KR102218339B1 - 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법 - Google Patents

부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강염기와 물을 포함하는 용매를 부산 석고와 혼합하여 반응 슬러리를 형성하는 용매 혼합 단계와, 상기 반응 슬러리내에서 부산 석고와 용매의 강염기가 반응하여 소석회를 생성하는 반응 단계 및 상기 반응 슬러리를 물로 세척하여 이온 성분을 제거하고 소석회를 분리하는 세척 단계를 포함하는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법과 제조된 소석회를 500 ∼ 700℃의 소성 온도에서 소성하여 생석회를 형성하는 소성 단계를 더 포함하는 부산 석고를 이용한 생석회 제조 방법을 개시한다.

Description

부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법{Method for producing high purity slaked lime and using by-product gypsum}
본 발명은 부산 석고를 이용하여 소석회를 제조하며, Na2SO4와 같은 불순물의 생성을 최소화시킬 수 있는 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법에 관한 것이다.
소석회, 생석회와 같은 석회 물질은 다양한 산업에 사용되는 물질로, 일반적으로 석회석(CaCO3)이 고온에서 소성되어 생석회(CaO)로 제조되거나, 생석회(CaO)가 물(H2O)과 반응되어 소석회(Ca(OH)2)로 제조되는 방법이 사용된다. 이러한 방법은 석회석이 생석회로 변환되는 과정에서 다량의 이산화탄소(CO2)가 발생된다.
한편, 한국을 포함한 세계 여러 나라는 최근 기후 변화 완화를 위해 기후 변화 대응 및 온실 가스 감축을 목적으로 이산화탄소의 발생량 감축을 강화하고 있다.
최근에 석회 물질의 생산 과정에서 온실가스 배출 문제를 해결하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중에 하나로 인산 석고를 이용하여 소석회와 생석회를 만드는 방법이 개발되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 아직까지 소석회와 함께 Na2SO4와 같은 부산물이 생성되면서 소석회 또는 생석회의 순도가 너무 낮아 문제가 되고 있다.
본 발명은 부산 석고를 원료로 사용하면서 생성되는 부산물의 함량을 최소화시킬 수 있는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은 강염기와 물을 포함하는 용매를 부산 석고와 혼합하여 반응 슬러리를 형성하는 용매 혼합 단계와, 상기 반응 슬러리내에서 부산 석고와 용매의 강염기가 반응하여 소석회를 생성하는 반응 단계 및 상기 반응 슬러리를 물로 세척하여 이온 성분을 제거하고 소석회를 분리하는 세척 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은 상기 용매 혼합 단계 전에 상기 부산 석고를 10 mesh 이하로 분쇄하는 부산 석고 분쇄 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 부산 석고는 CaSO4를 포함하는 인산 석고 또는 탈황 석고이며, 상기 강염기는 -OH기를 갖는 염기성 용액일 수 있다.
또한, 상기 강염기는 NaOH일 수 있다.
또한, 상기 강염기는 KOH 일 수 있다.
또한, 상기 부산 석고는 CaSO4를 포함하는 인산 석고 또는 탈황 석고이며, 상기 강염기는 암모이나(NH3) 수용액일 수 있다.
또한, 상기 강염기는 상기 부산 석고의 칼슘(Ca2+)와 OH-의 몰비율(OH-/Ca2+)이 1.5 내지 1.9가 되도록 혼합될 수 있다.
또한, 상기 용매는 상기 부산 석고의 중량 100g 대비 270 내지 320(ml)가 되도록 상기 물이 혼합될 수 있다.
또한, 상기 반응 단계는 적어도 5 ~ 30분 동안 진행될 수 있다.
