KR20190111398A - 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치 - Google Patents

부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치에 관한 것으로서, 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하는 저장단계와, 저장된 부산물을 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 추출단계와, 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하는 합성단계와, 이 합성단계에서 생성된 생성물과 액체를 분리하는 분리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 연소 배가스 탈황 공정에서 제철소나 발전소에서 발생하는 부산물을 재활용하여 이산화탄소를 칼슘이온과 반응시켜 탄산칼슘 또는 탄산수소칼슘으로 변환하여 포집함으로써, 포집 회수된 생성물을 콘크리트 보조제로 활용하여 온실가스인 이산화탄소를 콘크리트에 영구적으로 보관하는 동시에 이산화탄소에 의한 환경오염을 저감할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치{METHOD AND APPARATUS FOR SYNTHESIZING CALCIUM CARBONATE USING BY-PRODUCT}
본 발명은 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치에 관한 것이다.
일반적으로 연소 배가스의 배연 탈황 기술은 습식, 건식, 반건식법이 있으며, 그 중 대표적인 방법으로는 소석회 탈황공정으로 도 1에 나타낸 바와 같이 생석회(CaO)를 물에 희석한 소석회(Ca(OH)2)를 배가스에 주입하여 석고(CaSO4)로 변환시켜 회수하는 방법으로 가장 많이 사용되는 방법이다.
또한, 연소시설용 연료에 포함된 황이 연소할 때 배가스 중 1,000ppm 내외의 황산화물(SO2, SO3)이 포함되어 있으며, SO2는 대기 중에서 SO3로 산화된 후 수분과 반응하여 SO2 보다 10배 정도 인체에 위해성이 있는 황산-미스트(H2SO4-mist)와 같은 오염물질로 변환된다.
이러한 연소시설에서 발생하는 황산화물(SOx)를 저감시키는 배연탈황방법으로는 습식 또는 건식 또는 반건식의 배가스 탈황 공정이 활발하게 이용되고 있었다.
그 중에 습식방법은 스크러버에서 석회석이나 수산화마그네슘 수용액을 배가스와 접촉시키면서 황산화물을 흡수시킨 후 생성된 고체성분을 제거하는 방법이 일반적이며, 높은 탈황율과 대형화가 가능하여 현재 발전소 등에 많이 보급되어 있다. 하지만 수처리 문제가 부수적으로 발생하여 그 대안으로 반건식 또는 건식 탈황 기술이 개발되었다.
반건식 또는 건식 탈황 기술은 알칼리 성분의 탈황제를 슬러지 또는 미세한 입자 형태로 배가스와 접촉을 시키면서 황산화물을 제거하는 기술이며, 탈황제로는 칼슘계, 나트륨계, 마그네슘계, 등을 비롯한 화합물과 비산재, 차르, 석탄 등 다양한 물질이 연구되고 있으나 현재까지는 칼슘 성분을 이용한 소석회 등의 석회석 종류와 나트륨 성분을 활용하는 탄산나트륨이 많이 적용되고 있다.
특히, 칼슘 성분을 이용한 소석회 탈황기술은 생석회에서 유래된 소석회(Ca(OH)2)가 고활성을 가지며, 황산화물의 제거효율이 높아 현재 가장 많이 적용되고 있는 탈황기술이다.
한편, 지구온난화의 원인인 이산화탄소 가스를 감소시키기 위해 배가스중의 이산화탄소 가스를 효과적으로 분리하는 분리방법 및 분리된 이산화탄소의 처리 및 활용방법으로 깊은 바다 밑에 저장하는 방법, 메탄올 제조에 사용하는 방법등이 연구되어 왔다. 그러나 아직 경제적이고 실용성 있는 활용방법은 없는 실정이다.
침강성 탄산칼슘의 제조방법으로는 탄산가스 화합방법, 석회소다방법 및 소다방법 등으로 있으며 주로 탄산가스 화합방법으로 제조되어 왔다. 즉 석회석(CaCO3)을 소성하여 생석회(CaO)를 만들고, 이 생석회(CaO)와 물(H2O)을 반응시켜 소석회유(Ca(OH)2)를 제조하고, 이 소석회유(Ca(OH)2)에 이산화탄소 기체를 불어 넣어 반응시킴으로써 침강성 탄산칼슘(CaCO3)을 석출시킨다.
이러한, 화합방법에서는 탄산칼슘 석출에 필요한 칼슘성분은 석회석을 열분해 시켜 만든 소석회를 사용하고 탄산가스는 석회석 분해시에 발생된 탄산가스를 회수하여 사용하지만, 반응율이 100%가 될 수 없으므로 일부는 반응 중에 대기중으로 방출된다.
