KR100891551B1 - 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화방법 - Google Patents
철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법에 관한 것으로, 이는 철강을 생산하는 제철소의 고로 및 전로, 산소취련 등의 공정에서 발생되는 슬래그와 전기로에서 발생되는 전기로 및 전로슬래그를 이용하여 이에 이산화탄소를 고정화시키는 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 단계(S100)와; 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 아세트산을 사용하여 염을 침출시키는 단계(S200)와; 염침출단계(S200)에서 제조된 침출액으로부터 아세트산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산칼륨 및 아세트산나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계(S300)와; 분리된 수용액에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 아세트산을 분리하는 분리단계(S400);로 구성되는 것을 특징으로 하여, 광물에 이산화탄소를 고정시킨다.
슬래그, 광물, 탄산화, 염, 비중선별기, 자력선별기, 아세트산, 탄산
Description
본 발명은 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제철소의 고로, 전로, 산소취련공정(AOD 공정) 등에서 부산물로 발생되는 슬래그 및 고철을 원료로 하여 강을 제조하는 전기로에서 발생되는 전기로 및 전로(산화 및 환원) 슬래그를 이용하여 이에 이산화탄소를 흡착시키는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법에 관한 것이다.
산업이 발달됨에 따라 규모가 커져 화석연료의 사용량도 증가되었다. 이들의 연소로 발생되는 이산화탄소의 양이 대기 중에 약 330ppm까지 증가되어 지구온난화에 영향을 끼치는 물질로 알려졌다. 따라서 이산화탄소의 발생 억제 및 이들의 포집 및 저장(해양저장, 지중저장, 유정저장 등) 또는 광물 탄산화에 관련된 기술개발에 관련된 연구가 범세계적으로 이루어지고 있다.
광물탄산화(Mineral carbonation) 기술은 광물 속에 존재하는 알칼리성 물질(CaO, MgO, K2O, Na2O)과 이산화탄소와 반응시켜 탄산염 물질(CaCO3, MgCO3, Na2CO3, K2CO3 등)로 만들어 공장에서 배출되는 이산화탄소를 고정화시키는 기술이다.
광물탄산화( K.S Lackner, Science, Vol. 300 13.6.2003 p. 1677-1678)는 지중, 해양, 유정 등에 포집시키는 것보다 산화칼슘과 산화마그네슘 등을 함유한 광물의 저장 용량이 약 50,000Gt 이상으로 크고, 약 10만년 이상 장기간에 걸쳐 탄산염으로 안정하게 존재하는 장점이 있다. 그러나 일반적으로 칼슘규산염광물이나 마그네슘규산염 광물은 상압하에서 이산화탄소와의 반응속도가 매우 느리기 때문에, 분쇄에 의한 미분체로 됨에 따른 비표면적의 증가로 반응속도를 증기시키는 관련 연구가 계속해서 진행되고 있다.
이와 관련하여 기존에 출원된 슬래그의 광물탄산화 관련 특허공개공보 제 10-2006-0023206 호와, 제 2004-0026383 호와, 제 2002-0050429 호를 분석해 보면, 슬래그를 이용한 이산화탄소 고정화 방법에서 슬래그와 이산화탄소와의 반응효율이 낮고, 반응시간이 길며, 반응공정에서 발생되는 부산물의 품질저하로 이들의 활용도가 낮으며, 이산화탄소의 고정화에 사용된 대상 슬래그의 범위도 한정된 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 철강슬래그를 파분쇄하여 미분말화함으로써 비표면적이 커지기 때문에 반응효율성이 향상되고, 불순물 제거를 통해 이산화탄소와 반응하는 알칼리성 물질의 함유량을 증대시키며, 적극적인 침출방법으로 액체 대 액체간의 이온화 반응을 통해 더욱 효과적인 광물탄산화 반응을 기대할 수 있는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광물탄산화시 발생되는 미량 불순물을 제거하여 재활용되는 부산물의 질적 향상을 도모함으로써 경제성을 제고할 수 있고, 침출반응에 사용된 침출제의 회수 및 재활용을 통해 이산화탄소 고정화에 따른 비용을 감소할 수 있는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 철강산업슬래그의 광물탄산화를 통해 이산화탄소를 고정하는 방법으로, 철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계와; 상기 철 분회수단계에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 아세트산을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계와; 상기 염침출단계에서 제조된 침출액으로부터 아세트산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산칼륨 및 아세트산나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계와; 분리된 수용액에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 아세트산을 분리하는 탄산물 분리단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 철강산업슬래그의 광물탄산화를 통해 이산화탄소를 고정하는 방법으로, 철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계와; 상기 철분회수단계에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 아세트산나트륨을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계와; 상기 염침출단계에서 제조된 침출액으로부터 아세트산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산칼륨 및 아세트산나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계와; 분리된 수용액에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 아세트산나트륨을 분리하는 탄산물 분리단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편으로, 철강산업슬래그의 광물탄산화를 통해 이산화탄소를 고정하는 방법으로, 철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계와; 상기 철분회수단계에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 염산을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계와; 상기 염침출단계에서 제조된 침출액으로부터 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화칼륨 및 염화나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계와; 분리된 수용액에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 염산을 분리하는 탄산물 분리단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 염침출단계에서 제조된 침출액에 함유된 철이온을 산화시켜 침전물로 제거하는 산화단계가 더 포함되고, 상기 철강산업슬래그는 산화칼슘과 산화마그네슘의 총함유량이 20 내지 70wt.%로 구성되고, 상기 산화단계에서는 2가 철이온이 산화제를 통해 3가 철이온으로 산화되고 pH 2.0 내지 13.0의 범위에서 침전물로 제거되는 것을 특징으로 한다.
