KR102000270B1 - Calcium ion extraction reactor and apparatus for manufacturing calcium carbonate comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 칼슘 이온 추출 반응기 및 이를 포함하는 탄산칼슘 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제철소 등에서 산출되는 슬래그로부터 칼슘 이온을 효과적으로 추출하고, 이를 탄산캄슘으로 변환하여 회수하기 위한 칼슘 이온 추출 반응기 및 이를 포함하는 탄산칼슘 제조장치에 관한 것이다. 이를 위해 칼슘 이온 추출 반응기는 상부 일측에 슬래그 투입부가 구비되고, 상부 중앙에 모터가 구비된 챔버; 챔버 내부에 높이 방향으로 형성되고, 모터와 연결되는 회전축; 회전축에 연결된 복수 개의 회전 날개; 및 챔버 내에서 회전 날개에 의해 회전 운동 또는 병진 운동하여 슬래그를 분쇄하는 세라믹 볼;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a calcium ion extraction reactor and an apparatus for producing calcium carbonate including the same, and more particularly, to a calcium ion extraction reactor for effectively extracting calcium ions from slag produced in a steel mill, converting the calcium ions into calcium carbonate, And a calcium carbonate production apparatus including the same. To this end, the calcium ion extraction reactor comprises a chamber having a slag injection part on one side of the upper part and a motor on the upper part of the chamber; A rotating shaft formed inside the chamber in the height direction and connected to the motor; A plurality of rotating blades connected to the rotating shaft; And a ceramic ball for rotating or translating the slag by a rotary blade in the chamber to crush the slag.

Description

칼슘 이온 추출 반응기 및 이를 포함하는 탄산칼슘 제조장치{CALCIUM ION EXTRACTION REACTOR AND APPARATUS FOR MANUFACTURING CALCIUM CARBONATE COMPRISING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a calcium ion extraction reactor and a calcium carbonate production apparatus using the same.

본 발명은 칼슘 이온 추출 반응기 및 이를 포함하는 탄산칼슘 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 제철소 등에서 산출되는 슬래그로부터 칼슘 이온을 효과적으로 추출하고, 이를 탄산캄슘으로 변환하여 회수하기 위한 칼슘 이온 추출 반응기 및 이를 포함하는 탄산칼슘 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a calcium ion extraction reactor and an apparatus for producing calcium carbonate including the same, and more particularly, to a calcium ion extraction reactor for effectively extracting calcium ions from slag produced in a steel mill, converting the calcium ions into calcium carbonate, And a calcium carbonate production apparatus including the same.

슬래그는 철강제련공정에서 필연적으로 발생하는 생성물이다. 슬래그는 제선과정에서 철광석이나 코크스의 맥석 성분에서, 제강과정에서는 용선 또는 용강의 산화와 탈산시 생성되는 산화물 또는 정련을 목적으로 첨가되는 부원료 등에 의해 필연적으로 생성된다.Slag is a product that necessarily occurs in a steel smelting process. Slag is inevitably produced by gangue components of iron ore or coke in the steelmaking process, oxides generated in the oxidation and deoxidation of molten iron or molten steel in the steelmaking process, or additives added for refining purposes.

제철소에서는 매년 산업부산물로 고로　슬래그　및　제강　슬래그의 발생량이 해마다 급증하고 있으나, 발생 되는 양에 비해 이들 부산물에 대한 용도 개발과 적용 노력이 미진함에 따라 대부분은 별도로 마련한 사업장 내의 부지에 매립하거나 방치함에 따라 환경문제가 심각하게 부각되고 있다.In the steelworks, the amount of blast furnace slag and steel slag generated as an industrial by-product each year is rapidly increasing, but due to the lack of efforts to develop and apply these byproducts compared to the amount generated, most of them are buried or left in the site Environmental problems are becoming serious.

슬래그는 SiO2와 CaO를 기본계로 하여 정련반응의 종류에 따라 Al2O3, FeO, MgO, P2O5　및 CaS 등을 포함한다. 용선 또는 용강의 산화 반응에 기초하는 제강슬래그는 CaO-SiO2-FeO를 기본계로 하고 있다.The slag is composed of SiO 2 and CaO, and contains Al 2 O 3 , FeO, MgO, P 2 O 5 and CaS depending on the type of refining reaction. Steelmaking slag based on the oxidation reaction of molten iron or molten steel is based on CaO-SiO 2 -FeO 2 .

한편, 지구온난화의 원인인 이산화탄소 가스를 감소시키기 위해 배가스 중의 이산화탄소 가스를 효과적으로 분리하는 분리방법 및 분리된 이산화탄소의 처리 및 활용방법으로 깊은 바다 밑에 저장하는 방법, 메탄올 제조에 사용하는 방법 등이 연구되어 왔다. 그러나 아직 경제적이고 실용성 있는 활용방법은 없는 실정이다.On the other hand, in order to reduce carbon dioxide gas, which is the cause of global warming, a separation method for effectively separating carbon dioxide gas in the flue gas, a method for storing and storing separated carbon dioxide under deep sea, come. However, there is no economical and practicable method yet.

즉, 석회석(CaCO3)을 소성하여 생석회(CaO)를 만들고, 이 생석회(CaO)와 물(H2O)을 반응시켜 소석회유(Ca(OH)2)를 제조하고, 이 소석회유(Ca(OH)2)에 이산화탄소 기체를 불어 넣어 반응시킴으로써 침강성 탄산칼슘(CaCO3)을 석출시킨다. 이러한, 화합방법에서는 탄산칼슘 석출에 필요한 칼슘성분은 석회석을 열분해 시켜 만든 소석회를 사용하고 탄산가스는 석회석 분해시에 발생된 탄산가스를 회수하여 사용하지만, 반응율이 100%가 될 수 없으므로 일부는 반응 중에 대기중으로 방출될 것이다. 즉, 석회석을 원료로 사용할 경우 소성 공정에서 이산화탄소가 발생한다. 따라서, 환경 오염을 야기할 뿐만 아니라 제조공정이 복잡하고 석회석을 1000℃ 이상의 고온으로 소성하여 중간 물질인 생석회를 제조함으로, 고가의 제조비용이 소요된다.That is, calcined limestone (CaCO 3 ) is calcined (CaO), calcium lime (Ca (OH) 2 ) is produced by reacting the calcium lime (CaO) with water (H 2 O) (OH) 2 ) is reacted by blowing a carbon dioxide gas to precipitate precipitated calcium carbonate (CaCO 3 ). In this combination method, the calcium component required for precipitation of calcium carbonate is calcium hydroxide produced by pyrolysis of limestone, and the carbon dioxide gas is recovered by recovering carbon dioxide generated during limestone decomposition. However, since the reaction rate can not be 100% To the atmosphere. That is, when limestone is used as a raw material, carbon dioxide is generated in the firing process. Therefore, not only the environmental pollution but also the manufacturing process is complicated, and the calcined limestone is calcined at a high temperature of 1000 占 폚 or more to manufacture the quicklime, which is an intermediate material, so that expensive manufacturing cost is required.