또한, 상기 소석회는 세척 단계후의 고상 성분들의 전체 중량에서 적어도 90중량%로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은 강염기인 NaOH와 물을 포함하는 용매를 CaSO4를 포함하는 부산 석고와 혼합하여 소석회를 제조하며, 상기 강염기와 부산 석고는 칼슘(Ca2+)와 OH-의 몰비율(OH-/Ca2+)이 1.5 내지 1.9가 되도록 혼합되며, 상기 용매는 상기 부산 석고의 중량 100g 대비 270 내지 320(ml)가 되도록 상기 물이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 부산 석고를 이용한 생석회 제조 방법은 상기와 같은 소석회를 500 ∼ 700℃의 소성 온도에서 소성하여 생석회를 형성하는 소성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 생석회는 상기 소성 단계 후에 형성되는 고상 성분들의 전체 중량에서 적어도 90중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법은 부산 석고를 원료로 사용하면서도 Na2SO4와 같은 부산물이 생성되는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법의 공정도이다.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법에 따른 실시예 1 내지 실시예 8의 고상 성분에 대한 XRD 그래프이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법에 대한 비교예 1 내지 비교예 5의 고상 성분에 대한 XRD 그래프이다.
도 15는 본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법에 따른 실시예 2를 이용한 생석회 제조 방법에 의한 고상 성분의 XRD 그래프이다.
이하, 첨부된 도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법의 공정도이다.
본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은, 도 1을 참조하면, 용매 혼합 단계(S20)와, 반응 단계(S30) 및 세척 단계(S40)를 포함한다. 또한, 상기 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은 부산 석고 분쇄 단계(S10)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 부산 석고를 이용한 생석회 제조 방법은, 도 1을 참조하면, 상기 소석회 제조 방법에 의한 생석회를 소성하는 소성 단계(S50)를 포함할 수 있다.
상기 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은 강염기인 NaOH와 물이 혼합된 용매를 이용하여 부산 석고를 소석회로 제조한다. 상기 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은 강염기의 농도와 용매의 양을 조절하여 반은 과정에서 발생되는 Na2SO4와 같은 부산물이 생성되는 것을 최소화시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은 부산 석고의 칼슘(Ca2+)와 OH-의 몰비율(OH-/Ca2+)이 1.5 내지 1.9가 되도록 강염기를 혼합하여 소석회를 제조할 수 있다. 또한, 상기 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법은 용매가 부산 석고의 중량 100g 대비 270 내지 320(ml)로 혼합될 수 있다.
여기서, 상기 부산 석고는 다양한 산업 활동의 부산물로 발생되는 석고들을 의미하며, 인산 석고(phosphogypsum), 탈황 석고(Flue Gas Desulfurization Gypsum)등이 있다. 상기 인산석고는 인 비료 생산 중 발생되는 석고이며, 탈황석고는 화력발전소 등에서 연료가 연소되면서 발생된 황산화물을 흡수, 제거하는 공정에서 발생되는 석고일 수 있다. 상기 부산 석고는 CaSO4를 포함할 수 있다. 또한, 상기 부산 석고는 CaSO4·2H2O의 성분으로 이루어질 수 있다.
상기 부산 석고 분쇄 단계(S10)는 부산 석고를 소정 크기 이하의 분말로 분쇄하는 단계이다. 상기 부산 석고는 반응 부산물이므로, 분말의 크기가 서로 다르게 되며 큰 분말을 포함할 수 있다. 상기 부산 석고는 용매와 접촉되면서 반응이 진행되므로 분말의 크기가 상대적으로 작고 고른 것이 유리하다. 상기 부산 석고는 바람직하게는 10 mesh 이하로 분쇄될 수 있다. 또한, 상기 부산 석고는 분쇄 후에 시빙을 통하여 10 mesh 이하의 크기만 선별될 수 있다.
상기 용매 혼합 단계(S20)는 강염기와 물을 포함하는 용매를 부산 석고와 혼합하여 반응 슬러리를 형성하는 단계이다. 상기 강염기와 물은 먼저 용매로 혼합된 후에 부산 석고와 혼합될 수 있다. 또한, 상기 강염기와 물은 각각 부산 석고와 혼합될 수 있다. 이하에서는 강염기와 물이 먼저 용매로 혼합된 후에 부산 석고와 혼합되는 경우를 중심으로 설명한다.
