KR20210151637A - 이산화탄소 기반 습식 야금법으로 침출되는 칼슘 마그네슘 함유 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템 - Google Patents

이산화탄소 기반 습식 야금법으로 침출되는 칼슘 마그네슘 함유 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템 Download PDF

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Abstract

본원은 알칼리성 시약과 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액이 연속적으로 첨가되고, 소성을 통해 순환적으로 수집한 가스로 이산화탄소를 보충하는 이산화탄소 수송 통로가 더 배치되어 있는 침전 반응조; 침전 반응조에서 반응되어 형성한 슬러리를 분리시킨 후 탄산칼슘마그네슘 제품과, 다음 순환의 원료인 슬러리를 제조하기 위한 순환수를 형성하는 고액분리장치; 및 일부의 상기 탄산칼슘마그네슘 제품을 소성 분해시킨 후 알칼리성 시약을 제조하며, 알칼리성 시약은 침전 반응조에 순환적으로 수송되어 다음 순환 반응에 참여하는 열분해장치;를 포함하는 이산화탄소로 침출되는 칼슘 마그네슘 이온 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템을 개시한다. 본원은 공업 폐기물로부터 탄산칼슘마그네슘을 회수하여 추출하거나 이산화탄소를 광물화시켜 탄산칼슘마그네슘을 생산할 수 있으며, 폐기물을 합리적으로 충분히 이용하여 폐물을 보물로 만듬으로써 더욱 친환경적이면서 생산 가공 원가를 낮출 수 있다.

Description

이산화탄소 기반 습식 야금법으로 침출되는 칼슘 마그네슘 함유 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템 {SYSTEMS OF PRODUCING CALCIUM AND MAGNESIUM CARBONATE FROM THE CA/MG CONTAINING SOLUTION LEACHED BY A CO2-BASED HYDROMETALLURGICAL PROCESS}
본원은 탄산칼슘마그네슘의 제조 기술, 이산화탄소의 포집, 활용 및 저장(Carbon Capture, Utilization and Sequestration), 고형 폐기물 자원화 활용 분야에 속한 것으로, 구체적으로는 이산화탄소로 침출되는 칼슘 마그네슘 이온 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템에 관한 것이다.
강철 제조공장, 발전소 또는 전기분해 알루미늄 업체가 작업 과정에서 생성한 공업 폐기물, 수많은 광석 원료 또는 폐석을 합리적으로 처리, 사용 또는 활용하지 않고 직접 방출하면 토양, 물과 대기를 오염시키고 다른 파생적인 환경 문제를 초래할 수 있다. 강철 제조업에서, 선철에 황과 인이 많이 존재하면, 반드시 제련 과정에서 대량의 생석회(석회석 또는 백운석)를 첨가해야 한다. 공업 폐기물로부터 탄산칼슘마그네슘을 회수하여 추출하거나 이산화탄소를 광물화시켜 탄산칼슘마그네슘을 생산하고, 폐기물을 합리적으로 충분히 이용하여 폐물을 보물로 만드는 것이 중요한 기술적 과제로 되었다.
또한, 경질 탄산칼슘과 중질 탄산칼슘은 제지, 페인트, 고무의 생산에서 필러로 널리 사용되고 있다. 특히, 제지공업에서 탄산칼슘(중질 및 경질 포함)을 사용하면, 펄프의 단위 사용량을 낮추고, 종이 제품의 생산 원가를 절감하며, 종이 제품의 품질(예컨대 백색도, 휘도, 순도 등)을 높일 수 있다. 중국에서 해외 쓰레기 금지령, 플라스틱 금지령 등 법안을 추진함에 따라, 종이 제품의 소요 및 소모가 향상된 한편 펄프의 가격이 높아졌는데, 탄산칼슘의 가격은 펄프의 1/5~1/3으로서 고품질 탄산칼슘 필러의 사용을 증가하는 추세 및 장점을 드러냈다.
