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고령토광산 폐기물 활용 지오폴리머 생산

전문가 제언: ○ 고령토는 암석에 존재하는 장석·정장석·소다 장석·회장석 같은 장석류가 풍화작용으로 생성된다. 고령토는 도자기, 내화연와 원료, 아트지표면 도포, 제지충전재 등에 이용된다. 양질의 고령토는 철분이 없어 연하고 밝은 색을 띄게 되며 얇은 그릇을 만들기에 적당하다. 국내에서는 백토라고 하는데, 경남 하동지방에 질이 좋은 백토가 많이 생산되고 전남·경기·강원 일부에도 분포한다.

○ 지오폴리머라(geopolymer)는 알루미나규산염과 고 농축 수용성알칼리 수산화물 또는 규산염 용액의 반응에 의하여 합성되어 생성된 알칼리 알루미나규산염이다. 넓은 의미로 시멘트와 유사한 무기바인더나 무기폴리머라고 할 수 있다. 메타카올린은 고령토를 특수 처리하여 콘크리트용 혼화재료로 제조한 것이다.

○ 고령토 채광 슬러지(kaolinitic sludge)는 지오폴리머 접합체(binders) 생산을 위한 원료로써 대량으로 활용이 가능하지만 현재 매립되고 있다. 지오폴리머는 50℃에서 전체 Na2O/Al2O3 몰비 1.0와 전체 SiO2/Al2O3 몰비 3.1∼4.5 사이에서 합성된다. SiO2/Al2O3 몰비에 관한 가용성 규산염(soluble silicates)의 함량은 열량 측정 및 분광 기술을 통해 반응물 특성 결정에서 중요하다.

○ 고밀도 교차연계된 고농도 규소가 풍부한 젤은 가용성 규산염의 함유량을 증가하는 경우에 나타나는 주요 반응 생성물이다. 고령토 슬러지를 기반으로 하는 지오폴리머는 하루 경화 후에 70 MPa까지 압축강도를 올릴 수 있도록 개발된다.

○ 국내는 고령토광산 폐기물을 이용한 무기계 결합재 연구가 미흡한 실정이다. 2015년 우리나라의 고령토 가행 광산은 110개 광산으로 약 162만톤의 고령토를 생산했다. 고령토 생산과정에서 고령토 스러지의 가치를 높이고 이용을 높이기 위하여 지오폴리머화(geopolymerization)를 통한 접합성 기질(cementitious matrices) 생산 기술개발이 고령토광업의 안정적인 조업을 위한 부차적인 수익원이 될 수 있다.

저자: Marlon A. Longhi et al.
자료유형: 니즈학술정보