상기 강염기는 -OH 기를 갖는 염기성 용액일 수 있다. 상기 강염기는 NaOH 용액일 수 있다. 상기 강염기는 40% NaOH 용액일 수 있다. 상기 강염기는 KOH 용액일 수 있다. 상기 강염기는 암모니아(NH3) 수용액일 수 있다. 상기 강염기는 부산 석고와 일정한 비율로 혼합될 수 있다. 이때, 상기 강염기는 Na2SO4와 같은 부산물이 발생되지 않도록 일정 비율로 혼합될 수 있다. 이하에서는 강염기가 NaOH 용액인 경우를 중심으로 설명한다. 상기 강염기는 Na+가 Ca2+와의 함량 관계에서 포화되지 않는 함량으로 혼합될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 강염기는 (OH-/Ca2+)의 몰 비율이 1.5 내지 1.9가 되도록 혼합될 수 있다. 상기 부산 석고는 Ca2+가 CaSO4·2H2O 외에 다양한 성분(불소, 인 등)과 결합되는 다양한 Ca 화합물을 포함하며, 강염기에 이러한 Ca 화합물이 전부 용해되지 않을 수 있다는 것이 확인되었다. 따라서, 본 발명은 강염기가 부산 석고와의 이론적인 반응식의 몰 비율인 2 : 1보다 낮은 함량으로 혼합될 수 있다. 본 발명은 몰 비율을 1.5 내지 1.9의 범위로 하여 부산 석고가 전체적으로 용해되도록 하였다. 상기 강염기의 함량이 상대적으로 작으므로 Na+와 부산 석고의 SO4 2-가 반응하여 생성되는 Na2SO4와 같은 부산물의 양을 감소시킬 수 있다.
상기 강염기의 몰 비율이 너무 낮으면 소석회의 생성 비율이 낮을 수 있다. 즉, 상기 부산 석고가 소석회로 전환되는 비율이 낮을 수 있다. 상기 강염기의 몰 비율이 너무 높으면 Na+와 SO4 2-가 반응하여 Na2SO4와 같은 부산물의 발생량이 증가될 수 있다. 즉, 상기 공통 이온 효과에 의하여 다량의 침전된 Na2SO4이 생성되며, 소석회의 순도가 낮아질 수 있다. 한편, 상기 강염기의 혼합 몰 비율을 조절하여 제조되는 소석회의 순도를 조절할 수 있다.
상기 용매는 부산 석고의 중량 100g 대비 270 내지 320(ml)로 혼합될 수 있다. 즉, 상기 용매는 부산 석고의 중량과 대비하여 부피로 2.7배 내지 3.2배일 수 있다. 상기 용매는 (OH-/Ca2+)의 몰 비율이 1.5 내지 1.9가 되도록 강염기가 혼합되고 물이 잔량으로 혼합된다. 상기 용매는 부산 석고와 강염기와 이온 상태로 용해되도록 한다. 또한, 상기 용매는 Na+와 SO4 2-를 분리시켜 Na2SO4로 침전되지 않고 이온 상태로 존재할 수 있도록 한다. 또한, 상기 용매는 생성되는 Na2SO4가 Na+와 SO4 2-로 용해되도록 한다. 상기 용매의 함량이 너무 작으면 공통 이온 효과에 의하여 소석회의 생성 반응 과정에서 Na+와 SO4 2-가 반응하여 Na2SO4와 같은 부산물이 생성될 수 있다. 상기 용매의 함량이 너무 많으면 반응 후에 폐수 처리해야 하는 2차 처리량이 증가될 수 있다. 한편, 상기 용매의 혼합량을 조절하여 제조되는 소석회의 순도를 조절할 수 있다.
상기 반응 단계(S30)는 반응 슬러리내에서 부산 석고와 용매의 강염기가 반응하여 소석회를 생성하는 단계이다. 상기 반응 단계(S30)는 용매 혼합 단계(S20)에서 부산 석고와 강염기가 혼합되면서 진행될 수 있다.
상기 부산 석고와 용매는 하기의 식 1)의 반응식에 의하여 소석회를 생성할 수 있다.
