KR100605278B1

KR100605278B1 - 마그네슘 증류정제장치

Info

Publication number: KR100605278B1
Application number: KR20030064710A
Authority: KR
Inventors: 이석연
Original assignee: 이석연
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2006-07-26
Also published as: KR20040027347A

Abstract

본 발명은 마그네슘의 수득률이 높으면서도 정제된 마그네슘을 용이하게 수거할 수 있는 새로운 구성의 마그네슘 증류정제장치에 대한 것이다.

본 발명에 따르면,소정높이의 기대(10)와, 상기 기대(10)의 상부에 설치되며 내부에는 히터(22)가 장착된 가열로(20)를 포함하며, 상기 가열로(20)는 전면에 투입구(32)가 형성되며 투입된 마그네슘스크랩이 가열되어 마그네슘증기가 발생되는 증발부(30)와, 상기 증발부(30)와 연통되도록 증발부(30)의 후방에 위치되며 바닥에는 응축판(50)이 구비된 응축부(40)로 이루어지고, 상기 응축판(50) 또는 응축판(50)의 둘레부에는 배기공(48)이 형성되고, 상기 배기공(48)에는 진공펌프(60)가 연결되어, 상기 증발부(30)에서 발생되는 마그네슘증기가 응축판(50)을 향해 흐를 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 증류정제장치가 제공된다.

Description

마그네슘 증류정제장치 {A refining machine for Magnesium}

도 1은 본 발명의 일 실시예를 보인 측면도

도 2는 상기 실시예의 정면도

도 3은 상기 실시예의 작동상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10. 기대 20. 가열로

30. 증발부 40. 응축부

50. 응축판 60. 진공펌프

70. 실린더

본 발명은 마그네슘 증류정제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마그네슘의 수득률이 높으면서도 정제된 마그네슘을 용이하게 수거할 수 있는 새로운 구성의 마그네슘 증류정제장치에 관한 것이다.

마그네슘합금은 전자파 차폐효과가 있어서 전자, 통신부품 소재로서, 사용될 뿐만 아니라, 가볍고 강도가 높아서 자동차, 항공기 등과 같은 수송기계용 부품소재로도 널리 사용되고 있다. 이러한 마그네슘합금의 사용량이 급격하게 증가하는 추세에 있으므로 수명이 다하여 폐기되는 제품으로부터 회수되는 스크랩의 발생 잠재력이 증가하고 있다.

한편, 주조용 마그네슘합금은 AM(Mg-Al-Mn) 및 AZ(Mg-Al-Mn)계 합금이 주종을 이루고 있으며, 이러한 마그네슘합금에 있어서 알루미늄은 마그네슘의 주조조직을 미세화하여 기계적 성질을 향상시키며, 아연은 강도와 주조성을, 그리고 망간은 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 따라서 일반적인 마그네슘합금에는 알루미늄이 6~10%, 아연이 1~3%, 그리고 망간이 약 0.3% 정도로 첨가되며, 소량의 지르코늄이나 희토류금속이 첨가되기도 하고, 소량의 철, 니켈, 구리, 실리콘 등이 불순물로 함유되는 것이 보통이다.

그런데 마그네슘 제품 및 합금원소로 첨가되는 알루미늄은 산소와의 친화력 이 강하기 때문에 용해 및 주조작업 과정에서 대기중의 산소와 반응하여 산화물을 형성함으로써 제품과 용탕을 오염시키고, 산화규소와 같이 산소와의 친화력이 상대적으로 약한 산화물들과 접촉하면 이들을 환원시키므로 용탕 중 불순원소의 함량을 증가시키며, 대기 중의 수분으로부터 수소 가스를 흡수하기 쉬운 문제가 있다.

