A study for Ca/Mg separation efficiency improvement in the preparation of high purity magnesium carbonate from seawater

Abstract

해수로부터 추출 가능한 마그네슘, 칼슘, 나트륨과 같은 양이온 및 화력발전소에서 발생하는 이산화탄소를 활용한 다양한 탄산염의 제조가 많은 관심을 받고 있다. 풍부한 자원의 활용과 지구온난화를 발생시키는 물질을 제거하는 관점에서 경제적이고 친환경적인 요인을 제공해준다. 탄산염의 제조는 이 방법을 통하여 CCUS (Carbon capture storage and utilization)로 적극 활용되어 왔다. 칼슘 및 마그네슘의 분리는 해수를 사용하여 고순도의 마그네슘염을 제조하는데 중요한 부분이다. 탄산마그네슘염 제조공정에서 중간단계인 수산화마그네슘 제조 단계에서 문제가 발생한다. 알칼리 첨가를 통해 pH=10-12조건에서 해수에 녹아있는 마그네슘이온은 수산화마그네슘으로 침전되는데, 동시에 탄산칼슘의 침전이 발생한다. 수산화마그네슘 제조 시 탄산칼슘의 공침을 억제하기 위해서는 높은 Ca/Mg 분리효율에 의한 주의 깊은 제어가 요구된다. 산 및 열처리, 나트륨옥살레이트와 같은 화학시료 첨가 등의 다양한 방법들이 사용된다. 본 연구에서는 고순도의 수산화마그네슘 및 탄산마그네슘염 제조에 대하여 체계적인 실험을 진행하였다. XRD(X-ray diffraction analysis)와 ICP(Inductively coupled plasma)는 마그네슘, 칼슘의 순도 및 해수에 잔류하는 염의 농도를 확인하기 위해 사용하였고, 생성물의 미세구조는 SEM(Scanning electron microscope)을 통해 관찰하였다. 첫 단계에서 칼슘의 공침을 최소화 시킨 마그네슘 분리 공정을 통해 해수로부터 순도 높은 수산화마그네슘 염 제조가 가능하였으며, 이 공정은 이후 추가적인 탄산칼슘, 탄산나트륨 제조 및 해수 담수화 공정을 위한 중요한 단계임을 보여준다.