KR20130002129A - Precipitated calcium carbonate production method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철강 슬래그와 이산화탄소를 이용하여 침강성 탄산칼슘을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing precipitated calcium carbonate using steel slag and carbon dioxide.
일반적으로 침강성 탄산칼슘은 제지, 고무, 의약, 식료품 및 다양한 제조분야에 사용되고 있다.Generally, precipitated calcium carbonate is used in papermaking, rubber, medicine, foodstuffs and various manufacturing fields.
침강성 탄산칼슘은 자연광인 석회석에서 추출될 수 있다. 이때, 침강성 탄산칼슘은 주로 탄산가스 화합방법을 이용하여 추출될 수 있다. 탄산가스 화합방법은 다음과 같다.Precipitated calcium carbonate can be extracted from natural limestone. At this time, the precipitated calcium carbonate can be extracted mainly using a carbon dioxide gas compounding method. Carbon dioxide gas compounding method is as follows.
석회석(CaCO3)을 소성 가공하여 생석회(CaO)를 제조한다. 석회석의 소성 가공시에는 이산화탄소가 생성된다. 생석회(CaO)는 물과 수화 반응시켜 소석회(Ca(OH)2)를 제조한다. 소석회에 이산화탄소(CO2)를 주입하여 반응시킴으로써 침강성 탄산칼슘을 석출한다.
Limestone (CaCO 3 ) is calcined to prepare quicklime (CaO). Carbon dioxide is produced during calcining of limestone. Quicklime (CaO) is hydrated with water to produce calcined lime (Ca (OH) 2 ). Precipitated calcium carbonate is precipitated by injecting carbon dioxide (CO 2 ) into the slaked lime.
본 발명의 실시예들은, 이산화탄소의 발생을 최소화시키고, 제조비용이 감소될 수 있는 침강성 탄산칼슘 제조방법을 제공하는 것이다.
Embodiments of the present invention, to minimize the generation of carbon dioxide, and to provide a method for producing precipitated calcium carbonate can be reduced manufacturing costs.
본 발명의 일 측면에 따르면, 철강 슬래그와 염화암모늄 수용액을 반응시켜 칼슘 용출액을 얻는 단계; 철강 슬래그를 칼슘 용출액에서 분리하는 단계; 및 칼슘 용출액과 이산화탄소를 반응시켜 침강성 탄산칼슘과 염화암모늄을 얻는 단계를 포함하는 침강성 탄산칼슘 제조방법이 제공된다.According to one aspect of the invention, the step of reacting the steel slag with an aqueous solution of ammonium chloride to obtain a calcium eluate; Separating the steel slag from the calcium eluate; And a step of obtaining the precipitated calcium carbonate and ammonium chloride by reacting the calcium eluate with carbon dioxide.
상기 염화암모늄은 칼슘 추출시 다시 철강 슬래그에 재투입될 수 있다.The ammonium chloride can be reintroduced back into the steel slag upon calcium extraction.
상기 침강성 탄산칼슘과 염화암모늄을 얻는 단계에서는, 제철소에서 발생된 이산화탄소를 투입할 수 있다.In the step of obtaining the precipitated calcium carbonate and ammonium chloride, carbon dioxide generated in the steel mill may be added.
상기 칼슘 용출액을 얻는 단계에서는, 상기 철강 슬래그가 분쇄되지 않은 상태에서 염화암모늄 수용액과 반응될 수 있다.
In the step of obtaining the calcium eluate, the steel slag may be reacted with an aqueous ammonium chloride solution in an uncrushed state.
본 발명의 실시예들에 따르면, 이산화탄소의 발생을 최소화시키고, 침강성 탄산칼슘의 제조비용이 감소될 수 있는 효과가 있다.
