KR20210051165A

KR20210051165A - 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치

Info

Publication number: KR20210051165A
Application number: KR1020190136093A
Authority: KR
Inventors: 김동욱; 임병현
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2021-05-10
Also published as: KR102260723B1

Abstract

본 발명은 무해화한 폐석면슬레이트를 건조 분말화한 후, 물과 혼합하여 슬러리화 한 상태로 반응에 공급하는 폐석면슬레이트 슬러리 공급부; 투입된 폐석면슬레이트 슬러리에 염산을 투입하여, pH 7의 중성영역으로 조정하는 pH 조정조; 이산화탄소 공급부로부터 유입되는 이산화탄소와 pH 조정조로부터 유입되는 pH 조정된 슬러리와 반응하여 탄산칼슘을 침전시키는 광물탄산화 반응기; 발전시설 배출가스내 함유된 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부를 포함하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치를 제공한다.

Description

폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치{APPARATUS OF MINERALCARBONATION USING WASTE ASBESTOS SLATE}

본 발명은 무해화 석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무해화한 석면슬레이트를 이용하여 이산화탄소를 효율적으로 고정할 수 있는 최적의 탄산염광물화 조건을 확립함으로써, 환경보호 및 국민건강을 증진시킴과 동시에 유용한 광물을 고효율로 저렴하게 제조할 수 있는 무해화 석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치에 관한 것이다.

석면(asbestos)은 섬유상이나 침상으로 산출되어 상업적으로 사용되는 함수 규산염 광물로써 미국산업안전보건청(Occupational Safety and Health Administration)에서는 종횡비 3:1 이상에 길이 5 ㎛ 이상의 형태를 지니는 경우에 한하여 석면으로 분류하고 있다.

석면은 광물학적 특성에 따라 크게 사문석(serpentine)군 석면인 백석면(chrysotile)과 각섬석(amphibole)군 석면인 amosite, crocidolite, anthophyllite, tremolite, actinolite 등으로 나눌 수 있다.

이러한 석면은 인장력과 고온·저온 환경에 강하고 전기를 통하지 않으며, 화학적으로 부식이 강한 특성으로 인해 19세기말 산업 혁명 이후 섬유, 건설재, 절연재, 내화재, 브레이크 라이닝 등 3,000종 이상의 제품에 이용되어져 왔다.

그러나 석면을 함유한 제품 및 폐기물이 풍화되어 인체에 유입 되면 세포 손상이나 변형을 일으키고 또한, 체외로 잘 배출되지 않아 폐암, 석면폐, 악성중피종 및 흉막비후 등과 같은 질병을 일으키는 원인이 된다. 실제로, 석면제품을 생산하는 업종 근로자들 또는 제품에 노출된 사람들의 폐질환 발병이 꾸준히 보고되고 있으며, 석면에 의한 폐질환 역학조사 결과 석면 흡입과 특정 폐질환과의 연관성이 입증되었다.

이러한 석면을 함유한 대표적인 폐기물 중 하나는 석면 슬레이트다. 석면슬레이트는 사문석계 석면 10~20%와 시멘트 80~90%로 구성되어 있으며, 시간이 경과함에 따라 시멘트의 주 구성성분인 수산화칼슘은 물에 녹지만, 그 외의 석면은 주변 환경으로 방출되어 인간의 건강을 위협하고 있다. 최근 환경부조사에 따르면 석면 슬레이트 건축물이 전국적으로 약 123만여동 분포하고 있으며, 1990년대까지 꾸준히 사용되어지다 근래에 석면이 1급 발암물질로 지정되면서 2000년 이후 그 사용량이 감소하였다. 또한, 전국 석면슬레이트 건축물 중 과반수(55.4%)가 내구연한(30년)을 경과하여 석면비산이 우려되는 것으로 나타났으며, 실제로 70년대 이전의 건축물 주변 채취 토양에서 22%의 석면이 검출되었다.

현재 우리나라에서는 이러한 석면 슬레이트를 폐기물 업체가 수거하여 비산을 방지하기 위해 폴리에틸렌 용기에 밀봉 처리하여 지정 폐기물 매립장에 복토하고 있다. 그러나 폐석면 매립 용량은 2016년 이후(2017년, 152천톤ㅧ5년) 포화상태에 이를 것으로 예상된다. 또한, 지정 매립장에 매립한다고 하여도 추후 풍화에 의해 다시 주위환경으로 노출될 가능성이 있어 문제가 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 무해화한 석면슬레이트를 이용하여 이산화탄소를 효율적으로 고정할 수 있는 최적의 탄산염광물화 조건을 확립함으로써, 환경보호 및 국민건강을 증진시킴과 동시에 유용한 광물을 고효율로 저렴하게 제조할 수 있는 무해화 석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.

