KR100398069B1 - 중력관성분급기 및 이를 이용한 도석광물의 건식 정제 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중력관성분급기 및 이를 이용한 도석광물의 건식 정제 방법에 관한 것으로, 저품 위의 도석광류를 건식 선광 정제에 있어 선택적 분쇄와 중력 관성 원심 분급기 개발로 저비용과 저공해의 물리적 분급 방법의 공정을 제공하여 공해의 원인을 제거함과 동시에 보다 낮은 비용에 의하여 고품위로 품위를 향상시키는 정제 방법과 선광폐기 불순물을 활용법과 이에 필요한 건식 분급기 및 공정을 제공 하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 원료 광석에 수반된 각 광물의 경도차에 의한 선택적인 건식분쇄와 유화물 및 자철광, 녹니석, 티탄철, 적철, 갈철등 중광물(Heavy mineral)등과 작업 공정에서 기계의 마모로 혼입된 철분등의 불순물을 중력과 관성 및 원심력을 합성한 기법을 이용한 건식 분급기로 유용광물을 회수함으로서 불순물을 동시에 제거하는 방법등을 이용한 불순물 제거로 도석의 품위를 향상하는 방법과 그 공정이다. 도석광물은 가능한 한 Fe₂O₃등 불순물을 제거하고 주성분인 AL₂O₃의 품위를 향상 시키고 품위를 더 높이기 위하여 결정질 석영을 분리 제거하여 SIO₂의 성분을 낮추 므로서 상대적으로 AL₂O₃의 품위 향상으로 고급요업 원료 및 제지, 고무 공업,도료 및 안료등의 원료로 부가가치 향상과, 제거된 불순물은 미분쇄와 분급하여 건축 마감재 등으로 활용함으로서 후 처리비를 절약하고 유용자원화와 부가가치를 창출하는 방법이다,

Description

중력관성분급기 및 이를 이용한 도석광물의 건식 정제 방법{dry refining method and process for grade-up of porcelain tone using serective grinding and gravity classification devices.}

본 발명은 중력관성분급기 및 이를 이용한 도석광물의 건식 정제 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중질 및 저품위의 도석광물의 AL₂O₃품위향상을 위한 건식 압축식 선택파쇄 및 분쇄기법으로 선택분쇄와 비중과 입자의 크기 차에 의한 중력과 관성 및 원심력을 합성한 분급기로 도석을 분리 회수 하고 불순물을 재분쇄 분급 기법에 의한 도석의 품질향상 건식 정제법과 그 공정 및 광미(불순물)를 이용한 건축 마감자재 제로 사용함으로 부가가치 향상에 목적이 있다.

일반적으로 도석광은 규장암, 석영반암 및 규장반암, 응회암등이 열수변질과 풍화작용에 의하여 생성된 광물로 모암에 반정으로 석영 결정을 수반 하는 경우가 많으며 이것이 도석에 반점상으로 석영을 함유하고 있으며, 또한 열수작용시에 황철광, 유비철광, 등의 유화광물이 생성되고 이들 광물이 풍화에 의하여 유화광물의 산화로 2차적으로 생성된 적철광 갈철등의 산화철, 모암의 암석생성시 수반된 자철광, 등의 상자성 광물과 적철광, 티탄자철광, 녹니석 등의 중광물(Heavy mineral)과 운모 등의 극미 자성의 광물을 일부 수반하 기도 한다.

이러한 도석질 광석을 고품위로 정제된 것은 고가로 요업원료(고급자기, 전기용애자, 도기, 등), 제지의 충진 및 코팅제, 도료 및 안료원료, 고무충진제, 제약, 농약의 부원료, 등 다양하게 이용되고 있으며, 정제된 고품질의 것은 수선에 의한 광석의 10배의 고가로 부가 가치가 향상된다. 고품질의 정제품을 국내 수요의 대부분인 년간 30여만톤을 수입에 의존하고 있는 실정이다.

도석의 품질을 결정하는 주 성분은 K₂O, AL₂O₃, SIO₂, Fe₂O₃등 이며 이러한 성분의 함량에 따라 용도가 결정된다.

즉 도석의 화합물로 존재하는 SIO₂외에 결정질로 수반하는 석영 (SIO₂)과 유화광물 및 기타 불순물을 제거함으로서 K₂O, AL₂O₃, 의 품위가 향상되고, Fe₂O₃를 0.5%이하로 제거된다. 이러한 도석 정광이 10배 이상의 고부가 가치를 가진다.

이러한 불순물울 제거하기 위한 종래의 기술로는 수선법, 수비법, 부선법, 자선법, 건식원심력 분급법등이 있다.

상기의 수선법은 광석을 육안으로 식별하여 손으로 선별하는 방법으로 광석의 크기에 절대적인 영향을 받으며 광석 덩이내의 불순물은 선별이 불가능한 선별이 비능율적이고 품위 향상에 한계가 있다.

