WO2016111426A1 - 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법 - Google Patents

하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법 Download PDF

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magnesium carbonate
calcium
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김명준
트란탐
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    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Definitions

  • the present invention relates to a method for preparing hydrated magnesium carbonate, and more particularly, to a method for preparing hydrated magnesium carbonate (HMC: Hydrated Magnesium Carbonate) and magnesium oxide (MgO) in a solution where calcium and magnesium ions coexist. It is about.
  • HMC Hydrated Magnesium Carbonate
  • MgO magnesium oxide
  • Magnesium and its compounds have been used in insulation and building materials, agricultural products, chemicals and other industries. Magnesium production around the world is increasing every year, exceeding 429,000 tpa due to increased demand for magnesium alloys in the automotive industry. Minerals containing magnesium can be used as magnesite, dolomite, bluesite and serpentine, which are mainly processed into refractory or agricultural products.
  • High purity magnesium products can be processed from seawater, brine and brine.
  • Seawater contains about 1 ⁇ 1.3g / L magnesium, and raw material of magnesium bearing in salt water and brine is estimated to be billions of tons.
  • High purity magnesium oxide (MgO) is used especially in foods and medicines, and Mg (OH) 2 and hydrated magnesium carbonate are considered one of the best fire suppressors.
  • Mg minerals such as magnesite
  • Mg chloride and hydroxide which are used in fire suppressant additives, medicines and food additives, are mostly brine. Produced from and guarded.
  • magnesium oxide from dolomite and magnesite there is a method of roasting dolomite and magnesite with magnesium oxide and calcium oxide, and then manufacturing magnesium chloride using seawater and hydrochloric acid and then removing the crystal water.
  • the method does not perform selective separation of calcium oxide during the manufacture of magnesium chloride, there is a problem in that the economic efficiency is poor because it requires a process such as removal of crystal water.
  • the present inventors have completed the present invention by developing a method for preparing hydrated magnesium carbonate (HMC: Hydrated Magnesium Carbonate) from a solution in which calcium and magnesium are dissolved.
  • HMC Hydrated Magnesium Carbonate
  • an object of the present invention is to produce a high purity hydrated magnesium carbonate (HMC: Hydrated Magnesium Carbonate) in a solution in which calcium ions and magnesium ions coexist in the production of hydrate magnesium carbonate that can create high added value of resources To provide a way.
  • HMC Hydrated Magnesium Carbonate
  • Another object of the present invention is not only to produce a high-purity hydrate magnesium carbonate in a relatively simple process compared to the prior art, but also to produce a high-purity magnesium oxide (MgO) hydrate magnesium with improved economics due to the reduction of the process It is to provide a method for producing a carbonate.
  • MgO magnesium oxide
  • the present invention comprises a solution preparation step of preparing a calcium and magnesium containing raw material solution and a carbonate solution; Preparing a first mixed solution in which the raw material solution and the carbonate solution are mixed and stirred to precipitate magnesium carbonate; And a second mixed solution manufacturing step of precipitating hydrated magnesium carbonate (HMC) by mixing and stirring a hydroxide solution in the first mixed solution.
  • HMC hydrated magnesium carbonate
  • the carbonate solution is added so that the molar ratio of magnesium and carbonate ions contained in the raw material solution is 1: 0.6 to 1: 1.0.
  • the carbonate solution is a solution in which sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is dissolved.
  • sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is added so that the molar ratio of magnesium and carbonate ions in the raw material solution is 1: 1.0, all the magnesium is changed to MgCO 3 .
  • the hydroxide solution is added so that the molar ratio of magnesium and hydroxide ions contained in the raw material solution is 1: 0.1 to 1: 0.3.
  • the hydroxide solution is a solution in which sodium hydroxide (NaOH) is dissolved.
  • the second mixed solution production step is maintained in a range of the pH of the second mixed solution greater than 8 and less than 10.
  • the filtering step of separating the precipitate by filtering the second mixed solution after the second mixed solution manufacturing step A washing step of washing to remove impurities attached to the separated precipitate; And a drying step of drying the precipitate from which impurities are removed in an oven.
  • the hydrate magnesium carbonate (HMC) is 4 (MgCO 3 ) Mg (OH) 2 4H 2 O, 4 (MgCO 3 ) Mg (OH) 2 5H 2 O and 4 (MgCO 3 ) Mg (OH ) 2 8H 2 O is any one selected from the group consisting of.
  • the dried precipitate is further roasted at 800 to 1000 °C to produce a high purity magnesium oxide (MgO).
  • the carbonate solution is added so that the molar ratio of magnesium and carbonate ions contained in the raw material solution is 1: 0.6 to 1: 1.0.
  • the carbonate solution is a solution in which sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is dissolved.
  • the present invention has the following excellent effects.
  • hydrated magnesium carbonate of high purity can be produced in a solution in which calcium ions and magnesium ions coexist, thereby creating high added value of resources.
  • high-purity heavy hydrate magnesium carbonate and hard hydrate magnesium carbonate can be produced together in a solution where calcium and magnesium ions coexist, thereby creating high added value of resources.
  • magnesium oxide (MgO) of high purity can be manufactured, thereby improving economic efficiency due to the reduction of the process.
  • HMC high purity hydrate magnesium carbonate
  • MgO magnesium oxide
  • 3 is a component analysis table of high purity hydrate magnesium carbonate prepared by drying at each temperature.
  • Figure 4 is an XRD analysis of the product obtained by roasting the dried hydrated magnesium carbonate at 1000 °C.