이와 같은 이유로 인해 일단 대기 중에서 용해 및 주조과정을 거쳐 제조된 제품의 수명이 다하여 폐기되거나 제품의 생산과정에서 발생된 스크랩은 산화물과 불순원소를 함유하고 있으며, 이러한 스크랩을 새로운 제품을 생산하기 위한 용해재료로 다시 사용하기는 곤란하며, 재사용하는 경우에도 청정원료와의 혼합비를 제한하거나 불순물의 정제과정을 거쳐야 할 필요가 있다.

마그네슘 스크랩의 정련방법으로서, 불활성가스(아곤 또는 질소) 또는 불활성가스와 황산의 혼합가스를 취입하여 용탕을 교반하는 방법이 제안되고 있지만, 이 방법은 용탕 중에 함유된 가스성분의 제거효과는 어느 정도 기대할 수 있으나, 용탕과 비중차가 작은 산화물(MgO, Al₂O₃)을 부상시켜 분리제거하는 것이 쉽지 않고, 특히 철, 니켈, 구리, 규소 등의 불순원소들의 정련효과는 기대할 수 없는 단점이 있다.

그와 같이 종래의 마그네슘합금의 정련방법은 단순히 불규칙한 형상의 마그네슘 스크랩을 용해하여 일정한 형상으로 주조함으로써 취급하기 용이하게 정형화는 정도에 불과하며, 이에 따라 종래 방법으로는 마그네슘 스크랩을 재생 및 재활용하는 데 한계가 있으므로, 재생한 스크랩을 반복 사용하는 경우는 산화물과 불순 원소들이 농축되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 마그네슘의 수득률이 높으면서도 마그네슘이 응축된 응축판을 가열로에서 탈거시킨 후 사용자가 편리한 위치로 이동시켜 마그네슘을 용이하게 수거할 수 있어서 편리하고 실용적인 새로운 구성의 마스네슘 증류정제장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 소정높이의 기대(10)와, 상기 기대(10)의 상부에 설치되며 내부에는 히터(22)가 장착된 가열로(20)를 포함하며, 상기 가열로(20)는 전면에 투입구(32)가 형성되며 투입된 마그네슘스크랩이 가열되어 마그네슘증기가 발생되는 증발부(30)와, 상기 증발부(30)와 연통되도록 증발부(30)의 후방에 위치되며 바닥에는 응축판(50)이 구비된 응축부(40)로 이루어지고, 상기 응축판(50) 또는 응축판(50)의 둘레부에는 배기공(48)이 형성되고, 상기 배기공(48)에는 진공펌프(60)가 연결되어, 상기 증발부(30)에서 발생되는 마그네슘증기가 응축판(50)을 향해 흐를 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 증류정제장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 응축부(40)의 바닥에는 하향으로 개구되는 개구부(42)가 형성되어 상기 응축판(50)은 이 개구부(42)에 착탈가능하게 밀 착설치되고, 상기 기대(10)의 내부 양측에는 전후방향으로 연장된 적어도 한쌍의 수평가이드레일(72) 및 수직방향으로 연장되는 수직가이드레일(74)이 서로 슬라이드가능하게 연결설치되며, 상기 수평가이드레일(72)과 수직가이드레일(74) 중 하나의 가이드레일(72)은 기대(10)에 고정설치되며, 나머지 가이드레일(74)에는 수평의 연결대(76)가 연결되어 이 연결대(76)에는 상기 응축판(50)의 하측으로 위치되는 실린더(70)와 결합되고, 상기 응축판(50)은 상기 실린더(70)와 연결되어 상기 개구부(42)에 밀착되거나 또는 하강되어 전방으로 인출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 증류정제장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예를 보인 측단면도와 정면도로서, 본 발명은 도시된 바와 같이, 바닥면에 안착되는 소정높이의 기대(10)와, 상기 기대(10)의 상부에 장착되는 가열로(20)를 포함하는 마그네슘의 증류 정제장치이다.

