석회류(생석회,소석회)는 석회석원광을 주원료로 하여 소성, 수화공정을 거쳐 생산되어 시멘트, 제철, 제강산업 등에 주로 사용되고 있으며, 한편 최근에 와서는 선진국을 중심으로 식.의약, 건축, 환경 등에서 새로운 용도가 개발, 응용되어 고부가가치의 고기능 석회분말의 수요가 급증하고 있다. 특히 독일, 일본 등 선진국을 중심으로 상용화 연구가 활발히 진행되고 있으나, 국내의 경우 고기능성 석회 관련 기술이 낙후되어 있으며, 응용기술 개발 미흡 등으로 관련 산업 활성화가 되고 있지 않은 실정이다.
본 연구에서는 고기능성 석회를 개발하기 위하여 출발물질을 고순도화하고 제조공정의 주요 인자를 제어하여 석회분말의 평균입경을 100nm이하의 극 미세영역으로 만들기 위한 연구를 수행하였다.
나노분말합성법 중 Build Up Process의 하나인 ...
석회류(생석회,소석회)는 석회석원광을 주원료로 하여 소성, 수화공정을 거쳐 생산되어 시멘트, 제철, 제강산업 등에 주로 사용되고 있으며, 한편 최근에 와서는 선진국을 중심으로 식.의약, 건축, 환경 등에서 새로운 용도가 개발, 응용되어 고부가가치의 고기능 석회분말의 수요가 급증하고 있다. 특히 독일, 일본 등 선진국을 중심으로 상용화 연구가 활발히 진행되고 있으나, 국내의 경우 고기능성 석회 관련 기술이 낙후되어 있으며, 응용기술 개발 미흡 등으로 관련 산업 활성화가 되고 있지 않은 실정이다.
본 연구에서는 고기능성 석회를 개발하기 위하여 출발물질을 고순도화하고 제조공정의 주요 인자를 제어하여 석회분말의 평균입경을 100nm이하의 극 미세영역으로 만들기 위한 연구를 수행하였다.
나노분말합성법 중 Build Up Process의 하나인 액상합성법을 적용하여 나노석회분말의 제조가능성을 연구하였다. 염화칼슘과 수산화나트륨 수용액을 출발물질로 하여 공정주요인자, 최적조건 및 그에 따른 특성변화에 대해 고찰하였다. 또한 고순도 탄산칼슘을 이용, 하소 및 수화반응 제어를 통해 나노크기의 석회분말을 얻고자 하였다. 이때 하소 및 수화반응을 정밀하게 조정하는데 필요한 주요 인자들을 도출하고 그 인자들이 생성분말의 특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 각 실험의 최적조건을 선정하는데 있어 실험의 잡음인자를 최소화하고 결과를 통계적으로 추론할 수 있는 다구찌(田口)실험계획법을 이용하였다.
그리고 국산 석회석 원광을 이용하여 고비표면적을 갖는 고기능 석회분말을 제조하기 위한 연구를 수행하였다. 소성 및 수화조건 변화에 따른 비표면적, 활성도, 미세구조 등을 분석, 고찰하여 최적조건을 도출하고 , 이 조건을 Pilot scale의 수화반응 시스템에 적용하는 연구를 실시함으로써 특성치가 향상된 고기능성 석회분말의 상용화 가능성을 확인하고자 하였다.
본 연구를 통해 제조된 석회 분말의 실제 성능평가 및 응용기술에도 중점을 두어, SOx 및 HCl 등 유해가스 제거성능 평가시스템을 설계, 개발하여 유해가스 제거 효율을 분석하고, 비폭성 정적파쇄제를 제조하여 현장 적용 실험을 실시하고 그 결과를 고찰하였다.
고순도 염화칼슘과 수산화나트륨 수용액을 이용하여 나노석회분말을 제조하였다. 5.0 M의 염화칼슘 수용액 과 10.0 M의 수산화나트륨 수용액을 상온 1시간 숙성의 조건에서 반응시켜 평균입경 57 nm의 소석회분말을 얻을 수 있었고, 고순도 탄산칼슘 분말을 출발물질로 하소온도 1000℃, 하소시간 2시간, 에탄올함량 10 ml, 옥살산 0.5 wt%조건에서 평균입경이 50 nm인 소석회 분말을 얻을 수 있었다.