즉, 석회석을 원료로 사용할 경우 소성 공정에서 이산화탄소가 발생한다. 따라서, 환경 오염을 야기할 뿐만 아니라 제조공정이 복잡하고 석회석을 1000℃ 이상의 고온으로 소성하여 중간 물질인 생석회를 제조함으로, 고가의 제조비용이 소요된다.
따라서, 이산화탄소 발생량을 저감하기 위해서는 칼슘성분을 석회석에서 공급해서는 안되고 이산화탄소와 결합하지 않은 칼슘원을 사용하여야한다. 이와 같은 칼슘원으로는 염화칼슘, 질산칼슘 등이 있지만 이들 약품 또한 고가이고, 제철소에서 스테인레스강을 정련할 때 사용하는 생석회, 돌로마이트와 같은 부원료의 저장 또는 이송중에 발생하는 분진을 집진설비를 이용하여 집진한 부원료 분진으로 현탁액을 제조한 후 탄산가스의 탄산화반응으로 탄산칼슘을 제조하는데, 이 때 현탁액은 소석회유(Ca(OH)2)이며, 현탁액 내의 소석회가 탄산가스와 반응하여 탄산칼슘을 생성한다.
그러나, 이때 생성되는 탄산칼슘과 현탁액내의 미반응 소석회 입자는 모두 백색 입자로써 구별이 용이하지 않으며, 반응 종점에서 일부 미반응 소석회가 존재할 경우 이는 최종물에서 불순물로서 작용하여 최종물의 순도가 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 종래 기술에 의한 탄산칼슘 제조방법은 화학적인 침전 반응을 이용하는 제조방법으로 수용액법, 탄산화법 등이 있는 바, 상기 수용액법은 탄산기를 포함하는 염을 용해시킨 수용액과 칼슘염을 용해시킨 수용액을 혼합하여 제조하는 방법이고, 상기한 탄산화법은 수산화칼슘 현탁액에 탄산가스를 불어넣어 제조하는 방법으로서, 물을 수산화칼슘 현탁액의 용매로 사용했을 경우에는 합성조건에 따라 미분체 혹은 0.5∼2㎛ 정도 크기의 분체가 얻어진다.
그러나, 물을 수산화칼슘 현탁액으로 사용한 탄산화법은 분체 제조가 불가능한 것은 아니지만, 현탁액의 농도가 매우 낮은 경우에만 제조가 가능하고, 입경의 분포가 고르지 못하여 상용화에는 적합하지 않은 문제점이 있다.
또한, 상기 탄산화법 및 수용액법은 상기한 바와 같은 문제점 외에 공통적으로 탄산칼슘 제조에 사용되는 생석회를 공급하기 위해 별도의 제조공정이 요구되기 때문에 탄산칼슘 제조에 소요되는 비용을 절감하기 어려운 문제점이 있으며, 특히 수용액법은 탄산화법과 비교하여 상대적으로 보다 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1758518호 (2017년07월14일) 대한민국 등록특허 제10-1373800호 (2014년03월18일) 대한민국 등록특허 제10-1388217호 (2014년04월23일)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 포집 회수된 생성물을 콘크리트 보조제로 활용하여 온실가스인 이산화탄소를 콘크리트에 영구적으로 보관하는 동시에 이산화탄소에 의한 환경오염을 저감할 수 있는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 합성단계와 분리단계의 하류에서 합성되고 분리된 생성물의 배출성능을 향상시킬 수 있는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 추출반응기에서 칼슘이온의 활성도를 향상시키는 동시에 추출효율을 향상시킬 수 있는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 추출한 칼슘이온을 배가스에 포함된 이산화탄소를 pH를 높여 탄산염 형태로 생성시켜 최종적으로 탄산칼슘의 합성효율을 향상시킬 수 있는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 생성물과 액체를 분리하도록 필터를 사용해서 탈수하고 이에 의해 분리된 여액 등과 같은 액체를 추출단계와 합성단계에 공급하여 재사용하는 동시에 여액의 재활용에 의해 여액의 처리비용을 절감할 수 있는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법 및 합성장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법으로서, 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하는 저장단계; 상기 저장된 부산물을 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 추출단계; 상기 추출된 칼슘이온을 염기성으로 증가시키고, 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하는 합성단계; 및 상기 합성단계에서 생성된 생성물과 액체를 분리하는 분리단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 분리단계에서 분리된 생성물을 배출하는 배출단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 추출단계에서는, 상기 부산물을 pH4 이하로 유지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 추출단계에서는, 상기 부산물을 산성으로 유지하도록 질산을 투입하여 교반하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 합성단계에서는, 상기 칼슘이온을 pH11 이상으로 증가시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 합성단계에서는, 상기 칼슘이온을 염기성으로 유지시키도록 수산화나트륨을 투입하여 교반하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 분리단계에서는 상기 합성단계에서 생성된 생성물과 액체를 분리하도록 탈수해서 분리된 액체를 재사용하도록 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성장치로서, 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하는 저장부(10); 상기 저장된 부산물에 질산을 투입하고 교반하여 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 추출반응부(20); 상기 추출된 칼슘이온을 투입하는 투입부(30); 상기 추출된 칼슘이온에 수산화나트륨을 투입하고 교반하여 염기성으로 유지시키고, 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하는 합성반응부(40); 및 상기 합성반응부(40)에서 생성된 생성물과 액체를 분리하는 필터부(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 연소 배가스 탈황 공정에서 제철소나 발전소에서 발생하는 부산물을 재활용하여 이산화탄소를 칼슘이온과 반응시켜 탄산칼슘 또는 