KR102457957B1 - 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴패각을 분쇄하는 굴패각분쇄단계, 상기 굴패각분쇄단계를 통해 분쇄된 굴패각을 염산 수용액으로 녹이는 산처리단계, 상기 산처리단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 불순물을 여과하는 불순물여과단계 및 상기 불순물여과단계를 통해 여과된 혼합물을 건조하는 건조단계로 이루어진다.
상기의 과정으로 이루어지는 염화칼슘의 제조방법은 굴패각에 잔존하는 플라스틱 코팅사를 별도로 제거하지 않고도 높은 순도와 수율로 염화칼슘 분말을 제공한다.

Description

굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF CALCIUM CHLORIDE USING OYSTER SHELLS}

본 발명은 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴패각에 잔존하는 플라스틱 코팅사를 별도로 제거하지 않고도 높은 순도와 수율로 염화칼슘 분말을 제공하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법에 관한 것이다.

굴은 국내에서 약 30여만 톤이 생산되고 있으며, 약 15 내지 20톤 정도의 굴패각이 발생하고 있는데, 굴패각의 화학적 조성은 95%이상이 탄산칼슘으로 이루어져 있으며, 나머지는 미량의 산화규소, 산화마그네슘, 산화알루미늄 및 산화나트륨 등으로 이루어져 있다.

굴패각은 표면적이 불규칙하고 비표면적이 넓어서, 화학물질에 대한 흡착능력이 우수한 물리적 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성을 통해 굴패각은 석회석 의 원료 등으로 다양하게 재활용할 수 있으나, 사업장쓰레기로 분류되는 현행 제도와 비용 등의 문제로 하여 자원화에 많은 제약이 있다. 예를 들어 굴패각을 석회석 원료로 사용하기 위한 기술이 제안되고 있으나 수익성 저하로 시행이 어렵고 패각의 염분제거, 코팅줄 분리, 미생물 제거 등을 위한 과다 비용이 발생하여 자원화가 어려운 실정이다.

한편, 일반적으로 굴을 양식하기 위해서는, 우선 굴종란을 채취하여야 하는데, 이를 위하여 굴패각에 하나씩 구멍을 뚫는다. 상기 구멍이 뚫린 평평한 천연 패각 또는 인공 패각에 원줄 역할을 하는 코팅사를 꿰고 매듭을 만들어 코팅사에 평평한 껍질을 고정한 후 바다에 침강시킨다. 이와 같이 침강된 굴껍질에는 일정한 시기가 소요된 후 굴종란이 착생한다. 상기 패각껍질에 굴종란이 착생을 하여 성장하게 되면, 코팅사를 당겨 코팅사에 붙은 굴을 수면위로 끌어올린다. 상기와 같이 끌어올려진 코팅사를 매듭 단위로 절단하여 평평한 패각 껍질을 코팅사로부터 분리시킨 다음, 성장한 굴은 수거하여 세척한 후 보관하게 된다. 상기 코팅사는 폴리프로필렌 재질의 단사에 PVC를 코팅 또는 PE단사에 PP를 코팅하여 형성되는 것으로서, 해수에 변질 없이 견딜 수 있고 파도에 지탱할 수 있는 강도를 가진다. 그리고 코팅사의 사용목적은 양식된 어패류의 유실을 방지하여 무리를 이루게 하고, 수확할 때는 코팅사를 당겨 간편히 어패류를 수거할 수 있도록 사용되는 것이다.

일반적으로 양식된 어패류를 수확할 때는 코팅사에 부착된 어패류에서 내용물만 채취하고 나머지 껍질은 처리방법이 없기 때문에 코팅사와 함께 바다에 버리거나 또는 해변에 방치한다. 이렇게 방치되는 패각과 코팅사는 바다를 오염시키는 주된 원인이 되고 있다.

한국특허등록 제10-1499292호(2015.02.27.) 한국특허등록 제10-2362064호(2022.02.08.)