따라서, 제철소에서 필연적으로 발생하는 슬래그와 이산화탄소를 이용하여 탄산칼슘으로 제조함으로써 슬래그를 재활용하고, 환경오염을 예방할 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.Therefore, it is required to develop a technique for recycling slag and preventing environmental pollution by manufacturing calcium carbonate using slag and carbon dioxide, which are inevitably generated in steelworks.

대한민국 공개특허공보 제10-2002-0057835호Korean Patent Publication No. 10-2002-0057835

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제철소 등에서 산출되는 슬래그로부터 칼슘 이온을 효과적으로 추출하고, 이를 이산화탄소와 반응시켜 탄산캄슘으로 변환한 후, 회수할 수 있는 칼슘 이온 추출 반응기 및 이를 포함하는 탄산칼슘 제조장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to effectively extract calcium ions from slag produced in a steel mill or the like, convert the calcium ions into calcium carbonate by reacting with carbon dioxide, and then recover calcium ions A reactor and a device for producing calcium carbonate containing the same.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment.

상기 목적은, 슬래그로부터 칼슘 이온을 추출하는 칼슘 이온 추출 반응기; 칼슘 이온 추출 반응기의 후단에 배치되고, 추출된 칼슘 이온과 잔류물을 분리하는 제1여과부; 제1여과부의 후단에 배치되고, 분리된 칼슘 이온을 포함하는 용액의 pH를 조절하는 pH 조절부; pH 조절부의 후단에 배치되고, 이산화탄소 기체를 공급하여 칼슘 이온과 혼합시킴으로써 탄산칼슘 슬러리를 형성하는 탄산칼슘 슬러리 제조부; 및 탄산칼슘 슬러리 제조부 후단에 배치되고, 제조된 탄산칼슘 슬러리를 분리하는 제2여과부;를 포함하는 탄산칼슘 제조장치에 의해 달성될 수 있다.The above object can be achieved by a calcium ion extraction reactor for extracting calcium ions from slag; A first filter disposed at a rear end of the calcium ion extraction reactor and separating the extracted calcium ions from the residue; A pH adjusting unit disposed at a rear end of the first filtering unit and adjusting the pH of the solution containing the separated calcium ions; a calcium carbonate slurry producing unit arranged at the rear end of the pH adjusting unit to supply a carbon dioxide gas and mixing with calcium ions to form a calcium carbonate slurry; And a second filtration unit disposed at a downstream end of the calcium carbonate slurry production unit and separating the calcium carbonate slurry produced.

이때, 칼슘 이온 추출 반응기는, 상부 일측에 슬래그 투입부가 구비되고, 상부 중앙에 모터가 구비된 챔버; 챔버 내부에 높이 방향으로 형성되고, 모터와 연결되는 회전축; 회전축에 연결된 복수 개의 회전 날개; 및 챔버 내에서 회전 날개에 의해 회전 운동 또는 병진 운동하여 슬래그를 분쇄하는 세라믹 볼;을 포함할 수 있고, 세라믹 볼은, 지르코니아(ZrO2)로 제조된 것을 사용할 수 있다.At this time, the calcium ion extraction reactor includes a chamber having a slag injection part on one side of the upper part and a motor on the upper part of the chamber; A rotating shaft formed inside the chamber in the height direction and connected to the motor; A plurality of rotating blades connected to the rotating shaft; And a ceramic ball for rotating or translating the slag by a rotating blade in the chamber, and the ceramic ball may be made of zirconia (ZrO 2 ).

또한, 칼슘 이온 추출 반응기는, 상부 중앙에 모터가 구비된 챔버; 챔버 내부에 높이 방향으로 형성되고, 모터와 연결되는 회전축; 및 회전축에 연결되고, 내부에 슬래그를 수용하는 슬래그 수용부;를 포함할 수 있고, 슬래그 수용부는, 직육면체 형상의 외관을 갖추고, 각 면은 메쉬망으로 형성된 것을 사용할 수 있다.The calcium ion extraction reactor includes a chamber having a motor at an upper center thereof; A rotating shaft formed inside the chamber in the height direction and connected to the motor; And a slag accommodating portion connected to the rotating shaft and accommodating the slag therein. The slag accommodating portion may have a rectangular parallelepiped-like appearance and each surface may be formed of a mesh net.

본 발명에 따르면, 제철소 등에서 발생하는 슬래그와 이산화탄소를 재활용함으로써 환경 오염을 방지할 수 있는 효과를 가진다.According to the present invention, environmental pollution can be prevented by recycling slag and carbon dioxide generated in a steelworks or the like.

또한, 슬래그 분쇄 및/또는 혼합 효과를 강화시켜 종전 기술에 비해 칼슘 이온 추출효과를 극대화할 수 있고, 슬래그로부터 칼슘 이온을 효과적으로 추출한 후, 탄산 칼슘을 제조함으로써 건축재 등 다양한 산업 분야에 활용할 수 있는 효과를 가진다.In addition, it is possible to maximize the calcium ion extraction effect compared to the prior art by effectively enhancing the effect of crushing and / or mixing the slag, effectively extracting calcium ions from the slag, and then producing calcium carbonate, .

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 이온 추출 반응기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 이온 추출 반응기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산칼슘 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산칼슘 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예와 비교예의 칼슘 추출효율을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view of a calcium ion extraction reactor according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a calcium ion extraction reactor according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of an apparatus for producing calcium carbonate according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of an apparatus for producing calcium carbonate according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the calcium extraction efficiency of Examples and Comparative Examples.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are provided by way of illustration only for the purpose of more particularly illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments .

또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.Also, unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains and, where contradictory, Will be given priority.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.In order to clearly illustrate the claimed invention, parts not related to the description are omitted, and like reference numerals are used for like parts throughout the specification. And, when a section is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. In addition, "part" described in the specification means one unit or block performing a specific function.

