KR102656951B1 - Method for manufacturing high-purity calcium carbonate using oyster shell - Google Patents
Method for manufacturing high-purity calcium carbonate using oyster shell Download PDFInfo
- Publication number
- KR102656951B1 KR102656951B1 KR1020210077706A KR20210077706A KR102656951B1 KR 102656951 B1 KR102656951 B1 KR 102656951B1 KR 1020210077706 A KR1020210077706 A KR 1020210077706A KR 20210077706 A KR20210077706 A KR 20210077706A KR 102656951 B1 KR102656951 B1 KR 102656951B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- oyster
- washing
- temperature range
- oyster shell
- oyster shells
- Prior art date
Links
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 8
- 241000237502 Ostreidae Species 0.000 claims abstract description 41
- 235000020636 oyster Nutrition 0.000 claims abstract description 41
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 18
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 3
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 241000255925 Diptera Species 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/02—Oxides or hydroxides
- C01F11/04—Oxides or hydroxides by thermal decomposition
- C01F11/06—Oxides or hydroxides by thermal decomposition of carbonates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
굴패각을 이용한 고순도 탄산칼슘 제조방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은 (a)굴패각을 1차 파쇄하는 단계; (b)소정 크기로 파쇄된 굴패각을 담수로 1차 세척하는 단계; (c)1차 세척 후 설정된 온도 범위 내와 설정된 주파수 범위 내에서 2차 초음파 세척하는 단계; (d)2차 초음파 세척 후 설정된 온도 범위 내에서 1차 건조시키는 단계; (e)2차 밀입화파쇄기로 파쇄하고, 담수로 2차 세척한 뒤 설정된 온도 범위 내에서 2차 건조시키는 단계를 포함한다.A method for producing high-purity calcium carbonate using oyster shells is introduced.
For this purpose, the present invention includes the steps of (a) primary crushing of oyster shells; (b) first washing the crushed oyster shells to a predetermined size with fresh water; (c) a second ultrasonic cleaning step within a set temperature range and a set frequency range after the first cleaning; (d) primary drying within a set temperature range after secondary ultrasonic cleaning; (e) It includes the steps of crushing with a secondary crusher, washing with fresh water, and then drying within a set temperature range.
Description
본 발명은 굴패각을 이용한 고순도 탄산칼슘 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing high purity calcium carbonate using oyster shells.
일반적으로 우리나라의 남해안 등지에서 많이 생산되어 폐기되는 막대한 량의 굴 패각(껍질)은 일부 극소량만 재활용되고 나머지 대부분은 해양에 투기하거나 육지에 매립을 하였으므로 침출수가 주위를 오염시켜 환경공해를 유발하는 등의 문제점이 있다.Generally, only a very small amount of the enormous amount of oyster shells produced and discarded in areas such as the southern coast of Korea is recycled, and most of the rest is dumped in the ocean or buried on land, causing leachate to contaminate the surrounding area and cause environmental pollution. There is a problem.
즉, 굴을 생산하면서 부산물인 굴 패각의 처리에 대한 대책에 어려움이 있는바, 이는 굴 패각은 연간 수십만 톤에 이르고 있으나 폐자재 활용은 극히 저조한 실정이므로 수십만 톤의 굴 패각은 폐기물로 전락하여 각종 환경 오염과 바다를 황폐화시키고 있을 뿐만 아니라 굴 패각이 각처에 적재 방치되어 악취만 풍기며 파리, 모기가 서식하는 장소로 제공되어 위생적으로 좋지 않은 영향을 미치고 있는바, 이를 감안하여 굴 패각을 활용하는 방안으로 굴 패각을 건조하고 이를 분쇄하여 분말화시킨 것을 비료로 사용할 수 있도록 하고 있으나, 염분이 포함되어 있을 뿐만 아니라 경작지에 비료 시비시의 비산이나 빗물에 의한 비료의 유실 등이 발생하였고 이를 감안하여 과립형으로 성형하더라도 굴 패각으로만 만들어진 과립형 굴 패각은 분해효율이 좋지 않아서 식물생장이나 토지개량의 효과가 크게 떨어지므로 굴 패각을 이용한 비료가 활성화되지 못하였다.In other words, there are difficulties in disposing of oyster shells, which are a by-product of oyster production. This is because oyster shells amount to hundreds of thousands of tons per year, but the utilization of waste materials is extremely low, so hundreds of thousands of tons of oyster shells are turned into waste and are used for various purposes. Not only is it causing environmental pollution and depleting the sea, but oyster shells are piled up and left in various places, giving off a bad smell and providing a breeding ground for flies and mosquitoes, which has a negative impact on hygiene. Taking this into consideration, we are planning to utilize oyster shells. Oyster shells are dried, crushed, and powdered to be used as fertilizer. However, not only does it contain salt, but it also causes scattering or loss of fertilizer due to rainwater when applying fertilizer to farmland. Taking this into account, granules are used. Even when molded, granular oyster shells made only from oyster shells have poor decomposition efficiency, so the effectiveness of plant growth or land improvement is greatly reduced, so fertilizers using oyster shells were not activated.