탄산수소칼슘으로 변환하여 포집함으로써, 포집 회수된 생성물을 콘크리트 보조제로 활용하여 온실가스인 이산화탄소를 콘크리트에 영구적으로 보관하는 동시에 이산화탄소에 의한 환경오염을 저감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 분리단계에서 분리된 생성물을 배출하는 배출단계를 더 구비함으로써, 합성단계와 분리단계의 하류에서 합성되고 분리된 생성물의 배출성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 추출단계에서 부산물을 pH4 이하의 산성으로 유지하도록 질산을 투입하여 교반함으로써, 추출반응기에서 칼슘이온의 활성도를 향상시키는 동시에 추출효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 합성단계에서 칼슘이온을 pH11 이상의 염기성으로 유지시키도록 수산화나트륨을 투입하여 교반함으로써, 추출한 칼슘이온을 배가스에 포함된 이산화탄소를 pH를 높여 탄산염 형태로 생성시켜 최종적으로 탄산칼슘의 합성효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 분리단계에서 합성단계의 생성물과 액체를 분리하도록 탈수해서 분리된 액체를 재사용하도록 공급함으로써, 생성물과 액체를 분리하도록 필터를 사용해서 탈수하고 이에 의해 분리된 여액 등과 같은 액체를 추출단계와 합성단계에 공급하여 재사용하는 동시에 여액의 재활용에 의해 여액의 처리비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 탈황공정을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 일예를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 다른예를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 pH변화를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 실험예를 나타내는 사진.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 생성물의 성분평가를 나타내는 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성장치의 일예를 나타내는 구성도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 탈황공정을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법을 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 일예를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 다른예를 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 pH변화를 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 실험예를 나타내는 사진이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 생성물의 성분평가를 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성장치의 일예를 나타내는 구성도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법은, 저장단계(S21), 추출단계(S22), 합성단계(S26), 분리단계(S28) 및 배출단계(S29)를 포함하여 이루어져, 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법이다.
저장단계(S21)는, 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하는 단계로서, 발전시설이나 제철시설의 하류에 설치되어 여기에서 생산된 석탄재, 비산재, 제철소 슬래그, 발전소의 플라이애쉬(Fly ash) 등과 같이 칼슘(Ca) 성분을 포함하고 있는 부산물을 저장하게 된다.
추출단계(S22)는, 저장단계(S21)에서 저장된 부산물을 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 단계로서, 부산물을 pH4 이하의 산성으로 유지하도록 질산을 투입하여 교반하게 된다.
이러한 추출단계(S22)에서는 제철소 슬래그, 발전소의 플라이애쉬(Fly ash) 등과 같이 칼슘(Ca) 성분을 포함하고 있는 부산물의 Ca성분에 질산을 투입하는 추출액 투입단계(S23)를 추가하여 칼슘이온(Ca2+)을 추출반응기에 의해 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 추출단계(S22)는 추출반응기에서 칼슘이온(Ca2+) 활성도를 높이기 위해 pH를 낮추는 약품 투입시설과 교반시설이 추출반응기에 추가로 포함되어 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 추출단계(S22)의 하류에는 필터링 단계(S24)를 추가하여 추출단계(S22)에서 추출된 칼슘이온(Ca2+) 추출액과 잔재물을 분리하도록 필터를 사용해서 탈수하고 이에 의해 분리된 잔재물을 폐기하게 된다.
또한, 필터링 단계(S24)의 하류에는, 이에 의해 분리된 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 사용하도록 칼슘이온(Ca2+) 추출액 공급단계(S25)를 추가하여 진행하는 것도 가능함은 물론이다.
합성단계(S26)는, 추출단계(S22)에서 추출된 칼슘이온을 염기성으로 증가시키고 발전시설이나 제철시설에서 배출되는 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하는 단계이다.
또한, 합성단계(S26)는 합성반응기에서 칼슘이온(Ca2+)의 활성도를 높이기 위해 pH를 낮추도록 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 pH4 이하의 산성으로 조정하여 유지하기 위해 pH 메타로 실시간 모니터링하면서 pH 조정액 투입단계(S27)를 추가하여 운전하는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 합성단계(S26)에서는 추출단계(S22)에서 추출된 칼슘이온을 pH 조정액 투입단계(S27)에 의해 pH11 이상의 염기성으로 유지시키도록 pH 조정액으로서 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 교반하게 되고, 연소 배가스 탈황 공정의 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘(CaCO3)을 합성하게 된다.