각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.In each step, the identification code (first, second, etc.) is used for convenience of explanation, the identification code does not describe the order of each step, and each step does not explicitly list a specific order in the context May be performed differently from the above-described sequence. That is, each of the steps may be performed in the same order as described, or may be performed substantially concurrently or in the reverse order.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 이온 추출 반응기(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 이온 추출 반응기(100)는 상부 일측에 슬래그 투입부(12)가 구비되고, 상부 중앙에 모터(11)가 구비된 챔버(10); 챔버(10) 내부에 높이 방향으로 형성되고, 모터(11)와 연결되는 회전축(20); 회전축(20)에 연결된 복수 개의 회전 날개(21); 및 챔버(10) 내에서 회전 날개(21)에 의해 회전 운동 또는 병진 운동하여 슬래그를 분쇄하는 세라믹 볼(22);을 포함한다. 여기에서, 슬래그는 제강 슬래그 등 칼슘을 포함하는 슬래그를 의미한다.1 is a schematic view of a calcium ion extraction reactor 100 according to an embodiment of the present invention. 1, a calcium ion extraction reactor 100 according to an embodiment of the present invention includes a slag inlet 12 at one side thereof, a chamber 10 having a motor 11 at an upper center thereof, ); A rotation shaft 20 formed inside the chamber 10 in the height direction and connected to the motor 11; A plurality of rotating blades (21) connected to the rotating shaft (20); And a ceramic ball 22 which rotates or translates in the chamber 10 by means of a rotary vane 21 to crush the slag. Here, the slag means a slag containing calcium such as steelmaking slag.

종래에는 슬래그를 별도의 장치에서 충분히 분쇄한 후에 교반기를 구비한 추출 반응기에서 장시간 교반하여 칼슘 이온을 추출하였는데, 운동 에너지가 부족하여 칼슘 추출 시간이 길어진다는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명은 회전축(20)에 결합된 회전 날개(21)와 세라믹 볼(22)을 이용하여 슬래그를 분쇄할 수 있는 운동 에너지를 확보하였다. 즉, 슬래그와 용매(예를 들어, 증류수)를 챔버(10) 내부로 공급한 후, 슬래그를 분쇄 및 교반함으로써 칼슘 이온 추출 효과를 향상시킬 수 있는 효과를 가지게 되었다.Conventionally, the slag was thoroughly pulverized in a separate apparatus and then stirred for a long time in an extraction reactor equipped with a stirrer to extract calcium ions. However, the calcium ion extraction time was shortened due to insufficient kinetic energy. However, in the present invention, the kinetic energy for crushing the slag is secured by using the rotating blades 21 and the ceramic balls 22 coupled to the rotating shaft 20. That is, after the slag and the solvent (for example, distilled water) are supplied into the chamber 10, the effect of extracting calcium ions can be improved by pulverizing and stirring the slag.

일 실시예에 있어서, 챔버(10)는 전체적인 형상은 원기둥 형상일 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니고, 필요한 목적 및 설비에 따라 다양한 형태로 제작할 수 있다. 챔버(10)는 챔버(10) 내부로 슬래그를 공급할 수 있는 슬래그 투입부(12)가 구비될 수 있다. 슬래그 투입부(12)는 챔버(10)의 상부 일측에 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 챔버(10)의 측면 등 목적에 따라 다양한 위치에 설치할 수 있다. 챔버(10)는 상부 중앙 부근에 모터(11)를 구비할 수 있다. 모터(11)는 공지의 다양한 모터(11)를 사용할 수 있다.In one embodiment, the overall shape of the chamber 10 may be cylindrical, but it is not limited to this, and may be manufactured in various shapes depending on the purpose and equipment required. The chamber 10 may be provided with a slag input portion 12 capable of supplying slag into the chamber 10. The slag inlet 12 may be provided at one side of the upper portion of the chamber 10, but the present invention is not limited thereto. The slag inlet 12 may be installed at various positions depending on the purpose, such as the side surface of the chamber 10. The chamber 10 may have a motor 11 near the upper center. The motor 11 can use various motors 11 known in the art.

일 실시예에 있어서, 회전축(20)은 챔버(10) 내부에 높이 방향(도 1을 기준으로 세로 방향을 의미함)으로 형성되고, 모터(11)에 연결되어 모터(11)에 의해 회전할 수 있다. 회전축(20)은 챔버(10)의 크기 등에 따라 다양한 길이로 챔버(10) 내부에 구비될 수 있고, 회전축(20)에는 후술할 복수 개의 회전 날개(21)가 결합될 수 있다. 회전축(20)은 100~500rpm의 속도로 회전하는 것이 바람직하다. 회전 속도가 100rpm 미만일 경우, 슬래그 분쇄가 충분히 이루어지지 않아 칼슘 추출 효율이 떨어지고, 500rpm을 초과하는 경우, 고성능의 모터(11)가 필요할 뿐만 아니라 추가적인 분쇄 효과를 얻기 어려우므로 비경제적이다.In one embodiment, the rotary shaft 20 is formed inside the chamber 10 in a height direction (meaning a longitudinal direction with reference to FIG. 1), and connected to the motor 11 to rotate by the motor 11 . The rotary shaft 20 may be provided in the chamber 10 in various lengths depending on the size of the chamber 10 and a plurality of rotary blades 21 to be described later may be coupled to the rotary shaft 20. The rotating shaft 20 is preferably rotated at a speed of 100 to 500 rpm. When the rotation speed is less than 100 rpm, the slag grinding is not sufficiently performed and the calcium extraction efficiency is lowered. When the rotation speed is more than 500 rpm, not only the high-performance motor 11 is required but also an additional grinding effect is difficult to obtain.

일 실시예에 있어서, 회전 날개(21)는 회전축(20)에 구비 되어 슬래그를 직접 분쇄시킬 뿐만 아니라 세라믹 볼(22)을 회전시켜 세라믹 볼(22)에 의해 슬래그가 분쇄될 수 있도록 한다. 회전 날개(21)는 회전축(20)에 복수 개 구비될 수 있으며, 각 회전 날개(21)는 회전축(20)을 중심으로 방사형을 구비될 수 있다. 회전 날개(21)는 필요한 목적에 따라 다양한 형상의 것을 사용할 수 있으나, 세라믹 볼(22)을 회전시켜 슬래그 분쇄 및 교반 효과를 극대화 시키기 위하여 원기둥 형상인 것이 바람직하다.In one embodiment, the rotating blades 21 are provided on the rotating shaft 20 to directly grind the slag, as well as to rotate the ceramic ball 22 so that the slag can be crushed by the ceramic ball 22. A plurality of rotary blades 21 may be provided on the rotary shaft 20 and each rotary blades 21 may be radially arranged around the rotary shaft 20. The rotary blades 21 may have various shapes depending on the purpose, but it is preferable that the rotary blades 21 have a cylindrical shape in order to rotate the ceramic balls 22 to maximize the effect of grinding and stirring the slag.