한편, 도 1은 종래의 굴패각을 이용한 탈황공정의 개략도이다.Meanwhile, Figure 1 is a schematic diagram of a desulfurization process using conventional oyster shell shells.
도시된 바와 같이 종래에는 통상적으로 굴패각을 가공하여 재활용하는데, 2번 정도의 세척과 건조 과정을 거친 후 비료로 사용하게 된다. 이때 여전히 비료로 사용되는 굴패각에 Na 성분이 남아 있어, 실제 비료로 사용시 토양 오염이 발생하고, 비료 자체로서의 효율성이 떨어지는 문제가 있었다.As shown, oyster shells are conventionally processed and recycled, and are used as fertilizer after going through two washing and drying processes. At this time, Na content still remained in the oyster shells used as fertilizer, causing soil contamination when used as fertilizer, and reducing the efficiency of the fertilizer itself.
이에 본 발명은 별도의 공정인 초음파 세척 단계를 추가하여 염분 성분이 유의미하게 제거되어 종래의 문제점을 해결하고자 함에 그 목적이 있다.Accordingly, the purpose of the present invention is to solve the conventional problems by significantly removing salt components by adding an ultrasonic cleaning step, which is a separate process.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 굴 패각에서 종래에 비해 추가된 공정인 2차 초음파 세척을 통해 염분을 유의미하게 제거하고 이를 통한 비료가 생산되도록 하여 식물생장 및 토지개량제로서 우수한 양질의 비료를 제공함에 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve these problems. It significantly removes salt from oyster shells through secondary ultrasonic cleaning, which is an additional process compared to the past, and produces fertilizer through this, which is excellent for plant growth and land improvement. The purpose is to provide fertilizer.
굴패각을 이용한 고순도 탄산칼슘 제조방법이 소개된다.A method for producing high-purity calcium carbonate using oyster shells is introduced.
이를 위해 본 발명은 (a)굴패각을 1차 파쇄하는 단계; (b)소정 크기로 파쇄된 굴패각을 담수로 1차 세척하는 단계; (c)1차 세척 후 설정된 온도 범위 내와 설정된 주파수 범위 내에서 2차 초음파 세척하는 단계; (d)2차 초음파 세척 후 설정된 온도 범위 내에서 1차 건조시키는 단계; (e)2차 밀입화파쇄기로 파쇄하고, 담수로 2차 세척한 뒤 설정된 온도 범위 내에서 2차 건조시키는 단계를 포함한다.For this purpose, the present invention includes the steps of (a) primary crushing of oyster shells; (b) first washing the crushed oyster shells to a predetermined size with fresh water; (c) a second ultrasonic cleaning step within a set temperature range and a set frequency range after the first cleaning; (d) primary drying within a set temperature range after secondary ultrasonic cleaning; (e) It includes the steps of crushing with a secondary crusher, washing with fresh water, and then drying within a set temperature range.
상기 (a)단계에서는, 굴패각을 1cm 이상 5cm 이하의 크기로 파쇄하는 것을 특징으로 한다.In step (a), the oyster shell is crushed into a size of 1 cm or more and 5 cm or less.
상기 (c)단계에서는, 60℃ 이상 80℃ 이하 온도 범위에서, 주파수 35KHz 이상 45KHz 이하의 범위의 초음파로 세척하는 것을 특징으로 하고, 상기 굴패각이 담지된 용액속의 용존가스는 0.5ppm DO 농도인 것을 특징으로 한다.In step (c), cleaning is performed using ultrasonic waves at a temperature ranging from 60°C to 80°C and a frequency ranging from 35 KHz to 45 KHz, and the dissolved gas in the solution containing the oyster shell has a DO concentration of 0.5 ppm. It is characterized by
상기 (d)단계에서는, 500℃ 이상 1,100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 (e)단계에서는, 볼밀을 이용하여 50 내지 200 메쉬 크기의 입자로 파쇄하고, 300℃ 이상 400℃의 온도에서 2차 건조하는 것을 특징으로 한다.In step (d), it is characterized in that it is performed at a temperature of 500 ℃ or more and 1,100 ℃. In step (e), the particles are crushed into particles with a size of 50 to 200 mesh using a ball mill, and secondary drying is performed at a temperature of 300°C or more to 400°C.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 의한다면 아래와 같은 다양한 효과가 구현된다.According to the present invention consisting of the above configuration, various effects as follows are realized.
첫째, 염분이 유의미하게 충분히 제거된 비료가 제공되는 이점이 있다.First, there is the advantage of providing fertilizer with significantly and sufficiently removed salts.
둘째, 비료에 의해 식물생장 및 산성화된 토양을 중화 시키는 토지개량제로서 우수한 비료를 제공하는 이점이 있다.Second, it has the advantage of providing excellent fertilizer as a land improvement agent that promotes plant growth and neutralizes acidified soil by fertilizer.
셋째, 해양에 투기하거나 육지에 매립되는 굴패각이 줄어들어 침출수가 주위를 오염시켜 환경공해를 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 등 다양한 효과가 구현된다.Third, various effects are realized, such as preventing leachate from contaminating the surrounding area and causing environmental pollution by reducing the number of oyster shells dumped in the ocean or buried on land.