분리단계(S28)는, 합성단계(S26)에서 생성된 생성물과 액체를 분리하는 단계로서, 합성단계(S26)에서 생성된 생성물과 액체를 분리하도록 필터를 사용해서 탈수하고 이에 의해 분리된 여액 등과 같은 액체를 재사용하도록 추출단계(S22)와 합성단계(S26)에 공급하게 된다.
배출단계(S29)는, 분리단계(S28)에서 분리된 생성물을 배출하는 단계로서, 합성단계(S26)에서 생성되어 분리단계(S28)에서 분리된 탄산칼슘(CaCO3)과 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2) 등과 같은 생성물을 배출하게 된다.
따라서, 본 실시예의 탄산칼슘의 합성방법은 연소 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)와 칼슘이온(Ca2+)이 반응하여 생성된 탄산칼슘(CaCO3)이나 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)을 시멘트의 보조제로 활용하여 온실가스(CO2)를 콘크리트에 영구적으로 보관이 가능하고, 콘크리트 보조재 등으로 활용하는 CCU(Carbon Capture and Utilization) 방법에 적용될 수 있는 효과를 제공하게 된다.
본 실시예에 의거해서 부산물 추출물(Ca2+)과 이산화탄소로 탄산칼슘을 합성하도록 실험한 실험예는, 도 6에서와 같이 부산물 추출물(Ca2+)의 용출액의 사진과, CO2 반응물 생성물의 사진과, 반응물 침전의 사진과, 반응생성물(CaCO3)의 사진에 구체적으로 나타나 있다.
또한, 여기에서 저장단계(S21)의 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 X선 형광분석법(XRF; X-Ray Flourescence Spectrometry)에 의해 분석한 결과는 표 1에 나타낸 바와 같고, 추출단계(S22)의 Ca2+ 이온의 추출 결과는 표 2에 나타낸 바와 같고, 반응생성물(CaCO3)을 TGA(Thermogravimetric analysis) 분석에 의해 성분을 평가한 성분 평가의 결과를 그래프로 나타내면 도 7에 나타낸 바와 같다.
조성(%) Na2O MgO Al2O3 SiO2 P2O5 SO3 K2O CaO TiO2 Fe2O3 CuO ZnO
고로슬래그 - - - 24.95 - 8.57 0.70 58.52 0.83 2.43 - -
Biomass Fly ash 0.37 1.41 5.37 14.30 0.40 5.65 3.46 47.6 4.65 6.61 0.30 2.70
SRF 보일러 Ash 1.11 1.13 11.9 12.1 3.24 3.31 3.34 36.7 3.45 8.68 1.75 2.07
SRF Fly Ash 4.57 1.18 6.47 7.09 3.57 3.21 5.61 33.6 4.46 3.40 1.47 1.40
Ca2+
추출액 중 Ca 농도 추출율
5,097~2,952 mg/L 81.41~47.15%
이러한 본 실시예의 에서는 도 1에 나타낸 바와 같이 본 실시예에 의한 탈황공정은, 교반단계(S11), 탈황단계(S12) 및 생성물 단계(S13)를 포함하여 이루어지며, 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이다.
교반단계(S11)는, 해수에 소석회(Ca(OH)2)를 투입하여 반응시키도록 교반하는 단계로서, 해수와 소석회가 반응하는 반응조의 내부에 설치되는 교반기에 의해 이루어져, 해수와 소석회를 일정속도로 교반하여 해수와 소석회 사이의 반응성을 향상시키게 된다.
또한, 이러한 교반단계(S11)에서는 반응기를 설치하여 반응기에서 해수에 발전소에서 발생되는 비산재 또는 바닥재 등과 같은 발전소 부산물을 반응시키고, 교반기에 의해서 해수와 소석회와 부산물을 함께 교반하여 반능성을 향상시키는 것도 가능함은 물론이다.
소석회는 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로서 산화칼슘(CaO)에 물을 첨가하여 반응시키면 발열해서 생성되며, 백색의 분말로 이루어져 물에 약간 녹으며, 이산화탄소와 쉽게 화합하여 물에 녹지 않는 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하게 되므로, 표백분, 모르타르의 원료, 소독제, 산성 토양의 중화, 응집 조제 등의 알칼리제로 사용되고 있다.
탈황단계(S12)는, 교반단계(S11)에서 소석회와 교반된 해수로 발전소의 배가스에 포함된 황산화물을 반응시켜 탈황처리하는 단계로서, 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 칼슘(Ca)과 반응시키게 된다.