일 실시예에 있어서, 세라막 볼은 챔버(10) 내부에서 회전 날개(21)에 의해 회전 운동 또는 병진 운동하여 슬래그를 분쇄 및 교반시킨다. 구체적으로, 본 발명은 슬래그를 효과적으로 분쇄 및 교반시키기 위하여 마멸분쇄(attrition mill) 방식을 이용할 수 있는데, 회전축(20) 및 회전 날개(21)를 이용하여 챔버(10) 내에 힘의 구배를 유도하고, 힘의 구배가 형성된 챔버(10) 내에서 세라믹 볼(22)과 슬래그와의 마찰을 유도하여 공급되는 슬래그를 분쇄 및 교반함으로써 슬래그에 포함된 칼슘 이온을 추출할 수 있다. 세라믹 볼(22)은 공지의 다양한 세라믹 재료를 이용하여 제조된 것을 사용할 수 있으나, 지르코니아(ZrO2)로 제조된 세라믹 볼(22)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 세라믹 볼(22)의 직경은 1~10mm인 것이 바람직하다. 1mm 미만인 경우, 세라믹 볼(22)에 의한 충분한 분쇄 효과를 가질 수 없고, 10mm를 초과하는 경우, 슬래그 분쇄시 세라믹 볼(22) 간의 충돌에 의해 세라믹 볼(22)이 파손될 우려가 있기 때문이다.In one embodiment, the ceramic balls are rotated or translated by the rotating blades 21 within the chamber 10 to crush and stir the slag. Specifically, the present invention can use an attrition mill method to effectively grind and agitate the slag. A gradient of force is induced in the chamber 10 by using the rotary shaft 20 and the rotary blades 21 , The calcium ions contained in the slag can be extracted by pulverizing and stirring the supplied slag by inducing the friction between the ceramic ball 22 and the slag in the chamber 10 in which the gradient of force is formed. The ceramic ball 22 may be made of various known ceramic materials, but it is preferable to use a ceramic ball 22 made of zirconia (ZrO 2 ). The diameter of the ceramic ball 22 is preferably 1 to 10 mm. If it is less than 1 mm, the ceramic ball 22 can not have a sufficient crushing effect. If it exceeds 10 mm, the ceramic ball 22 may be damaged by the collision between the ceramic balls 22 at the time of crushing the slag.

일 실시예에 있어서, 챔버(10)는 챔버(10) 내부로 산성 물질을 공급하여 챔버(10) 내부의 pH를 제어하는 pH 제어부를 포함할 수 있다. 슬래그와 산성 물질을 혼합하면 칼슘 이온을 포함한 다양한 금속 성분을 추출할 수 있는데, 슬래그로부터 칼슘 이온을 효과적으로 추출하기 위해서는 챔버(10) 내부의 산성도(pH)를 2~6으로 조절하는 것이 바람직하고, 2~3으로 조절하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 산성도를 조절하기 위한 산성 물질은 질산(HNO3), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 브롬화수소(HBr), 아이오딘화수소(HI), 과염소산(HClO4) 및 인산(H3PO4)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the chamber 10 may include a pH controller to control the pH within the chamber 10 by supplying acidic material into the chamber 10. Mixing the slag and the acidic substance can extract various metal components including calcium ion. In order to effectively extract calcium ions from the slag, it is preferable to adjust the acidity (pH) in the chamber 10 to 2 to 6, More preferably 2 to 3. At this time, the acidic substance for controlling the acidity is acidic substance such as nitric acid (HNO 3 ), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrogen bromide (HBr), hydrogen iodide (HI), perchloric acid (HClO 4 ) H 3 PO 4 ), but the present invention is not limited thereto.

일 실시예에 있어서, 챔버(10)는 챔버(10) 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부(13)를 포함할 수 있다. 일반적으로 제철소와 같은 공장에서 배출되는 배가스에는 약 15% 이하의 이산화탄소가 포함되는데, 이를 공기 중으로 바로 배출할 경우, 지구 온난화 등 환경오염 문제를 유발할 수 있다. 이에 본 발명은 공장에서 배출되는 배가스를 챔버(10) 내부로 유도하여 챔버(10) 내의 산성도를 낮추는 수단으로 활용한다. 즉, 이산화탄소 공급부(13)는 챔버(10)의 일측에 형성될 수 있고, 공장의 배가스 분출부와 연결된다. 또한, 이러한 배가스 내 이산화탄소는 추후에 추출된 칼슘 이온과 혼합시켜 탄산칼슘을 제조하는 데 활용할 수도 있다.In one embodiment, the chamber 10 may include a carbon dioxide supply 13 for supplying carbon dioxide into the chamber 10. Generally, the exhaust gas emitted from factories such as steelworks contains about 15% or less of carbon dioxide. If this is discharged directly into the air, it may cause environmental pollution problems such as global warming. Accordingly, the present invention utilizes the exhaust gas discharged from the factory as a means to guide the inside of the chamber 10 to lower the acidity in the chamber 10. That is, the carbon dioxide supply part 13 can be formed at one side of the chamber 10 and connected to the exhaust gas discharge part of the factory. In addition, the carbon dioxide in such an exhaust gas may be used to prepare calcium carbonate by mixing with the extracted calcium ions in the future.

