KR20170089722A - 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 해수로부터 미네랄 워터 등을 회수하고 남은 잔류수인 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 효율적으로 회수함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치는, 나트륨과 칼슘 및 마그네슘의 유효성분을 갖는 해수 추출 농축액의 수분을 증발을 통해 고농도의 고농축액을 제조하는 고농도 증발기(10)와; 상기 고농도 증발기를 통해 제조한 1차 농축액을 공급받아 공급 및 교반하면서 칼슘 결정을 회수하는 칼슘 반응기(20)와; 상기 칼슘 반응기에서 칼슘 결정으로부터 분리된 반응액을 나트륨 결정으로 회수하는 나트륨 반응기(30)와; 상기 나트륨 반응기에서 나트륨 결정으로부터 분리된 반응액을 공급받아 마그네슘 결정으로 회수하는 마그네슘 반응기(40)와; 모터, 상기 모터에 의해 회전하는 회전축, 상기 회전축에 1단 이상으로 장착되며 상기 회전축에 의해 회전하면서 상기 칼슘 반응기 내부의 고농축액을 교반하는 교반날개로 이루어져 상기 칼슘 반응기 내부의 고농축액을 교반하는 교반수단과; 상기 칼슘 선별기에서 상기 교반날개에 의해 배출되는 칼슘 결정을 입도 선별하는 진동 선별기(25)를 포함하고, 상기 교반날개는 상기 회전축의 둘레부에 방사형으로 형성되는 제1날개 및 상기 제1날개의 단부에서 상기 칼슘 반응기의 내벽에 근접되도록 종방향 또는 횡방향으로 형성되는 제2날개로 구성된다.

Description

해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치 및 방법{The apparatus and method for recovery of sodium, calcium and magnesium from the extract seawater concentrate}
본 발명은 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수로부터 미네랄 워터 등을 회수하고 남은 잔류수인 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 효율적으로 회수하는 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
해양 심층수는 햇빛이 도달하지 않는 수심 200 m 이하에서 채수한 해수를 의미하며, 표층수와 20℃ 이상의 온도차이가 나기 때문에 물과 기름처럼 서로 섞이지 않는다. 심해에 흐르는 해양 심층수는 연중 수온 변화가 거의 없어 저온 안정성을 가질 뿐만 아니라, 햇빛이 닿지 않으므로 광합성이 일어나지 않아 무기 영양염을 많이 포함하고 있으며, 특히 마그네슘이나 칼슘 등의 필수 미량 원소와 다양한 미네랄이 균형 있게 포함되어 있다. 또한, 해양 심층수는 인공 물질로 오염되지 않아 분해해야 할 유기 물질이나 병원균이 적기 때문에 세균 번식이 적을 뿐만 아니라, 고항균성 및 탈취성 등을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다.
현재 여러 나라에서 해양 심층수에서 염화나트륨을 제거한 다음 음료나 식품 및 화장품 등에 이용하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
미네랄은 인간에게 필요한 5대 영양소 중의 하나로서, 해양 심층수에는 Mg, Ca, K 등의 인체에 유용한 미네랄 성분을 다량 포함하고 있다. 따라서, 해양 심층수로부터 미네랄을 고농도로 함유하는 미네랄 워터(고경도의 미네랄 워터)를 제조하여 이를 미네랄 공급원으로서 이용할 수 있다.
이러한 미네랄 워터를 제조하는 방법으로 해양 심층수를 역삼투 장치 등을 이용하여 담수화하는 방법이 있다.
