Ca(OH)2-CH3OH-H2O-CO2 계에서 바테라트의 생성에 미치는 반응온도의 영향

박종력,최상근,김병곤,이재장 한국세라믹학회 2002 한국세라믹학회지 Vol.39 No.12

Precipitated calcium carbonate is one of the most versatile mineral fillers and is consumed in an wide range of products including paper, paint, plastics, rubber, textiles, sealants, adhesives, and printing ink and can be produced by several methods.Calcium carbonate has three isomorphism; vaterite, aragonite and calcite, with numerous variations of morphology in the natural mineral or organism. Formation process of vaterite in the reaction of system Ca(OH)2-CH3OH-H2O-CO2 were investigated by measuring the electrical conductivity, Ca2+ ion concentration, pH in the slurries, and by means of X-ray diffraction and electron microscopic observation. It was clearly established that the reaction temperature is important variable in the carbonation process; in general over 50℃, the vaterite was precipitated with the calcite and aragonite. SEM and XRD observations revealed that the vaterite formation could be prepared the temperature range of 40 to 50℃ and mean size of particles in this range is controlled from 0.5 to 0.8㎛.

청정석탄개발 및 활용기술에 대한 특허정보 분석

박종력,김병곤,전호석,최홍일 한국자원공학회 2010 한국자원공학회지 Vol.47 No.2

Domestic coal industry has started the sharp downturn since 1989, after the coal industry promotion, but the R&D budget of advanced countries including Japan has continuously increased in the field of clean coal development technologies. We investigated to analyze a world technological level in field of clean coal technology in order to compare the level of Korea with other countries, and this study analyzed 12,265 clean coal technology patents applied between 1970 and 2008 in USA, Europe, Japan, and Korea. The clean coal technologies could be classified into 9 major technologies. The gasification and liquefaction has the most shares of 30%, then the stabilization and drying is 18%, and the power plant is 13%. The separation and preparation has a very low share. Nevertheless, the analyzed result in this study has indicated the commercial spin-offs of the separation and preparation technology has the strongest technologies. Therefore, the technologies for the separation and preparation based on accumulated clean coal technologies need to be developed to increase self-development ratio of energy resources. 국내 석탄관련 산업은 1989년 석탄합리화사업 이후 침체되기 시작하였지만, 일본 등 선진국들은 청정석탄 기술개발을 위해 지속적인 연구개발을 수행하였다. 본 연구에서는 청정석탄개발기술에 관한 기술수준을 특허정보 분석을 통하여 관련기술의 기술동향을 알아보고자 하였으며, 1970년 1월부터 2008년 12월까지 미국, 유럽, 일본, 한국에서 출원된 특허출원 건수를 조사한 결과 총 12,265건으로 나타났다. 기술별로는 석탄화학/가스화/액화 분야가 30%로 가장 많았으며, 석탄회 분야가 19%, 개질 및 건조 분야 18%, 발전 분야 13%의 순으로 나타났으며, 선탄 및 선별관련 기술들의 특허점유율은 매우 낮게 나타났다. 최근 기술흐름을 주도하고 있는 석탄의 연소효율 향상기술 및 석탄의 가스화 기술 등의 선진화를 이루기 위해서는 가장 근본이 되는 석탄 그 자체를 선탄, 선별하고 처리하는 기술의 개발이 동시에 수반되어야 할 것으로 판단된다.

폐주물사의 재생 및 선탄폐석을 이용한 재생잔사의 처리

박종력,김병곤,최홍일,전호석 한국자원공학회 2010 한국자원공학회지 Vol.47 No.3

Processes for recycling of waste foundry sand are divided between regeneration and beneficial reuse. But, a potentially attraction of the process for regeneration is a higher than the process for reuse. In this study,two processes for the recycling and residue stabilization of waste foundry sands were considered. Dry mechanical process for regeneration consists of crushing, separation, grinding, and classification. In order to stabilize residues generated through regeneration process, powdered particles were pelletized by high shear pelletizer, and then the surface of pellets was coated by coal refuse powders with sodium silicate as binder. Coated pellets were sintered by self-propagating combustion method. Refractoriness of recycled sands, measured by the seger cone method,were over -34, and their content of SiO2 (about 94 mass%) is similar to green sand. Also, the general conclusion that coal refuse and sodium silicate stabilizes heavy metals better than other process may lead to development of a cost-effective solution for stabilizing heavy metals in residues. 폐주물사를 재활용하는 공정은 크게 두 가지로 신사화하는 공정과 폐주물사를 시멘트 및 콘크리트등 다른 용도로 재활용하는 공정으로 구분 되어진다. 그러나 폐주물사를 신사화하여 사용하는 것이 다른 용도로재활용하는 것에 비하여 좀 더 잠재적 부가가치를 향상시키는 방법이라 할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 폐주물사의 재활용을 위한 기계적 건식 재생공정과 재생후 발생되는 잔사를 안정화하기 위한 공정에 대하여 연구를수행하였다. 폐주물사 재생공정은 파쇄공정, 선별공정, 분쇄 및 분급공정으로 구성되어 있으며, 안정화 공정은과립공정, 선탄폐석과 물유리를 이용한 코팅공정 및 자열소성공정으로 구성되어 있다. 재생된 폐주물사의 내화도는 신사(新沙)의 내화도와 거의 같은 수준이었으며, SiO2 함량 또한 신사와 비슷한 94% 수준인 것으로 나타났다. 또한 재생후 잔사를 안정화 처리한 결과, 중금속 용출량은 매우 낮은 수준으로 기존 공정들에 비하여 경제적으로 매우 효과적인 처리방법임을 확인할 수 있었다.