(1) 무해화한 폐석면슬레이트를 건조 분말화한 후, 물과 혼합하여 슬러리화 한 상태로 반응에 공급하는 폐석면슬레이트 슬러리 공급부;

투입된 폐석면슬레이트 슬러리에 염산을 투입하여, pH 7의 중성영역으로 조정하는 pH 조정조;

이산화탄소 공급부로부터 유입되는 이산화탄소와 pH 조정조로부터 유입되는 pH 조정된 슬러리와 반응하여 탄산칼슘을 침전시키는 광물탄산화 반응기;

발전시설 배출가스내 함유된 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부를 포함하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.

(2) 상기 (1)에 있어서,

폐석면슬레이트 슬러리는 무해화된 건식 폐석면슬레이트 분말에 물을 혼합하여 폐석면슬레이트 슬러리 농도가 8~10g/L(1%)가 되도록 조정한 것을 특징으로 하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.

(3) 상기 (1)에 있어서,

폐석면슬레이트 슬러리는 무해화된 건식 폐석면슬레이트 분말에 물을 혼합하여 폐석면슬레이트 슬러리 농도가 10g/L(1%)가 되도록 조정하고, 염산을 이용하여 pH 7로 조절하고 30분간 반응시켜 칼슘용출액을 얻는 것을 특징으로 하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.

(4) 상기 (1)에 있어서,

폐석면슬레이트 슬러리는 염산으로 1차 칼슘용출액을 얻은 후, 인산, 주석산, 프로피온산이 각각 중량비(w/w)로 1:1:1~2:2:2로 조성된 복합유기산을 염산과 함께 투입하되, 염산의 중량대비 10~30중량% 첨가하여 pH 7로 조정한 것을 특징으로 하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.

(5) 상기 (1)에 있어서,

폐석면슬레이트 슬러리를 100℃로 10~20분간 가열한 후, 여기에 물을 2차 투입하여 100℃로 20~30분간 가열하여 후속공정에서의 칼슘의 용출이 용이하도록 하는 전처리조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 무해화한 석면슬레이트를 이용하여 이산화탄소를 효율적으로 고정할 수 있는 최적의 탄산염광물화 조건을 확립함으로써, 환경보호 및 국민건강을 증진시킴과 동시에 유용한 광물을 고효율로 저렴하게 제조할 수 있는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치의 구성도이다.
도 2는 폐석면 슬레이트(WAS) XRF 분석도.
도 3은 무해화된 폐석면 슬레이트(HWAS) XRF 분석도.
도 4는 폐석면 슬레이트(WAS) SEM-EDS 분석도.
도 5는 무해화된 폐석면 슬레이트(HWAS) SEM-EDS 분석도.
도 6은 WAS, HWAS, WC의 pH별 Ca²⁺용출 농도
도 7은 WAS, HWAS, WC의 pH별 Mg²⁺용출 농도

본 발명에 따른 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 방법은 건식 폐석면슬레이트 분말에 물을 혼합하여 폐석면슬레이트 슬러리를 제조하는 단계; 상기 폐석면슬레이트 슬러리에 염산을 첨가하여 칼슘용출액을 얻는 단계; 상기 칼슘용출액에 이산화탄소를 투입하여 광물탄산화 반응을 수행하는 단계; 및 상기 광물탄산화 반응에 의해 생성된 탄산칼슘을 회수하는 단계를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치로서, 폐석면슬레이트 슬러리 공급부(10), pH 조정조(20), 탄산칼슘 침전조(30), 및 이산화탄소 공급부(40)를 포함한다.

폐석면슬레이트 슬러리 공급부(10)는 무해화한 폐석면슬레이트를 건조 분말화한 후, 물과 혼합하여 슬러리화 한 상태로 반응에 공급한다. 바람직하게는 폐석면슬레이트 슬러리는 무해화된 건식 폐석면슬레이트 분말에 물을 혼합[예로, 건식 폐석면슬레이트 8~10g에 증류수 1L를 혼합]하여 폐석면슬레이트 슬러리 농도가 8~10g/L(1%)가 되도록 조정하되, 바람직하게는 10g/L가 되도록 조정한다.

본 발명에서 무해화 폐석면슬레이트는 폐석면슬레이트를 회수하여, 이를 1mm 이하로 분쇄하고, 얻어진 분쇄물에 무기소재(예로, SiC)를 혼합하여 마이크로파로 1,100℃ 정도로 가열하여 얻어질 수 있다.

바람직하게는 상기와 같이 얻어진 무해화 폐석면슬레이트 슬러리를 100℃로 10~20분간 가열한 후, 여기에 1~3배수의 물을 2차 투입하여 100℃로 20~30분간 가열하여 후속공정에서의 칼슘의 용출이 용이하도록 전처리하고, 최종적으로 슬러리의 농도를 8~10g/L(1%)가 되도록 조정하되, 바람직하게는 10g/L가 되도록 조정한다. 이 경우 후속하는 산에 의한 칼슘의 용출이 보다 용이하게 일어날 수 있도록 조직을 연화시키는 효과를 제공한다.

pH 조정조(20)는 투입된 폐석면슬레이트 슬러리에 염산을 투입하여, 바람직하게는 pH 2~7, 보다 바람직하게는 pH 7의 중성영역으로 조정한다. 비록 pH가 낮은 상태, 예로 pH 4에서 가장 높은 칼슘이온 농도를 나타내지만, 칼슘용출액을 후속하는 광물탄산화 공정에 적용하였을 때, 공정폐액의 pH나, 산 투입량에 따른 경제성과 환경영향성 등을 고려한 결과 pH 7정도의 용출조건이 광물탄산화 반응에 필요한 충분한 칼슘을 확보할 수 있으면서 환경적 영향에 대한 부담도 낮고 효율성 또한 높여줄 수 있을 것으로 판단된다.

보다 바람직하게는 염산으로 슬러리에 투입하여 1차 칼슘용출액을 얻은 후, 인산, 주석산, 프로피온산이 각각 중량비(w/w)로 1:1:1~2:2:2로 조성된 복합유기산을 염산과 함께 투입하되, 염산의 중량대비 10~30중량% 첨가하여 pH 7로 조정하는 것이 칼슘의 용출에 있어서 효율이 높게 나타난다.

광물탄산화 반응기(30)는 광물탄산화 공정이 일어나는 반응조로서, 이산화탄소 공급부(40)로부터 유입되는 이산화탄소와 pH 조정조(20)로부터 유입되는 pH 조정된 슬러리와 반응하여 탄산칼슘을 침전시킨다.

광물탄산화 반응기(30)의 상부의 가스유입구로 이산화탄소가 유입되면 가스 유입관 하단 타공판(미도시)의 공극에 의해 작은 기포로서 확산되도록 유도하고 폐석면슬레이트 슬러리로부터 칼슘이 용출되도록 산처리한 용액의 상등액을 통과하여 반응 후 수면으로 배출된 이산화탄소 가스는 가스유출구로 빠져나가 CO₂ 센서(50)로 이동하여 배출 이산화탄소의 농도가 실시간으로 측정된다.

이산화탄소 공급부(40)는 발전시설 배출가스가 이용될 수 있으며, 공급형태는 특별한 한정으로 요하는 것은 아니며, 평균 CO₂ 배출농도 5% 정도인 배출가스를 직접 공급하거나, 포집하여 탱크에 압축가스 형태로 충전한 상태에서 공급할 수도 있다.

반응에 의해 형성된 탄산칼슘은 광물탄산화 반응기(30)의 하단에 침전되어지고, 침전된 탄산칼슘은 별도로 회수되어진다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예로써 더욱 상세히 설명하고자 한다. 하지만 이는 본 발명의 보다 쉬운 이해를 돕기 위한 것이지, 이들을 통하여 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.

[실시예 1] 금속이온 용출실험

실험원료 및 과정

실험재료는 폐석면 슬레이트(Waste Asbestos Slate, 이하 'WAS'(직경 1mm 이하), 무기소재 마이크로웨이브를 조사시켜 무해화된 폐석면 슬레이트(Harmless Waste Asbestos, 이하 'HWAS'(직경 1mm 이하, 고등기술연구원 제공) 사용하였다. 폐콘크리트 또한 비교 재료로 사용하였다(이하 'WC'로 명칭한다).

공주대학교 공동실험실습관의 XRF(Fluoresecence X-ray Element Analyzer, SEA2220A and mobile:SEA 200, Sll Nano Technology Inc), SEM-EDS(NORMAL SEM-EDS, JSM-5400, INCAx-sight, Jeol/Oxford), ICP-OES/AES(Ioductively coupled plasma optical emission sepctrometer, OPTIMA200 DV, Perkinelmer)을 이용하여 분석을 실시하였고 원료물질인 Ca²⁺, Mg²⁺의용출은 WAS, HWAS, WC를 대상으로 H₂SO₄, HCl을 이용하여 용출실험을 진행하였다.

실험결과 1: XRF 분석

광물탄산화에 필요한 물질인 Ca²⁺, Mg²⁺이 폐석면 슬레이트와 무해화된 폐석면 슬레이트에 어느 정도 함유되어 있는지 확인하였다. XRF를 통해 측정한 결과 CaO의 함량은 WAS(40.8wt%), HWAS(37.9wt%) 이었으며, MgO 함량이 WAS(10.6wt%), HWAS(10.8wt%)로 탄산화 가능 물질이 분석되었다.

폐석면 슬레이트(WAS)와 무해화된 폐석면슬레이트(HWAS)의 XRF 분석 결과

XRF Result(wt%)	WAS	HWAS	WC[9]
MgO	10.6	10.8	2.7
Al₂O₃	7.4	8.2	8.7
SiO₂	23.1	25.9	35.8
K₂O	2.8	2.4	4.9
CaO	40.8	37.9	22.1
Fe₂O₃	15.3	14.8	18.5

실험결과 2: SEM-EDS 분석

폐석면 슬레이트의 8개 Spectrum을 평균하여 분석한 결과 Ca가 25.3wt%, 무해화된 폐석면 슬레이트의 12개 Spectrum을 평균하여 분석한 결과 Ca가 37.7wt%로 분석되었고 Mg은 WAS가 10.2wt%, HWAS가 6.2wt% 분석 되었다. WC(Waste Concrete)는 Ca, Mg이 16.2wt%, 5.4wt%로 분석되었으며 이는 무해화된 폐석면슬레이트 보다 낮은 값을 보여주고 있다.

폐석면슬레이트와 무해화된 폐석면슬레이트의 SEM-EDS 분석 결과(wt%)

SEM-EDS result Average	WAS norm.C	HWAS norm.C	WC[9] norm.C
C	21.6	5.9	7.1
O	30.2	34.3	38.7
Na	-	0.9	0.6
Mg	10.2	6.2	5.4
Al	1.2	2.3	8.6
Si	9.7	8.7	14.2
K	0.5	0.8	3.1
S	0.6	0.9	0.8
Ca	25.3	37.7	16.2
Fe	1.1	1.4	5.5
Cu	-	0.61	0.3
SUM	100.41	99.17	100.5

실험결과 3: ICP-OES/AES 분석

폐석면 슬레이트 시료와 무해화된 폐석면 시료에 물을 혼합하여 1g/100mL로 조정하여 슬러리 상태로 만들었다. 용출용매는 H₂SO₄, HCl을 이용하여 상기 슬러리에 각각 적용하여 pH 11, 9, 7, 5, 3 상태가 되도록 조성하면서 Ca²⁺, Mg²⁺, Si⁺를 5분동안 용출하였다. ICP-OES/AES로 분석한 결과 HCl, pH 3에서 폐석면 슬레이트 Ca²⁺은 2,761.71mg/L, 무해화된 폐석면에서 Ca²⁺은2,65.36mg/L으로 거의 동일하게 높게 분석되었다. Mg²⁺은 Ca²⁺과 마찬가지로 HCl, pH 3에서 폐석면 슬레이트에서 Mg²⁺은 93.88mg/L 농도로 나타났으나 무해화된 폐석면 슬레이트에서는 213.87mg/L로 더 높은 농도를 보였다.

폐석면슬레이트와 무해화된 폐석면슬레이트, 폐콘크리트의 ICP-OES/AES Ca²⁺농도 비교

pH	WAS(mg/L)		HWAS(mg/L)		WC(mg/L)
pH	H₂SO₄	HCl	H₂SO₄	HCl	HCl
11	103.02	54.76	96.89	128.68	30.98
9	693.48	678.08	1,287.51	1,644.15	151.78
7	965.53	2,089.63	1,547.29	2,132.80	563.23
5	1,826.80	1,893.90	994.01	2,592.40	826.45
3	2,187.43	2,761.71	1,043.60	2,653.36	984.17