그러나, 해양 심층수의 담수화 과정 중에 염분이 제거되는 것뿐만 아니라, 유용한 미네랄 성분도 함께 제거되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 해양 심층수를 역삼투 장치에 통과시켜 얻은 탈염수에 해양 심층수로부터 얻은 미네랄 농축액을 혼합하는 방법이 있다. 구체적으로, 해양 심층수를 역삼투막에 통과시켜 얻은 농축수를 증발 농축하여 칼슘염을 분리한 후, 추가적인 증발 농축을 하여 소금과 간수를 분리하여 칼슘염 및 간수로 구성된 미네랄 용액을 제조한다. 이후, 해양 심층수를 역삼투막에 통과시켜 얻은 투과수에 상기 칼슘염과 간수로 구성된 미네랄 용액을 혼합하여 미네랄 워터를 제조한다. 고경도의 미네랄 워터를 제조하기 위해서는 투과수에 상기 미네랄 용액을 다량으로 혼합하여야 한다. 그러나, 미네랄 용액은 칼슘, 마그네슘 등의 유용한 미네랄뿐만 아니라, 취식감을 저하시키는 음이온(Cl- 및 SO4 2-)도 다량 포함하고 있어, 다량의 미네랄 용액을 투과수와 혼합하면 상기 음이온으로 인하여 음용수의 취식감이 현저히 떨어지는 문제가 있다.
한편, 이와 같이 해수로부터 미네랄 워터를 생산하는 과정에서 잔류수인 농축액이 자연적으로 발생하는데, 이 농축액에는 나트륨과 칼슘 및 마그네슘이 포함되어 있고, 이와 같이 나트륨과 칼슘 및 마그네슘이 포함된 농축액을 처리하는 기술이 존재하지 않아 많은 양의 나트륨과 칼슘 및 마그네슘이 손실되고 있다.
특허문헌(대한민국 공개특허공보 제10-2014-0010654호)은 (a) 해양 심층수 또는 염지하수를 탈염처리 하여 농축수 및 탈염수로 분리하는 단계; (b) 상기 농축수로부터 칼슘염 결정 및 소금을 분리하여 칼슘염 및 소금이 제거된 미네랄 농축액을 얻는 단계; (c) 상기 미네랄 농축액을 물리 흡착제를 갖는 필터로 필터링하는 단계; (d) 단계 (c)에서 필터링 된 미네랄 농축액을 물리 흡착제를 갖는 필터로 재필터링하는 단계; (e) 단계 (d)에서 필터링 된 미네랄 농축액을 다수의 공극을 갖는 중공사막 필터로 필터링하는 단계; 및 (f) 단계 (e)에서 필터링 된 미네랄 농축액 및 칼슘염을 탈염수와 혼합하여 경도 400-3000의 미네랄 워터를 제조하는 단계;
단계 (f)의 칼슘염은 단계 (b)에서 분리된 칼슘염 결정으로부터 칼슘염 결정에 붙어있는 소금과 탄산칼슘을 제거하는 것을 기술로 하며, 해수로부터 미네랄 워터를 생산하는 것일 뿐 잔류수인 농축액의 재활용 기술은 없다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0010654호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해수로부터 미네랄 워터 등을 회수하고 남은 잔류수인 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 효율적으로 회수함으로써 생산량 향상과 함께 작업성도 향상하는 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치 및 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치는, 나트륨과 칼슘 및 마그네슘의 유효성분을 갖는 해수 추출 농축액의 수분을 증발을 통해 고농도의 고농축액을 제조하는 고농도 증발기와; 상기 고농도 증발기를 통해 제조한 1차 농축액을 공급받아 공급 및 교반하면서 칼슘 결정을 회수하는 칼슘 반응기와; 상기 칼슘 반응기에서 칼슘 결정으로부터 분리된 반응액을 나트륨 결정으로 회수하는 나트륨 반응기와; 상기 나트륨 반응기에서 나트륨 결정으로부터 분리된 반응액을 공급받아 마그네슘 결정으로 회수하는 마그네슘 반응기와; 모터, 상기 모터에 의해 회전하는 회전축, 상기 회전축에 1단 이상으로 장착되며 상기 회전축에 의해 회전하면서 상기 칼슘 반응기 내부의 고농축액을 교반하는 교반날개로 이루어져 상기 칼슘 반응기 내부의 고농축액을 교반하는 교반수단과; 상기 칼슘 선별기에서 상기 교반날개에 의해 배출되는 칼슘 결정을 입도 선별하는 진동 선별기를 포함하고, 상기 교반날개는 상기 회전축의 둘레부에 방사형으로 형성되는 제1날개 및 상기 제1날개의 단부에서 상기 칼슘 반응기의 내벽에 근접되도록 종방향 또는 횡방향으로 형성되는 제2날개로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치 및 방법에 의하면, 해수로부터 미네랄 워터 등을 회수하고 남은 잔류수인 농축액을 진공 증발을 시작으로 하여 농도를 높여 칼슘 등 유효성분의 회수율을 높이고, 또한 원심력에 의해 둘레부에 집중되는 고농축액을 균일하게 교반하여 신속한 칼슘 결정화를 유도하며, 칼슘 결정의 회수와 아울러 칼슘 결정을 입도 선별하여 2차 작업을 줄임으로써 고순도의 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 생산하고 생산성을 향상하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 방법의 공정도.
