하소

3. 공업 생산 과정

하소는 수직 가마, 회전 가마, 다단 노, 유동층 반응기 등 다양한 형태의 가마(소성로 또는 소성기라고도 함)에서 이루어진다.^[13] 이를 통해 탄산염 광물이나 함수 광물을 분해하고, 가열하여 상전이를 일으키거나, 제올라이트 합성 과정에서 암모늄을 제거하는 등의 공정이 수행된다.

3. 1. 주요 하소 공정

• 탄산염 광물 분해: 석회석(탄산 칼슘)을 소성하여 산화 칼슘(생석회)과 이산화 탄소로 분해한다. 이는 시멘트 제조 공정의 일부이다.^[13]
• 함수 광물 분해: 보크사이트(수산화 알루미늄)나 석고와 같은 함수 광물을 가열하여 결정수를 수증기 형태로 제거한다.^[4]
• 휘발성 물질 제거: 원료 석유 코크스에 포함된 휘발성 물질을 제거한다.
• 상전이 유도: 아나타이스를 루틸로 변환하거나, 유리 재료를 실투시키는 등 가열을 통해 상전이를 일으킨다.
• 제올라이트 합성: 제올라이트 합성 과정에서 암모늄 이온을 제거한다.
• 탈불소화: 플루오르화 우라닐을 탈불소화하여 우라늄 이산화물과 불산 가스를 생성한다.
• 무연탄의 열처리: 무연탄을 전기로 소성 가마 또는 가스 소성을 통해 열처리하여 흑연 구조를 발달시킨다.

4. 화학 반응

하소 반응은 일반적으로 열분해 온도나 상전이 온도 이상에서 일어난다. 이 온도는 특정 하소 반응에 대한 표준 깁스 자유 에너지가 0이 되는 온도로 정의된다.^[14]

일반적인 화학 분해 반응의 예시는 다음과 같다.

:CaCO₃ → CaO + CO₂; 848 °C^[11]

4. 1. 석회석 하소 반응

5. 산화

진 레이는 납과 주석의 하소 실험에서 무게 증가를 관찰하고, 공기 중의 산소가 금속과 결합하여 금속 산화물이 생성된다고 추론했다.^[5] 앙투안 라부아지에는 추가 실험을 통해 이를 확인하였다.^[7]

주석은 상온에서 얇은 산화막을 형성하여 공기나 물에 대한 내성을 가지지만, 150°C 이상의 온도에서는 산화가 활발하게 진행된다.^[6] (Sn + O₂ → SnO₂)^[6]

6. 연금술에서의 하소

연금술에서 하소는 물질 변환에 필요한 12가지 필수 과정 중 하나로 여겨졌다.

연금술사들은 '실제' 하소와 '잠재적' 하소 두 가지 종류를 구별했다. 실제 하소는 나무, 석탄 또는 기타 연료로 실제 불을 지펴 특정 온도로 올린 것이다. 잠재적 하소는 부식성 화학 물질과 같은 '잠재적' 불에 의해 일어나는 것이다. 예를 들어, 금은 반사로에서 수은과 염화암모늄으로 하소되었고, 은은 식염과 알칼리 염으로, 구리는 소금과 유황으로, 철은 염화암모늄과 식초로, 주석은 안티몬으로, 납은 유황으로, 수은은 질산으로 하소되었다.^[12]

또한 뿔, 발굽 등이 끓는 물이나 다른 액체 위에 걸려 점액질을 잃고 쉽게 가루로 환원될 때 발생하는 '철학적 하소'도 있었다.^[12]

구식 플로지스톤설에 따르면, '생석회'는 연소 과정에서 플로지스톤이 빠져나간 후 남은 진정한 원소 물질이었다.

7. 한국에서의 하소

한국에서는 전통적으로 석회석을 이용한 건축 재료(석회) 생산과 금속 제련 과정에서 하소 기술이 활용되어 왔다. 삼국시대부터 조선시대에 이르기까지 석회는 건축, 농업, 의약 등 다양한 분야에서 중요한 재료로 사용되었다. 고려시대에는 청자 제조 과정에서 유약의 원료로 석회가 사용되기도 했다. 현대에는 시멘트, 제철, 화학 공업 등 다양한 산업 분야에서 하소 기술이 활용되고 있으며, 특히 반도체, 디스플레이 등 첨단 산업 분야에서도 중요한 역할을 담당하고 있다.

참조

_[1] 서적 The IUPAC Compendium of Chemical Terminology
_[2] 웹사이트 High-Temperature Processing with Calciners http://www.process-h[...]
_[3] 서적 Mosby's Medical, Nursing and Allied Health Dictionary Mosby-Year Book Inc.
_[4] 서적 Extraction Metallurgy Pergamon Press
_[5] 서적 Essays of Jean Rey, doctor of medicine, on an enquiry into the cause wherefore tin and lead increase in weight on calcination (1630). http://worldcat.org/[...] E. & S. Livingstone for the Alembic Club 1953
_[6] 웹사이트 Tin: its oxidation states and reactions with it https://melscience.c[...]
_[7] 웹사이트 Lavoisier tin calcination https://web.lemoyne.[...]
_[8] 간행물 Calcination http://digicoll.libr[...]
_[9] 서적 A Dictionary of Chemistry Oxford University Press 2008
_[10] Youtube アルミニュウムの誕生 日映科学映画製作所１９６０年製作 https://www.youtube.[...] 2022-05-03
_[11] 서적 Extraction Metallurgy Pergamon Press
_[12] 문서 転送
_[13] 서적 Mosby’s Medical, Nursing and Allied Health Dictionary Mosby-Year Book Inc.
_[14] 서적 Extraction Metallurgy https://archive.org/[...] Pergamon Press