KR101173063B1 - Method of fixing carbon dioxide comprising a step of recycling the used extraction solvent - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이산화탄소의 고정방법에 관한 것으로서, 산처리를 통해 자연광물이나 제강 슬래그로부터 금속이온성분을 추출하고 여기에 이산화탄소를 주입하여 탄산염화 반응을 시켜 이산화탄소를 고정함에 있어 pH 조정 과정을 생략함으로써 반응을 효율적으로 진행하고 연속 고정이 가능하도록 하고 또한 폐기되는 추출용매를 재활용함으로써 전체 이산화탄소 고정비용을 절감할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명을 사용하여 이산화탄소를 고정할 경우 제철 산업 현장에서 발생하는 이산화탄소를 효율적으로 제거하여 온실 가스 발생을 대폭 감소시킬 수 있고 폐자원인 재강 슬래그를 재활용할 수 있는 장점도 있다. The present invention relates to a method for fixing carbon dioxide, which extracts metal ions from natural minerals or steelmaking slag through acid treatment and injects carbon dioxide into the carbonation reaction to omit the pH adjustment process in fixing carbon dioxide. The present invention relates to a method for reducing the overall cost of fixing carbon dioxide by efficiently proceeding, enabling continuous fixing, and recycling recycled extractant.
When the carbon dioxide is fixed using the present invention, carbon dioxide generated in the steelmaking industry can be efficiently removed to significantly reduce greenhouse gas generation, and there is an advantage of recycling waste steel slag.
Description
본 이산화탄소의 고정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자연광물이나 제철소에서 발생하는 제강슬래그를 이용하여 이산화탄소를 고정함으로써 대기 중에 이산화탄소가 배출되는 것을 줄이는 동시에 자연광물이나 제강슬래그를 활용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of fixing carbon dioxide, and more particularly, to a method of using natural minerals or steelmaking slags while reducing carbon dioxide emissions to the atmosphere by fixing carbon dioxide using steelmaking slags generated from natural minerals or steel mills. .
이산화탄소는 최근 화석연료의 다량 소비에 의해 급속히 증가되고 있으며, 그 결과 지구온난화의 주된 원인으로 인식되고 있다. 따라서 전세계 각국에서는 이러한 이산화탄소의 공기 중 배출을 줄이려는 노력과 규제를 강화하고 있다. Carbon dioxide is rapidly increasing in recent years due to large consumption of fossil fuels, and as a result, it is recognized as a major cause of global warming. As a result, countries around the world are stepping up efforts and regulations to reduce emissions of carbon dioxide into the air.
이러한 이산화탄소의 배출억제는 화석연료의 사용을 절감하는 방법과 발생되는 이산화탄소를 분리, 회수하여 고정화하는 방법이 있다. 이 중 후자의 방법은 이산화탄소를 분리, 회수하여 메탄올 합성의 원료로서 이용하는 방법 또는 이산화탄소의 분리, 회수 후에 해양 투기하거나 광물탄산염으로서 고정화하는 방법 등이 연구되고 있다. Inhibition of carbon dioxide emissions includes a method of reducing the use of fossil fuels and a method of separating, recovering and fixing carbon dioxide generated. Among the latter methods, a method of separating and recovering carbon dioxide and using it as a raw material for methanol synthesis, or a method of separating and recovering carbon dioxide by ocean dumping or immobilization as a mineral carbonate, has been studied.
상기 광물탄산염으로서 고정화하는 방법은 광물 속에 존재하는 알칼리성 물질(CaO, MgO, K2O, Na2O 등)과 이산화탄소를 반응시켜 탄산염물질(CaCO3, MgCO3, Na2CO3, K2CO3 등)로 만들어 공장에서 배출되는 이산화탄소를 고정화하는 기술이다.
The method of immobilizing as mineral carbonate is to react carbonic acid substances (CaCO 3 , MgCO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO) by reacting carbon dioxide with alkaline substances (CaO, MgO, K 2 O, Na 2 O, etc.) present in minerals. 3, etc.) to fix the carbon dioxide emitted from the plant.
