• International Journal of Concrete Structures and Materials
• /
• 제10권1호
• /
• pp.15-28
• /
• 2016

With the aim to reduce the atmospheric $CO_2$, utilization of the carbonated lime produced from the aqueous carbonation reaction for the synthesis of a cementitious material would be a promising approach. The present investigation deals with the aqueous carbonation of slaked lime, followed by hydrothermal synthesis of a cementitious material utilizing the carbonated lime, silica fume, and hydrated alumina. In this study, the aqueous carbonation reaction was performed under four different conditions. The TGA, FESEM, and XRD analysis of the carbonated product obtained from the four different reaction conditions was performed to evaluate the efficacy of the reaction conditions used for the production of the carbonated lime. Additionally, the performance of the cementitious material was verified analyzing the physical characteristics, mechanical property and setting time. Based on the results, it is demonstrated that the material produced by the hydrothermal method possesses the cementing ability. Additionally, it is revealed that the mortar prepared using the alternative cementitious material yields $33.8{\pm}1.3MPa$ compressive strength. Finally, a plausible reaction scheme has been proposed to explain the overall performances of the aqueous carbonation as well as the hydrothermal synthesis of the cementitious material.

• 자원리싸이클링
• /
• 제26권1호
• /
• pp.37-42
• /
• 2017

이산화탄소 저감을 위한 유효한 방법 중의 하나로 칼슘규산염 광물의 간접탄산염화 공정이 보고되고 있다. 이 공정은 염산, 질산 등의 산에 의하여 칼슘규산염으로부터 칼슘성분을 침출하는 단계와 이산화탄소에 의한 침출용액의 탄산염화 단계의 두 과정으로 구성된다. 침출용매로 초산수용액을 사용하는 경우에는 침출용액을 이산화탄소로 탄산염화 하는 과정에서 초산이 재생성 되어 침출단계로 순환되어 침출용매로 재사용될 수 있다. 제철 및 제강슬래그와 같은 산업부산물은 칼슘규산염을 많이 함유하고 있어 간접탄산염화공정의 원료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 초산수용액에 의한 국내 전기로제강슬래그의 침출효율을 조사하기 위하여, 초산수용액 농도, 침출온도 및 침출시간 등의 침출조건 변화에 따른 침출실험을 수행하였다.

• 한국광물학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.17-30
• /
• 2014

폐콘크리트 처리 시 발생하는 시멘트 미분은 $CO_2$ 포집을 위한 광물탄산화 재료로 활용할 수 있다. 이번 연구에서는 폐콘크리트를 활용한 $CO_2$ 포집을 위한 기초연구로 수화시멘트의 수성탄산화 방안과 탄산염광물 형성 특성에 대한 자료를 확보하고자 하였다. 실험을 위해 물 : 시멘트 비를 6 : 4로 하여 28일간 수중 경화하여 시멘트 풀을 제작하고, 첨가제(NaCl과 $MgCl_2$)를 활용한 용출실험과 두 종류의 수성탄산화(직접수성탄산화와 간접수성탄산화)실험을 수행하였다. 용출실험 결과, $Ca^{2+}$ 이온의 용출은 시험된 최대 농도에서 보다 0.1 M NaCl과 0.5 M $MgCl_2$에서 최대로 나타났으며, $MgCl_2$는 NaCl에 비해 10배 이상의 $Ca^{2+}$ 이온을 용출력을 보였다. 미분(< 0.15 mm)의 시멘트 풀은 직접수성탄산화에 의해 1시간 이내에 탄산화에 의해 포트랜다이트가 거의 모두 탄산염 광물로 변화하고, CSH(calcium silicate hydrate)의 분해에 의한 탄산화도 진행되는 것으로 나타났다. 그러나 직접수성탄산화에는 NaCl과 $MgCl_2$와 같은 첨가제가 크게 효율적이지 못하였다. NaCl과 $MgCl_2$를 첨가제로 사용한 용출액에 대한 간접수성탄산화로 100% 순수한 방해석을 생성되었다. $MgCl_2$에 의한 용출액의 경우 탄산화를 위해 알칼리용액 의한 pH의 조절이 필요하였으며, $Mg^{2+}$ 이온의 영향으로 탄산화가 느리게 진행되었다. 수성탄산화 방법과 첨가제의 종류가 생성되는 탄산칼슘광물의 종류와 결정도 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국건축시공학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.349-358
• /
• 2023