도 1은 종래의 굴패각을 이용한 탈황공정의 개략도,
도 2는 본 발명의 전체 순서도,
도 3은 본 발명의 개략도,
도 4는 본 발명에 의한 실험데이터이고, 도 5는 본 발명의 실험결과와 비교할 수 있는 비교실험데이터,
도 6는 본 발명과 같은 초음파 세척의 경우 초음파 세정기의 최적운전을 위한 요소를 간략화 도면,
도 7은 캐비테이션과 온도와의 관계를 설명하기 위한 그래프,
도 8은 주파수와 파티클 크기에 따른 제거 효율을 설명하기 위한 그래프,
도 9는 굴패각이 위치한 소정의 수조에 설치된 온도감지센서와 용존가스센서가 별도의 앱이 설치된 스마트폰과 연동되는 개략도를 나타내는 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram of a conventional desulfurization process using oyster shell shells;
2 is an overall flow chart of the present invention;
3 is a schematic diagram of the present invention;
Figure 4 is experimental data according to the present invention, Figure 5 is comparative experimental data that can be compared with the experimental results of the present invention,
Figure 6 is a simplified diagram of elements for optimal operation of the ultrasonic cleaner in the case of ultrasonic cleaning according to the present invention;
Figure 7 is a graph to explain the relationship between cavitation and temperature;
Figure 8 is a graph to explain removal efficiency according to frequency and particle size;
Figure 9 is a schematic diagram showing a temperature sensor and a dissolved gas sensor installed in a predetermined water tank where the oyster shell is located, linked to a smartphone with a separate app installed.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 굴패각을 이용한 고순도 탄산칼슘 제조방법의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present inventor's method for producing high-purity calcium carbonate using oyster shell will be described with reference to the attached drawings.
도 2는 본 발명의 전체 순서도이고, 도 3은 본 발명의 개략도이다.Figure 2 is an overall flow chart of the present invention, and Figure 3 is a schematic diagram of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명은 (a)굴패각을 1차 파쇄하는 단계(S1), (b)소정 크기로 파쇄된 굴패각을 담수로 1차 세척하는 단계(S), (c)1차 세척 후 설정된 온도 범위 내와 설정된 주파수 범위 내에서 2차 초음파 세척하는 단계(S3), (d)2차 초음파 세척 후 설정된 온도 범위 내에서 1차 건조시키는 단계(S4) 및 (e)2차 밀입화파쇄기로 파쇄하고, 담수로 2차 세척한 뒤 설정된 온도 범위 내에서 2차 건조시키는 단계(S5)를 포함한다.As shown, the present invention includes (a) the step of first crushing the oyster shells (S1), (b) the step of first washing the oyster shells crushed to a predetermined size with fresh water (S), and (c) the step of first washing the oyster shells after the first washing. Second ultrasonic cleaning step (S3) within the temperature range and set frequency range, (d) first drying step (S4) within the set temperature range after the second ultrasonic cleaning, and (e) second smuggling crusher. It includes the step of crushing, secondary washing with fresh water, and secondary drying within a set temperature range (S5).
우선, (a)단계에서는, 굴패각을 1cm 이상 5cm 이하의 크기로 파쇄하는 것을 특징으로 한다.First, step (a) is characterized by crushing the oyster shells into sizes of 1 cm or more and 5 cm or less.
박신장에서 굴패각 자체가 공장으로 이동하지 않고, 공장으로 이동하기 전에 박신장에서 칩형태로 굴패각을 1차 파쇄 단계를 수행함으로써, 파쇄화된 굴패각칩의 경우 그 단면적 혹은 반응면적이 증가하여 세척의 용이성을 증대하고, 더 나아가 굴패각 자체의 이동시 부피를 최소화하여 효율을 높이고자 함에 있다.The oyster shell itself does not move to the factory, but the first step of crushing the oyster shell shells in chip form is performed in the park before moving to the factory. In the case of the crushed oyster shell chips, the cross-sectional area or reaction area increases, making it easier for washing. The goal is to increase ease of use and further increase efficiency by minimizing the volume of the oyster shell itself when moving.
더욱 더 구체적으로는 다음과 같다.Even more specifically, it is as follows.
굴패각을 1cm 이상 5cm 이하의 크기로 파쇄함으로써 굴패각의 처리량이 증가된다.The throughput of oyster shells is increased by crushing them into sizes of 1 cm or more and 5 cm or less.
이때, 굴패각을 분말형태가 아닌 1cm 이상 5cm 이하의 크기의 칩형태로 파쇄하는 이유는 분말로 파쇄할 경우 너무 작은 알갱이들로 인해 이후의 공정(초음파, 2차 세척)에서 관리의 어려움이 있기 때문이다.At this time, the reason why the oyster shells are crushed in the form of chips of 1 cm to 5 cm in size rather than in powder form is because when crushed in powder, the particles are too small, making management difficult in the subsequent process (ultrasonic, secondary cleaning). am.