한편, 제철소의 제강 공정에서 발생되는 슬래그로는 용선예비처리 슬래그, 전로슬래그, 스테인레스 슬래그, 전기로 슬래그 등이 있는데 이들 제강슬래그는 시멘트, 도로 및 토목 공사시 채움용 골재로 일부 활용되고 있으나, 나머지는 대부분 매립되고 있는 실정이다. 그러나 매립지 확보가 점차 어려워지고 지금까지의 활용 방법만으로는 한계가 있기 때문에 이와 같이 버려지는 제강슬래그를 활용하기 위한 다양한 방안들이 제시되고 있다. On the other hand, slag generated in the steelmaking process of steel mills include molten iron preliminary slag, converter slag, stainless slag, and electric furnace slag. These steelmaking slags are partially used as filling aggregates for cement, road, and civil engineering works. Most of them are landfilled. However, since landfilling becomes increasingly difficult and there are limitations to the methods of utilization up to now, various methods for utilizing the discarded steel slag have been proposed.
대한민국 공개 특허 특2002-0050429호는 해양에서 슬래그를 활용할 수 있는 부분으로서 이산화탄소를 제강슬래그 표면에 고정하여 항만 건설 등의 용도와 인공어초와 같은 해양 생물용으로 활용하는 방법을 제안하고 있다. Korean Laid-Open Patent Publication No. 2002-0050429 proposes a method for fixing carbon dioxide on the surface of steelmaking slag as a part that can utilize slag in the ocean and using it for marine life such as port construction and artificial reefs.
또한, 대한민국 공개 특허 2006-0023206호는 일정 정도의 함수량을 갖는 슬래그를 이산화탄소와 반응시켜 슬래그 표면에 이산화탄소를 고정화하는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 상기 두 문헌에 기재된 방법은 이산화탄소와 슬래그의 반응효율이 낮아 반응시간이 지나치게 길므로 경제적 효용성이 떨어진다는 단점이 있다. In addition, Korean Patent Publication No. 2006-0023206 proposes a method of immobilizing carbon dioxide on the surface of slag by reacting slag having a certain water content with carbon dioxide. However, the methods described in the two documents have a disadvantage that the reaction efficiency is too long because the reaction efficiency of carbon dioxide and slag is too long, thereby reducing the economic utility.
대한민국 등록 특허 0891551호(출원번호: 2008-0025573)은 철강슬래그에서 추출된 알칼리성분과 기체상 이산화탄소를 탄산화 반응을 시키기 위하여 가압수열반응 또는 상압수열반응을 이용하는 방법을 제안하고 있으나, 수열반응에 따른 에너지 소모가 매우 크고, 알칼리성분과 이산화탄소의 탄산화 반응 이후의 처리 과정에 대해서는 언급이 없어 이산화탄소의 고정화가 어떻게 진행되는 지에 관하여 명확한 설명이 없다.Korean Patent Registration No. 0891551 (Application No. 2008-0025573) proposes a method using a pressurized hydrothermal reaction or an atmospheric hydrothermal reaction in order to carbonate an alkali component extracted from steel slag and gaseous carbon dioxide. The consumption is very high and there is no mention of the treatment process after the carbonation reaction of the alkali component and carbon dioxide, so there is no clear explanation on how the immobilization of carbon dioxide proceeds.
또한, 대한민국 등록 특허 0801542호(출원번호: 2006-0105753)는 자연광물인 활석을 이용하여 이산화탄소를 고정화하는 방법을 제안하고 있으나, 입도를 125μm 이하로 해야 하기 때문에 광물의 파쇄 단계에서 지나치게 많은 에너지가 소모된다는 문제점이 있으며, 알칼리 성분을 추출하기 위하여 아세트산과 같은 약산성 용매로 처리하는데 이산화탄소를 탄산염화하여 고정시키기 위하여 pH를 증가시키는 과정에서 일부 금속 이온(예: Ca2 +)과 수산화이온(OH-)이 반응하여 소석회(milky lime, Ca(OH)2)가 생성되고 이 중 일부가 부유하면서 추출용액에서 부유물질을 침전 또는 여과하는 분리공정이 추가로 필요하게 된다. 또한, 침강성 탄산염이 생성과 동시에 액상에서 부유하게 되어 이 역시 분리가 어렵고 이러한 문제점으로 인해 연속 공정에 제약을 받게 되고 경제성이 떨어져 실제 공정에 활용되기는 어려운 문제가 있다.
