KR20200077065A - A method for preparing calcium carbonate using sludge generated during annealing and pickling process of stainless steel, and a calcium carbonate prepared by the same - Google Patents

A method for preparing calcium carbonate using sludge generated during annealing and pickling process of stainless steel, and a calcium carbonate prepared by the same Download PDF

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KR20200077065A
KR20200077065A KR1020180166221A KR20180166221A KR20200077065A KR 20200077065 A KR20200077065 A KR 20200077065A KR 1020180166221 A KR1020180166221 A KR 1020180166221A KR 20180166221 A KR20180166221 A KR 20180166221A KR 20200077065 A KR20200077065 A KR 20200077065A
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최재영
박상현
윤현식
정광덕
하흥용
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Abstract

A calcium carbonate production method of the present invention utilizes waste resources by using sludge generated after an annealing and pickling process, thereby efficiently producing calcium carbonate and simultaneously removing carbon dioxide.

Description

소둔산세 슬러지를 이용한 탄산칼슘 제조방법 및 이에 따라 제조된 탄산칼슘 {A METHOD FOR PREPARING CALCIUM CARBONATE USING SLUDGE GENERATED DURING ANNEALING AND PICKLING PROCESS OF STAINLESS STEEL, AND A CALCIUM CARBONATE PREPARED BY THE SAME}Method for manufacturing calcium carbonate using annealing pickling sludge and calcium carbonate prepared accordingly {A METHOD FOR PREPARING CALCIUM CARBONATE USING SLUDGE GENERATED DURING ANNEALING AND PICKLING PROCESS OF STAINLESS STEEL, AND A CALCIUM CARBONATE PREPARED BY THE SAME}

본 명세서에는 소둔산세 슬러지를 이용한 탄산칼슘 제조방법, 및 이에 따라 제조된 탄산칼슘이 개시된다.Disclosed herein is a method for producing calcium carbonate using annealed sludge, and calcium carbonate prepared accordingly.

이산화탄소 처리 기술 가운데 광물탄산화는 수용액 내 칼슘, 마그네슘 등과 같은 양이온을 이산화탄소와 반응시켜 고체 상태의 탄산염 광물을 전환해 저장하는 방식이다.Among carbon dioxide treatment technologies, mineral carbonation is a method of converting and storing solid carbonate minerals by reacting cations such as calcium and magnesium in an aqueous solution with carbon dioxide.

현재 온실가스인 이산화탄소 저감을 위해 저장, 포집, 전환(생물, 화학) 연구가 활발히 진행 중이나, 포집/저장기술은 저장시설의 확보가 어렵고 수송에 한계가 있으며, 생물전환은 처리 량이 미미한 실정이다.Currently, research on storage, capture, and conversion (biological and chemical) is actively underway to reduce greenhouse gas carbon dioxide, but collection/storage technology is difficult to secure storage facilities and has limited transportation, and bioconversion is insignificant.

이와 달리, 광물탄산화법을 활용한 이산화탄소 전화방법은 대량의 이산화탄소를 처리할 수 있을 뿐만 아니라 탄산칼슘을 생산하여 경제성을 확보할 수 있는 우수한 기술이다.On the other hand, the carbon dioxide conversion method using the mineral carbonation method is an excellent technique that can not only process a large amount of carbon dioxide but also produce calcium carbonate to secure economic efficiency.

이에 광물탄산화를 위한 칼슘 등의 공급원에 대하여 다양하게 접근할 수 있으며, 특히 폐기물에 포함한 칼슘을 활용하여 폐기물 처리에 따른 환경문제 극복과 환경부담금을 대폭 줄여 고부가 물질을 생산할 수 있다. Accordingly, it is possible to access various sources of calcium for mineral carbonization, and in particular, by using calcium contained in the waste, it is possible to overcome the environmental problems caused by waste treatment and significantly reduce the environmental burden, thereby producing high value-added materials.