Ca 화합물 + xNaOH → Ca(OH)2 + xNa+ + SO4 2- + 2H2O --- 식 1)
(여기서 Ca 화합물은 부산 석고에 포함되는 CaSO4·2H2O 및 다양한 Ca 화합물을 포함함. x는 1.5 ~ 1.9임)
상기 강염기는 반응 슬러리에서 Na+와 OH-로 용해되며, 부산 석고의 Ca+와 강염기의 OH-가 결합되어 소석회를 형성할 수 있다. 또한, 상기 강염기의 Na+는 반응 슬러리에서 이론적인 몰 비율보다 적은 함량으로 존재하므로, SO4 2-와 반응이 최소화되며, Na2SO4의 생성이 최소화된다. 또한, 상기 Na+의 함량에 따라 Na+가 SO4 2-와 반응하지 않아 Na2SO4가 생성되지 않을 수 있다. 즉, 상기 부산 석고의 SO4 2-와 강염기의 Na+는 반응 슬러리에서 서로 반응하지 않으며 분리된 상태로 잔존할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 기존 방법에서 생성되던 반응 부산물인 Na2SO4는 생성되지 않거나 최소한으로 생성될 수 있다. 상기 반응 슬러리는 소석회와 미반응 이온인 SO4 2-와 Na+가 공존하는 상태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반응 슬러리는 반응 부산물인 다른 고상 성분들이 함께 존재할 수 있다.
상기 반응 단계(S30)는 상온에서 진행될 수 있다. 상기 반응 단계는 적어도 5 ~ 30분 동안 진행될 수 있다. 또한, 상기 반응 단계(S30)는 부산 석고와 용매가 혼합된 상태에서 교반을 진행할 수 있다. 이러한 경우에 부산 석고와 용매는 보다 효율적으로 반응할 수 있다.
상기 세척 단계(S40)는 반응 슬러리를 물로 세척하여 SO4 2-와 Na+를 제거하여 소석회를 분리하는 단계이다. 상기 반응 슬러리는 반응에 의하여 생성된 소석회와 함께 이온 상태로 존재하는 이온 성분인 SO4 2-와 Na+가 함께 존재한다. 상기 세척 단계는 반응 슬러리에 소석회와 함께 존재하는 SO4 2-와 Na+를 제거한다. 따라서, 상기 세척 단계(S40)는 반응 슬러리에서 소석회를 포함하는 고상 성분을 분리하여 회수할 수 있다. 상기 세척 단계(S40)는 먼저 반응 슬러리에서 고상 성분을 분리하고, 고상 성분을 물로 세척하는 방식으로 진행될 수 있다. 상기 반응 슬러리는 반응 과정에서 부산 석고의 종류에 따라 SO3, Na2O와 같은 다른 고상 성분들이 부산물로 함께 존재할 수 있다. 또한, 상기 슬러리는 CaCO3와 같은 부산물이 더 존재할 수 있으며, CaCO3는 제조된 Ca(OH)2가 공기 중 이산화탄소(CO2) 가스를 일부 흡수해서 생성될 수 있다. 상기 소석회는 고상 성분들의 전체 함량에서 Ca(OH)2의 함량이 적어도 90중량%로 포함될 수 있다.
상기 소성 단계(S50)는 소석회를 소정의 소성 온도에서 소성하여 생석회를 생성하는 단계이다. 상기 소성 단계는 500 ∼ 700℃의 소성 온도에서 진행될 수 있다. 상기 소성 단계(S50)에서 생성되는 생석회(CaO)는 소성 단계(S50) 후에 형성되는 고상 성분들의 전체 중량에서 적어도 90중량%로 포함될 수 있다.
다음은 본 발명의 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법에 대한 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법에 따른 실시예 1 내지 실시예 8의 고상 성분에 대한 XRD 그래프이다. 도 10 내지 도 14는 본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법에 대한 비교예 1 내지 비교예 5의 고상 성분에 대한 XRD 그래프이다. 도 15는 본 발명의 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법에 따른 실시예 2를 이용한 생석회 제조 방법에 의한 고상 성분의 XRD 그래프이다.