In addition, Korean Patent Registration No. 0801542 (Application No. 2006-0105753) proposes a method of immobilizing carbon dioxide using talc, which is a natural mineral, but because the particle size should be 125 μm or less, too much energy is consumed in the mineral crushing step. consumption, and the problem in that, some of the metal ions in the process of increasing the pH to secure the screen carbonate carbon dioxide to process a weakly acidic solvent such as acetic acid in order to extract the alkaline components (such as: Ca 2 +) and hydroxide ions (OH - ) Is reacted to produce lime lime (Ca (OH) 2 ), and some of these are suspended, and a separation step of precipitating or filtering the suspended solids in the extraction solution is additionally required. In addition, the precipitated carbonate is suspended in the liquid phase at the same time as the production is also difficult to separate and due to this problem is constrained by the continuous process, there is a problem that the economic efficiency is difficult to be utilized in the actual process.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 한계를 극복하여 이산화탄소를 효율적으로 고정화하고 실제 공정에 활용될 수 있는 방법을 제공하기 위하여 안출된 것으로서, 액상 반응을 통해 이산화탄소와의 반응효율을 높이고, 상온 상압 반응을 이용하여 에너지 소모를 줄이는 동시에, 이산화탄소의 고정화 반응을 위한 pH 조정 과정을 생략함으로써 부유 소석회 발생을 억제할 수 있어 연속 공정을 가능하게 하기 위한 방법을 제공하고자 하는 것이다. 아울러 탄산염 분리 후 발생하는 폐 추출용액을 재활용함으로써 이산화탄소 고정 비용을 절감할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention has been made to overcome the limitations of the prior art as described above to efficiently fix carbon dioxide and provide a method that can be utilized in the actual process, to increase the reaction efficiency with carbon dioxide through a liquid phase reaction, room temperature atmospheric pressure reaction By reducing the energy consumption by using a while, by suppressing the pH adjustment process for the immobilization reaction of carbon dioxide to suppress the generation of suspended slaked lime to provide a method for enabling a continuous process. In addition, it is to provide a method that can reduce the fixed cost of carbon dioxide by recycling the waste extraction solution generated after carbonate separation.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 The present invention to achieve the above object
(1) 자연광물 또는 제강슬래그를 산처리하여 금속이온성분을 추출하는 단계;(1) extracting metal ions by acid treatment of natural mineral or steelmaking slag;
(2) (1)단계에서 얻어진 금속이온성분을 함유하는 추출용액에 이산화탄소를 주입하여 탄산염화 반응시키는 단계;(2) carbonate reaction by injecting carbon dioxide into the extraction solution containing the metal ion component obtained in step (1);
(3) (2)단계에서 얻어진 탄산염을 포함하는 용존 용액을 용존 탄산염 저장조로 이송시켜 저장하는 단계;(3) transferring the dissolved solution containing the carbonate obtained in step (2) to a dissolved carbonate storage tank and storing the dissolved solution;
(4) 상기 저장된 용존 탄산염을 탄산염 분리 및 정제조로 이송시킨 후 pH를 7이상으로 조정하여 탄산염을 분리시키는 단계; 및 (4) separating the carbonates by transferring the stored dissolved carbonates to the carbonate separation and purification tank and adjusting the pH to 7 or more; And
(5) (4)단계에서 탄산염이 분리되어 얻어진 여액을 산처리하여 (1)단계의 추출용매로서 재활용하는 단계를 포함하는 이산화탄소의 고정방법을 제공한다.
(5) It provides a fixed method of carbon dioxide comprising the step of acid-treating the filtrate obtained by separating the carbonate in step (4) as the extraction solvent of step (1).