According to embodiments of the present invention, it is possible to minimize the generation of carbon dioxide, and to reduce the production cost of precipitated calcium carbonate.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침강성 탄산칼슘의 제조방법을 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram showing a method for producing precipitated calcium carbonate according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명에 따른 침강성 탄산칼슘의 제조방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of a method for producing precipitated calcium carbonate according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침강성 탄산칼슘의 제조방법을 나타낸 블럭도이다.1 is a block diagram showing a method for producing precipitated calcium carbonate according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 추출 반응기(10)에 철강 슬래그가 투입된다.Referring to FIG. 1, steel slag is introduced into the
철강 슬래그는 철강 생산 공정에서 부산물로 생산된다. 철강 슬래그는 고로 슬래그, 전로 슬래그, 전기로 산화 슬래그, 전기로 정련 슬래그 등과 같이 다양한 종류가 있다. 이러한 철강 슬래그에는 아래와 같이 칼슘 성분이 다량 함유되어 있다.Steel slag is produced as a by-product of the steel production process. There are various kinds of steel slag, such as blast furnace slag, converter slag, furnace oxidizing slag and furnace refining slag. Such steel slag contains a large amount of calcium as shown below.
철강 슬래그
Steel slag
상기 표와 같이 철강 슬래그에는 칼슘 원료인 CaO가 20~54WT% 정도 함유되어 있다. As shown in the table, the steel slag contains about 20 to 54 WT% of CaO as a raw material of calcium.
상기한 철강 슬래그는 크러셔에 의해 분쇄되지 않은 상태로 투입될 수 있다.The steel slag may be introduced without being crushed by the crusher.
추출 반응기(10)에 염화 암모늄(NH4Cl) 수용액을 투입할 수 있다. 염화 암모늄 수용액은 철강 슬래그를 투입하기 전에 투입될 수도 있다.An ammonium chloride (NH 4 Cl) aqueous solution may be added to the
염화 암모늄 수용액은 철강 슬래그의 CaO와 반응한다. 염화 암모늄 수용액과 CaO가 반응함에 따라 염화칼슘(CaCl2)와 수산화암모늄(NH4OH)이 생성된다. 이 반응을 통해 철강 슬래그에서 칼슘이 염화칼슘 형태로 추출된다. 아래에서는 염화칼슘이 용해된 용액을 칼슘 용출액이라고 칭하기로 한다.Aqueous ammonium chloride solution reacts with CaO of steel slag. As the aqueous ammonium chloride solution and CaO react, calcium chloride (CaCl 2 ) and ammonium hydroxide (NH 4 OH) are produced. This reaction extracts calcium from the steel slag in the form of calcium chloride. Hereinafter, a solution in which calcium chloride is dissolved will be referred to as a calcium eluate.
철강 슬래그에서 칼슘이 추출되면, 슬래그 분리기(20)에서는 철강 슬래그를 칼슘 용출액에서 분리한다. 철강 슬래그는 분쇄되지 않은 상태이므로, 슬래그 분리기(20)에서 용이하게 꺼낼 수 있다.When calcium is extracted from the steel slag, the
칼슘 용출액은 탄산화 반응기(30)로 보내진다. 탄산화 반응기(30)에서는 이산화탄소(CO2)가 주입됨에 따라 탄산화 반응이 일어난다. 이때, 제철소 고로에서 발생된 이산화탄소(CO2)를 주입할 수 있다. 제철소 고로에서 석회석 소성중에 발생한 이산화탄소를 재활용 함으로써, 지구를 온난화시키는 이산화탄소가 대기 중으로 방출되는 것을 최소화할 수 있다.The calcium eluate is sent to the
탄산화 반응기(30)에서는 염화칼슘(CaCl2), 수산화암모늄(NH4OH), 이산화탄소(CO2)가 반응하여, 탄산칼슘(CaCO3), 염화암모늄(NH4Cl)이 생성된다. 이렇게 생성된 탄산칼슘은 침전되므로 아래에서는 침강성 탄산칼슘이라고 칭하기로 한다.In the
이때, 탄산칼슘을 침전시키기 위해서는 칼슘 용출액의 pH가 높은 것이 유리하다. 염화암모늄 수용액이 칼슘 추출 용매로 사용되므로, 칼슘 용출액의 pH가 8.5~9 정도 된다. 따라서, 탄산화 반응을 위해 이산화탄소를 주입하기 전에 칼슘 용출액의 pH를 증가시킬 필요가 없다. 칼슘 용출액의 pH를 증가시키기 위해 수산화나트륨(NaOH)과 같은 화학용매를 사용할 필요가 없다. 또한, 화학용매를 후처리하기 위한 별도의 공정이 필요하지 않다.At this time, in order to precipitate calcium carbonate, it is advantageous that the pH of the calcium eluate is high. Since aqueous ammonium chloride solution is used as the calcium extraction solvent, the pH of the calcium eluate is about 8.5-9. Therefore, it is not necessary to increase the pH of the calcium eluate before injecting carbon dioxide for the carbonation reaction. There is no need to use a chemical solvent such as sodium hydroxide (NaOH) to increase the pH of the calcium eluate. In addition, a separate process for post-treatment of the chemical solvent is not necessary.
