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사문암(Serpentinite)을 이용한 광물탄산화: Mg 추출과 pH swing 및 탄산화
Mineral Carbonation of Serpentinite: Extraction, pH swing, and Carbonation 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.30 no.4, 2017년, pp.205 - 217  

이승우 (탄소광물화사업단 한국지질자원연구원) ,  원혜인 (탄소광물화사업단 한국지질자원연구원) ,  최병영 (지중저장연구단 한국지질자원연구원) ,  채수천 (탄소광물화사업단 한국지질자원연구원) ,  방준환 (탄소광물화사업단 한국지질자원연구원) ,  박권규 (지중저장연구단 한국지질자원연구원)

초록
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간접 탄산화(indirect method) 및 양이온 공급원으로 사문암(serpentinite)을 이용하여 광물탄산화 연구를 수행하였다. 이산화탄소와 사문암 내 알칼리 토금속(칼슘과 마그네슘)의 탄산화 반응을 통해 고순도의 탄산칼슘과 탄산마그네슘을 합성할 수 있었다. 마그네슘 추출을 위해 황산암모늄을 사용하였고 Mg 추출률 향상을 위해 황산암모늄 농도, 반응온도 및 사문암과 추출 용매의 비(고액비) 등 여러 반응 변수를 검토하였다. 본 연구로부터 2 M 황산암모늄을 사용하여 $300^{\circ}C$ 반응온도에서 고액비(5 g/66 mL) 실험을 진행한 경우 약 80 wt% 이상의 Mg를 얻을 수 있었다. Mg 추출률은 추출 용매 농도 및 반응온도와 비례하여 증가하였다. 사문암의 Mg 추출 과정에서 얻어진 암모니아($NH_3$)는 회수하여 탄산화 과정에서 필요한 pH 복원제(pH swing agent)로 활용하였다. 본 연구를 통해 약 1.78 M 암모니아를 회수할 수 있었고 지구화학 모델링을 통해 사문암의 Mg 추출 과정의 핵심 단계를 해석하고자 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Mineral carbonation by indirect method has been studied by serpentinite as cation source. Through the carbonation of $CO_2$ and alkaline earth ions (calcium and magnesium) from serpentinite, the pure carbonates including $MgCO_3$ and $CaCO_3$ were synthesized. The ex...

주제어

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제안 방법

  • Thus, the development of a high extraction method for Mg and/or Ca would be one of prerequisites for the proposal of a cost-effective CO2 utilization process. In this study, we analyzed experimental factors including the concentration of the extraction solvent (NH4)2SO4, ratio of serpentinite to extraction solvent, and reaction temperature to obtain the highest Mg extraction efficiency from the serpentinite. We found the best experimental conditions to be 2 M (NH4)2SO4, a ratio of 5 g/ 75 mL, and 300℃.
  • 2). The best Mg extraction efficiency in the study was 83.0 wt% on average, and the experiment was carried out three times for the identification of reproducibility. The prime experimental factor determining the Mg extraction efficiency was the reaction temperature, which is related to the decomposition of the extraction solvent, (NH4)2SO4.
  • The serpentinite contains 34 wt% of SiO2 and approximately 11 wt% of iron including Fe2O3 and FeO. The first objective in the study was to extract Mg from the serpentinite as effectively as possible.
  • To obtain the highest Mg extraction efficiency from the serpentinite, the concentration of ext- raction solvent, (NH4)2SO4, ratio of serpentinite to extraction solvent, and reaction temperature were investigated (Table 4). As shown in Table 4, the higher the concentration of (NH4)2SO4and reaction temperature, the greater the Mg extraction efficiency.

대상 데이터

  • Research investigating CCS has been demonstrated in the USA, England, and Australia, countries which have a commercialized gas or oil field. On the other hand, research investigating mineral carbonation could be profitable for the countries that do not have enough sites for CO2 storage but produce Ca- or Mg-rich rock through mining.
  • The serpentinite used in the experiment was obtained from Andong serpentinite mine (South Korea), and was pulverized. The serpentinite pulverized below 75 µm was used for the Mg extraction.
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