추가적으로, 상기 탄산물 분리단계에서는 가압수열반응기 또는 상압수열반응기에서 이산화탄소가스의 주입 압력을 0.1 내지 100kg/cm2로 하여 반응시키는 것과, 가압수열반응기 또는 상압수열반응기에서 수용액의 온도를 0 내지 120℃의 범위에서 반응시키는 것을 특징으로 하며, 상기 탄산물 분리단계에서 회수된 아세트산, 아세트산나트륨 및 염산은 상기 염침출단계에서 재이용되는 것을 특징으로 한 다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법은 철강슬래그를 파분쇄하여 미분말화함으로써 비표면적이 커지기 때문에 슬래그와 아세트산, 아세트산 나트륨 또는 염산간의 반응효율성이 향상되고, 철분 및 불수용성 물질을 알카리성 물질과 분리함으로써 이산화탄소와 반응하는 알칼리성 물질의 함유량을 증대시킬 수 있으며, 산성용액과 액화된 알칼리성 물질을 이온화 반응시킴으로써 더욱 효과적인 광물탄산화 반응을 유도할 수 있기 때문에 이산화탄소 저감과 더불어 철강산업에서 발생되는 슬래그를 유용하게 재활용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법은 슬래그에서 분리되는 미량 불순물을 제거하여 광물탄산물과 침출제의 순도를 높임으로써 재활용되는 침출제 및 광물탄산물의 질적 향상을 도모함할 수 있고, 침출반응에 사용된 침출제를 회수 및 재활용하여 이산화탄소 고정화에 따른 비용을 절감할 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법은 현재 토목분야에서 저가치로 활용되고 있는 철강산업 부산물인 슬래그를 이용하여 온실가스를 저감할 수 있어, 국내 철강회사들의 온실가스 의무감축량을 충당하는데 효과적인 대안이 될 수 있고 나아가 온실가스 저감 사업 등을 통한 수익창출을 가능하게 할 것이다. 또한, 광물탄산화 공정 중에서 회수되는 철분, 실리케이트 물질, 탄산칼슘은 부수적인 수익 창출을 가능하게 한다.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법 중 가압수열반응기에서 이산화탄소 고정화를 도시한 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법 중 상압수열반응기에서 이산화탄소 고정화를 도시한 공정도이고, 도 3은 슬래그와 아세트산의 반응에 의한 칼슘의 침출율을 도시한 그래프도이고, 도 4는 철강산업슬래그의 종류에 따라 아세트산에 의한 칼슘성분 침출율을 도시한 그래프도이고, 도 5는 산화제를 사용하여 2가 철이온을 3가 철이온으로 산화시킨 후, pH를 변화시켜 용해된 철이온을 침전물로 제거시킨 다음에 침출액속에 존재하는 철 이온의 농도를 도시한 그래프도이고, 도 6은 아세트산의 농도에 따라 슬래그로부터 칼슘성분의 추 출율을 도시한 그래프도이고, 도 7은 가압반응에서 CO2(g) 주입압력에 따른 아세트산칼슘으로부터 탄산칼슘화율을 도시한 그래프도이며, 도 8은 아세트산칼슘의 초기 농도에 따른 탄산칼슘화율을 도시한 그래프도이다.