수비법은 원광을 볼밀에 습식 마광하여 구성광물의 비중과 입도 차에의한 수중에서 침강속도 차이를 이용한 것으로 장점으로는 동력비소요가 적으며, 단점으로는 유용광물 회수율 저하와 과다한 용수(보통 5% solids 이하)소요로 량적인 처리가 곤란 하고, 대형의 침전조와 탈수기의 대형화로도 탈수가 비능율적이다. 따라서 이상의 이유로 생산비 상승에 비하여 생산성 이 낮다. 부선법과 자선법을 혼용하는 종래의 방법이 있느데 이방법은 볼밀로 원광석을 단체분리 입도로 습식 파쇄하여 부유선광으로 유화물을 제거한후 상자성 광물인 자철석과 작업공정중에 혼입된 철분을 저구배 자력선별기로 제거하는 방법으로 미자성광물인 적철광 티탄철광, 운모, 녹니석, 산화철등은 선별되지 않을뿐 아니라 석영과 산화철의 제거에 많은 노력을 경주하여 왔으나 만족할 만한 성과는 없었다

건식 선광방법과 습식 선광 및 자력선광에 대하여는 대한민국 특허공보 특0144547호 및 공개특허공보 특2000-0018556호, 대한민국 특허공보 제1991-0001930호, 대한민국 공개 특허공보 특2000-18767호,와 습식법으로 대한민국 특허 공보 제특1991-0003051호, 대한민국 특허공보 10-0239898호 등이 있다.

상기에 열거된 특허공보 및 공개특허 공보등 에서는 건식방법에 의한 선별 파쇄와 원심력에 의한 공기분급하는 방법과 습식으로 산화철을 미생물의 생화반응으로 환원하여 자성을가지는 자철로 만들어 저구배 자력선별기로 선별 하는 것으로 기제하고 있다

예를 들면 황선국외 11명에 의하여 발명되고 한국자원연구소에 의하여 출원되여 공고된 대한민국 특허공보 제 특0144547호와 조건준외 5명에 의하여 발명되고 한국자원연구소에 의하여 출원되어 공개된 대한민국 공개특허공보 공개번호 제 특2000-0018556호의 내용을 살펴보면 광물의 경도차에의한 건식 선택분쇄와 비중과 입자크기 차를이용하여 원심력에 의한 공기분급으로 선별하는 방법으로 실수율이 59.27%이고, AL₂O₃향상율 29.25% SiO2 제거율 7.66% Fe₂O₃제거율 7.14% 내외의 품위 향상을 한다고 기제 하고 있다.

특히 건식 공기선별법으로 유용광물 회수율이 59.27%이고, 불순물로 제거되는40.73%.중 39.34%가 유용광물로 회수하여 사용할수 있는 광물이다. 따라서 불순물의 분급 효율과 실수율이 낮고 이제거된 불순물을 폐기하는 문제가 있어 환경문제와 생산원가에 영향을 미치고 있다. 그러나 본발명에서는 거축 마감자제 및 농약용으로 이용함을서 유용자원화 하는 것이 특징이다.

또한 스도 요시미쓰에 의하여 발명도고 주식회사 대명 에 의하여 출원되어 공고된 대한민국 특허공보 제 10-0239898호의 내용을 살펴보면 산화철을 미생물에의하여 환원시켜서 상자성을 가지는 자철로 만들어 자력선별기로 제거하는 방법으로 운전비는 저렴하나 미생물이 산화철을 환원 처리기간이 약 15일정도가 소요되어 장기화 됨으로 대량의 연속적인 생산이 곤란하다.

이상과 같이 습식 부선법과, 미생물법, 자선법, 건식정제법등이 종래로부터 알려저 있다.

이상과 같은 기술적인 내용을 근거로하여 현재 년간 수십만톤의 저품위 도석을 수선에 의하여 저가로 국내 및 수출을 하고 정재된 고품위의 것을 10배이상의 고가로 수입 하고있는 실정으로 이 저품위 도석을 고품위로 정제하여 부가가치를 향상 시키므로서 수입 대체와 수출에 기여 할 수 있을 것이며, 선별과정에서 제거된 광미(불순물과도석)를 재처리 하여 유용자원화 함으로서 경제성제고와 친환경적인 조업에 기여 할것이다 .

본발명은 저질 및 중질 도석질 광물을 효과적이고 경재적인 건식선광 정제 방법으로 압축식 및 충격식의 파쇄기로 선택 분쇄와 중력 및 관성과 원심력을 합성한 선별기 또는 필요에 따라 중력공기분급기로 분급하는 방법과 공정을 제공하여 저렴한 생산비로 고품위의 도석질 광물을 생산 하여 고급 도자기 및 제지, 페인트,고무공업, 유리섬유 등의 원료로 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 특징은 선택분쇄가 탁월한 건식 압축 마찰 분쇄기와 중력관성 및 원심력을 합성한 건식 선별 분급기를 이용하여 선별 정제를하고 이 과정에서 부생되는 광미를 건축마감자재로 제조 이용하는 방법이다.