  • FIG. 6 is a process diagram of preparing high-purity hydrate magnesium carbonate (HMC) and magnesium oxide (MgO) using a solution containing calcium and magnesium as starting materials according to another embodiment of the present invention.
  • the technical feature of the present invention lies in a method capable of producing high purity hydrated magnesium carbonate (HMC) in a solution in which calcium ions and magnesium ions coexist.
  • HMC high purity hydrated magnesium carbonate
  • the method for preparing magnesium carbonate comprises preparing a solution for preparing a calcium and magnesium-containing raw material solution and a carbonate solution, and mixing and stirring the raw material solution and the carbonate solution to precipitate magnesium carbonate. And a second mixed solution preparing step of precipitating hydrated magnesium carbonate (HMC) by mixing and stirring a hydroxide solution into the first mixed solution and stirring the first mixed solution.
  • HMC hydrated magnesium carbonate
  • the calcium and magnesium-containing raw material solution may be a solution in which calcium ions and magnesium ions coexist simultaneously, including leachate after roasting seawater, dolomite or magnesite, and highly concentrated seawater generated during seawater desalination. 6-7.
  • the calcium and magnesium-containing raw material solution used in the present invention is a Dempier Bittern solution from Rio Tino of Australia, Na (36.2g / kg), Mg (41.1g / kg), Ca (0.1g / kg), K (11.4g / kg), SO 4 2- (64.0g / kg), B (0.2g / kg) and a solution containing elements were prepared, the amount of magnesium (Mg) is about 400 times the amount of calcium (Ca) A lot of solution was used. In this case, since the amount of calcium is very small, high purity hydrated magnesium carbonate can be obtained even without the process of removing calcium.
  • the carbonate solution uses a material that generates carbonate ions.
  • a material that generates carbonate ions For example, a reagent including a carbonic acid (CO 3 2- ) group such as sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) may be prepared.
  • the carbonate solution is added so that the molar ratio of magnesium and carbonate ions contained in the raw material solution is 1: 0.6 to 1: 1.0, the molar ratio is preferably 1: 0.8.
  • the prepared raw material solution and the carbonate solution are mixed and stirred to prepare a first mixed solution.
  • the raw material solution and the carbonate solution is mixed with the precipitate is produced, the resulting precipitate is magnesium carbonate and the pH of the solution is 8.6 ⁇ 8.8.
  • the hydroxide solution is prepared, mixed with the first mixed solution and stirred to prepare a second mixed solution.
  • the first mixed solution and the hydroxide solution is mixed with the precipitate is produced at the same time, the resulting precipitate is hydrated magnesium carbonate (HMC: Hydrated Magnesium Carbonate).
  • the hydroxide solution is adjusted to maintain the pH of the second mixed solution of 8 to 10, it is more preferable to maintain the pH does not exceed 10. This is because when the pH exceeds 10, the precipitate produced is not hydrated magnesium carbonate but magnesium carbonate (MgCO 3 ) and magnesium hydroxide (Mg (OH) 2) alone.
  • the hydroxide solution such as sodium (NaOH), such as hydroxide (OH -) hydroxide to use a material generating hydroxide ions
  • the hydroxide solution is added so that the molar ratio of magnesium and hydroxide ions contained in the raw material solution is 1: 0.1 ⁇ 1: 0.3, it is preferable that the molar ratio is 1: 0.2.
  • the hydrated magnesium carbonate (HMC) precipitated in the second mixed solution manufacturing step is separated through a filtering process, and then washed to remove impurities adhering to the precipitate, and then dried in an oven to obtain high-purity hydrated magnesium carbonate. (HMC) is generated.
  • the resulting high purity hydrate magnesium carbonate was either 4 (MgCO 3 ) Mg (OH) 2 4H 2 O hard hydrated magnesium carbonate or 4 (MgCO 3 ) Mg (OH) 2 5H 2 O and 4 (MgCO 3 ) Mg ( OH) 2 8H 2 O It may be a heavy hydrate magnesium carbonate, it can be adjusted by adjusting the temperature range in the drying process.
  • the produced high purity hydrate magnesium carbonate (HMC) may be roasted at a high temperature of 800 to 1000 ° C. to obtain high purity magnesium oxide (MgO).
  • a high-purity hydrate magnesium carbonate was prepared using a solution containing about 400 times more magnesium (Mg) than the amount of calcium (Ca), but another embodiment of the present invention High purity hydrate magnesium carbonate (HMC) using a solution containing elements such as Na (84.09 g / kg), Mg (9.59 g / kg), Ca (0.24 g / kg) and K (2.91 g / kg) was prepared. In other words, a solution containing about 40 times more magnesium (Mg) than calcium (Ca) was used.In this case, calcium may act as an impurity in the manufacture of hydrated magnesium carbonate, and after the calcium removal process, Hydrated magnesium carbonate was obtained.
  • HMC high-purity hydrate magnesium carbonate
  • a method of preparing magnesium carbonate including preparing a calcium and magnesium-containing raw material solution and a carbonate solution, and mixing and stirring the raw material solution and the carbonate solution to precipitate magnesium carbonate. And a second mixed solution preparing step of precipitating hydrated magnesium carbonate (HMC) by mixing and stirring a hydroxide solution in the first mixed solution and stirring the mixed solution, before preparing the first mixed solution. It further comprises a calcium carbonate precipitation step of mixing and stirring the carbonate solution to precipitate the calcium carbonate and the calcium carbonate separation step of separating the precipitated calcium carbonate.