본 발명의 목적은 굴패각에 잔존하는 플라스틱 코팅사를 별도로 제거하지 않고도 높은 순도와 수율로 염화칼슘 분말을 제공하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 굴패각을 분쇄하는 굴패각분쇄단계, 상기 굴패각분쇄단계를 통해 분쇄된 굴패각을 염산 수용액으로 녹이는 산처리단계, 상기 산처리단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 불순물을 여과하는 불순물여과단계 및 상기 불순물여과단계를 통해 여과된 혼합물을 건조하는 건조단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 굴패각분쇄단계는 굴패각을 본쇄장치에 투입하고 0.1 내지 2 밀리미터의 두께로 분쇄하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 굴패각분쇄단계와 상기 산처리단계 사이에는 상기 굴패각분쇄단계를 통해 분쇄된 굴패각 분쇄물을 세라믹볼과 자석볼이 수용된 회전분쇄기에 투입하고 회전시켜 중금속을 제거하는 중금속제거단계가 더 진행되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 중금속제거단계는 80 내지 120rpm의 회전 속도로 5 내지 10 시간 동안 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 산처리단계는 상기 굴패각분쇄단계를 통해 분쇄된 굴패각 100 중량부를 1 노르말농도의 염산 수용액 3000 내지 5000 중량부에 10 내지 15시간 동안 침지하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 여과단계는 셀룰로오스 아세테이트 필터를 이용하여 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 건조단계는 85 내지 95℃의 온도에서 90 내지 150분 동안 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법은 굴패각에 잔존하는 플라스틱 코팅사를 별도로 제거하지 않고도 높은 순도와 수율로 염화칼슘 분말을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 염산 수용액 농도에 따른 굴패각의 용해성을 측정한 결과를 나타낸 사진이다.
도 4는 산처리단계를 통해 제조된 혼합물을 셀룰로오스 아세테이트 필터로 여과하기 전과 여과 후에 필터의 모습을 촬영하여 나타낸 사진이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법은 굴패각을 분쇄하는 굴패각분쇄단계(S101), 상기 굴패각분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 굴패각을 염산 수용액으로 녹이는 산처리단계(S103), 상기 산처리단계(S103)를 통해 제조된 혼합물에 함유된 불순물을 여과하는 불순물여과단계(S105) 및 상기 불순물여과단계(S105)를 통해 여과된 혼합물을 건조하는 건조단계(S107)로 이루어진다.

상기 굴패각분쇄단계(S101)는 굴패각을 분쇄하는 단계로, 굴패각을 분쇄장치에 투입하고 0.1 내지 2 밀리미터의 두께로 분쇄하여 이루어지는데, 상기 굴패각분쇄단계를 통해 분쇄된 굴패각의 입자크기가 2 밀리미터를 초과하게 되면 입자크기가 지나치게 크며 상기 산처리단계에서 산성분과 접촉하는 비표면적이 지나치게 줄어들어 산처리과정의 효율성이 저하될 수 있다.

이때, 상기 굴패각에 잔존하는 플라스틱 코팅사도 굴패각과 함께 분쇄된다.

상기 산처리단계(S103)는 상기 굴패각분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 굴패각을 염산 수용액으로 녹이는 단계로, 상기 굴패각분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 굴패각 100 중량부를 1 노르말농도의 염산 수용액 3000 내지 5000 중량부에 10 내지 15시간 동안 침지하여 굴패각을 염산 수용액에 녹임과 동시에 굴패각에 함유된 칼슘을 염화칼슘으로 전환시키는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기의 과정으로 이루어지는 산처리단계(S103)를 통해 굴패각 뿐만 아니라, 굴패각에 잔존하는 플라스틱 코팅사도 함께 염산 수용액에 녹기 때문에 별도로 굴패각에 잔존하는 플라스틱 코팅사를 제거할 필요가 없기 때문에, 염화칼슘의 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 산처리단계(S103)에서 염산 수용액의 함량이 3000 중량부 미만이거나 침지시간이 10시간 미만이면 굴패각이 염산 수용액에 완전히 녹지 못하고, 상기 산처리단계(S103)에서 염산 수용액의 함량이 5000 중량부를 초과하거나 침지시간이 15시간을 초과하게 되면 필요 이상의 염산 수용액을 사용하게 되며, 굴패각이 염산 수용액에 완전히 용해된 후에도 계속적으로 산처리 과정을 진행하게 되는 것으로 바람직하지 못하다.