한국 등록 특허 제10-1375735호Korean Registered Patent No. 10-1375735 한국 등록 특허 제10-1854116호Korean Registered Patent No. 10-1854116

일 측면에서, 본 발명의 목적은, 칼슘 이온을 다량 포함하는 소둔산세 슬러지를 이용함으로써, 폐자원을 유용하게 사용하고, 경제적이고 효율적으로 이산화탄소를 저감함과 동시에 탄산칼슘을 생산하는 것이다.In one aspect, an object of the present invention is to use waste annealing sludge containing a large amount of calcium ions to effectively use waste resources, economically and efficiently reduce carbon dioxide, and simultaneously produce calcium carbonate.

일 측면에서, 본 발명은 소둔산세 슬러지를 회수 및 건조하는 단계; 염화 이온을 포함하는 산성 용액에 상기 건조된 소둔산세 슬러지를 첨가하여, 칼슘 이온을 포함하는 용출용액을 생산하는 단계; 상기 용출용액으로부터 불순물을 제거하는 단계; 및 상기 불순물이 제거된 용출용액에 이산화탄소를 공급하여 탄산칼슘을 생성하는 단계;를 포함하는 탄산칼슘 제조방법을 제공한다.In one aspect, the present invention comprises the steps of recovering and drying the annealed sludge; Adding the dried annealed sludge to an acidic solution containing chloride ions to produce an elution solution containing calcium ions; Removing impurities from the elution solution; And producing calcium carbonate by supplying carbon dioxide to the elution solution from which the impurities have been removed.

다른 측면에서, 본 발명은 전술한 탄산칼슘 제조방법에 따라 제조된 탄산칼슘을 제공한다. In another aspect, the present invention provides calcium carbonate prepared according to the above-described calcium carbonate manufacturing method.

일 측면에 있어서, 본 발명의 탄산칼슘 제조방법은 칼슘 이온을 다량 포함하는 소둔산세 슬러지를 이용하므로, 경제적으로 원료를 공급할 수 있다. In one aspect, the method for producing calcium carbonate of the present invention uses annealing acid sludge containing a large amount of calcium ions, so that it can supply raw materials economically.

또한, 고농도의 산 및 염기 없이도, 칼슘의 용해도를 증가하기 위한 염화 이온의 공급만으로 탄산칼슘을 제조할 수 있으므로, 생산비용을 최소화하면서, 경제성을 확보할 수 있다.In addition, calcium carbonate can be produced only by supplying chloride ions to increase the solubility of calcium without high concentrations of acids and bases, thereby minimizing production costs and securing economic efficiency.

다른 측면에서, 본 발명의 탄산칼슘 제조방법은 탄산칼슘 제조와 동시에 이산화탄소를 제거하므로, 온난화 방지를 위한 정화 분야 등에서 적용될 수 있다. In another aspect, the method for producing calcium carbonate of the present invention removes carbon dioxide at the same time as the production of calcium carbonate, and thus can be applied in a purification field to prevent warming.

도 1는 본 발명의 실시예에서, 건조된 소둔산세 슬러지 10g 과 염산(HCl) 10M, 1M, 염화암모늄(NH4Cl) 2.5M, 1M을 각각 100ml 씩 반응시킨 경우, 용출된 칼슘 이온의 함량을 나타낸 모식도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에서, 용출 효율이 가장 우수한 용출용액(염산 1M)에 이산화탄소를 주입하여, 시간별 탄산칼슘의 생성량을 나타낸 것이다.
Figure 1, in the embodiment of the present invention, when the dried annealed sludge 10g and hydrochloric acid (HCl) 10M, 1M, ammonium chloride (NH 4 Cl) 2.5M, 1M each reacted by 100ml, the content of the eluted calcium ion It is a schematic diagram showing.
FIG. 2 shows the amount of calcium carbonate produced over time by injecting carbon dioxide into an elution solution (1M hydrochloric acid) having the best elution efficiency in an embodiment of the present invention.

용어 정의Term Definition

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, rather than excluding other components, unless otherwise specified.

예시적인 Exemplary 구현예들의Of implementations 설명 Explanation

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 소둔산세 슬러지를 회수 및 건조하는 단계; 염화 이온을 포함하는 산성 용액에 상기 건조된 소둔산세 슬러지를 첨가하여, 칼슘 이온을 포함하는 용출용액을 생산하는 단계; 상기 용출용액으로부터 불순물을 제거하는 단계; 및 상기 불순물이 제거된 용출용액에 이산화탄소를 공급하여 탄산칼슘을 생성하는 단계;를 포함하는 탄산칼슘 제조방법을 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, recovering and drying the annealed sludge; Adding the dried annealed sludge to an acidic solution containing chloride ions to produce an elution solution containing calcium ions; Removing impurities from the elution solution; And producing calcium carbonate by supplying carbon dioxide to the elution solution from which the impurities have been removed.