  • HMC hydrated magnesium carbonate
  • a calcium and magnesium-containing raw material solution and a carbonate solution are prepared. Then, calcium is removed before the first mixed solution preparation step of precipitating magnesium carbonate. That is, the mixture further comprises a calcium carbonate precipitation step of precipitating calcium carbonate by mixing and stirring the raw material solution and the carbonate solution and a calcium carbonate separation step of separating the precipitated calcium carbonate.
  • the amount of calcium is about one fourth of the amount of magnesium, but in another embodiment of the present invention, the amount of calcium is about the amount of magnesium It is preferable to go through the calcium removal step because it acts as an impurity in the manufacture of hydrated magnesium carbonate because it is as much as about one-fourth.
  • the carbonate solution uses a material that generates carbonate ions.
  • a reagent including a carbonic acid (CO 3 2- ) group such as sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) may be prepared.
  • the carbonate solution is added so that the molar ratio of magnesium and carbonate ions contained in the raw material solution is 1: 0.6 to 1: 1.0, the molar ratio is preferably 1: 0.8.
  • the sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is added so that the molar ratio of magnesium and carbonate ions in the raw material solution is 1: 1.0, all the magnesium is changed to MgCO 3 .
  • the prepared raw material solution and the carbonate solution are mixed and stirred to precipitate calcium carbonate, and the precipitated calcium carbonate is separated through solid-liquid separation.
  • magnesium carbonate is precipitated at the same time as precipitated calcium carbonate, and a small amount of magnesium carbonate is also separated through solid-liquid separation, resulting in loss of magnesium.
  • composition of the raw material solution after the calcium removal process in the initial raw material solution is Na (82.25g / kg), Mg (8.62g / kg), Ca (0.09g / kg), K (2.62g / kg)
  • the solution contains elements such as.
  • a first mixed solution preparation step of precipitating magnesium carbonate and a second mixed solution preparation step of precipitating hydrated magnesium carbonate (HMC: Hydrated Magnesium Carbonate) by mixing and stirring the hydroxide solution in the first mixed solution, filtering and washing Process of removing high purity magnesium oxide through the step, drying step and roasting process is the same as the embodiment of the present invention.
  • HMC Hydrated Magnesium Carbonate
  • HMC high purity hydrate magnesium carbonate
  • MgO magnesium oxide
  • HMC high purity hydrate magnesium carbonate
  • MgO magnesium oxide
  • HMC high purity hydrate magnesium carbonate
  • MgO magnesium oxide
  • sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) was used as the carbonate solution.
  • Dempier Bittern solution from Rio Tino of Australia was used as raw material solution, Na (36.2g / kg), Mg (41.1g / kg), Ca (0.1g / kg), K (11.4g / kg), SO 4 2-
  • Magnesium carbonate is mixed with the raw material solution and mixed with the raw material solution for about 2 hours.
  • the carbonate solution prepared so that the molar ratio of magnesium and carbonate ion (CO 3 2- ) in the starting solution is 1: 0.8.
  • Scheme 1 the pH of the first mixed solution is maintained at 8.6 to 8.8.
  • a second mixed solution is prepared by adding a hydroxide solution to the first mixed solution to obtain hydrated magnesium carbonate.
  • sodium hydroxide (NaOH) solution as a hydroxide
  • the second mixed solution in which hydrate magnesium carbonate is precipitated is filtered through vacuum filtration using a vacuum pump.
  • light hydrated magnesium carbonate and heavy hydrated magnesium carbonate may be prepared according to drying conditions.
  • FIG. 3 it is a component analysis table of the high-purity hydrate magnesium carbonate prepared by drying at each temperature, heavy hydrate magnesium carbonate 4 (MgCO 3 ) .Mg (OH) 2 ⁇ 8H 2 O) dried at 25 °C is magnesium (Mg) contained 99.56%, hard hydrated magnesium carbonate 4 (MgCO 3 ), Mg (OH) 2 4H 2 O) dried at 65 °C contains 99.51% magnesium (Mg) , Hard hydrate magnesium carbonate 4 (MgCO 3 ) Mg (OH) 2 4H 2 O) dried at 100 ° C contains 99.56% magnesium (Mg), it can be confirmed that a high-purity hydrate magnesium carbonate was prepared.
  • FIG. 6 is a process diagram of preparing high-purity hydrate magnesium carbonate (HMC) and magnesium oxide (MgO) using a solution containing calcium and magnesium as starting materials according to another embodiment of the present invention.
  • HMC high purity hydrate magnesium carbonate
  • MgO magnesium oxide
  • HMC high purity hydrate magnesium carbonate
  • MgO magnesium oxide
  • sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) was used as the carbonate solution.
  • a dilute solution of Dempier Bittern from Rio Tino of Australia was used as a raw material solution.
  • K (2.91 g / kg) was used as a raw material solution.
  • a solution containing an element of, that is, a solution containing about 40 times more amount of magnesium (Mg) than the amount of calcium (Ca) was used.
  • it is a process for removing calcium (Ca) that may act as an impurity of the final product HMC.
  • Magnesium carbonate (CO 3 2- ) contained in the raw material solution is mixed with the raw material solution and mixed with the raw material solution for about 1 hour, and the calcium carbonate precipitates.
  • the calcium carbonate precipitated in step S11 is separated by solid-liquid separation, and is separated by vacuum filtration using a vacuum pump.
