KR101499139B1

KR101499139B1 - 탄산염의 연속 제조방법

Info

Publication number: KR101499139B1
Application number: KR20140091095A
Authority: KR
Inventors: 정상옥; 김완욱; 이학우
Original assignee: 주식회사 나노텍세라믹스
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2015-03-06
Also published as: US9643858B2; US20160016809A1

Abstract

본 발명은 해수에 이산화탄소를 투입하여 자원화가 가능한 정도로 정제된 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 등의 탄산염을 연속적으로 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 탄산염의 연속 제조방법은, 해수 용액에 산화칼슘(CaO) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 첨가하여 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 제조하는 단계(S1); 상기 S1 단계에서 처리된 해수 용액에서 상층액을 제거하고 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 포함된 하층액을 분리하는 단계(S2); 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 포함된 하층액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산마그네슘(MgCO₃)을 제조하는 단계(S3); 상기 S2 단계에서 제거된 상층액에 포함된 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조하는 단계(S4); 상기 S2 단계에서 제거된 상층액에 상기 S4 단계에서 수득한 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 제조하는 단계(S5); 상기 S5 단계에서 처리된 상층액을 제거하고, 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 포함된 하층액을 분리하는 단계(S6); 그리고, 상기 S6 단계에서 분리된 하층액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산칼슘(CaCO₃)을 제조하는 단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄산염의 연속 제조방법{Method for Manufacturing Carbonate in a Row}

본 발명은 탄산마그네슘과 탄산칼슘을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수에 생석회(CaO) 또는 소석회(Ca(OH)₂)를 투입하는 공정과, 전기분해 공정, 이산화탄소 투입 공정 등을 통해 정제된 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 등의 탄산염을 연속적으로 제조하는 탄산염의 연속 제조방법에 관한 것이다.

대기 환경에는 다양한 화학 물질들이 존재하며, 이들은 정상적인 환경과 농도 하에서는 생태적 환경에 문제를 일으키지는 않는다. 그러나 산업화가 계속 진행됨에 따라 각종 산업 기계와 운송기기들로부터 과도한 화학물질이 배출되고, 이에따라 대기 오염이 급속히 진행되고 있다.

대기 오염을 일으키는 화학 물질들은 인간과 환경 모두에게 직접적으로 또는 간접적으로 영향을 미치게 되는데, 직접적인 영향으로는 생물권에 살고 있는 인간, 동물, 및 식물의 건강에 대해 피해를 줄 수 있고, 간접적인 영향으로는 산성비와 지구 온난화에 의해 야기되는 각종 환경 문제들을 들 수 있다.

지구의 온난화를 야기하는 주된 "온실 가스"로는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 및 이산화질소(NO2) 등이 있는데, 소위 "온실 가스"는 지구의 온도를 증가시키는데 이바지하는 대기 가스들을 의미하며, 지구 온도의 상승은 현재 가장 중요한 환경적 문제이다. 이러한 온실 가스 중 이산화탄소(CO₂)는 지구 온난화에 가장 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 현재 환경문제학자들이 직면하고 있는 가장 시급한 문제는 어떻게 대기 이산화탄소의 양을 감소시키는가 하는 것이며, 세계 여러 나라들은 현재 이산화탄소(CO₂) 배출을 감소시키고자 부지런히 노력하고 있다.

이러한 노력의 일환으로 대량의 이산화탄소를 포획하는 기술이 연구되고 있는데, 예를 들어 대한민국 등록특허 제10-1026566호에는 포화 염 용액을 전기분해하여 수산화나트륨을 얻고, 해수 용액에 상기 수산화나트륨을 첨가하여 해수의 염화마그네슘과 염화칼슘이 수산화마그네슘과 수산화칼슘으로 전환하도록 한 다음, 이산화탄소를 수산화마그네슘과 수산화칼슘을 포함하는 상기 용액에 첨가하여 탄산마그네슘과 탄산칼슘으로 전환시키는 방식으로 대량의 이산화탄소를 포집하는 기술이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 이산화탄소 포집 방법에 의해 만들어진 탄산마그네슘과 탄산칼슘은 정제되지 않아 순도가 낮기 때문에 자원화할 수 없고 폐기될 수 밖에 없는 문제가 있다.

즉, 탄산칼슘은 고무, 제지, 플라스틱, 접착제, 안료, 도료, 화장품, 필름, 반도체, 식품 및 의약품에 널리 이용되고 있으며, 탄산마그네슘은 고무나 페인트, 의약품, 케이블, 단열재, 플라스틱, 제지 등에 널리 이용되고 있는데, 종래의 이산화탄소 포집 방법에 의해 제조된 탄산마그네슘과 탄산칼슘 등의 탄산염은 순도가 낮기 때문에 이러한 제품의 원료로 활용되지 못하고 폐기 처분된다.

대한민국 등록특허 제10-1026566호(등록일자 2011년03월25일) 대한민국 공개특허 제2009-0006934(공개일자 2009년01월16일) 대한민국 공개특허 제2010-0079827호(공개일자 2010년07월08일)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 해수에 이산화탄소를 투입하여 자원화가 가능한 정도로 정제된 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃), 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 연속적으로 제조할 수 있으며, 다량의 이산화탄소를 포집하여 탄소 배출량 저감에 기여할 수 있는 탄산염의 연속 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄산염의 연속 제조방법은, 해수 용액에 산화칼슘(CaO) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 첨가하여 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 제조하는 단계(S1); 상기 S1 단계에서 처리된 해수 용액에서 상층액을 제거하고 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 포함된 하층액을 분리하는 단계(S2); 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 포함된 하층액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산마그네슘(MgCO₃)을 제조하는 단계(S3); 상기 S2 단계에서 제거된 상층액에 포함된 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조하는 단계(S4); 상기 S2 단계에서 제거된 상층액에 상기 S4 단계에서 수득한 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 제조하는 단계(S5); 상기 S5 단계에서 처리된 상층액을 제거하고, 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 포함된 하층액을 분리하는 단계(S6); 그리고, 상기 S6 단계에서 분리된 하층액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산칼슘(CaCO₃)을 제조하는 단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 S7 단계 후, 상기 S6 단계에서 제거된 상층액에 포함된 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조하는 단계(S8)와; 상기 S8 단계에서 수득된 수산화나트륨(NaOH)에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 제조하는 단계(S9)를 추가로 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 해수에 다량의 이산화탄소를 첨가하여 정제된 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 및 탄산나트륨(Na2CO3)을 순차적으로 연속 생산할 수 있으며, 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃)이 충분히 정제되어 제조되므로 자원화가 가능하다.

또한 해수에 다량의 이산화탄소를 투입하여 탄산염을 연속적으로 제조할 수 있으므로 대기중으로 배출되는 이산화탄소의 양을 대폭 저감시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산염의 연속 제조방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 탄산염의 연속 제조방법을 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 탄산염 제조 과정에서 생성된 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)의 현미경 사진 및 EDS 그래프를 함께 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 탄산염 제조 과정에서 생성된 탄산마그네슘(MgCO₃)의 현미경 사진 및 EDS 그래프를 함께 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 탄산염 제조 과정에서 생성된 탄산칼슘(CaCO₃)의 현미경 사진 및 EDS 그래프를 함께 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 탄산염 제조 과정에서 생성된 탄산나트륨(Na₂CO₃)의 현미경 사진 및 EDS 그래프를 함께 나타낸 도면이다.
도 7은 종래의 이산화탄소 포집 방법에 의해 제조된 탄산염의 현미경 사진 및 EDS 그래프를 함께 나타낸 도면이다.
도 8은 종래의 이산화탄소 포집 방법에 의해 제조된 탄산염 생성물에 대한 XRD 성분 분석표 및 그래프이다.
도 9 내지 도 12는 각각 본 발명의 제조방법에 따른 각각의 단계(S2, S3, S7, S9)에서 얻어진 생성물에 대한 XRD 성분 분석표 및 그래프이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 탄산염의 연속 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산염의 연속 제조방법은 해수 용액에 산화칼슘(CaO) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 첨가하여 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 제조하는 단계(S1), 상기 S1 단계에서 처리된 해수 용액에서 상층액을 제거하고 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 포함된 하층액을 분리하는 단계(S2), 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 포함된 하층액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산마그네슘(MgCO₃)을 제조하는 단계(S3), 상기 S2 단계에서 제거된 상층액에 포함된 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조하는 단계(S4). 상기 S2 단계에서 제거된 상층액에 상기 단계 S4에서 수득한 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 제조하는 단계(S5), 상기 S5에서 처리된 상층액을 제거하고, 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 포함된 하층액을 분리하는 단계(S6), 상기 단계 S6에서 분리된 하층액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산칼슘(CaCO₃)을 제조하는 단계(S7), 상기 단계 S6에서 제거된 상층액에 포함된 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조하는 단계(S8), 및 상기 단계 S8에서 수득된 수산화나트륨(NaOH)에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 제조하는 단계(S9)를 포함한다.

