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탄산염 광물의 진공 소성 조건으로 회수한 이산화탄소의 탄산화 반응에 관한 연구
A Study on the Carbonation Reaction of Carbon Dioxide Recovered by Vacuum Calcination Conditions of Carbonate Minerals
Dae Ju Hwang1†
Young Hoon Choi2
Jeong Dae Jeong3
Young Hwan Yu1
Hyung Won Choi1
1Korea Institute of Limestone and Advanced Materials Advanced Materials Team, 2DaeSeong MDI Advanced Materials Research center, 3M2 Inc Technology Research center
In Press, Journal Pre-proof, Available online 1 August 2026
Abstract
탄산염 광물인 1)석회석의 탈탄산화 반응을 통하여 탈탄산화 반응에 방출하는 CO2 가스를 진공 조건인 아스피레이터(aspirator)으로 보다 간단한 공정으로 CO2 가스를 회수하여 직접 탄산화 반응을 통한 탄산칼슘을 합성하기 위해 실시하였다. 석회석의 경우, 진공 소성의 조건으로 약 650℃일 때 CO2 가스 0.03 % vol 측정, 950℃ 일 때 최대 CO2 가스 53.48 % vol 측정 되었다. 그리고 진공 소성과 동시에 직접 탄산화 반응 시, CaO 1 ~ 3 wt % : CO2 1 wt%의 비율로 합성 시, CaCO3 68.3 ~ 100 wt%와 미반응 Ca(OH)2 11.7 ~ 31.7 wt%로 석회석의 경우, 500g 진공 소성 시 218g의 탈탄산화 반응 CO2 가스 발생으로 직접 탄산화 반응을 유도할 때의 CaO 1 wt % : CO2 1wt % 비율이 최적 조건임을 알 수 있었다.
탄산염 광물인 2)백운석의 경우, 진공 소성의 조건으로 약 480℃일 때 CO2 가스 0.03 % vol 측정, 850℃ 일 때 최대 CO2 가스 63.77 % vol 측정 되었다. 그리고 진공 소성과 동시에 직접 탄산화 반응 시, CaO 1 ~ 3 wt % : CO2 1 wt %의 비율로 합성 시, CaCO3 85.9 ~ 100 wt %의 결정상 구조와 미반응 Ca(OH)2 2 ~ 14.1 wt%로 백운석의 경우, 500g 진공 소성 시 238g의 탈탄산화 반응 CO2 가스 발생으로 직접 탄산화 반응을 유도할 때의 CaO 2 wt% : CO2 1wt% 비율이 최적 조건임을 알 수 있었다.
This was carried out to synthesize calcium carbonate through a direct carbonation reaction by recovering the CO2 gas released during the de-carbonation reaction of 1) limestone, a carbonate mineral, using a vacuum aspirator in a simpler process. In the case of limestone, under vacuum calcination conditions, CO2 gas was measured at 0.03% vol at approximately 650℃ and a maximum CO2 gas of 53.48% vol at 950℃. In addition, when synthesizing with a ratio of CaO 1 ~ 3 wt% : CO2 1 wt% during vacuum calcination and direct carbonation reaction, CaCO3 68.3 ~ 100 wt% and unreacted Ca(OH)2 11.7 ~ 31.7 wt% were produced. In the case of limestone, 218g of CO2 gas was generated during vacuum calcination of 500g, indicating that the ratio of CaO 1 wt% : CO2 1 wt% is the optimal condition for inducing a direct carbonation reaction.
In the case of 2) dolomite, a carbonate mineral, CO2 gas was measured at 0.03% vol at approximately 480℃ under vacuum calcination conditions, and a maximum CO2 gas of 63.77% vol was measured at 850℃. And when synthesizing with a ratio of CaO 1 to 3 wt% : CO2 1 wt% during vacuum calcination and direct carbonation reaction, it was found that the optimal condition is a ratio of CaO 2 wt% : CO2 1 wt% when inducing a direct carbonation reaction with 238g of CO2 gas generated during vacuum calcination of 500g, with a crystalline phase structure of CaCO3 85.9 to 100 wt% and unreacted Ca(OH)2 2 to 14.1 wt%.
