나트륨 규산염(Na2SiO3)은 용융염에서 불순물을 물리적으로 분리하는 데 도움이 되도록 설계된 선택적 화학제 역할을 합니다. 염화마그네슘(MgCl2) 및 염화칼슘(CaCl2)과 특정 반응을 통해 이러한 오염 물질을 액체에서 고체로 상을 변경하도록 강제하면서 원하는 염화나트륨(NaCl)은 액체 상태로 유지합니다.
고온 공정에서는 나트륨 규산염을 사용하여 용해된 불순물을 고체 규산염 광물로 화학적으로 변환합니다. 이 유도된 상 차이는 오염 물질을 정제된 액체 염화나트륨에서 물리적으로 분리할 수 있도록 보장합니다.
상전이 메커니즘
특정 불순물 표적화
원료 용융염 혼합물에서 염화마그네슘(MgCl2) 및 염화칼슘(CaCl2)과 같은 불순물은 일반적으로 염화나트륨과 동일한 액체 상에 존재합니다.
나트륨 규산염은 이러한 균질성을 방해하기 위해 특별히 도입됩니다. 이는 주요 염화나트륨 염이 아닌 특정 염화물 불순물을 표적으로 하는 반응물 역할을 합니다.
화학적 변환
Na2SiO3의 첨가는 용융 욕조 내에서 화학 반응을 촉발합니다.
이 반응은 불순물의 화학 구조를 변환합니다. 이들은 단순한 염화물로서 존재하지 않고 복잡한 규산염 광물로 변환됩니다.
고융점 고체 형성
이 반응의 주요 결과는 새로운 고체 화합물인 Na4Ca4Si6O18 및 Na2Mg2Si2O7의 생성입니다.
원래 염화물과 달리 이러한 규산염 광물은 고융점을 가지고 있습니다. 결과적으로 염화나트륨이 여전히 용융 상태일 때에도 용액에서 고체로 침전됩니다.
효율적인 분리 달성
상 차이 생성
이 공정의 핵심 가치는 뚜렷한 상 차이를 만드는 것입니다.
첨가제가 도입되기 전에는 혼합물이 단일 액체 상입니다. 반응 후에는 액체 염화나트륨 내에 고체 규산염 입자가 현탁된 혼합물이 됩니다.
물리적 제거 용이
불순물이 이제 고체이고 생성물(NaCl)이 액체이므로 기계적 분리가 간단해집니다.
액체 NaCl은 고체 광물 폐기물에서 배출하거나 여과하여 정제된 염화나트륨 생성물을 얻을 수 있습니다.
제약 조건 이해
반응물 특이성
이 공정의 성공은 나트륨 규산염과 특정 불순물(Mg 및 Ca) 간의 화학적 친화력에 전적으로 달려 있습니다.
용융염에 고융점 고체를 형성하지 않는 불순물이 포함되어 있다면, 이 상전이 방법은 해당 특정 오염 물질에 효과적이지 않을 것입니다.
열 관리
이 공정은 온도 제어에 엄격하게 구속됩니다.
로 온도는 특정 범위 내에서 유지되어야 합니다. 즉, 염화나트륨을 액체로 유지하기에 충분히 높지만 새로 형성된 규산염 광물(Na4Ca4Si6O18 및 Na2Mg2Si2O7)의 융점보다는 엄격히 낮아야 합니다. 온도가 너무 높으면 불순물이 다시 녹아 분리 노력이 무효화됩니다.
귀하의 공정을 위한 올바른 선택
용융염 정제 시스템을 설계하거나 최적화하는 경우 이 첨가제가 특정 오염 프로필과 어떻게 일치하는지 고려하십시오.
- 칼슘 및 마그네슘 제거가 주요 초점이라면: 이 방법은 이러한 특정 원소를 불용성 고체 광물로 화학적으로 고정하기 때문에 매우 효과적입니다.
- 순수 염화나트륨 회수가 주요 초점이라면: 이 접근 방식은 폐기물을 고체로 남겨두면서 액체 상태의 NaCl을 쉽게 추출할 수 있도록 합니다.
상전이 첨가제를 활용함으로써 복잡한 화학적 분리 문제를 더 간단한 물리적 분리 작업으로 전환합니다.
요약표:
| 특징 | 설명 |
|---|---|
| 첨가제 기능 | 불순물(MgCl2, CaCl2)의 선택적 화학적 변환 |
| 메커니즘 | 고융점 규산염 광물(Na4Ca4Si6O18, Na2Mg2Si2O7) 형성 |
| 상 변화 | 액체 불순물이 고체 침전물로 전환 |
| 분리 방법 | 액체 NaCl을 고체 폐기물에서 물리적으로 여과/배출 |
| 중요 제어 | 규산염 융점 이하의 정밀한 로 온도 관리 |
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참고문헌
- Effect of physical properties of liquid phase by MD simulation on NaCl separation behavior during the phase transition of molten salt chloride slag. DOI: 10.1038/s41598-025-05909-x
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