전술한 탄산염의 연속 제조방법의 각 단계별로 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

해수에는 NaCl, MgCl₂, MgSO₄, CaSO₄, K₂SO₄ 등의 염류가 포함되어 있다. 해수 1000㎏에 함유되어 있는 염류의 양은 아래의 표 1과 같다.

성분	(%)	㎏
NaCl	77.7%	27.195
MgCl₂	10.9%	3.815
MgSO₄	4.7%	1.645
CaSO₄	3.6%	1.260
K2SO₄	2.5%	0.875
기타	0.6%	0.210
H₂O		965.000

이러한 염류가 포함되어 있는 해수 용액에 산화칼슘(CaO)(생석회) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)(소석회)을 첨가하면 해수 용액에 포함되어 있는 염화마그네슘(MgCl₂) 및 황산마그네슘(MgSO₄)이 산화칼슘(CaO) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 반응하여(반응식 1 참조) 도 3에 나타난 것과 같은 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 침전된다(단계 S1). 이 때 상온에서 약 30분 ~ 10 시간 정도 반응시키며, 첨가되는 산화칼슘(CaO)(순도 100% 기준)의 양은 해수 용액의 0.31 중량% 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 0.3013 중량%이다. 상기 산화칼슘(CaO)의 양이 0.31 중량% 를 초과하게 되면 불순물이 생성되어 이후 과정에서 정제된 탄산염을 수득할 수 없는 결점이 발생한다.

[반응식 1]

MgCl₂(aq) + CaO + H₂O → Mg(OH)₂ + CaCl₂(aq)

이어서, 상기 해수 용액의 상층액을 배출하는 탈수과정을 거친 다음, 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 침전된 하층액을 분리하여 세척한다(단계 S2).

그리고, 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 침전된 용액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하면, 하기의 반응식 2에 의해 탄산마그네슘(MgCO₃)이 침전된다(단계 S3). 침전된 탄산마그네슘(MgCO₃)을 용액으로부터 분리하여 세척하면 자원화가 가능한 정제된 탄산마그네슘(MgCO₃)이 얻어지게 된다. 이 때 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)의 농도는 5~40중량%이며, 온도는 10~90℃이고, 2~5 시간 반응을 유지 후 여과 및 건조 과정을 거친다. 이 단계에서 소비되는 이산화탄소(CO₂)의 양은 해수 용액 1㎏ 당 2.365g이 소비된다. 도 4는 상기 단계 S3에서 제조되는 정제된 탄산마그네슘(MgCO₃)의 현미경 사진이다.

[반응식 2]

Mg(OH)₂(s) + CO₂(g) + H₂O(l)→ MgCO₃(s) + 2H₂O(l)

다음으로, 상기 분리된 상층액에 포함된 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조한다(반응식 3 참조)(단계 S4).

[반응식 3]

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

상기와 같이 전기분해를 통해 얻어진 수산화나트륨(NaOH)을 상기 상층액에 첨가하면 해수의 염화칼슘(CaCl₂) 및 황산칼슘(CaSO₄)과 반응하여(반응식 4 참조) 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 침전된다(단계 S5).

[반응식 4]

CaCl₂(aq)+ 2NaOH(aq) → Ca(OH)₂(s) + 2NaCl(aq)

CaSO₄(aq)+ 2NaOH(aq) → Ca(OH)₂(s) + Na₂SO₄(aq)

해수 용액에 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 침전되면, 다시 해수 용액의 상층액과 하층액을 분리하고(단계 S6), 분리된 하층액의 탈수 과정 후 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 세척하고 이산화탄소(CO₂)를 첨가하면 아래의 반응식 5에 의해 탄산칼슘(CaCO₃)이 침전된다(단계 S7). 이 때 수산화칼슘(Ca(OH)₂)의 농도는 5~40중량%이며, 온도는 10~90℃이고, 2~5 시간 반응을 유지 후 여과 및 건조 과정을 거친다. 이 단계에서 소비되는 이산화탄소(CO₂)의 양은 해수 용액 1㎏ 당 2.365g이 소비된다. 도 5는 상기 단계 S7에서 제조되는 정제된 탄산칼슘(CaCO₃)의 현미경 사진들이다.