이러한 탈황단계(S12)에는, 해수와 발전소의 배가스에 포함된 황산화물을 반응시켜 탈황하도록 하부에 저류조가 형성되어 있는 반응탑과, 반응탑의 하부에 설치된 배가스 유입구와, 이 유입구의 상류에 설치된 배가스 배관과 배가스 유출구의 하류에 설치된 배가스 배관이 서로 통과하도록 설치되어 배가스의 폐열을 이용하여 가스를 히팅하는 열교환기 등이 포함되어 있는 것도 가능함은 물론이다.
생성물 단계(S13)는, 탈황단계(S12)에서 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 칼슘(Ca)과 반응시켜 생성물을 생성하는 단계로서, 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소를 칼슘과 반응시켜 황산칼슘(CaSO4)과 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하게 된다.
소석회 탈황공정의 Ca 성분이 포함된 부산물에서 칼슘이온(Ca2+)으로 활성도를 높여 추출하고, 추출된 칼슘이온(Ca2+)과 이산화탄소(CO2)를 결합하여 탄산칼슘(CaCO3)을 합성하는 방법이다.
소석회 탈황공정의 화학식은 다음의 반응식 1과 같다.
[반응식 1]
CaO + H2O → Ca(OH)2
SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O
CaSO3 + SO2 → CaSO4(s) + S
SO3 + Ca(OH)2 → CaSO4(s) + H2O
또한, 부산물에 포함된 칼슘(Ca) 성분을 이온화하여 이산화탄소(CO2)를 칼슘이온(Ca2+)과 반응시켜 탄산칼슘(CaCO3)과 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)으로 합성하는 반응은 다음의 반응식 2와 같다.
[반응식 2]
Ca(s) + H2O + HNO3 → Ca2+ + H2O + 3H+ + NO3 -
Ca2+ + 2NaOH → Ca(OH)2 + 2Na+
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3(s) + H2O
Ca(OH)2 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2(s)
본 실시예의 합성공정에서는 산성물질로 pH를 4이하로 낮춰 칼슘 이온의 추출량을 높이는 것이고, 후단에서는 pH를 11이상으로 높여 배가스 중에 포함된 이산화탄소(CO2)와 칼슘이온(Ca2+)으로 탄산칼슘(CaCO3)을 합성시키게 된다.
따라서, 본 실시예의 합성공정에서는 용액의 pH 변화에 따른 CO2의 화학종 비율을 그래프로 나타내면 도 5에 나타낸 바와 같다.
또한, 도면을 참조해서 본 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 일예를 구체적으로 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법은, 교반단계(S31), 탈황단계(S32), 생성물 단계(S33), 저장단계(S34), 이온추출단계(S35) 및 pH 조정단계(S36)를 포함하되 탈황공정에 연결되어 이루어지며, 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법이다.
교반단계(S31)는, 해수에 소석회(Ca(OH)2)를 투입하여 반응시키도록 교반하는 단계로서, 해수와 소석회가 반응하는 반응조의 내부에 설치되는 교반기에 의해 이루어져, 해수와 소석회를 일정속도로 교반하여 해수와 소석회 사이의 반응성을 향상시키게 된다.
또한, 이러한 교반단계(S31)에서는 반응기를 설치하여 반응기에서 해수에 발전소에서 발생되는 비산재 또는 바닥재 등과 같은 발전소 부산물을 반응시키고, 교반기에 의해서 해수와 소석회와 부산물을 함께 교반하여 반능성을 향상시키는 것도 가능함은 물론이다.
소석회는 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로서 산화칼슘(CaO)에 물을 첨가하여 반응시키면 발열해서 생성되며, 백색의 분말로 이루어져 물에 약간 녹으며, 이산화탄소와 쉽게 화합하여 물에 녹지 않는 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하게 되므로, 표백분, 모르타르의 원료, 소독제, 산성 토양의 중화, 응집 조제 등의 알칼리제로 사용되고 있다.
탈황단계(S32)는, 교반단계(S31)에서 소석회와 교반된 해수로 발전소의 배가스에 포함된 황산화물을 반응시켜 탈황처리하는 단계로서, 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 칼슘(Ca)과 반응시키게 된다.
이러한 탈황단계(S32)에는, 해수와 발전소의 배가스에 포함된 황산화물을 반응시켜 탈황하도록 하부에 저류조가 형성되어 있는 반응탑과, 반응탑의 하부에 설치된 배가스 유입구와, 이 유입구의 상류에 설치된 배가스 배관과 배가스 유출구의 하류에 설치된 배가스 배관이 서로 통과하도록 설치되어 배가스의 폐열을 이용하여 가스를 히팅하는 열교환기 등이 포함되어 있는 것도 가능함은 물론이다.
생성물 단계(S33)는, 탈황단계(S32)에서 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 칼슘(Ca)과 반응시켜 생성물을 생성하는 단계로서, 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소를 칼슘과 반응시켜 황산칼슘(CaSO4)과 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하게 된다.
