This paper discusses the development of mixtures for silica fume as a stabilization/solidification agent and a binder for industrial wastewater residue containing organic and heavy metal contaminants. The UCS (unconfined compressive strength) gradually increased to 66.7% as the silica fume content increased to 15%. The leaching of TOC (total organic carbon) and chromium decreased as more OPC (Ordinary Portland Cement) was substituted with the silica fume. When a mixture had 5% silica fume, it retained about 85% TOC, and chromium leached out 0.76 mg-Cr/g-Cr in acidic solution. Also, microstructural studies of the solidified analysis showed that the silica fume caused an inhibition to the ettringite formation which did not contrilbute to setting but coated the cement particles and retarded the setting reactions. The results indicated that the incorporation of silica fume into the cement matrix minimized the detrimental effects of organic materials on the cement hydration reaction and the contaminant leachability.

본 논문은 유기물과 중금속이 함께 포함되어 있는 폐수 슬러지의 시멘트 고형화를 위해 포졸란물질인 실리카흄을 고화보조재로 사용한 연구결과이다. 실리카흄을 고화보조재로 사용할 경우 고화체의 일축압축강도는 현저히 증가하는 결과를 보여주었으며, 실리카흄의 시멘트 대체가 전체 배합물의 15%까지 증가하였을 때 일축압축강도는 실리카흄을 전혀 사용하지 않았을 경우에 비하여 66.7%까지 증가하는 결과를 보여주었다. 또한 시멘트가 실리카흄으로 대체되는 양이 증가하면서 총 유기탄소와 중금속인 크롬의 용출량은 감소하는 결과를 보여주었으며, 배합물 중 실리카흄이 5%를 차지할 때 중성의 용출액에서 총 유기탄소의 85%가 용출억제되었으며, 산성의 용출액에서 0.76 mg-Cr/g-Cr의 크롬만이 용출되었다. 전자주사현미경과 X-선 회절분석, 적외선 분광분석 등을 이용한 미세구조분석 결과 실리카흄은 시멘트경화 초기에 크링커 입자를 피복하여 초결(initial setting)과 수화를 저해하는 에트링가이트(ettringite)의 형성을 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구결과 중금속과 유기물이 혼합된 슬러지의 시멘트 고형화에 있어서 실리카흄의 첨가는 유기물질이 시멘트 수화반응에 미치는 악영향을 억제하고 중금속 및 유기물의 용출을 감소시키는 것으로 나타났다.