본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법은 철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계(S100)와, 상기 철분회수단계(S100)에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 아세트산을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계(S200)와, 상기 염침출단계(S200)에서 제조된 침출액으로부터 아세트산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산칼륨 및 아세트산나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계(S300)와, 분리된 수용액(여액)에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 아세트산을 분리하는 탄산물 분리단계(S400)로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 이산화탄소 고정화 방법은 철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계(S110)와, 상기 철분회수단계(S110)에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 아세트산나트륨을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계(S210)와, 상기 염침출단계(S210)에서 제조된 침출액으로부터 아세트산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산칼륨 및 아세트산나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계(S310)와, 분리된 수용액(여액)에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 아세트산나트륨을 분리하는 탄산물 분리단계(S410)로 구성된다.
한편으로, 본 발명에 따른 이산화탄소 고정화 방법은 철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계(S120)와, 상기 철분회수단계(S120)에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 염산을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계(S220)와, 상기 염침출단계(S220)에서 제조된 침출액으로부터 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화칼륨 및 염화나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계(S320)와, 분리된 수용액(여액)에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 염산을 분리하는 탄산물 분리단계(S420)로 구성된다.
상기 철분회수단계(S100, S110, S120)에서 회수된 철분 이외에, 상기 염침출단계(S200, S210, S220)에서 제조된 침출액에 잔류하는 철 이온을 수거하기 위해 염침출단계(S200, S210, S220) 다음으로 그 침출액에 함유된 철이온을 산화 및 침전시켜 제거하는 산화단계(S230)가 더 포함될 수 있으며, 이러한 산화단계(S230)에 서는 2가 철이온을 3가 철이온으로 산화시킴과 동시에 pH 2.0 내지 13.0의 범위 내에 있도록 하는 산화제를 사용함으로써 철이온을 침전물로 제거하는 것이 바람직한데, 그 이유는 광물탄산화에 따라 생성되는 탄산물의 백색도를 향상시켜 이러한 탄산물 사용 용도의 폭을 넓히기 위해서이다.
상기 탄산물 분리단계(S400, S410, S420)에서는 가압수열반응기 또는 상압수열반응기 내 이산화탄소 가스의 주입 압력을 0.1 내지 100kg/cm2로 하고 수용액의 온도를 0 내지 120℃로 하여 반응 조건을 설정하는 경우가 최적의 조건이고 이러한 실험 데이터는 이하 상세히 기술되어 있으며, 탄산물 분리단계(S400, S410, S420)에서 회수된 아세트산, 아세트산 나트륨, 및 염산은 염침출단계(S200, S210, S220)에서 재이용된다.
이하에서는 표와 도면을 참조로 하여, 본 발명에 따른 이산화탄소 고정화 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
철강산업에서 발생되는 슬래그는 표 1과 같이 년간 약 2,000만톤 발생되고, 표 2와 같이 이산화탄소와 반응할 수 있는 산화칼슘 및 산화마그네슘 성분이 약 50% 전후로 함유되어 있으므로, 철강산업슬래그는 철강산업이 발달된 국내외 국가에서 이산화탄소를 대량으로 안정하게 고정화시킬 수 있는 장점을 갖고 있는 물질 이다.
표-1
표-2
또한, 고로 슬래그는 반응성이 좋은 비정질 형태로 존재하며, 전로 슬래그의 경우는 FeO2, CaO·Fe2O3, 3CaO·SiO2, 2CaO·SiO2,CaO 등의 광물상으로, 전기로 슬래그는 MetalFe, Wustite(FeO), Magnetite(Fe3O4) Gehlenite(2CaO·Al2O·3SiO2) Monticellite (CaO·MgO·SiO2)등으로 존재한다. 따라서 고로슬래그는 철분의 회수없이 바로 파분쇄하여 사용이 가능하다. 그러나 전로 및 전기로 슬래그에는 금속철 및 산화철 등의 유가 금속이 함유되어 있기 때문에 이들의 구성물질간의 단체분리, 비중 및 자력선별에 의한 철분을 회수한 후 산화칼슘 및 산화마그네슘 성분의 함유량이 높아진 나머지 슬래그를 이산화탄소의 고정화에 사용하면, 제강슬래그도 이산화탄소를 탄산염 형태로 장기적으로 안정하게 저장할 수 있는 장점이 있는 물질이다.
