KR20230094498A - Manufacturing method of crushed limestone for mineral paper with improved whiteness - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미네랄 페이퍼 제조에 사용하는 석회석 분쇄물의 백색도를 증대하는 방안에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미네랄 페이퍼 제조 시에 사용하는 석회석을 분쇄한 석회석 분말에 이산화티타늄을 표면에 균일하게 코팅하여 백색도를 증가시키고자 하는 석회석 분쇄물의 백색도 증대 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of increasing the whiteness of pulverized limestone used in the manufacture of mineral paper, and more particularly, by uniformly coating titanium dioxide on the surface of pulverized limestone powder used in the manufacture of mineral paper to increase the whiteness. It relates to a method for increasing the whiteness of pulverized limestone to be increased.
미네랄 페이퍼(Mineral paper)는 나무가 아닌 채석장이나 광산에서 버려지는 돌을 재활용하여 만든 재활용 종이를 말한다.Mineral paper refers to recycled paper made by recycling stones discarded from quarries or mines, not trees.
돌의 가루인 '미네랄'을 사용하기 때문에 스톤페이퍼, 돌종이로도 불린다.It is also called stone paper or stone paper because it uses 'mineral', which is the powder of stone.
석회가루와 방수성 물질인 ‘폴리에틸렌’을 적당한 비율로 섞어 만든 종이로, 나무를 사용하지 않아 친환경적이어서 일반 종이 1톤을 미네랄 페이퍼로 대체하면 나무 20그루와 물 95L를 절약하는 효과가 있다. Paper made by mixing lime powder and ‘polyethylene’, a water-repellent material, in an appropriate ratio, is eco-friendly because it does not use trees, so replacing 1 ton of ordinary paper with mineral paper has the effect of saving 20 trees and 95 liters of water.
탄산 칼슘을 80% 이상 첨가해서 만드는 미네랄 페이퍼를 대만에서 처음 개발하였고, 해당 기술을 바탕으로 미국 공개특허 제2012-0211189호 (2012.08.23) "METHOD FOR MANUFACTURING RECYCLABLE MINERAL PAPER(재활용할 수 있는 무기물 종이의 제조과정)" 에서 천연 미네랄 60 내지 85%를 포함하는 미네랄 페이퍼와 그 제조방법을 개시하고 있다.Mineral paper made by adding 80% or more of calcium carbonate was first developed in Taiwan, and based on this technology, US Patent Publication No. 2012-0211189 (August 23, 2012) "METHOD FOR MANUFACTURING RECYCLABLE MINERAL PAPER" Manufacturing process)" discloses mineral paper containing 60 to 85% of natural minerals and a manufacturing method thereof.
상기 특허를 보면 탄산칼슘으로 천연 석회석을 분쇄한 석회석 분말을 사용하고 있는데 이렇게 제조된 미네랄 페이퍼는 백색도가 낮다는 문제점이 있다. According to the above patent, limestone powder obtained by pulverizing natural limestone with calcium carbonate is used, but the mineral paper prepared in this way has a problem in that whiteness is low.
즉 종래 특허 방식에 따른 천연 석회석 분쇄물을 80% 이상 사용해서 미네랄 페이퍼를 제조하면 백색도가 낮아서 백색도를 중요시하는 분야에는 전혀 사용할 수 없는 실정이다. That is, when mineral paper is produced using 80% or more of natural limestone pulverized material according to a conventional patented method, the whiteness is low, so that it cannot be used in fields where whiteness is important.
특히 우리나라 천연 석회석은 회색빛의 석회석이기에 이 회색빛 석회석 분말로는 백색도가 높은 제품을 만들 수 없으므로, 분쇄한 분말 석회석의 백색도를 높이는 방안을 마련해야만 이 천연 분말 석회석을 미네랄 페이퍼의 원료로 사용할 수 있게 된다.In particular, since natural limestone in Korea is gray-colored limestone, products with high whiteness cannot be made with this gray-colored limestone powder. there will be
백색도를 향상시키기 위한 방법으로 일본 등록특허 제05702590호 (2015.02.27) "COMPOSITE PARTICLE, COMPOSITE PARTICLE-INTERNALLY ADDED PAPER, AND COATED PAPER(복합입자, 복합입자 내부첨가지 및 코팅지)" 에는 이산화티타늄(TiO2)을 첨가하고 탄산화시켜 CaCO3 - TiO2 복합분말을 제조하는 방법이 개시되어 있다. As a method for improving whiteness, Japanese Patent Registration No. 05702590 (2015.02.27) "COMPOSITE PARTICLE, COMPOSITE PARTICLE-INTERNALLY ADDED PAPER, AND COATED PAPER (composite particle, composite particle internal addition and coated paper)" contains titanium dioxide (TiO 2 ) is added and carbonated to produce a CaCO 3 -TiO 2 composite powder.
그러나 이와 같이 이미 산화물로 만들어진 이산화티타늄(TiO2)을 탄산칼슘에 첨가하려고 하면 별도의 이산화티타늄(TiO2) 제조 공정 및 비용이 발생하는 문제가 있다. 또한 이산화티타늄이 탄산칼슘 입자를 포함하도록 코팅이 되어야 하는데 탄산칼슘 입자 표면에 묻어 있거나 섞여 있는 상태로 백색도 향상에 충분히 기여하지 못하는 문제도 있다. However, when titanium dioxide (TiO 2 ) already made of oxide is added to calcium carbonate, there is a problem in that a separate titanium dioxide (TiO 2 ) manufacturing process and cost occur. In addition, titanium dioxide should be coated to include calcium carbonate particles, but there is also a problem in that it does not sufficiently contribute to improving the whiteness in a state where it is buried or mixed on the surface of the calcium carbonate particles.