국내산 석회석 원광을 출발물질로 하고 소성온도, 소성시간을 변화시켜 얻어진 생석회의 미세구조, 비표면적, 결정성, 활성도(N.C.A)를 평가하였다. 소성온도 900℃, 소성시간 3시간이 최적 조건이었으며, 이를 증류수 300 wt%, 에탄올 50 wt%, 옥살산 2 wt%의 혼합용액과 수화 반응시켜 비표면적이 41 ㎡/g인 소석회 분말을 얻을 수 있었다. 상기 조건을 기본으로 상용화 가능성을 알아보기 위한 pilot scale의 수화반응 시스템에서는 비표면적이 32 ㎡/g을 갖는 소석회 분말을 제조할 수 있었다.
나노 소석회 분말은 500 ppm의 SOx 및 250 ppm의 HCl 가스에 대하여 99%의 제거효율을 나타내었고, 석회석 원광을 출발물질로 하여 제조된 석회분말에 대해서는 95%의 유해가스 제거효율을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 고기능성 석회의 상용화 응용 개발을 위하여 실제 소각장에서 발생하는 환경을 고려, 유해가스 제거 성능평가가 가능한 시스템을 설계, 제작하였다. 아울러 생석회의 비폭성 정적파쇄 성능시험 결과, 팽창압이 12시간 경과시 28 N/㎟, 48시간 경과시 60 N/㎟까지 증가함을 확인할 수 있었다.
석회류(생석회,소석회)는 석회석 원광을 주원료로 하여 소성, 수화공정을 거쳐 생산되어 시멘트, 제철, 제강산업 등에 주로 사용되고 있으며, 한편 최근에 와서는 선진국을 중심으로 식.의약, 건축, 환경 등에서 새로운 용도가 개발, 응용되어 고부가가치의 고기능 석회분말의 수요가 급증하고 있다. 특히 독일, 일본 등 선진국을 중심으로 상용화 연구가 활발히 진행되고 있으나, 국내의 경우 고기능성 석회 관련 기술이 낙후되어 있으며, 응용기술 개발 미흡 등으로 관련 산업 활성화가 되고 있지 않은 실정이다.
본 연구에서는 고기능성 석회를 개발하기 위하여 출발물질을 고순도화하고 제조공정의 주요 인자를 제어하여 석회분말의 평균입경을 100nm이하의 극 미세영역으로 만들기 위한 연구를 수행하였다.
나노분말합성법 중 Build Up Process의 하나인 액상합성법을 적용하여 나노석회분말의 제조가능성을 연구하였다. 염화칼슘과 수산화나트륨 수용액을 출발물질로 하여 공정주요인자, 최적조건 및 그에 따른 특성변화에 대해 고찰하였다. 또한 고순도 탄산칼슘을 이용, 하소 및 수화반응 제어를 통해 나노크기의 석회분말을 얻고자 하였다. 이때 하소 및 수화반응을 정밀하게 조정하는데 필요한 주요 인자들을 도출하고 그 인자들이 생성분말의 특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 각 실험의 최적조건을 선정하는데 있어 실험의 잡음인자를 최소화하고 결과를 통계적으로 추론할 수 있는 다구찌(田口)실험계획법을 이용하였다.
그리고 국산 석회석 원광을 이용하여 고비표면적을 갖는 고기능 석회분말을 제조하기 위한 연구를 수행하였다. 소성 및 수화조건 변화에 따른 비표면적, 활성도, 미세구조 등을 분석, 고찰하여 최적조건을 도출하고 , 이 조건을 Pilot scale의 수화반응 시스템에 적용하는 연구를 실시함으로써 특성치가 향상된 고기능성 석회분말의 상용화 가능성을 확인하고자 하였다.
본 연구를 통해 제조된 석회 분말의 실제 성능평가 및 응용기술에도 중점을 두어, SOx 및 HCl 등 유해가스 제거성능 평가시스템을 설계, 개발하여 유해가스 제거 효율을 분석하고, 비폭성 정적파쇄제를 제조하여 현장 적용 실험을 실시하고 그 결과를 고찰하였다.