도 1 은 도석 건식 선광정제 공정 계통도이다.

도 2a는 도석질 광물 선택 분쇄기인 V.S.I형 분쇄기.

도 2b는 광석과 광석형의 로터에 의한 선택분쇄 과정 및 원리 개념도.

도 2c는 광석과 스틸형의 임펠러와 엔빌에 의한 파쇄원리.

도 2d는 임페러와 앤빌의 구조도.

도 3a는 중력 관성 분급기 단면도 및 분급과정도.

도3b 분급될 물질 입자에 작용하는 힘과 분급원리..

도 4는 중력공기분급기의 구조와 분급원리

도5a는 정제된 도석질광물의 500배의 전자현미경사진.

도5b는 정제된 도석질광물의 5,000배의 전자현미경 사진.

도6a는 광미로 제조한 건축마감제의 원적외선 방사율 발생도.

도6b는 흑체(원적외선 발사율 100%의 표본)와의 광미로 제조한 건축마감제의 원적외선 방사율 발생율 비교도* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *1: 광석호퍼 10: 중력관성분급기

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 도 1의 공정과 같은 선택분쇄기와 도3a의 선별 분급기로 이루어진 공정구성의 방법과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

a) 도석원료 광석을 호퍼(Hopper)(1)와 휘더를 통하여 공급하는 단계; 와b) 상기 a) 단계에서 공급 투입하여 조크러셔(Jaw crusher)(2)로 조쇄 하는 단계;와c) 상기 b)단계에서 1차 파쇄하여 공급된 광석을 콘크러서(Cone-crusher)(3)로 2차 중쇄하는 단계;와d) 상기 c) 단계에서 중쇄된 광석을 진동스크린(4)으로 걸러서 스크린에 잔류통과한 큰입자(+)는 콘크러셔에 재투입 파쇄하고 스크린을 통과한 적은입자는 드라이 키른으로 이송하는 단계; 와e) 상기 d) 단계에서 이송된 도석광을 드라이 키른(5)에 투입 건조하는 단계; 와f) 상기 e) 단계에서 건조하여 이송된 광석을 레이몬드 밀(raimond mill)(6)에 투입 하여 선택 분쇄하는 단계;와g) 상기 f) 단계에서 분쇄과정에서 미분쇄된 견운모질 도석 입자의 비산 하는 것을 사이크론과 빽필터(7)로 포집하는 단계; 와h) 상기 g) 단계에서 포집된 견운모 질도석 정광을 저장조(8)에 저장하는 단계; 와i) 상기 h) 단계에서 저장된 견운모 질도석 정광을 포장(9)하여 출하하는 단계; 와j) 상기 f) 단계에서 레이몬드 밀(6)로 분쇄와 g) 단계의 사이크론 및 빽필터(7)로 미분쇄된 비중이 가벼운 견운모질 도석이 비산되는 것을 일부 포집하고 레이몬드 밀에 분쇄되어 배출되는 미 분급된 대소입자의 견운모질 도석과 비중이 큰 석영 및 유화물등의 불순물이 혼합된것을 중력관성 분급기(10)로 분급하는 단계;와k) 상기 j) 단계에서 분급된 미분쇄된 미입자의 견운모질 도석을 사이크론과 빼필터(7)로 같이 포집하고 남은 큰입자 또는 비중이 큰불순물(석영, 유화물 등)을 진동스크린(11)으로 거르는 단계;와l) 상기 k) 단계에서 스크린 망을 3mm 내지 5mm 로하여 스크린 망으로 걸러서 잔류 통과한(+) 것은 레이몬드 밀에 재투입 분쇄하고 스크린을 통과한 것은 저장조(12)에 저장하는 단계;와m) 상기 l) 단계에서 저장된 광미를 포장기(13)로 포장하여 출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도석광의 건식 정제법.