따라서 본 발명에서는 이산화티타늄(TiO2) 코팅의 새로운 방법을 제시하여 코팅비용을 줄이고 공정 합리화를 도모하기 위해 통상 백색도 및 은폐력이 우수하다고 알려져 있는 이산화티타늄(TiO2)을 첨가하는 대신에 그 중간 원료 물질인 사염화티타늄(TiCl4)을 석회석 분쇄 공정에 첨가하여 석회석의 분쇄와 동시에 석회석 표면에 이산화티타늄(TiO2)이 자동적으로 코팅되는 1단계 방법을 사용하여 공정 효율을 높이고 분쇄된 석회석 분말에 대단히 얇은 티타늄막을 코팅할 수 있도록 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법을 제공하고자 한다. 더불어 분쇄가 끝난 석회석 슬러리에 수산화칼슘 수용액과 함께 사염화티타늄 수용액을 장입하여 코팅 효율을 더욱 높인 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법을 제공하고자 한다. Therefore, in the present invention, instead of adding titanium dioxide (TiO 2 ), which is known to have excellent whiteness and hiding power, to reduce coating cost and promote process rationalization by suggesting a new method of titanium dioxide (TiO 2 ) coating, the intermediate raw material Titanium tetrachloride (TiCl 4 ), a substance, is added to the limestone crushing process to increase the process efficiency and increase the efficiency of the crushed limestone powder by using a one-step method in which titanium dioxide (TiO 2 ) is automatically coated on the surface of the limestone at the same time as the limestone is crushed. It is intended to provide a manufacturing method of pulverized limestone for mineral paper having improved whiteness that enables coating of a thin titanium film. In addition, it is intended to provide a method for producing pulverized limestone for mineral paper with improved whiteness by further increasing coating efficiency by charging an aqueous solution of calcium hydroxide and an aqueous solution of titanium tetrachloride to the slurry of pulverized limestone.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 조쇄 및 중쇄한 석회석을 습식공정으로 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리에 수산화칼슘 수용액과 그 중간 원료 물질인 사염화티타늄 수용액을 동시에 장입한 후 추가분쇄하는 추가분쇄단계; 상기 추가분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리를 건조하는 건조단계; 및 상기 건조단계에서 생성된 석회석 케이크를 해쇄하는 해쇄단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, in the present invention, the crushing step of crushing the coarsely crushed and heavy crushed limestone in a wet process; An additional crushing step of simultaneously charging an aqueous solution of calcium hydroxide and an aqueous solution of titanium tetrachloride, which is an intermediate raw material, to the limestone slurry pulverized in the crushing step, and then additionally crushing the slurry; A drying step of drying the limestone slurry pulverized in the additional grinding step; and a pulverizing step of pulverizing the limestone cake produced in the drying step.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 분쇄단계에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리는 325 내지 375 메쉬의 입도를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the limestone slurry pulverized in the crushing step may have a particle size of 325 to 375 mesh.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 수산화칼슘 수용액은 제강슬래그를 45㎛이하로 분쇄한 다음 물을 주입하여 pH 12 이상이 되도록 조정한 후 미용해분과 용출액을 여과분리하여 pH 12 이상의 칼슘이온 용출액을 얻는 추출단계를 포함하는 방법으로 만들어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the calcium hydroxide aqueous solution is obtained by pulverizing steelmaking slag to 45 μm or less, injecting water to adjust the pH to 12 or more, and then separating the undissolved powder and the effluent by filtration to obtain a calcium ion eluate having a pH of 12 or more. It can be characterized in that it is made by a method comprising an extraction step.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제강슬래그는 전로슬래그, 탈인슬래그, 탈규슬래그, 스테인레스 슬레그, 전기로산화기 슬래그 및 전기로환원기 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to a more preferred feature of the present invention, the steelmaking slag may be selected from the group consisting of converter slag, dephosphorization slag, desiliconization slag, stainless slag, electric furnace oxidizer slag and electric furnace reducer slag.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 수산화칼슘 수용액은 순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수용액인 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the calcium hydroxide aqueous solution may be characterized in that it is an aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 추가분쇄단계에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리의 입도는 D80 값이 1 내지 3㎛ 인 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the particle size of the limestone slurry pulverized in the additional grinding step may have a D80 value of 1 to 3 μm.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물은 백색도가 98% 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the pulverized limestone for mineral paper may have a whiteness of 98% or more.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 조쇄 및 중쇄한 석회석을 습식공정으로 분쇄하는 분쇄단계; 상기 분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리에 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄 수용액을 동시에 장입한 후 교반하는 교반단계; 상기 교반단계에서 교반된 석회석 슬러리를 건조하는 건조단계; 및 상기 건조단계에서 생성된 석회석 케이크를 해쇄하는 해쇄단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object of the present invention, in the present invention, the crushing step of crushing the coarsely crushed and heavy crushed limestone in a wet process; A stirring step of simultaneously charging an aqueous solution of calcium hydroxide and an aqueous solution of titanium tetrachloride to the limestone slurry pulverized in the pulverization step and then stirring; A drying step of drying the limestone slurry stirred in the stirring step; and a pulverizing step of pulverizing the limestone cake produced in the drying step.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 분쇄단계에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리의 입도는 D80 값이 1 내지 3㎛ 인 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the particle size of the limestone slurry pulverized in the crushing step may be characterized in that the D80 value is 1 to 3 μm.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 수산화칼슘 수용액은 제강슬래그를 45㎛이하로 분쇄한 다음 물을 주입하여 pH 12 이상이 되도록 조정한 후 미용해분과 용출액을 여과분리하여 pH 12 이상의 칼슘이온 용출액을 얻는 추출단계를 포함하는 방법으로 만들어지는 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the calcium hydroxide aqueous solution is obtained by pulverizing steelmaking slag to 45 μm or less, injecting water to adjust the pH to 12 or more, and then separating the undissolved powder and the effluent by filtration to obtain a calcium ion eluate having a pH of 12 or more. It can be characterized in that it is made by a method comprising an extraction step.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제강슬래그는 전로슬래그, 탈인슬래그, 탈규슬래그, 스테인레스 슬레그, 전기로산화기 슬래그 및 전기로환원기 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to a more preferred feature of the present invention, the steelmaking slag may be selected from the group consisting of converter slag, dephosphorization slag, desiliconization slag, stainless slag, electric furnace oxidizer slag and electric furnace reducer slag.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 수산화칼슘 수용액은 순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수용액인 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the calcium hydroxide aqueous solution may be characterized in that it is an aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물은 백색도가 98% 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.According to a preferred feature of the present invention, the pulverized limestone for mineral paper may have a whiteness of 98% or more.
본 발명의 제조방법은 종래 기술에 비해 공정 효율성을 증대되고, 이산화티타늄을 균일하게 코팅할 수 있어 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물을 제공할 수 있다.The manufacturing method of the present invention increases process efficiency compared to the prior art, and can uniformly coat titanium dioxide, thereby providing limestone pulverized material for mineral paper with improved whiteness.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제조공정 순서도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 또 하나의 제조공정 순서도를 나타낸다.1 shows a manufacturing process flow chart according to an embodiment of the present invention.
2 shows another manufacturing process flow chart according to an embodiment of the present invention.
이하, 본원의 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시형태를 들어 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the embodiments of the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present invention, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 “상에”또는 “전에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함할 수 있다.Throughout the specification of the present invention, when a step is said to be located “on” or “before” another step, this means that a step is in a direct time-series relationship with another step, as well as the mixing step after each step. As such, the order of the two steps may include the same rights as in the case of an indirect time-series relationship in which the time-series order may change.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 용어 "~ (하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.The terms "about", "substantially", etc., of degrees used throughout the specification of the present invention are used at or approximating that value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are given, and the present invention Accurate or absolute figures are used to prevent unfair use by unscrupulous infringers of the disclosed disclosures mentioned for the sake of understanding. The term "step of (doing)" or "step of" used throughout the present specification does not mean "step for".
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention. The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 조쇄 및 중쇄한 석회석을 습식공정으로 분쇄하는 분쇄단계(S101), 상기 분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리에 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄 수용액을 동시에 장입한 후 추가분쇄하는 추가분쇄단계(S103) 상기 추가분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리를 건조하는 건조단계(S105) 및 상기 건조단계에서 생성된 석회석 케이크를 해쇄하는 해쇄단계(S107)를 포함하는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above object of the present invention, a crushing step (S101) of crushing coarse and medium crushed limestone in a wet process, adding an aqueous solution of calcium hydroxide and an aqueous solution of titanium tetrachloride to the limestone slurry crushed in the crushing step at the same time, followed by additional grinding An additional crushing step (S103) comprising a drying step (S105) of drying the limestone slurry crushed in the additional crushing step and a crushing step (S107) of crushing the limestone cake generated in the drying step. Improved whiteness A method for producing a pulverized limestone for mineral paper having is provided.