또한, 상기 염산 수용액의 농도가 1 노르말농도 미만인 경우에는 굴패각이나 굴패각의 표면에 잔존하는 플라스틱 코팅사가 제대로 용해되지 않는다. 아래 도 3에 염산 수용액 농도에 따른 굴패각의 용해성을 측정한 결과를 나타내었다. 이때, 아래 도 3은 분쇄된 굴패각 100 중량부를 0.001 내지 1 노르말농도의 염산 수용액 4000 중량부에 각각 투입하고 12시간 동안 침지한 후에 촬영한 사진이다.

아래 도 3에 나타낸 것처럼, 염산 수용액의 농도가 1 노르말농도 미만인 경우에는 굴패각이 용해되지 않는 것을 알 수 있다.

상기 불순물여과단계(S105)는 상기 산처리단계(S103)를 통해 제조된 혼합물에 함유된 불순물을 여과하는 단계로, 상기 산처리단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 셀룰로오스 아세테이트 필터(Cellulose acctate filter)로 여과하여 불순물을 제거하는 과정으로 이루어진다.

상기의 과정으로 이루어지는 불순물여과단계(S105)를 거치면, 상기 산처리단계(S103)를 통해 제조된 혼합물에 함유된 플라스틱 코팅사 용해성분과 같은 불순물이 걸러져 우수한 순도를 나타내는 염화칼슘을 제공할 수 있게 된다.

아래 도 4에 상기 산처리단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 셀룰로오스 아세테이트 필터로 여과하기 전과 여과 후에 필터의 모습을 촬영하여 나타내었다, 아래 도 4에 나타낸 것처럼, 산처리단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 여과한 셀룰로오스 아세테이트 필터에는 불순물이 다량 걸러져 색상이 누렇게 변색된 것을 알 수 있다.

상기 건조단계(S107)는 상기 불순물여과단계(S105)를 통해 여과된 혼합물을 건조하는 단계로, 상기 불순물여과단계(S105)를 통해 여과된 혼합물을 건조오븐과 같은 건조장치에 투입하고 85 내지 95℃의 온도에서 90 내지 150분 동안 건조하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기의 과정을 거치면, 불순물여과단계(S105)를 통해 여과된 혼합물이 건조되어 고순도의 염화칼슘 분말이 제공되는데, 이때, 상기 건조온도가 85℃ 미만이거나 건조시간이 90분 미만이면 혼합물의 건조가 제대로 진행되지 못하며, 상기 건조온도가 95℃를 초과하거나 건조시간이 150분을 초과하게 되면 혼합물이 완전히 건조되어 염화칼슘 분말이 제공될 수 있는 온도 이상으로 고온을 가하거나, 염화칼슘 분말이 제공된 후에도 계속적으로 건조과정을 진행하게 되는 것으로 에너지 효율성 측면에서 바람직하지 못하다.

또한, 상기 굴패각분쇄단계(S101)와 상기 산처리단계(S103) 사이에는 상기 굴패각분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 굴패각 분쇄물을 세라믹볼과 자석볼이 수용된 회전분쇄기에 투입하고 회전시켜 중금속을 제거하는 중금속제거단계(S102)가 더 진행될 수도 있는데, 상기 굴패각분쇄단계(S101)를 통해 분쇄된 굴패각 분쇄물을 세라믹볼과 자석볼이 수용된 회전분쇄기에 투입하고 80 내지 120rpm의 회전 속도로 5 내지 10 시간 동안 회전시키는 과정으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기의 과정으로 이루어지는 중금속제거단계(S102)를 거치면, 굴패각 분말을 더욱 미세한 입자로 분쇄함과 동시에 굴패각에 함유된 중금속 성분이 자석볼에 흡착되도록 하여 제거할 수 있다.

