Black dross is a dark gray dross generated during the aluminum recycling process that uses flux, and contains NaCl, KCl, Al2O3, MgO, etc. Black dross is separated into soluble substances (NaCl, KCl) and insoluble substances (Al2O4, MgO) through the dissolution process. Soluble materials can be reused as salt flux, and Al2O3 and MgO can be upcycled to various ceramic materials through the synthesis process. In this study, Mayenite was synthesized using Al2O3 and MgO recovered from black dross, and the synthesis was performed according to the mixing ratio and reaction temperature. It was confirmed that when Mayenite was synthesized using black dross (spinel) and CaCO3, precursors were changed to Mg0.4Al2.4O4 and CaO at 700 ℃, and to Ca12Al14O33 (Mayenite) after 800 ℃. In the mixing conditions experiment, it was confirmed that the Mayenite XRD peak increased with increase of the CaCO3 content, and the Mg0.4Al2.4O4 XRD peak decreased. As a result of the BET analysis of the synthesized powder, the surface area decreased as the fine particles were grown and agglomerated in the process of generating mayenite.
Kim, Da-Yeon;Hwang, Yong-Woo;Kang, Hong-Yoon;Moon, Jin-Young
Resources Recycling
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v.31
no.1
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pp.56-64
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2022
Construction waste is generated at a rate of approximately 221,102 tons/day in Korea. In particular, mixed construction waste generates approximately 24,582 tons/day. The other components were recycled by 98.9%. The amount of greenhouse gas emissions from the waste was 17.1 million tons of CO2 equaling 2.3% of the total greenhouse gas emissions. To reduce greenhouse gas emissions, reducing the environmental impact is becoming increasingly important. However, appropriate treatment must first be established, as mixed construction waste is also increasing. Thus, an effective plan is urgently needed because it is frequently segregated and sorted by the landfill and incinerated. In addition, there is an urgent need to prepare various effective recycling methods rather than a simple treatment. Therefore, this study analyzed the environmental impact of the treatment of mixed construction waste by calculating greenhouse gas emissions. As a result, the highest greenhouse gas generation occurred during the incineration stage. Moreover, the optimal method to reduce greenhouse gas emissions is recycling and energy recovery from waste. In addition, the amount of greenhouse gas generated during energy recovery from the waste stage was the second highest. However, greenhouse gas emissions can be reduced by using waste as energy to reduce fossil fuel consumption. In addition, for the transportation stage, the optimal reduction plan is to minimize the amount of greenhouse gas emissions by setting the optimal distance and applying biofuel and electric vehicle operations.
Chan-Gyo Kim;Suk Jekal;Ha-Yeong Kim;Jiwon Kim;Yeon-Ryong Chu;Hyung Sub Sim;Chang-Min Yoon
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.31
no.3
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pp.27-34
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2023
In this study, various plant-based biomass are recycled into carbon materials to employ as anode materials for lithium-ion batteries. Firstly, various biomass of rice husk, chestnut, tea bag, and coffee ground are collected, washed, and ground. The carbonization process is followed under a nitrogen atmosphere at 850℃. The morphological and chemical properties of materials are investigated using FE-SEM, EDS, and FT-IR to compare the characteristic differences between various biomass. It is noticeable that biomass-derived carbon materials vary in shape and degree of carbonization depending on their precursor materials. These materials are applied as anode materials to measure the electrochemical performance. The specific capacities of rice husk-, chetnut-, tea bag-, and coffee ground-derived carbon materials are evaluated as 65.8, 80.2, 90.6, and 104.7 mAh g-1 at 0.2C. Notably, coffee ground-based carbon exhibited the highest specific capacity owing to the difference in elemental composition and the degree of carbonization. Conclusively, this study suggests the possibility of utilizing as energy storage devices by employing various plant-based biomass into active materials for anodes.