상기 미네랄 페이퍼는 인쇄용지나 필기용지로 사용하는 것을 목적으로 하였기에 주원료인 무기 광물(탄산칼슘)이 순백색이어야 하며, 이를 위해서는 광산에서 출토되는 석회석을 그대로 사용할 수가 없고 몇 차례의 분쇄, 분급 및 화학적 재처리공정을 거쳐 순도와 백색도를 높인 것을 사용해야만 가능하였다. Since the mineral paper is intended to be used as printing paper or writing paper, the inorganic mineral (calcium carbonate), which is the main raw material, must be pure white. It was possible only by using the one with high purity and whiteness through a process.
위와 같이 높은 백색도와 순도의 탄산칼슘은 백색도가 95% 이상인 원석을 선별하고, 이를 3∼4번의 미분쇄 과정을 거쳐 수십㎛ 이하로 미분말화 한 후, 재처리하여 98%이상의 순도를 가진 탄산칼슘으로 개질시켜야 하였으며, 이러한 공정은 매우 고비용을 요하는 공정이어서 제조원가 상승의 원인이 된다.As above, calcium carbonate with high whiteness and purity is obtained by selecting raw stones with a whiteness of 95% or more, pulverizing them to tens of micrometers or less through 3-4 grinding processes, and then reprocessing to obtain calcium carbonate with a purity of 98% or more. It had to be modified, and this process is a very expensive process, which causes an increase in manufacturing cost.
상기 미네랄 페이퍼 제조에 필요한 원료인 석회석은 탄산칼슘으로 구성되어 있으며, 생성원인에 따라 유기적 퇴적암과 화학적 퇴적암으로 구별할 수 있다. 암석의 대부분은 방해석으로 되어있어 염산과 반응하면 이산화탄소를 발생시키고, 유기적 석회암은 탄산칼슘으로 몸의 껍질을 만드는 생물들의 사체로부터 만들어진다. 대표적인 생물로는 산호, 석회질조류, 석회질 플랑크톤 따위가 있다. 따라서 유기적 석회암에서는 많은 화석이 발견되는 경우가 있으며, 탄산칼슘이 과포화되어있는 환경에서는 침전에 의해 석회암이 형성되기도 한다. 대부분 회색이지만 흰색에서 검은색 사이의 모든 색이 나타난다. 조각하기 쉽기 때문에 건축용 석재로 많이 쓰이며, 광택이 별로 중요하지 않은 건축물의 기둥을 고정하는 아랫부분이나 벽을 만드는 데도 쓰인다.Limestone, which is a raw material required for the manufacture of the mineral paper, is composed of calcium carbonate, and can be classified into organic sedimentary rocks and chemical sedimentary rocks according to its production source. Most of the rock is calcite, which reacts with hydrochloric acid to release carbon dioxide, and organic limestone is made from the carcasses of organisms that make their shells out of calcium carbonate. Representative organisms include corals, calcareous algae, and calcareous plankton. Therefore, many fossils are often found in organic limestone, and limestone is formed by precipitation in an environment where calcium carbonate is supersaturated. They are mostly gray, but appear in any color from white to black. Because it is easy to carve, it is often used as a building stone, and it is also used to make walls or bases for supporting pillars of buildings where polish is not very important.
그 밖에 폐기가스와 폐수를 정화하는 데 쓰이기도 하고, 석회를 만들거나 철광석을 제련하는 데 쓰인다.In addition, it is used to purify waste gas and wastewater, and is used to make lime or smelt iron ore.
한국의 경우에는 약 206억 톤이 매장(3000년 분이라고 한다.)되어 있어 시멘트를 만드는 데 많이 채광하여 사용한다.In the case of Korea, about 20.6 billion tons are buried (3000 years), so it is mined and used a lot to make cement.
백색도를 높이기 위한 방법으로는 이산화티타늄을 석회석에 입히는 방법이 있다.As a method to increase the whiteness, there is a method of coating titanium dioxide on limestone.
이산화티타늄(titanium dioxide)은 이산화 티타늄 또는 이산화 티탄이라고도 불리며, 화학식은 TiO2이다. 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소 원자 2개가 결합된 분자로서 분자량은 79.866g/mol이며, 무미무취의 흰색 가루이다. 티타늄을 공기 중에 노출시키면 쉽게 산소와 반응하여 이산화티타늄 피막을 형성한다.Titanium dioxide is also called titanium dioxide or titanium dioxide, and its chemical formula is TiO 2 . It is a molecule in which one atom of titanium, a transition metal, and two atoms of oxygen are combined. The molecular weight is 79.866g/mol. It is a tasteless and odorless white powder. When titanium is exposed to air, it readily reacts with oxygen to form a titanium dioxide film.
지금까지는 상기 이산화티타늄(TiO2)은 생물학적으로 반응을 하지 않아 환경 및 인체에 무해하며 매우 안정한 물질이라고 알려져 왔으나, 최근 연구에 따르면 인체에 암을 유발할 가능성이 존재한다고 한다. Until now, the titanium dioxide (TiO 2 ) has been known to be a very stable material that is harmless to the environment and human body because it does not react biologically, but according to recent studies, it is said that there is a possibility of causing cancer in the human body.
현재 공업적으로 제조되고 있는 이산화티타늄(TiO2)의 양은 세계적으로 연간 약 300만톤이다. 생산되는 이산화티타늄(TiO2)은 여러 용도로 쓰인다. 이 중에서 백색 도료로서 사용되는 양이 전체 이산화티타늄(TiO2)사용량의 약 90%를 차지한다. 공업적으로 이산화티타늄(TiO2)을 제조하는 방법은 크게 황산법과 염소법 2가지로 나뉜다.The amount of titanium dioxide (TiO 2 ) currently industrially manufactured is about 3 million tons per year worldwide. Produced titanium dioxide (TiO 2 ) is used for several purposes. Among them, the amount used as a white paint accounts for about 90% of the total amount of titanium dioxide (TiO 2 ) used. Methods for industrially producing titanium dioxide (TiO 2 ) are largely divided into two methods: a sulfuric acid method and a chlorine method.
황산법은 티타닐설페이트(TiOSO4)의 수용액을 열가수분해해서 얻어진 침전물인 예추석형의 이산화티타늄(TiO2)미립자를 800~1000℃로 소성하여 성장시킨 후 원하는 크기의 이산화티타늄(TiO2)을 얻는 방법이다. 소성공정의 종자 첨가 조절에 의해 예추석형, 금홍석형 등의 원하는 결정을 제조할 수 있다.In the sulfuric acid method, anatase-type titanium dioxide (TiO 2 ) microparticles, which are precipitates obtained by thermally hydrolyzing an aqueous solution of titanyl sulfate (TiOSO 4 ), are calcined at 800 ~ 1000 ° C to grow them, and then titanium dioxide (TiO 2 ) of a desired size is formed. how to get Desired crystals such as anatase-type and rutile-type can be produced by controlling the addition of seeds in the firing process.
염소법은 사염화티타늄(TiCl4)의 가열증기를 가열산소와 반응시켜 고온 기상에서 TiO2입자를 형성시키는 방법이다. 황산법과는 다르게 금홍석형만이 제조된다.The chlorine method is a method of forming TiO 2 particles in a high-temperature gas phase by reacting heated steam of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) with heated oxygen. Unlike the sulfuric acid method, only the rutile type is produced.