도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치는, 해수를 이용하여 미네랄 워터를 제조하는 과정에서 발생되는 농축액(나트륨, 칼슘, 마그네슘 함유)으로부터 유효성분(나트륨, 칼슘, 마그네슘)을 고순도로 회수하도록 농도를 높이는 고농도 증발기(10), 고농도 증발기(10)를 통해 농도가 높아진 고농축액을 공급받아 반응함으로써 고농축액에 포함된 칼슘 성분을 칼슘 결정으로 회수하는 칼슘 반응기(20), 칼슘 반응기(20)를 통해 칼슘 결정이 회수된 반응액을 공급받아 반응함으로써 나트륨 성분을 나트륨 결정으로 회수하는 나트륨 반응기(30), 나트륨 반응기(30)를 통해 나트륨 결정이 회수된 반응액을 공급받아 반응함으로써 반응액에 포함된 마그네슘 성분을 회수하는 마그네슘 반응기(40)를 기본 구성으로 한다.
고농도 증발기(10)는 농축액이 담기는 탱크로서 농축액의 투입이 가능하고 유지보수가 용이하도록 구성되며 예를 들어 상부가 개방된 본체 및 상기 본체의 상측 개방부를 개폐하는 커버의 구조 또는 투입구를 갖는 밀폐 구조가 가능하고, 또한 고농축액의 배출을 위한 배출구가 구성되며, 진공 방식이기 때문에 저온의 사용이 가능하므로 작업시간이 짧은 이점이 있다.
고농도 증발기(10)는 농축액의 수분 증발을 통해 농도를 높이는 것이며, 열교환기(11)가 부설된다. 열교환기(11)는 농축액의 수분 증발을 위한 열원을 제공하는 것으로 전기 히터, 고온 스팀 등이 사용 가능하다.
고농도 증발기(10)에 의한 수분의 증발 과정에 따르면 증기가 발생되며 이 증기에는 유효성분이 포함되어 있을 수 있고, 최소한의 유효성분도 손실하지 않도록 증기에 포함된 유효성분을 회수하도록 수분을 제거하는 제1데미스터(demister, 모이스쳐 싸이클론)(12)가 갖추어진다.
제1데미스터(12)는 유입부가 관로(13)를 통해 고농도 증발기(10)의 천정부와 연결되어 증기를 공급받는 한편 저부의 배출부가 관로(14)를 통해 고농도 증발기(10)와 연결되는 싸이클론 방식으로서, 고농도 증발기(10)에서 발생되어 상승하는 증기를 공급받아 수분을 기체로부터 분리하여 고농도 증발기(10) 안에 환수한다.
또한, 이 과정에서 제1데미스터(12)에서는 기체가 발생되는데, 이 기체를 다른 용도로 사용 가능하도록 액상으로 환수하고, 제1데미스터(12)의 천정부에 형성된 기체 배출구는 제1응축기(15)와 연결되어 기체를 제1응축기(15)에 공급한다.