<실시예 1>
실시예 1은 부산 석고로 인산 석고를 사용하였다. 인산 석고와 강염기는 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.5가 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.9배의 부피로 혼합하였다. 즉, 용매는 인산 석고 100g에 290mL로 혼합되었다. 제조된 반응 슬러리는 30분간 교반하면서 반응시켰다. 반응 슬러리에서 먼저 고상 성분을 분리한 후, 분리된 고상 성분을 세척하여 이온 성분을 제거하였다. 세척이 완료된 고상 성분을 건조하여 소석회로 제조하였다. 소석회는 XRD를 이용하여 결정 구조를 관찰하였다.
<실시예 2>
실시예 2는 인산 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.7이 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.8배의 부피로 혼합하였다.
실시예 2의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<실시예 3>
실시예 3은 인산 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.7이 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 3.0배의 부피로 혼합하였다.
실시예 3의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<실시예 4>
실시예 4는 인산 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.9가 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.9배의 부피로 혼합하였다.
실시예 4의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<실시예 5>
실시예 5는 인산 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.9가 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 3.1배의 부피로 혼합하였다.
실시예 5의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<실시예 6>
실시예 6은 부산 석고로 탈황 석고를 사용하였다. 실시예 6은 탈황 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.6이 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.9배의 부피로 혼합하였다.
실시예 6의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<실시예 7>
실시예 7은 탈황 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.9가 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.8배의 부피로 혼합하였다.
실시예 7의 나머지는 실시예 6과 동일하게 하였다.
<실시예 8>
실시예 8은 탈황 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.9가 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 3.0배의 부피로 혼합하였다.
실시예 8의 나머지는 실시예 6과 동일하게 하였다.
<비교예 1>
비교예 1은 부산 석고로 인산 석고를 사용하였다. 비교예 1은 인산 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.3이 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.8배의 부피로 혼합하였다.
비교예 1의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<비교예 2>
비교예 2는 인산 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.9가 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.6배의 부피로 혼합하였다.
비교예 2의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<비교예 3>
비교예 3은 부산 석고로 탈황 석고를 사용하였다. 비교예 3은 탈황 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 1.4가 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.8배의 부피로 혼합하였다.
비교예 3의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<비교예 4>
비교예 4는 탈황 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 2.1이 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 2.6배의 부피로 혼합하였다.
비교예 4의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
<비교예 5>
비교예 5는 탈황 석고와 강염기를 OH-/Ca2+의 몰 비율이 2.1이 되도록 혼합하였다. 또한, 용매는 인산 석고의 무게 대비 3.1배의 부피로 혼합하였다.
비교예 5의 나머지는 실시예 1과 동일하게 하였다.
실시예들과 비교예들의 구성 성분들은 표 1과 표 2에 정리하였다.
번호 부산 석고
종류		 몰비율
(OH-/Ca2+)		 용매 비율 XRD
결과
실시예 1 인산 석고 1.5 2.9배 도 2
실시예 2 1.7 2.8배 도 3
실시예 3 1.7 3.0배 도 4
실시예 4 1.9 2.9배 도 5
실시예 5 1.9 3.1배 도 6
실시예 6 탈황 석고 1.6 2.9배 도 7
실시예 7 1.9 2.8배 도 8
실시예 8 1.9 3.0배 도 9
번호 부산 석고
종류		 몰비율(OH-/Ca2+) 용매 비율 XRD
결과
비교예 1 인산 석고 1.3 2.8배 도 10
비교예 2 1.9 2.6배 도 11
비교예 3 탈황 석고 1.4 2.8배 도 12
비교예 4 2.1 2.6배 도 13
비교예 5 2.1 3.1배 도 14
실시예 1 내지 실시예 8에 의한 고상 성분에 XRD를 이용하여 성분 분석을 진행하였다. 실시예 1 내지 실시예 8의 고상 성분에 대한 XRD 그래프는 도 2 내지 도 9에 도시하였다. 도 2 내지 도 9를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 8는 소석회(Ca(OH)2)의 피크가 주로 관찰되어 소석회(Ca(OH)2)이 주성분을 이루는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 8는 부산 석고의 종류에 따라 CaCO3와 같은 부산물이 소량 검출되었다. 실시예 1 내지 실시예 8는 Na2SO4의 피크가 검출되지 않아 Na2SO4이 생성되지 않은 것을 확인할 수 있다. 한편, SiO2는 부산 석고에 포함되어 있는 불순물로 판단된다.