본 발명의 도1과 같은 공정 방법으로 도석광의 건식 정제법의 기계와 장치는 다음과 같다.a) 원료 광석을 공급하는 호퍼(Hopper)(1); 와b) 상기 a) 단계의 호퍼를 통하여 공급 투입하여 조쇄 하는 조크러셔(Jaw crusher)(2);와c) 상기 b)단계에서 1차 파쇄하여 공급된 광석을 2차 중쇄하는 콘크러서(Cone-crusher)(3);와d) 상기 c) 단계에서 중쇄된 광석을 진동스크린으로 걸러서 스크린에 잔류통과한 큰입자(+)는 콘크러셔에 재투입 파쇄하고 스크린을 통과한 적은입자로 거르는 진동 스크린(4)e) 상기 d) 단계에서 걸러서 이송된 원료광석을 투입 건조하는 드라이 키른(5); 과f) 상기 e) 단계에서 건조된 광석을 투입 하여 선택 분쇄하는 레이몬드 밀(raimond mill)(6); 과g) 상기 f) 단계에서 분쇄과정에서 비산되는 미분쇄된 견운모질 도석 입자의 것을 포집하는 사이크론과 빽필터(7); 와h) 상기 g) 단계에서 포집된 견운모 질도석 정광을 저장하는 정광 저장조(8); 와i) 상기 h) 단계에서 저장된 견운모 질도석 정광을 포장하는 정광 포장기(9); 와j) 상기 f) 단계에서 레이몬드 밀(6)로 분쇄와 g) 단계의 사이크론 및 빽필터(7)로 미분쇄된 비중이 가벼운 견운모질 도석이 비산되는 것을 일부 포집하고 레이몬드 밀에 분쇄되어 배출되는 미 분급된 대소입자의 견운모질 도석과 비중이 큰 석영 및 유화물등의 불순물이 혼합된 것을 분급하는 중력관성 분급기(10);와k) 상기 j) 단계에서 미분쇄된 미입자의 견운모질 도석을 중력관성 분급기(10)로 분급하고 남은 큰입자 또는 비중이 큰불순물(석영, 유화물등)을 거르는 진동스크린(11); 과l) 상기 k) 단계에서 스크린 망을 3mm 내지 5mm 로하여 스크린 망으로 걸러서 잔류 통과한(+) 것은 레이몬드 밀에 재투입 분쇄하고 스크린을 통과한 광미를 건설자로 저장하는 저장조(12); 와m) 상기 l) 단계에서 저장된 광미를 건설자재로 포장출하는 포장기(13); 와n) 상기 각 기장비를 연결하여 원료를 이송하는 복수개의 벨트 컨이베어와 버켓에러베터를 더구비하는 것을 포함하여 이루어진 것을 특징으로하는 도석광의 건식 정재 기장치.

본 발명의 방법에 있어 레이몬드 밀로 선택 분쇄하여 중력 관성 분급기로 견운모질 도석을 분급회수 하고 나머지 것을 건식 스크린으로 걸러서 3mm 내지 5mm 이하의 것이 주로 경도가 6-7의 황철광 석영등은 굵은 립자로 선택 분쇄되는 특성을 이용하여 조립자의 불순물과 미분쇄된 5mm 이하 견운모질 도석등의 광미의 특성을 이용하여 견운모의 92%의 원적외선과 황철광의 유황성분이 습도가 높은 내벽의 곰팡이 및 살균효과와 백색도 82이상등을 이용한 고가의 건물 내벽등의 건축용마감제로 생산하는 전공정을 폐쇄회로 공정으로 가동함으로서 미분 비산과 폐수등이 없는 환경 친화적인 공정 이다.본 발명의 주요 기기의 중력관성 분급기의 특징과 기능을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도석질광물의 광석과 불순물을 선별 분급은 도3a와 같은 중력 관성 분급기. GIC(Gravitational-Inertial Classifier)를 이용하여 도3b의 분급원리로 선별 분급한다. 이 분급기는 중력과 관성 및 원심력을 조합 합성한 원리를 이용한 분급기로 종래의 분급기에 비하여 분급 효율과 시간당 분급량도 필요에 따라 조절할수 있는 장점과 특징을 가지고 있다. 분급된 미분을 건식 사이크론으로 회수하고 비산 미분을 빽필터로 포집하는시스탬이다.

종래의 공기분급기는 주로 건식 사이크론(Dry cyclone)으로 분급물질의 공기항력을 이용한 원심력으로 입자의 크기차에 의하여 굵은 입자는 사이크론 벽쪽으로 회전하면서 하부의 조분 배출구로 나가고 사이크론 내부의 소용도리로 회전하는 미분(정광)을 상부의 공기배출구로 공기와 같이 백필터로 회수하는 방법으로 일반적인 분급점은 150∼200메쉬로 분급 점의 폭이 좁고 실수율이 낮은 것이 단점이다. 이 중력관성 분급기는 분급점이 50∼200메쉬 범위 내에서 조절할수 있는 분급점(cut point)을 갖이는 분급기로 분급폭이 넓고 회수율이 높아서 기계규모에 비하여 단위 생산량이 많고 분급 효율도 높은 것이 장점이다. 본 발명의 공정에서는 원심력 공기분급기를 이용하여 중력관성 분급기에서 분급된 정광 산물을 혼합공기중에서 회수하는 용도로 이용하는 것이 특증이다. 이 중력관성 분급 시스템의 주요 구조는 다음과 같다.