제1응축기(15)는 기체를 냉각(냉각 온도 보충)하여 응축수로 상변화하고, 응축수를 하나 이상(도면에는 2개로 도시됨)의 제1응축수 탱크(16)에 저장한다. 제1응축수 탱크(16)에 저장된 응축수는 폐기될 수 있고 또는 조경수 등으로 사용된다. 참고로 제1응축수 탱크(16) 및 후술하는 응축수 탱크는 독립적인 응축수 탱크로도 운용 가능하지만 관로의 연결을 통해 단일 탱크로 운용되는 것도 가능하다.
칼슘 반응기(20)는 고농도 증발기(10)의 저부에 형성된 배출구와 관로(21)로 연결되어 고농축액을 공급받으며, 관로(21)는 천정부에서 노즐과 함께 연결된다.
칼슘 반응기(20)는 고농축액으로부터 칼슘을 칼슘 결정으로 회수하며, 고농축액의 가열 반응(90~110℃, 5시간 30분~6시간 30분, 바람직하게 100℃ 6시간)을 통해 칼슘 결정을 회수한다.
칼슘 반응기(20)는 내부에 고농축액이 담기는 통 구조이며, 칼슘 결정의 회수를 위한 열교환기(미도시), 칼슘 결정의 최적화를 위하여 교반수단이 적용되는 것이 바람직하다.
상기 열교환기는 칼슘 반응기(20)의 외부에 형성되며 고온의 스팀이 순환하는 히팅 자켓 형태일 수 있다. 이때, 고온의 스팀은 별도의 스팀공급수단으로부터 공급되는 스팀, 고농도 증발기(10)에서 발생되는 스팀일 수도 있다.
상기 교반수단은 예를 들어 칼슘 반응기(20)의 천정 외부에 설치되는 모터(22), 모터(22)와 연결되며 칼슘 반응기(20) 안에 상하 종방향으로 설치되는 회전축(23), 회전축(23)에 방사형으로 장착되어 고농축액을 교반하는 교반날개(24)로 구성된다.
특히, 교반날개(24)는 고농축액의 교반과 함께 빠른 칼슘 결정의 회수 및 칼슘 결정의 원활한 배출을 위하여 제1날개(24a)와 제2날개(24b)로 구성된다. 제1날개(24a)는 회전축(23)의 둘레부에 칼슘 반응기(20)를 가로지르는 방향의 방사형으로 배열되고 제2날개(24b)는 제1날개(24a)의 단부에서 종방향(또는 원주방향) 즉 제1날개(24a)와 직교하는 방향으로 형성되어 고농축액이 원심력에 의해 칼슘 반응기(20)의 가장자리에 집중되는 것을 효율적으로 교반하고 열교환이 이루어지도록 한다.
칼슘 반응기(20)의 저부에는 칼슘 결정 배출부가 구비된다. 상기 칼슘 결정 배출부에는 칼슘 결정을 회수하는 구성으로서 바람직하게 진동 선별기(25)(sifter)가 적용된다. 진동 선별기(25)는 칼슘 결정의 입도 선별을 통해 용도에 맞는 칼슘 결정을 공급하는 점에서 유용하다. 따라서, 진동 선별기(25)는 칼슘 결정을 2가지 입도는 물론 3가지 이상 등 다양한 입도로 선별하는 것이 사용 가능하다.
칼슘 반응기(20)에 따르면 칼슘 결정이 회수된 반응액이 존재하며, 이 반응액은 진동 선별기(25)를 경유한 후 나트륨 반응기(30)에 공급되는데, 나트륨 반응기(30)에 관로를 통해 직접 공급될 수도 있고 또는 별도의 탱크(26)에 저장된 후 펌프(27)를 통해 공급되는 것도 가능하다. 후자의 경우 나트륨 반응기(30)의 부하를 경감하면서 정량 공급이 가능한 점에서 유용하다.