Jiwon Kim;Minki Sa;Yeon-Ryong Chu;Suk Jekal;Ha-Yeong Kim;Chan-Gyo Kim;Hyung Sub Sim;Chang-Min Yoon
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.31
no.3
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pp.5-13
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2023
In this study, a comparative study is conducted on the synthesis methods for silica nanoparticle employing the silicon sludge waste generated from the semiconductor manufacturing processes. Specifically, acid-washed silicon sludge wastes with no impurities are employed as the precursors of sol-gel and hydrothermal methods for silica nanoparticles preparation. The morphologies and properties of silica nanoparticles synthesized via two synthetic methods are examined by various analysis methods. As a result, silica nanoparticles from the sol-gel method are fabricated with high purity and uniform shape, while the hydrothermal method exhibits advantages in yield and ease of synthetic process. This comparative study offers detailed experimental results on the two synthetic methods for silica nanoparticle synthesis, which may contribute to the establishment of manufacturing high-value materials using the by-products generated in the semiconductor process.
Dong Hyun Kim;Min Sang Kim;Suk Jekal;Jiwon Kim;Ha-Yeong Kim;Yeon-Ryong Chu;Chan-Gyo Kim;Hyung Sub Sim;Chang-Min Yoon
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.31
no.1
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pp.57-68
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2023
In this study, coffee waste was recycled into nitrogen-doped porous carbon fibers as an active material for high-energy EDLC (Electric Double Layer Capacitors). The coffee waste was mixed with polyvinylpyrrolidone and dissolved into dimethylformamide. The mixture was then electrospun to fabricate coffee waste-derived nanofibers (Bare-CWNF), and carbonization process was followed under a nitrogen atmosphere at 900℃. Similar to Bare-CWNF, the as-synthesized carbonized coffee waste-derived nanofibers (Carbonized-CWNF) maintained its fibrous form while preserving the composition of nitrogen. The electrochemical performance was analyzed for carbonized coffee waste (Carbonized-CW)-, carbonized PAN-derived nanofibers (Carbonized-PNF)-, and Carbonized-CWNF-based electrodes in the operating voltage window of -1.0-0.0V, Among the electrodes, Carbonized-CWNF-based electrodes exhibited the highest specific capacitance of 123.8F g-1 at 1A g-1 owing to presence of nitrogen and porous structure. As a result, nitrogen-contained porous carbon fibers synthesized from coffee waste showed excellent electrochemical performance as electrodes for high-energy EDLC. The experimental designed in this study successfully demonstrated the recycling of the coffee waste, one of the plant-based biomass that causes the environmental pollution into high-energy materials, also, attaining the ecofriendliness.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.31
no.1
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pp.5-14
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2023
In this study, LiDAR-reflective black hollow-structured silica/titania(B-HST) materials are successfully synthesized by employing the NaBH4 reduction and etching method on silica/titania core/shell(STCS) materials, which also effectively enhance near-infrared(NIR) reflectance. Moreover, core-etched supernatant solutions are collected and recycled for the synthesis of extracted silica(e-SiO2) process, which successfully applies as filler materials for semiconductor epoxy molding compound(EMC). In detail, B-HST materials, fabricated by the sequential experimental steps of sol-gel, reduction, and sonication-mediated etching method, manifest blackness(L*) of 13.2 similar to black paint and excellent NIR reflectance(31.1%). Consequently, B-HST materials are successfully prepared as LiDAR-reflective black materials. Additionally, core-etched supernatant solution with silanol precursors are employed for synthesis of homogeneous silica filler materials via sol-gel method. As-synthesized silica fillers are incorporated with epoxy resin and carbon black for the preparation of semiconductor EMC. Experimentally synthesized EMC exhibits comparable mechanical-chemical properties to commercial EMC. Conclusively, this study successfully proposes designing procedure and practical experimental method for simultaneously synthesizing the NIR-reflective black materials for self-driving vehicles and EMC materials for semiconductors, which are materials suitable for the industrial 4.0 era, and presented their applicability in future industries.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.32
no.1
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pp.21-29
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2024
In this study, EMC(Epoxy molding compound) waste from the semiconductor molding process is recycled and synthesized into silica nanoparticles, which are then applied as abrasive materials contains CMP(Chemical mechanical polishing) slurry. Specifically, silanol precursor is extracted from EMC waste according to the ultra-sonication method, which provides heat and energy, using ammonia solution as an etchant. By employing as-extracted silanol via a facile sol-gel process, uniform silica nanoparticles(e-SiO2, experimentally synthesized SiO2) with a size of ca. 100nm are successfully synthesized. Through physical and chemical analysis, it was confirmed that e-SiO2 has similar properties compared to commercially available SiO2(c-SiO2, commercially SiO2). For practical CMP applications, CMP slurry is prepared using e-SiO2 as an abrasive and tested by polishing a semiconductor chip. As a result, the scratches that are roughly on the surface of the chip are successfully removed and turned into a smooth surface. Hence, the results present a recycling method of EMC waste into silica nanoparticles and the application to high-quality CMP slurry for the polishing process in semiconductor packaging.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.32