본 발명의 제조법으로 다른 첨가물 없이 반응이 가능한 염소법을 활용하는 것이 바람직하다. It is preferable to utilize a chlorine method capable of reacting without other additives in the production method of the present invention.
그 외의 제조법으로는 이산화티타늄(TiO2) 박막을 제조하는 공법으로서 CVD공법(Chemical Vapor Deposition)이나, 졸겔법, 양극산화법(Anodization) 등의 제조법이 있다.Other manufacturing methods include a manufacturing method such as a CVD method (Chemical Vapor Deposition), a sol-gel method, and anodization as a method for manufacturing a titanium dioxide (TiO 2 ) thin film.
본 발명에서는 이산화티타늄(TiO2) 코팅의 새로운 방법을 제시하여 코팅비용을 줄이고 공정 합리화를 도모할 수 있다는 장점이 있다. The present invention has the advantage of reducing coating costs and promoting process rationalization by presenting a new method of titanium dioxide (TiO 2 ) coating.
즉 이산화티타늄(TiO2)를 첨가하는 대신에 염소화 반응의 원료 물질인 사염화티타늄(TiCl4)을 석회석 분쇄 공정에 첨가하여 석회석의 분쇄와 동시에 석회석 표면에 이산화티타늄(TiO2)이 자동적으로 코팅되는 1단계 방법을 사용하여 공정 비용을 줄이고 이산화티타늄(TiO2)도 탄산칼슘 표면에 균일하게 코팅되는 방법을 사용하였다.That is, instead of adding titanium dioxide (TiO 2 ), titanium tetrachloride (TiCl 4 ), a raw material for the chlorination reaction, is added to the limestone crushing process, so that titanium dioxide (TiO 2 ) is automatically coated on the surface of the limestone at the same time as the crushing of the limestone. A one-step method was used to reduce process costs and a method in which titanium dioxide (TiO 2 ) was uniformly coated on the surface of calcium carbonate was used.
종래의 미네랄 페이퍼 제조방법에서는 이산화티타늄(TiO2)분말 자체를 첨가함으로 인하여 탄산칼슘 표면에 완전한 균일 코팅이 아니고 탄산칼슘 표면에 이산화티타늄(TiO2)이 불균일하게 박혀 있는 형태를 하고 있는데 반해서, 본 발명의 1단계만의 동시 코팅에서는 탄산칼슘을 핵으로 하고 그 표면에 이산화티타늄(TiO2) 막이 균일하게 코팅되는 방식이므로 코팅막의 균일성 면에서 본 방법이 우수하다.In the conventional mineral paper manufacturing method, the titanium dioxide (TiO 2 ) powder itself is added, so that the calcium carbonate surface is not completely uniformly coated, and the calcium carbonate surface is unevenly embedded with titanium dioxide (TiO 2 ). In the simultaneous coating of only the first step of the invention, since the titanium dioxide (TiO 2 ) film is uniformly coated on the surface with calcium carbonate as the nucleus, this method is excellent in terms of uniformity of the coating film.
상기 분쇄단계(S101)는 볼 밀(ball mill) 또는 포트 밀(pot mill) 분쇄장비를 통해 미세분말로 습식분쇄하여 석회석 슬러리를 형성한다. 습식분쇄는 제품의 손실을 줄이면서 분쇄하는 경우, 분진을 많이 발생시키는 원료, 발화가능성이 있는 원료 등에 사용하는 것이 바람직한데, 석회석의 경우 이와 같은 습식분쇄로 슬러리를 만드는 방법이 유용하다.In the grinding step (S101), limestone slurry is formed by wet grinding into fine powder through a ball mill or pot mill grinding equipment. In the case of grinding while reducing product loss, wet grinding is preferably used for raw materials that generate a lot of dust, raw materials that may ignite, etc. In the case of limestone, a method of making a slurry by wet grinding is useful.
상기 추가분쇄단계(S103)는 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄 수용액을 장입한 후 석회석 슬러리를 추가로 분쇄하는 복합공정단계이다. 석회석 입자의 입도가 마이크로미터 단위가 되도록 더욱 세밀하게 분쇄하는 과정임과 동시에 이산화티타늄(TiO2) 생성 및 코팅을 동시에 진행하게 된다. 하기의 내용에서 볼 분쇄를 끝내고 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄 수용액을 넣어 교반하면서 반응시키는 본 발명의 다른 실시예에 비교하여서는 코팅부분의 탈리 등의 문제가 있으나 공정을 단순화시키는 잇점이 크다.The additional grinding step (S103) is an aqueous solution of calcium hydroxide and titanium tetrachloride It is a complex process step in which the limestone slurry is additionally pulverized after charging the aqueous solution. It is a process of pulverizing the limestone particles more finely so that the grain size is in the micrometer unit, and at the same time, titanium dioxide (TiO 2 ) is produced and coated. After finishing the ball grinding in the following contents, calcium hydroxide aqueous solution and titanium tetrachloride Compared to other embodiments of the present invention in which an aqueous solution is added and reacted while stirring, there is a problem such as separation of the coating portion, but the advantage of simplifying the process is great.
상기 추가분쇄단계(S103) 이후 적어도 100℃ 이상의 온도에서 상기 생성물을 충분히 건조하는 건조단계(S105)를 거쳐 수분을 빼내면 굳은 케이크 형태를 얻게 된다.After the additional grinding step (S103), a drying step (S105) of sufficiently drying the product at a temperature of at least 100 ° C. to remove moisture to obtain a hard cake form.
이 케이크 형태에 일정한 물리력을 가하여 케이크 형태를 해소하는 해쇄단계(S107)를 거치면, 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 최종 생성물이 완성된다.After going through a crushing step (S107) of dissolving the cake shape by applying a certain physical force to the cake shape, a final product of pulverized limestone for mineral paper having improved whiteness is completed.
상기 분쇄단계(S101)에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리는 325 내지 375 메쉬의 입도를 가지는 것이 바람직하다. The limestone slurry pulverized in the crushing step (S101) preferably has a particle size of 325 to 375 mesh.
325 내지 375 메쉬의 분말로 분쇄하는 이유는 혼합물이 뭉쳐지는 화학반응이 용이하게 수행되도록 하기 위한 것으로, 325 메쉬 이하의 입자크기에서는 덩어리가 잘 뭉쳐지지 않는 현상이 발생하고 375 메쉬를 초과하는 입자크기에서는 입자 중량이 가벼워 공기 중에 비산되는 문제점이 발생한다.The reason for pulverizing into powder of 325 to 375 mesh is to facilitate the chemical reaction in which the mixture is agglomerated. At a particle size of 325 mesh or less, a phenomenon in which lumps do not agglomerate occurs, and a particle size exceeding 375 mesh In the particle weight is light, there is a problem of scattering in the air.
바람직하게는, 상기 수산화칼슘 수용액은 제강슬래그를 45㎛이하로 분쇄한 다음 물을 주입하여 pH 12 이상이 되도록 조정한 후 미용해분과 용출액을 여과분리하여 pH 12 이상의 칼슘이온 용출액을 얻는 추출단계를 포함하는 방법으로 만들어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the calcium hydroxide aqueous solution includes an extraction step of obtaining a calcium ion eluate having a pH of 12 or more by pulverizing the steelmaking slag to 45 μm or less, adjusting the pH to 12 or more by injecting water, and then separating the undissolved powder and the eluate by filtration. It is characterized in that it is made in a way to.