본 발명에 따른 이산화탄소 고정화방법은 자연광물이나 제강슬래그를 산처리하여 금속 이온을 추출하여 반응시킴으로써 종래의 고체-기체 간의 반응에 비하여 반응 효율이 매우 우수하고, 상온 상압 조건에서 반응이 이루어지므로 수열 합성과 같은 고에너지를 필요로 하는 공정이 없어 에너지 소모를 줄일 수 있으며, 이산화탄소의 고정화 반응을 위한 pH 조정 과정을 생략함으로써 부유 소석회 발생을 억제할 수 있어 연속 공정이 가능하다. In the carbon dioxide immobilization method according to the present invention, the acidic treatment of natural minerals or steelmaking slag extracts metal ions and reacts, and thus the reaction efficiency is very excellent compared to the conventional solid-gas reaction. There is no process that requires high energy, such as energy consumption can be reduced, and by eliminating the pH adjustment process for the immobilization reaction of carbon dioxide can suppress the generation of suspended slaked lime can be a continuous process.
본 발명에 따른 이산화탄소 고정화 방법은 현재 토목 분야에서 저가치로 활용도가 매우 낮은 제강 슬래그를 이용하여 이산화탄소를 저감할 수 있으므로 국내 철강 회사들의 온실가스 의무 감축량을 충당하는데 효과적인 대안이 될 수 있고 아울러 지금까지는 버려지는 제강슬래그를 탄산염으로 재활용할 수 있으므로 일석이조의 방안이라고 할 수 있다. Since the carbon dioxide immobilization method according to the present invention can reduce carbon dioxide by using steel slag which is very low in utilization in the civil engineering field, it can be an effective alternative to meet the GHG reduction of domestic steel companies. Since the steel slag that is discarded can be recycled as carbonate, it can be said to be a solution of two birds.
또한, 종래의 이산화탄소 고정 비용의 50% 이상을 차지하던 폐 용액의 제조, 정제 및 폐기 비용을 절감하여 전체 비용을 줄일 수 있고, 추출 용액 사용량 절감에 따른 이산화탄소 순고정량을 증대시킬 수 있다. In addition, it is possible to reduce the overall cost by reducing the cost of manufacturing, refining and disposing of the waste solution, which accounted for more than 50% of the fixed cost of carbon dioxide, it is possible to increase the net fixed amount of carbon dioxide according to the reduced amount of extraction solution.
도 1은 기존의 슬래그를 이용한 이산화탄소의 고정화 방법의 일 예를 나타내는 공정도이다.
도2는 본 발명에 따른 자연광물 또는 제강슬래그를 이용한 이산화탄소의 고정화 방법을 나타내는 공정도이다. 1 is a process chart showing an example of a method of immobilizing carbon dioxide using a conventional slag.
2 is a process chart showing a method of immobilizing carbon dioxide using natural minerals or steelmaking slag according to the present invention.
이하에서는 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 이산화탄소 고정방법은 Carbon dioxide fixing method of the present invention
(1) 자연광물 또는 제강슬래그를 산처리하여 금속이온성분을 추출하는 단계;(1) extracting metal ions by acid treatment of natural mineral or steelmaking slag;
(2) (1)단계에서 얻어진 금속이온성분을 함유하는 추출용액에 이산화탄소를 주입하여 탄산염화 반응시키는 단계;(2) carbonate reaction by injecting carbon dioxide into the extraction solution containing the metal ion component obtained in step (1);
(3) (2)단계에서 얻어진 탄산염을 포함하는 용존 용액을 용존 탄산염 저장조로 이송시켜 저장하는 단계;(3) transferring the dissolved solution containing the carbonate obtained in step (2) to a dissolved carbonate storage tank and storing the dissolved solution;
(4) 상기 저장된 용존 탄산염을 탄산염 분리 및 정제조로 이송시킨 후 pH를 7이상으로 조정하여 탄산염을 분리시키는 단계; 및 (4) separating the carbonates by transferring the stored dissolved carbonates to the carbonate separation and purification tank and adjusting the pH to 7 or more; And
(5) (4)단계에서 탄산염이 분리되어 얻어진 여액을 산처리하여 (1)단계의 추출용매로서 재활용하는 단계(5) acid treatment of the filtrate obtained by separating the carbonate in step (4) and recycling as the extraction solvent in step (1)
를 포함하여 구성된다. It is configured to include.