칩형태로 굴패각을 파쇄할 경우 파쇄하지 않은 원형에 비해 세척시 반응 면적을 넓혀 주어 세척효과를 높일 수 있다.When crushing oyster shells in the form of chips, the cleaning effect can be improved by increasing the reaction area during washing compared to the non-shredded round shape.
종래에는 굴패각 자체의 부피로 인해 세척, 건조하는데 있어서 부피의 제한을 받지만, 본 발명처럼 굴 패각을 소정 크기의 칩형태의 파쇄를 함으로써 기존의 원형상태로 가공하는 것에 비해 약 10배 이상의 부피 감소를 할 수 있어 일일 처리량이 현저히 증가하는 효과가 구현된다.Conventionally, the volume of washing and drying is limited due to the volume of the oyster shell itself, but by crushing the oyster shell into chips of a predetermined size as in the present invention, the volume is reduced by about 10 times compared to processing it into the existing round shape. This results in a significant increase in daily throughput.
그 다음으로, (b)소정 크기로 파쇄된 굴패각을 담수로 1차 세척하는 단계가 수행되는데, 본 발명에 사용되는 담수는 일반적인 담수가 사용될 수 있고, 별도의 고압수 노즐을 통해 세척한다.Next, (b) the first step of washing the oyster shells crushed to a predetermined size with fresh water is performed. The fresh water used in the present invention can be general fresh water, and is washed through a separate high-pressure water nozzle.
1차 세척이 된 후에 설정된 온도 범위 내와 설정된 주파수 범위 내에서 2차 초음파 세척하는 단계가 수행된다.After the first cleaning, a second ultrasonic cleaning step is performed within a set temperature range and a set frequency range.
구체적으로는 60℃ 이상 80℃ 이하 온도 범위에서, 주파수 35KHz 이상 45KHz 이하의 범위의 초음파로 세척하는 것을 특징으로 한다.Specifically, it is characterized by cleaning with ultrasonic waves in a temperature range of 60°C to 80°C and a frequency range of 35KHz to 45KHz.
종래에는 통상적으로 굴패각을 가공하여 재활용하는데, 2번 정도의 세척과 건조 과정을 거친 후 비료로 사용하게 된다.Conventionally, oyster shells are usually processed and recycled, and after two washing and drying processes, they are used as fertilizer.
이때 여전히 비료로 사용되는 굴패각에 Na 성분이 남아 있어, 실제 비료로 사용시 토양 오염이 발생하고, 비료 자체로서의 효율성이 떨어지는 문제가 있었다.At this time, Na content still remained in the oyster shells used as fertilizer, causing soil contamination when used as fertilizer, and reducing the efficiency of the fertilizer itself.
이에 본 발명은 상기와 같이 2차 초음파 세척으로 통해 굴패각에 남아 있는 Na 성분을 유의미하게 제가하는 공정을 추가하게 되었다.Accordingly, the present invention has added a process to significantly remove the Na component remaining in the oyster shell through secondary ultrasonic cleaning as described above.
도 4는 본 발명에 의한 실험데이터이고, 도 5는 본 발명의 실험결과와 비교할 수 있는 비교실험데이터이다.Figure 4 is experimental data according to the present invention, and Figure 5 is comparative experimental data that can be compared with the experimental results of the present invention.
같은 양의 1차 파쇄된 굴 패각을 1군은 초음파 세척을 수행하고 2군은 일반 담수에 같은 시간 동안 담가 둔 후 물을 버리고 깨끗한 담수에 담아 일정시간 동안 방치 후 물속에 잔류 염분을 측정하였다.The same amount of first crushed oyster shells was ultrasonic cleaned for Group 1 and soaked in regular fresh water for the same amount of time for Group 2, then the water was discarded, placed in clean fresh water, left for a certain period of time, and the residual salt in the water was measured.
실험 시간은 초기 1시간은 15분 단위, 이후 1시간은 10분 단위로 잔류 염분을 측정하며, 오차범위를 줄이기 위하여 동일한 조건에서 설정된 횟수의 실험을 수행하였다.The experiment time was to measure residual salt in 15-minute increments for the first hour and in 10-minute increments for the next hour, and a set number of experiments were performed under the same conditions to reduce the error range.
실험시료는 각 시간별로 측정 후 새로운 시료로 수행하였다. The experimental samples were measured at each time and then performed with new samples.
도 4는 40KHz에 70℃의 온도에서 수행한 것으로, 도시된 바와 같이 사용된 굴 패각 시료는 초기 세척 세척 직후 대략 0.2~0.3%의 잔류 염분을 나타내고 있다. 초음파 세척을 수행한 1군의 경우 약 60분까지 큰 기울기로 잔류염분의 량이 줄어 들었으며 그 이후에는 비교적 완만한 기울기로 잔류 염분이 감소하여 약 2시간 이후에는 0.02% 정도를 나타내었다.Figure 4 is performed at 40KHz and a temperature of 70°C, and as shown, the used oyster shell sample shows residual salt of approximately 0.2-0.3% immediately after initial washing. In the case of group 1 where ultrasonic cleaning was performed, the amount of residual salt decreased in a large gradient until about 60 minutes, and after that, the residual salt decreased in a relatively gentle gradient, reaching about 0.02% after about 2 hours.