Mineral Technology와 같은 미국 업체, Imerys와 같은 프랑스 업체, Omya와 같은 스위스 업체에서는 여전히 전통적인 공정으로 경질 및 중질 탄산칼슘을 생산하고 있다. Lackner 등은 탄산칼슘을 분해/탄소화시켜 이산화탄소의 포집(CO2 Capture)에 순환적으로 사용한 적 있는데, 이러한 방법은 MO(금속 산화물)가 일정한 순환 과정을 거친 후 표면 구경의 폐합으로 인해 비활성화되고, 재탄소화되는 능력 및 효율이 크게 낮아지는 문제가 있다.
기존의 공업용 탄산칼슘(경질 탄산칼슘)의 제조 방법은 다음과 같다.
석회석(주요성분 CaCO3)→CaO+CO2(열분해 온도 800~900℃)
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2+CO2→CaCO3
기존의 강산류 습식법을 통해 광석/공업 폐기물 중의 칼슘 마그네슘 이온을 침출하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 방법은 다음과 같다.
칼슘 마그네슘류 광석/공업 폐기물+HCl/HNO3→Ca/MgCl2 또는 Ca/Mg(NO3)2
Ca/MgCl2+2NaOH→Ca/Mg(OH)2+2NaCl
Ca/Mg(OH)2+CO2→Ca/MgCO3+H2O
또는
Ca/MgCl2+Na2CO3→Ca/MgCO3+2NaCl.
공업용 탄산칼슘을 제조하기 위한 기존의 원료는 석회석 광석의 채굴, 운송, 분쇄, 볼밀에 의존하는데, 석회석 광석에 대한 채굴이 지나치면 식생 훼손, 환경 오염 등 문제를 일으킬 수 있고, 또한 고순도의 석회석 광석이 점점 감소되어 더 먼 곳에서 필요한 자원을 찾을 수 밖에 없으므로 최종 사용자까지의 운송 원가가 증가되며, 공업용 탄산칼슘을 제조하는 과정에서 불순물을 제거해야 하므로 최종 제품의 순도에도 영향이 미치게 되고 종합 원가가 더욱 높아진다. 광석 채굴에 의존하지 않고 환경을 보호하며, 공업 폐기물로부터 탄산칼슘마그네슘을 경제적으로 회수하여 추출하거나 이산화탄소를 광물화시켜 탄산칼슘마그네슘을 생산하는 것이 큰 난관이다.
볼밀(석회석 광석의 경도와 결정체 구조로 인해 볼밀기기에 대한 석회석 광석의 마모가 크다)과 소성 열분해는 모두 에너지를 많이 소모하는 과정이다. 석회석 광석의 입경은 작을 수록 소성 분해에 유리하지만(효율 및 에너지 소모에 유리), 볼밀 자체가 더 많은 에너지를 소모할 수 있다. 볼밀과 소성 사이의 에너지 소모 균형점을 찾는 것이 여전히 큰 도전이다.
기존의 강산류 습식 야금법을 통해 칼슘 마그네슘류 광석/공업 폐기물을 추출하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 방법은 용해를 위해 대량의 산을 소모할 뿐만 아니라, 대량의 알칼리(주로 수산화나트륨)를 소모하여 최종 결과물을 생성한다. 산과 알칼리의 소모량을 감소시키고 원가를 절감시키며, 폐산 및 폐알칼리에 의한 오염을 감소시키는 것이 이러한 공정의 관건이다.
전술한 기존 기술의 단점 또는 결점에 대해, 본원이 해결하고자 하는 기술적 문제는 이산화탄소로 침출되는 칼슘 마그네슘 이온 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 문제를 해결하기 위해, 본원은 다음과 같은 기술 방안을 제공한다.