  • the amount of magnesium and calcium remaining in the mixed solution of the raw material solution and the carbonate solution was determined. Na (82.25g / kg), Mg (8.62g / kg), Ca (0.09g / kg), K (2.62g / kg) and the like. That is, a small amount of magnesium is removed through the calcium removal process, but there is an advantage in that high purity HMC can be manufactured by almost removing calcium.
  • the method for preparing hydrate magnesium carbonate according to the present invention can produce a high-purity heavy hydrate magnesium carbonate, hard hydrate magnesium carbonate in a solution in which calcium ions and magnesium ions coexist, thereby creating a high added value of resources.
  • magnesium oxide (MgO) of high purity can be manufactured, thereby improving economic efficiency due to the reduction of the process.

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Abstract

본 발명은 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 칼슘이온 및 마그네슘이온이 공존하여 존재하는 용액에서 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate) 및 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 칼슘이온 및 마그네슘이온이 공존하여 존재하는 용액에서 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 제조할 수 있으므로 자원의 고부가가치를 창출할 수 있으며, 종래기술과 비교하여 비교적 간단한 공정으로 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 고순도의 산화마그네슘(MgO)까지 제조할 수 있으므로 공정의 축소에 따른 경제성이 향상된다.

Description

하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법
본 발명은 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 칼슘이온 및 마그네슘이온이 공존하여 존재하는 용액에서 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate) 및 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 방법에 관한 것이다.
마그네슘과 그 화합물은 단열 및 건축자재, 농산물, 화학 및 기타 산업에 응용되어 사용되어 왔다. 전 세계의 마그네슘 생산량은 자동차산업에서 마그네슘 합금수요의 증가로 429,000tpa를 뛰어넘어 매년 증가하고 있는 추세이다. 마그네슘을 포함한 광물은 마그네사이트, 백운석, 블루사이트, 사문석 등으로 이용할 수 있는데, 이것들은 주로 내화물 또는 농산물로 가공되어 사용되어 진다.
고순도 마그네슘 제품은 해수와 간수 및 염수로부터 가공될 수 있다. 해수는 약 1~1.3g/L의 마그네슘을 포함하고 있고, 전 세계의 염수 및 간수에 존재하는 마그네슘베어링의 원료는 수십억톤으로 추정된다. 고순도 산화마그네슘(MgO)는 특히 식품 및 의약품에 사용되어지고, Mg(OH)2와 하이드레이트마그네슘카보네이트(Hydrated Magnesium Carbonate)는 가장 좋은 화재 진압제 중 하나로 여겨진다.
마그네사이트와 같은 Mg광물은 충분히 오랜 시간동안 하소하거나 녹여서 주로 내화제로 쓰이는 마그네시아나 산화마그네슘을 생산하기 위해 처리되고, 화재진압제의 첨가물, 의약품, 식품 첨가제에 사용되는 Mg 클로라이드와 하이드록옥사이드는 대부분 염수와 간수로부터 생산된다.
돌로마이트 및 마그네사이트로 부터 산화마그네슘을 제조 하는 방법으로는 돌로마이트 및 마그네사이트를 산화마그네슘과 산화칼슘으로 배소 후 해수 및 염산을 이용하여 염화마그네슘을 제조 후 결정수 제거를 하는 방법이 있다. 상기 방법은 염화마그네슘 제조 중 산화칼슘의 선택적 분리가 이루어지지 않으며, 결정수 제거와 같은 공정이 필요로 하여 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서 간단한 공정으로 고부가가치를 창출할 수 있는 고순도의 산화마그네슘의 제조방법과 함께 하이드레이트마그네슘카보네이트(Hydrated Magnesium Carbonate)의 제조방법에 대한 연구가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과 칼슘과 마그네슘이 용해된 용액으로부터 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate)를 제조하는 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 칼슘이온 및 마그네슘이온이 공존하여 존재하는 용액에서 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate)를 제조할 수 있어 자원의 고부가가치를 창출할 수 있는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래기술과 비교하여 비교적 간단한 공정으로 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 고순도의 산화마그네슘(MgO)까지 제조할 수 있으므로 공정의 축소에 따른 경제성이 향상된 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 먼저, 본 발명은 칼슘 및 마그네슘 함유 원료 용액과 카보네이트 용액을 준비하는 용액준비단계; 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 마그네슘카보네이트를 침전시키는 제1혼합용액제조단계; 및 상기 제1혼합용액에 수산화물용액을 혼합하고 교반하여 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate)를 침전시키는 제2혼합용액제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 카보네이트용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온의 몰비가 1:0.6~1:1.0가 되도록 첨가된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 카보네이트용액은 소듐카보네이트(Na2CO3)가 용해된 용액이다. 한편, 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온의 몰비가 1:1.0가 되도록 상기 소듐카보네이트(Na2CO3)를 첨가하면 마그네슘이 모두 MgCO3로 변하게 된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수산화물용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 수산화이온의 몰비가 1:0.1~1:0.3가 되도록 첨가된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 수산화물용액은 수산화나트륨(NaOH)이 용해된 용액이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2혼합용액제조단계는 상기 제2혼합용액의 pH를 8보다 크고 10보다 작은 범위에서 유지된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제2혼합용액제조단계 후 상기 제2혼합용액을 필터링하여 침전물을 분리하는 필터링단계; 분리된 침전물에 붙은 불순물을 제거하기 위해 세척하는 세척단계; 및 불순물이 제거된 침전물을 오븐에서 건조하는 건조단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)는 4(MgCO3)Mg(OH)24H2O, 4(MgCO3)Mg(OH)25H2O 및 4(MgCO3)Mg(OH)28H2O로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이다.
