KR20020023845A

KR20020023845A - 패각류를 이용한 고순도 염화칼슘 제조 공정

Info

Publication number: KR20020023845A
Application number: KR1020010083724A
Authority: KR
Inventors: 박성식; 김성준
Original assignee: (주)천우테크
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2002-03-29

Abstract

본 발명은 패각류와 산을 이용하여 고농도 이온화칼슘을 제조하는 방법에 관한 것으로 상세하게는 굴껍질, 꼬막, 바지락 등과 같은 패각류 또는 패각으로 만든 탄산칼슘, 산화칼슘, 수산화칼슘을 염산과 반응시켜 고농도 이온화칼슘인 염화칼슘수용액을 제조하고, 알카리 처리로 불순물을 제거하여 순도 99% 이상의 염화칼슘수용액을 제조하는 공정에 관한 것이다.

Description

패각류를 이용한 고순도 염화칼슘 제조 공정{preparation process of high purification of cakium chloride using shells}

본 발명은 패각류와 같은 칼슘화합물을 무기산과 반응시켜 무기산칼슘을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패각류, 소성패각, 패각으로 만든 탄산칼슘, 산화칼슘, 수산화칼슘 등을 염산과 반응시켜 염화칼슘(calcium chloride)을 제조하는 것이다. 특히 생명체가 만든 칼슘화합물인 패각류를 사용한 경우에는 물성이 뛰어나고, 정제과정을 통하여 식품, 의약품으로 제조할 수 있다. 종래의 염화칼슘과 관련된 대한 제조 방법으로는 Solvay의 소오다회(sodium carbonate) 제조 공정에서 발생하는 부산물로 얻어지는 제조 방법이 가장 많이 알려져 있다. 이 제조 방법의 가장 큰 장점은 대량화가 가능하고 부산물로 생산되기 때문에 생산원가가 비교적 저렴하다. 그리고 가장 큰 단점은 부산물 형태로 생산됨으로 순도가 떨어지는 현상이 발생되어 대부분의 염화칼슘은 도로의 제설용으로 사용되고 있다. 따라서 국내의 경우 염화칼슘의 제조에 관한 특허와 실용신안은 거의 없는 상태이며, 제설용으로 사용되는 염화칼슘과 관련하여 실용신안 20-165497에서는 염화칼슘 모래 살포기를 발명하였고, 실용신안 20-188532에서는 염화칼슘 및 모래 혼합기를 발명하였다. 그리고 특허 10-265976에서는 도로 제설용 염화칼슘용액제조장치 등이 있다. 따라서 본 발명에서는 식품, 의료용 염화칼슘을 생산하는 제조공정과 기술을 개발하여 고부가가치의 제품을 만들고자 한다.

본 발명은 국내에 폐기물로 야적되어 있는 굴껍질, 꼬막, 바지락 등의 패각류를 염산과 반응시켜 염화칼슘을 제조하였다. 국내의 음료와 식품에는 탄산칼슘 등이 많이 첨가되어 있으나, 고가의 염화칼슘을 첨가한 음료는 드문 것으로 되어 있다. 따라서 본 발명은 패각류등을 이용하여 염화칼슘을 제조하고, 물리적, 화학적으로 불순물을 처리하여 고순도 염화칼슘을 대량으로 생산하는 제조공정이다. 본 발명의 제조공정에 사용되는 조는 저장조, 용해조, 침전조, 여액조, 완충조, 반응조, 결정화조, 집수조 등으로 구성이 되어 있으며 식품과 의약품에 적합한 고순도 염화칼슘을 제조하여 식품업자와 의약품업자에게 제공함으로 국민 건강에 이바지 하고자 한다.

도1은 본 발명에 따른 염화칼슘 제조 공정도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 패각세척기 2 : 이송벨트 3 : 저장호퍼 3 : 회전밸브 5 : 이송벨트