@ 분급 물질의 공급 분배 박스(Box) -분급 쳄버의 길이에 따라 일정 하게 물질이 분산되도록 한다.

@ 분급 쳄버는 - 반 하트모양 이다.

@ 닥트(Duct)로 -재거된 미분을 싸이크론이나 저장 탱크로 이송 한다.

@ 백필터로 - 비산미분을 포집 한다.

@ 휀(Fan)의 공기량과 속도로 -정확한 분급을 위하여 견인력을 공급한다.

분급쳄버 유니트의 높이는 1.9m 이다. 도3-a와같이 단면적이 고정되어 있기 때문에 원하는 처리량에 따라 분급 챔버의 길이를 변화 시키면된다.

예를 들면 시간당 60Ton 생산을 위한 챔버 유니트 길이는 2.3m 이고 챔버 길이 2.54cm당 0.66Ton/hr을 생산하는 것이다. 챔버 구조의 특수성은 반하트 모양의 소용도리 흐름의 분급 챔버이며, 내구력을 증가와 기계 마모불순물을 최소화 시키기 위하여 세라믹 타일로 라이닝 되어 있다. 다른 주목할 만한 구조는 원료와 제품의 투입구와 배출구 및 에어 흐름을 유도하는 날개깃, 과 게이트 조절이 가능한 에어 덕트 시스템 이다. 이 시스템의 가강 주목할 만한 것은 동력이 필요 없으며 단지 먼지와 미분을 포집 하기 위한 백필터의 휀동력을 이용하는 것으로 가동중에 두개의 공기량 조절 게이트를 제외하고는 움직이는 부분이 없다는 것이다. 따라서 동력에너지 비가 다른 공기분급기에 비하여 적은것도 장점이다.

1) 중력관성 분급기의 구조

중력관성 분급기는 중력, 관성, 원심력과 공기 항력 등에 의한 선별원리를 활용하고 있다. 분급기 구조는 도3-a와 같이 투입구(301A)로 분급할 물질을 투입하고, 투입구(301)의 일차 공기 주입구를 통하여 유입공기는 분배 박스에 의하여 유니트의 길이에 따라 분산하여 공급되어 투입구(301A)를 통하여 떨어지는 분급될 물질의 커튼과 혼합되어 진다. 분급 물질의 커튼의 두께는 5.08cm를 넘지 않고, 공기 주입 속도의 범위는 초당 17.78m∼30.49m 이다. 이때 배기구(302)는 분급된 미분 정광을 함유한 혼합공기의 배기구 이다. 부호 (303)은 넓은면적의 날개깃(vanes)들이다. 날개깃(303)이 소용돌이의 공기가 부딪치면서 미분의 부급이 이루어지는 베인이다. 소용돌이의 공기(gas)의 대부분은 일차 공기주입구를 통하여 도입된다. 곡선관(305)은 배인을 통과 하기전 빠른 속도의 공기에 의하여 비교적 높은 속도의 마찰저항이 입자들을 회전시키는 원인이 되고 소용돌이를 일으키는 원인이 된다. 부호(304)는 분급 챔버이다. 또한 유입구(306)는 이차 공기주입구를 통하여 들어온 공기는 소용돌이를 보강하게 된다. 그리고 상기 방출구(307)는 조립자로 분쇄된 광석과 불순물의 방출구 이다.

2) 가동원리

분급과정은 분급될 물질의 커튼이 분급 영역 안으로 떠어지면서 넓고 다양한 각도의 날개 깃을 갖는 공기 배출구 전면으로 떨어진다. 도3-a의 (303) 날개깃은 공기 흐름의 거의 반대 방향으로 미분을 제거하기 위하여 필요한 힘을 전하면서 물질 커튼 속과 유니트의 외부 방향으로 층류 흐름을 창출한다. (309)는 날개깃을 통과하기 전에 높은 속도의 공기 흐름과 분급될 입자들의 혼합에 의한 마찰 현상은 반 하트 모양의 챔버 안에서 시계 반대 방향으로 흐르도록 흐름을 이르킨다. 이 흐름은 굵은 입자의 배출구 윗단에 있는 (306)의 2차 공기구로 유입된 공기에 의하여 강화 되어 진다. 아래 방향의 소용도리와 날개깃에 의하여 평면에 평행하게 형성되는 흐름은 분급 영역 안으로 공급되는 물질에 움직이는 (310)의벽을 형성한다. 이러한 공기 벽과 움직이는 물질은 날개깃을 통한 미분의 흐름과 공기의 방향 전환을 유지 하기 위한 알맞은 조절성을 부여하기 위여 중요한 것이다. 날개깃을 통하여 날려지지 않는 입자들은 (311)의 공기배출구 하단부에 위치한 경사진 조절판위로 직접 떨어진다. 굵은 입자는 배출구 안으로 흘러 떨어지면서 2차 공기에 의하여 문질러지고 이 2차 공기 흐름은 굵은 입자에 부착된 미분을 제거하면서 분리된 미분은 소용도리로 태워진다. 이러한 미분들은 분급기 내부로 소용돌이에 의하여 이동 되어지며 분급영역으로 재차 유입된다.

