Factors Affecting the Property of $CaCO_3$Precipitated from $CaCl_2-Na_2CO_3-H_2O$ System

$CaCl_2-Na_2CO_3-H_2O$ 반응계에서 침강성탄산칼슘의 성상에 영향을 주는 인자에 관하여

The objective of this study was to investigate the facton affecting the property of CaCO, farmed from CaClz-Na,CO,-HiOsystem. The effcct of the concentmtlon of reaclants, impurity, the pH of reaction, the addition of sccd crystal, and injectingvelocity af reaclant solution an thc yield oI CaCO; polymorphs. parlide size and whiteness of CaCO, were investigated. Thcmqor resulls are ;o fallows; I The optimum concentratinn of reildilnts for forming vaterlte and aragonite is the range of 0.1-1.0 mol/l, when the yicld of vittcrite and araga~nles howed 7542% and XU-90%. respedively. 2. Among thc composition of impunticscontained h limestone, Fe' decrease the wh~tcness nf CaCO;. md Mg" increase the yield of aragonite. 3. The pHrange of vaterite and aragonite are formed with high yield is 8-11, and Calcite is famed in pH 6-8 with big particle size of 1over and in pH 11-13 with small particle size of I under. 4. The yicld of calcite and aragonite was increased by addingthc seed cryst.al nf itself.d cryst.al nf itself.

본 연구는 $CaCl_2$ $-Na_2$ $CO_3$ $-H_2$O 반응계의 생성물인 침강성탄산칼슘의 성상에 영향을 주는 인자들을 조사할 목적으로 수행되었으며, 탄산칼슘 동질이상의 생성수율, 입도, 백색도 등에 미치는 반응 용액 농도의 영향, 불순물의 영향, pH의 영향, 종결정의 영향, 반응용액 적하속도의 영향등을 검토하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 주요 실험결과들은 아래와 같다. 1. 반응염의 농도가 크거나 그 적하속도가 빠를수록 반응생성물중 불안정한 aragonite과 vaterite의 생성수율이 증가하며 생성물의 입도는 미세해지는 경향을 보였다. 본 연구의 실험조건에서는 반응농도가 0.1~1.0mol/ι일 때 aragonite와 vaterite의 생성수율이 각각 80~90%, 75~82%로 가장 높았다. 2. 국내에서 산출되는 석회석 중에 주로 존재하는 6종의 불순성분($Fe_2$$O_3$, $Al_2$$O_3$, MgO, $SiO_2$, $Na_2$O, $K_2$O)을 구성하는 양이온을 반응용액속에 이온상태($SiO_2$는 500mesh 이하의 고체상태)로 첨가할 경우 Fe\ulcorner의 첨가량이 많을수록 생성물의 백색도가 저하하고 ${Fe^{3+}}/{CaCO_3}$몰분율이 0%일 경우 백색도 99.8에서 ${Fe^{3+}}/{CaCO_3}$몰분율이 10%일 경우 백색도 29.8), Mg\ulcorner의 첨가량이 많을수록 aragonite의 생성수율을 증가시키는 경향을 나타내었다. 3. pH 8~11 영역에서는 aragonite과 vaterite의 생성수율이 높고 pH 6~8과 11~13 영역에서는 calcite의 생성수율이 높았으나 pH 6~8에서 생성되는 calcite는 크기가 $1mu extrm{m}$이상인 조립의 능면체였으며 pH 11~13에서 생성되는 calcite는 미립의 능면체였다. 4. 종결정으로 calcite, aragonite, vaterite을 각각 생성 $CaCO_3$에 대한 중량백분율로 0~10% 첨가할 경우 calcite과 aragonite 종결정은 자신의 결정구조와 같은 $CaCO_3$동질이상의 생성수율을 증가시키나, vaterite은 불안정하여 종결정으로서의 역할을 하지 못하였다. 본 연구의 실험 조건중 $47^{\circ}C$에서 calcite Seed를 첨가하지 않을 경우 calcite의 생성수율은 50% 정도이나 calcite Seed를 6%이상 첨가하면 calcite의 생성수율이 거의 100%에 가깝게 증가하며, 동일조건에서 aragonite Seed를 첨가할 경우는 무첨가시 약 50%였던 aragonite의 생성수율이 2%이상 첨가하면 85%이상으로 증가하였다.