이에 반해 도 5는 별도의 초음파가 조사되지 않은 것으로, 도시된 바와 같이 일반 담수 세척을 수행한 2군의 경우 전체적으로 비교적 완만한 기울기로 잔류 염분이 감소되었으며 약 2시간 이후에는 0.05% 정도를 나타내었다. On the other hand, Figure 5 shows that separate ultrasonic waves were not irradiated, and as shown, in the case of group 2 where general fresh water washing was performed, the residual salt decreased overall at a relatively gentle slope, and was about 0.05% after about 2 hours. .
이를 통해 초음파세척이 실제 굴패각에 잔류하는 염분을 제거하는데 있어 효과를 나타내고 있음을 알 수 있다.This shows that ultrasonic cleaning is effective in removing salt remaining in the actual oyster shell.
한편, 본 실험 결과에서 얻어진 데이터 분포도는 잔류 염분의 량이 0.02~0.3 정도의 미량이지만 본 실험에서 사용된 굴 패각의 경우 채취한지 얼마되지 않은 상태에서 굴 표면이 나트륨 성분이 고착화 되지 않은 시료이므로 일반 담수 세척에서도 좋은 결과를 나타내고 있다.Meanwhile, the data distribution obtained from the results of this experiment shows that the amount of residual salt is a trace amount of about 0.02 to 0.3. However, in the case of the oyster shell used in this experiment, the oyster shell was recently collected and the sodium content on the surface of the oyster was not fixed, so it was used in general fresh water. It also shows good results in cleaning.
그러나, 기 적재되어 오래동안 방치된 패각의 경우 수분의 증발로 인하여 나트륨이 굴패각의 표면에 고착화 되어 있으며 이미 부패가 진행되어 실제 담수세척으로 세척이 용이하지 않다.However, in the case of shells that have been loaded and left for a long time, sodium is fixed to the surface of the shell due to evaporation of moisture, and decay has already progressed, making it difficult to clean with actual fresh water.
방치된 패각의 경우 기 설명한 실험을 통한 경우 더더욱 잔존하는 염분양이 차이가 날 것으로 예측된다.In the case of neglected shells, it is predicted that the amount of remaining salt will be even more different when using the previously described experiment.
한편, 본 발명의 경우 60℃ 이상 80℃ 이하 온도 범위에서 초음파세척이 수행되는게 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.Meanwhile, in the case of the present invention, it is preferable that ultrasonic cleaning is performed in a temperature range of 60°C or more and 80°C or less, for the following reasons.
캐비테이션 현상은 초음파가 세정용액으로 전파될 때 발생하는 (+) (-)압력의 변화에 의한 Cavity의 붕괴 때 발생하는 큰 충격 현상으로, 압력이 수백 기압에 이를 만큼 강력하다.The cavitation phenomenon is a large impact phenomenon that occurs when the cavity collapses due to a change in (+) (-) pressure that occurs when ultrasonic waves are propagated into the cleaning solution. The pressure is strong enough to reach hundreds of atmospheres.
이 현상은 수십 밀리초 정도의 짧은 순간에 발생한다.This phenomenon occurs in a short period of time, about tens of milliseconds.
도 6는 본 발명과 같은 초음파 세척의 경우 초음파 세정기의 최적운전을 위한 요소를 간략화 한 것이다.Figure 6 is a simplified diagram of elements for optimal operation of an ultrasonic cleaner in the case of ultrasonic cleaning according to the present invention.
도시된 바와 같이, 캐비테이션(Cavitation) 의 주 인자는 주파수, 용존가스량,표면장력, 초음파 주파수이고, 일반세척의 경우에는 캐비테이션 강도가 중요하고, 정밀세척의 경우에는 캐비테이션 밀도가 중요하다.As shown, the main factors of cavitation are frequency, amount of dissolved gas, surface tension, and ultrasonic frequency. For general cleaning, cavitation strength is important, and for precision cleaning, cavitation density is important.
도 7은 캐비테이션과 온도와의 관계를 설명하기 위한 그래프이고, 빨간색은 강도를 파란색은 밀도를 나타낸다. 본 발명처럼 정밀세척의 경우 밀도가 중요하며, 본 발명에 적용되는 온도가 60℃ 이상 80℃ 이하 온도 범위에서 이 밀도가 최대치를 확인할 수 있고, 이 온도범위에서 캐비테이션이 최대범위를 형성함으로써 세척의 효율이 가장 최대가 됨을 확인할 수 있다.Figure 7 is a graph to explain the relationship between cavitation and temperature, where red represents intensity and blue represents density. In the case of precision cleaning like the present invention, density is important, and the maximum density can be confirmed in the temperature range of 60℃ to 80℃ to which the present invention is applied, and in this temperature range, cavitation forms the maximum range, thereby improving cleaning. It can be seen that the efficiency is maximized.