본 명세서에서 "소둔산세 슬러지"는 소둔산세 공정 후 중화처리 후 발생하는 슬러지이다. 구체적으로, 스테인레스강, 불산 등의 세척으로 인해 다양한 광물들이 물에 녹아 pH가 낮은 소둔산세 슬러지를 배출하게 되는데, 이를 중화 처리하기 위해 소석회를 이용한 적극적 처리 방법을 사용하고 있다. In this specification, "annealed pickling sludge" is sludge generated after neutralization treatment after the annealing pickling process. Specifically, due to washing of stainless steel, hydrofluoric acid, etc., various minerals are dissolved in water to discharge low pH annealed sludge, and an active treatment method using slaked lime is used to neutralize it.

이로 인해 소둔산세 슬러지 내 미반응 칼슘 이온이 다량 포함되게 되며, 이를 이용한 광물탄산화 방법을 이용한다면 경제적이고 효율적으로 이산화탄소를 저감함과 동시에 탄산칼슘을 생산할 수 있다. Due to this, a large amount of unreacted calcium ions are contained in the annealed sludge, and if using the mineral carbonization method using this, it is possible to economically and efficiently reduce carbon dioxide and simultaneously produce calcium carbonate.

일 측면에서, 상기 소둔산세 슬러지는 회수 및 건조되어, 고무망치 같은 것으로 파쇄된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 건조된 소둔산세 슬러지는 파쇄 공정 후 체로 거르는 단계를 추가로 수행하여 분말 형태일 수 있고, 100 메쉬 체로 걸러 입도가 균일하고 비표면적이 증가한 분말 형태로 제공되어 후술하는 용출용액과 이산화탄소와의 반응을 효율적으로 발생시킬 수 있다.In one aspect, the annealed sludge may be recovered and dried, crushed into a rubber hammer. Specifically, the dried annealed sludge may be further subjected to a sieving step after a crushing process to be in a powder form, filtered through a 100 mesh sieve, and provided in a powder form having a uniform particle size and an increase in specific surface area, elution solution and carbon dioxide, which will be described later. The reaction with can be generated efficiently.

일 측면에서, 상기 소둔산세 슬러지는 pH 7 미만의 소둔산세 슬러지일 수 있고, 예컨대 pH 7 미만, pH 6.9 이하, pH 6.7 이하, pH 6.5 이하, pH 6.3 이하, pH 6.1 이하, pH 5.9 이하, pH 5.7 이하, pH 5.5 이하, pH 5.3 이하, pH 5.1 이하, pH 4.9 이하, pH 4.7 이하, pH 4.5 이하, pH 4.3 이하, pH 4.1 이하, pH 3.9 이하 또는 pH 3.5 이하일 수 있다.In one aspect, the annealing acid sludge may be an annealing acid sludge of less than pH 7, for example, less than pH 7, pH 6.9 or less, pH 6.7 or less, pH 6.5 or less, pH 6.3 or less, pH 6.1 or less, pH 5.9 or less, pH It may be 5.7 or less, pH 5.5 or less, pH 5.3 or less, pH 5.1 or less, pH 4.9 or less, pH 4.7 or less, pH 4.5 or less, pH 4.3 or less, pH 4.1 or less, pH 3.9 or less or pH 3.5 or less.

일 구현예에서, 상기 건조된 소둔산세 슬러지는 금속 또는 준금속 원소, 불소, 및 황을 포함하고, 상기 금속 또는 준금속 원소는 Ca, 및 Fe, 및 Cr로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. In one embodiment, the dried annealed sludge includes a metal or metalloid element, fluorine, and sulfur, and the metal or metalloid element may be one or more selected from the group consisting of Ca, and Fe, and Cr. .

