An insulating brick was developed and evaluated as a potential recycling Waste Limestone (WL) with Melting Slag (MS). We aimed at analyzing the parameters affecting the insulating brick manufacture to enhance the recyclability of WL. In this study, The thermal conductivity, compressive strength and apparent porosity of prepared brick were measured with the addition of aluminum dross and the molar ratio of the alkali activator. The thermal conductivity, compressive strength and apparent porosity were 0.28 W/mK, 2.41 MPa and 44.72% respectively at a mixing ratio of 9.5 : 0.5wt%, 1.5 M SiO2/Na2O, 3wt% aluminum dross. Thus, it met the standards of insulating fire bricks (KS L 3301).

Converter slag is discharged as by-product from steel making process. Its chemical composition is similar to that of blast furnace slag. Therefore its recyclability is high. But actually it was not widely recycled relatively. We studied to prepare insulating brick with it for enhancing the recyclability. We discussed mixing ratio of melting slag and converter slag and also additional amounts of Al-dross and NaOH as affecting factors. According to our results, 0.195 W/mK of thermal conductivity and 3.02 MPa of compressive strength were obtained at the following condition mixing ratio 60 : 40, aluminum dross 1.5wt%, NaOH 5.6wt%. It seemed that the thermal conductivity of prepared brick was decreased with increasing amount of Al-dross and NaOH. It is satisfied with the standard of insulating fire bricks (KS L3301).

우리나라 석회석은 CaO 기준 52% 이상 고품위 석회석이 12%에 불과하여 석회적 자원을 이용한 고부가가치화 산업이 상대적으로 떨어져 있는 상황이다. 시멘트용 석회석 품질 이하의 폐석회석 또한 많이 발생되고 있는데 석회석 광산 채굴 중 발생되는 폐석회석 발생량은 약 20~30% 정도에 이른다. 이러한 폐석회석은 주로 저부가가치 골재로서 활용되어 오거나 야적 처리되어 왔다. 폐기물 소각 시 소각부산물인 바닥재 및 비산재가 발생되며, 쓰레기 용융로에서는 용융슬래그 및 비산재가 발생되게 된다. 2011년 기준 용융슬래그는 약 23,490ton/yr 발생된 것으로 조사되었다. 발생된 용융슬래그는 일부 복토재나 벽돌의 원료로 사용되고 있으나 활용처가 뚜렷하지 못하여 대부분 방치되고 있는 실정이다. Geopolymer는 Davidovits에 의해 처음 명명되었고, Si-Al로 이루어진 재료가 알칼리용액과 반응하면 Si, Al 원소가 용출되고, 이를 반응시키면 중축합 화학반응을 일으켜 3차원 중합체 체인과 Si-O-Al-O결합의 링 구조를 형성하게 된다. 이 때, 다양한 알칼리액상 조건에 따라 지오폴리머의 물리․화학적 특성이 달라진다고 알려져 있다. 대부분 건축 자재의 경우 1,200℃ 이상의 고온에서 생성되어 고에너지를 소비하게 되는데 지오폴리머 기술을 사용하면 70℃에서 충분한 강도가 발현된다. 이에 본 연구에서는 폐석회석, 용융슬래그의 재활용률을 높이고자 지오폴리머 기술을 이용하여 단열블록을 제조하고자 하였다. 또한 제조한 단열블록의 열전도율을 낮추기 위한 방안으로 발포제 블랙 알루미늄 드로스를 첨가하여 블록을 제조하였으며, 이 때 제조 조건에 따른 블록의 물리적 특성을 평가하고자 하였다. 폐석회석, 용융슬래그 혼합비에 따른 단열블록의 열전도율, 압축강도, 재가열수축률, 부피비중, 기공율 등을 측정하였다. 그리고 도출된 최적조건을 통해 제조한 블록은 내화단열벽돌 기준 KS L 3301을 통해 활용가능성을 평가하였다. 이러한 특성으로부터 폐석회석을 사용하고 지오폴리머 기술에 의한 내화단열블록의 제조가 가능하다고 판단된다.

Geopolymer foam block was prepared and its characteristics discussed to evaluate the possibility of replacing blastfurnace slag (below BFS) with melting slag in this study. 10~20wt% of BFS was replaced with melting slag. And also10wt% of mine tailing was replaced with fly ash discharged from municipal solid waste incinerator (below MSWI). Thecompressive strength of foam block prepared was similar to that of foam block prepared without replacing BFS. Andalso it was increased by replacing 10wt% of mine tailing with MSWI fly ash. Considering these results, melting slagmay be used instead of BFS without damaging the quality of foam block.