한편, 칼슘 반응기(20)에 의한 칼슘 결정의 회수시에는 증발에 의한 기체가 발생되고 전술한 응축수의 용도와 마찬가지로 기체를 응축수로 상변화시키는 제2응축기(28) 및 제2응축수 탱크(29)가 갖추어진다.
나트륨 반응기(30)는 내부에 공간이 형성된 탱크 구조이면서 전술한 고농도 증발기(10)와 칼슘 반응기(20)와 마찬가지로 유지보수 등을 위하여 본체와 하나 이상의 덮개 구조가 바람직하고, 반응액을 천정부에서 공급받아 바닥부를 향해 분사 내지 분무하도록 구성되고, 열교환기(미도시)가 부설되고 칼슘 결정의 회수는 공지 기술이므로 구체적인 방법의 설명을 생략한다. 상기 열교환기는 나트륨 반응기(30)의 외부에 형성되며 고온의 스팀이 순환하는 히팅 자켓 형태일 수 있다.
나트륨 반응기(30)는 빠른 나트륨 결정의 회수를 위하여 교반수단(31)이 적용될 수 있다. 교반수단(31)은 모터, 회전축 및 교반날개로 구성된다.
나트륨 반응기(30)에 반응을 통해 회수한 나트륨 결정은 나트륨 반응기(30)의 저부측 덮개를 개방하는 방법으로 외부로 회수 가능하고, 나머지 반응액은 마그네슘 반응기(40)에 관로와 펌프를 통해 공급된다.
한편, 나트륨 결정 과정에서 발생되는 기체는 싸이클론식 제2데미스터(32)를 통해 기체와 액체로 분리되어 기체는 별도의 제3응축기(33)를 거쳐 냉각된 후 제3응축수 탱크(34)에 응축수로 저장되고, 액체는 증류탑(35)을 통해 일부 액체를 증류시킨 후 응축수로서 응축수 탱크(36)에 저장된다.
나트륨 반응기(30)의 바닥부를 통해서는 반응액이 배출되어 관로(37)를 통해 마그네슘 반응기(40)에 공급된다.
마그네슘 반응기(40)는 내부에 공간이 형성된 탱크 구조이며, 관로(37)를 통해 천정부에서 반응액을 공급받아 열교환기(미도시)의 열원을 통해 반응하여 마그네슘 농축액 또는 마그네슘 결정을 회수한다. 상기 열교환기는 마그네슘 반응기(40)의 외부에 형성되며 고온의 스팀이 순환하는 히팅 자켓 형태일 수 있다.
마그네슘 반응기(40)는 마그네슘 결정의 완제품을 바닥에 구성한 배출구를 통해 배출하고, 잔여 반응액은 건조기(41)를 통해 건조한다.
도 2에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 방법은 다음과 같다.
1. 고농도화.
농축액을 고농도 증발기(10) 안에 투입하고 밀폐한 후, 열교환기(11)를 가동하여 고농도 증발기(10) 내부를 진공 증발 조건(100℃ 내외, 대략 2시간)으로 조성하면, 농축액에 포함된 액체(물)가 증발하고 증발 기체는 상승기류를 통해 고농도 증발기(10)의 상부에서 외부로 배기되고, 물이 제거되어 농도가 높아진 고농축액은 고농도 증발기(10)의 하부에 잔류한다.
이와 같이 고농축액의 농도가 높아짐에 따라 회수되는 나트륨과 칼슘 및 마그네슘의 순도를 높이는 이점이 있다.
고농축액은 칼슘의 회수를 위하여 후속 공정으로 공급된다.
한편, 고농도 증발기(10)에서 발생된 기체는 증기상태로서 일부 유효성분이 포함되어 있을 수 있으며, 생산성 향상을 위하여 제1데미스터(12)의 기액분리를 통해 기체와 액체를 분리하고 이 액체를 고농도 증발기(10)에 투입함으로써 유효성분의 회수율을 향상한다. 또한, 기체를 제1응축기(15)를 통해 응축수로 변환한 후 제1응축수 탱크(16)에 저장하여 재사용 등이.