Ca(OH)₂-CH₃OH-H₂O-CO₂계에서 바테라트의 생성에 미치는 반응온도의 영향

박종력,최상근,김병곤,이재창,Park, Jong-Lyuck,Choi, Sang-Kuen,Kim, Byoung-Gon,Lee, Jae-Jang 한국세라믹학회 2002 한국세라믹학회지 Vol.39 No.12

침강성 탄산칼슘은 충진용으로 매우 유용하며 제지, 페인트, 플라스틱, 고무, 잉크 등 광범위한 공업분야에 사용되고 있다. 탄산칼슘은 켈사이트, 아라고나이트, 바테라이트의 세 가지 동질이상이 존재하며 그중 바테라이트는 천연적으로 산출되지 않는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 $Ca(OH)_2-CH_3OH-H_2O-CO_2$계에서 바테라이트 분체를 합성하고자 하였으며, 이때 반응도중 슬러리의 전기전도도, pH, $Ca^{2+}$ 이온농도 등을 측정을 행하였다. 반응이 종료된 후 최종생성물은 XRD 및 SEM을 이용하여 분석하였다. 실험결과 반응온도 50${\circ}C$ 이상에서는 바테라이트와 함께 켈사이트, 아라고나이트가 혼재하게 됨을 알 수 있었으며 순수한 바테라이트를 합성하기 위해서는 반응온도를 40-50${\circ}C$의 범위로 유지해야 함을 알 수 있었다. 또한 반응온도가 40${\circ}C$에서 50${\circ}C$로 증가함에 따라 생성되는 입자의 평균입도를 0.5 ${\mu}m$에서 0.8 ${\mu}m$까지 성장시킬 수 있음을 확인하였다. Precipitated calcium carbonate is one of the most versatile mineral fillers and is consumed in an wide range of products including paper, paint, plastics, rubber, textiles, sealants, adhesives and printing ink and can be produced by several methods. Calcium carbonate has three isomorphism; vaterite, aragonite and calcite, with numerous variations of morphology in the natural mineral or organism. Formation process of vaterite in the reaction of system $Ca(OH)_2-CH_3OH-H_2O-CO_2$ were investigated by measuring the electrical conductivity, $Ca^{2+}$ ion concentration, pH in the slurries and by means of X-ray diffraction and electron microscopic observation. It was clearly established that the reaction temperature is important variable in the carbonation process; in general over 50${\circ}C$, the vaterite was precipitated with the calcite and aragonite. SEM and XRD observations revealed that the vaterite formation could be prepared the temperature range of 40 to 50${\circ}C$ and mean size of particles in this range is controlled from 0.5 to 0.8 ${\mu}m$.

석탄가스화를 위한 중국산 저급 석탄의 광물학적 및 건조 특성

박종력 ( Chong Lyuck Park ),김병곤 ( Byoung Gon Kim ),전호석 ( Ho Seok Jeon ),김상배 ( Sang Bee Kim ),박석환 ( Suk Hwan Park ),이재령 ( Jae Ryeong Lee ) 한국광물학회 2010 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.23 No.3