사염화티타늄(TiCl4)은 염기성 용액과 반응하면 이산화티타늄(TiO2)이 생성되는데 수산화칼슘(Ca(OH)2) 이외의 염기성 용액을 사용하면 이 첨가된 염기성 용액의 금속 양이온이 결국 분순물이 되므로 불순물이 되지 않을 염기성 용액 즉 수산화칼슘(Ca(OH)2) 중의 불순물 이온이 코팅된 이산화티타늄(TiO2)를 오염시켜 백색도 저하 요인으로 작용할 수 있다. 따라서 본 발명에서 탄산칼슘 순도 99.9%를 얻는 제조방법에 사용되었던 고순도 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 사용하는 것이 바람직하다. When titanium tetrachloride (TiCl 4 ) reacts with a basic solution, titanium dioxide (TiO 2 ) is produced. If a basic solution other than calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) is used, the metal cation of the added basic solution eventually becomes an impurity Impurity ions in a basic solution that will not become impurities, that is, calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) may contaminate the coated titanium dioxide (TiO 2 ) and act as a factor in reducing whiteness. Therefore, it is preferable to use high-purity calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) used in the manufacturing method for obtaining 99.9% pure calcium carbonate in the present invention.
상기 고순도 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 제조하기 위해 칼슘공급원으로서 칼슘이 산화칼슘으로 존재하는 제철소 부생 제강슬래그가 사용된다. 제강 슬래그를 미분쇄하여 물과 반응시키면 불순물이 적고, 유리 칼슘이온이 용해되어 있는 강알칼리성 칼슘 용출액이 얻어진다. In order to manufacture the high-purity calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), as a calcium source, steelworks byproduct steelmaking slag in which calcium exists as calcium oxide is used. When the steelmaking slag is pulverized and reacted with water, a strong alkaline calcium eluate containing few impurities and free calcium ions dissolved therein is obtained.
이때, 칼슘 성분이 효과적으로 용출될 수 있도록 제강슬래그를 45㎛ 이하의 입자 크기로 분쇄한다. 45㎛ 이하인 경우, 칼슘성분이 보다 신속하고 효과적으로 용출된다.At this time, the steelmaking slag is pulverized to a particle size of 45 μm or less so that calcium components can be effectively eluted. In the case of 45 μm or less, the calcium component is eluted more quickly and effectively.
나아가, 상기 강알칼리성 칼슘 이온 용출액에 이산화탄소 가스 혹은 이산화탄소 가스를 함유하는 배가스를 산기관을 통하여 잘 순산시키면서 취입하여 반응시키면, 흰색 침전물인 탄산칼슘이 생성되어 반응액이 우유빛으로 변하는데, 이 때 얻어지는 백색 침전을 분리하여 탄산칼슘(CaCO3)을 얻는다.Furthermore, when carbon dioxide gas or exhaust gas containing carbon dioxide gas is blown into the strong alkaline calcium ion elution solution while being well dispersed through an aeration pipe and reacted, calcium carbonate, which is a white precipitate, is produced and the reaction solution turns milky. The obtained white precipitate is separated to obtain calcium carbonate (CaCO 3 ).
그러나, 이때 우유빛으로 변한 용액 내에 이산화탄소 혹은 이산화탄소 함유 배가스를 계속 주입하여 pH가 7 미만으로 낮아지면서 생성된 탄산칼슘은 중탄산칼슘으로 재용해되어, 탄산칼슘(CaCO3) 침전이 없어지면서 맑은 용액이 된다. 따라서, 중탄산칼슘으로 전환하지 않은 상태, 즉 탄산칼슘(CaCO3)으로 존재하는 pH 영역에서 칼슘 이온 용출액과 이산화탄소 혹은 이산화탄소 함유 배가스를 반응시키고 침전을 분리하여야 한다. 즉, 칼슘 이온 용출액과 이산화탄소 혹은 이산화탄소 함유 배가스의 반응시 pH를 7 이상, 바람직하게는 8 이상으로 유지하여야 한다.However, at this time, carbon dioxide or carbon dioxide-containing exhaust gas is continuously injected into the solution that has turned milky white, and the calcium carbonate produced as the pH is lowered to less than 7 is re-dissolved into calcium bicarbonate, and the calcium carbonate (CaCO 3 ) precipitate disappears, resulting in a clear solution. do. Therefore, it is necessary to react the calcium ion eluate with carbon dioxide or carbon dioxide-containing exhaust gas in a pH range in which calcium bicarbonate is not converted, that is, in the pH range where calcium carbonate (CaCO 3 ) exists, and the precipitate is separated. That is, during the reaction of the calcium ion eluting solution with carbon dioxide or carbon dioxide-containing exhaust gas, the pH should be maintained at 7 or more, preferably 8 or more.
상기 제강슬래그를 사용하여 강알칼리성 칼슘 이온 용출액을 제조함으로써 종래 석회석에서 소석회유 제조시 발생되는 이산화탄소 가스를 발생시키지 않으며, 칼슘이온 용출액을 이용하여 탄산칼슘을 제조함으로써 불순물의 혼입이 없는 99.9% 이상의 고순도의 탄산칼슘(CaCO3)을 얻을 수 있다.By producing a strong alkaline calcium ion eluate using the steelmaking slag, carbon dioxide gas generated during the production of slaked lime oil from conventional limestone is not generated, and by preparing calcium carbonate using the calcium ion eluate, high purity of 99.9% or more without contamination of impurities. of calcium carbonate (CaCO 3 ) can be obtained.
상기의 설명은 본 발명자의 국내 특허 제10-0922563호의 내용으로서 고순도 탄산칼슘을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더불어 그 중간단계에서 고순도 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액을 얻을 수 있는데, 고순도로 인하여 이를 사용하는 경우 더욱 뛰어난 백색도의 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물을 얻을 수 있다.The above description relates to a method for producing high-purity calcium carbonate as the contents of Korean Patent No. 10-0922563 of the present inventor. In addition, it is possible to obtain a high-purity calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) aqueous solution in the intermediate step. Due to its high purity, it is possible to obtain limestone pulverized material for mineral paper with a higher degree of whiteness.
더 바람직하게는, 상기 제강슬래그는 전로슬래그, 탈인슬래그, 탈규슬래그, 스테인레스 슬레그, 전기로산화기 슬래그 및 전기로환원기 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the steelmaking slag is characterized in that it is selected from the group consisting of converter slag, dephosphorization slag, desiliconization slag, stainless slag, electric furnace oxidizer slag and electric furnace reducer slag.
나아가, 산화칼슘 20~52 중량%를 포함하는 어떠한 제강슬래그도 사용될 수 있다.Further, any steelmaking slag containing 20 to 52% by weight of calcium oxide may be used.
바람직하게는, 상기 수산화칼슘 수용액은 순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수용액인 것을 특징으로 한다.Preferably, the calcium hydroxide aqueous solution is characterized by being an aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved.