저장단계(S34)는, 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하여 준비하는 단계로서, 발전시설이나 제철시설의 하류에 설치되어 여기에서 생산된 석탄재, 비산재, 제철소 슬래그, 발전소의 플라이애쉬(Fly ash) 등과 같이 칼슘(Ca) 성분을 포함하고 있는 부산물을 저장하여 준비하게 된다.
추출단계(S35)는, 저장단계(S34)에서 저장된 부산물을 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 단계로서, 부산물을 pH4 이하의 산성으로 유지하도록 질산을 투입하여 교반하게 된다.
이러한 추출단계(S35)에서는 제철소 슬래그, 발전소의 플라이애쉬(Fly ash) 등과 같이 칼슘(Ca) 성분을 포함하고 있는 부산물의 Ca성분에 질산을 투입하는 추출액 투입단계(S23)를 추가하여 칼슘이온(Ca2+)을 추출반응기에 의해 추출하는 것이 바람직하다.
pH 조정단계(S36)는 추출단계(S35)에서 추출된 칼슘이온을 염기성으로 증가시키고 발전시설이나 제철시설의 탈황단계(S32)에서 배출되는 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하도록 칼슘이온의 pH를 조정하는 단계이다.
또한, pH 조정단계(S36)에서는 칼슘이온(Ca2+)의 활성도를 높이기 위해 pH를 낮추도록 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 pH4 이하의 산성으로 조정하여 유지하기 위해 pH 메타로 실시간 모니터링하면서 운전하는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 pH 조정단계(S36)에서는 추출단계(S35)에서 추출된 칼슘이온의 pH를 pH11 이상의 염기성으로 유지시키도록 pH 조정액으로서 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 교반하게 되고, 연소 배가스 탈황 공정의 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 황산칼슘(CaSO4)이나 탄산칼슘(CaCO3)을 합성하게 된다.
또한, 도면을 참조해서 본 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법의 다른예를 구체적으로 설명한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법은, 교반단계(S41), 탈황단계(S42), 생성물 단계(S43), 저장단계(S44), 추출단계(S45), pH조정 및 합성단계(S46) 및 배출단계(S47)를 포함하되 탈황공정에 연결되어 이루어지며, 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법이다.
교반단계(S41)는, 해수에 소석회(Ca(OH)2)를 투입하여 반응시키도록 교반하는 단계로서, 해수와 소석회가 반응하는 반응조의 내부에 설치되는 교반기에 의해 이루어져, 해수와 소석회를 일정속도로 교반하여 해수와 소석회 사이의 반응성을 향상시키게 된다.
또한, 이러한 교반단계(S41)에서는 반응기를 설치하여 반응기에서 해수에 발전소에서 발생되는 비산재 또는 바닥재 등과 같은 발전소 부산물을 반응시키고, 교반기에 의해서 해수와 소석회와 부산물을 함께 교반하여 반능성을 향상시키는 것도 가능함은 물론이다.
소석회는 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로서 산화칼슘(CaO)에 물을 첨가하여 반응시키면 발열해서 생성되며, 백색의 분말로 이루어져 물에 약간 녹으며, 이산화탄소와 쉽게 화합하여 물에 녹지 않는 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하게 되므로, 표백분, 모르타르의 원료, 소독제, 산성 토양의 중화, 응집 조제 등의 알칼리제로 사용되고 있다.
탈황단계(S42)는, 교반단계(S41)에서 소석회와 교반된 해수로 발전소의 배가스에 포함된 황산화물을 반응시켜 탈황처리하는 단계로서, 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 칼슘(Ca)과 반응시키게 된다.
이러한 탈황단계(S42)에는, 해수와 발전소의 배가스에 포함된 황산화물을 반응시켜 탈황하도록 하부에 저류조가 형성되어 있는 반응탑과, 반응탑의 하부에 설치된 배가스 유입구와, 이 유입구의 상류에 설치된 배가스 배관과 배가스 유출구의 하류에 설치된 배가스 배관이 서로 통과하도록 설치되어 배가스의 폐열을 이용하여 가스를 히팅하는 열교환기 등이 포함되어 있는 것도 가능함은 물론이다.
생성물 단계(S43)는, 탈황단계(S42)에서 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)를 흡수하여 칼슘(Ca)과 반응시켜 생성물을 생성하는 단계로서, 발전소의 배가스에 포함된 이산화탄소를 칼슘과 반응시켜 황산칼슘(CaSO4)과 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하게 된다.
저장단계(S44)는, 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하여 준비하는 단계로서, 발전시설이나 제철시설의 하류에 설치되어 여기에서 생산된 석탄재, 비산재, 제철소 슬래그, 발전소의 플라이애쉬(Fly ash) 등과 같이 칼슘(Ca) 성분을 포함하고 있는 부산물을 저장하여 준비하게 된다.
