석탄 폐석을 이용한 발포유리의 제조 및 물리적 특성 연구

Abstract

삼척 도계지역의 탄광에서 석탄채취 시에 부산물로 발생되는 석탄폐석을 원료로 하여 제조된 분말유리와 다양한 종류의 발포제를 활용하여 발포유리를 제조하였다. 유리는 소다라임계 화학조성을 갖는 유리였고, 유리분말에 발포제로서 탄산칼슘, 인산칼슘, 그리고 석탄폐석 중 카본함량이 높은 셰일(shale) 계의 석탄폐석분말을 사용하였고, 이들 원료에 액상 바인더를 첨가하여 혼합한 후, 판상의 형태로 성형하였다. 성형체를 건조한 후 전기로에서 <TEX>$800^{\circ}C$</TEX> 20분간 열처리함으로써 다공성의 발포유리 패널을 제조할 수 있었다. 발포제의 종류에 따라 다양한 특성을 갖는 발포유리샘플이 제조되었으며, 이들의 비중 및 압축강도와 같은 물리적 특성을 측정하였고, 기공의 크기 및 형태를 현미경으로 관찰하였다. 석탄폐석으로 제조한 폐유리를 활용하여 비중 0.4~0.7, 압축강도 30~72 kg/<TEX>$cm^2$</TEX>를 갖는 발포유리 샘플을 얻을 수 있었으며, 특히 액체인산 칼슘 발포제를 사용하여 0.47의 낮은 비중과 72 kg/<TEX>$cm^2$</TEX>의 높은 압축강도를 갖는 발포유리를 얻을 수 있었다. 따라서 삼척지역에 폐기된 다량의 석탄폐석이 건축용 및 산업용 발포유리 2차 제품을 제조하는데 충분히 활용이 가능하리라 판단되었다. Foamed glass was fabricated by using glass powder and foaming agents. For the glass powder, we used sodalime glass which's manufactured by using refused coal ore obtained as by-product from Dogye coal mine in Samcheok. And for the foaming agents, we used Calcium carbonate, Calcium phosphate and powder of shale type refused coal ore itself which has high content of carbon materials. We additionally used liquid binder for forming, and mixed together. And we formed rectangular shape and treated <TEX>$800^{\circ}C$</TEX> for 20 min in an electrical furnace. The various kinds of foam glass samples were fabricated according to the kinds of foaming agents. The physical properties of samples, as specific gravity and compressive strength, were measured. Pore structure of each samples were investigated too. Foam glass with specific gravity of 0.4~0.7 and compressive strength of 30~72 kg/<TEX>$cm^2$</TEX>. Especially we get satisfying foam glass sample with low specific gravity of 0.47 and high compressive strength of 72 kg/<TEX>$cm^2$</TEX> by the use of liquid calcium phosphate as foaming agent. It also had small and even shape of pore structure. Therefore, it is concluded that refused coal ore can be used for raw materials to manufacture secondary glass products such as a foamed glass panel for construction and industrial materials.