no.3
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pp.57-66
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2024
In this study, silicon sludge from a semiconductor packaging process is recycled to fabricate silica coated silicon-sludge and applied as a filler for an epoxy molding compound(EMC). Silicon-sludge powder(S-sludge) is treated with acid to remove metallic impurities and then coated using the sol-gel method to synthesize silica coated silicon-sludge powder(SS-sludge). The as-synthesized SS-sludge is subsequently mixed with epoxy resin, a curing agent, and carbon black to create an EMC(SS-sludge EMC). The heat dissipation properties of the EMC were examined using an IR camera. IR camera analysis confirmed that the SS-sludge EMC exhibited the highest surface temperature of 58.5℃ compared to SiO2-based EMC. This enhancement in heat dissipation using SS-sludge EMC is attributed to the excellent thermal conductivity(150W/mK) of the silicon substrate and the presence of the silica layer on the SS-sludge surface which effectively enhances the thermal property of the EMC. Therefore, this study successfully demonstrates the recycling of silicon sludge from a semiconductor packaging process by synthesizing silica coated silicon-sludge and suggests a novel application of this material in semiconductor packaging.
Paper packs, glass bottles, metal cans, and plastic materials are classified according to packaging material recycling groups that are Extended Producer Responsibility (EPR). In the case of waste paper pack, the compressed cartons are dissociated to separate polyethylene films and other foreign substance, and then these are washed, pulverized and dried to produce toilet paper. Glass bottle for recycling is provided to the bottle manufacturers after the process of collecting the waste glass bottle, removing the foreign substance, sorting by color, crushing, raw materializing process. Waste glass recycling technology of Korea is largely manual, except for removal of metal components and low specific gravity materials. Metal can is classified into iron and aluminum cans through an automatic sorting machine, compressed, and reproduced as iron and aluminum through a blast furnace. In the case of composite plastic material, the selected compressed product is crushed and then recycled through melt molding and refined products are produced through solid fuel manufacturing steps through emulsification and compression molding through pyrolysis. In the recycling process of paper packs, glass bottles, metal cans, and plastic materials, the influx of recycled materials and other substances interferes with the recycling process and increases the recycling cost and time. Therefore, the government needs to improve the legal system which is necessary to use materials and structure that are easy to recycle from the design stage of products or packaging materials.
In Korea, many reservoirs have been built for the purpose of solving the food shortage problem and supplying agricultural water. However, the current 75.6% of the reservoirs are in serious aged as more than 50 years have passed since the year of construction. In the case of such an aging reservoir, the stability due to scour and erosion inside the reservoir is very reduced, and if concentrated rainfall due to recent abnormal weather occurs, the aging reservoir may collapse, leading to a lot of damage to property and human life. Accordingly, each agency that manages aging reservoirs uses Ordinary Portland Cement (OPC) as an injection material and applies the grouting method. However, in the case of OPC, it may deteriorate over time and water leakage may occur again. And there are environmental problems such as consumption of natural resources and generation of greenhouse gases. So, there is a need to develop new materials and methods that can replace the OPC. In this study, an laboratory test and analysis were performed on the grout material developed to induce a curing reaction similar to that of OPC by recycling power plant byproduct. In addition, test in the field such as electric resistivity survey, Standard Penetration Test (SPT), and field permeability test were performed to analyzed to reinforcement effect and determine the possibility of using instead of OPC. As a results of the test, in the case of recycled power plant byproduct, the compressive strength was 2.9 to 3.2 times and the deformation modulus was 2.3 to 3.3 times higher, indicating that it is excellent in strength and can be used instead of OPC. And it was analyzed that the N value of the reservoir was increased by 1~2, and the coefficient of permeability (k) decreased to the level of 8.9~42.5%. showing sufficient reinforcing effect in terms of order.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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