2. 칼슘 결정 회수.
고농도 증발기(10)에서 출발물질인 농축액보다 농도가 높아진 고농축액은 관로(21)를 통해 칼슘 반응기(20)에 공급된다.
칼슘 반응기(20) 내부는 칼슘의 회수조건으로 미리 조성되어 있고, 고농축액은 칼슘 반응기(20)에 분무 형태로 공급될 수 있다.
칼슘 반응기(20) 내부의 교반날개(24)는 회전(30Hz)하면서 고농축액을 교반하며 이 과정에서 칼슘이 결정화된다. 교반날개(24)는 칼슘 반응기(20) 내부를 가로지르는 방향의 제1날개(24a) 및 제1날개(24a)에서 연장되며 칼슘 반응기(20)의 내벽을 따라 회전하는 제2날개(24b)로 구성되어 칼슘 반응기(20)의 내벽에 집중되는 고농축액의 교반효율이 높고 결과적으로 칼슘 결정의 회수율이 향상된다.
칼슘 결정은 칼슘 반응기(20)의 바닥에 형성된 칼슘 배출구를 통해 진동 선별기(sifter)(25)에 배출된다. 진동 선별기(25)는 다양한 입도의 칼슘 결정을 입도 선별하며 예를 들어 2가지 입도의 군으로 선별할 수 있다.
칼슘 반응기(20)에 의한 칼슘 결정 회수시 기체가 발생되고, 이 기체는 제2응축기(28)에 의해 응축수로 상변환된 후 제2응축수 탱크(29)에 저장되어 운용된다.
3. 나트륨 결정 회수.
칼슘 반응기(20)에는 칼슘 결정과 함께 농축액이 존재하며, 칼슘이 회수된 반응액은 진동 선별기(25)를 경유한 후 나트륨 반응기(30)에 공급 또는 별도의 탱크(26)에 저장된 후 펌프(27)를 통해 나트륨 반응기(30)에 공급된다.
나트륨 반응기(30) 내부는 나트륨의 회수조건으로 미리 조성되어 있고, 칼슘이 회수된 반응액은 나트륨 반응기(30)의 천정부에서 바닥을 향해 분무 형태로 공급될 수 있다.
나트륨 반응기(30) 내부에서는 칼슘이 회수된 반응액 중에서 나트륨이 결정화되어 나트륨 결정으로 회수된다.
나트륨 반응기(30) 내부의 나트륨 결정은 나트륨 반응기(30)의 개방을 통해 회수 가능하다.
한편, 나트륨 결정 회수 과정에서 반응액이 기화되고, 이 기체는 제2데미스터(32)를 거쳐 기액 분리되고, 이 중 기체는 응축수로 냉각되는 한편 액체는 증류탑(35)을 거쳐 증류된 후 운용된다.
4. 마그네슘 회수.
나트륨 반응기(30)에서 나트륨 결정이 회수된 반응액은 마그네슘 반응기(40)의 천정부에서 바닥부를 향해 분사 공급된다.
마그네슘 반응기(40) 내부는 마그네슘 반응 조건(예를 들어 120℃ 1시간)으로 조성되어 있으며, 반응액 중 마그네슘은 결정화되어 마그네슘 결정으로 회수된다. 마그네슘 반응기(40) 안에 잔류하는 반응액은 건조기를 통해 건조된다.
본 발명의 실시예에 따르면, Ca : 700mg/L, Na : 18,000mg/L, Mg : 2,300mg/L의 최초 농축액 1L를 기준으로 칼슘의 회수량은 1.84g/L 회수되며, 나트륨의 회수량은 마그네슘농축액으로 회수할 때와 마그네슘결정으로 회수할 때 차이를 보이는데 마그네슘농축액으로 회수 시 27.42g/L, 마그네슘결정으로 회수시 27.88g/L 회수되며, 마그네슘의 회수량은 5.4g/L 회수되는 것으로 확인되었다.