본원은 알칼리성 시약과 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액이 일정한 비율로 연속적으로 첨가되고, 필요시 소성을 통해 순환적으로 수집한 가스로 이산화탄소를 보충할 수 있는 이산화탄소 투입 통로가 더 배치되어 있는 침전 반응조;
상기 침전 반응조에서 반응되어 형성한 슬러리를 분리시킨 후, 탄산칼슘마그네슘 제품과, 다음 순환의 원료인 슬러리를 제조하기 위한 순환수를 형성하는 고액분리장치; 및
일부의 상기 탄산칼슘마그네슘 제품을 소성 분해시킨 후 알칼리성 시약을 제조하며, 상기 알칼리성 시약은 상기 침전 반응조에 순환적으로 수송되어 다음 순환 반응에 참여하는 열분해장치;를 포함하는 이산화탄소로 침출되는 칼슘 마그네슘 이온 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템을 개시한다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액의 불순물을 제거하는 전처리장치를 더 포함한다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 알칼리성 시약과 상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액은 단위 시간 내 각각의 칼슘 마그네슘 이온의 몰/몰＜1의 비율로 상기 침전 반응조에 연속적으로 첨가된다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액은 이산화탄소 기반 습식 야금법에 의해 획득되며, 중성 또는 약산성이고 용해된 이산화탄소 가스를 포함한다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 고액분리장치에 의해 획득한 탄산칼슘마그네슘 제품의 일부는 탄산칼슘마그네슘 슬러리를 제조하는 단계 또는 건조되어 탄산칼슘마그네슘 분말을 형성하는 단계에 투입되며, 일부는 분쇄된 후 열분해장치에 의해 소성 분해되어 알칼리성 시약을 제조한다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 알칼리성 시약은 칼슘 마그네슘 산화물을 포함한다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 열분해장치는 유동상을 포함할 수 있으며, 상기 유동상에 의해 분산된 탄산칼슘의 99% 이상은 입경＜300μm이고, 소성 분해된 후의 입경은 대부분 ＜100 μm이다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 탄산칼슘마그네슘이 상기 유동상에서 소성 분해되는 과정에서, U3>Ug>U1>U2인 경우 상기 탄산칼슘마그네슘이 분해되기 시작하면서 유동상의 높이가 현저하게 증가되고 분해 완료된 후에 안정화되는데, 이때 Ug를 높임으로써 소성 후의 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 및 수집을 구현하며,
그 중, 탄산칼슘마그네슘 입자의 평균 최소 유동화 속도는 U1이고, 산화칼슘마그네슘 입자의 평균 최소 유동화 속도는 U2이며, 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 속도는 U3이고, 캐리어 가스 유동화 속도는 Ug이다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 탄산칼슘마그네슘이 상기 유동상에서 소성 분해되는 과정에서, Ug>U3>U1>U2인 경우 산화칼슘마그네슘이 비산되어 수집된다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 탄산칼슘마그네슘이 상기 유동상에서 소성 분해되는 과정에서, Ug>U2>U1인 경우 Ug<U3으로 제어해야 하며, 탄산칼슘마그네슘이 분해되기 시작하면서 유동상의 높이가 현저하게 낮아지고 분해 완료된 후에 안정화되는데, 이후 Ug>U3으로 높임으로써 소성 후의 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 및 수집을 구현한다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 유동상의 캐리어 가스는 열공기와 순환 이산화탄소를 포함하며, 순환 이산화탄소는 주로 소성 후의 비산 및 수집에 사용된다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 열분해장치의 소성 열분해 온도는 800~900℃이다.
나아가, 상기 시스템에 있어서, 상기 열분해장치에 의해 분해되어 생성한 이산화탄소는 바로 이산화탄소 투입 통로를 거쳐 상기 침전 반응조에 환류되어 반응 원료로 사용되고, 다시 탄산칼슘마그네슘 침전을 생성한다.
기존 기술에 비해, 본원은 다음과 같은 기술적 효과를 가지고 있다.
본원은 공업 폐기물로부터 탄산칼슘마그네슘을 회수하여 추출하거나 이산화탄소를 광물화시켜 탄산칼슘마그네슘을 생산할 수 있고, 폐기물을 합리적으로 충분히 이용하여 폐물을 보물로 만듬으로써 더욱 친환경적이면서 생산 가공 원가를 낮출 수 있다.
본원은 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 과정에서 주로 이산화탄소를 사용하여 폐산과 폐알칼리가 생성되지 않아, 기존 기술에서 대량의 산과 알칼리가 소모되어 대량의 폐산, 폐알칼리, 폐수 등이 생성되는 기술적 단점을 극복한다.