고순도 염화칼슘과 수산화나트륨 수용액을 이용하여 나노석회분말을 제조하였다. 5.0 M의 염화칼슘 수용액 과 10.0 M의 수산화나트륨 수용액을 상온 1시간 숙성의 조건에서 반응시켜 평균입경 57 nm의 소석회분말을 얻을 수 있었고, 고순도 탄산칼슘 분말을 출발물질로 하소온도 1000℃, 하소시간 2시간, 에탄올함량 10 ml, 옥살산 0.5 wt%조건에서 평균입경이 50 nm인 소석회 분말을 얻을 수 있었다.
국내산 석회석 원광을 출발물질로 하고 소성온도, 소성시간을 변화시켜 얻어진 생석회의 미세구조, 비표면적, 결정성, 활성도(N.C.A)를 평가하였다. 소성온도 900℃, 소성시간 3시간이 최적 조건이었으며, 이를 증류수 300 wt%, 에탄올 50 wt%, 옥살산 2 wt%의 혼합용액과 수화 반응시켜 비표면적이 41 ㎡/g인 소석회 분말을 얻을 수 있었다. 상기 조건을 기본으로 상용화 가능성을 알아보기 위한 pilot scale의 수화반응 시스템에서는 비표면적이 32 ㎡/g을 갖는 소석회 분말을 제조할 수 있었다.
나노 소석회 분말은 500 ppm의 SOx 및 250 ppm의 HCl 가스에 대하여 99%의 제거효율을 나타내었고, 석회석 원광을 출발물질로 하여 제조된 석회분말에 대해서는 95%의 유해가스 제거효율을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 고기능성 석회의 상용화 응용 개발을 위하여 실제 소각장에서 발생하는 환경을 고려, 유해가스 제거 성능평가가 가능한 시스템을 설계, 제작하였다. 아울러 생석회의 비폭성 정적파쇄 성능시험 결과, 팽창압이 12시간 경과시 28 N/㎟, 48시간 경과시 60 N/㎟까지 증가함을 확인할 수 있었다.
Lime(CaO, Ca(OH)_(2)) is conventionally produced through calcination and hydration of natural limestone, and has been mostly used in cement, iron and steel industry. Recently, its application expands to wider range including food/medicines, construction, environment. Thus, the demand for high perfor...
Lime(CaO, Ca(OH)_(2)) is conventionally produced through calcination and hydration of natural limestone, and has been mostly used in cement, iron and steel industry. Recently, its application expands to wider range including food/medicines, construction, environment. Thus, the demand for high performance and high value-added lime products is increasing. Reasonably active study of new lime is however, confined to primarily in advanced countries such as Germany or Japan because of the lack of the key issues in developing new, high performance lime such as close relationship between research and production, sufficient demand and capital in other countries. The current research is focused on obtaining lime powder with 100 nm average particle size by purifying starting materials and controlling processing variables. It is attempted to fabricate nano-sized lime by liquid phase synthesizes which is one of the 'build up process' using calcium chloride and sodium hydroxide solution as starting materials. It was also attempted to obtain nano-sized lime by controlling calcination and hydration of high purity calcium carbonate. Fabrication of high performance lime was achieved by understanding and control of calcination and hydration process of limestone. Taguchi method was used to optimize parameter, to minimize noise factors of experiment and to statistically analyze the results.
For the precise characterization of the synthesized lime powder, the microstructure, specific surface area, crystallinity, reactivity(N.C.A) of the lime derived from domestic natural limestone were evaluated. The best condition obtained from the experiment was utilized in pilot scale hydration system for the feasibility study of commercialization of high performance lime powder. A system to evaluate the removal efficiency of SOx and HCl gas was also designed. In addition to that, the function of fabricated lime as a non-explosive demolition agent was verified by the field test.