따라서, 상기 염화 이온을 포함하는 산성 용액에 건조된 소둔산세 슬러지를 첨가하면, 수용액 내에 상기 소둔산세 슬러지에 포함된 금속 또는 준금속 원소, 불소, 및 황이 이온 형태로 용출되게 되며, 특히, 칼슘 이온이 용출되게 된다. Therefore, when the dried annealed sludge is added to the acidic solution containing the chloride ions, the metal or metalloid element, fluorine, and sulfur contained in the annealed sludge in the aqueous solution are eluted in the form of ions. This will elute.

상기 용출 이후, 불순물을 제거하는 단계는 pH를 조절함으로써 수행될 수있다. 소둔산세 슬러지 내에 포함된 다른 주요 이온(Fe, Cr)의 경우 pH 11~11.5에서 침전되며, 칼슘(Ca) 이온의 경우, pH 11에서도 이온상으로 존재하기 때문에, pH를 증가시켜 나머지 이온들을 침전시킴으로써 불순물을 제거할 수 있다. 일 구현예에서, 상기 소둔산세 슬러지를 X-선 형광 분석법(X-ray flourescence spectrometry, XRF)으로 분석 시, 전체 금속 또는 준금속 원소, 불소, 및 황의 중량을 기준으로 Ca의 함량이 20 % 이상일 수 있고, 예컨대 25% 이상, 30% 이상, 35% 이상, 또는 37% 이상일 수 있다. After the elution, the step of removing impurities can be performed by adjusting the pH. In the case of other major ions (Fe, Cr) contained in the annealing pickling sludge, precipitates at pH 11~11.5, and in the case of calcium (Ca) ions, they exist in the ionic phase at pH 11. By doing so, impurities can be removed. In one embodiment, when the annealed sludge is analyzed by X-ray fluorescence spectrometry (XRF), the content of Ca is 20% or more based on the weight of all metal or metalloid elements, fluorine, and sulfur. It may be, for example, 25% or more, 30% or more, 35% or more, or 37% or more.

본 발명의 소둔산세 슬러지 내 Ca가 다량 함유되어, 이를 이용하여 탄산칼슘을 제조하는 경우, 다량의 탄산칼슘을 생산할 수 있다는 사실을 확인할 수 있다. When the Ca in the annealed sludge of the present invention contains a large amount, when using it to produce calcium carbonate, it can be confirmed that a large amount of calcium carbonate can be produced.

일 구현예에서, 상기 염화 이온을 포함하는 산성 용액은 염산, 암모늄염 용액, 암모늄 아세테이트 용액, 및 염화암모늄 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 칼슘 이온을 용출할 수 있는 염화 이온을 포함한다면 이에 제한되지 않는다. In one embodiment, the acidic solution containing chloride ions may be at least one selected from the group consisting of hydrochloric acid, ammonium salt solution, ammonium acetate solution, and ammonium chloride solution, and if it contains chloride ions capable of eluting calcium ions It is not limited to this.

일 구현예에서, 상기 건조된 소둔산세 슬러지와 상기 염화 이온을 포함하는 산성 용액은 50 내지 150 g/L의 고액비(solid-liquid ratio, S/L)로 혼합될 수 있다. 상기 고액비가 50g/L 미만인 경우 염화 이온을 포함하는 산성 용액을 과다하게 포함하여 공정 비용이 증가하는 문제가 있고, 150 g/L 초과인 경우 탄산칼슘 수율이 비례적으로 증가하지 않을 수 있다. In one embodiment, the dried annealed sludge and the acidic solution containing the chloride ions may be mixed at a solid-liquid ratio (S/L) of 50 to 150 g/L. When the solid-liquid ratio is less than 50 g/L, there is a problem in that the process cost is increased by excessively containing an acidic solution containing chloride ions, and if it is more than 150 g/L, the calcium carbonate yield may not increase proportionally.