침강성 탄산칼슘과 염화암모늄이 혼합된 액체는 고액 분리기(40)로 유입된다. 고액 분리기(40)에서는 침강성 탄산칼슘이 분리된다. 또한, 염화암모늄은 추출 반응기(10)에 다시 공급될 수 있다. 이러한 염화암모늄은 다시 철강 슬래그에서 칼슘을 추출하여 칼슘 용출액을 얻을 때에 재활용될 수 있다.The mixed liquid of precipitated calcium carbonate and ammonium chloride flows into the solid-
상기와 같이, 침강성 탄산칼슘의 원료로 자연광물인 석회석 대신에 철강 슬래그를 사용한다. 따라서, 이산화탄소 발생량과 환경오염을 현저히 감소시킬 수 있다.As described above, steel slag is used as a raw material of precipitated calcium carbonate instead of limestone which is a natural mineral. Therefore, the amount of carbon dioxide generated and environmental pollution can be significantly reduced.
또한, 탄산칼슘을 침전시키기 위해 별도의 pH 조정 과정이 생략될 수 있다. 따라서, 침강성 탄산칼슘의 제조공정을 간소화시키고 에너지를 절감할 수 있다.In addition, a separate pH adjustment process may be omitted to precipitate calcium carbonate. Therefore, the manufacturing process of precipitated calcium carbonate can be simplified and energy can be saved.
또한, 침강성 탄산칼슘이 분리된 후 잔류된 염화암모늄은 다시 재활용될 수 있다. 따라서, 환경오염을 감소시키고 침강성 탄산칼슘의 제조단가를 낮출 수 있다.
In addition, the ammonium chloride remaining after the precipitated calcium carbonate is separated can be recycled again. Therefore, it is possible to reduce environmental pollution and to lower the manufacturing cost of precipitated calcium carbonate.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
10: 추출 반응기 20: 슬래그 분리기
30: 탄산화 반응기 40: 고액 분리기10: extraction reactor 20: slag separator
30: carbonation reactor 40: solid-liquid separator
Claims (4)
철강 슬래그를 칼슘 용출액에서 분리하는 단계; 및
칼슘 용출액과 이산화탄소를 반응시켜 침강성 탄산칼슘과 염화암모늄을 얻는 단계;를 포함하는 침강성 탄산칼슘 제조방법.Reacting the steel slag with an aqueous ammonium chloride solution to obtain a calcium eluate;
Separating the steel slag from the calcium eluate; And
Precipitating calcium carbonate production method comprising the step of obtaining a precipitated calcium carbonate and ammonium chloride by reacting the calcium eluate with carbon dioxide.
상기 염화암모늄은 칼슘 추출시 다시 철강 슬래그에 재투입되는 것을 특징으로 하는 침강성 탄산칼슘 제조방법.The method of claim 1,
The ammonium chloride is precipitated calcium carbonate production method characterized in that the re-introduced again in the steel slag upon calcium extraction.
상기 침강성 탄산칼슘과 염화암모늄을 얻는 단계에서는 제철소 고로에서 발생된 이산화탄소를 투입하는 것을 특징으로 하는 침강성 탄산칼슘 제조방법.The method of claim 1,
In the step of obtaining the precipitated calcium carbonate and ammonium chloride, precipitated calcium carbonate production method, characterized in that the input of carbon dioxide generated in the blast furnace of the steelworks.
상기 칼슘 용출액을 얻는 단계에서는, 상기 철강 슬래그가 분쇄되지 않은 상태에서 염화암모늄 수용액과 반응되는 것을 특징으로 하는 침강성 탄산칼슘 제조방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the step of obtaining the calcium eluate, precipitated calcium carbonate production method characterized in that the steel slag is reacted with the aqueous ammonium chloride solution in the uncrushed state.
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