상기 (1)단계에서의 자연광물은 특별히 한정하지는 않으나, 산화칼슘, 산화마그네슘을 다량 함유하고 있는 감람암(peridotites), 현무암(basalts), 활석(talc), 사문암(serpentine), 규회석 등의 광물을 사용할 수 있다. 이 중 사문암과 규회석의 산화칼슘 및 산화마그네슘 함량비율은 하기 표 1과 같다.The natural mineral in step (1) is not particularly limited, but minerals such as peridotites, basalts, talc, serpentine, and wollastonite containing a large amount of calcium oxide and magnesium oxide Can be used. Among them, the content ratio of calcium oxide and magnesium oxide of serpentine and wollastonite is shown in Table 1 below.
또한, 상기 (1)단계에서의 제강슬래그는 철강제철소에서 발생하는 고로, 전로, 산소취련 공정에서 발생하는 슬래그, 전기로 슬래그 또는 전로 슬래그 등이 있으며, 제강 슬래그는 시멘트 및 도로용, 토목용 공재로 대부분 활용되고 있고 각종 제강 슬래그의 화학성분은 하기 표 1과 같다. In addition, the steelmaking slag in the step (1) is a blast furnace, a converter, a slag generated in the oxygen smelting process, an electric furnace slag or a converter slag, etc. generated in the steel mill, steelmaking slag is a cement and road, civil engineering materials The chemical composition of various steelmaking slag is used as shown in Table 1 below.
상기 자연광물 및 제강슬래그를 산화칼슘 및 산화마그네슘 등 금속산화물을 다량 함유하고 있어 높은 염기도를 나타내며, 산처리를 통하여 금속산화물의 금속성분이 용액 중에 용출되어 알카리성을 나타낸다. 금속이온성분은 대부분이 Ca2 +, Mg2+이고 나머지 성분 중에는 K+, Na+ 등이 존재할 수 있다. The natural mineral and steelmaking slag contain a large amount of metal oxides such as calcium oxide and magnesium oxide, and exhibit high basicity. The metal component of the metal oxide is eluted in solution through acid treatment to give alkalinity. Metal ion component may be present in most of these, such as Ca 2 +, Mg 2+, and during the rest of the components K +, Na +.
상기 산처리는 pH 3~5의 범위로 실시되는 것이 바람직하며, 이를 위하여 아세트산, 아세트산나트륨, 염산 등의 산 물질을 적절한 농도로 조정하여 사용할 수 있다. The acid treatment is preferably carried out in the range of
상기 산처리에 의해 칼슘, 마그네슘 등의 금속 이온이 용출된 용액의 pH는 산성의 성질을 가진다. The pH of the solution in which metal ions such as calcium and magnesium are eluted by the acid treatment is acidic.