일 구현예에서, 상기 염화 이온을 포함하는 산성 용액의 농도는 0.1 내지 15 M일 수 있고, 예컨대, 0.5 M 이상, 0.7 M 이상, 또는 1 M 이상일 수 있고, 10 M 이하, 5 M 이하, 또는 3 M 이하일 수 있다. 상기 산성 용액의 농도가 0.1M 미만인 경우 칼슘 이온을 충분히 추출하기 어렵고, 2M 초과인 경우 칼슘 이온 외에 철, 크롬 이온까지 용해될 수 있다. In one embodiment, the concentration of the acidic solution containing the chloride ion may be 0.1 to 15 M, for example, 0.5 M or more, 0.7 M or more, or 1 M or more, 10 M or less, 5 M or less, or 3 M or less. When the concentration of the acidic solution is less than 0.1M, it is difficult to sufficiently extract calcium ions, and when it is more than 2M, iron and chromium ions may be dissolved in addition to calcium ions.

이때 용출용액에는 불순물이 다량 포함되어 있으므로, 여과하는 공정을 수행하는 것이 바람직하며, 상기 여과 공정은 칼슘이온 외의 불순물을 분리할 수 있는 방법이면 이에 제한되는 것은 아니다.At this time, since the elution solution contains a large amount of impurities, it is preferable to perform a filtering process, and the filtering process is not limited to this, as long as it is a method capable of separating impurities other than calcium ions.

상기 용출 이후, 불순물을 제거하는 단계는 pH를 조절함으로써 수행될 수 있다. 소둔산세 슬러지 내에 포함된 다른 이온(Fe, Cr)의 경우 pH 11~11.5에서 침전되며, 칼슘(Ca) 이온의 경우, pH 11에서도 이온상으로 존재하기 때문에, pH를 증가시켜 불순물을 제거하면서도, 추후 이산화탄소 주입시 순도의 탄산칼슘을 형성시킬 수 있다. After the elution, the step of removing impurities may be performed by adjusting the pH. In the case of other ions (Fe, Cr) contained in the annealed acid sludge, precipitates at pH 11 to 11.5, and in the case of calcium (Ca) ions, they exist in the ionic phase even at pH 11, thereby increasing the pH to remove impurities. When the carbon dioxide is injected later, it is possible to form pure calcium carbonate.

또한, 상기 pH 조절 후 칼슘 이온만 남은 상등의 수용액을 고형화된 다른 이온들과 분리하여 이산화탄소와 반응시키는데, 1차적으로 실린지 필터를 이용하여 고액 분리를 수행할 수 있다. 그 후, 실린지 필터를 이용하여 고액분리를 하는 경우 0.2 μm 이하 물질은 빠져나가게 되어 순도에 영향이 있을 수 있으므로, 원심 분리를 통해 용출용액의 고액 분리를 수행함으로써 추가적으로 불순물(고형화된 다른 이온들)을 제거할 수 있다. In addition, after the pH is adjusted, an aqueous solution of the supernatant having only calcium ions is separated from other solidified ions to react with carbon dioxide, and solid-liquid separation may be primarily performed using a syringe filter. Subsequently, when solid-liquid separation is performed using a syringe filter, substances of 0.2 μm or less may escape, thereby affecting the purity, and thus additional impurities (solidified other ions) are obtained by performing solid-liquid separation of the eluent through centrifugation. ) Can be removed.

이후 상기 불순물이 제거된 용출용액에 이산화탄소를 공급하여 탄산칼슘을 생성하는데, 광물탄산화 반응으로서 상기 이산화탄소가 용출용액에 포함된 칼슘 이온과 반응하여 탄산칼슘을 생성하게 된다.Thereafter, carbon dioxide is supplied to the elution solution from which the impurities are removed to produce calcium carbonate. As a mineral carbonation reaction, the carbon dioxide reacts with calcium ions contained in the elution solution to produce calcium carbonate.

일 구현예에서, 상기 탄산칼슘을 생성하는 단계는 pH 9 내지 11.5에서 수행할 수 있고, 예컨대, pH 9.5 이상, pH 10 이상, pH 10.5 이상일 수 있고, pH 11 이하, pH 10.5 이하, pH 10 이하일 수 있다. 상기 pH가 9 미만인 경우 타 중금속 또는 양이온이 침전, 응집되지 않아 불순물이 형성될 수 있고, 11.5 초과인 경우 Ca가 용해되어 탄산칼슘 생성 효율이 저감될 수 있다. 본 발명에 따른 탄산칼슘 제조방법은, pH 조절제를 첨가하지 않고도 상기 pH 범위를 유지할 수 있다. In one embodiment, the step of producing the calcium carbonate may be performed at pH 9 to 11.5, for example, pH 9.5 or higher, pH 10 or higher, pH 10.5 or higher, pH 11 or lower, pH 10.5 or lower, pH 10 or lower Can. When the pH is less than 9, other heavy metals or cations do not precipitate and aggregate, so impurities may be formed, and if it is more than 11.5, Ca may be dissolved to reduce calcium carbonate production efficiency. The method for producing calcium carbonate according to the present invention can maintain the pH range without adding a pH adjusting agent.