한편, 굴패각이 담지된 용액(일반 담수)속의 용존가스는 0.5ppm DO 농도인 것을 특징으로 한다. 즉, 굴패각이 담지된 용액속의 용존가스는 캐비테이션 강도를 약화시켜 그 세척의 효율을 감소시킨다.Meanwhile, the dissolved gas in the solution (general fresh water) containing oyster shells is characterized by a concentration of 0.5ppm DO. In other words, the dissolved gas in the solution containing the oyster shell weakens the cavitation strength and reduces the cleaning efficiency.
품질관리 측면에서 용존가스의 제거 및 관리가 중요하며, 본 발명은 용존가스의 제거를 위해 기 설명한 바와 같이 초음파를 이용하였다.In terms of quality control, removal and management of dissolved gases are important, and the present invention used ultrasound as previously described to remove dissolved gases.
특히, 굴패각의 세척시 해당 용존가스는 0.5ppm DO 에서 가장 굴패각의 세척이 효율적임을 확인하게 되었다.In particular, it was confirmed that cleaning of oyster shell shells was most efficient when the dissolved gas was 0.5 ppm DO.
기 설명한 주파수 35KHz 이상 45KHz 이하의 범위의 초음파로 세척하는 경우 캐비테이션 강도가 상승함을 확인하였고, 이 경우의 용액(일반 담수)속의 용존가스는 0.5ppm DO 농도인 것을 특징으로 한다.It was confirmed that the cavitation intensity increases when cleaning with ultrasonic waves in the range of 35 KHz to 45 KHz above the previously described frequency, and in this case, the dissolved gas in the solution (general fresh water) is characterized by a concentration of 0.5 ppm DO.
한편, 해당 과정을 수행하는 사용자의 스마트폰에는 별도의 앱이 설치되고, 해당 앱 실행시, 굴패각이 담지된 수조에 설치된 온도센서와 담지된 수조의 용액속의 용존가스를 실시간으로 센싱하는 용존가스센서가 연동되는 로직이 본 발명에 의해 구현될 수 있다.Meanwhile, a separate app is installed on the smartphone of the user performing the process, and when the app is run, a temperature sensor installed in the water tank containing the oyster shell shells and a dissolved gas sensor that senses dissolved gas in the solution in the water tank in real time The logic in which is linked can be implemented by the present invention.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이 굴패각이 위치한 소정의 수조에 설치된 온도감지센서와 용존가스센서가 별도의 앱이 설치된 스마트폰과 연동되는 개략도를 나타내는 도면이고, 이를 설명하면 다음과 같다.That is, as shown in Figure 9, it is a schematic diagram showing a temperature sensor and a dissolved gas sensor installed in a predetermined water tank where the oyster shell is located in conjunction with a smartphone with a separate app installed. This is explained as follows.
앱 실행시 해당 담지된 수조 내의 온도와 용존가스의 DO 농도가 실시간으로 표시되어 60℃ 이상 80℃ 이하 온도 범위가 유지되고, 담지된 용액속의 용존가스는 0.5ppm DO 농도가 유지되도록 이 수치를 벗어나는 경우 사용자에게 경고음을 발송하게 된다.When running the app, the temperature in the supported water tank and the DO concentration of the dissolved gas are displayed in real time to maintain the temperature range between 60℃ and 80℃, and the dissolved gas in the supported solution must exceed this value to maintain 0.5ppm DO concentration. In this case, a warning sound is sent to the user.
또한, 굴패각에 붙어 있는 파티클의 입자는 보통 2μm 이상 5 μm 이다. 이러한 파티클을 제거하는 데에는 도 8에 도시된 바와 같이 40KHz의 초음파로 처리하는 경우 80%이상 제거됨을 확인하였고, 이에 본 발명 역시 바람직하게는 40KHz의 초음파로 굴패각을 세척하게 된다.In addition, the particles attached to the oyster shell are usually 2 μm or more and 5 μm in size. In order to remove these particles, it was confirmed that more than 80% of the particles were removed when treated with ultrasonic waves at 40 KHz, as shown in Figure 8. Accordingly, the present invention also preferably cleans the oyster shells with ultrasonic waves at 40 KHz.
2차 초음파 세척이 진행된 후, 설정된 온도 범위 내에서 1차 건조시키는 단계가 수행된다.After the second ultrasonic cleaning is performed, the first drying step is performed within a set temperature range.
해당 단계에서는 500℃ 이상 1,100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다.This step is characterized by being carried out at a temperature of 500 ℃ or more and 1,100 ℃.
그 다음으로, 2차 밀입화파쇄기로 파쇄하고, 담수로 2차 세척한 뒤 설정된 온도 범위 내에서 2차 건조시키는 단계가 수행된다.Next, the step of crushing with a secondary crusher, secondary washing with fresh water, and secondary drying within a set temperature range is performed.
볼밀을 이용하여 50 내지 200 메쉬 크기의 입자로 파쇄하고,300℃ 이상 400℃의 온도에서 2차 건조하는 것을 특징으로 한다. It is characterized by crushing it into particles of 50 to 200 mesh size using a ball mill and secondary drying at a temperature of 300 ℃ or more to 400 ℃.
