KR100991187B1 - 안정성 및 작업성을 증진시킨 ｌｐｇ를 이용한 구리 환원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자부품, 전선 등에 구비되는 것으로 오랜 기간 사용된 파동(破銅)에 들어있는 불순물을 제거하여 상품성이 좋은 상동(上銅)으로 만들어주는 장치에 관한 것으로,
파동(破銅)이 투입되어 용융되는 용광로와, 상기 용광로로 화염을 형성하는 화염형성수단과, 그리고 투입된 파동을 상동(上銅)으로 환원시키기 위한 LPG를 상기 용광로로 공급하는 LPG공급수단으로 이루어지고,
상기 LPG공급수단은 액체 LPG를 기체로 기화시켜 용광로에 공급하는 것으로
LPG저장부와, 상기 LPG저장부와 연결되어 저장된 LPG를 기화시키면서 일정한 압력으로 분사시키기 위한 레귤레이터와, 상기 기화된 LPG가 용광로까지 이송되기 위한 이송라인과, 용광로까지 이송된 LPG가스를 용광로 내부로 분사하는 분사부로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

안정성 및 작업성을 증진시킨 ＬＰＧ를 이용한 구리 환원장치{REDUCTION APPARATUS FOR COPPER}

본 발명은 전자부품, 전선 등에 구비되는 것으로 오랜 기간 사용된 파동(破銅)에 들어있는 불순물을 제거하여 상품성이 좋은 상동(上銅)으로 만들어주는 장치에 관한 것으로,

액체 상태의 LPG를 기체상태로 만들어 용광로에 투입함으로써 버블링 효과를 높이고, 나아가 기체상태의 LPG를 용광로로 이송시킴에 있어 안정성을 보장할 수 있고 또한 회전 구조의 용광로를 도입함으로써 종국적으로는 안정성과 작업성을 증진시킬 수 있는 LPG를 이용한 구리 환원장치에 관한 것이다.

원재료의 가격상승은 제품 특히 금속 가공제품의 가격을 상승시키는 주된 요인이 되는데, 동 및 동합금 가공제품에 있어서도 원재료의 제품 가격 비중이 아주 높은 편이기에 가격 경쟁력을 위해서는 저가의 원재료를 사용하는 것이 요구된다.

따라서 이러한 가격 경쟁에서 우위를 점하기 위해서는 저렴한 동 및 동합금 스크랩을 주원료로 동 및 동합금 제품을 제조하는 경우가 많은데,

주로 오랜 기간 사용되어 버려지는 전자부품 또는 전선에 구비되어 있는 파동(破銅)에서 불순물을 제거하여 상품성이 좋은 상동(上銅)으로 만든 후 이를 동 및 동합금 가공제품에 이용을 하게 된다.

이 경우 동 및 동합금의 스크랩 원재료에 있어서도 불순물의 함유량에 따라 가격차이가 나게 되는데,

물론 저가 원재료의 사용으로 고급 원재료의 효과를 볼 수 있다면 제품의 가격 경쟁력에 있어서 보다 큰 효과를 볼 수 있을 것이므로 버려지는 파동(破銅)을 사용하여 이에 구비된 불순물을 최대한 제거시킨 후 순수한 구리 즉 고품질의 상동(上銅)을 생성하고자 하는 방법들이 논의되고 있다.

일반적으로 폐전선이나 전자부품을 통해 버려지는 파동(破銅)에는 마그네타이트, 알루미늄, 규소와 같은 불순물이 있는데 파동을 용융시키면서 특정 방식으로 파동에 구비된 불순물들을 제거하는 방법들이 제시되고는 있으나.

본 발명에서 추구하고자 하는 것으로 파동의 용융을 위해 사용되는 용광로에 대한 안정성 내지 작업성에 있어서는 논의되고 있는 사항들이 없다는 한계를 가진다.

본 발명에서는 상기와 같은 종래 방식들을 검토한 결과 보다 파동에서 불순물이 제거된 순수한 상동으로 환원되는 용융 작업에 있어 액체 상태의 LPG를 기체상태로 만든 후 이를 용광로에 분사시켜 구리의 환원작업을 보다 촉진시킬 수 있도록 하는 구리 환원장치를 제공하고자 하는 것을 제1목적으로 한다.

