Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.32
no.5
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pp.191-198
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2022
Zirconia and titanium alloys, which are mainly used for dental implant materials, have poor osseointegration and osteogenesis abilities due to their bioinertness with low bioactivity on surface. In order to improve their surface bioinertness, surface modification with a bioactive material is an easy and simple method. In this study, akermanite (Ca2MgSi2O7), a silicate-based bioceramic material with excellent bone bonding ability, was synthesized by a solid-state reaction and investigated its bioactivity from the analysis of surface dissolution and precipitation of hydroxyapatite particles in SBF solution. Calcium carbonate (CaCO3), magnesium carbonate (MgCO3), and silicon dioxide (SiO2) were used as starting materials. After homogeneous mixing of starting materials by ball milling and the drying of at oven, uniaxial pressing was performed to form a compacted disk, and then heat-treated at high temperature to induce the solid-state reaction to akermanite. Bioactivity of synthesized akermanite disk was evaluated with the reaction temperature from the immersion test in SBF solution. The higher the reaction temperature, the more pronounced the akermanite phase and the less the surface dissolution at particle surface. It resulted that synthesized akermanite particles had high bioactivity on particle surface, but it depended on reacted temperature and phase composition. Moderate dissolution occurred at particle surfaces and observed the new precipitated hydroxyapatite particles in synthetic akermanite with solid-state reaction at 1100℃.
The hydration reaction of the slag-gypsum system was studied by X-ray diffraction, differential thermal analysis, optical icroscopic observation, and measurement of heat liberation of hydration. 1. Domestic granulated slag was almost noncrystalized state, and its mineral compositions calculated were 46.53% of gehlenite, 28.14% of akermanite, and 19.04% of wollastonite. 2. The slag quenched with water at relatively high temperature had better reactivity. 3. The production of ettringite, CSH gel and AH3 gel were stimulated by effect of $Ca(OH)_2$, $Mg(OH)_2$ and calcined dolomite as activators, and the strength of hardened body would be developed by forming compacted microstructure.
Studies on the recovery conditions and optimization process for valuable metal recovery through chemical treatment from detoxified asbestos-containing waste composed of calcium silicate, larnite, merwinite, and akermanite were conducted. The main components, Si, Ca, and Mg, of detoxified asbestos-containing waste (DACW) were separated and recovered in the form of SiO2, CaSO4, and Mg(OH)2 compounds, respectively. Each separated component was confirmed through X-ray diffraction (XRD) and inductively coupled plasma spectrometer (ICP) analysis. The recovery conditions for each component were first treating them with an acid to separate SiO2 and subsequently with H2SO4 to recover Ca in the form of sulfate, CaSO4. The remaining Mg was recovered by precipitation with Mg(OH)2 under strong basic conditions. This study suggested that it is possible to convert existing treatment process of asbestos waste by landfill through recovering the components into a resource-recycling green technology.
Iron oxides are the essential coloring oxides in traditional ceramic glazes. However, when Fe is involved in the coloration in the form of ions or colloids in glazes with low Fe content, it is difficult to identify the iron oxide phases. Generally, in many these glazes, Ca-rich minerals are observed by X-ray diffraction (XRD) or microscopic images, owing to their devitrification by the high Ca content. This study attempts to elucidate the correlation between the crystalline structure and coloration in the glazes while mainly focusing on neoformed Ca-rich minerals and Fe content. An experimental firing was carried out to produce tree ash glazes, with pine tree ash and Buyeo feldspar. In the case of oxidation glazes, the scanning electron microscopy (SEM) images and XRD patterns did not exhibit any Ca-rich crystals, and all the visible light reflectance spectra lines exhibited a similar shape. In contrast, the reduction glazes divided into blue glazes and other colored glazes according to the shapes of their reflectance spectra. It was confirmed that the influence of Ca-rich minerals on the glaze color was more pronounced than the blue color of the reduction glazes when the Ca and feldspar contents were sufficiently high and low, respectively, to form wollastonite. As the Ca content increased and the elemental composition of the reduction glazes changed, the neoformation of the Ca-rich minerals, such as wollastonite, anorthite, diopside, and akermanite was sequentially observed.
This shdy was invcsligated on reduction rate of EAF dust wth solid carbon cantents. The rate equation for reduction ofEAF dust was obtaincd in the tempcrahlrc range cot 910-108O"C, and the ratio of zinc removal and metallization raho of ironoxides to thc reaction time was also analysed. From the XRD analysis for slag residues '||'&'||'er reaction, the cxistcncc DI themixture of Akemmite[Ca2MgSi2O.] and SiO, was identified.ed.
This paper was prepared to characterize a physico-chemical and mineralogical examination on blast furnace slag as a source of silicate fertilizer, which was quenched with high pressure water stream in process of iron refinery at Pohang Iron and Steel Manufacturing Inc. Quenched slag was more coarse in particle size compared to present commercial silicate fertilizer milled from air-cooled slag and mostly generated in size of 1 to 2 mm. The total chemical composition of quenched and air-cooled slags was same but mineralogical composition was quite different. The former was composed of amorphous materials resulting in more soluble silica content, however, the latter contained dominantly crystalline minerals such as akermanite, gehlenite and wollastonite which meant less soluble ones. Latent cementing property and angular surface of gain of the slag made it difficult to apply the slag directly, however, it could be used as a source of silicate fertilizer and soil ammendment.
To recycle waste materials, this work was focused on development of glass-ceramic from incinerator fly ash with a large content of Cl and its physical property was evaluated. In the process, water washing as a pre-treatment before melting the fly ash was used to remove large amount of Cl component in the ash and to reduce melting temperature. As a result, glass was obtained at below $100^{\circ}C$ compared to the melting temperature before washing the ash. Also, internal crystallization occurred under single stage heat treatment (at $850-950^{\circ}C$ for 20-340min) without adding other materials into the ash. It was shown that the glass-ceramic was composed of four crystals, diopside, anorthite, akermanite, and unknown phase. Hardness of 8.3GPa was found in the glass-ceramic, which is a high value compared to reported others. Thus, the present process suggests that a good glass-ceramic produced from an incinerator ash could be applicable for structural materials in terms of economic and environmental points.
In order to maximize the recycling of converter slag to the more valuable fields, such as high quality aggregates for construction, cement industry and flux for ion making. It will be very important to control the compositions and properties of converter slag to suit the purpose of utilizastion. In this study, converter slag (STELCO, CANADA) was mixed with 5%~30% $SiO_2$and 7% carbon, and then reduced at $1650^{\circ}C$. After the reduction was completed, the reformed slags were cooled to room temperature in the furnace. All of the slags were then characterized using SEM-EDX, XRD and chemical analysis. Also the compressive strengths and densities of the reformed slags were measured to compare with natural aggregates. XRD analysis shows that th phases of reformed slags are changed from bredigite+merwinite mixed phases of 10% $SiO_2$added reduction to akermanite phases of 20% and 30% $SiO_2$ added reduction. But the SEM-EDX analysis revealed that the phase distribution of the reformed slags was changed very sensitively and complicately depends on the change of slag compositions. And also the properties of reformed slags are changed very much depend on the phase distribution. About one third of Cadmium and on fifth of Vanadium are remained in reduction reformed converter slag. Another heavy metal elements such as cobalt, zinc, lead are removed up to more than 90-95% of original slag. The compressive strength and density of 25% $SiO_2$ added and reformed slag is very near to natural granite. This is superior more than 10% to Thyssen's $SiO_2$ added and oxidized converter slag aggregates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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