즉, 초음파 세척 후 저온 건조(고온 건조시 CO2발생, 높은 에너지 비용 등으로 저온건조)를 통하여 완전 건조 시킨 후 일반 담수로 다시 한번 세척하여 최종 건조를 수행하게 된다.That is, after ultrasonic cleaning, it is completely dried through low-temperature drying (low-temperature drying due to CO 2 generation and high energy costs during high-temperature drying), and then washed again with regular fresh water for final drying.
S1: 굴패각을 1차 파쇄하는 단계
S2: 소정 크기로 파쇄된 굴패각을 담수로 1차 세척하는 단계
S3: 1차 세척 후 설정된 온도 범위 내와 설정된 주파수 범위 내에서 2차 초음파 세척하는 단계
S4: 2차 초음파 세척 후 설정된 온도 범위 내에서 1차 건조시키는 단계
S5: 2차 밀입화파쇄기로 파쇄하고, 담수로 2차 세척한 뒤 설정된 온도 범위 내에서 2차 건조시키는 단계S1: Step of first crushing oyster shells
S2: Step of first washing oyster shells crushed to a predetermined size with fresh water
S3: Second ultrasonic cleaning step within the set temperature range and within the set frequency range after the first cleaning.
S4: Step of primary drying within a set temperature range after secondary ultrasonic cleaning
S5: Step of crushing with a secondary smuggling crusher, secondary washing with fresh water, and secondary drying within a set temperature range.
Claims (5)
(b)소정 크기로 파쇄된 굴패각을 담수로 1차 세척하는 단계;
(c)1차 세척 후 설정된 온도 범위 내와 설정된 주파수 범위 내에서 2차 초음파 세척하는 단계;
(d)2차 초음파 세척 후 설정된 온도 범위 내에서 1차 건조시키는 단계;
(e)2차 밀입화파쇄기로 파쇄하고, 담수로 2차 세척한 뒤 설정된 온도 범위 내에서 2차 건조시키는 단계를 포함하고,
상기 (a)단계에서는, 세척시 반응 면적을 높이기 위해 굴패각을 1cm 이상 5cm 이하의 크기로 파쇄하는 것을 특징으로 하고,
상기 (c)단계에서는,
초음파 세척 후 2시간 경과 뒤에 잔류 염분이 0.02% 남도록 하기 위해 70℃ 온도에서, 굴패각에 붙어 있는 파티클 입자 크기가 2μm 이상 5 μm 이하인 경우 해당 파티클이 80% 이상 90% 이하 제거되도록 주파수 40KHz 의 초음파로 세척하는 것을 특징으로 하고,
상기 굴패각이 담지된 용액속의 용존가스는 0.5ppm DO 농도인 것을 특징으로 하며,
초음파 세정기의 효율을 증대하기 위한 요소인 캐비테이션 강도와 캐비테이션 밀도와의 관계는 하기와 같되, 캐비테이션의 강도는 80%인 것을 특징으로 하며,
캐비테이션 강도 ∝ (용액의 표면장력)/(주파수×용존가스량×용액의 증기압)
캐비테이션 밀도 ∝ 1/(캐비테이션 강도)
상기 (d)단계에서는,
500℃ 이상 1,100℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하고,
상기 (e)단계에서는,
볼밀을 이용하여 50 내지 200 메쉬 크기의 입자로 파쇄하고,
300℃ 이상 400℃의 온도에서 2차 건조하는 것을 특징으로 하는, 굴패각을 이용한 고순도 탄산칼슘 제조방법.(a) first crushing the oyster shell;
(b) first washing the crushed oyster shells to a predetermined size with fresh water;
(c) a second ultrasonic cleaning step within a set temperature range and a set frequency range after the first cleaning;
(d) primary drying within a set temperature range after secondary ultrasonic cleaning;
(e) crushing with a secondary crusher, secondary washing with fresh water, and secondary drying within a set temperature range,
In step (a), the oyster shells are crushed to a size of 1 cm or more and 5 cm or less to increase the reaction area during washing,
In step (c) above,
In order to ensure that 0.02% of residual salt remains after 2 hours of ultrasonic cleaning, at a temperature of 70°C, if the size of the particles attached to the oyster shell is 2μm or more and 5 μm or less, the particles are removed with an ultrasonic wave at a frequency of 40KHz to remove 80% or more and 90% or less. Characterized by washing,
The dissolved gas in the solution containing the oyster shell is characterized in that it has a DO concentration of 0.5 ppm,
The relationship between cavitation intensity and cavitation density, which are factors for increasing the efficiency of the ultrasonic cleaner, is as follows, but the cavitation intensity is characterized by 80%,
Cavitation intensity ∝ (surface tension of solution)/(frequency × amount of dissolved gas × vapor pressure of solution)
Cavitation density ∝ 1/(cavitation intensity)
In step (d) above,
Characterized by being carried out at a temperature of 500 ℃ or more and 1,100 ℃,
In step (e) above,
Crush into particles of 50 to 200 mesh size using a ball mill,
A method for producing high-purity calcium carbonate using oyster shells, characterized by secondary drying at a temperature of 300 ℃ or more and 400 ℃.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210077706A KR102656951B1 (en) | 2021-06-15 | 2021-06-15 | Method for manufacturing high-purity calcium carbonate using oyster shell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210077706A KR102656951B1 (en) | 2021-06-15 | 2021-06-15 | Method for manufacturing high-purity calcium carbonate using oyster shell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220168106A KR20220168106A (en) | 2022-12-22 |
| KR102656951B1 true KR102656951B1 (en) | 2024-04-11 |
Family