추출단계(S45)는, 저장단계(S44)에서 저장된 부산물을 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 단계로서, 부산물을 pH4 이하의 산성으로 유지하도록 질산을 투입하여 교반하게 된다.
이러한 추출단계(S45)에서는 제철소 슬래그, 발전소의 플라이애쉬(Fly ash) 등과 같이 칼슘(Ca) 성분을 포함하고 있는 부산물의 Ca성분에 질산을 투입하는 추출액 투입단계(S23)를 추가하여 칼슘이온(Ca2+)을 추출반응기에 의해 추출하는 것이 바람직하다.
pH조정 및 합성단계(S46)는 추출단계(S45)에서 추출된 칼슘이온을 염기성으로 증가시키고 발전시설이나 제철시설의 탈황단계(S42)에서 배출되는 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하도록 칼슘이온의 pH를 조정하는 단계이다.
또한, pH조정 및 합성단계(S46)에서는 칼슘이온(Ca2+)의 활성도를 높이기 위해 pH를 낮추도록 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 pH4 이하의 산성으로 조정하여 유지하기 위해 pH 메타로 실시간 모니터링하면서 운전하는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 pH조정 및 합성단계(S46)에서는 추출단계(S45)에서 추출된 칼슘이온의 pH를 pH11 이상의 염기성으로 유지시키도록 pH 조정액으로서 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 교반하게 되고, 연소 배가스 탈황 공정의 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 황산칼슘(CaSO4)이나 탄산칼슘(CaCO3)을 합성하게 된다.
배출단계(S47)는, pH조정 및 합성단계(S46)에서 합성된 생성물을 배출하는 단계로서, pH조정 및 합성단계(S46)에서 합성된 탄산칼슘(CaCO3)과 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2) 등과 같은 생성물을 배출하게 된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성장치를 더욱 상세히 설명한다.
도 2 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성장치는, 저장부(10), 추출반응부(20), 투입부(30), 합성반응부(40) 및 필터부(50)를 포함하여 이루어져, 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성장치이다.
저장부(10)는, 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하는 저장수단으로서, 발전시설이나 제철시설의 하류에 설치되어 여기에서 생산된 석탄재, 비산재, 제철소 슬래그, 발전소의 플라이애쉬(Fly ash) 등과 같이 칼슘(Ca) 성분을 포함하고 있는 부산물을 저장하게 된다.
추출반응부(20)는, 저장부(10)에 저장된 부산물에 질산을 투입하고 교반하여 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 추출반응수단으로서, 부산물을 pH4 이하의 산성으로 유지하도록 질산을 투입하여 교반하게 된다.
이러한 추출반응부(20)에서는 제철소 슬래그, 발전소의 플라이애쉬(Fly ash) 등과 같이 칼슘(Ca) 성분을 포함하고 있는 부산물의 Ca성분에 질산을 투입하여 칼슘이온(Ca2+)을 추출반응기에 의해 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 추출반응기에서 칼슘이온(Ca2+) 활성도를 높이기 위해 pH를 낮추는 약품 투입시설과 교반시설이 추출반응기에 추가로 포함되어 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 추출반응부(20)의 하류에는 필터를 추가하여 추출반응부(20)에서 추출된 칼슘이온(Ca2+) 추출액과 잔재물을 분리하도록 필터를 사용해서 탈수하고 이에 의해 분리된 잔재물을 폐기하게 된다.
또한, 추출반응부(20)의 하류에는, 이에 의해 분리된 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 사용하도록 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 투입하는 투입부(30)를 추가하여 진행하는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 투입부(30)는, 추출반응부(20)에서 추출된 칼슘이온을 투입하는 투입수단으로서, 추출반응부(20)에서 추출된 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 사용하도록 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 펌프 또는 유압설비 등에 의해 가압하여 투입하게 된다.
합성반응부(40)는, 추출반응부(20)에서 추출된 칼슘이온에 수산화나트륨을 투입하고 교반하여 염기성으로 유지시키고, 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하는 합성반응수단이다.
이러한 합성반응부(40)에서는, 추출반응부(20)에서 추출된 칼슘이온을 염기성으로 증가시키고 발전시설이나 제철시설에서 배출되는 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하게 된다.
또한, 합성반응부(40)는, 합성반응기에서 칼슘이온(Ca2+)의 활성도를 높이기 위해 pH를 낮추도록 칼슘이온(Ca2+) 추출액을 pH4 이하의 산성으로 조정하여 유지하기 위해 pH 메타로 실시간 모니터링하면서 pH 조정액 투입설비를 추가하여 운전하는 것도 가능함은 물론이다.
이러한 합성반응부(40)에서는 추출반응부(20)에서 추출된 칼슘이온을 pH 조정액 투입설비에 의해 pH11 이상의 염기성으로 유지시키도록 pH 조정액으로서 수산화나트륨(NaOH)을 투입하여 교반하게 되고, 연소 배가스 탈황 공정의 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘(CaCO3)을 합성하게 된다.
