광물에서 물질로 - 용매 추출공정 기술

소개글

광물에서 물질로 - 용매 추출공정 기술에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 용매 추출 ………………………………………………………………4
　1) 정의 ……………………………………………………………………4
　2) 원리 ……………………………………………………………………4
　　(1) 액-액 추출 ………………………………………………………4
　　(2) 침출 ………………………………………………………………5
　　(3) 액-액 추출장치 …………………………………………………6
　　(4) 고-액 추출장치 …………………………………………………10
　　(5) 용제의 조건 ……………………………………………………11

2. 용매 추출 공정 관련 기술 ………………………………………12
　1) Carver-Greenfield 공정 ………………………………………12
　2) B.E.S.T 용매 추출 기술 ………………………………………14
　3) 액화가스 용매 추출 기술 ………………………………………16
　4) SoPE 공정 …………………………………………………………18
　5) 고농도 염화물 추출법 …………………………………………20
　6) 산 처리 추출법 ……………………………………………………21
　7) 회분식 증기 증류법과 금속 추출법 ……………………………22
　8) 초임계 유체, 이산화탄소 추출법 ………………………………24
　9) 용매추출법을 이용한 조인산의 정제 ……………………………29
　10) 용매추출법을 이용한 오염물질의 최소화 ………………………31

3. 산업동향 ………………………………………33
　1) 용매추출에 의한 초정정 연료 개발 동향 ……………………33
　2) 초임계 유체 활용 국내 개발 동향 ……………………………33
　3) 조류의 용매추출을 통한 바이오 디젤의 생산 동향 ………35

그 림　 목 차

[그림 Ⅰ-1] 속실렛 추출장치 ………………………………………5
[그림 Ⅰ-2] 믹서 세틀러 추출 공정 ……………………………6
[그림 Ⅰ-3] 분무탑 추출장치 ……………………………………7
[그림 Ⅰ-4] 다공판탑 추출장치 …………………………………8
[그림 Ⅰ-5] 방해판탑 추출 장치 …………………………………9
[그림 Ⅰ-6] 쉬벨 교반 추출장치 ………………………………10
[그림 Ⅰ-7] 교반식 추출 장치 …………………………………11

[그림 Ⅱ-1] Carver-Greenfield 공정 …………………………13
[그림 Ⅱ-2] B.E.S.T 용매 추출 기술 ………………………15
[그림 Ⅱ-3] 액화 가스 용매 추출 기술 ………………………17
[그림 Ⅱ-4] 산 처리 추출 시스템 ……………………………21
[그림 Ⅱ-5] 회분식 증기 증류법과 금속 추출 ……………23
[그림 Ⅱ-6] 초임계 ………………………………………………25
[그림 Ⅱ-7] 초임계 이산화탄소 추출 기술 …………………25
[그림 Ⅱ-8] 용매추출법을 이용한 조인산의 정제 …………27