ID=84578303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210077706A KR102656951B1 (en) | 2021-06-15 | 2021-06-15 | Method for manufacturing high-purity calcium carbonate using oyster shell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102656951B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100232567B1 (en) | 1997-11-07 | 1999-12-01 | 김판채 | A method of producing lime powder |
| JP4729649B1 (en) | 2010-12-10 | 2011-07-20 | 株式会社バイオレドックス研究所 | Hydrogen gas-containing calcium carbonate and method for producing the same |
| KR101734353B1 (en) | 2017-01-12 | 2017-05-12 | 주식회사 메디앤코즈 | Preparation method of natural mineral ion calcium water using shells and natural mineral ion calcium water prepared by the same |
| KR101893254B1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-08-29 | (주)바이오어텍 | Manufacturing method of highly activated calcium oxide by heating shells with microwaves |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR890012889A (en) * | 1988-02-15 | 1989-09-20 | 배종대 | Method for preparing calcium carbonate using ultrasonic waves |
| KR101585385B1 (en) | 2015-09-02 | 2016-01-14 | 주식회사 풍원석회 농업회사법인 | Shell Powder Fertilizer using Shell and Method for preparing the Same |
| KR102309717B1 (en) * | 2019-11-12 | 2021-10-06 | 한국화학연구원 | Disposal of oyster shell by sonochemistry |
-
2021
- 2021-06-15 KR KR1020210077706A patent/KR102656951B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100232567B1 (en) | 1997-11-07 | 1999-12-01 | 김판채 | A method of producing lime powder |
| JP4729649B1 (en) | 2010-12-10 | 2011-07-20 | 株式会社バイオレドックス研究所 | Hydrogen gas-containing calcium carbonate and method for producing the same |
| KR101893254B1 (en) * | 2016-07-21 | 2018-08-29 | (주)바이오어텍 | Manufacturing method of highly activated calcium oxide by heating shells with microwaves |
| KR101734353B1 (en) | 2017-01-12 | 2017-05-12 | 주식회사 메디앤코즈 | Preparation method of natural mineral ion calcium water using shells and natural mineral ion calcium water prepared by the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220168106A (en) | 2022-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105080960B (en) | Particle and restorative procedure are repaired in soil pollution processing | |
| US20150043973A1 (en) | Mineral complex, compositions thereof, and methods of using the same | |
| JP2007021396A (en) | Method for removing heavy metal | |
| KR102461816B1 (en) | Resource manufacturing method using oyster shells and resources manufactured thereby | |
| KR100934127B1 (en) | Manufacturing method of fertilizer using oystershells | |
| AU2011276207A1 (en) | A method for removing ammonium nitrogen from organic waste water comprising liquid manure | |
| KR102656951B1 (en) | Method for manufacturing high-purity calcium carbonate using oyster shell | |
| CN104108765B (en) | A kind of restorative procedure of heavy metal contamination farmland | |
| Ho et al. | Leachate quality from gypsum neutralized red mud applied to sandy soils | |
| JP6912752B2 (en) | Slag molded body | |
| JP2022173221A (en) | Intermediate product obtained from production of calcium carbonate crystals derived from shells | |
| KR20100090463A (en) | Method for preparing echo-compost using the pig slurry removed the heavy metal, and the product obtained therefrom | |
| KR102054082B1 (en) | Liquid fertilizer and manufacturing method thereof | |
| KR20020022364A (en) | Manufacturing method of the manure made from brown seaweed wastes | |
| CN220858863U (en) | Desalination system | |
| CN115709213B (en) | Method for forming hydrotalcite-like compound in coal gangue slag mountain reconstruction soil through attapulgite water and fertilizer retention coupling hyperstatic mineralization | |
| CN114798571B (en) | Sea sand chlorine removal washing and selecting process | |
| CN108011145A (en) | A kind of recycling flow of lithium | |
| CN118106331A (en) | Harmless treatment method of electrolytic aluminum waste cathode carbon block | |
| JPH02268882A (en) | Method for purifying waste water | |
| JPH1017385A (en) | Treatment of residual liquid of marine product processing | |
| JPH10114589A (en) | Production of fertilizer from sea food waste | |
| KR101990891B1 (en) | Manufacturing method for the raw material of agricultural fertilizer or livestock feed using organic material | |
| CN105195501A (en) | Microwave treatment method for household garbage | |
| KR20050082937A (en) | Slaked lime produced by mixing tangerine-peel and quick lime |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |