시멘트 풀을 이용한 CO2 포집과 탄산염광물의 생성에 관한 연구 (Studies for CO2 sequestration using cement paste and formation of carbonate minerals)

서지정보

· 발행기관 : 한국광물학회
· 수록지 정보 : 광물과 암석 / 27권 / 1호 / 17 ~ 30페이지
· 저자명 : 최영훈, 황진연, 이효민, 오지호, 이진현

초록

폐콘크리트 처리 시 발생하는 시멘트 미분은 CO2 포집을 위한 광물탄산화 재료로 활용할 수 있다. 이번 연구에서는 폐콘크리트를 활용한 CO2 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 MgCl2)를 활용한 용출실험과 두 종류의 수성탄산화(직접수성탄산화와 간접수성탄산화)실험을 수행하였다.
용출실험 결과, Ca2+ 이온의 용출은 시험된 최대 농도에서 보다 0.1 M NaCl과 0.5 M MgCl2에서 최대로 나타났으며, MgCl2는 NaCl에 비해 10배 이상의 Ca2+ 이온을 용출력을 보였다. 미분(< 0.15 mm)의 시멘트 풀은 직접수성탄산화에 의해 1시간 이내에 탄산화에 의해 포트랜다이트가 거의 모두 탄산염광물로 변화하고, CSH(calcium silicate hydrate)의 분해에 의한 탄산화도 진행되는 것으로 나타났다. 그러나 직접수성탄산화에는 NaCl과 MgCl2와 같은 첨가제가 크게 효율적이지 못하였다. NaCl과 MgCl2를첨가제로 사용한 용출액에 대한 간접수성탄산화로 100% 순수한 방해석을 생성되었다. MgCl2에 의한용출액의 경우 탄산화를 위해 알칼리용액 의한 pH의 조절이 필요하였으며, Mg2+ 이온의 영향으로 탄산화가 느리게 진행되었다. 수성탄산화 방법과 첨가제의 종류가 생성되는 탄산칼슘광물의 종류와 결정도영향을 미치는 것으로 나타났다.

영어초록

Waste cement generated from recycling processes of waste concrete is a potential rawmaterial for mineral carbonation. For the CO2 sequestration utilizing waste cement, this study wasconducted to obtain basic information on the aqueous carbonation methods and the characteristics ofcarbonate mineral formation. Cement paste was made with W:C= 6:4 and stored for 28 days in waterbath. Leaching tests using two additives (NaCl and MgCl2) and two aqueous carbonation experiments(direct and indirect aqueous carbonation) were conducted.
The maximum leaching of Ca2+ ion was occurred at 1.0 M NaCl and 0.5 M MgCl2 solution ratherthan higher tested concentration. The concentration of extracted Ca2+ ion in MgCl2 solution was morethan 10 times greater than in NaCl solution. Portlandite (Ca(OH)2) was completely changed tocarbonate minerals in the fine cement paste (< 0.15 mm) within one hour and the carbonation of CSH(calcium silicate hydrate) was also progressed by direct aqueous carbonation method. The bothadditives, however, were not highly effective in direct aqueous carbonation method. 100% pure calciteminerals were formed by indirect carbonation method with NaCl and MgCl2 additives. pH controlusing alkaline solution was important for the carbonation in the leaching solution produced fromMgCl2 additive and carbonation rate was slow due to the effect of Mg2+ ions in solution. The type andcrystallinity of calcium carbonate mineral were affected by aqueous carbonation method and additivetype.

참고자료

· 없음