3) 분급물의 개개입자에 작용 하는 힘과 분급 원리

도3-b에서 분급 쳄버 안에들어온 입자들은 질량에 비례하고 지름의 3재곱에 비례하는 중력을 같는다. 입자 K들은 분급 쳄버에 본격적으로 도입된 (301)의 일차공기의 흐름에 의하여 질량에 비례하여 Fi와같는 중력과 Fg관성의 힘이 더하여진다. 공기 흐름이 아래 방향으로 향하기 때문에 관성력과 중력이 서로서로 중첨되어 진다. 이러한 입자가 날개깃 부분을 지나면서 공기배출의 속도에의한 끌어당기는 힘 Fd를 발생시키면서 공기흐름의 방향을 변화시킨다. 끌어당기는 힘(Drag Force)은 중력과 관성의 방향과 거의 반대 방향으로, 입자의 지름과 비례하게 발생한다. 입자들이 끌어당기는힘 Fd의 영향을 받고 방향이 바뀌면서, 끌어당기는 힘 Fd의 정반대 방향으로 입자의 지름에 비례 하는 원심력 Fc에 의하여 지배되어 진다.

설계 조건상에서는 분급될 입자 지름K에 작용하는 합성력R는 날개에 부딪히면서 투입 커테인(Curtain)안으로 빨려들어 가거나 공기 흐름과 같이 날개를 통과하면서 날려지는 입자에 의한 크기와 방향이다. K의 큰 입자에 나타나는 합성력R는 (302)의 배기에 의한 Fd를 받아 방향에 약간의 변화가 주어진 중력과 관성력의 입자들은 날개에 부딪혀 튀어나오거나 굵은 입자의 배출구 쪽으로 직접 떨어진다.

분급점은 관성력Fg를 결정하는 초기공기 인입 속도와 끄는힘Fd의 크기를 결정하는 날개에서의 공기 통과 속도에 의하여 조절 되어진다. 분급점의 변화는 전체 공기량을 유지하면서 공기 인입 속도, 날개에서의 통과 속도 등의 조절에 의하여이루어 진다. 일반적으로 공기에 대하여 분급물의 공급량 비는 분급될 공급 물의 300CFM/톤/시간 이다.

날개를 통하여 배출되는 공기 흐름의 방향 변화와 연개된 최소한의 에너지 손실 때문에 동력 필요량은 적다. 분급에 영향을 주기 위하여 필요한 끄느힘(Drag force)Fd의 에너지 손실은 분급점, 투입량 대 공기비에 연관하여 일반적인 손실이 1.27cm∼7.62cm정도 범위의 물게이지(Water Gauge)정도 이다.

날개를 통과하는 공기 흐름은 분급점 즉 분급물의 지름 및 비중이 증가함에 따라 반드시 증가되어 져야 한다. 이것은 큰비중과 큰입자를 분급하기 위하여 더 큰 끄는 힘이 필요하기 때문이다. 입자 크기와 비중에 따라 작용하는 중력은 다음 표와 같다

분급 물질의 자크기와 비중에 따른 중력

본 발명에의한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

<실시예 1>

견운모질 도석질광물 원광의 품위가 표1과 같은 성분을 가지는 저품위 시료 광석으로 단체 분리가 가능한 일정 입도로 건식으로 1,2차 선택 분쇄후 중력 관성 분급기로 선별하여 사이크론과 백필터로 회수 포집한 생산 산물의 분석결과를 표2의 실시예 1에 기제하였다.

표 1 저품위 견운모질 도석원광 시료 분석표

표 2 본공정으로 실시한 실험한 실시예 결과표

실시예 1에서 표1의 저품위 원광 시료로 본 발명 공정으로 선택분쇄와 중력 관성 분급기의 분급점을 70메쉬로하여 분급선별한 결과 품위는 표2의 실시예1의 정광을 만들 수 있었으며 결과 산물의 품위 향상은 K₂O는 33,7%, AL₂O₃는 16.4%,의 품위가 향상되 었고, SiO₂는 4.6%제거되었고 Fe₂O₃는 39.2%가 제거되었다. 실수율은 65.10%로 회수 할수 있었다. 정광산물의 Fe₂O₃의 품위가 0.5% 이하이면 양질의 도자기원료로 사용할수 있다.