폐석면슬레이트와 무해화된 폐석면슬레이트, 폐콘크리트의 ICP-OES/AES Mg²⁺농도 비교

pH	WAS(mg/L)		HWAS(mg/L)		WC(mg/L)
pH	H₂SO₄	HCl	H₂SO₄	HCl	HCl
11	0.42	0.48	0.09	0.09	0.17
9	10.19	6.32	41.17	90.24	1.36
7	17.80	43.10	123.87	133.63	7.99
5	33.21	34.17	165.19	190.93	18.82
3	81.05	93.88	201.46	213.87	34.75

상기와 같이 폐석면 슬레이트(WAS), 무해화된 폐석면 슬레이트(HWAS), 폐콘크리트(WC)를 다양한 방법으로 분석한 결과 H₂SO₄, HCl로 용출하여 1g/100ml로 교반하면서 pH를 조절하였다. 용출 결과 pH가 낮아질수록 Ca²⁺, Mg²⁺의 농도가 높게 나타났고 WAS보다 HWAS에서 광물탄산화 관련 이온의 용출 농도가 높게 측정 되었다. 무해화 과정에서 고온의 마이크로웨이브를 통해 결정상 구조의 파괴 및 변형에 따라 광물탄산화에 더 유리한 원료로 변형되었다고 판단된다. pH 5에서 HCl로 용출시켰을 때 WAS의 Ca²⁺은 189.3mg(Ca²⁺)/1g (WAS), HWAS의 Ca²⁺은 259.2mg(Ca²⁺)/1g(HWAS)로 pH 3 과는 대비되는 결과가 나왔는데 이는 무해화로 인한 결정화 구조의 해체가 pH가 낮아지지 않아도 광물탄산화가 가능한 원료가 용출 되어지는데 유리해 졌음을 알 수 있다. 또 폐콘크리트는 폐석면 슬레이트, 무해화된 폐석면 슬레이트보다 1/2 정도의 용출량만 보여 폐석면 슬레이트 및 무해화된 폐석면 슬레이트가 더 광물탄산화에 유리한 원료로 판단된다.

[실시예 2] 복합유기산을 이용한 pH에 따른 폐석면슬레이트 내 Ca²⁺ 이온 용출

염산으로 1차 처리한 후, 인산, 2차로 주석산, 프로피온산이 각각 중량비(w/w)로 1:1:1로 조성된 복합유기산을 염산과 함께 투입하되, 염산의 중량대비 10중량% 첨가하여 pH 7로 조정한 것을 제외하고 위 실시예 1과 동일한 과정에 의해 Ca²⁺ 이온 용출실험을 수행하면, pH 7에서 HWAS가 2,315mg/L로 나타난다.

[실시예 3] 반응시간이 Ca²⁺ 이온 용출에 미치는 영향

염산(HCl)을 이용하여 pH 5에서 반응시간에 따른 무해화 폐석면 슬레이트(1 g/L) 내 칼슘이온을 용출시킨 결과, 반응시간 5분에서 평균 2,653.36mg/L를 나타내었으며 10분에서 평균 3,242.5mg/L, 반응시간 15분에서 평균 4,235.5mg/L, 반응시간 20분에서 평균 6,265.0mg/L, 반응시간 25분에서 평균 7,385.5mg/L, 반응시간 30분에서 평균 8,107.0mg/L, 반응시간 35분에서 평균 8,185.5mg/L, 반응시간 40분에서 평균 8,329.0mg/L, 반응시간 45분에서 평균 8,280.0mg/L, 반응시간 50분에서 평균 8,149.0mg/L, 반응시간 55분에서 평균 8,340.0mg/L, 반응시간 60분에서 평균 8,295.0mg/L,로 나타내었다. 반응시간 30분까지는 지속적으로 용출된 칼슘농도가 높아지는 경향을 보였으나 30분 이상에서는 최적 반응시간을 초과하여 농도 증가가 더딘 현상을 보인다. 따라서 칼슘이온 용출단계에서 반응시간 30분이 적합한 것으로 판단된다.

[실시예 4]

실시예 1에 사용된 무해화된 폐석면 슬레이트 슬러리(1 g/L)를 100℃로 20분간 가열한 후, 여기에 물을 2차 투입하여 100℃로 30분간 가열하여 폐석면슬레이트 슬러리의 농도를 다시 1 g/L로 조정한 것을 이용하여(pH 7) 실시예 1에서와 동일한 실험을 반복할 경우 5분에서의 칼슘이온의 용출농도가 평균 2,678.2mg/L로 높게 나타난다.