6 : 브레이커 7 : 패각이송기 8 : 백필터 9 : 레벨센서 10 : 저장조

11 : 레벨센서 12 : 진동기 13 : 회전밸브 14 : 로드셀 15 : 계량호퍼

16 : 게이트밸브 17 : 교반기 18 : 레벨센서 19 : 자동밸브 20 : 용해조

21 : 염산저장조 22 : 체크밸브 23 : 정량펌프 24 : 용수저장조 25 : 볼밸브

26 : 정량펌프 27 : 레벨센서 28 : 레벨센서 29 : 교반기 30 : 용해저장조

31 : 자동밸브 32 : 체크밸브 33 : 슬러리펌프 34 : 체크밸브 35 : 침전조

36:원심분리기 37:스크루이송기 38:레벨센서 39:체크밸브 40:여액조

41 : 정량펌프 42 : 레벨센서 43 : 레벨센서 44 : 체크밸브 45 : 완충조

46 : 정량펌프 47 : 레벨센서 48 : pH센서 49 : 교반기 50 : 반응조

51:암모니아용기 52:압력밸브 53:레벨센서 54:레벨센서 55:칼슘액저장조

56 : 교반기 57 : 자동밸브 58 : 체크밸브 59 : 정량펌프 60 : 카드리지필터

61 : 레벨센서 62 : 교반기 63 : 자동밸브 64 : 자동밸브 65 : 결정화조

66 : 레벨센서 67 : 레벨센서 68 : 교반기 69 : 체크밸브 70 : 결정저장조

71 : 벨트프레스 72 : 레벨센서 73 : 레벨센서 74 : 체크밸브 75 : 집수조

76 : 정량펌프 77 : 사이크론 78 : 브로와 79 : 회전밸브 80 : 건조기

81 : 팬 82 : 체크밸브 83 : 레귤레이터 84 : 버터 85 : 연료저장조

86 : 밸트컨베이 87 : 회쇄기 88 : 제품이송기 89 : 백필터 90 : 제품저장조

91 : 레벨센서 82 : 레벨센서 83 : 진동기 84 : 회전밸브 85 : 포장기

100 : 세척된 패각 200 : 기체 압축공정 300 : 대기방출 400 : 비료화물

500 : 가열시스템 600 : 냉각시스템

본 발명은 일반적으로 사용하는 제설용 염화칼슘이 아닌 식품, 의약용으로 가능한 염화칼슘을 생산하고자 하는 것으로 사용되는 원료의 출발물질이 기존이 염화칼슘 제조 방법과 다르다. 즉, 사용원료로 해안가에 버려진 채 방치되어 있는 굴껍질과 같은 패각류를 사용하여 염화칼슘을 제조한다.

본 발명을 더욱 더 상세하게 설명하면 다음과 같다. 우선, 해안가에 야적되어 있는 패각을 회수하고 이것을 세척하고, 표면의 불순물을 제거하여 자연건조 한 후 분쇄기를 사용하여 2mesh 이하의 크기로 패각을 제조한다. 제조된 패각은 염산과 반응하여 염화칼슘으로 제조되며 반응식으로 나타내면 다음과 같다.

즉, 불순물이 포함된 패각을 염산수용액에 투입시켜 반응식(2)와 같이 제조한다. 이때 패각이 투입되면 염산과 반응하여 염화칼슘수용액으로 전이되며 불순물(SiO₂, 유기물 등)은 용해되지 않고 존재한다. 이러한 수용액은 반응식(3)에서 불순물을 제거시켜 염화칼슘과 수용성불순물이 포함된 수용액으로 제조한다. 이 수용액을 반응식(4)에서는 소량의 암모니아를 첨가제로 사용하여 pH를 조절함으로 수용성불순물을 수산화물로 침전시킨다. 침전된 불순물을 제거함으로 반응식(5)에서는 고순도 염화칼슘수용액을 제조한다. 고순도 염화칼슘수용액은 반응식(6)에서는 건조기를 사용하여 결정화된 고순도 염화칼슘을 제조한다. 제조된 고순도 염화칼슘은 ICP분석하여 결과를 표1에 나타내었으며, 순도 99.9%이었다. 본 발명의 염화칼슘의 제조공정을 도1에 나타내었다.

이하 제조공정도를 통하여 본 발명의 기계장치를 더욱 상세히 하면 다음과 같다.