일 실시예에 있어서, 챔버(10)는 추출된 칼슘 이온을 효과적으로 분리하기 위하여 챔버(10) 내로 리간드를 공급하는 리간드 공급부를 포함할 수 있다. 리간드는 착화합물에서 중심 금속 이온에 배위결합하고 있는 분자나 이온을 의미하는 것으로, 금속 이온과 배위결합하기 위해 비공유 전자쌍을 반드시 가지는 것을 특징으로 한다. 리간드는 금속 이온과 선택적으로 결합할 수 있기 때문에 추출된 칼슘 이온과 선택적으로 결합할 수 있고, 이를 통해 추출된 칼슘 이온을 칼슘 이온을 제외한 추출된 다른 금속 이온(이를 잔류물이라고 한다.)과 효과적으로 분리할 수 있다. 이때, 리간드는 아세트산(CH3COOH), 카르복시글루탐산(C6H9NO6), 니트로벤젠(C6H5NO2), 이미노디아세트산(HN(CH2CO2H)2), 시트레이트(Citrate), 글루타메이트(Glutamate) 및 옥살산(C2H2O4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 칼슘 이온과 선택적으로 결합할 수 있는 리간드는 모두 사용할 수 있다.In one embodiment, the chamber 10 may include a ligand feeder for feeding the ligand into the chamber 10 to effectively separate the extracted calcium ions. A ligand is a molecule or ion coordinating to a central metal ion in a complex, and is characterized in that it has a pair of unshared electrons in order to coordinate with a metal ion. Since the ligand can selectively bind to the metal ion, it can selectively bind to the extracted calcium ion, and the extracted calcium ion can be effectively combined with the extracted other metal ion (which is called the residue) except for the calcium ion Can be separated. In this case, the ligand is acetic acid (CH 3 COOH), carboxyethyl-glutamic acid (C 6 H 9 NO 6) , nitrobenzene (C 6 H 5 NO 2) , iminodiacetic acid (HN (CH 2 CO 2 H ) 2), citrate At least one selected from the group consisting of citrate, glutamate and oxalic acid (C 2 H 2 O 4 ) can be used, but not limited thereto, and any ligands capable of selectively binding to calcium ions can be used .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 이온 추출 반응기(100)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 칼슘 이온 추출 반응기(100)는 상부 중앙에 모터(11)가 구비된 챔버(10); 챔버(10) 내부에 높이 방향으로 형성되고, 모터(11)와 연결되는 회전축(20); 및 회전축(20)에 연결되고, 내부에 슬래그를 수용하는 슬래그 수용부(30);를 포함한다. 즉, 슬래그 수용부(30)가 회전하면서 수용된 슬래그 내부의 칼슘 이온을 추출할 수 있다. 종래에는 슬래그를 별도의 장치에서 충분히 분쇄한 후에 교반기를 구비한 추출 반응기에서 장시간 교반하여 칼슘 이온을 추출하였는데, 이로 인해, 슬래그를 별도로 분리해야 여과 장치가 필요하다는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명은 슬래그 수용부(30)에 슬래그를 먼저 넣은 후, 용매(예를 들어, 증류수)를 공급하고, 슬래그 수용부(30)를 교반시킴으로써 칼슘 이온을 효과적으로 추출할 수 있을 뿐만 아니라, 추출 후에는 슬래그 수용부(30) 내의 슬래그를 별도의 여과 장치 없이 처리할 수 있는 효과를 가지게 되었다.2 is a schematic view of a calcium ion extraction reactor 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a calcium ion extraction reactor 100 according to an embodiment of the present invention includes a chamber 10 having a motor 11 at an upper center thereof; A rotation shaft 20 formed inside the chamber 10 in the height direction and connected to the motor 11; And a slag accommodating portion (30) connected to the rotating shaft (20) and accommodating the slag therein. That is, the calcium ions contained in the slag can be extracted while the slag accommodating portion 30 rotates. Conventionally, the slag is thoroughly pulverized in a separate apparatus and then stirred for a long time in an extraction reactor equipped with a stirrer to extract calcium ions. This disadvantageously requires separate filtration of the slag. However, according to the present invention, calcium ions can be effectively extracted by first introducing slag into the slag accommodating portion 30, then supplying a solvent (for example, distilled water) and stirring the slag accommodating portion 30, After the extraction, the slag in the slag accommodating portion 30 can be treated without a separate filtration device.

일 실시예에 있어서, 챔버(10)는 전체적인 형상은 원기둥 형상일 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니고, 필요한 목적 및 설비에 따라 다양한 형태로 제작할 수 있다. 챔버(10)는 챔버(10) 내부로 용매를 공급할 수 있는 용매 공급부(14)가 구비될 수 있다. 용매 공급부(14)는 챔버(10)의 상부 일측에 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 챔버(10)의 측면 등 목적에 따라 다양한 위치에 설치할 수 있다. 챔버(10)는 상부 중앙 부근에 모터(11)를 구비할 수 있다. 모터(11)는 공지의 다양한 모터(11)를 사용할 수 있다.In one embodiment, the overall shape of the chamber 10 may be cylindrical, but it is not limited to this, and may be manufactured in various shapes depending on the purpose and equipment required. The chamber 10 may be provided with a solvent supply unit 14 capable of supplying the solvent into the chamber 10. The solvent supply part 14 may be provided at one side of the upper part of the chamber 10, but it is not limited thereto and may be installed at various positions depending on the purpose such as the side surface of the chamber 10. The chamber 10 may have a motor 11 near the upper center. The motor 11 can use various motors 11 known in the art.

일 실시예에 있어서, 회전축(20)은 챔버(10) 내부에 높이 방향(도 2를 기준으로 세로 방향을 의미함)으로 형성되고, 모터(11)에 연결되어 모터(11)에 의해 회전할 수 있다. 회전축(20)은 챔버(10)의 크기 등에 따라 다양한 길이로 챔버(10) 내부에 구비될 수 있고, 회전축(20)에는 후술할 슬래그 수용부(30)가 결합될 수 있다. 회전축(20)은 100~500rpm의 속도로 회전하는 것이 바람직하다. 회전 속도가 100rpm 미만일 경우, 슬래그의 교반이 충분히 이루어지지 않아 칼슘 추출 효율이 떨어지고, 500rpm을 초과하는 경우, 고성능의 모터(11)가 필요할 뿐만 아니라 추가적인 추출 효과를 얻기 어려우므로 비경제적이다.In one embodiment, the rotary shaft 20 is formed inside the chamber 10 in a height direction (meaning a longitudinal direction with reference to FIG. 2), connected to the motor 11 and rotated by the motor 11 . The rotary shaft 20 may be provided in the chamber 10 in various lengths depending on the size of the chamber 10 and the slag accommodating portion 30 to be described later may be coupled to the rotary shaft 20. The rotating shaft 20 is preferably rotated at a speed of 100 to 500 rpm. When the rotation speed is less than 100 rpm, the stirring efficiency of the slag is not sufficient and the calcium extraction efficiency is lowered. When the rotation speed is more than 500 rpm, a high-performance motor 11 is required and it is not economical to obtain additional extraction effect.

일 실시예에 있어서, 슬래그 수용부(30)는 회전축(20)에 연결되고, 내부에 슬래그를 수용하는 것으로서, 전체가 메쉬망 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 메쉬망이란, 일반적으로 말하는 모기장 형태로서, 금속 와이어가 서로 같은 방향 및 다른 방향으로 나열되어 다수 개의 홀(hole)을 형성하는 형태를 의미한다. 이때, 형성된 홀(hole)은 슬래그는 빠져나가지 않고, 칼슘 이온은 빠져나갈 수 있을 정도의 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 슬래그 수용부(30)는 직육면체 형상의 외관을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 다양한 형상으로 제조될 수 있다. 슬래그 수용부(30)는 공지의 다양한 결합수단을 통하여 회전축(20)에 탈부착 될 수 있고, 복수 개가 회전축(20)에 결합될 수 있다. 이때, 각 슬래그 수용부(30)는 같은 방향 또는 다른 방향으로 회전축(20)에 결합될 수 있고, 회전축(20)의 같은 높이에 결합된 슬래그 수용부(30)는 방사형으로 결합될 수 있다.In one embodiment, the slag receiving portion 30 is connected to the rotating shaft 20 and accommodates the slag therein, and the slag receiving portion 30 preferably has a mesh network as a whole. The mesh network is a mosquito net generally referred to as a form in which metal wires are arranged in the same direction and in different directions to form a plurality of holes. At this time, it is preferable that the formed holes are formed so that the slag does not escape and the calcium ions can escape. The slag accommodating portion 30 may have a rectangular parallelepiped-like appearance, but is not limited thereto and may be manufactured in various shapes. The slag receiving portion 30 may be detachably attached to the rotary shaft 20 through various known coupling means, and a plurality of the slag receiving portions 30 may be coupled to the rotary shaft 20. At this time, each of the slag receiving portions 30 may be coupled to the rotating shaft 20 in the same or different direction, and the slag receiving portion 30 coupled to the same height of the rotating shaft 20 may be coupled radially.