본 연구에서는 고로슬래그 미분말을 혼입한 콘크리트의 초기강도를 증진시키고, 탄산화 저항성과 염해 저항성을 향상시키기 위해 탄산칼륨을 전기분해하여 생성된 알칼리수를 배합수로 사용하여 콘크리트를 제작하였다. 초기강도 증진을 확인하기 위해 압축강도 측정을 진행하였으며, 촉진 탄산화 시험과 염소이온 침투저항성 시험을 진행하였다. 실험결과 일반 배합수를 사용한 콘크리트에 비해 전기분해 알칼리수를 배합수로 활용한 콘크리트의 초기강도가 증진된 것을 확인하였으며, 탄산화 저항성과 염소이온 침투저항성 또한 향상된 것을 확인하였다.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제25권3호
• /
• pp.356-365
• /
• 2020

The aqueous carbonation efficiencies of basic oxygen furnace (BOF) and ladle slags at various pressures, temperatures, and liquid-to-solid (L/S) ratios were investigated to determine optimum conditions. The maximum CO₂ carbonated concentrations in slag (0.584 mmol/g for BOF slag and 1.038 mmol/g for ladle slag) was obtained at 10 bars, 40℃, and L/S = 5 mL/g-dry. The L/S ratio was the most critical parameter for carbonation. The effect of carbonated slag amendment on the immobilization of heavy metals in two field-contaminated soils was also investigated. The immobilization efficiencies evaluated by using the toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) and the Standards, Measurements and Testing Programme (SM&T) were above 90% for both raw and carbonated slags for all soils. The TCLP-extractable heavy metals concentrations were below the criteria (5.0, 1.0 and 5.0 g/L for Pb, Cd, and Cr, respectively) after immobilizations with both slags except for Pb in soil B. The SM&T analysis showed the decrease in the exchangeable phase but the increase in residual phase after immobilization with raw and carbonated slags. The results of this study imply the promising potential of the carbonated slags on the immobilization of heavy metals in the field-contaminated soils.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제53권1호
• /
• pp.7-12
• /
• 2016

In this paper, we have developed a simple, new and economical carbonation method to synthesize a pure form of aragonite needles using dolomite raw materials. The obtained aragonite Precipitated Calcium Carbonate (PCC) was characterized by XRD and SEM, for the measurement of morphology, particle size, and aspect ratio (ratio of length to diameter of the particles). The synthesis of aragonite PCC involves two steps. At first, after calcinated dolomite fine powder was dissolved in water for hydration, the hydrated solution was mixed with aqueous solution of magnesium chloride at $80^{\circ}C$, and then $CO_2$ was bubbled into the suspension for 3 h to produce aragonite PCC. Finally, aragonite type precipitated calcium carbonate can be synthesized from natural dolomite via a simple carbonation process, yielding product with average particle size of $30-40{\mu}m$.

• Fibers and Polymers
• /
• 제3권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2002

Cellulose carbonate was prepared by the reaction of cellulose pulp and $CO_2$ with treatment reagents, such as aqueous $Zncl_2$ (20-40 wt%) solution, acetone or ethyl acetate, at -5-$0^{\circ}C$ and 30-40 bar ($CO_2$) for 2 hr. Among the treatment reagents, ethyl acetate was the most effective. Cellulose carbonate was dissolved in 10% sodium hydroxide solution containing zinc oxide up to 3 wt% at -5-$0^{\circ}C$. Intrinsic viscosities of raw cellulose and cellulose carbonate were measured with an Ubbelohde viscometer using 0.5 M cupriethylenediamine hydroxide (cuen) as a solvent at $20^{\circ}C$ according to ASTM D1795 method. The molecular weight of cellulose was rarely changed by carbonation. Solubility of cellulose carbonate was tested by optical microscopic observation, UV absorbance and viscosity measurement. Phase diagram of cellulose carbonate was obtained by combining the results of solubility evaluation. Maximum concentration of cellulose carbonate for soluble zone was increased with increasing zinc oxide content. Cellulose carbonate solution in good soluble zone was transparent and showed the lowest absorbance and the highest viscosity. The cellulose carbonate and its solution were stable in refrigerator (-$5^{\circ}C$ and atmospheric pressure).

