KR101588728B1 - 유동층상 보일러의 비산재를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

유동층상 보일러의 비산재를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101588728B1
KR101588728B1 KR1020140120381A KR20140120381A KR101588728B1 KR 101588728 B1 KR101588728 B1 KR 101588728B1 KR 1020140120381 A KR1020140120381 A KR 1020140120381A KR 20140120381 A KR20140120381 A KR 20140120381A KR 101588728 B1 KR101588728 B1 KR 101588728B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
clinker
blaine
fly ash
gamma
Prior art date
Application number
KR1020140120381A
Other languages
English (en)
Inventor
유영길
김현
송명신
나승현
강승민
이성현
Original Assignee
주식회사 디제론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 디제론 filed Critical 주식회사 디제론
Priority to KR1020140120381A priority Critical patent/KR101588728B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101588728B1 publication Critical patent/KR101588728B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3021—Milling, crushing or grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/40—Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/404—Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/60—Inorganic bases or salts
    • B01D2251/602—Oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/60—Inorganic bases or salts
    • B01D2251/608—Sulfates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

본 발명은 고형분 기준으로 클링커(climker) 총 중량에 대하여, 유동층상 보일러 비산재 35 내지 70 중량%, 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 폐주물사 분체 25 내지 50 중량%, 및 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 제지 애쉬 분체 5 내지 15 중량%를 포함하는 성분들을, 상기 성분들 100 중량부를 기준으로 15~25 중량부의 물과 혼합하여 클링커를 성형하고, 건조 및 소성하여 제조되는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다.

Description

유동층상 보일러의 비산재를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법{A Composite of gamma-dicalcium silicate for CO2 capture comprising fly ash of fluidize-bed boiler and manufacturing method thereof}
본 발명은 산업체, 화력발전소 등에서 방출되는 이산화탄소 및 대기 중의 이산화탄소를 포획할 수 있는 기능성 재료인 감마-이칼슘실리케이트 재료에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 유동층상 보일러 비산재와 폐기되는 주물사를 사용하여 제조되는 결정형태가 다른 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
이산화탄소는 온실가스(greenhouse gas) 중의 하나로서 지구 온난화에 가장 심각한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그러므로, 이러한 이산화탄소의 대기배출을 제어하지 않으면 지구온난화로 인하여 지구환경 재앙을 초래할 수도 있다. 따라서 화석연료의 연소로 발생된 가스기류(gas stream)인 배가스(flue gas), 석탄의 가스화로 생산된 합성가스(syngas, 또는 석탄가스), 및 천연가스의 개질로 생산된 합성가스 기류(통상 연료가스라 칭함) 등에 함유되어 있는 이산화탄소를 제거하는 것은 인류에게 있어 매우 중요한 과제라고 할 수 있다.
배가스에서 이산화탄소를 제거하는 방법으로는 습식화학세정(wet chemical scrubbing), 흡착(adsorption), 막분리(membranes), 저온냉각분리 등이 있으나, 이러한 방법들은 비용이 높기 때문에, 특히 대용량 배가스에서 이산화탄소를 회수하는 것에는 사용하기 어렵다.
배가스에서 이산화탄소를 제거하는 다른 방법으로는 건식화학세정(dry chemical scrubbing)이 있다. 이 방법은 습식화학세정에서 사용하는 액체 용매(solvent) 대신에 고체를 사용하는 기술이다. 즉, 고체 흡수제(sorbent)에 있는 활성성분과 이산화탄소가 흡수반응기에서 화학반응을 하여 탄산염 또는 중탄산염을 생성함으로써 가스기류에서 이산화탄소를 제거하고 이산화탄소를 흡수한 흡수제는 재생반응기에서 열을 가하여 재생시켜 반복적으로 사용하는 기술이다. 상기와 같은 건식화학세정기술을 건식 재생 흡수기술(dry regenerable sorbent technology)이라고도 부른다.
건식재생 흡수기술의 특징은 우선 소재가 저가이며, 재생하여 재사용 가능하며, 설계 유연성(design flexibility), 친환경적 저에너지 흡수공정 적용성, 고효율 이산화탄소 흡수성(흡수능과 반응성) 등 여러 측면에서 뛰어나기 때문에, 타 기술과 비교하여 지속 성장 개발이 가능한 미래기술이라 할 수 있다.