일 실시예에 있어서, 챔버(10)는 챔버(10) 내부로 산성 물질을 공급하여 챔버(10) 내부의 pH를 제어하는 pH 제어부를 포함할 수 있다. 슬래그와 산성 물질을 혼합하면 칼슘 이온을 포함한 다양한 금속 성분을 추출할 수 있는데, 슬래그로부터 칼슘 이온을 효과적으로 추출하기 위해서는 챔버(10) 내부의 산성도(pH)를 2~6으로 조절하는 것이 바람직하고, 2~3으로 조절하는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 산성도를 조절하기 위한 산성 물질은 질산(HNO3), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 브롬화수소(HBr), 아이오딘화수소(HI), 과염소산(HClO4) 및 인산(H3PO4)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the chamber 10 may include a pH controller to control the pH within the chamber 10 by supplying acidic material into the chamber 10. Mixing the slag and the acidic substance can extract various metal components including calcium ion. In order to effectively extract calcium ions from the slag, it is preferable to adjust the acidity (pH) in the chamber 10 to 2 to 6, More preferably 2 to 3. At this time, the acidic substance for controlling the acidity is acidic substance such as nitric acid (HNO 3 ), hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrogen bromide (HBr), hydrogen iodide (HI), perchloric acid (HClO 4 ) H 3 PO 4 ), but the present invention is not limited thereto.

일 실시예에 있어서, 챔버(10)는 챔버(10) 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부(13)를 포함할 수 있다. 일반적으로 제철소와 같은 공장에서 배출되는 배가스에는 약 15% 이하의 이산화탄소가 포함되는데, 이를 공기 중으로 바로 배출할 경우, 지구 온난화 등 환경오염 문제를 유발할 수 있다. 이에 본 발명은 공장에서 배출되는 배가스를 챔버(10) 내부로 유도하여 챔버(10) 내의 산성도를 낮추는 수단으로 활용한다. 즉, 이산화탄소 공급부(13)는 챔버(10)의 일측에 형성될 수 있고, 공장의 배가스 분출부와 연결된다. 또한, 이러한 배가스 내 이산화탄소는 추후에 추출된 칼슘 이온과 혼합시켜 탄산칼슘을 제조하는 데 활용할 수도 있다.In one embodiment, the chamber 10 may include a carbon dioxide supply 13 for supplying carbon dioxide into the chamber 10. Generally, the exhaust gas emitted from factories such as steelworks contains about 15% or less of carbon dioxide. If this is discharged directly into the air, it may cause environmental pollution problems such as global warming. Accordingly, the present invention utilizes the exhaust gas discharged from the factory as a means to guide the inside of the chamber 10 to lower the acidity in the chamber 10. That is, the carbon dioxide supply part 13 can be formed at one side of the chamber 10 and connected to the exhaust gas discharge part of the factory. In addition, the carbon dioxide in such an exhaust gas may be used to prepare calcium carbonate by mixing with the extracted calcium ions in the future.

일 실시예에 있어서, 챔버(10)는 추출된 칼슘 이온을 효과적으로 분리하기 위하여 챔버(10) 내로 리간드를 공급하는 리간드 공급부를 포함할 수 있다. 리간드는 착화합물에서 중심 금속 이온에 배위결합하고 있는 분자나 이온을 의미하는 것으로, 금속 이온과 배위결합하기 위해 비공유 전자쌍을 반드시 가지는 것을 특징으로 한다. 리간드는 금속 이온과 선택적으로 결합할 수 있기 때문에 추출된 칼슘 이온과 선택적으로 결합할 수 있고, 이를 통해 추출된 칼슘 이온을 칼슘 이온을 제외한 추출된 다른 금속 이온(이를 잔류물이라고 한다.)과 효과적으로 분리할 수 있다. 이때, 리간드는 아세트산(CH3COOH), 카르복시글루탐산(C6H9NO6), 니트로벤젠(C6H5NO2), 이미노디아세트산(HN(CH2CO2H)2), 시트레이트(Citrate), 글루타메이트(Glutamate) 및 옥살산(C2H2O4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 칼슘 이온과 선택적으로 결합할 수 있는 리간드는 모두 사용할 수 있다.In one embodiment, the chamber 10 may include a ligand feeder for feeding the ligand into the chamber 10 to effectively separate the extracted calcium ions. A ligand is a molecule or ion coordinating to a central metal ion in a complex, and is characterized in that it has a pair of unshared electrons in order to coordinate with a metal ion. Since the ligand can selectively bind to the metal ion, it can selectively bind to the extracted calcium ion, and the extracted calcium ion can be effectively combined with the extracted other metal ion (which is called the residue) except for the calcium ion Can be separated. In this case, the ligand is acetic acid (CH 3 COOH), carboxyethyl-glutamic acid (C 6 H 9 NO 6) , nitrobenzene (C 6 H 5 NO 2) , iminodiacetic acid (HN (CH 2 CO 2 H ) 2), citrate At least one selected from the group consisting of citrate, glutamate and oxalic acid (C 2 H 2 O 4 ) can be used, but not limited thereto, and any ligands capable of selectively binding to calcium ions can be used .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산칼슘 제조장치(1000)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산칼슘 제조장치(1000)는 슬래그로부터 칼슘 이온을 추출하는 칼슘 이온 추출 반응기(100); 칼슘 이온 추출 반응기(100)의 후단에 배치되고, 추출된 칼슘 이온과 잔류물을 분리하는 제1여과부(200); 제1여과부(200)의 후단에 배치되고, 분리된 칼슘 이온을 포함하는 용액의 pH를 조절하는 pH 조절부(300); pH 조절부(300)의 후단에 배치되고, 이산화탄소 기체를 공급하여 칼슘 이온과 혼합시킴으로써 탄산칼슘 슬러리를 형성하는 탄산칼슘 슬러리 제조부(400); 및 탄산칼슘 슬러리 제조부(400) 후단에 배치되고, 제조된 탄산칼슘 슬러리를 분리하는 제2여과부(500);를 포함한다. 본 발명은 슬래그로부터 칼슘 이온을 추출하고, 이를 여과한 후, 이산화탄소와 혼합시켜 탄산칼슘을 제조할 수 있다.3 is a schematic view of an apparatus 1000 for manufacturing calcium carbonate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, an apparatus 1000 for manufacturing calcium carbonate according to an embodiment of the present invention includes a calcium ion extraction reactor 100 for extracting calcium ions from slag; A first filtration unit 200 disposed at a downstream end of the calcium ion extraction reactor 100 for separating the extracted calcium ions from the residue; A pH adjusting unit 300 disposed at a downstream end of the first filtering unit 200 for adjusting the pH of the solution containing the separated calcium ions; a calcium carbonate slurry producing unit 400 disposed at the rear end of the pH adjusting unit 300 to supply a carbon dioxide gas and mixing it with calcium ions to form a calcium carbonate slurry; And a second filtration unit 500 disposed at a downstream end of the calcium carbonate slurry production unit 400 for separating the calcium carbonate slurry. The present invention can extract calcium ions from slag, filter it, and then mix it with carbon dioxide to produce calcium carbonate.