The nano-size slaked lime powder was fabricated by using CaCl_(2)and NaOH solution as starting materials. Lime powder with 57 nm average particle size was obtained after aging 5.0 M CaCl_(2) and 10.0 M NaOH solution at room temperature for 1 h. Another slaked lime powder having 50 nm in size was obtained from the high-purity CaCO_(3), by the calcination at 1000℃ for 2 h and hydration of with 10 ml ethanol and 10 ml oxalic acid content. The optimum condition for calcinations turned out to be 900℃ for 3h. The slaked lime with 41㎡/g in specific area was obtained by precisely controlled hydration. The condition for hydration was with distilled water 300 wt% of quick lime and then with ethanol and oxalic acid mixture in distilled water, 50 wt% and 2 wt% of the ratio to distilled water, respectively. The slaked lime having 32㎡/g in specific area was obtained in the pilot scale experimental attempt to verify the feasibility for mass production. Synthesized nano-sized slaked lime powder showed about 99% removal efficiency for SOx gas of 500 ppm and HCl gas of 250 ppm. Meanwhile, the slaked lime synthesized from natural limestone had the removal efficiency of about 95%. Based on these results, a pilot-scale system to analyze the removal of hazard gas generated from real incinerators was designed and constructed to verify the commercial application. The evaluation as a non-explosive demolition agent showed that the expansile stress was 28 N/㎟ after 12 h and was increased to 60 N/㎟ after 48 h.
Lime(CaO, Ca(OH)_(2)) is conventionally produced through calcination and hydration of natural limestone, and has been mostly used in cement, iron and steel industry. Recently, its application expands to wider range including food/medicines, construction, environment. Thus, the demand for high performance and high value-added lime products is increasing. Reasonably active study of new lime is however, confined to primarily in advanced countries such as Germany or Japan because of the lack of the key issues in developing new, high performance lime such as close relationship between research and production, sufficient demand and capital in other countries. The current research is focused on obtaining lime powder with 100 nm average particle size by purifying starting materials and controlling processing variables. It is attempted to fabricate nano-sized lime by liquid phase synthesizes which is one of the 'build up process' using calcium chloride and sodium hydroxide solution as starting materials. It was also attempted to obtain nano-sized lime by controlling calcination and hydration of high purity calcium carbonate. Fabrication of high performance lime was achieved by understanding and control of calcination and hydration process of limestone. Taguchi method was used to optimize parameter, to minimize noise factors of experiment and to statistically analyze the results.
For the precise characterization of the synthesized lime powder, the microstructure, specific surface area, crystallinity, reactivity(N.C.A) of the lime derived from domestic natural limestone were evaluated. The best condition obtained from the experiment was utilized in pilot scale hydration system for the feasibility study of commercialization of high performance lime powder. A system to evaluate the removal efficiency of SOx and HCl gas was also designed. In addition to that, the function of fabricated lime as a non-explosive demolition agent was verified by the field test.
The nano-size slaked lime powder was fabricated by using CaCl_(2)and NaOH solution as starting materials. Lime powder with 57 nm average particle size was obtained after aging 5.0 M CaCl_(2) and 10.0 M NaOH solution at room temperature for 1 h. Another slaked lime powder having 50 nm in size was obtained from the high-purity CaCO_(3), by the calcination at 1000℃ for 2 h and hydration of with 10 ml ethanol and 10 ml oxalic acid content. The optimum condition for calcinations turned out to be 900℃ for 3h. The slaked lime with 41㎡/g in specific area was obtained by precisely controlled hydration. The condition for hydration was with distilled water 300 wt% of quick lime and then with ethanol and oxalic acid mixture in distilled water, 50 wt% and 2 wt% of the ratio to distilled water, respectively. The slaked lime having 32㎡/g in specific area was obtained in the pilot scale experimental attempt to verify the feasibility for mass production. Synthesized nano-sized slaked lime powder showed about 99% removal efficiency for SOx gas of 500 ppm and HCl gas of 250 ppm. Meanwhile, the slaked lime synthesized from natural limestone had the removal efficiency of about 95%. Based on these results, a pilot-scale system to analyze the removal of hazard gas generated from real incinerators was designed and constructed to verify the commercial application. The evaluation as a non-explosive demolition agent showed that the expansile stress was 28 N/㎟ after 12 h and was increased to 60 N/㎟ after 48 h.
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