미국특허 제 6,387,337B1(2002.5.14.) 호는 이동층 반응기(moving-bed reactor)에서 93-1,093℃(200-2,000℉)의 온도 범위에서 알칼리 또는 알칼리 토금속 화합물을 사용하여 이산화탄소의 흡수 및 재생을 연속적으로 수행하는 이산화탄소 회수방법을 제시하고 있다. 여기서 흡수제는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 화합물을 지지체에 담지(deposit)시킨 흡수제로 국한되고 있다.
그러나, 상기 특허는 이산화탄소의 회수비용이 높고, 환경친화성이 부족하다는 단점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저렴한 비용으로 효율적으로 이산화탄소를 포집할 수 있는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유동층상 보일러에서 발생하는 비산재와 주물공장에서 대량으로 방출되어 폐기되는 폐주물사를 활용하여 제조됨으로써 환경보호에 기여할 수 있는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은
고형분 기준으로 클링커(climker) 총 중량에 대하여, 유동층상 보일러 비산재 35 내지 70 중량%, 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 폐주물사 분체 25 내지 50 중량%, 및 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 제지 애쉬 분체 5 내지 15 중량%를 포함하는 성분들을, 상기 성분들 100 중량부를 기준으로 15~25 중량부의 물과 혼합하여 클링커를 성형하고, 건조 및 소성하여 제조되는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은,
(a) 고형분 기준으로 클링커(climker) 총 중량에 대하여, 유동층상 보일러 비산재 35 내지 70 중량%, 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 폐주물사 분체 25 내지 50 중량%, 및 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 제지 애쉬 분체 5 내지 15 중량%를 포함하는 성분들을, 상기 성분들 100 중량부를 기준으로 15~25 중량부의 물과 혼합하여 클링커를 성형하고 건조하는 단계;
(b) 상기 건조한 클링커를 전기로에서 1,300℃ 내지 1,450℃로 소성하는 단계; 및
(c) 상기 소성이 완료된 후 전기로를 냉각시켜서 클링커를 회수하는 단계;를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물은 대량으로 발생되나 재활용 가치가 거의 없는 유동층상 보일러에서 발생하는 비산재와 주물공장 등에서 대량으로 방출되어 폐기되는 폐주물사를 활용하여 제조되므로, 폐기물 재활용 방법으로서 환경보호에 큰 기여를 할 수 있다.
또한, 이산화탄소 건식 재생흡수 기술 중의 하나인 포획 방법(capture process)에 의해 이산화탄소의 방출 시 또는 대기중의 이산화탄소를 효율적으로 탄산염화시켜 포획할 수 있으므로, 이산화탄소 저감에 매우 우수한 효과를 제공하며, 그에 따라 지구온난화 방지에도 크게 기여할 수 있다.
또한, 벽돌, 인터록킹, 경계석 등의 시멘트 제품에 혼합 사용되어 우수한 이산화탄소 포획특성을 나타내므로 다양한 분야에 유용하게 활용될 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 감마-이칼슘실리케이트의 엑스선에 의한 리이트발드(Rietvald)법에 의한 정량분석 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 시험예 1에서 감마-이칼슘실리케이트 화합물의 이산화 탄소포획성능을 확인하기 위하여 실시된 분말-엑스선 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 고형분을 기준으로 클링커(climker) 총 중량에 대하여, 유동층상 보일러 비산재 35 내지 70 중량%, 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 폐주물사 분체 25 내지 50 중량%, 및 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 제지 애쉬 분체 5 내지 15 중량%를 포함하는 성분들을, 상기 성분들 100 중량부를 기준으로 15~25 중량부의 물과 혼합하여 클링커를 성형하고, 건조 및 소성하여 제조되는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물에 관한 것이다.
상기 유동층상 보일러 비산재로는 생석회(CaO) 30 내지 60 중량% 및 무수석고(CaSO4) 30 내지 60 중량%를 포함하는 것이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 생석회(CaO) 40 내지 50 중량% 및 무수석고(CaSO4) 40 내지 50 중량%를 포함하는 것이 사용될 수 있다.
상기 폐주물사로는 실리카(SiO2)를 60 내지 90 중량%로, 더욱 바람직하게는 70 내지 80 중량%로 포함하는 것이 사용될 수 있다.
상기 제지 애쉬로는 산화칼슘(CaO)을 70 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 80 중량% 이상으로 포함하는 것이 사용될 수 있다.