일 실시예에 있어서, 칼슘 이온 추출 반응기(100)는 제철소 등에서 배출되는 슬래그로부터 칼슘 이온을 추출하기 위한 것으로서, 상술한 칼슘 이온 추출 반응기(100)를 사용할 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.In one embodiment, the calcium ion extraction reactor 100 is for extracting calcium ions from the slag discharged from a steel mill or the like. Since the calcium ion extraction reactor 100 described above can be used, a duplicate description will be omitted.

일 실시예에 있어서, 제1여과부(200)는 칼슘 이온 추출 반응기(100)의 후단에 설치되어 칼슘 이온 추출 반응기(100)에서 슬래그로부터 추출된 칼슘 이온 및 잔류물(칼슘 이온 이외의 추출물)을 분리한다. 이를 위하여 제1여과부(200)는 칼슘 이온을 선별적으로 통과시킬 수 있는 공지의 다양한 여과막을 포함할 수 있다. 또는, 축전식 탈염장치를 포함하여 전기 화학법에 의해 칼슘 이온을 분리할 수도 있다. 즉, 칼슘 이온 추출 반응기(100)에서 음이온의 리간드를 사용하여 칼슘 이온과 중성의 착화합물을 형성하는 경우, 축전식 탈염장치를 이용하여 음극에는 철 이온, 알루미늄 이온과 같은 양이온 잔류물을 흡착하고, 양극에는 미반응한 음이온 리간드를 흡착시켜 중성의 칼슘 착 화합물을 분리할 수 있다.In one embodiment, the first filtration unit 200 is installed at the rear end of the calcium ion extraction reactor 100, and the calcium ions and residues (extracts other than calcium ions) extracted from the slag in the calcium ion extraction reactor 100, . For this purpose, the first filtration unit 200 may include various known filtration membranes capable of selectively passing calcium ions. Alternatively, the calcium ion may be separated by an electrochemical method including a storage type desalination device. That is, in the case of forming a neutral complex with calcium ion by using a ligand of an anion in the calcium ion extraction reactor 100, cation residues such as iron ion and aluminum ion are adsorbed on the cathode by using a capacitive desalination apparatus, The neutral calcium complex can be separated by adsorbing unreacted anionic ligand to the anode.

일 실시예에 있어서, pH 조절부(300)는 제1여과부(200) 후단에 설치되어 분리된 칼슘 이온을 포함하는 용액의 pH를 조절한다. 탄산칼슘을 제조하기 위해서는 칼슘 이온이 포함된 용액을 염기성 조건으로 만드는 것이 중요하고, pH 9~10으로 조절하는 것이 바람직하다. 염기성 조건으로 만들기 위한 염기성 물질은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(KOH), 수산화암모늄(NH4OH) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 공지의 다양한 염기성 물질을 사용할 수 있다.In one embodiment, the pH adjusting unit 300 is disposed at the downstream of the first filtering unit 200 to adjust the pH of the solution containing the separated calcium ions. In order to prepare calcium carbonate, it is important to make a solution containing calcium ions in a basic condition, and it is preferable to adjust the pH to 9 to 10. Basic materials for making basic conditions include sodium hydroxide (NaOH), calcium hydroxide (KOH), ammonium hydroxide (NH 4 OH), and the like, but not limited thereto, and various known basic materials can be used.

일 실시예에 있어서, 탄산칼슘 슬러리 제조부(400)는 pH 조절부(300) 후단에 설치되어 염기성 상태의 칼슘 이온 포함 용액에 이산화탄소 기체를 공급한 후, 혼합하여 탄산칼슘 슬러리(탄산칼슘이 슬러리 상태인 것을 의미한다.)를 제조한다. 구체적으로, 아래와 같은 반응 단계를 거쳐 탄산칼슘이 제조된다.In one embodiment, the calcium carbonate slurry producing unit 400 is provided at the downstream end of the pH adjusting unit 300 to supply carbon dioxide gas to a basic calcium ion-containing solution and then mix them to prepare a calcium carbonate slurry Quot; state "). Specifically, calcium carbonate is produced through the following reaction steps.

CO2(g) -> CO2(l)CO 2 (g) -> CO 2 (l)

CO2(l) + H2O(l) -> H2CO3(l)CO 2 (1) + H 2 O (1) -> H 2 CO 3 (1)

H2CO3 + H2O -> H3O+ + HCO3 - H 2 CO 3 + H 2 O -> H 3 O + + HCO 3 -

HCO3 - + H2O -> CO3 2- + H3O+ HCO 3 - + H 2 O -> CO 3 2- + H 3 O +

Ca2+ + CO3 2- -> CaCO3↓Ca 2+ + CO 3 2- -> CaCO 3 ↓

탄산칼슘 슬러리 제조부(400)는 칼슘 이온과 이산화탄소 기체를 효과적으로 혼합 및 교반하기 위하여 테일러와류 반응기를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 칼슘 이온과 이산화탄소 기체를 효과적으로 혼합할 수 있는 다양한 교반 장치를 포함할 수 있다.The calcium carbonate slurry producing unit 400 may include a Taylor vortex reactor for effectively mixing and stirring the calcium ions and the carbon dioxide gas, but is not limited thereto, and may be a variety of stirring apparatuses capable of effectively mixing calcium ions and carbon dioxide gas . ≪ / RTI >

일 실시예에 있어서, 제2여과부(500)는 탄산칼슘 슬러리 제조부(400) 후단에 배치되어 탄산칼슘 슬러리를 분리하여 탄산칼슘을 수득한다. 제2여과부(500)는 필터를 포함할 수 있다. 일반적으로, 탄산염의 크기가 40㎛을 초과하므로, 필터는 직경이 30~40㎛인 기공을 다수 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the second filtration unit 500 is disposed at the downstream end of the calcium carbonate slurry production unit 400 to separate the calcium carbonate slurry to obtain calcium carbonate. The second filtering unit 500 may include a filter. Generally, since the size of the carbonate exceeds 40 mu m, it is preferable to use a filter having many pores having a diameter of 30 to 40 mu m.

