시멘트 풀의 직접수성탄산화에서 Chloride 첨가제와 pH의 영향 (The Effect of Chloride Additives and pH on Direct Aqueous Carbonation of Cement Paste)

서지정보

· 발행기관 : 한국광물학회
· 수록지 정보 : 광물과 암석 / 28권 / 1호 / 39 ~ 49페이지
· 저자명 : 이진현, 황진연, 이효민, 손병서, 오지호

초록

최근 세계적으로 탄소포집 및 저장(CCS, carbon capture and storage)기술에 대한 연구가 많이 수행되고 있다. 이번 연구는 폐시멘트 미분을 이산화탄소를 포집하는 광물탄산화(mineral carbonation)의효율적인 재료로 활용하기 위한 연구의 일환으로 수행하였다. 0.15 mm 미만으로 체가름된 시멘트 풀(W:C = 6:4)과 200 ㎖ 용액을 포함하는 반응용기에 순도 99%의 CO2 가스를 주입하는 직접수성탄산화실험을 수행하고, 두 종류 첨가제(NaCl, MgCl2)의 탄산화에의 영향을 분석하였다. 특히, 첨가제의 종류와 pH변화에 따른 탄산화 과정, 생성되는 탄산염광물의 종류와 특성에 대하여 자세히 연구하였다.
직접수성탄산화 실험 결과 pH는 CO2의 주입으로 지속적으로 감소하였다. Ca2+ 이온 농도는 MgCl2가첨가제로 활용한 경우에는 지속적으로 감소하였지만 MgCl2를 첨가하지 않은 경우에는 감소하다가 pH가 낮아짐에 따라 생성된 탄산염광물의 용해로 다시 증가하는 경향을 보였다. 생성물질에 대한 X-선회절분석 결과, MgCl2를 첨가하지 않은 경우에는 방해석이 우세하게 나타났고, MgCl2를 첨가제로 활용한 경우에는 Mg2+ 이온의 영향으로 아라고나이트가 우세하게 나타났다. 또한 pH 단계별 직접수성탄산화 실험결과, MgCl2를 첨가하지 않은 경우에는 pH가 높은 실험 초기에 나타난 바테라이트는 pH가 낮아질수록 결정도가 좋은 방해석으로 전환되는 것을 확인하였고, MgCl2를 첨가제로 활용한 경우에는pH가 낮아질수록 방해석의 함량은 감소하고 아라고나이트의 함량이 증가하는 것을 알 수 있었다.

영어초록

Recently, carbon capture and storage (CCS) techniques have been globally studied. Thisstudy was conducted to use waste cement powder as an efficient raw material of mineral carbonationfor CO2 sequestration. Direct aqueous carbonation experiment was conducted with injecting pure CO2gas (99.9%) to a reactor containing 200 ㎖ reacting solution and the pulverized cement paste (W:C =6:4) having particle size less than 0.15 mm. The effects of two additives (NaCl, MgCl2) in carbonationwere analyzed. The characteristics of carbonate minerals and carbonation process according to the typeof additives and pH change were carefully evaluated. pH of reacting solution was gradually decreased with injecting CO2 gas. Ca2+ ion concentration inMgCl2 containing solution was continuously decreased. In none MgCl2 solution, however, Ca2+ ionconcentration was increased again as pH decreased. This is probably due to the dissolution of newlyformed carbonate mineral in low pH solution. XRD analysis indicates that calcite is dominantcarbonate mineral in none MgCl2 solution whereas aragonite is dominant in MgCl2 containing solution.
Unstable vaterite formed in early stage of experiment was transformed to well crystallized calcite withdecreasing pH in the absence of MgCl2 additives. In the presence of MgCl2 additives, the content ofaragonite was increased with decreasing pH whereas the content of calite was decreased.

참고자료

· 없음