바람직한 실시예에 있어서, 건조된 상기 침전물을 800 내지 1000℃에서 로스팅하여 고순도의 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 단계를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1혼합용액제조단계 전에 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 칼슘카보네이트를 침전시키는 칼슘카보네이트침전단계; 및 침전된 상기 칼슘카보네이트를 분리하는 칼슘카보네이트분리단계;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 카보네이트용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온의 몰비가 1:0.6~1:1.0가 되도록 첨가된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 카보네이트용액은 소듐카보네이트(Na2CO3)가 용해된 용액이다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명에 의하면 칼슘이온 및 마그네슘이온이 공존하여 존재하는 용액에서 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 제조할 수 있으므로 자원의 고부가가치를 창출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 칼슘이온 및 마그네슘이온이 공존하여 존재하는 용액에서 고순도의 중질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트, 경질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 함께 제조할 수 있으므로 자원의 고부가가치를 창출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 종래기술과 비교하여 비교적 간단한 공정으로 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 고순도의 산화마그네슘(MgO)까지 제조할 수 있으므로 공정의 축소에 따른 경제성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 칼슘과 마그네슘이 함유된 용액을 출발물질로 하여 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC) 및 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 공정도이다.
도 2는 워싱과정을 거친 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 건조하여 얻어진 다양한 HMC의 XRD 분석결과이다.
도 3은 각각의 온도에서 건조되어 제조된 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 성분분석표이다.
도 4는 건조과정을 거친 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 1000℃에서 로스팅하여 얻어진 산물의 XRD 분석결과이다.
도 5는 제조된 고순도 산화마그네슘의 성분분석표이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 칼슘과 마그네슘이 함유된 용액을 출발물질로 하여 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC) 및 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 공정도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 기술적 특징은 칼슘이온 및 마그네슘이온이 동시에 공존하는 용액에서 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate)를 제조할 수 있는 방법에 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 카보네이트의 제조방법은 칼슘 및 마그네슘 함유 원료 용액과 카보네이트 용액을 준비하는 용액준비단계와, 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 마그네슘카보네이트를 침전시키는 제1혼합용액제조단계 및 상기 제1혼합용액에 수산화물용액을 혼합하고 교반하여 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate)를 침전시키는 제2혼합용액제조단계를 포함한다.
여기서, 칼슘 및 마그네슘 함유 원료용액은 해수, 돌로마이트 또는 마그네사이트의 배소 후 침출액, 해수담수화 과정에서 발생하는 고농축 해수를 포함하여 칼슘이온 및 마그네슘이온이 동시에 공존하는 용액일 수 있으며, 해수인 경우 pH가 통상 6-7이다.
본 발명에서 사용한 칼슘 및 마그네슘 함유 원료용액은 호주의 Rio Tino사의 Dempier Bittern용액으로서, Na(36.2g/kg), Mg(41.1g/kg), Ca(0.1g/kg), K(11.4g/kg), SO4 2-(64.0g/kg), B(0.2g/kg) 등의 원소가 포함된 용액을 준비하였는데, 마그네슘(Mg)의 양이 칼슘(Ca)의 양보다 약 400배 정도 많이 함유된 용액을 사용하였다. 이 경우 칼슘의 양이 매우 적어 칼슘제거과정을 거치지 않더라도 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 얻을 수 있다.
상기 카보네이트용액은 탄산이온을 생성하는 물질을 사용하는데, 예를 들어 소듐카보네이트(Na2CO3) 등 탄산(CO3 2-)기를 포함한 시약을 준비할 수 있다. 이 때, 상기 카보네이트용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온의 몰비가 1:0.6~1:1.0가 되도록 첨가되는데, 몰비가 1:0.8인 것이 바람직하다.
준비된 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 제1혼합용액제조한다. 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액은 혼합과 동시에 침전물이 생성되는데, 생성되는 침전물은 마그네슘카보네이트이며 용액의 pH는 8.6~8.8이다.
일정 시간 경과 후, 상기 수산화물용액을 준비하여 상기 제1혼합용액에 혼합하고 교반하여 제2혼합용액을 제조한다. 상기 제1혼합용액과 상기 수산화물용액은 혼합과 동시에 침전물이 생성되는데, 생성되는 침전물은 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate)이다.
이 때, 상기 수산화물용액은 제2혼합용액의 pH가 8~10을 유지하도록 조절되는데, pH가 10을 넘지 않도록 유지하는 것이 보다 바람직하다. pH가 10을 넘게 되면 생성되는 침전물이 하이드레이트 마그네슘 카보네이트가 아니라 마그네슘카보네이트(MgCO3)와 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 단독으로 생성되기 때문이다.
한편, 상기 수산화물용액은 수산화이온을 생성하는 물질을 사용하는데, 예를 들어 수산화나트륨(NaOH) 등 수산화(OH-)기를 포함한 시약을 준비할 수 있다. 이 때, 상기 수산화물용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 수산화이온의 몰비가 1:0.1~1:0.3가 되도록 첨가되는데, 몰비가 1:0.2인 것이 바람직하다.
제2혼합용액제조단계에서 침전된 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)는 이후 필터링과정을 통해 분리되며, 침전물에 붙어 있는 불순물을 제거하기 위해 세척과정을 거친 후 오븐에서의 건조과정을 통해 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)가 생성된다.
생성되는 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)는 4(MgCO3)Mg(OH)24H2O의 경질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트나 4(MgCO3)Mg(OH)25H2O와 4(MgCO3)Mg(OH)28H2O의 중질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트일 수 있는데, 상기 건조과정에서의 온도범위를 조절함에 따라 조절할 수 있다.