필터부(50)는, 합성반응부(40)에서 생성된 생성물과 액체를 분리하는 필터링수단으로서, 합성반응기에서 생성된 생성물과 액체를 분리하도록 필터를 사용해서 탈수하고 이에 의해 분리된 여액 등과 같은 액체를 재사용하도록 추출반응부(20)와 합성반응부(40)에 공급하게 된다.
또한, 필터부(50)의 하류에서는 합성반응부(40)에서 생성되어 필터부(50)에서 분리된 탄산칼슘(CaCO3)과 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2) 등과 같은 생성물을 배출하게 된다.
따라서, 본 실시예의 탄산칼슘의 합성장치는 연소 배가스에 포함된 이산화탄소(CO2)와 칼슘이온(Ca2+)이 반응하여 생성된 탄산칼슘(CaCO3)이나 탄산수소칼슘(Ca(HCO3)2)을 시멘트의 보조제로 활용하여 온실가스(CO2)를 콘크리트에 영구적으로 보관이 가능하고, 콘크리트 보조재 등으로 활용하는 CCU(Carbon Capture and Utilization) 장치에 적용될 수 있는 효과를 제공하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 연소 배가스 탈황 공정에서 제철소나 발전소에서 발생하는 부산물을 재활용하여 이산화탄소를 칼슘이온과 반응시켜 탄산칼슘 또는 탄산수소칼슘으로 변환하여 포집함으로써, 포집 회수된 생성물을 콘크리트 보조제로 활용하여 온실가스인 이산화탄소를 콘크리트에 영구적으로 보관하는 동시에 이산화탄소에 의한 환경오염을 저감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 분리단계에서 분리된 생성물을 배출하는 배출단계를 더 구비함으로써, 합성단계와 분리단계의 하류에서 합성되고 분리된 생성물의 배출성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 추출단계에서 부산물을 pH4 이하의 산성으로 유지하도록 질산을 투입하여 교반함으로써, 추출반응기에서 칼슘이온의 활성도를 향상시키는 동시에 추출효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 합성단계에서 칼슘이온을 pH11 이상의 염기성으로 유지시키도록 수산화나트륨을 투입하여 교반함으로써, 추출한 칼슘이온을 배가스에 포함된 이산화탄소를 pH를 높여 탄산염 형태로 생성시켜 최종적으로 탄산칼슘의 합성효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 분리단계에서 합성단계의 생성물과 액체를 분리하도록 탈수해서 분리된 액체를 재사용하도록 공급함으로써, 생성물과 액체를 분리하도록 필터를 사용해서 탈수하고 이에 의해 분리된 여액 등과 같은 액체를 추출단계와 합성단계에 공급하여 재사용하는 동시에 여액의 재활용에 의해 여액의 처리비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 저장부 20: 추출반응부
30: 투입부 40: 합성반응부
50: 필터부

Claims (8)

  1. 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법으로서,
    발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하는 저장단계;
    상기 저장된 부산물을 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 추출단계;
    상기 추출된 칼슘이온을 염기성으로 유지시키고, 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하는 합성단계; 및
    상기 합성단계에서 생성된 생성물과 액체를 분리하는 분리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리단계에서 분리된 생성물을 배출하는 배출단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출단계에서는, 상기 부산물을 pH4 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출단계에서는, 상기 부산물을 산성으로 유지하도록 질산을 투입하여 교반하는 것을 특징으로 하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성단계에서는, 상기 칼슘이온을 pH11 이상으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성단계에서는, 상기 칼슘이온을 염기성으로 유지시키도록 수산화나트륨을 투입하여 교반하는 것을 특징으로 하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리단계에서는 상기 합성단계에서 생성된 생성물과 액체를 분리하도록 탈수해서 분리된 액체를 재사용하도록 공급하는 것을 특징으로 하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성방법.
  8. 연소시설에서 배출되는 황산화물을 처리하는 탈황공정이 있는 발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 이용하여 탄산칼슘을 합성하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성장치로서,
    발전시설이나 제철시설에서 생산되는 부산물을 저장하는 저장부(10);
    상기 저장된 부산물에 질산을 투입하고 교반하여 산성으로 유지하면서 부산물에 포함된 칼슘이온을 추출하는 추출반응부(20);
    상기 추출된 칼슘이온을 투입하는 투입부(30);
    상기 추출된 칼슘이온에 수산화나트륨을 투입하고 교반하여 염기성으로 유지시키고, 배가스에 포함된 이산화탄소와 반응시켜 탄산칼슘을 합성하는 합성반응부(40); 및
    상기 합성반응부(40)에서 생성된 생성물과 액체를 분리하는 필터부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 부산물을 이용한 탄산칼슘의 합성장치.
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