상기 가열로(20)는 내부에 히터(22)가 장착되어 원하는 온도로 가열할 수 있도록 구성된 것으로, 이 가열로(20)의 내부는 전면에 투입구(32)가 형성되어 투입된 마그네슘 스크랩에서 마그네슘증기가 증발되는 증발부(30)와, 이 증발부(30)와 연통되도록 증발부(30)의 후방에 위치되는 응축부(40)로 이루어진다. 상기 응축부(40)는 도시된 바와 같이, 증발부(30)의 후방에서 하향으로 절곡되어 이루어진다. 미설명부호 31은 상기 투입구(32)를 개폐하는 도어이다.

그리고 상기 응측부(40)의 바닥면에는 개구부(42)가 형성되어, 상기 응축판(50)은 이 개구부(32)를 커버하도록 착탈가능하게 장착된다. 이러한 응축판(50)은 그 하측에 위치되도록 기대(10) 내부에 구비되는 실린더(70)에 연결되는데, 실린더(70)에 의해 상승되어 개구부(42)에 밀착가압되며, 실린더(70)에 의해 하강되어 개구부(42)에서 분리된다. 또 이 응축판(50)은 내부에 냉각수 흐르는 통로(52)가 형성되어 수냉된다.

그리고 상기 가열로(20)의 증발부(30)에는 아르곤가스 등의 불활성기체가 저장된 저장탱크와 연결되어 불활성기체가 공급되는 급기공(38)이 형성되고, 응축판(50)에는 진공펌프(60)와 연결되어 가열로(20) 내부의 가스를 배출시키는 배기공(48)이 형성된다.

한편, 상기 기대(10)의 내부 양측에는 전후수평방향으로 한쌍의 수평가이드레일(72)이 설치되고, 이 수평가이드레일(72)에는 전후로 슬라이드가능하도록 좌우 수직가이드레일(74)이 상하수직방향으로 설치된다. 그리고 수직가이드레일(74)의 하단부에는 수평의 연결대(76)가 결합되는데, 이 연결대(76)에 상기 실린더(70)가 결합되어 수직가이드레일(74)이 수평가이드레일(72)을 따라 전후로 슬라이드되면 실린더(70)도 함께 슬라이드된다. 이때 상기 응축판(50)의 저면 좌우양측단부에는 상기 수직가이드레일(74)에 슬라이드가능하게 연결되는 브라켓(71)이 구비되어 응축판(50)이 승강시 수직가이드레일(74)에 가이드되어 유동되지 않고 안정되게 승강되도록 구성된다. 필요에 따라서는 상기 수직가이드레일(74)이 기대(10)에 결합되고, 수평가이드레일(72)에 연결대(76)가 결합되어 실린더(70)가 수평가이드레일(72)에 연결될 수도 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명을 이용하여 마그네슘을 정제하는 경우에는, 먼저, 흑연도가니로 이루어진 용기(39)에 마그네슘스크랩을 담아 가열로(20)의 증발부(30)에 안치시킨다. 그리고 상기 진공펌프(60)를 작동시켜 가열로(20)의 내부, 즉, 증발부(30)와 응축부(40)를 진공으로 만든 다음, 급기공(38)을 통해 가열로(20) 내부에 아르곤가스를 주입하고 히터(22)를 작동시켜 가열로(20) 내부를 가열한다. 이때 가열로(20)의 온도를 마그네슘의 융점이상으로 승온시키는데, 바람직하게는 경제성 등을 고려하여 단위시간당 마그네슘의 수득율을 높이기 위해 가열온도를 750℃ 이상으로 조절한다.

이와 같이 하여 가열로(20) 내부, 즉, 증발부(30)와 응축부(40)의 온도가 목표온도에 도달하면 아르곤가스의 공급을 중단하고, 가열로(20) 내부의 가스를 배출시켜 감압한다. 이때 바람직하게는 가열로(20)의 진공도가 30mmHg 이하로 유지되며, 목표온도가 유지되도록 제어한다. 이와 같이 하면 마그네슘스크랩에서 마그네슘이 기화되고, 생성된 마그네슘증기는 응축판(50)에 응축된다.