한편, 생성된 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)를 800 내지 1000℃의 고온에서 로스팅(roasting)하여 고순도의 산화마그네슘(MgO)을 얻어낼 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에서는 마그네슘(Mg)의 양이 칼슘(Ca)의 양보다 약 400배 정도 많이 함유된 용액을 사용하여 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)를 제조하였는데, 본 발명의 다른 실시예에서는 Na(84.09g/kg), Mg(9.59g/kg), Ca(0.24g/kg), K(2.91g/kg) 등의 원소가 포함된 용액을 사용하여 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)를 제조하였다. 즉, 마그네슘(Mg)의 양이 칼슘(Ca)의 양보다 약 40배 정도 많이 함유된 용액을 사용하였는데, 이 경우 칼슘이 하이드레이트 마그네슘 카보네이트 제조에 불순물로 작용할 수 있으므로 칼슘제거과정을 거친 후 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 얻어 내었다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 마그네슘 카보네이트의 제조방법은 칼슘 및 마그네슘 함유 원료 용액과 카보네이트 용액을 준비하는 용액준비단계와, 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 마그네슘카보네이트를 침전시키는 제1혼합용액제조단계 및 상기 제1혼합용액에 수산화물용액을 혼합하고 교반하여 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)를 침전시키는 제2혼합용액제조단계를 포함하는데, 상기 제1혼합용액제조단계 전에 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 칼슘카보네이트를 침전시키는 칼슘카보네이트침전단계 및 침전된 상기 칼슘카보네이트를 분리하는 칼슘카보네이트분리단계를 더 포함한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예와 마찬가지로 칼슘 및 마그네슘 함유 원료 용액과 카보네이트 용액을 준비한다. 그리고, 마그네슘카보네이트를 침전시키는 제1혼합용액제조단계 전에 칼슘제거과정을 거친다. 즉, 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 칼슘카보네이트를 침전시키는 칼슘카보네이트침전단계 및 침전된 상기 칼슘카보네이트를 분리하는 칼슘카보네이트분리단계를 더 포함하여 진행한다.
칼슘 및 마그네슘 함유 원료 용액과 카보네이트 용액을 혼합하면 침전이 일어나는데 칼슘카보네이트와 마그네슘카보네이트가 동시에 침전된다. 본 발명의 일 실시예에서는 칼슘의 양이 마그네슘의 양의 약 400분의 1정도로 적기 때문에 하이드레이트 마그네슘 카보네이트 제조에 불순물로 작용하지 않지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 칼슘의 양이 마그네슘의 양의 약 40분의 1정도로 많기 때문에 하이드레이트 마그네슘 카보네이트 제조에 불순물로 작용하게 되므로 칼슘제거단계를 거치는 것이 바람직하다.
상기 카보네이트용액은 탄산이온을 생성하는 물질을 사용하는데, 예를 들어 소듐카보네이트(Na2CO3) 등 탄산(CO3 2-)기를 포함한 시약을 준비할 수 있다. 이 때, 상기 카보네이트용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온의 몰비가 1:0.6~1:1.0가 되도록 첨가되는데, 몰비가 1:0.8인 것이 바람직하다. 한편, 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온의 몰비가 1:1.0가 되도록 상기 소듐카보네이트(Na2CO3)를 첨가하면 마그네슘이 모두 MgCO3로 변하게 된다.
준비된 상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 칼슘카보네이트를 침전시키고, 침전된 상기 칼슘카보네이트를 고액분리를 통해 분리시킨다. 이 때, 침전된 칼슘카보네이트와 동시에 마그네슘카보네이트도 침전되게 되는데 고액분리를 통해 소량의 마그네슘카보네이트도 함께 분리하게 되어 마그네슘의 손실이 일어나게 된다. 그러나 상기 과정을 통해 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 불순물로 작용하는 칼슘의 대부분을 제거할 수 있으며, 마그네슘의 손실은 고순도 하이드레이트 마그네슘의 순도에 작은 영향만을 미치게 되므로 칼슘제거과정을 거치는 것이 바람직하다. 이는 최초 원료용액에서 상기와 같은 칼슘제거과정을 거친 후의 원료용액의 구성이 Na(82.25g/kg), Mg(8.62g/kg), Ca(0.09g/kg), K(2.62g/kg) 등의 원소가 포함된 용액임을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
이후 마그네슘카보네이트를 침전시키는 제1혼합용액제조단계와 상기 제1혼합용액에 수산화물용액을 혼합하고 교반하여 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate)를 침전시키는 제2혼합용액제조단계, 필터링단계, 세척단계, 건조단계 및 로스팅과정을 통한 고순도의 산화마그네슘 제거단계 등의 과정은 본 발명의 일 실시예와 동일하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 칼슘과 마그네슘이 함유된 용액을 출발물질로 하여 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC) 및 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 공정도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC) 및 산화마그네슘(MgO)을 제방법을 구체적으로 설명한다.
실시예 1
고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC) 및 산화마그네슘(MgO) 제조방법
(S10) 원료용액 및 카보네이트용액 준비단계
칼슘이온과 마그네슘이온이 동시에 공존하는 원료용액과 카보네이트용액을 준비하는 단계로, 본 실시예에서는 카보네이트용액으로 소듐카보네이트(Na2CO3)를 사용하였다. 원료용액으로는 호주의 Rio Tino사의 Dempier Bittern용액을 사용하였는데, Na(36.2g/kg), Mg(41.1g/kg), Ca(0.1g/kg), K(11.4g/kg), SO4 2-(64.0g/kg), B(0.2g/kg) 등의 원소가 포함된 용액 즉, 마그네슘(Mg)의 양이 칼슘(Ca)의 양보다 약 400배 정도 많이 함유된 용액을 사용하였다.