종래의 방법에 있어서는 탄산염 고정화 반응을 위해 추출용액의 pH를 12 정도로 조정하고 이산화탄소를 주입하여 탄산염 침전물을 만드는 방법을 사용했었다. 이 때 pH 조정 과정에서 일부의 용존 금속 이온(Ca2 +, Mg2 + 등)이 수산화 이온(OH-)와 반응하여 소석회(lime) 침전물을 형성하여 이들이 액상에 부유하는 문제점이 있었다. 이러한 부유물은 효과적으로 분리하지 않으면 연속적인 이산화탄소 고정화 공정에 제약이 따르고 결과적으로 대량의 이산화탄소를 처리하는 것은 어렵게 된다. (도 1) In the conventional method, the pH of the extraction solution was adjusted to about 12 for carbonate immobilization and carbon dioxide was injected to make a carbonate precipitate. At this time, some of the dissolved metal ions (Ca 2 + , Mg 2 +, etc.) reacts with hydroxide ions (OH − ) in the pH adjustment process to form lime precipitate, which causes them to float in the liquid phase. If not suspended effectively, these suspended solids will be constrained by a continuous carbon dioxide immobilization process and, as a result, difficult to process large quantities of carbon dioxide. (Fig. 1)
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 한계점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, pH를 12 정도로 조정하는 과정을 생략한 것에 특징이 있다. pH를 조정하는 과정을 생략함으로써 소석회 발생을 방지할 수 있어 부유물 생성이 없고 이에 따라 연속공정이 가능하여 이산화탄소의 대량 처리가 가능하다. 본 발명에서는 탄산염의 분리를 위해 pH를 알칼리성 범위(pH 7이상)로 조정하는 과정은 후공정으로 두었다. 후공정에서는 금속 이온이 반응에 참여하여 이미 탄산염을 형성하고 난 후이기 때문에 수산화 이온과 반응하여 부유물을 생성할 가능성이 매우 낮아진다. 또한, 이산화탄소 고정화반응 단계((2)단계)에서 얻어진 탄산염을 포함하는 용존 용액을 용존 탄산염 저장조로 이송시켜 저장하고, 이어서 상기 저장된 용존 탄산염을 탄산염 분리 및 정제조로 이송시킨 후 pH를 7이상으로 조정하여 탄산염을 분리시킴으로써 탄산염화 반응 -> 탄산염 분리 공정이 연속적으로 진행된다. The present invention has been developed to overcome the limitations of the prior art, it is characterized by omitting the process of adjusting the pH to about 12. By eliminating the process of adjusting the pH, it is possible to prevent the generation of slaked lime, so that there is no floating matter generation, and thus a continuous process is possible, thereby allowing a large amount of carbon dioxide treatment. In the present invention, the process of adjusting the pH to an alkaline range (pH 7 or more) for the separation of carbonates is set as a post process. In the post process, since the metal ions participate in the reaction and have already formed carbonates, the possibility of reacting with the hydroxide ions to produce a suspended solid is very low. In addition, the dissolved solution containing the carbonate obtained in the carbon dioxide immobilization reaction step (step (2)) is transferred to the dissolved carbonate storage tank for storage, and then the stored dissolved carbonate is transferred to the carbonate separation and purification tank and then the pH is set to 7 or more. By adjusting the carbonate to be separated, the carbonate reaction-> carbonate separation process proceeds continuously.