10 : 고농도 증발기, 11 : 열교환기
12,32 : 제1,2데미스터, 15,28,34 : 제1 내지 제3응축기
20 : 칼슘 반응기, 24 : 교반날개
25 : 진동 선별기, 30 : 나트륨 반응기
40 : 마그네슘 반응기,

Claims (3)

  1. 나트륨과 칼슘 및 마그네슘의 유효성분을 갖는 해수 추출 농축액의 수분을 증발을 통해 고농도의 고농축액을 제조하는 고농도 증발기(10)와;
    상기 고농도 증발기를 통해 제조한 1차 농축액을 공급받아 공급 및 교반하면서 칼슘 결정을 회수하는 칼슘 반응기(20)와;
    상기 칼슘 반응기에서 칼슘 결정으로부터 분리된 반응액을 나트륨 결정으로 회수하는 나트륨 반응기(30)와;
    상기 나트륨 반응기에서 나트륨 결정으로부터 분리된 반응액을 공급받아 마그네슘 결정으로 회수하는 마그네슘 반응기(40)와;
    모터, 상기 모터에 의해 회전하는 회전축, 상기 회전축에 1단 이상으로 장착되며 상기 회전축에 의해 회전하면서 상기 칼슘 반응기 내부의 고농축액을 교반하는 교반날개로 이루어져 상기 칼슘 반응기 내부의 고농축액을 교반하는 교반수단과;
    상기 칼슘 선별기에서 상기 교반날개에 의해 배출되는 칼슘 결정을 입도 선별하는 진동 선별기(25)를 포함하고,
    상기 교반날개는 상기 회전축의 둘레부에 방사형으로 형성되는 제1날개 및 상기 제1날개의 단부에서 상기 칼슘 반응기의 내벽에 근접되도록 종방향 또는 횡방향으로 형성되는 제2날개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 고농도 증발기를 통해 발생되는 기체를 회수하여 싸이클론 방식을 통해 기체와 수분으로 분리하는 제1데미스터(12)와; 상기 제1데미스터를 통해 분리한 기체를 액화하여 회수하는 응축수로 상변화시킨 후 저장하는 응축수단과; 상기 나트륨 반응기에서 발생되는 기체를 회수하여 싸이클론 방식을 통해 기체와 수분으로 분리하는 제2데미스터(32)와; 상기 칼슘 반응기에서 발생되는 기체를 응축수로 상변화시켜 저장하는 응축수단과; 상기 제2데미스터를 통해 분리한 액체를 증류하는 증류탑(35)과; 상기 제2데미스터를 통해 분리한 기체를 액화 회수하는 응축수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치.
  3. 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치를 이용한 나트륨과 칼슘 및 마그네슘의 회수 방법으로서,
    해수 추출 농축액에 포함된 물을 증발시켜 고농축액을 회수하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 회수된 고농축액을 칼슘 반응기에 공급하여 상기 칼슘 반응기 내부에서 교반수단을 통해 교반하면서 가열을 통해 고농축액에 포함된 칼슘을 칼슘 결정으로 회수하는 제2단계와;
    상기 제2단계에서 회수된 칼슘 결정을 진동 선별기를 통해 입도 선별하는 제2단계와;
    상기 제2단계를 통해 칼슘 결정이 분리된 반응액을 나트륨 반응기로 이송하고 상기 나트륨 반응기에서 가열을 통해 반응액에 포함된 나트륨을 나트륨 결정으로 회수하는 제3단계와;
    상기 제3단계를 통해 나트륨 결정이 분리된 반응액을 마그네슘 반응기로 이송한 후 마그네슘 반응기에서 마그네슘 결정으로 회수하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 방법.
KR1020160010326A 2016-01-27 2016-01-27 해수 추출 농축액으로부터 나트륨과 칼슘 및 마그네슘을 회수하는 장치 및 방법 KR101853481B1 (ko)

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