마그네슘(Mg)이 41.1g/kg이 함유된 원료용액 5kg을 사용하였는데, 원료용액의 pH는 6.95이다.
원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온(CO3 2-)의 몰비가 1:0.8이 되도록 1.932M의 카보네이트용액을 만드는데, 소듐카보네이트(Na2CO3) 고상 시약 716.8g을 3.5L 해수에 용해시켜 제조한다.
(S20) 제1혼합용액제조단계
칼슘이온과 마그네슘이온이 동시에 공존하는 원료용액에 카보네이트용액을 첨가하여 마그네슘카보네이트를 침전시키는 단계이다. 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온(CO3 2-) 의 몰비가 1:0.8이 되도록 만든 카보네이트용액을 원료용액과 혼합하여 2시간 정도 교반하면 마그네슘카보네이트가 침전하게되는데, 이 때의 반응은 [반응식 1]과 같으며, 제1혼합용액의 pH는 8.6에서 8.8을 유지한다.
[반응식 1]
4Mg2+ + 4Na2CO3 + 12H2O → 4(MgCO3·3H2O)+ 8Na+
(S30) 제2혼합용액제조단계(고순도 하이드레이트 카보네이트 침전)
제1혼합용액제조단계(S20)를 수행한 후, 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 얻기 위해 제1혼합용액에 수산화물용액을 첨가하여 제2혼합용액을 제조하는 단계이다. 본 실시예에서는 수산화물용액으로 수산화나트륨(NaOH)을 사용하였으며, 원료용액에 함유된 마그네슘과 수산화이온(OH-)의 몰비가 1:0.2가 되도록 2.415M의 수산화물용액용액을 만드는데, 수산화나트륨(NaOH) 고상 시약 135.25g을 1.4L 해수에 용해시켜 제조한다.
제1혼합용액과 수산화물용액을 혼합하여 4시간 정도 교반하면 하이드레이트 마그네슘카보네이트가 침전하게되는데, 이 때의 반응은 [반응식 2]과 같으며, 제2혼합용액의 pH는 10을 넘지않는 범위에서 유지한다.
[반응식 2]
4(MgCO3·3H2O)+ Mg2+ + 2NaOH → 4(MgCO3)·Mg(OH)2·8H2O) + 2Na++ 4H2O
(S40) 필터링 단계
하이드레이트 마그네슘 카보네이트가 침전된 제2혼합용액을 진공펌프(Vaccum Pump)를 이용해 감압여과를 통한 필터링을 수행하는 단계이다.
(S50) 워싱(washing)단계
필터링 후 침전된 하이드레이트 마그네슘 카보네이트에 붙어 있는 불순물(Na, Cl, SO4 2- 등)을 제거하기 위해 DI 워터에 수 차례(3회 정도) 워싱을 실시하는 단계이다.
(S60) 건조단계
워싱과정을 거친 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 건조하는 단계로서, 건조 조건에 따라 경질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(Light Hydrated Magnesium Carbonate)와 중질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(Heavy Hydrated Magnesium Carbonate)를 제조할 수 있다.
도 2를 참조하면, 워싱과정을 거친 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 100℃와 65℃에서 건조하여 경질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트4(MgCO3)·Mg(OH)2·4H2O)가 제조되었고, 25℃에서 건조하여 중질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트4(MgCO3)·Mg(OH)2·8H2O)가 제조되었음 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 각각의 온도에서 건조되어 제조된 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 성분분석표인데, 25℃에서 건조된 중질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트4(MgCO3)·Mg(OH)2·8H2O)는 마그네슘(Mg)이 99.56% 함유되어 있음을 확인할 수 있고, 65℃에서 건조된 경질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트4(MgCO3)·Mg(OH)2·4H2O)는 마그네슘(Mg)이 99.51% 함유되어 있으며, 100℃에서 건조된 경질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트4(MgCO3)·Mg(OH)2·4H2O)는 마그네슘(Mg)이 99.56% 함유되어 있어, 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트가 제조되었음을 확인할 수 있다.
(S70) 로스팅(Roasting)단계
건조단계를 거쳐 제조된 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 로스팅하는 단계로서, 800℃ 이상의 온도(약 1000℃)에서 3시간 동안 로스팅하면 로스팅 과정 중 H2O와 CO2가 사라지고 최종적으로 산화마그네슘(MgO)이 남게 되는데, 고순도의 산화마그네슘을 얻어낼 수 있다. 이 때의 반응은 [반응식 3]과 같다.
[반응식 3]
4(MgCO3)·Mg(OH)2·nH2O) → MgO + CO2↑ + H2O↑
도 4를 참조하면, 건조과정을 거친 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 1000℃에서 로스팅하여 얻어진 산물의 XRD 분석결과인데, 분석결과 MgO임을 확인 할 수 있으며, 도 5를 참조하면, 마그네슘의 순도가 98.85%인바 고순도의 산화마그네슘을 제조할 수 있음을 확인하였다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 칼슘과 마그네슘이 함유된 용액을 출발물질로 하여 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC) 및 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 공정도이다.
도 6을 참조하여 칼슘제거과정이 포함된 본 발명의 다른 실시예에 의한 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC) 및 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 방법을 구체적으로 설명한다.