석탄가스화는 청정석탄이용기술의 한 분야로 최근 국제 유가의 급격한 변동과 더불어 매우 각광을 받고 있는 기술이다. 본 연구에서는 중국 내몽고 지역의 저급석탄을 출발물질로 가스화를 위한 광학적 특성, X선 분광특성, X선 회절특성, 광물학적 특성, 건조특성 등을 분석하였다. 분석결과 석탄의 등급은 slagging성과 fouling성이 매우 낮으며 착화온도가 250℃ 정도인 brown coal인 것으로 조사되었고, 석영, 능철석, 점토광물 등이 주요 불순물로 혼재하는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 수분이 28%로 매우 높기 때문에 이를 쉽게 건조하기 위한 방법으로 열풍건조와 마이크로웨이브 건조기술을 적용하여 비교한 결과, 마이크로웨이브를 이용한 건조가 좀 더 효과적인 것을 알 수 있었다. Coal gasification technology in the sector of domestic clean coal technologies is being into the limelight since recent dramatic rise of international oil price. In this study, we used a low rank coal from Inner Mongolia, China as a starting material for gasification. Various properties including optical, mineralogical, X-ray spectroscopic, X-ray diffraction, and drying property were measured and tested in order to estimate the suitability of the coal to gasification. The coal was identified as a brown coal of lignite group from the measurement of vitrinite reflectance. The coal has very low slagging and fouling potentials, and the ignition temperature is about 250℃. The major impurities consist of quartz, siderite, and clay minerals. Additionally, the coal had moisture content above 28%. Tests for finding effective drying method showed that the microwave drying is more effective than thermal drying.

다층구조를 이용한 서방형 비료제조 및 방출모델

박종력(Chong-Luck Park),김병곤(Byoung-Gon Kim),전호석(Ho-Seok Jeon),이계승(Gye-Seoung Lee) 한국원예학회 2009 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2009 No.5

석회석을 이용한 vaterite 합성과 특성 연구

이재장,박종력,김호근 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2003 석재연 논문집 Vol.8 No.-

국내 비금속광물 매장량의 대부분을 차지하며 강원ㆍ충청지역에 많은 매장량을 가지고 있는 석회석의 부가가치를 향상시키고자 탄산화법을 용용하여 바테라이트 결정형 침강성 탄산칼슘을 합성하고자 하였으며 현재 가행중인 석회석 광산의 시료를 사용하여 소성ㆍ수화실험 및 Ca(OH)₂-CH₃OH-H₂O-CO₂ 계에서 탄산화반응을 행하여 합성되는 바테라이트 입자의 입도 및 형상제어에 관하여 연구를 수행하였다. Ca(OH)₂-CH₃OH-H₂0-CO₂ 게의 탄산화반응에서 반응종결점은 Ca^(2+)이온의 농도가 0인 지점으로 이때의 pH는 약 9.6, 전기전도도는 100㎲/cm이었으며, H₂O-CH₃OH 비와 탄산화 반응온도, CaO 농도, 교반속도 및 CO₂가스 유량의 제어를 통하여 구형, 타원형, 판상형 및 아령형의 4가지 형상으로 바테라이트의 형상 제어가 가능하였으며 그 입도는 0.5㎛에서 5㎛의 범위 내에서의 제어가 가능하였다. In this study, we can manufacture the four types of vaterite from Ca(OH)₂ as starting material under each special carbonation reaction conditions. Vaterite formation continued until all of Ca^(2+) ions were depleted and simultaneously conductivity was 100㎲/cm. As the stirring rate goes up under the condition of lower than 1000rpm during the carbonation reaction the period of completion of reaction were getting shorter. But the period at the condition of higher than this rate wasn't changed. As the weight ratio of H₂O and CH₃OH goes up, particle size of vaterite grew up from 0.3㎛ to 0.8㎛. Yield of vaterite in above 0.45(the weight ratio of H₂O and CH₃OH) was remarkably decreased. It was found that dumbbell-like vaterite particles were formed during the carbonation reaction in methyl alcohol solution. The optimum conditions of spherical vaterite formation were H₂0-CH₃0H weight ratio of 0.26, CaO concentration of 3.0%, CO₂ gas flow rate of 500㎖/min and reaction temperature of 42℃. Ellipsoidal vaterite particles were formed under the conditions of H₂O-CH₃0H weight ratio of 0.26, CaO concentration of 3.5%, CO₂ gas flow rate of 500㎖/min and reaction temperature of 42℃. Plate-like vaterite was made also under the conditions of H₂0-CH₃0H weight ratio of 0.26, CaO concentration of 3.0%, CO₂gas flow rate of 200㎖/min and reaction temperature of 42℃. As changing the weight ratio of H₂O and CH₃OH or reaction temperature in carbonation process, particle size of vaterite could be controlled.