상기 유동층상 보일러 비산재는 광물조성 상 생석회 성분이 약 40 중량% 이상, 무수석고 성분이 약 40% 이상이 함유되어 있으며, 과잉의 생석회 성분으로 인하여 일반 보통 포틀랜드 시멘트의 치환용 재료로의 사용이 불가능할 뿐 아니라, 무수석고의 함량이 높아 보통 포틀랜드 시멘트 제조에도 사용할 수 없는 문제점이 있어 전량 폐기되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 재활용 불가능 상태의 유동층상 보일러 비산재를 활용하는 방법으로서, 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 대량으로 발생되나 재활용 가치가 거의 없는 국내의 유동층상 보일러에서 발생하는 비산재와 주물공장 등에서 대량으로 방출되어 폐기되는 폐주물사를 활용하여, 이산화탄소 건식 재생흡수 기술 중의 하나인 포획 방법(capture process)에 의해 이산화탄소의 방출 시 또는 대기중의 이산화탄소를 탄산염화시켜 포획하는 데 필요한 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 명에서 사용되는 제지 애쉬는 제지 공장에서 사용된 후 소각된 것이 사용될 수 있다.
본 발명은 유동층상 보일러에서 발생하는 비산재와 주물공장 등에서 대량으로 방출되어 폐기되는 폐주물사를 활용하여, 지구 온난화의 주범이라고 할 수 있는 이산화탄소를 저감시키므로, 환경보호, 폐자원의 활용 및 산업자원의 안정적 확보라는 측면에서 매우 유용하다.
본 발명의 감마-이칼슘실리케이트 조성물은 벽돌, 인터록킹, 경계석 등의 시멘트 제품에 혼합 사용되어 우수한 이산화탄소 포획특성을 나타낼 수 있기 때문에 활용도가 매우 우수한 특징을 갖는다.
상기 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물의 제조방법은
(a) 고형분을 기준으로 클링커(climker) 총 중량에 대하여, 유동층상 보일러 비산재 35 내지 70 중량%, 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 폐주물사 분체 25 내지 50 중량%, 및 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 제지 애쉬 분체 5 내지 15 중량%를 포함하는 성분들을, 상기 성분들 100 중량부를 기준으로 15~25 중량부의 물과 혼합한 후 클링커를 성형하고 건조하는 단계;
(b) 상기 건조한 클링커를 전기로에서 1,300℃ 내지 1,450℃로 소성하는 단계; 및
(c) 상기 소성이 완료된 후 전기로를 냉각시켜서 클링커를 회수하는 단계;를 포함한다.
상기 유동층상 보일러 비산재로는 생석회(CaO) 30 내지 60 중량% 및 무수석고(CaSO4) 30 내지 60 중량%를 포함하는 것이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 생석회(CaO) 40 내지 50 중량% 및 무수석고(CaSO4) 40 내지 50 중량%를 포함하는 것이 사용될 수 있다.
상기 폐주물사로는 실리카(SiO2)를 60 내지 90 중량%로, 더욱 바람직하게는 70 내지 80 중량%로 포함하는 것이 사용될 수 있다.
상기 제지 애쉬로는 산화칼슘(CaO)을 70 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 80 중량% 이상으로 포함하는 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 (a) 단계에서 성형되는 클링커의 크기는 지름이 약 1mm~3mm 일 수 있다. 그리고, 상기 성형된 클링커의 건조시간은 자연건조인 경우 대략 0.3~3일이다.
상기 (b) 단계의 소성 과정에서 전기로의 승온속도는 1~30℃/min 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5~15℃/min이다. 전기로의 승온속도가 상기 범위 내에서 이루어지는 경우_감마 이칼슘실리케이트 제조 수율이 높아지기 때문에 바람직하다.
상기 (c) 단계의 클링커의 회수 과정에서 전기로는 800℃ 내지 1,000℃까지는 자연 냉각시키고, 그 후에는 3~30분 이내, 더욱 바람직하게는 10~20분 이내에 대기온도까지 급냉시키는 것이 바람직하다. 상기에서 급냉방법으로는 이 분야에서 공지되어 있는 방법이 모두 적용될 수 있으며, 특히_바람을 강하게 불어 냉각시키는 가풍 급냉_방법이 바람직하다. 상기와 같은 방식으로 전기로를 냉각시키는 경우__감마 이칼슘실리케이트 제조 수율이 높아질 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 (c) 단계의 소성은 0.1~3시간, 바람직하게는 0.5~2시간 동안 이루어질 수 있다.