앞서 서술한 제강슬래그를 45㎛ 이하로 분쇄한 다음 물을 주입하여 pH 12 이상이 되도록 조정한 후 미용해분과 용출액을 여과분리하여 pH 12 이상의 칼슘이온 용출액을 얻는 추출단계를 포함하여 제조되는 수산화칼슘(Ca(OH)2)용액은 순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수용액이다.Calcium hydroxide prepared by including an extraction step of pulverizing the above-described steelmaking slag to 45㎛ or less, injecting water to adjust the pH to 12 or more, and then separating the undissolved content and the eluate by filtration to obtain a calcium ion eluate of pH 12 or more ( The Ca(OH) 2 ) solution is an aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved.
상기 제조방법으로 제조된 99.9% 이상의 순도를 가진 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액을 사용해야만 백색도 향상을 저해하는 불순물의 영향을 미연에 방지하여 본 발명의 제조방법을 통해 만들어지는 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물이 더욱 향상된 백색도를 나타낼 수 있다.Limestone for mineral paper made through the manufacturing method of the present invention by using the calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) aqueous solution having a purity of 99.9% or more prepared by the above manufacturing method to prevent the influence of impurities that hinder whiteness improvement in advance The pulverized product may exhibit a further improved whiteness.
바람직하게는, 상기 추가분쇄단계에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리의 입도는 D80 값이 1 내지 3㎛ 인 것을 특징으로 한다.Preferably, the particle size of the limestone slurry pulverized in the additional grinding step is characterized in that the D80 value is 1 to 3 μm.
입자 형태의 지름을 구하는 계산방식은 매우 다양하다. 이러한 입자 크기를 측정하는 장비의 원리도 각각의 장비에 따라 다르다. 우리가 주목해야하는 것은 각각 입자 크기를 측정할 때, 어떤 계산 방식 (Mn, Mv, Ma)으로 나태낼 것인지이다. 예를 들면, 레이저 입도 분석기를 이용하였을 때, 레이저를 조사하고 회절과 입도 크기의 상관관계로부터 입자의 크기를 추론하는 방식으로서 각 입자 형태에 따라 부피로 환산하고 이를 '구'로 환산하여 지름을 구하는 방식을 사용한다. There are many different ways to calculate the diameter of a particle shape. The principle of the equipment for measuring the particle size is also different for each equipment. What we need to pay attention to is what calculation method (Mn, Mv, Ma) will be used when measuring the particle size, respectively. For example, when a laser particle size analyzer is used, laser is irradiated and the particle size is inferred from the correlation between diffraction and particle size. use the rescue method.
가장 이해하기 쉬운 d50, d10, d90 을 말하자면, 단순하게 d뒤에 오는 숫자의 xx%에 해당하는 입자 크기를 나타낸다. D50은 중간입도라고 한다. To say d50, d10, and d90, which are the easiest to understand, simply indicate the particle size corresponding to xx% of the number following d. D50 is said to be a medium particle size.
예를 들어, D50 = 5㎛ 인 분말 시료의 경우 5㎛보다 큰 50 % 입자와 5㎛보다 작은 50 % 입자가 있음을 의미한다.For example, for a powder sample with D50 = 5 μm, it means that there are 50% particles larger than 5 μm and 50% particles smaller than 5 μm.
본 발명을 실시하기 위해서는 상기 분쇄된 석회석 슬러리에 상기 99.9% 이상의 순도의 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액 및 사염화티타늄(TiCl4) 수용액을 장입하고 석회석의 입도가 D80 기준으로 1 ~ 3㎛이 될 때까지 추가분쇄하는 것이 바람직하다.In order to carry out the present invention, the calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) aqueous solution and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) aqueous solution having a purity of 99.9% or more are charged to the pulverized limestone slurry, and the particle size of the limestone is 1 to 3 μm based on D80 It is desirable to additionally grind it until it becomes.
이렇게 하면 분쇄와 동시에 이산화티타늄(TiO2) 생성반응 및 교반반응이 동시에 진행되어 한번의 공정으로 여러단계를 수행하는 효율성 및 균일한 코팅이 이루어질 수 있다. In this way, the titanium dioxide (TiO 2 ) production reaction and stirring reaction proceed simultaneously with grinding, so that efficiency and uniform coating can be achieved by performing several steps in one process.
바람직하게는, 상기 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물은 백색도가 98% 이상인 것을 특징으로 한다.Preferably, the pulverized limestone for mineral paper has a whiteness of 98% or more.
표면에 코팅되는 상기 이산화티타늄(TiO2) 미세입자의 두께는 0.1 내지 100㎚인 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 백색도를 극대화 할 수 있는 효과를 만족하며 특히 입경이 0.1 내지 10㎚ 일 경우 더욱 바람직하다. 미세입자의 두께가 0.1㎚ 미만일 경우 발색이 현저히 저하하여 바람직하지 않으며, 또한 두께가 100㎚를 초과할 경우 입경의 과도한 크기로 인해 코팅된 표면이 거칠게 되는 문제점이 있어 바람직하지 않다.The thickness of the titanium dioxide (TiO 2 ) microparticles coated on the surface is preferably 0.1 to 100 nm. It satisfies the effect of maximizing the whiteness within the above range, and is particularly preferable when the particle diameter is 0.1 to 10 nm. When the thickness of the fine particles is less than 0.1 nm, the color development is remarkably reduced, which is not preferable, and when the thickness exceeds 100 nm, the coated surface becomes rough due to the excessive size of the particle diameter, which is not preferable.
백색도에 관한 내용은 하기 실시예에서 서술하기로 한다. The whiteness will be described in the following examples.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 방법으로는, 조쇄 및 중쇄한 석회석을 습식공정으로 분쇄하는 분쇄단계(S101), 상기 분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리에 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄 수용액을 동시에 장입한 후 교반하는 교반단계(S104), 상기 교반단계에서 교반된 석회석 슬러리를 건조단계(S105) 및 상기 건조단계에서 생성된 석회석 케이크를 해쇄하는 해쇄단계(S107)를 포함하는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법을 제공한다. Another method for achieving the object of the present invention described above is a crushing step (S101) of crushing coarse and heavy crushed limestone in a wet process, adding an aqueous solution of calcium hydroxide and an aqueous solution of titanium tetrachloride to the limestone slurry crushed in the crushing step An agitation step of stirring after charging (S104), a drying step of the limestone slurry stirred in the stirring step (S105), and a crushing step of crushing the limestone cake generated in the drying step (S107). Provided is a method for producing pulverized limestone for mineral paper having whiteness.
분쇄를 하는 도중에 사염화티타늄(TiCl4)을 첨가하여 반응시킬 수도 있지만, 상기 석회석의 분쇄과정 완료 이후에 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄(TiCl4) 수용액을 동시에 장입한 후 교반하는 제조방법도 가능하다. 후자가 코팅의 탈리가 적어서 효능 면에서 더 우수하다.Titanium tetrachloride (TiCl 4 ) may be added and reacted during pulverization, but after completion of the pulverization process of the limestone, an aqueous solution of calcium hydroxide and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) A manufacturing method in which the aqueous solution is simultaneously charged and then stirred is also possible. The latter is superior in terms of efficacy due to less detachment of the coating.