기존의 탄산칼슘은 소성 열분해 단계에서 에너지를 많이 소모해야 하고 소성 효율 및 에너지 소모가 원료의 입경(볼밀 정도)에 의해 제한되는데, 본원은 볼밀할 필요없이 고액분리 및 말린 후의 탄산칼슘마그네슘에 대해 간단한 물리적 분쇄를 수행하기만 하면 되며, 또한 제품의 품질이 원료(석회석)의 제한을 받는데, 본원은 전처리장치를 통해 원료 중의 불순물 입자와 용해된 불순물 이온을 분리시킴으로써, 생산한 탄산칼슘마그네슘 제품의 백색도가 96으로 높고 순도가 99% 이상이며, 불순물을 제거 및 분리하지 않은 상청액은 낮은 원가의 산화칼슘마그네슘을 제조하여 석회석 또는 백운석을 대체할 수도 있고, 또한 본원의 제품은 탄산칼슘과 탄산마그네슘의 복합물이며(탄산칼슘 90~92wt%, 탄산마그네슘 8~10wt%), 각 지표는 모두 같은 종류의 탄산칼슘마그네슘 제품의 지표에 도달할 수 있다.
본원은 유동상의 높이(Bed Height) 및 소성 반응 전후의 상이한 화학 성분의 입자에 따른 유체역학 특성 차이에 따라, 캐리어 가스의 흐름 속도를 정밀하게 조절함으로써 탄산칼슘마그네슘을 효과적으로 소성시키고 분리시킬 수 있다.
본원에 따르면, 이산화탄소의 저장 및 순환 사용이 가능하며, 이산화탄소를 거의 방출하지 않을 수 있다.
하기 첨부 도면에 의한 비제한적인 실시예에 대한 상세한 설명을 참조하면, 본원의 다른 특징, 목적과 장점이 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본원에 따른 이산화탄소로 침출되는 칼슘 마그네슘 이온 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템의 흐름도이다.
도 2는 본원에 따른 유동상 장치의 구조 모식도이다.
이하에서는 본원의 목적, 특징과 효과가 충분히 이해되도록 하기 위해, 첨부 도면을 통해 본원의 사상, 구체적 구조 및 그 기술 효과에 대해 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 이산화탄소로 침출되는 칼슘 마그네슘 이온 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 시스템은,
알칼리성 시약(M)과 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액이 일정한 비율로 연속적으로 첨가되고, 소성을 통해 순환적으로 수집한 가스로 이산화탄소를 보충하는 이산화탄소 투입 통로가 더 배치되어 있는 침전 반응조(10);
상기 침전 반응조(10)에서 반응되어 생성한 슬러리를 분리시킨 후 탄산칼슘마그네슘 제품(A1)과 다음 순환의 원료인 슬러리를 제조하기 위한 순환수(B)를 형성하는 고액분리장치(20); 및
일부의 상기 탄산칼슘마그네슘 제품(A2)을 소성 분해시킨 후 알칼리성 시약(M)을 제조하며, 상기 알칼리성 시약(M)은 상기 침전 반응조(10)에 순환적으로 수송되어 다음 순환 반응에 참여하는 열분해장치(30);를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액은 이산화탄소 기반 습식 야금법에 의해 획득되며, 중성 또는 약산성(pH＜7)이고 용해된 이산화탄소 가스를 포함한다.
나아가, 본 실시예는 고순도 탄산칼슘마그네슘이 생산되도록 상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액의 불순물을 제거하는 전처리장치(미도시)를 더 포함하며, 물론 저순도 제품을 생산하는 경우에는 상기 전처리장치를 설치할 필요가 없다. 본 실시예에서, 상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액은 칼슘 이온과 마그네슘 이온 외에, 철, 실리콘, 알루미늄 등 불순물 이온을 더 포함하며, 상기 불순물 이온을 침전 형태로 제거하도록 물리 및/또는 화학적 방식으로 상기 상청액의 pH를 변화시킬 수 있다. 구체적으로는, 알칼리성 시약을 연속적으로 첨가하고, 용액 질량의 1%를 초과하지 않는 응집제 및/또는 응고제를 연속적으로 첨가하며, 압축 공기/수증기를 연속적으로 도입하고 가열을 통해 상기 상청액의 pH를 변화시킴으로써 상기 불순물 이온을 침전 형태로 제거할 수 있다.