해안에 야적되어 있는 패각을 수거하여 패각세척기(1)에 투입시켜 패각의 표면의 불순물을 물로 세척하여 제거시킨다. 세척된 패각(100)은 이송벨트(2)를 따라 이동시켜 실외에 야적시킴으로 자연상태에서 건조를 시킨다. 건조된 패각은 저장호퍼(3)로 이송되어 이송벨트(5)를 걸쳐 브레이커(6)에서 2mesh 이상의 크기로 분쇄되어 이송기(7)를 따라 이동하여 분쇄패각 저장조(10)로 저장된다. 저장된 패각은 로드셀(14)과 계량호퍼(15)를 사용하여 일정한 양을 계량하고 게이트밸브(16)를 통하여 용해조(20)원로 투입된다. 한편 염산은 염산저장조(21)에서 정량펌프(23)를 통하여 용해조(20)로 공급되고, 물은 용수저장조(24)에서 정량펌프(26)를 사용하여 용해조(20)로 공급이 되어 염산의 농도를 조절한다. 용해조(20)에서 패각과 염산이 반응하여 염화칼슘수용액이 되고, 염산과 반응이 되지 않은 SiO₂, 유기물 등의 불순물과 일부 과량으로 공급된 미반응 패각은 고체 상대로 존재한다. 이러한 슬러리가 포함된 염화칼슘 현탁액은 용해저장조(30)에서 슬러리 펌프(33)를 사용하여 침전조(35)로 공급이 된다. 침전조 내에서 용해되지 않은 미반응물과 불순물은 하부로 침전되어 체크밸브(34)에 의해 하향 배출되고, 배출된 슬러리는 원심분리기(36)를 통하여 액체와 고체로 분리가 된다. 분리된 액체는 여액조(40)에 보내져 다시 침전조(35)로 공급되고, 고체는 스크루이송기(37)를 통하여 배출되어 자연 건조 후 규산, 칼슘, 유기질이 풍부한 비료화물(400)로 사용한다. 침전조(35)를 통과한 염화칼슘수용액은 완충조(45)로 공급이 되고, 완충조(45)에서는 정량펌프(46)를 사용하여 반응조(50)로 공급이 된다. 그리고 반응조(50)에 있는 염화칼슘수용액에 암모니아용기(51)의 암모니아를 공급하여 pH를 조절하면 수용성불순물이 수산화물로 고형화되어 현탁액이 된다. 이 현탁액은 칼슘액저장조(55)로 이송되고 고형화된 불순물은 1㎛의 카드리지필터(60)에서 제거되고, 고순도 염화칼슘수용액은 결정화조(65)로 이송된다. 결정화조(65)에서는 스팀을 사용한 가열시스템(500)과 냉수를 사용한 냉각시스템(600)을 사용하여 염화칼슘을 결정화한 후 결정저장조(70)로 이송하고, 벨트프레스(71)를 사용하여 염화칼슘 결정과 용액을 분리한다. 분리되어 나온 용액은 집수조 (75)를 통하여 다시 용해조(20)로 보내어 재활용하고, 염화칼슘은 건조기(80)에서 건조 후 회쇄기(87)를 통과하여 제품 저장조(90)로 이송되어 진다. 그리고 최종적으로 포장기(95)를 통하여 고순도 염화칼슘 제품이 생산된다.

상기한 결과에서 알 수 있듯이 염산과 패각류을 이용하여 고순도 염화칼슘을 제조할 수 있는 공정을 발명하였다.

본 발명은 폐기물로 분류되는 패각류 또는 칼슘염을 염산과 반응시켜 물에용해도가 높은 염화칼슘을 제조하고, 이를 정제하여 고순도 염화칼슘을 제조함으로 식품, 의약용으로 사용할 수 있게 하고자 한다. 이에 따른 발명의 효과는 다음과 같다. 사용 원료로 해안가에 버려진 채 쌓여가는 굴 껍질과 같은 패각류를 사용함으로 어민들의 양식 사업에 이익을 증대시키고, 현대인에게 발생하는 칼슘결핍 현상을 해결하고, 식품시장에 저렴한 가격으로 대량의 칼슘을 공급함으로 일석삼조의 효과가 있다.

Claims

본 발명은 굴껍질, 꼬막, 바지락 등의 패각류 및 패각으로 만든 탄산칼슘, 산화칼슘, 수산화칼슘을 사용하여 칼슘용해조(20)에서 2∼38wt%의 염산수용액과 pH 7이상이 될 때까지 반응시키고, 반응되지 않는 규산질과 유기질의 불순물을 침전조(35)를 사용하여 제거하여 염화칼슘수용액을 제조하는 공정.
청구항 1의 염화칼슘수용액에 암모니아를 첨가하여 반응조(50)에서 반응시켜 수용성불순물을 수산화물로 침전시키고, 카드리지필터(60)를 통과시켜 고순도 염화칼슘수용액을 제조하고, 이를 결정화조(65)에서 결정화하고, 벨트프레스(71)와 건조기(80)를 사용하여 순도 99%이상의 염화칼슘을 제조하는 공정.