[반응식 5]

Ca(OH)₂(s) + CO₂(g) + H₂O(aq) → CaCO₃(s) + 2H₂O(aq)

이어서 탈수 후 건조시키면 자원화가 가능한 정제된 탄산칼슘(CaCO₃)이 얻어지게 된다.

다음으로, 상기 단계 S6에서 분리된 상층액의 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조한다(반응식 3 참조)(단계 S8).

그리고, 상기 전기분해를 통해 얻어진 수산화나트륨(NaOH)에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하면 탄산나트륨(Na₂CO₃)이 생성된다(단계 S9)(도 6 참조). 이 때 수산화나트륨(NaOH)의 농도는 3~50중량%이며, 온도는 상온이고, 10분~5 시간 반응을 유지 후 농축 및 건조 과정을 거친다. 이 단계에서 소비되는 이산화탄소(CO₂)의 양은 해수 용액 1㎏ 당 9.638g이 소비된다.

상기 단계 S1 ~ S9을 수행하는 동안 첨가되는 이산화탄소의 총 양은 해수 1000㎏ 당 14.368㎏ 이 된다.

표 2는 본 발명에 따른 연속 생상 제조방법에 의해 생성된 탄산염의 양과 이산화탄소의 소비량을 나타낸 것으로, 해수 용액 1000㎏에 산화칼슘(CaO) 3.013㎏을 첨가하여 제조하였다.

	종류	양(㎏)
첨가물	CaO	3.013
생성물 및 잔유물	MgCO₃	4.531
	CaCO₃	5.378
	Na₂CO₃	23.211
	Na₂SO₄	1.942
	K₂SO₄	0.875
	기타	0.006
	H₂O	957.183
CO2 처리량		14.368

이와 같이 본 발명에 따른 제조방법에 의하면, 해수 용액 1000㎏ 당 탄산마그네슘(MgCO₃)은 4.531㎏, 탄산칼슘(CaCO₃)은 5.378㎏, 그리고 탄산나트륨(Na₂CO₃)은 23.211㎏을 생산할 수 있으며, 이산화탄소도 14.368㎏을 처리할 수 있는 것으로 확인되었다.

반면에 기존의 방식(예를 들어 공개특허 제2010-0079827호에 개시된 방식)으로 탄산마그네슘과 탄산칼슘을 제조하는 경우에는 해수 용액 1㎏ 당 이산화탄소 소비량이 대략 12.003g 정도였다.

또한 본 발명에 따른 제조방법에 의해 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 순차적으로 연속 생산하게 되면, 도 3 내지 도 6에 도시된 EDS 그래프에서 확인할 수 있는 것과 같이 정제된 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 얻을 수 있다. 참고로 EDS 그래프는 Energy Dispersive X-ray Spectroscopy라는 원소분석기(일명 EDAX 라고도 불림)에 의해 출력된 그래프로서, X-ray 에너지는 모든 원자가 각자 다른 값을 가지고 있기 때문에 X-ray 에너지에 의해 모든 원자의 구분이 가능하며, X축이 X-ray 에너지의 항으로, Y축이 intensity(a,u)로 그래프가 그려지며, 각각의 peak의 면적을 계산하여 검출된 원소들 간의 상대적인 정량법 비교가 가능하다.

반면에, 단순하게 이산화탄소를 해수 용액에 첨가하는 기존의 방식으로 탄산염을 제조할 경우 도 7의 EDS 그래프를 통해 알 수 있는 것과 같이 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃) 뿐만 아니라 여러 가지 불순물도 함께 만들어져 정제된 탄산염을 얻을 수 없다.

이는 도 8 내지 도 12에 도시된 XRD(X-ray Diffraction) 성분분석표 및 그래프를 통해서도 확인된다. 참고로 XRD(X-ray Diffraction)는 X-ray를 시료에 조사하여 굴절되는 각을 측정하여 결정구조를 판단하는 것이 주 목적인 장비로서, 결정구조 및 물질에 따라 흡수파장이 달라지며, 파장에 따라 위치값(sin θ)이 변하게 된다.

도 8에 도시된 것과 같이, 기존의 방식으로 탄산염을 제조하는 경우, 탄산칼슘(CaCO₃)과 함께 돌로마이트(CaMg(CO₃))가 생성되며, 여러가지 불순물이 함께 생성되는 것으로 확인되었다.