일 측면에서, 상기 이산화탄소는 100ml/min 내지 1500ml/L로 공급될 수 있고, 예컨대 300 ml/min 이상, 500 ml/min 이상, 또는 700 ml/min 이상일 수 있고, 1400 ml/min 이하, 1300 ml/min 이하, 또는 1200 ml/min 이하일 수 있다. 상기 이산화탄소가 100 ml/min 미만으로 공급되는 경우에는 광물탄산화 반응 시간이 과도하게 길어지는 문제가 있고, 1500 ml/min를 초과하는 경우에는 미반응 이산화탄소가 과도하게 배출되는 문제가 있다.In one aspect, the carbon dioxide may be supplied at 100ml/min to 1500ml/L, for example, 300 ml/min or more, 500 ml/min or more, or 700 ml/min or more, 1400 ml/min or less, 1300 ml /min or less, or 1200 ml/min or less. When the carbon dioxide is supplied at less than 100 ml/min, the mineral carbonation reaction time is excessively long, and when it exceeds 1500 ml/min, the unreacted carbon dioxide is excessively discharged.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 전술한 탄산칼슘 제조방법에 따라 제조된 탄산칼슘을 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, calcium carbonate prepared according to the above-described calcium carbonate manufacturing method is provided.

이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시에는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 범위가 이에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following examples. However, the following implementations are provided for the purpose of illustration only to aid understanding of the present invention, and the scope and scope of the present invention are not limited thereto.

실시예Example

실시예Example 1: One: 소둔산세슬러지Annealed acid sludge 회수 및 수분 함량 측정 Recovery and moisture content measurement

소둔산세 슬러지는 포스코 내 스테인레스 세척 폐수를 중화 처리하는 시설에서 발생된 슬러지 침전물을 사용하였으며, 다른 제조공정 없이 사용하였다. 회수한 소둔산세 슬러지는 105℃에서 2시간 건조 전후의 무게 차를 이용하여 수분함량을 측정하였으며, 약 30% 내외의 수분 함량을 나타냈다.The annealing pickling sludge used sludge sediment generated in a facility for neutralizing stainless washing wastewater in POSCO, and was used without any other manufacturing process. The recovered annealed sludge was measured for moisture content using a weight difference before and after drying at 105°C for 2 hours, and exhibited a moisture content of about 30%.

실시예Example 2 : 2 : 소둔산세Annealed pickling 슬러지Sludge 내 칼슘 존재 확인 및 칼슘 용출 용액 제조 Checking the presence of calcium and preparing calcium elution

실시예 1에서 준비된 소둔산세 슬러지를 건조하여 100mesh 표준체로 체거름하여, 원소분석을 위해 XRF 분석을 실시하여 하기 표 1에 나타내었다. XRF 분석결과 Ca 37%, Fe 30 % 분포함을 확인하였으며, 탄산칼슘을 제조하기 위한 충분한 양의 칼슘이 소둔산세 슬러지 내 포함되어 있음을 확인하였다. The annealed sludge prepared in Example 1 was dried and sieved through a 100 mesh standard sieve, and subjected to XRF analysis for elemental analysis. As a result of XRF analysis, it was confirmed that Ca 37% and Fe 30% were distributed, and it was confirmed that a sufficient amount of calcium for producing calcium carbonate was included in the annealed sludge.