일 실시예에 있어서, 탄산칼슘 제조장치(1000)는 회수부(600)를 더 포함할 수 있다. 회수부(600)는 탄산칼슘 슬러리 제조부(400) 및 칼슘 이온 추출기와 연결되고, 탈산칼슘 슬러리 제조부에서 형성된 탄산칼슘 슬러리를 제외한 용매를 회수하여 칼슘 이온 추출 반응기(100)로 공급함으로써 슬래그로부터 칼슘 이온을 추출하기 위한 용매를 재활용할 수 있는 효과를 가진다. 이를 위해, 회수부(600)는 pH 변환장치를 포함한다. 즉, 탄산칼슘 슬러리 제조부(400)는 염기 조건으로 제어된 반면, 칼슘 이온 추출 반응기(100)는 산성 조건으로 제어되기 때문에 회수부(600)는 탄산칼슘 슬러리 제조부(400)로부터 회수된 용매를 산성 물질을 이용하여 산성 조건으로 변환시킨다.In one embodiment, the calcium carbonate production apparatus 1000 may further include a recovery unit 600. The recovering unit 600 is connected to the calcium carbonate slurry producing unit 400 and the calcium ion extracting unit, and the solvent other than the calcium carbonate slurry formed in the calcium deasphalting slurry producing unit is recovered and supplied to the calcium ion extracting reactor 100, The solvent for extracting calcium ions can be recycled. To this end, the recovery unit 600 includes a pH conversion device. That is, since the calcium carbonate slurry producing unit 400 is controlled to be in the base condition, the calcium ion extraction reactor 100 is controlled under the acidic condition, so that the recovering unit 600 can recover the calcium carbonate slurry from the calcium carbonate slurry producing unit 400 Is converted to an acidic condition using an acidic substance.

이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the structure and effect of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. However, this embodiment is intended to explain the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

[실시예][Example]

세라믹 볼을 포함하는 칼슘 이온 추출 반응기(실시예, 도 1 참조)와 종래의 마그네틱 스틸러를 이용한 칼슘 이온 추출 반응기(비교예, batch type)를 준비하였다.A calcium ion extraction reactor (Example, see FIG. 1) including a ceramic ball and a calcium ion extraction reactor (Comparative Example, batch type) using a conventional magnetic stirrer were prepared.

[실험예][Experimental Example]

실시예와 비교예를 이용하여 슬래그로부터 칼슘 이온을 추출하였고, 그 효율을 비교하여 도 5에 나타내었다.Calcium ions were extracted from the slag using the examples and comparative examples, and the efficiency was compared and shown in FIG.

도 5를 통해 알 수 있는 것처럼, 비교예에 비해 운동에너지를 충분히 확보한 실시예의 경우, 유사한 칼슘 추출효율을 달성하기까지 걸리는 시간이 2배 이상 절약된다는 것을 알 수 있었다. As can be seen from FIG. 5, in the case of the embodiment in which the kinetic energy was sufficiently secured as compared with the comparative example, it was found that the time required for achieving the similar calcium extraction efficiency was more than doubled.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the above embodiments and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.

10 : 챔버
11 : 모터
12 : 슬래그 투입부
13 : 이산화탄소 공급부
14 : 용매 공급부
20 : 회전축
21 : 회전 날개
22 : 세라믹 볼
30 : 슬래그 수용부
100 : 칼슘 이온 추출 반응기
200 : 제1여과부
300 : pH 조절부
400 : 탄산칼슘 슬러리 제조부
500 : 제2여과부
600 : 회수부
1000 : 탄산칼슘 제조장치10: chamber
11: Motor
12: Slag input part
13:
14:
20:
21: Rotating blade
22: Ceramic ball
30: slag receiving portion
100: Calcium ion extraction reactor
200: first filtration part
300: pH adjuster
400: calcium carbonate slurry production part
500: Second filtration part
600:
1000: Calcium carbonate manufacturing equipment

Claims (5)

슬래그로부터 칼슘 이온을 추출하는 칼슘 이온 추출 반응기;
칼슘 이온 추출 반응기의 후단에 배치되고, 추출된 칼슘 이온과 잔류물을 분리하는 제1여과부;
제1여과부의 후단에 배치되고, 분리된 칼슘 이온을 포함하는 용액의 pH를 조절하는 pH 조절부;
pH 조절부의 후단에 배치되고, 이산화탄소 기체를 공급하여 칼슘 이온과 혼합시킴으로써 탄산칼슘 슬러리를 형성하는 탄산칼슘 슬러리 제조부; 및
탄산칼슘 슬러리 제조부 후단에 배치되고, 제조된 탄산칼슘 슬러리를 분리하는 제2여과부;를 포함하되,
상기 칼슘 이온 추출 반응기는,
상부 일측에 슬래그 투입부가 구비되고, 상부 중앙에 모터가 구비된 챔버;
챔버 내부에 높이 방향으로 형성되고, 모터와 연결되는 회전축;
회전축에 연결된 복수 개의 회전 날개; 및
챔버 내에서 회전 날개에 의해 회전 운동 또는 병진 운동하여 슬래그를 분쇄하는 세라믹 볼;을 포함하되,
챔버는, 챔버 내부로 산성 물질을 공급하여 챔버 내부의 pH를 2~6으로 제어하는 pH 제어부;를 포함하고,
회전 날개는, 원기둥 형상이며, 회전축을 중심으로 방사형으로 구비되는 것을 특징으로 하는, 탄산칼슘 제조장치.A calcium ion extraction reactor for extracting calcium ions from slag;
A first filter disposed at a rear end of the calcium ion extraction reactor and separating the extracted calcium ions from the residue;
A pH adjusting unit disposed at a rear end of the first filtering unit and adjusting the pH of the solution containing the separated calcium ions;
a calcium carbonate slurry producing unit arranged at the rear end of the pH adjusting unit to supply a carbon dioxide gas and mixing with calcium ions to form a calcium carbonate slurry; And
And a second filtration part disposed at a downstream end of the calcium carbonate slurry production part and separating the calcium carbonate slurry produced,
The calcium ion extraction reactor comprises:
A chamber having a slag injection part at an upper side thereof and a motor at an upper center thereof;
A rotating shaft formed inside the chamber in the height direction and connected to the motor;
A plurality of rotating blades connected to the rotating shaft; And
And a ceramic ball for rotating or translating by the rotating blades in the chamber to crush the slag,
The chamber includes a pH control unit for controlling the internal pH of the chamber to 2 to 6 by supplying an acidic substance into the chamber,
Wherein the rotary vane has a cylindrical shape and is provided radially around the rotation axis. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 세라믹 볼은, 지르코니아(ZrO2)로 제조된 것을 특징으로 하는, 탄산칼슘 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the ceramic ball is made of zirconia (ZrO2).
삭제delete 삭제delete
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