석회석을 이용한 바테라이트 합성에 미치는 불순물의 영향

이재장,박종력 강원대학교 부설 석재복합신소재 제품연구센터 2004 석재연 논문집 Vol.9 No.-

침강성 탄산칼슘은 고무, 페인트, 플라스틱, 제지, 잉크 등 다양한 산업분야에서 무기 충전제로 널리 이용되고 있는 주요 광물중의 하나이며 다양한 방법에 의해서 합성되고 있다. 탄산칼슘은 일반적으로 세 가지의 동질이상을 가지고 있는 것으로 알려져 있으며 이중 바테라이트는 천연적으로 산출되지 않는 것으로 여겨지고 있다. 본 연구에서는 바테라이트를 합성하기 위하여 Ca(OH)₂-CH₃OH-H₂O-CO₂계를 이용한 탄산화법을 사용하다. 이때 Ca^(2+)이온농도, pH, 전기전도도 등을 조사함으로서 바테라이트의 생성 메카니즘을 알고자 하였고, 석회석의 주요 불순물인 Fe₂O₃, Na₂O 등의 불순물이 입자 형성에 미치는 영향을 조사하였다. 연구결과 백색도가 92 이상인 바테라이트를 얻기 위해서는 Fe₂O₃ 함량이 0.03%이하이어야 하며 생성율 95%이상을 유지하기 위해서는 Na₂O의 함량이 1%이하이어야 한다는 결론을 얻을 수 있었다. Precipitated calcium carbonate is one of the most versatile mineral fillers and is consumed in an wide range of products including paper, paint, plastics, rubber, textiles, sealants, adhesives, and printing ink and can be produced by several methods. Calcium carbonate has three isomorphism; vaterite, aragonite and calcite, with numerous variations of morphology in the natural mineral or organism. Formation process of vaterite in the reaction system of Ca(OH)₂-CH₃OH-H₂O-CO₂ were investigated by measuring the electrical conductivity, Ca^(2+) ion concentration, pH in the slurries, and by means of X-ray diffraction and electron microscopic observation. It was clearly established that content of Fe₂O₃ is an important variable in whiteness and Na₂O is an important variable in vaterite's yield. We suggest that vaterite particles of whiteness over 92 are made in below 0.03% of Fe₂O₃ and yield over 50% is made in below 1% of Na₂O

Dielectric Properites of Iron Sulfide in Coal by Microwave Irradiation

김병곤,박종력,이재령 한국자원공학회 2013 한국자원공학회지 Vol.50 No.6

This study focuss on a dielectric and transformation properties of iron sulfide including pyrite, pyrrhotite, and troilite by microwave heation. The relative magnetic loss factors of pyrite at both 915 MHz and 2.45 GHz are between 0.2 and 0.4. This shows that pyrite is not a strong magnetic substance. Also, the decrease of the relative magnetic constant of pyrite is caused by the increase of electrical conductivity of sample, as indicated by the variation of permittivity. The large dielectric constant and loss factor of pyrrhotite at temperatures below 200°C suggest that this phase has good microwave absorption capability at microwave frequency. The dielectric constant and loss factor of troilite are found to be highly temperature and frequency dependent.

규석 분말의 교반형 볼 밀 분쇄효율에 미치는 열처리의 영향

김병곤,박종력,최상근,이재장 한국세라믹학회 2003 한국세라믹학회지 Vol.40 No.7

교반형 볼 밀에서 실리카 분말의 열처리에 따른 분쇄효율을 분쇄에 따른 에너지 소비량을 측정함으로써 조사하였다. 열처리를 행한 것과 행하지 않은 시료를 비교해 보면, 600~90$0^{\circ}C$에서 열처리 후 실온에서 냉각된 시료를 건식 분쇄하였을 경우 약 40~50% 정도, 열처리 후 물속에서 급속 냉각한 경우 약 52~62% 정도의 에너지의 감소 효과가 있었다. 또한 열처리한 실리카 분말을 습식 분쇄를 할 경우 건식 분쇄에 비하여 약 40% 정도의 분쇄에너지가 적게 소모되고 있음을 알 수 있었다. 또한 실리카 분말을 열처리 한 후, 급속 냉각할 경우 발생하는 열충격은 입도에 대한 영향을 거의 받지 않으며 분쇄효과를 향상시킴을 알 수 있었다. The grinding efficiencies of silica powder in a small scale stirred ball mill were investigated by energy consumption estimate. Comparing with a non-treated silica powder and a heating treated silica powder, it was found that a silica powder cooled in room temperature after heating treatment at 600∼900$^{\circ}C$ consumed lower grinding energy than non-treated silica powder, and a silica powder quenched after heating treatment consumed lower grinding energies about 52∼62%, in case of dry grinding. Additionally, if heating treated silica powder grind in wet method, energy consumption will be decreased about 40% than in dry grinding, and the dependency of the particle size to the grinding efficiency, quenching significantly improved it.