따라서, 1톤의 철강 슬래그는 화학양론상 약 420kg의 이산화탄소를 포집할 수 있는 능력을 가지고 있다고 볼수 있다. 특히, 천연광물이외에 다른 산업분야에서 발생되는 산화칼슘과 산화마그네슘을 함유한 부산물을 활용한다면, 이산화탄소 저감, 부산물의 고부가가치 재활용, 공정 부산물을 활용할 수 있는 장점이 있다.
(실시 예1)
도 3은 본 발명에 따른 침출조에서 각종 철강산업슬래그와 침출액의 첨가량에 따른 칼슘성분의 침출율을 나타낸 것으로, 슬래그를 단지 물과 반응시키면 전혀 칼슘 성분이 용출되지 않는 것으로 나타났다. 그러나 약산인 아세트산의 농도가 커질수록 칼슘의 추출율은 증가되어 슬래그 1g 에 20mL의 아세트산을 가하면 20분 이내에 슬래그에 함유된 칼슘성분이 거의 100% 침출되는 것으로 나타났다.
따라서 슬래그에 직접 이산화탄소가스를 반응시키는 고-액-기 반응보다는 상술한 슬래그와 침출제와의 반응으로 형성된 아세트산칼슘 수용액과 액-액 반응으로 이산화탄소를 반응시키면 이산화탄소의 포집속도가 고-액-기 반응보다는 훨씬 빨라질 것으로 판단된다.
(실시예 2)
도 4는 침출조에서 철강산업슬래그의 종류에 따른 칼슘성분의 침출율을 보인 것으로, 천연광물인 규회석로부터 칼슘 추출율이 50%정도에 반하여, 슬래그의 칼슘 침출율이 80%이상으로 전반적으로 매우 높은 것으로 나타났다. 그리고 슬래그도 고로슬래그 > 전기로 슬래그 > 전로슬래그 > AOD 공정 슬래그의 순으로 칼슘 성분의 추출율이 낮아지는 것으로 나타났는데 이것은 고로슬래그는 비정질로 존재하여 아세트산과의 반응성이 높은 것으로 판단되며, 제강 슬래그 종류는 결정성이 발달되어 함유된 구성광물이 아세트산과의 반응성 차이로 칼슘 성분의 침출율이 다소 낮아진 것으로 보인다.
(실시예 3)
도 5는 아세트산에 의해서 침출된 용액에 과산화수소(H2O2)로 침출액에 용해되어 존재하는 2가 철이온을 3가 철이온으로 산화시킨 후 pH 변화시켜 침전물로 제거한 결과이다. 슬래그로 이산화탄소를 고정화시키는 과정에서 부산물로 탄산칼슘이 생성되는데 이때 철이 이들 물질에 함유되면 이들의 산화로 백색도가 감소될 수 있다. 결과적으로 이들 용해된 철 성분을 탄산화 반응전에 제거하여 부산물인 탄산칼슘의 백색도를 향상시킴으로서 이들을 고부가가치 용도로 활용이 가능할 것이다.
(실시예 4)
도 6은 침출제인 아세트산의 농도에 따른 슬래그로부터 칼슘성분의 침출율을 나타낸 것으로, 아세트산의 농도가 10wt.%이상이었을 때 슬래그로부터 칼슘 성분의 침출율이 100%되는 것으로 나타났다. 따라서 슬래그로부터 칼슘 성분의 침출율을 높이기 위해서는 아세트산칼슘의 용해도를 고려하여 최대의 양으로 슬래그와 아세트산을 혼합하여 칼슘 성분을 추출하는 것이 바람직해 보인다.
(실시예 5)
도 7은 본 발명에 따른 가압 수열 반응기의 이산화탄소 주입압력에 따른 아세트산칼슘의 탄산칼슘화율을 보인 것으로, 도면에서 알 수 있는 바와 같이 가압반응기내의 이산화탄소 주입압력이 30kg/cm2정도일 때 가장 높은 아세트산칼슘 수용액 의 탄산칼슘화율을 보였다. 이산화탄소의 압력이 30kg/cm2이상으로 되면 탄산칼슘화율이 다소 저하되는 것으로 나타났다.
(실시예 6)
도 8은 슬래그와 아세트산의 반응으로 형성된 아세트산칼슘 수용액의 농도에 따른 탄산칼슘화율을 알아보기 위하여 아세트산칼슘의 초기농도에 따른 아세트산칼슘의 탄산칼슘화율을 보인 것으로, 아세트산칼슘 수용액의 초기 농도가 높아짐에 따라 탄산칼슘화율도 비례하여 높아지는 것으로 나타났다. 따라서 아세트산칼슘 수용액의 초기 농도가 각 온도에서 이들의 용해도가 되는 양까지 슬래그와 아세트산을 반응시키면 전체적으로 슬래그에 의한 이산화탄소의 고정화율이 증가되어 이산화탄소의 포집속도도 증가될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법 중 가압수열반응기에서 이산화탄소 고정화를 도시한 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법 중 상압수열반응기에서 이산화탄소 고정화를 도시한 공정도.