[실시예 5]

광물탄산화 반응효율을 평가하기 위하여 도 1과 같은 회분식 반응공정을 고안하였다. 실험에 사용한 이산화탄소 가스는 MFC(Mass Flow Controller)로 Air와 99.99% CO₂를 혼합하여 발전시설 배출가스의 평균 CO₂ 배출농도인 5%가 되도록 5% CO₂를 제조하여 사용하였다.

MFC에 의해 혼합 제조된 5% CO₂ 가스는 도 1과 같은 광물탄산화 반응기로 유입되어 반응기 내부를 채우고 있는 칼슘용출액(실시예 1의 무해화된 폐석면슬레이트를 이용하여 pH 7하에 얻은 샘플)과 반응 후 광물탄산화 반응기 상부의 가스유출구로 배출된다. 배출된 이산화탄소 가스는 CO₂ 센서로 유입되어 배출가스의 농도를 측정할 수 있도록 하였다. 도 1의 광물탄산화 반응기는 상부의 가스유입구로 이산화탄소가 유입되면 가스 유입관 하단 타공판의 공극에 의해 작은 기포로서 확산되도록 유도하였고 폐석면 슬레이트로부터 칼슘이 용출되도록 산처리한 용액의 상등액을 통과하여 반응 후 수면으로 배출된 이산화탄소 가스는 가스유출구로 빠져나가 CO₂ 센서로 이동하여 배출 이산화탄소의 농도가 실시간으로 측정되도록 고안하였다.

또한 광물탄산화 반응기에서 광물탄산화 반응이 일어나는 동안의 반응추이를 확인하기 위하여 CO₂농도 그리고 칼슘이온농도를 실시간으로 측정하였다. 그 결과 표 5에서와 같이 배출되는 이산화탄소의 농도와 침전조내 칼슘이온의 농도가 감소하면서 바닥에 침전이 점차 증가되는 것이 육안에 의해 관찰되었는 바 광물탄산화 반응이 순조롭게 진행되고 있음을 알 수 있었다.

반응시간	CO₂	Ca²⁺(mg/L)
10분	3.2%	1,518.7
20분	2.3%	682.8
30분	0.2%	325.3

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 폐석면슬레이트 슬러리 공급부
20: pH 조정조
30: 탄산칼슘 침전조
40: 이산화탄소 공급부

Claims

무해화한 폐석면슬레이트를 건조 분말화한 후, 물과 혼합하여 슬러리화 한 상태로 반응에 공급하는 폐석면슬레이트 슬러리 공급부;
투입된 폐석면슬레이트 슬러리에 염산을 투입하여, pH 7의 중성영역으로 조정하는 pH 조정조;
이산화탄소 공급부로부터 유입되는 이산화탄소와 pH 조정조로부터 유입되는 pH 조정된 슬러리와 반응하여 탄산칼슘을 침전시키는 광물탄산화 반응기;
발전시설 배출가스내 함유된 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급부를 포함하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.
제 1항에 있어서,
폐석면슬레이트 슬러리는 무해화된 건식 폐석면슬레이트 분말에 물을 혼합하여 폐석면슬레이트 슬러리 농도가 8~10g/L(1%)가 되도록 조정한 것을 특징으로 하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.
제 1항에 있어서,
폐석면슬레이트 슬러리는 무해화된 건식 폐석면슬레이트 분말에 물을 혼합하여 폐석면슬레이트 슬러리 농도가 10g/L(1%)가 되도록 조정하고, 염산을 이용하여 pH 7로 조절하고 30분간 반응시켜 칼슘용출액을 얻는 것을 특징으로 하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.
제 1항에 있어서,
폐석면슬레이트 슬러리는 염산으로 1차 칼슘용출액을 얻은 후, 인산, 주석산, 프로피온산이 각각 중량비(w/w)로 1:1:1~2:2:2로 조성된 복합유기산을 염산과 함께 투입하되, 염산의 중량대비 10~30중량% 첨가하여 pH 7로 조정한 것을 특징으로 하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.
제 1항에 있어서,
폐석면슬레이트 슬러리를 100℃로 10~20분간 가열한 후, 여기에 물을 2차 투입하여 100℃로 20~30분간 가열하여 후속공정에서의 칼슘의 용출이 용이하도록 하는 전처리조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무해화 폐석면슬레이트를 이용한 탄산염광물화 장치.