상기 알칼리성 시약(M)과 상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액은 단위 시간 내 각 칼슘 마그네슘 이온의 몰/몰(mol/mol)＜1의 비율로 상기 침전 반응조(10)에 연속적으로 첨가된다. 그 중, 후술할 열분해장치(30)에 의해 소성 분해된 이산화탄소는 바로 침전 반응조(10)에 보충되어 다시 탄산칼슘마그네슘 침전을 생성한다.
본 실시예에서, 상기 고액분리장치(20)에 의해 획득한 상기 탄산칼슘마그네슘 제품(A1)은 대부분이 탄산칼슘마그네슘 슬러리를 제조하는 단계 또는 건조되어 탄산칼슘마그네슘 분말을 형성하는 단계에 투입되며, 일부 탄산칼슘마그네슘 제품(A2)은 분쇄된 후 열분해장치(30)에 의해 소성 분해되어 알칼리성 시약(M)을 제조한다. 상기 소성 분해에 의해 획득한 상기 알칼리성 시약(M)은 반응 시약으로서 침전 반응조(10)에 순환적으로 수송되어 반응에 참여할 수 있다.
나아가, 상기 열분해장치(30)의 소성 열분해 온도는 800~900℃이다.
그 중, 상기 알칼리성 시약(M)은 칼슘 마그네슘 산화물을 포함한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 열분해장치(30)는 유동상 장치를 포함하며, 상기 유동상에 의해 분산된 탄산칼슘의 99% 이상은 입경＜300μm이고, 소성 분해된 후의 입경은 대부분 ＜100 μm이다.
그 중, 상기 유동상 장치는 유동상(31) 및 상기 유동상(31)과 연통되게 설치되는 입자수집유닛(32)을 포함하며, 상기 입자수집유닛(32)의 정상부에는 이산화탄소 배출 통로가 배치되어 있고, 바닥부에는 입자배출통로가 배치되어 있다.
본 실시예에서, 상기 유동상(31)에는 이산화탄소 순환 수송 통로 및 열공기 수송 통로가 더 배치되어 있으며, 이산화탄소 순환 수송 통로에 의해 수송된 이산화탄소와 열공기 수송 통로에 의해 수송된 열공기는 혼합된 후 혼합 통로를 통과하거나 하나의 가스통로를 폐쇄하고 다른 하나의 통로를 거친 단일 가스로서 상기 유동상(31)에 수송되어 반응 및/또는 유동화될 수 있다. 상기 혼합 통로와 유동상(31) 사이에는 제1 압력계(Y1) 및 가스 분산기(34)가 더 배치되어 있다. 상기 유동상(31)에는 제2 압력계(Y2) 및 높이 측정계(33)가 더 배치되어 있다.
상기 이산화탄소 순환 수송 통로에는 제1 유량계(L1)가 설치되어 있고, 제1 유량계(L1)를 거친 후 두개의 분기관로가 형성되어 있는데, 그 중 하나의 관로에는 상기 혼합 통로와 연통되게 설치되는 제3 유량계(L3)가 설치되어 있고, 다른 하나의 관로는 스로틀 밸브(J)에 연결된 후 건조장치(35)에 도입되어 건조되며, 건조장치(35)의 제1 배출구에 의해 상기 제3 유량계(L3)와 연통되게 설치된다.
상기 열공기 수송 통로에는 제2 유량계(L2)가 설치되어 있고, 열공기는 제2 유량계(L2)를 거쳐 건조장치(35)에 도입되며, 건조장치(35)의 제2 배출구에 의해 상기 제3 유량계(L3)와 연통되게 설치된다.
그 중, 탄산칼슘마그네슘의 밀도는 2.8~2.9×103 kg/m3이며, 산화칼슘마그네슘의 밀도는 3.3~3.4×103 kg/m3이다.