또한, 실시예 2의 고상 성분에 대하여 XRF 분석을 통하여 소석회의 함량을 분석하였다. 실시예 2의 고상 성분은 소석회의 함량이 91.27중량%이며, 나머지는 SiO2외에 SO3 및 Na2O와 같은 부산물로 확인되었다. 따라서, 실시예 2는 소석회의 함량이 90중량%이상으로 확인되었다.
한편, 비교예 1은, 도 10을 참조하면, (OH-/Ca2+)의 몰 비율이 낮아서 소석회와 함께 미반응 부산 석고가 잔존하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1은 SiO2와 같은 불순물이 검출되었다.
비교예 2는, 도 11을 참조하면, 용매의 함량이 낮아서 Na2SO4이 생성되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 2도 SiO2와 같은 불순물이 검출되었다.
비교예 3은, 도 12를 참조하면, (OH-/Ca2+)의 몰 비율이 낮아서 소석회와 함께 미반응 부산 석고가 잔존하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 3은 SiO2와 같은 불순물이 검출되었다.
비교예 4는, 도 13을 참조하면, (OH-/Ca2+)의 몰 비율이 높아서 과잉의 Na+가 공급되면서 Na2SO4이 생성되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 4는 SiO2 및 CaCO3와 같은 고상 성분이 검출되었다.
비교예 5는, 도 14를 참조하면, OH-/Ca2+)의 몰 비율이 높아서 Na2SO4이 생성되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 5는 실시예와 유사하게 SiO2 및 CaCO3와 같은 고상 성분이 검출되었다.
다음으로, 실시예 2의 고상 성분을 650℃에서 소성하여 소석회를 생석회로 전환시켰다. 생석회에 대하여 XRF 분석을 진행하였다. 도 15에 도시된 바와 같이, 고상 성분은 대부분 생석회로 전환된 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법 및 생석회 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 강염기와 물을 포함하는 용매를 부산 석고와 혼합하여 반응 슬러리를 형성하는 용매 혼합 단계와,
    상기 반응 슬러리내에서 부산 석고와 용매의 강염기가 반응하여 소석회를 생성하는 반응 단계 및
    상기 반응 슬러리를 물로 세척하여 이온 성분을 제거하고 소석회를 분리하는 세척 단계를 포함하며,
    상기 부산 석고는 CaSO4를 포함하는 인산 석고 또는 탈황 석고이며,
    상기 강염기는 -OH기를 갖는 염기성 용액이며,
    상기 강염기는 상기 부산 석고의 칼슘(Ca2+)와 OH-의 몰비율(OH-/Ca2+)이 1.5 내지 1.9가 되도록 혼합되며,
    상기 용매는 상기 부산 석고의 중량 100g 대비 270 내지 320(ml)가 되도록 상기 물이 혼합되는 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서
    상기 용매 혼합 단계 전에
    상기 부산 석고를 10 mesh 이하로 분쇄하는 부산 석고 분쇄 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 강염기는 NaOH인 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 강염기는 KOH인 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 단계는 적어도 5 ~ 30분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 소석회는 세척 단계후의 고상 성분들의 전체 중량에서 적어도 90중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법.
  11. 강염기인 NaOH와 물을 포함하는 용매를 CaSO4를 포함하는 부산 석고와 혼합하여 소석회를 제조하며,
    상기 강염기와 부산 석고는 칼슘(Ca2+)와 OH-의 몰비율(OH-/Ca2+)이 1.5 내지 1.9가 되도록 혼합되며,
    상기 용매는 상기 부산 석고의 중량 100g 대비 270 내지 320(ml)가 되도록 상기 물이 혼합되는 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 소석회 제조 방법.
  12. 제 1 항에 따른 상기 소석회를 500 ∼ 700℃의 소성 온도에서 소성하여 생석회를 형성하는 소성 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 생석회 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 생석회는 상기 소성 단계 후에 형성되는 고상 성분들의 전체 중량에서 적어도 90중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 부산 석고를 이용한 생석회 제조 방법.
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