• 청정기술
• /
• 제30권2호
• /
• pp.113-122
• /
• 2024

본 연구에서는 이산화탄소 자원화의 일환으로 실험실 규모의 직접 수성탄산화 반응기를 이용하여 소각재와 더불어 탈황 석고, 저급 생석회 및 제강슬래그 등 다양한 알칼리성 산업부산물 6종을 대상으로 이산화탄소 포집 특성을 고찰하였다. 각 시료별 용해 특성과 더불어 반응 전, 후 열중량 분석을 통해 주요 반응 구조를 확인할 수 있었고, 이를 통해 반응성 CaO 함량을 정의하였다. 실험 결과, 생석회의 포집 용량 및 효율은 각각 473 g/kg, 86.9%로 결정할 수 있었으며, 탈황석고 및 소각재 역시 각각 51.1 ~ 131.7 g/kg, 51.2 ~ 87.7% 수준으로 비교적 높게 평가할 수 있다. 이에 반해 제강슬래그의 경우 생성 및 후처리 조건의 영향으로 포집 효율은 10% 미만으로 나타났으며 탄산화 공정 적용을 위해 생산 조건에 따른 영향에 대한 최적화가 요구된다. 본 연구를 통해 소각재를 비롯하여 생석회 및 탈황석고의 이산화탄소 포집특성이 이산화탄소 포집 공정 적용에 적절한 수준으로 판단할 수 있었으며, 이산화탄소전환 탄산칼슘의 건설소재 등 자원화 기술 개발의 기초자료를 확보할 수 있었다.

• 자원환경지질
• /
• 제50권1호
• /
• pp.27-34
• /
• 2017

제강 환원슬래그(steelmaking reduction slag)를 출발물질로 사용하여 다양한 농도의 $H_2SO_4$, $NH_4NO_3$(0.3, 0.5, 0.7, 1 M) 용액, 반응온도 $100^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$의 조건에서 Ca 용출 및 탄산화 실험을 실시하였다. 양이온 용출과 탄산화 반응시간은 각각 2시간 및 1시간이었으며 탄산화 효율 증대를 위해 pH는 약 12로 조절하였고 $CO_2$의 부분압은 10 bar이었다. TG 분석결과로부터 탄산화율을 계산한 결과, $H_2SO_4$ 0.5 M과 반응온도 $150^{\circ}C$의 실험 조건에서 약 86%의 고정화율이 관찰되었으나 이 이상의 농도에서는 탄산화율은 급격히 감소하였다. 그러나 $NH_4NO_3$용액을 사용한 결과, 산의 농도가 증가함에 따라 탄산화율도 비례적으로 증가하여 1 M 농도에서 약 93%의 탄산화율이 관찰되었다. 따라서 제강 환원슬래그를 사용한 탄산화반응은 $H_2SO_4$보다는 $NH_4NO_3$용액을 사용할 경우 유리한 것으로 분석되었다. SEM 분석결과, 합성된 아라고나이트는 나무토막 형태(wood piece shape), 둥근형태(round shape), 꽃모양(flower shape)으로 관찰되었으며, 방해석은 결정면이 잘 발달된 능면체형(rhombohedral shape)의 전형적인 형태로 확인되었다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.232-238
• /
• 2016

본 연구에서는 액-액 반응에 의한 액상탄산화법을 이용하여 탄산칼슘을 제조하였다. MEA를 사용하여 습식화학수법의 셔틀메카니즘을 도입하였다. MEA 30% 수용액에 고농도 이산화탄소(A)와 배기가스(B)를 사용하여 이산화탄소를 포집하였으며, 액상탄산화과정을 통해 슬러지 mg 당 0.35 mg의 이산화탄소를 고정하였다. 최종생성물의 SEM 분석결과 탄산칼슘의 구조는 calcite가 혼합되어 있으나 대부분 구형 vaterite가 생성되었다.