도 3은 슬래그와 아세트산의 반응에 의한 칼슘의 침출율을 도시한 그래프도.
도 4는 철강산업슬래그의 종류에 따라 아세트산에 의한 칼슘성분 침출율을 도시한 그래프도.
도 5는 산화제를 사용하여 2가 철이온을 3가 철이온으로 산화시킨 후, pH를 변화시켜 용해된 철이온을 침전물로 제거시킨 다음에 침출액속에 존재하는 철 이온의 농도를 도시한 그래프도.
도 6은 아세트산의 농도에 따라 슬래그로부터 칼슘성분의 추출율을 도시한 그래프도.
도 7은 가압반응에서 CO2(g) 주입압력에 따른 아세트산칼슘으로부터 탄산칼슘화율을 도시한 그래프도.
도 8은 아세트산칼슘의 초기 농도에 따른 탄산칼슘화율을 도시한 그래프도.
Claims (9)
- 철강산업슬래그의 광물탄산화를 통해 이산화탄소를 고정하는 방법에 있어서,철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계(S100)와;상기 철분회수단계(S100)에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 아세트산을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계(S200)와;상기 염침출단계(S200)에서 제조된 침출액으로부터 아세트산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산칼륨 및 아세트산나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계(S300)와;분리된 수용액에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 아세트산을 분리하는 탄산물 분리단계(S400);로 구성되는 것을 특징으로 하는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
- 철강산업슬래그의 광물탄산화를 통해 이산화탄소를 고정하는 방법에 있어서,철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계(S110)와;상기 철분회수단계(S110)에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 아세트산나트륨을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계(S210)와;상기 염침출단계(S210)에서 제조된 침출액으로부터 아세트산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산칼륨 및 아세트산나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계(S310)와;분리된 수용액에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 아세트산나트륨을 분리하는 탄산물 분리단계(S410);로 구성되는 것을 특징으로 하는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
- 철강산업슬래그의 광물탄산화를 통해 이산화탄소를 고정하는 방법에 있어서,철강산업에서 발생되는 슬래그를 파분쇄한 후, 비중선별기나 자력선별기에 의해서 철분을 회수하는 철분회수단계(S120)와;상기 철분회수단계(S120)에서 철분이 제거되고 남은 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화칼륨 및 산화나트륨과 불수용성 물질을 염산을 사용하여 염을 침출시키는 염침출단계(S220)와;상기 염침출단계(S220)에서 제조된 침출액으로부터 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화칼륨 및 염화나트륨이 용해된 수용액과 불수용성 물질을 침전조에서 분리하는 단계(S320)와;분리된 수용액에 이산화탄소를 주입하여 생성된 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탄산칼륨 및 탄산나트륨과 염산을 분리하는 탄산물 분리단계(S420);로 구성되는 것을 특징으로 하는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,상기 염침출단계(S200, S210, S220)에서 제조된 침출액에 함유된 철이온을 산화시켜 침전물로 제거하는 산화단계(S230)가 더 포함되는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 철강산업슬래그는 산화칼슘과 산화마그네슘의 총함유량이 20 내지 70wt.%로 구성되는 것을 특징으로 하는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 산화단계(S230)에서는 2가 철이온이 산화제를 통해 3가 철이온으로 산화되고 pH 2.0 내지 13.0의 범위에서 침전물로 제거되는 것을 특징으로 하는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 탄산물 분리단계(S400, S410, S420)에서는 가압수열반응기 또는 상압수 열반응기에서 이산화탄소 가스의 주입 압력을 0.1 내지 100kg/cm2로 하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 탄산물 분리단계(S400, S410, S420)에서는 가압수열반응기 또는 상압수열반응기에서 수용액의 온도를 0 내지 120℃의 범위에서 반응시키는 것을 특징으로 하는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
- 청구항 4에 있어서,상기 탄산물 분리단계(S400, S410, S420)에서 회수된 아세트산, 아세트산나트륨 및 염산은 상기 염침출단계(S200, S210, S220)에서 재이용되는 것을 특징으로 하는 철강산업슬래그의 광물탄산화에 의한 이산화탄소 고정화 방법.
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