Al_2O_3$의 비를 변화시키면서 Na-A형 제올라이트의 수열합성 거동에 대하여 고찰하였다. 반응시간에 대한 Na-A형 제올라이트를 수열합성한 반응물의 거동은 반응 초기에 첨가된 규산소다와 알루민산 소다가 먼저 반응하여 핵을 생성하였다. 생성된 핵은 시간이 지남에 따라 용융슬래그로부터 용해된 $SiO_2$ 및 $Al_2O_3$ 성분들과 반응하여 Na-A형 제올라이트로 성장되었다. 수열반응은 10시간 이내에 완결되며, 반응시간이 10시간 이상으로 증가하면 생성된 Na-A형 제올라이트가 용해되면서 하이드록시소달라이트로 변환되었다. 또한 $SiO_2/Al_2O_3=0.80{\sim}1.96$에서 Na-A형 제올라이트만 형성되었으나, $SiO_2/Al_2O_3=2.54$에서 Na-A형 제올라이트와 더불어 Na-P형 제올라이트가 생성되었다.