<실시예2>

실시예 2에서 표1의 중품위 원광 시료로 본 발명 공정으로 경도차에의한 선택분쇄와 중력 관성 분급기의 분급점을 70메쉬로하여 분급 선별한 결과 품위는 표2의 실시예2의 정광을 만들 수 있었으며 결과 산물의 품위 향상은 K₂O는 18.35,7%, AL₂O₃는 21.5%,의 품위가 향상되 었고, SiO₂는 2.5%제거되었고 Fe₂O₃는 36.9%가 제거되었다. 실수율은65.50%로 회수 할수 있었다.

본 발명을 위한 실시예2의 견운모잘 도석 정광 산물의 전자현미경 사진의 도5a 및 도5b를 살펴 보면 거의 순수한 견운모질 도석으로 구성되고 있음을 알수 있다.

<실시예3>

상기 실시예 1 및 2의 견운모질 도석 선별 정제과정에서 제거된 3mm이하의 광미를이용하여 원적외선 측정시험을 40℃에서 에프티-아이알 스펙트로메터(FT-IR Spectrometer)를 사용한 흑체(Black body)대비 측정한결과는 도6a 및 도6b와 같이 원적외선 방사율(5∼20㎛) 92%와 방사에너지는 370W/M₂의 에너지를 방출함을 알수 았엇다. 많은량의원적외선 방사는 인체에 좋은 영향을 줄뿐아니라, 백색도 82로 마감제의 색상을 백색에서부터 다양한 색으로 착색이 용이하고 견운모에의한 원적외선과 황철광(FeS₂)의 유황(S)성분으로 인하여 내벽에 습기가 많아도 곰팡이가 발생하지 않는 살균 효과도 있음을 확인할 수 있었으며 내화성도 우수하였다. 따라서 본 광미는 건축 내장마감제 제료로서 우수한 물성을 가지고 있음을 알수 있었다.

《정제법의 비교 예》

견운모질도석은 K₂O와 AL₂O₃의 품위가 향상되고 결정질 석영과 Fe₂O₃가 제거될수록 우수한 선별법이다. 선별법에는 불순물제거와 실수율이 경제성을 좌우한다.기존의 선별법인 수선법, 건식 선별법, 부유선별법과 본발명의 건식 선택 파쇄와 선택분쇄 및 중력관성 선별과 건식 사이크론 및 빽필터로 포집을 겸한 공정에 대하여 개략적으로 비교한 결과는 선별방법에 따른 비교 분석예 표 3과 같다. 실시예1.2에 의한 표2의 품위 및 실수율 향상과 표3의 비교예 분석에서 보듯이 본 발명의 공정이 타 선별 공정보다 높은 실수율과 석영 및 철분제거 효율이 양호한 방법임이 입증되고 또 도5a의 500배 및 도5b의 5,000배 전자현미경 사진에의한 분석의 결과로 부터 알수 있는 바와 같이 고순도의 견운모질 도석을 생산 할 수 있다.즉 본 발명은 기존의 선별법에서 해결 못하던 결정질 석영을 선택분쇄와 중력관성에의한 분급으로 어느정도 제거할수 있고 황철광 및 철분 등의 불순물울 높은 제거율로 제거 할 수 있어 양질의 도석 정광을 생산할수 있는 공정이다. 본 발명의 공정은 건식의 폐쇄 회로 시스템의 처리공정인 고로 비산 미분이 없고 후처리 문제인 탈수 및 산성 폐수 등의 처리문제도없어 저비용의 공해가 거의없는 환경 친화적인 처리 방법을 제공 함으로서 환경정화에도 기여 할 수 있다. 또한 제거된 광미(불순물)를 고가의 폐기비용으로 처리해야 할 것을 본발명에서는 간단한 재처리로 건축 마감자제로 활용 함으로서 생산비 절감은 물론 새로운 부가가치 창출이 특징이다.

표3 선별방법에 따른 비교 분석예

첫째. 도석광물 류의 공지된 선광 정제법은 습식으로 하는 것이 일반적이나 본 발명은 건식의 간단한 공정으로 수반 광물의 경도차에 의한 선택 분쇄와 비중 차에 의한 선광 분급방법을 고안하여 정제함으로서 경제적이고 효율적인 도석광 정재방법을 제공하는 효과가 이Tee다.둘째. 정광과 불순물의 분리를 광물의 입경 및 비중차에 의한 중력관성을 이용하여 새로운 건식 분급기를 발명하여 분급에 적용함으로서 선광 정재분야의 새로운 기법을 제공하는 효과가 있다.셋째. 건식 방법으로 정제함으로서 선광 산성 폐수등의 환경 문제를 해결할 수 있어 친 환경적인 도석광 선광 정재방법을 제공하여 이와 유사한 고령토류 등의 선광 정제에 새로운 기법을 제공하는 효과가 있다.넷째. 본 발명은 선광 정제과정에서 부생하는 광미의 살균효과와 방사율 92%의 원적외선 방사 및 백색도 82를 이용하여 특수 건축 마감재와 농약등의 충진 제로 활용할 수 있어 부가가치를 향상시키는 효과가 있는 것이다.다섯째. 1998년도 국내생산 도석 생산량은 80만톤으로 전량이 저품위로 수선에 의하여 국내 및 국외에 톤당 정제품의 10분의1내외의 저가로 판매하고 정제된 고품위의것을 톤당 10배정도의 고가로 전량수입 하여 국내의 고급도자기 및 제지, 페인트 원료로 업계에서 사용하고 있다. 따라서 국내의 도석(고령토류) 광산에서 본 발명의 공정과 분쇄 및 분급기를 사용함으로서 양질의 도석질정광을 높은 실수율로 생산하여 수입대체 및 수출과 국내외에 고급원료를 장기 안정적으로 공급은 물론이고, 폐불순물을 건축 마감제로 제공하여 10배이상 고부가가치 향상으로 경제성 제고에 기여 할수 있는 발명인것이다.