ComponentComponent CaCa FeFe FF SS CrCr NiNi MgMg SiSi AlAl NaNa MnMn 소둔산세슬러지 내 포함 양(wt%)Inclusion amount in annealed sludge (wt%) 37.9037.90 30.4030.40 13.5013.50 6.606.60 6.476.47 2.022.02 1.071.07 0.670.67 0.320.32 0.290.29 0.260.26

별도의 전처리 없이 상기 건조된 소둔산세 슬러지 10g 을, 추출액 종류별로(염산(HCl) 10M, 1M, 염화암모늄(NH4Cl) 2.5M, 1M) 각각 100 ml씩 플라스틱 병에 함께 넣고 혼합한 후, 항온 수평 진탕반응기에서 25℃ 150 rpm에서 1시간 동안 교반하여 반응시켰다. 10 g of the dried annealed sludge 10 g, without separate pre-treatment, were mixed in a plastic bottle with 100 ml each of each extract type (HCl 10M, 1M, ammonium chloride (NH 4 Cl) 2.5M, 1M), and then mixed. The mixture was stirred for 1 hour at 150 rpm at 25°C in a constant temperature horizontal shaking reactor.

반응 종료 후 용출용액의 pH를 pH 11 이상으로 맞춘 후, 0.4 um PVDF 필터를 이용하여 고형물을 제거하고, 필터를 통과한 시료를 분석용 시료로 하였다. 분석용 시료는 ICP-OES를 통해 분석하였으며, 분석된 농도를 이용하여 g 당 추출량을 계산하여 추출 효율을 평가하였다. 10M 염산 사용 시 용출량에 비해 염산의 사용량이 많아, 실제 용출 효율은 1M이 더 효율적인 것으로 나타났다. 구체적으로, 도 1을 참조하면, 염산 용액 1M 을 사용하였을 때 11 %의 추출을 효율을 보였으며 소둔산세 슬러지 내에 포함되어 있던 Ca(37.9%) 중 약 30%를 추출할 수 있었다.After completion of the reaction, the pH of the eluate was adjusted to pH 11 or higher, and then a solid was removed using a 0.4 um PVDF filter, and a sample that passed through the filter was used as an analytical sample. The sample for analysis was analyzed through ICP-OES, and the extraction efficiency was evaluated by calculating the extraction amount per g using the analyzed concentration. When using 10M hydrochloric acid, the amount of hydrochloric acid used was higher than that of elution. Specifically, referring to FIG. 1, when using hydrochloric acid solution 1M, extraction efficiency of 11% was shown, and about 30% of Ca (37.9%) contained in the annealed sludge could be extracted.

실시예Example 3: 이산화탄소 반응을 통한 탄산칼슘 제조 3: Calcium carbonate production through carbon dioxide reaction

실시예 1에서 준비된 소둔산세 슬러지에 대해 실시예 2와 같이 Ca를 추출하였으며, 반응 종료 후 용출용액의 pH를 pH 11 이상으로 맞춘 후, 0.4 um PVDF 필터를 이용하여 추출 용액 내의 고형물을 제거하고, 필터를 통과한 용액을 이산화탄소 반응 시료로 하였다. Ca was extracted as in Example 2 for the annealed sludge prepared in Example 1, and after the reaction was completed, the pH of the eluent was adjusted to pH 11 or higher, and solids in the extraction solution were removed using a 0.4 um PVDF filter. The solution that passed through the filter was used as a carbon dioxide reaction sample.

상업적으로 판매되는 이산화탄소 100% 를 이용하여 1L/min 의 속도로 수용액 내 별도의 장치 없이 주입하여, 생성되는 탄산칼슘의 농도를 확인하였다. 탄산칼슘 생성량은 반응시 수용액 10ml 씩 채취하여 원심분리(3000rpm 20min)후 상등액을 제거하고 105℃ 2시간 건조 후 무게를 확인하였다.The concentration of the resulting calcium carbonate was confirmed by injecting without a separate device in an aqueous solution at a rate of 1 L/min using 100% of commercially available carbon dioxide. The amount of calcium carbonate produced was collected in 10 ml of aqueous solution during the reaction, and centrifuged (3000 rpm 20 min) to remove the supernatant, dried at 105° C. for 2 hours, and then checked for weight.

도 2는 이산화탄소를 주입하여 시간별로 탄산칼슘의 생성량을 나타낸 것인데, 이를 참조하면, 시간이 지남에 따라 탄산칼슘 생성량이 증가하나, 30분 이후로는 더 이상 증가하지 않는다는 사실을 확인할 수 있다. FIG. 2 shows the amount of calcium carbonate produced per hour by injecting carbon dioxide. Referring to this, it can be confirmed that the amount of calcium carbonate increases over time, but does not increase any more after 30 minutes.

