공존하는 경도 이온으로 인해 유가 원소 회수의 순도가 제한되는 문제를 해결하기 위해 핵결정 과립화(Nucleation Crystallization Pelleting, NCP)를 기반으로 한 경도 제거 기술을 제안하였으며, 경도 이온의 효율적인 분리와 유가 원소의 고순도 회수를 목표로 하였다. 탄산나트륨/수산화나트륨을 복합 유도제로 사용하여 pH 값, 투여 비율 및 수리 조건을 최적화함으로써 칼슘 및 마그네슘 이온의 제거 효과와 유가 원소 손실률을 체계적으로 조사하였다. 결과는 최적 공정 조건에서 칼슘 및 마그네슘 이온 제거율이 각각 94.5%와 85.3%에 달하며, 유가 원소 손실률은 모두 20% 이하임을 나타냈다. XRD, 라만 및 SEM-EDS 등의 다차원 특성 분석을 통해 칼슘 및 마그네슘 이온 제거 메커니즘을 밝혔으며, 이는 각각 탄산칼슘과 수산화마그네슘 형태로 결정핵 표면에서 이상 핵 생성 및 치밀한 과립체로 성장하는 과정임을 보여준다. 또한 형성된 과립체 표면은 거친 구조를 띠어 입자 크기 증가로 인한 활성 부위 손실을 효과적으로 보상하여 시스템의 지속적인 처리 능력을 유지한다. 메커니즘 분석 결과, 알칼리성 조건에서 결정핵 표면이 음전하를 띠어 자유 상태의 칼슘 및 마그네슘 이온이 정전기적 작용으로 결정핵 표면에 우선적으로 축적되며, 유도제 투여 후 결정핵 제한 내에 국부 과포화 미환경이 형성되어 이상 결정화 과정을 촉진함을 나타낸다.

유정 생산수; 핵결정 과립화; 탄산칼슘; 수산화마그네슘; 정전기 작용; 고순도 회수