실시예 2
고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC) 및 산화마그네슘(MgO) 제조방법
(S10) 원료용액 및 카보네이트용액 준비단계
칼슘이온과 마그네슘이온이 동시에 공존하는 원료용액과 카보네이트용액을 준비하는 단계로, 본 실시예에서는 카보네이트용액으로 소듐카보네이트(Na2CO3)를 사용하였다. 원료용액으로는 호주의 Rio Tino사의 Dempier Bittern용액을 희석하여 사용하였는데, Na(84.09g/kg), Mg(9.59g/kg), Ca(0.24g/kg), K(2.91g/kg) 등의 원소가 포함된 용액 즉, 마그네슘(Mg)의 양이 칼슘(Ca)의 양보다 약 40배 정도 많이 함유된 용액을 사용하였다.
마그네슘(Mg)이 9.6g/kg이 함유된 원료용액 500㎖를 준비한다. 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온(CO3 2-)의 몰비가 1:0.8이 되도록 1.932M의 카보네이트용액을 만드는데, 소듐카보네이트(Na2CO3) 고상 시약 3.48g을 용해시켜 제조한다.
(S11) 칼슘카네이트 침전단계
칼슘이온과 마그네슘이온이 동시에 공존하는 원료용액에 카보네이트용액을 첨가하여 칼슘카보네이트를 침전시키는 단계이다. 즉, 최종산물인 HMC의 불순물로 작용할 수 있는 칼슘(Ca)을 제거하기 위한 공정이다. 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온(CO3 2-) 의 몰비가 1:0.8이 되도록 만든 카보네이트용액을 원료용액과 혼합하여 1시간 정도 교반하면 칼슘카보네이트가 침전하게되는데, 이 때의 반응은 [반응식 4]과 같다.
[반응식 4]
Ca2+ + Na2CO3 → 2Na+ + CaCO3↓
Mg2+ + Na2CO3 → 2Na+ + MgCO3↓
(S12) 칼슘카네이트 분리단계
S11단계에서 침전된 칼슘카보네이트는 고액분리를 통해 분리되는데, 진공펌프(Vaccum Pump)를 이용한 감압여과를 통해 분리된다.
이때 원료용액과 카보네이트용액이 혼합된 용액에 남아있는 마그네슘과 칼슘의 양을 확인한 결과, Na(82.25g/kg), Mg(8.62g/kg), Ca(0.09g/kg), K(2.62g/kg) 등으로 구성되었다. 즉, 칼슘제거과정을 통해 마그네슘이 소량 제거되었으나 칼슘이 거의 제거됨을로써 고순도 HMC를 제조할 수 있는 이점이 있다.
이하 실시예 1에서 설명한 S20~S70단계와 동일한 과정을 통해 고순도 하이드레이트 마그네슘 카보네이트 및 산화마그네슘을 제조하므로 그 설명은 생략한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명에 의한 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법은 칼슘이온 및 마그네슘이온이 공존하여 존재하는 용액에서 고순도의 중질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트, 경질 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 함께 제조할 수 있으므로 자원의 고부가가치를 창출할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 종래기술과 비교하여 비교적 간단한 공정으로 고순도의 하이드레이트 마그네슘 카보네이트를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 고순도의 산화마그네슘(MgO)까지 제조할 수 있으므로 공정의 축소에 따른 경제성이 향상된다.

Claims (12)

  1. 칼슘 및 마그네슘 함유 원료 용액과 카보네이트 용액을 준비하는 용액준비단계;
    상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 마그네슘카보네이트를 침전시키는 제1혼합용액제조단계; 및
    상기 제1혼합용액에 수산화물용액을 혼합하고 교반하여 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC: Hydrated Magnesium Carbonate)를 침전시키는 제2혼합용액제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카보네이트용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온의 몰비가 1:0.6~1:1.0이 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 카보네이트용액은 소듐카보네이트(Na2CO3)가 용해된 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수산화물용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 수산화이온의 몰비가 1:0.1~1:0.3이 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수산화물용액은 수산화나트륨(NaOH)이 용해된 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2혼합용액제조단계는 상기 제2혼합용액의 pH를 8보다 크고 10보다 작은 범위에서 유지하는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2혼합용액제조단계 후
    상기 제2혼합용액을 필터링하여 침전물을 분리하는 필터링단계;
    분리된 침전물에 붙은 불순물을 제거하기 위해 세척하는 세척단계; 및
    불순물이 제거된 침전물을 오븐에서 건조하는 건조단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하이드레이트 마그네슘 카보네이트(HMC)는 4(MgCO3)Mg(OH)24H2O, 4(MgCO3)Mg(OH)25H2O 및 4(MgCO3)Mg(OH)28H2O로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    건조된 상기 침전물을 800 내지 1000℃에서 로스팅하여 고순도의 산화마그네슘(MgO)을 제조하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1혼합용액제조단계 전에
    상기 원료 용액과 상기 카보네이트용액을 혼합하고 교반하여 칼슘카보네이트를 침전시키는 칼슘카보네이트침전단계; 및
    침전된 상기 칼슘카보네이트를 분리하는 칼슘카보네이트분리단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 카보네이트용액은 상기 원료용액에 함유된 마그네슘과 탄산이온의 몰비가 1:0.6~1:1.0이 되도록 첨가되는 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 카보네이트용액은 소듐카보네이트(Na2CO3)이 용해된 것을 특징으로 하는 하이드레이트 마그네슘 카보네이트의 제조방법.
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