본 발명에 있어서, (2)단계의 탄산염화 반응은 상온 및 상압 조건에서 실시될 수 있다. 이 때 상온 및 상압 조건은 별도의 가압이나 가열을 하지 않는 것을 말하며, 일반적인 온도 조건 예를 들어 0~30℃, 바람직하게는 10~25℃의 온도 조건과 약 0.1~5기압의 압력조건, 바람직하게는 0.5~2기압의 압력조건에서 진행되는 것을 말한다. 본 발명의 탄산염화 반응에서는 수열반응을 거치지 않아도 반응이 5분 이내에 완료될 수 있으므로 에너지가 많이 소모되는 수열반응을 거치지 않아도 되는 장점이 있다. 즉, (2)단계의 탄산염화 반응은 이산화탄소의 주입속도가 2L/min일 때, 5분 이내에 종료될 수 있다. 또한, 상기 (1)단계의 금속이온성분 용출에 따른 시간은 2시간 정도로 충분하므로 전체 과정이 약 2시간 정도에 완료될 수 있으므로 매우 경제적인 공정이다. 이에 따라, 자연광물 또는 제강슬래그, 예를 들어, 철강제철소에서 발생하는 고로, 전로, 산소취련 공정에서 발생하는 슬래그, 전기로 슬래그 또는 전로 슬래그 등의 폐자원을 활용하여 이산화탄소를 효율적으로 고정화시킬 수 있으므로 온실가스 배출을 현저히 감소시킬 수 있으며, 아울러 제강공정 이후 폐기되던 제강 슬래그를 재활용할 수 있는 방안이기도 하다. In the present invention, the carbonate reaction of step (2) may be carried out at room temperature and atmospheric pressure conditions. At this time, the normal temperature and normal pressure condition means that no separate pressurization or heating is performed, and general temperature conditions, for example, 0 to 30 ° C, preferably 10 to 25 ° C, and about 0.1 to 5 atmospheres, preferably It means to proceed under the pressure condition of 0.5-2 atm. In the carbonate reaction of the present invention, since the reaction can be completed within 5 minutes without undergoing a hydrothermal reaction, there is an advantage of not having to undergo a hydrothermal reaction that consumes a lot of energy. That is, the carbonate reaction of step (2) can be completed within 5 minutes when the injection rate of carbon dioxide is 2L / min. In addition, since the time according to the dissolution of the metal ion component of step (1) is sufficient to about 2 hours, the entire process can be completed in about 2 hours is a very economic process. Accordingly, carbon dioxide can be efficiently fixed by utilizing waste resources such as natural minerals or steelmaking slag, for example, blast furnaces, converters, and slag generated in an oxygen refining process, furnace slag, or converter slag. Therefore, it is possible to significantly reduce greenhouse gas emissions and to recycle steelmaking slag that has been discarded after the steelmaking process.
특히, 이산화탄소 가스는 열풍로, 석회소성로, 코크스로 등의 공업로, 소결, 열연 등의 발전 또는 배열 보일러 등 제철소에서 부생하는 이산화탄소 가스, 또는 공업적으로 생산되는 이산화탄소 가스 등 통상의 모든 이산화탄소 가스를 사용할 수 있다. 따라서 제철 산업 현장에서 발생하는 지구온난화의 주요 원인이 이산화탄소를 제강 슬래그를 활용하여 현장에서 고정화시킬 수 있는 설비를 마련할 경우 제철 산업에 대한 환경 규제를 해결할 수 있는 동시에 금속산화물 등의 부산물에 대해서는 폐자원이 아니라 오히려 새로운 수익 창출원으로서 활용할 수도 있다. In particular, the carbon dioxide gas is any conventional carbon dioxide gas such as carbon dioxide gas produced by steel mills, such as industrial furnaces such as hot stoves, lime kilns, coke ovens, power generation or heat boilers such as sintering and hot rolling, or industrially produced carbon dioxide gas. Can be used. Therefore, if the main cause of global warming that occurs in the steel industry is to install carbon dioxide at the site by fixing steelmaking slag, it can solve the environmental regulations for the steel industry and at the same time waste products by-products such as metal oxides. It can be used as a new revenue generator rather than as a resource.
본 발명은 상기 (4)의 탄산염 분리단계에서 탄산염이 제거되고 남은 여액을 폐기하지 않고 (1)단계의 추출용매로써 재활용하는 과정을 포함한다. 상기 (4)단계에서 얻어진 여액은 pH가 7 이상이므로 이를 (1)단계의 추출용매로써 사용하기 위해서는 pH 3~5 범위로 조절해야 하기 때문에 적절한 산처리를 필요로 한다. 본 발명에서는 이러한 산처리를 위하여 포름산, 아세트산, 프로피온산, 인산, 아인산, 구연산 및 옥살산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 pH 3~5로 조절하는 과정을 포함한다. 이렇게 재활용된 추출용매는 새로이 공급되는 추출용매와 혼합되어 추출장치로 공급된다.(도 2) 본 발명은 이러한 추출액 재활용 공정을 추가함으로써 추출용액의 제조, 정제, 폐기에 따른 비용을 절감할 수 있어 전체 이산화탄소 고정비용을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.