본 발명의 제조방법은 상기 (c) 단계에서 제조된 감마-이칼슘실리케이트를 분말도 3,000 내지 4,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄하는 단계를 더 포함하여 감마-이칼슘실리케이트가 적절한 분말도를 가지게 할 수 있다. 사실, 상기 감마-이칼슘실리케이트는 대기 중에서 자연적으로 분화하여 분체상으로 되나, 필요에 따라 상기와 같이 강제분쇄하여 사용하는 것도 가능하다.
상기에서 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물에 관하여 기재된서 내용은 상기 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물의 제조방법에 모두 적용될 수 있으며, 반대의 경우도 마찬가지이다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예 1: 이산화탄소 포획용 감마- 이칼슘실리케이트 조성물의 제조
고형분을 기준으로 클링커(climker) 총 중량에 대하여, 생석회(CaO) 성분 45 중량% 및 무수석고(CaSO4) 성분 45 중량%를 함유한 유동층상 보일러 비산재 50 중량%; 실리카(SiO2) 함량이 75 중량%인 폐주물사를 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 폐주물사 분체 40 중량%; 및 제지 공장에서 사용된 후 소각되어 산화칼슘(CaO)이 90 중량%로 포함된 제지 애쉬를 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 제지 애쉬 분체 10 중량%를 혼합하고, 상기 혼합성분 100 중량부를 기준으로 20 중량부의 물과 혼합하여 지름 1cm 정도의 크기로 클링커를 제조하고, 1일간 공기 중에서 자연 건조시켰다.
상기 건조한 클링커를 전기로에 넣고, 승온속도 10℃/min로 가온하여, 1, 400℃에서 1시간 동안 소성시켰다. 상기 전기로의 온도가 900℃로 냉각될 때까지 기다린 후, 가풍 급냉 방법에 의해 20분간 전기로를 급냉시켜 대기온도와 동일하게 냉각시킨 후, 감마-이칼슘실리케이트 조성물인 클링커를 회수하였다.
상기 클링커를 다시 분말도 3,500 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄하여 최종적으로 감마-이칼슘실리케이트 조성물을 제조하였다.
제조한 감마-이칼슘실리케이트의 성분을 확인하기 위하여 엑스선에 의한 리이트발드(Rietvald)법에 의한 성분의 정량분석을 실시하였다. 정량분석 결과(도 1) 감마-이칼슘실리케이트의 량은 전체 중량에 대해 80.5 중량% 이상인 것을 확인할 수 있었다.
시험예 1: 감마- 이칼슘실리케이트 조성물의 이산화탄소 포획성능 확인
상기 실시예 1에서 제조된 감마-이칼슘실리케이트 조성물 100중량부를 물 7.5중량부와 잘 혼합한 후 밀도가 1,500 kg/m3이 되도록 압축 프레스로 직경 20mm, 길이 30mm 크기로 원통형 시편을 제조하였다. 제조한 원통형 시편을 이산화탄소로 포화되어 있는 용기에 넣고 1일, 14일, 28일 동안 양생하였으며, 각 재령별로 양생된 시편을 분말-엑스선 분석(도2)을 실시하였다.
실험 결과, 본 발명에 의해 제조된 감마-이칼슘실리케이트 화합물은 이산화 탄소를 포획하여 탄산염을 생성함으로서 이산화탄소 포획 기능을 수행할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

  1. 고형분 기준으로 클링커(climker) 총 중량에 대하여, 유동층상 보일러 비산재 35 내지 70 중량%, 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 폐주물사 분체 25 내지 50 중량%, 및 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 제지 애쉬 분체 5 내지 15 중량%를 포함하는 성분들을, 상기 성분들 100 중량부를 기준으로 15~25 중량부의 물과 혼합하여 클링커를 성형하고, 건조 및 소성하여 제조되는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동층상 보일러 비산재는 생석회(CaO) 30 내지 60 중량% 및 무수석고(CaSO4) 30 내지 60 중량%를 포함하며; 상기 폐주물사는 실리카(SiO2)를 60 내지 90 중량%로 포함하며; 상기 제지 애쉬는 산화칼슘(CaO)을 70% 이상으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물.