이때, 상기 세라믹 볼은 회전통의 회전과 연동되어 굴패각을 사이에 두고 서로 부딪혀 굴패각이 더욱 미세한 입자크기를 나타내도록 분쇄하는 역할을 한다.

상기 중금속제거단계(S102)를 통해 입자크기가 더욱 미세화된 굴패각 분쇄물은 상기 산처리단계(S103)에서 더욱 빠르게 염산 수용액에 녹기 때문에, 중금속 성분이 제거되어 우수한 순도를 나타낼 뿐만 아니라, 염화칼슘의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 염화칼슘의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

굴패각을 세척한 후에 건조하고, 분쇄장치에 투입하여 평균입자크기가 1 센티미터가 되도록 분쇄하고, 분쇄된 굴패각 5g을 1 노르말농도의 염산 수용액 200mL 에 12시간 동안 침지하여 용해시키고, 굴패각이 용해된 혼합물을 셀룰로오스 아세테이트 필터로 여과하고, 여과된 혼합물을 오븐건조기에 투입하고 9℃의 온도에서 120분 동안 건조하여 염화칼슘을 제조하였다.

상기 실시예 1을 통해 제조된 염화칼슘 분말의 무게를 측정한 결과, 4.68g이었다.

또한, 제조된 염화칼슘 분말 0.05g을 물 10 ml에 녹인 후에, ICP 분석법을 이용하여 염화칼슘 분말에 함유된 칼슘과 나트륨의 함량을 정량하였는데, 칼슘은 4.830ppm(96.6%)이었으며, 나트륨은 20ppm(0.4%)을 나타내었다.

즉, 굴패각에 함유된 칼슘이 염화칼슘으로 전환되는 양은 4.52g으로 수율은 90.4%를 나타내었다.

따라서, 본 발명에 따른 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법은 굴패각에 잔존하는 플라스틱 코팅사를 별도로 제거하지 않고도 높은 순도와 수율로 염화칼슘 분말을 제공한다.

S101 ; 굴패각분쇄단계
S102 ; 중금속제거단계
S103 ; 산처리단계
S105 ; 불순물여과단계
S107 ; 건조단계

Claims (7)

1. 플라스틱 코팅사가 잔존하는 굴패각을 분쇄하는 굴패각분쇄단계;
   상기 굴패각분쇄단계를 통해 분쇄된 굴패각을 염산 수용액으로 녹이는 산처리단계;
   상기 산처리단계를 통해 제조된 혼합물에 함유된 불순물을 여과하는 불순물여과단계; 및
   상기 불순물여과단계를 통해 여과된 혼합물을 건조하는 건조단계;로 이루어지며,
   상기 산처리단계는 상기 굴패각분쇄단계를 통해 분쇄된 굴패각 100 중량부를 1 노르말농도의 염산 수용액 3000 내지 5000 중량부에 10 내지 15시간 동안 침지하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 굴패각분쇄단계는 굴패각을 본쇄장치에 투입하고 0.1 내지 2 밀리미터의 두께로 분쇄하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 굴패각분쇄단계와 상기 산처리단계 사이에는 상기 굴패각분쇄단계를 통해 분쇄된 굴패각 분쇄물을 세라믹볼과 자석볼이 수용된 회전분쇄기에 투입하고 회전시켜 중금속을 제거하는 중금속제거단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 중금속제거단계는 80 내지 120rpm의 회전 속도로 5 내지 10 시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법.
   
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 여과단계는 셀룰로오스 아세테이트 필터를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 건조단계는 85 내지 95℃의 온도에서 90 내지 150분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 굴패각을 이용한 염화칼슘의 제조방법.

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