상기 탄산칼슘마그네슘 제품(A2)이 상기 유동상에서 소성 분해되는 과정에서, 탄산칼슘마그네슘 입자의 평균 최소 유동화 속도를 U1, 산화칼슘마그네슘 입자의 평균 최소 유동화 속도를 U2, 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 속도를 U3, 캐리어 가스 유동화 속도를 Ug로 정한다.
U3>Ug>U1>U2인 경우, 상기 탄산칼슘마그네슘이 분해되기 시작하면서 유동상의 높이가 현저하게 증가되고 분해 완료된 후에 안정화되는데, 이때 Ug를 높임으로써 소성 후의 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 및 수집을 구현한다.
Ug>U3>U1>U2인 경우, 산화칼슘마그네슘은 비산되어 수집된다.
Ug>U2>U1인 경우, Ug<U3으로 제어해야 하며, 탄산칼슘마그네슘이 분해되기 시작하면서 유동상의 높이가 현저하게 낮아지고 분해 완료된 후에 안정화되는데, 이후 Ug>U3으로 높임으로써 소성 후의 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 및 수집을 구현한다.
그 중, 상기 유동상의 캐리어 가스는 열공기와 이산화탄소를 포함하며, 유동상 정상부에 있는 탄산칼슘마그네슘이 분해된 후의 이산화탄소 가스를 수집한다.
본 실시예에서, 상기 열분해장치(30)에 의해 분해되어 생성한 이산화탄소는 바로 이산화탄소 수송 통로를 거쳐 상기 침전 반응조(10)에 환류되어 반응 원료로 사용되고, 다시 탄산칼슘마그네슘 침전을 생성한다.
본원은 공업 폐기물로부터 탄산칼슘마그네슘을 회수하여 추출하거나 이산화탄소를 광물화시켜 탄산칼슘마그네슘을 생산할 수 있고, 폐기물을 합리적으로 충분히 이용하여 폐물을 보물로 만듬으로써 더욱 친환경적이면서 생산 가공 원가를 낮출 수 있으며, 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 과정에서 주로 이산화탄소를 사용하여 폐산과 폐알칼리가 생성되지 않아, 기존 기술에서 대량의 산과 알칼리가 소모되어 대량의 폐산, 폐알칼리, 폐수 등이 생성되는 기술적 단점을 극복하며, 기존의 탄산칼슘은 소성 열분해 단계에서 에너지를 많이 소모해야 하고 소성 효율 및 에너지 소모가 원료의 입경(볼밀 정도)에 의해 제한되는데, 본원에서는 볼밀할 필요없이 고액분리 및 말린 후의 탄산칼슘마그네슘에 대해 간단한 물리적 분쇄를 수행하기만 하면 되고, 또한 제품의 품질이 원료(석회석)의 제한을 받는데, 본원은 전처리장치를 통해 원료 중의 불순물 입자와 용해된 불순물 이온을 분리시킴으로써 생산한 탄산칼슘마그네슘 제품의 백색도가 96으로 높고, 순도가 99% 이상이며, 불순물을 제거 및 분리하지 않은 상청액은 낮은 원가의 산화칼슘마그네슘을 제조하여 석회석 또는 백운석을 대체할 수도 있고, 또한 본원의 제품은 탄산칼슘과 탄산마그네슘의 복합물이며(탄산칼슘 90~92wt%, 탄산마그네슘 8~10wt%), 각 지표는 모두 같은 종류의 탄산칼슘마그네슘, 탄산칼슘 제품의 지표에 도달할 수 있고, 유동상의 높이(Bed Height) 및 소성 반응 전후의 상이한 화학 성분의 입자에 따른 유체역학 특성 차이에 따라, 캐리어 가스의 흐름 속도를 정밀하게 조절함으로써 탄산칼슘마그네슘을 효과적으로 소성시키고 분리시킬 수 있으며, 이산화탄소의 저장 및 순환 사용이 가능하여 이산화탄소를 거의 방출하지 않을 수 있다. 전술한 바와 같이, 본원은 높은 시장 적용 전망을 가지고 있다.