Claims (9)

소둔산세 슬러지를 회수 및 건조하는 단계;
염화 이온을 포함하는 산성 용액에 상기 건조된 소둔산세 슬러지를 첨가하여, 칼슘 이온을 포함하는 용출용액을 생산하는 단계;
상기 용출용액으로부터 불순물을 제거하는 단계; 및
상기 불순물이 제거된 용출용액에 이산화탄소를 공급하여 탄산칼슘을 생성하는 단계;를 포함하는 탄산칼슘 제조방법.
Recovering and drying the annealed sludge;
Adding the dried annealed sludge to an acidic solution containing chloride ions to produce an elution solution containing calcium ions;
Removing impurities from the elution solution; And
Method for producing a calcium carbonate comprising; supplying carbon dioxide to the elution solution from which the impurities are removed to generate calcium carbonate.
제1항에 있어서,
상기 소둔산세 슬러지는, 스테인레스 세척 후 폐수를 중화 처리하여 발생되는 것인, 탄산칼슘 제조방법.
According to claim 1,
The annealing pickling sludge is produced by neutralizing the wastewater after washing stainless, the method for producing calcium carbonate.
제1항에 있어서,
상기 건조된 소둔산세 슬러지는 금속 또는 준금속 원소, 불소, 및 황을 포함하고,
상기 금속 또는 준금속 원소는 Ca, 및 Fe, 및 Cr로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 탄산칼슘 제조방법.
According to claim 1,
The dried annealed sludge contains metal or metalloid elements, fluorine, and sulfur,
The metal or metalloid element is characterized in that at least one selected from the group consisting of Ca, and Fe, and Cr, calcium carbonate manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 건조된 소둔산세 슬러지를 X-선 형광 분석법(X-ray flourescence spectrometry, XRF)으로 분석 시, 전체 금속 또는 준금속 원소, 불소, 및 황의 중량을 기준으로 Ca의 함량이 20 % 이상인 것을 특징으로 하는, 탄산칼슘 제조방법.
According to claim 1,
When the dried annealed sludge is analyzed by X-ray flourescence spectrometry (XRF), the content of Ca is 20% or more based on the weight of all metal or metalloid elements, fluorine, and sulfur. Calcium carbonate production method.
제1항에 있어서,
상기 건조된 소둔산세 슬러지와 상기 염화 이온을 포함하는 산성 용액은 50내지 150 g/L의 고액비(solid-liquid ratio, S/L)로 혼합되는 것을 특징으로 하는, 탄산칼슘 제조방법.
According to claim 1,
The dried annealed acid sludge and the acidic solution containing the chloride ions, characterized in that mixed in a solid-liquid ratio (solid-liquid ratio, S / L) of 50 to 150 g / L, calcium carbonate production method.
제1항에 있어서,
상기 염화 이온을 포함하는 산성 용액의 농도는 0.1 내지 15 M인 것을 특징으로 하는, 탄산칼슘 제조방법.
According to claim 1,
The concentration of the acidic solution containing the chloride ion is characterized in that 0.1 to 15 M, calcium carbonate manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 염화 이온을 포함하는 산성 용액은 염산, 암모늄염 용액, 암모늄 아세테이트 용액, 및 염화암모늄 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 탄산칼슘 제조방법.
According to claim 1,
The acidic solution containing the chloride ion is characterized in that at least one selected from the group consisting of hydrochloric acid, ammonium salt solution, ammonium acetate solution, and ammonium chloride solution, calcium carbonate production method.
제1항에 있어서,
상기 탄산칼슘을 생성하는 단계는 pH 9 내지 11.5에서 수행하는 것을 특징으로 하는, 탄산칼슘 제조방법.
According to claim 1,
The step of producing the calcium carbonate is characterized in that performed at pH 9 to 11.5, calcium carbonate production method.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 탄산칼슘 제조방법에 따라 제조된 탄산칼슘.Calcium carbonate prepared according to the method for producing calcium carbonate according to any one of claims 1 to 8.
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