마그네슘이 응축판(50)에 부착되어 응축될 때에는 마그네슘입자들이 응축판(80)에 견고하게 부착되지 못하고 또 마그네슘입자들 끼리도 견고하게 결합되지 못하므로 응축판(50)이 상부에 위치되어 마그네슘이 응축판(50)의 하측으로 응축되어 성장되는 경우에는 마그네슘이 응축판(50)에서 떨어질 우려가 있으나, 본 발명에서는 응축판(50)이 응축부(40)의 바닥에 구비되어 마그네슘이 상향으로 응축되어 성장되므로 이러한 염려가 없다.

또한, 전술한 바와 같이 가열로(20)의 진공도가 30mmHg 이하로 유지되도록 하기 위해서는 정제과정에서 진공펌프(70)가 작동되어야 하는데, 이에 의해 마그네슘증기가 배기공(48) 쪽으로 흐르게 된다. 그리고 전술한 바와 같이, 배기공(48)이 응축판(50)에 형성되어 있으므로 마그네슘증기가 응축판(50)을 향해 흐르게 되므로 마그네슘증기가 더욱 효과적으로 응축된다. 또한, 이때 바람직하게는 응축부(40)의 온도는 증발부(30)에 비해 다소 낮은 온도가 유지되도록 제어된다.

이와 같이 하여 일정시간 동안 마그네슘을 정제한 다음에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(70)를 작동시켜 응축판(50)을 하강시켜 응축부(40)에서 탈거시키고, 응축판(50)을 전방으로 슬라이드시켜 마그네슘을 수거한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 이와 같은 본 발명은 마그네슘 스크랩으로부터 마그네슘을 용이하게 정제하여 높은 수득률을 얻을 수 있으며, 응축판이 가열로의 바닥에 구비되어 마그네슘이 상부로 성장되면서 응축되므로 정제과정에서 마그네슘이 가열로 내부로 떨어질 우려가 없으며, 또한, 응축판이 상하 좌우로 이송되도록 구성되어 상용자가 마그네슘을 수거하기 용이한 위치로 응축판을 이송시켜 마그네슘을 수거할 수 있으므로 사용이 편리하다.

Claims

기대(10)와, 상기 기대(10)의 상부에 설치되며 내부에는 히터(22)가 장착된 가열로(20)를 포함하며, 상기 가열로(20)는 전면에 투입구(32)가 형성되며 투입된 마그네슘스크랩이 가열되어 마그네슘증기가 발생되는 증발부(30)와, 상기 증발부(30)와 연통되도록 증발부(30)의 후방에 위치되며 바닥에는 응축판(50)이 구비된 응축부(40)로 이루어지고, 상기 응축판(50) 또는 응축판(50)의 둘레부에는 배기공(48)이 형성되고, 상기 배기공(48)에는 진공펌프(60)가 연결되어, 상기 증발부(30)에서 발생되는 마그네슘증기가 상기 응축판(50)을 향해 흐를 수 있도록 구성되며, 상기 응축부(40)의 바닥에는 하향으로 개구되는 개구부(42)가 형성되어 상기 응축판(50)은 이 개구부(42)에 착탈가능하게 밀착설치되고, 상기 기대(10)의 내부 양측에는 전후방향으로 연장된 적어도 한쌍의 수평가이드레일(72) 및 수직방향으로 연장되는 수직가이드레일(74)이 서로 슬라이드가능하게 연결설치되며, 상기 수평가이드레일(72)과 수직가이드레일(74) 중 하나의 가이드레일(72)은 기대(10)에 고정설치되며, 나머지 가이드레일(74)에는 수평의 연결대(76)가 연결되어 이 연결대(76)에는 상기 응축판(50)의 하측으로 위치되는 실린더(70)와 결합되고, 상기 응축판(50)은 상기 실린더(70)와 연결되어 상기 개구부(42)에 밀착되거나 또는 하강되어 전방으로 인출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 증류정제장치.
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