  3. (a) 고형분 기준으로 클링커(climker) 총 중량에 대하여, 유동층상 보일러 비산재 35 내지 70 중량%, 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 폐주물사 분체 25 내지 50 중량%, 및 분말도 1,000 내지 2,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄한 제지 애쉬 분체 5 내지 15 중량%를 포함하는 성분들을 혼합한 후 클링커를 성형하고 건조하는 단계;
    (b) 상기 건조한 클링커를 전기로에서 1,300℃ 내지 1,450℃로 소성하는 단계; 및
    (c) 상기 소성이 완료된 후 전기로를 냉각시켜서 클링커를 회수하는 단계;를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물의 제조방법.
  4. 청구항 3 있어서,
    상기 유동층상 보일러 비산재는 생석회(CaO) 30 내지 60 중량% 및 무수석고(CaSO4) 30 내지 60 중량%를 포함하며; 상기 폐주물사는 실리카(SiO2)를 60 내지 90 중량%로 포함하며; 상기 제지 애쉬는 산화칼슘(CaO)을 70 중량% 이상으로 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물의 제조방법.
  5. 청구항 3 있어서,
    상기 (b) 단계의 소성 과정에서 전기로의 승온속도가 1~30℃/min 인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물의 제조방법.
  6. 청구항 3 있어서,
    상기 (c) 단계의 클링커의 회수 과정에서 전기로를 800℃ 내지 1,000℃까지는 자연 냉각시키고, 그 후에는 3~30분 이내에 대기온도까지 급냉시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물의 제조방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 제조된 감마-이칼슘실리케이트를 분말도 3,000 내지 4,000 블레인(Blaine, cm2/g)으로 분쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물의 제조방법.
KR1020140120381A 2014-09-11 2014-09-11 유동층상 보일러의 비산재를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법 KR101588728B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140120381A KR101588728B1 (ko) 2014-09-11 2014-09-11 유동층상 보일러의 비산재를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140120381A KR101588728B1 (ko) 2014-09-11 2014-09-11 유동층상 보일러의 비산재를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101588728B1 true KR101588728B1 (ko) 2016-01-27

Family

ID=55309631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140120381A KR101588728B1 (ko) 2014-09-11 2014-09-11 유동층상 보일러의 비산재를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101588728B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109467382A (zh) * 2018-10-24 2019-03-15 武汉理工大学 一种基于γ-C2S的导电材料及其制备方法
KR20200016527A (ko) 2018-08-07 2020-02-17 인하대학교 산학협력단 화력발전소 비산재를 이용한 메조세공 실리카 폼의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 폼을 포함하는 이산화탄소 흡착제 또는 희토류 금속 이온 회수제
KR102231926B1 (ko) * 2020-09-22 2021-03-25 주식회사 대성피앤씨 폐석회석 슬러지와 폐 규석분을 포함하는 이산화탄소 포획용 저온 소성 감마-이칼슘실리케이트 제조용 조성물 및 그 제조방법
KR102546569B1 (ko) 2022-08-04 2023-06-22 주식회사 대성피앤씨 감마-이칼슘실리케이트 조성물을 포함하는 이산화탄소 포획용 시멘트 모르타르 및 이를 이용하여 제조된 콘크리트 구조물
KR102588427B1 (ko) 2022-11-10 2023-10-11 강원대학교산학협력단 산화칼슘-산화 알루미늄-산화철 화합물을 포함하는 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900005509B1 (ko) * 1983-05-30 1990-07-30 스미또모 세멘트 가부시끼가이샤 γ-규산2칼슘-함유 시멘트 조성물
KR101322413B1 (ko) * 2013-01-16 2013-10-28 한일시멘트 (주) γ-Ｃ₂Ｓ 클링커를 활용한 친환경 저탄소 시멘트 조성물의 제조방법
KR101354249B1 (ko) * 2012-11-19 2014-01-22 주식회사 디제론 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900005509B1 (ko) * 1983-05-30 1990-07-30 스미또모 세멘트 가부시끼가이샤 γ-규산2칼슘-함유 시멘트 조성물