The present invention includes a process of recycling as the extraction solvent of step (1) without discarding the remaining filtrate after the carbonate is removed in the carbonate separation step (4). Since the filtrate obtained in step (4) has a pH of 7 or more, in order to use it as the extraction solvent in step (1), it needs to be adjusted to a pH range of 3 to 5, so that an appropriate acid treatment is required. The present invention includes the process of adjusting to pH 3-5 using at least one selected from the group consisting of formic acid, acetic acid, propionic acid, phosphoric acid, phosphorous acid, citric acid and oxalic acid for such acid treatment. The recycled extraction solvent is then mixed with the newly supplied extraction solvent and supplied to the extraction apparatus. (FIG. 2) The present invention can reduce the cost of manufacturing, refining and discarding the extraction solution by adding the extraction solution recycling process. There is an effect that can significantly reduce the overall fixed cost of carbon dioxide.
따라서 본 발명에서 제안된 것처럼 pH 조정없이 이산화탄소를 용존 탄산염화하여 고정하는 방법에 의하여 고순도의 탄산염을 제조할 수 있고, 전체 과정이 약 2시간 전후로 완료될 수 있으므로 종래 기술에서 문제시되던 느린 반응 속도의 문제를 해결할 수 있는 동시에, 연속 공정이 가능하여 이산화탄소의 대량 처리도 가능하여 공업적으로도 활용될 가능성도 매우 크다. 아울러 추출액을 재활용함으로써 추출액 제조 및 폐기에 따른 비용을 줄일 수 있어 전체 이산화탄소 고정 비용을 크게 절감할 수 있다. Therefore, a high-purity carbonate can be prepared by the method of fixing and dissolving carbon dioxide without pH adjustment as proposed in the present invention, and the entire process can be completed in about 2 hours. In addition to being able to solve the problem, it is also possible to use a continuous process and to process a large amount of carbon dioxide, which is very likely to be used industrially. In addition, by recycling the extract can reduce the costs associated with the manufacture and disposal of extract can significantly reduce the overall cost of carbon dioxide fixed.
Claims (4)
(2) (1)단계에서 얻어진 금속이온성분을 함유하는 추출용액에 이산화탄소를 주입하여 탄산염화 반응시키는 단계;
(3) (2)단계에서 얻어진 탄산염을 포함하는 용존 용액을 용존 탄산염 저장조로 이송시켜 저장하는 단계;
(4) 상기 저장된 용존 탄산염을 탄산염 분리 및 정제조로 이송시킨 후 pH를 7이상으로 조정하여 탄산염을 분리시키는 단계; 및
(5) (4)단계에서 탄산염이 분리되어 얻어진 여액을 산처리하여 (1)단계의 추출용매로서 재활용하는 단계
를 포함하는 이산화탄소의 고정방법.
(1) extracting metal ions by acid treatment of natural mineral or steelmaking slag;
(2) carbonate reaction by injecting carbon dioxide into the extraction solution containing the metal ion component obtained in step (1);
(3) transferring the dissolved solution containing the carbonate obtained in step (2) to a dissolved carbonate storage tank and storing the dissolved solution;
(4) separating the carbonates by transferring the stored dissolved carbonates to the carbonate separation and purification tank and adjusting the pH to 7 or more; And
(5) acid treatment of the filtrate obtained by separating the carbonate in step (4) and recycling as the extraction solvent in step (1)
Method of fixing carbon dioxide comprising a.
상기 (1)단계의 산처리는 pH 3~5의 범위로 실시되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 고정방법.
The method according to claim 1,
The acid treatment of step (1) is fixed carbon dioxide, characterized in that carried out in the range of pH 3-5.
상기 (2)단계의 탄산염화 반응은 상온 상압 조건에서 실시되는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 고정방법.
The method according to claim 1,
Carbonation reaction of step (2) is fixed carbon dioxide, characterized in that carried out at room temperature atmospheric pressure conditions.
상기 (5)단계의 산처리는 포름산, 아세트산, 프로피온산, 인산, 아인산, 구연산 및 옥살산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 이용하여 pH 3~5로 조절하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 고정방법. The method according to claim 1,
The acid treatment of step (5) is fixed carbon dioxide, characterized in that the pH is adjusted to 3-5 using one or more selected from the group consisting of formic acid, acetic acid, propionic acid, phosphoric acid, phosphorous acid, citric acid and oxalic acid.
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