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규석은 산업용 원료로 유리, 주물공업 및 화학공업, 시멘트 산업 등 광범위하게 사용되어 왔다. 최근에는 태양광 및 전자산업에서 실리콘의 원료로도 사용되고 있다. 태양 전지급 실리콘 제조시에는 고순도의 규석에 코크스(C)를 혼합하여 아크전기로에서 반응시켜 제조한 순도 99% 정도의 메탈실리콘을 원료로 사용한다. 고순도의 메탈실리콘을 생산하기 위해서는 출발원료인 규석의 순도가 중요하기 때문에 규석의 물리적 또는 화학적 정제를 통한 불순물의 제거가 선행되어야 한다. 규석의 물리적 정제 과정 중 중광물과 경광물을 분리하는 테이블 선광 과정에서 슬라임(Slime)이라는 부산물이 발생한다. 이 Slime은 SiO2 함량이 85% 수준이고 Al2O3를 함유하고 있어 메탈실리콘의 출발원료로 사용이 불가능하다. 하지만 원료 석회석, 점토, 규석, 철광석을 사용하는 시멘트 산업에서는 85%의 SiO2를 함유하고 있는 Slime을 천연원료인 규석을 대체 사용이 가능하다. 따라서, 본 연구에서는 규석의 물리적 정제 과정에서 발생하는 Slime을 규석 대체로 사용하는 경우 시멘트 원료로 사용가능성을 검토하고 실험실에서 클링커를 소성, 석고를 혼합/분쇄하여 제조한 시멘트의 특성을 확인하였다. 원료배합 검토결과 Slime의 성분이 천연원료인 규석의 성분과 유사하여 현재 생산하고 있는 시멘트 원료의 배합조건대로 배합이 가능하였으며, Slime의 경우 Al2O3를 포함하고 있기 때문에 Al2O3 획득을 목적으로 사용하고 있는 점토의 배합량도 감소시킬 수 있었다. 배합원료의 소성성 평가 결과 Slime을 활용한 경우에 있어서 현재 생산조건 보다는 소성성이 다소 양호해 지는 것을 확인할 수 있었다. 실험실에서 소성한 클링커에 있어서는 주요광물인 C3S, C2S, C3A, C4AF의 발달 상태를 현미경으로 관찰한 결과 현재 생산에 사용되고 있는 원료 배합조건으로 제조한 클링커와 비교해 볼 때 큰 차이 없이 양호하게 발달한 것을 확인할 수 있었다. 실험실에서 소성한 클링커에 석고를 첨가하여 분쇄과정을 통해 제조된 시멘트의 품질특성을 평가한 결과 압축강도 및 응결이 KS 기준을 만족함을 확인하였으며, 특히 Slime을 사용하는 경우 압축강도에 있어 초기강도가 증가하는 경향을 나타내었는데 이는 Rietveld 법을 활용하여 클링커 광물 함량을 정량해 본 결과 클링커 광물 중 초기강도에 기여하는 C3S 함량이 증가한 것에 의한 것임을 확인할 수 있었다. 규석의 정제과정에서 발생하는 Slime은 시멘트 원료 중 규석대체로 사용이 가능하며, Al2O3도 함유하고 있기 때문에 점토 사용량도 일부 줄일 수 있었다. 또한 소성성의 경우 다소 양호해지며, 만들어진 클링커를 가지고 제조한 시멘트의 경우 KS 규격을 만족함을 확인할 수 있어, 시멘트 제조용 원료로 공정 및 품질에 대한 영향없이 Slime을 사용할 수 있는 것으로 나타났다.