[그림 Ⅲ-1] 초임계 유체 특징 및 공정의 장점 ……………29

표　목 차

[표 Ⅱ-1] 초임계유체 추출법의 응용분야 …………………27

본문내용

실 정이다. 최근들어 중국 및 아시아 국가들의 석유 소비 급증, 중동지역의 불안정한 석유 생산 분위기 등으로 인하여 원유가가 $50 이상을 유지하고 있으며 장기적으 로도 원유가가 하락할 것으로 보이지 않기 때문에 고유가에 의한 에너지위기는 장기화될 것으로 전망된다. 따라서 매장량이 풍부한 석탄을 활용하여야 한다는 목소리가 높아지고 있는 등 석탄에 대한 관심이 고조되고 있다. 국내와 유사한 에너지 기반을 가지고 있는 일본의 경우 지속적으로 석탄 활용에 대한 연구를 해 오고 있으며, 1990년 중반부터 갈탄 및 아역청탄과 같은 저등급의 석탄을 대상으 로 용매추출에 의한 회분이 200ppm 이하로 포함된 초청정 연료를 개발하기 위 한 사업으로 Hyper-coal project를 장기적인 energy technology road map에 추가하여 연구를 추진하고 있으며, 현재는 100kg/day 용량의 초청정연료를 생산 하기 위한 단계에 돌입하고 있다.
2) 초임계 유체 활용 국내 개발 동향
초임계유체에서의 화학반응공정은 여러 분야에서 응용 가능한 기반기술이며 우 리나라의 현재 산업 및 미래 기술 수요와 긴밀한 연계가 있다. 그러나 현재 국내 의 기업체에서는 초임계화학 반응기술에 대한 중요성의 인식이 부족하고 정부출 연연구소나 대학에서 대부분 소규모로 연구를 수행하고 있다. 국내에서 초임계유 체공정연구는 주로 추출, 결정화 등 물리적인 변화를 수반하는 프로세스에 한정 이 되되었으며 초임계유체에서의 화합반응으로 국내에서 현재까지 주로 연구되어 온 과제는 초임계 수산화반응이다. 따라서 21세기 국가경쟁력 강화를 위해서는 특성화 전문화된 소규모 우수 연구 집단을 발굴하여 국가차원의 핵심 연구 분야 로서 초임계화학반응기술을 확보하도록 하는 전략적 접근이 필요하다.
초임계관련 국내 연구는 1984년부터 KIST에서 초임계유체를 이용한 추출연구로 시작하였다. 이후 과학기술부를 중심으로 연구투자가 시작되어 동력자원부, 청청 생산과제 및 에너지 절약과제, 환경부 등에서 연구비를 지원하고 있다. 1997년부 터 매년 5개 내외의 초임계유체기술에 대한 연구 과제를 정부에서 지원하공 있으 며 민간 회사에서도 많은 연구과제가 제안되어 수행 중에 있다. 이 중 과학기술 부에서는 초임계유체 대한 국가지정연구실을 1999년부터 2004년까지 6년간 총 16.6억원을 지원하여 초임계유체를 이용한 약물입자 제조, 초임계수산화를 이용 한 폐수처리, 초임계유체 내 금속박막 제조 분야에 국내의 기초연구와 원천기술 의 확보 및 선진국이 보유하고 있는 유망한 기술을 국내에 빠르게 소개하는 계기 가 되었으며, 산업자원부에서 에너지자원기술개발 프로젝트형 과제의 일환으로 2004년부터 2007년까지 3년간 총 151억원을 지원하여 “초임계 유체기술을 이용 한 공정 및 소재개발”사업을 기술개발-상품화-보급 단계를 종합적으로 지원할 수 있는 과제로 선정하여 반도체 제조용 건식 프로세싱, 고발포비 발포입자 제조, 기 능성 금속산화물 나노입자 제조 분야에 연구개발을 지원하였다.
[그림 Ⅲ-1] 초임계 유체 특징 및 공정의 장점
3) 조류의 용매추출을 통한 바이오 디젤의 생산 동향
국토해양부는 해양 미세조류를 이용한 해양바이오디젤에 대한 품질 검사를 실시하여, 한국석유관리원 녹색기술연구소로부터 미세조류에서 추출한 바이오디젤로서는 국내 최초로 국가 품질 기준을 만족한다는 결과를 통보 받았다고 밝혔다. 한국석유관리원은 석유 및 석유대체 연료의 품질과 유통관리, 표준화를 담당하는 국가공인기관으로서 국내 모든 휘발유와 디젤의 상용화와 판매를 위해서는 이곳의 품질 기준을 만족해야 한다는 것이다. 이번에 품질을 검증받은 해양바이오디젤은 국토해양부 연구개발사업을 수행하고 있는 ‘해양바이오에너지 생산기술개발연구단(단장 : 인하대학교 이철균)’에서 해양에 서식하는 단세포 미세조류로부터 기존의 방법과는 다른 용매와 촉매를 사용하여 추출·정제한 것이다. 현재 우리나라에서 수입에 의존하고 있는 팜 유래 바이오디젤의 가장 큰 문제였던 저온유동성을 개선하였으며, 품질 기준을 넘어서는 98.8%의 고순도 디젤이라는 특징이 있다. 우리나라의 원유수입량은 2010년 기준으로 8억 7천만 배럴에 달한다. 그러나 수입 원유 중 일부만 바이오에너지로 대체하고자 하여도, 식용작물을 재배하던 국토 면적의 상당 부분을 소모해야 한다는 문제가 있다. 국내외적으로 바이오디젤은 팜유나 대두유 등 육상식물로부터 추출하고 있으나, 식용작물과 토지를 이용하기 때문에 해양을 이용한 바이오연료의 개발이 세계적인 대안으로 인식되고 있다. 국토해양부는 국토의 2배가 넘는 해양영토와 해양생물을 이용하여 이러한 문제를 해결하고자 2009년부터 ‘해양바이오에너지 연구개발’을 지원해 오고 있으며, 향후 원료가 되는 미세조류에 대한 우수종 개량 등의 원천기술의 개발과 더불어 우리나라 연안에서의 실증 실험을 진행할 예정이다. 이를 통해 해양바이오에너지관련 국제 표준화를 주도하고, 에너지 자립화 기반 마련하여 에너지 산업을 비롯한 우리나라 산업 전반의 경쟁력 강화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
참 고 문 헌
1. 국가환경산업기술정보시스템 [전자자료].
http://www.konetic.or.kr/?p_name=dbsv&sub_page=practical_use
(2012년 4월 7일자 자료)
2. 국가지식포털 [전자자료].
https://www.knowledge.go.kr/
(2012년 4월 7일자 자료)
3. 이성풍, 최성수, 운문섭, 김상일(2011), ‘환경기술 기술동향보고서’, 전자자료
4. ‘국내 최초 고순도 바이오디젤 개발 성공’, ,2011년 9월 6일, http://www.daara.co.kr/news/141990, (2012년 4월 8일자 자료)
5. Solvent Extraction(Chemical Extraction),
http://boyilet.com.ne.kr/solv.html,
(2012년 4월 8일자 자료)
6. 초임계 유체 추출공정,
http://blog.daum.net/hannong72/8457352
(2009년 10월 17일자 자료)

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