상기 두 제조방법에 있어서 만들어진 석회석 분쇄물의 백색도는 큰 차이가 없으나, 분쇄단계 과정 중에 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄(TiCl4) 수용액을 동시에 장입하는 방법이 석회석 슬러리 분쇄단계 이후에 장입하는 것과 비교하여 공정이 더욱 간소화되는 효과를 얻을 수 있다. There is no significant difference in the whiteness of the pulverized limestone produced in the above two manufacturing methods, but during the pulverization step, an aqueous solution of calcium hydroxide and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) Compared to charging the aqueous solution at the same time as charging the limestone slurry after the crushing step, the effect of simplifying the process can be obtained.
바람직하게는, 상기 분쇄단계에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리의 입도는 D80 값이 1 내지 3㎛ 인 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the particle size of the limestone slurry pulverized in the crushing step may have a D80 value of 1 to 3 μm.
앞서 상술한대로, 해당 입도범위에서 균일한 이산화티타늄(TiO2) 코팅을 실현할 수 있다. As described above, a uniform titanium dioxide (TiO 2 ) coating can be realized in the corresponding particle size range.
바람직하게는, 상기 수산화칼슘 수용액은 제강슬래그를 45㎛이하로 분쇄한 다음 물을 주입하여 pH 12 이상이 되도록 조정한 후 미용해분과 용출액을 여과분리하여 pH 12 이상의 칼슘이온 용출액을 얻는 추출단계를 포함하는 방법으로 만들어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the calcium hydroxide aqueous solution includes an extraction step of obtaining a calcium ion eluate having a pH of 12 or more by pulverizing the steelmaking slag to 45 μm or less, adjusting the pH to 12 or more by injecting water, and then separating the undissolved powder and the eluate by filtration. It is characterized in that it is made in a way to.
앞서 상술한대로, 상기 제강슬래그를 사용하여 강알칼리성 칼슘 이온 용출액을 제조함으로써 종래 석회석에서 소석회유 제조 시 발생되는 이산화탄소 가스를 발생시키지 않으며, 칼슘이온 용출액을 이용하여 탄산칼슘(CaCO3)을 제조함으로써 불순물의 혼입이 없는 99.9%이상의 고순도의 탄산칼슘(CaCO3)을 얻을 수 있다.As described above, by producing a strong alkaline calcium ion eluate using the steelmaking slag, carbon dioxide gas generated during the production of slaked lime oil from conventional limestone is not generated, and calcium carbonate (CaCO 3 ) is produced using the calcium ion eluate to produce impurities. High purity calcium carbonate (CaCO 3 ) of 99.9% or more without mixing of can be obtained.
또한, 상기 고순도의 탄산칼슘(CaCO3) 제조과정 중에 고순도 수산화칼슘(Ca(OH)2)역시 얻을 수 있다.In addition, high-purity calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) can also be obtained during the process of producing the high-purity calcium carbonate (CaCO 3 ).
이러한 고순도의 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 사용하여 제조하면 보다 향상된 백색도를 가질 수 있게 된다. When prepared using such high-purity calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), it is possible to have more improved whiteness.
바람직하게는, 상기 수산화칼슘 수용액은 순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수용액인 것을 특징으로 한다.Preferably, the calcium hydroxide aqueous solution is characterized by being an aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved.
앞서 상술한대로, 본 발명의 제조방법을 통해 만들어지는 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물이 종래 제조방법에 비해 향상된 백색도를 나타낼 수 있기 위해서는 상기 제조방법으로 제조된 순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수용액을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.As described above, in order for the pulverized limestone for mineral paper produced by the manufacturing method of the present invention to exhibit improved whiteness compared to the conventional manufacturing method, an aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more prepared by the manufacturing method is dissolved is used. It is more preferable to
바람직하게는, 상기 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물은 백색도가 98% 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the pulverized limestone for mineral paper may have a whiteness of 98% or more.
앞서 상술한대로, 표면에 코팅되는 상기 이산화티타늄(TiO2) 미세입자의 두께는 0.1 ~ 100㎚인 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 백색도를 극대화 할 수 있는 효과를 만족하며 특히 입경이 0.1 ~ 10㎚ 일 경우 더욱 바람직하다. 미세입자의 두께가 0.1㎚ 미만일 경우 발색이 현저히 저하하여 바람직하지 않으며, 또한 두께가 10㎚를 초과할 경우 입경의 과도한 크기로 인한 코팅력의 감소로 바람직하지 않다.As described above, the thickness of the titanium dioxide (TiO 2 ) microparticles coated on the surface is preferably 0.1 to 100 nm. It satisfies the effect of maximizing the whiteness within the above range, and is particularly preferable when the particle diameter is 0.1 to 10 nm. When the thickness of the fine particles is less than 0.1 nm, the color development is remarkably reduced, which is not preferable, and when the thickness exceeds 10 nm, the coating force is reduced due to the excessive size of the particle diameter.
이 때, 상기 백색도의 분석은 백색도 측정방법인 ISO 2470 방법을 통해 수행되었다. At this time, the analysis of the whiteness was performed through the ISO 2470 method, which is a whiteness measurement method.
이하에서는 본 발명의 실시예와 함께 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with examples of the present invention.
<비교예 1><Comparative Example 1>
조쇄, 중쇄한 석회석을 실험용 pot mill에 장입하고 D80이 3㎛ 이하가 될 때까지 분쇄하고, 최대 3㎛ 이하로 분쇄된 석회석 슬러리를 200℃ 온도로 3시간 동안 건조한 후 해쇄하였다.Crude and medium-crushed limestone was loaded into an experimental pot mill, pulverized until D80 was 3 μm or less, and the limestone slurry pulverized to a maximum of 3 μm or less was dried at 200 ° C. for 3 hours, and then pulverized.
<실시예 1><Example 1>
조쇄, 중쇄한 석회석을 실험용 pot mill에 장입하고 325 mesh 이하가 되도록 분쇄하였다. 분쇄된 석회석 슬러리에 본 발명자의 국내 특허 제10-0922563호의 방법으로 제조한 고순도 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액(순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수산화칼슘 수용액) 및 사염화티타늄(TiCl4) 수용액을 장입하고 석회석의 입도가 D80 값이 3㎛ 이하가 될 때까지 분쇄하였다.Crude and medium-crushed limestone was loaded into an experimental pot mill and pulverized to a size of 325 mesh or less. High-purity calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) aqueous solution (calcium hydroxide solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved) and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) aqueous solution prepared by the method of Korean Patent No. 10-0922563 of the present inventor in pulverized limestone slurry was charged and the particle size of the limestone was pulverized until the D80 value was 3 μm or less.
최대 3㎛ 이하로 분쇄된 석회석 슬러리를 교반하면서 200℃ 온도로 3시간 동안 건조한 후에 해쇄하였다. 해쇄한 석회석 분말 표면에는 이산화티타늄(TiO2)의 미세한 입자가 코팅되었다.The limestone slurry crushed to a maximum of 3 μm or less was dried at 200 ° C. for 3 hours while stirring, and then pulverized. Fine particles of titanium dioxide (TiO 2 ) were coated on the surface of the crushed limestone powder.
<실시예 2><Example 2>
조쇄, 중쇄한 석회석을 실험용 pot mill에 장입하고 D80 값이 3㎛ 이하가 될 때까지 분쇄하였다. Crude and medium-crushed limestone was loaded into an experimental pot mill and pulverized until the D80 value was 3 μm or less.