반면에 도 9 내지 도 12는 각각 상기 단계 S2, S3, S7, S9에서 얻어진 생성물에 대한 XRD 성분 분석표 및 그래프로서, 도 9는 상기 단계 S2에서 생성된 생성물이 주로 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)임을 보여주고 있다.

또한 도 10을 참조하면, 단계 S3에서는 다른 불순물이 거의 없이 탄산마그네슘(MgCO₃)만 생성되는 것으로 확인되었고, 도 11을 참조하면, 단계 S7에서도 다른 불순물이 거의 없이 탄산칼슘(CaCO₃)만 생성되는 것으로 확인되었다.

또한 도 12에 도시된 것과 같이, 단계 S9에서는 거의 대부분 탄산나트륨(Na₂CO₃)만 생성되는 것으로 확인되었다.

이와 같이 본 발명에 따르면 해수에 이산화탄소를 첨가하여 불순물이 거의 생성되지 않고 정제된 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 순차적으로 연속 생산할 수 있으며, 탄산마그네슘(MgCO₃)과 탄산칼슘(CaCO₃) 및 탄산나트륨(Na₂CO₃)이 충분히 정제되어 제조되므로 자원화가 가능하다.

한편, 전술한 실시예에서는 상기 탄산칼슘(CaCO₃)을 제조하는 단계(단계 S7) 후 다시 전기분해 및 이산화탄소의 첨가 공정을 통해 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 제조하였으나, 이와

다르게 단계 S6에서 분리된 상층액에 대해 역삼투압 및 이온교환 등의 담수 추출 과정을 수행하여 물(H₂O)과 염분(NaCl)을 분리하여 고순도의 염분을 얻을 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims

해수 용액에 산화칼슘(CaO) 또는 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 첨가하여 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 제조하는 단계(S1);
상기 S1 단계에서 처리된 해수 용액에서 상층액을 제거하고 상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 포함된 하층액을 분리하는 단계(S2);
상기 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 포함된 하층액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산마그네슘(MgCO₃)을 제조하는 단계(S3);
상기 S2 단계에서 제거된 상층액에 포함된 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조하는 단계(S4);
상기 S2 단계에서 제거된 상층액에 상기 S4 단계에서 수득한 수산화나트륨(NaOH)을 첨가하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂)을 제조하는 단계(S5);
상기 S5 단계에서 처리된 상층액을 제거하고, 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 포함된 하층액을 분리하는 단계(S6); 그리고,
상기 S6 단계에서 분리된 하층액에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산칼슘(CaCO₃)을 제조하는 단계(S7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산염의 연속 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S7 단계 후, 상기 S6 단계에서 제거된 상층액에 포함된 염화나트륨(NaCl)을 전기분해하여 수산화나트륨(NaOH) 및 염화수소(HCl)를 제조하는 단계(S8)와;
상기 S8 단계에서 수득된 수산화나트륨(NaOH)에 이산화탄소(CO₂)를 첨가하여 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 제조하는 단계(S9)를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 탄산염의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 S3, S7, 및 S9 단계에서 소비되는 이산화탄소(CO₂)의 양은 해수 1000㎏ 당 14.368㎏ 인 것을 특징으로 하는 탄산염의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 S7 단계 후, 상기 S6 단계에서 제거된 상층액에 대해 역삼투압 및 이온교환에 의한 담수 추출을 통해 염화나트륨(NaCl)을 추출하는 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 탄산염의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 S1에서 해수 용액에 첨가되는 산화칼슘(CaO)의 양은 해수 용액의 0.31 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 탄산염의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 단계 S3에서 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)의 농도는 5~40중량%이며, 온도는 10~90℃이고, 2~5 시간 반응을 유지한 후 여과 및 건조 과정을 거쳐 탄산마그네슘(MgCO₃)을 수득하며;
상기 단계 S7에서 수산화칼슘(Ca(OH)₂)의 농도는 5~40중량%이며, 온도는 10~90℃이고, 2~5 시간 반응을 유지 후 여과 및 건조 과정을 거쳐 탄산칼슘(CaCO₃)을 수득하고;
상기 단계 S9에서 수산화나트륨(NaOH)의 농도는 3~50중량%이며, 온도는 상온이고, 10분~5 시간 반응을 유지 후 농축 및 건조 과정을 거쳐 탄산나트륨(Na₂CO₃)을 수득하는 것을 특징으로 하는 탄산염의 제조방법.