상기 실시예는 단지 본원의 기술 방안을 설명하기 위한 것이고 한정하기 위한 것이 아니며, 바람직한 실시예를 참조하여 본원을 상세하게 설명하였다. 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원의 기술 방안의 정신과 범위에서 벗어나지 않고 본원의 기술 방안을 수정하거나 등가적으로 교체할 수 있으며, 이러한 수정 및 등가 교체는 모두 본원의 청구의 범위에 포함되어야 함을 이해해야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 알칼리성 시약과 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액이 일정한 비율로 연속적으로 첨가되고, 소성을 통해 순환적으로 수집한 가스로 이산화탄소를 보충하는 이산화탄소 수송 통로가 더 배치되어 있는 침전 반응조;
    상기 침전 반응조에서 반응되어 형성한 슬러리를 분리시킨 후 탄산칼슘마그네슘 제품과, 다음 순환의 원료인 슬러리를 제조하기 위한 순환수를 형성하는 고액분리장치; 및
    일부의 상기 탄산칼슘마그네슘 제품을 소성 분해시킨 후 알칼리성 시약을 제조하며, 상기 알칼리성 시약은 상기 침전 반응조에 순환적으로 수송되어 다음 순환 반응에 참여하는 열분해장치;를 포함하는 이산화탄소로 침출되는 칼슘 마그네슘 이온 용액을 이용하여 탄산칼슘마그네슘을 제조하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액의 불순물을 제거하는 전처리장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리성 시약과 상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액은 단위 시간 내 각각의 칼슘 마그네슘 이온의 몰/몰＜1의 비율로 상기 침전 반응조에 연속적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 마그네슘 이온 침출용 상청액은 이산화탄소 기반 습식 야금법에 의해 획득되며, 중성 또는 약산성이고 용해된 이산화탄소 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 고액분리장치에 의해 획득한 탄산칼슘마그네슘 제품의 일부는 탄산칼슘마그네슘 슬러리를 제조하는 단계 또는 건조되어 탄산칼슘마그네슘 분말을 형성하는 단계에 투입되며, 일부는 분쇄된 후 열분해장치에 의해 소성 분해되어 알칼리성 시약을 제조하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 알칼리성 시약은 칼슘 마그네슘 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열분해장치는 유동상을 포함하며, 상기 유동상에 의해 분산된 탄산칼슘의 99% 이상은 입경＜300μm이고, 소성 분해된 후의 입경은 대부분 ＜100μm인 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄산칼슘마그네슘이 상기 유동상에서 소성 분해되는 과정에서, U3>Ug>U1>U2인 경우 상기 탄산칼슘마그네슘이 분해되기 시작하면서 유동상의 높이가 현저하게 증가되고 분해 완료된 후에 안정화되는데, 이때 Ug를 높임으로써 소성 후의 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 및 수집을 구현하며;
    그 중, 탄산칼슘마그네슘 입자의 평균 최소 유동화 속도는 U1이고, 산화칼슘마그네슘 입자의 평균 최소 유동화 속도는 U2이며, 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 속도는 U3이고, 캐리어 가스 유동화 속도는 Ug인 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탄산칼슘마그네슘이 상기 유동상에서 소성 분해되는 과정에서, Ug>U3>U1>U2인 경우 산화칼슘마그네슘은 비산되어 수집되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 탄산칼슘마그네슘이 상기 유동상에서 소성 분해되는 과정에서, Ug>U2>U1인 경우 Ug<U3으로 제어해야 하며, 탄산칼슘마그네슘이 분해되기 시작하면서 유동상의 높이가 현저하게 낮아지고 분해가 완료된 후에 안정화되는데, 이후 Ug>U3으로 높임으로써 소성 후의 산화칼슘마그네슘 입자의 비산 및 수집을 구현하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 유동상의 캐리어 가스는 열공기와 이산화탄소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항, 제7항, 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 열분해장치의 소성 열분해 온도는 800~900℃인 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항, 제7항, 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 열분해장치에 의해 분해되어 생성한 이산화탄소는 바로 이산화탄소 수송 통로를 거쳐 상기 침전 반응조에 환류되어 반응 원료로 사용되고, 다시 탄산칼슘마그네슘 침전을 생성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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