최대 3㎛ 이하로 분쇄된 석회석 슬러리를 교반하면서 상기 고순도 수산화칼슘(Ca(OH)2) 수용액(순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수산화칼슘 수용액)과 사염화티타늄(TiCl4) 수용액을 동시에 장입하면서 충분히 교반하였다.While stirring the limestone slurry crushed to a maximum of 3 μm or less, the high-purity calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) aqueous solution (calcium hydroxide aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved) and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) aqueous solution are simultaneously charged while sufficiently stirring did
교반이 완료된 후에는 교반하면서 200℃ 온도로 3시간 동안 서서히 건조하였다. 건조가 완료된 석회석 케이크는 해쇄하였다. After the stirring was completed, the mixture was slowly dried at 200° C. for 3 hours while stirring. The dried limestone cake was pulverized.
해쇄된 석회석 분말 표면에는 이산화티타늄(TiO2)의 미세한 입자가 코팅되었다.Fine particles of titanium dioxide (TiO 2 ) were coated on the surface of the crushed limestone powder.
상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 이산화티타늄(TiO2) 코팅처리된 실시예 1 및 실시예 2가 기존 석회석에 비해 백색도가 향상되는 것을 확인하였다. As can be seen in Table 1, it was confirmed that titanium dioxide (TiO 2 ) coated Examples 1 and 2 had improved whiteness compared to conventional limestone.
이상으로, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As above, the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. should be interpreted as being
S101 : 분쇄단계 S103 : 추가분쇄단계
S104 : 교반단계 S105 : 건조단계
S107 : 해쇄단계S101: grinding step S103: additional grinding step
S104: stirring step S105: drying step
S107: disintegration step
Claims (13)
상기 분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리에 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄 수용액을 동시에 장입한 후 추가분쇄하는 추가분쇄단계;
상기 추가분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리를 건조하는 건조단계; 및
상기 건조단계에서 생성된 석회석 케이크를 해쇄하는 해쇄단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.A crushing step of crushing the crushed and heavy crushed limestone in a wet process;
Calcium hydroxide aqueous solution and titanium tetrachloride in the crushed limestone slurry in the crushing step Additional pulverization step of additionally pulverizing after simultaneously charging the aqueous solution;
A drying step of drying the limestone slurry pulverized in the additional grinding step; and
A method for producing pulverized limestone for mineral paper having improved whiteness, characterized in that it comprises a; pulverizing step of pulverizing the limestone cake produced in the drying step.
상기 분쇄단계에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리는 325 내지 375 메쉬의 입도를 가지는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 1,
The method of producing pulverized limestone for mineral paper with improved whiteness, characterized in that the limestone slurry pulverized in the crushing step has a particle size of 325 to 375 mesh.
상기 수산화칼슘 수용액은 제강슬래그를 45㎛이하로 분쇄한 다음 물을 주입하여 pH 12 이상이 되도록 조정한 후 미용해분과 용출액을 여과분리하여 pH 12 이상의 칼슘이온 용출액을 얻는 추출단계
를 포함하는 방법으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 1,
The calcium hydroxide aqueous solution is an extraction step in which the steelmaking slag is pulverized to a size of 45 μm or less, water is injected to adjust the pH to 12 or more, and then the undissolved powder and the effluent are separated by filtration to obtain a calcium ion eluate having a pH of 12 or more.
Method for producing pulverized limestone for mineral paper having improved whiteness, characterized in that it is made by a method comprising a.
상기 제강슬래그는 전로슬래그, 탈인슬래그, 탈규슬래그, 스테인레스 슬레그, 전기로산화기 슬래그 및 전기로환원기 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 3,
The steelmaking slag is selected from the group consisting of converter slag, dephosphorization slag, desiliconization slag, stainless slag, electric furnace oxidizer slag and electric furnace reducer slag.
상기 수산화칼슘 수용액은 순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수용액인 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 1,
The calcium hydroxide aqueous solution is a method for producing pulverized limestone for mineral paper with improved whiteness, characterized in that the aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved.
상기 추가분쇄단계에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리의 입도는 D80 값이 1 내지 3㎛ 인 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 1,
The method of producing pulverized limestone for mineral paper with improved whiteness, characterized in that the particle size of the limestone slurry pulverized in the additional grinding step has a D80 value of 1 to 3 μm.
상기 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물은 백색도가 98% 이상인 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 1,
The method of producing a pulverized limestone for mineral paper having improved whiteness, characterized in that the whiteness of the pulverized limestone for mineral paper is 98% or more.
상기 분쇄단계에서 분쇄된 석회석 슬러리에 수산화칼슘 수용액과 사염화티타늄 수용액을 동시에 장입한 후 교반하는 교반단계;
상기 교반단계에서 교반된 석회석 슬러리를 건조하는 건조단계; 및
상기 건조단계에서 생성된 석회석 케이크를 해쇄하는 해쇄단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.A crushing step of crushing the crushed and heavy crushed limestone in a wet process;
A stirring step of simultaneously charging an aqueous solution of calcium hydroxide and an aqueous solution of titanium tetrachloride to the limestone slurry pulverized in the pulverization step and then stirring;
A drying step of drying the limestone slurry stirred in the stirring step; and
A method for producing pulverized limestone for mineral paper having improved whiteness, characterized in that it comprises a; pulverizing step of pulverizing the limestone cake produced in the drying step.
상기 분쇄단계에서 분쇄된 상기 석회석 슬러리의 입도는 D80 값이 1 내지 3㎛ 인 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 8,
Method for producing pulverized limestone for mineral paper with improved whiteness, characterized in that the particle size of the limestone slurry pulverized in the grinding step has a D80 value of 1 to 3 μm.
상기 수산화칼슘 수용액은 제강슬래그를 45㎛이하로 분쇄한 다음 물을 주입하여 pH 12 이상이 되도록 조정한 후 미용해분과 용출액을 여과분리하여 pH 12 이상의 칼슘이온 용출액을 얻는 추출단계
를 포함하는 방법으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 8,
The calcium hydroxide aqueous solution is an extraction step in which the steelmaking slag is pulverized to a size of 45 μm or less, water is injected to adjust the pH to 12 or more, and then the undissolved powder and the effluent are separated by filtration to obtain a calcium ion eluate having a pH of 12 or more.
Method for producing pulverized limestone for mineral paper having improved whiteness, characterized in that it is made by a method comprising a.
상기 제강슬래그는 전로슬래그, 탈인슬래그, 탈규슬래그, 스테인레스 슬레그, 전기로산화기 슬래그 및 전기로환원기 슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 10,
The steelmaking slag is selected from the group consisting of converter slag, dephosphorization slag, desiliconization slag, stainless slag, electric furnace oxidizer slag and electric furnace reducer slag.
상기 수산화칼슘 수용액은 순도 99.9% 이상인 수산화칼슘이 용해되어 있는 수용액인 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.According to claim 1,
The calcium hydroxide aqueous solution is a method for producing pulverized limestone for mineral paper with improved whiteness, characterized in that the aqueous solution in which calcium hydroxide having a purity of 99.9% or more is dissolved.
상기 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물은 백색도가 98% 이상인 것을 특징으로 하는 향상된 백색도를 가진 미네랄 페이퍼용 석회석 분쇄물의 제조방법.
According to claim 8,
The method of producing a pulverized limestone for mineral paper having improved whiteness, characterized in that the whiteness of the pulverized limestone for mineral paper is 98% or more.
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