KR101354249B1 (ko) * 2012-11-19 2014-01-22 주식회사 디제론 유동층상 보일러의 비산재를 이용한 아우인계 시멘트 조성물 및 그 제조방법
KR101322413B1 (ko) * 2013-01-16 2013-10-28 한일시멘트 (주) γ-Ｃ₂Ｓ 클링커를 활용한 친환경 저탄소 시멘트 조성물의 제조방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200016527A (ko) 2018-08-07 2020-02-17 인하대학교 산학협력단 화력발전소 비산재를 이용한 메조세공 실리카 폼의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 폼을 포함하는 이산화탄소 흡착제 또는 희토류 금속 이온 회수제
CN109467382A (zh) * 2018-10-24 2019-03-15 武汉理工大学 一种基于γ-C2S的导电材料及其制备方法
CN109467382B (zh) * 2018-10-24 2021-05-04 武汉理工大学 一种基于γ-C2S的导电材料及其制备方法
KR102231926B1 (ko) * 2020-09-22 2021-03-25 주식회사 대성피앤씨 폐석회석 슬러지와 폐 규석분을 포함하는 이산화탄소 포획용 저온 소성 감마-이칼슘실리케이트 제조용 조성물 및 그 제조방법
KR102546569B1 (ko) 2022-08-04 2023-06-22 주식회사 대성피앤씨 감마-이칼슘실리케이트 조성물을 포함하는 이산화탄소 포획용 시멘트 모르타르 및 이를 이용하여 제조된 콘크리트 구조물
KR102588427B1 (ko) 2022-11-10 2023-10-11 강원대학교산학협력단 산화칼슘-산화 알루미늄-산화철 화합물을 포함하는 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3724147B1 (en) Method for simultaneous exhaust gas cleaning and manufacturing of supplementary cementitious material
KR101588728B1 (ko) 유동층상 보일러의 비산재를 포함하는 이산화탄소 포획용 감마-이칼슘실리케이트 조성물 및 그의 제조방법
CN113348213B (zh) 碳酸盐骨料组合物及其制备和使用方法
US9260314B2 (en) Methods and systems for utilizing waste sources of metal oxides
AU2009260036B2 (en) Methods and systems for utilizing waste sources of metal oxides
US20100000444A1 (en) Methods and systems for utilizing waste sources of metal oxides
KR101753823B1 (ko) 패각을 습식 탈황에 이용하여 고품위의 탈황 석고를 생산하는 방법
JP7450409B2 (ja) セメント混合材、混合セメントおよび炭酸ガス吸着材の製造方法
KR101702122B1 (ko) 인공경량골재의 제조방법
CN112839728A (zh) 地质物质介导的碳封存材料产生方法以及用于实施所述方法的***
KR101312341B1 (ko) 폐기물 재활용 소재를 이용한 이산화탄소 흡수제 및 이를 포함하는 콘크리트
KR102231926B1 (ko) 폐석회석 슬러지와 폐 규석분을 포함하는 이산화탄소 포획용 저온 소성 감마-이칼슘실리케이트 제조용 조성물 및 그 제조방법
KR20010079895A (ko) 석탄 연소 부산물로부터의 인공 쇄석의 제조 방법
CN108654339B (zh) 一种利用废弃混凝土中水泥硬化浆体制备的烟气脱硫剂及方法
KR102370349B1 (ko) 산화칼슘-산화알루미늄-산화철 3 성분계 이산화탄소 포집용 복합 조성물, 이를 포함하는 이산화탄소 포집용 경화체 조성물 및 이의 제조방법
CN108821662B (zh) 循环流化床锅炉脱硫灰渣制备公路路基材料的方法
KR102370346B1 (ko) 칼슘 알루미네이트 및 칼슘 페라이트를 포함하는 이산화탄소 포획용 조성물 및 그 제조방법
JP2000119049A (ja) セメント製造方法
KR102588427B1 (ko) 산화칼슘-산화 알루미늄-산화철 화합물을 포함하는 시멘트 모르타르 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트
CN113950365B (zh) 将废气涤除CO2和/或SOx的方法
EP4166527A1 (en) Method for activating co2 in exhaust gas from cement production, and co2 activation system
EA041254B1 (ru) Способ одновременной очистки отходящего газа и производства дополнительного минерального вяжущего материала
CN116062781A (zh) 一种超细粉煤灰的制备方法
Hasanbeigi et al. Emerging energy-efficiency and CO2 emission-reduction technologies for cement and concrete
Pei et al. Next Materials

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190114

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200115

Year of fee payment: 5