Claims (3)

1. a) 도석원료 광석을 호퍼(Hopper)(1)와 휘더를 통하여 공급하는 단계; 와

   b) 상기 a) 단계에서 공급 투입하여 조크러셔(Jaw crusher)(2)로 조쇄 하는 단계;와

   c) 상기 b)단계에서 1차 파쇄하여 공급된 광석을 콘크러서(Cone-crusher)(3)로 2차 중쇄하는 단계;와

   d) 상기 c) 단계에서 중쇄된 광석을 진동스크린(4)으로 걸러서 스크린에 잔류통과한 큰입자(+)는 콘크러셔에 재투입 파쇄하고 스크린을 통과한 적은입자는 드라이 키른(5)으로 이송하는 단계; 와

   e) 상기 d) 단계에서 이송된 도석광을 드라이 키른(5)에 투입 건조하는 단계; 와

   f) 상기 e) 단계에서 건조하여 이송된 광석을 레이몬드 밀(raimond mill)(6)에 투입 하여 선택 분쇄하는 단계;와

   g) 상기 f) 단계 분쇄과정에서 미분쇄된 견운모질 도석 입자의 비산 하는 것을 사이크론과 빽필터(7)로 포집하는 단계; 와

   h) 상기 g) 단계에서 포집된 견운모 질도석 정광을 저장조(8)에 저장하는 단계; 와

   i) 상기 h) 단계에서 저장된 견운모 질도석 정광을 포장(9)하여 출하하는 단계; 와

   j) 상기 f) 단계에서 레이몬드 밀(6)로 분쇄와 g) 단계의 사이크론 및 빽필터(7)로 미분쇄된 비중이 가벼운 견운모질 도석이 비산되는 것을 일부 포집하고 레이몬드 밀에 분쇄되어 배출되는 미 분급된 대소입자의 견운모질 도석과 비중이 큰 석영 및 유화물등의 불순물이 혼합된것을 중력관성 분급기(10)로 분급하는 단계;와

   k) 상기 j) 단계에서 분급된 미분쇄된 미입자의 견운모질 도석을 사이크론과 빼필터(7)로 같이 포집하고 남은 큰입자 또는 비중이 큰불순물(석영, 유화물 등)을 진동스크린(11)으로 거르는 단계;와

   l) 상기 k) 단계에서 스크린 망을 3mm 내지 5mm 로하여 스크린 망으로 걸러서 잔류 통과한(+) 것은 레이몬드 밀에 재투입 분쇄하고 스크린을 통과한 것은 저장조(12)에 저장하는 단계;와

   m) 상기 l) 단계에서 저장된 광미를 포장기(13)로 포장하여 출하는 단계;가 포함됨을 특징으로 하는 중력관성분급기를 이용한 도석광물의 건식 정제 방법.
2. 분급할 물질을 투입하는 상부 일측의 투입구(301A)와, 공기를 주입하는 타측의 상부의 투입구(301) 및 하단에 조립자로 분쇄된 광석과 불순물을 배출하는 방출구(307);

   상기 투입구(301A)의 일측 하단에 구비되어 분급된 미분 정광을 함유한 혼합공기를 배출하는 배기구(302); 및 이의 하단에 구비되는 경사조절판(311);

   상기 배기구(302)의 입구에 구비되며, 공기가 부딪히면서 미분의 부급이 이루어지도록 한 다수의 날개깃(303);

   상기 날개깃(303)의 타측 방향에 구비되며, 빠른 속도의 공기에 의하여 비교적 높은 속도의 마찰저항이 입자들을 회전시키는 곡선관(305);

   상기 곡선관(305)의 내측에 구비되는 분급 챔버(304);

   상기 방출구(307)와 연통되며, 공기주입구를 통하여 유입된 공기를 소용돌이 치게 유도하는 유입구(306);로 구비됨을 특징으로 하는 중력관성분급기.
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