이와 함께, 기체 상태의 LPG를 이용함에 있어 레귤레이터를 통해 고압으로 용광로에 분사시킬 수 있는 구성을 가지면서도 고압의 LPG가스가 안정적으로 이송라인을 통해 이송이 가능한 구성의 구리 환원장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

또한 파동을 용융시키는 용광로의 구성을 회전가능하도록 구성하여 파동 투입에 따른 작업의 편의성 및 안정성을 높일 수 있는 구리 환원장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구리 환원장치는,

파동(破銅)이 투입되어 용융되는 용광로와, 상기 용광로로 화염을 형성하는 화염형성수단과, 그리고 투입된 파동을 상동(上銅)으로 환원시키기 위한 LPG를 상기 용광로로 공급하는 LPG공급수단으로 이루어지고,

상기 LPG공급수단은 액체 LPG를 기체로 기화시켜 용광로에 공급하는 것으로

LPG저장부와, 상기 LPG저장부와 연결되어 저장된 LPG를 기화시키면서 일정한 압력으로 분사시키기 위한 레귤레이터와, 상기 기화된 LPG가 용광로까지 이송되기 위한 이송라인과, 용광로까지 이송된 LPG가스를 용광로 내부로 분사하는 분사부로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한 본 발명의 구리 환원장치는, 용광로의 구조에 있어 파동 투입의 용이성 및 작업의 안정성을 위해 용광로가 회전가능한 구조인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 구리 환원장치에서의 LPG공급수단 이송라인은 복수의 파이프로 이루어지되,

각 파이프가 연결되는 연결부위에는

이송되는 가스의 상승흐름을 위한 상승관과, 상승된 가스의 하강흐름을 위한 하강관과, 상기 상승관과 하강관을 연결하는 연결관으로 이루어져,

상기 상승관, 연결관, 하강관의 각 연결부위는 커플링으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 구리 환원장치에 의하면, LPG를 가스 상태의 고압으로 용광로에 분사시켜 줌으로써 원활한 버블링 현상이 유도되고, 이로 인해 순수한 구리로의 환원 작업이 보다 효과적으로 이루어져 기존 환원장치들에 비해 높은 수율을 얻을 수 있다는 효과를 가진다.

이와 함께 파동의 용이한 투입을 위해 회전 가능한 용광로가 도입됨에 따라 작업상의 편의성과 안정성을 도모할 수 있으며,

또한 고압으로 이송되는 LPG가스의 이송라인에 있어 각 파이프가 연결되는 부위에 상승관과, 하강관과, 그리고 이들을 연결하는 연결관으로 형성함에 따라 고압상태의 이송에 있어 안전성을 도모하였다는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 구리 환원장치에 대한 전체적인 개략도.
도 2는 본 발명에 대한 용광로의 파동 투입 전과 후의 상태도.
도 3은 본 발명에 대한 이송라인의 각 파이프에 대한 연결부위를 확대 도시한 확대도.

이하 본 발명의 구리 환원장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 구리 환원장치는 도 1에 도시된 바와 같이,

파동(破銅)(C)이 투입되어 용융되는 용광로(1)와, 상기 용광로로 화염을 형성하는 화염형성수단(2)과, 그리고 투입된 파동(破銅)을 상동(上銅)으로 환원시키기 위해 LPG를 상기 용광로로 공급하는 LPG공급수단(3)으로 이루어지고,

상기 LPG공급수단(3)은 액체 LPG를 기체로 기화시켜 용광로(1)에 공급하는 것으로

보다 상세하게는 LPG저장부(31)와, 상기 LPG저장부와 연결되어 저장된 LPG를 기화시키면서 일정한 압력으로 분사시키기 위한 레귤레이터(32)와, 상기 기화된 LPG가 용광로까지 이송되기 위한 이송라인(33)과, 용광로까지 이송된 LPG가스를 용광로 내부로 분사하는 분사부(34)로 이루어진다.

참고로 본 발명에서 사용되는 파동(破銅)은 전선이나 전자 부품 등에서 오랜 기간 사용된 후 불순물이 부착되어 사용이 어려워 버려지는 구리인 것으로,

이러한 파동에서 불순물이 제거되어 재사용이 가능한 상태의 순수 구리 상태를 상동(上銅)으로 칭하여 본 발명의 설명하도록 한다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면,

본 발명의 용광로(1)는 기존 용광로의 구조와 비교할 때 회전이 가능한 구조인 것을 특징으로 하는데, 이는 본 발명 용광로의 회전 구조는 투입구(11)를 파동 투입 작업이 용이한 형태로 회전시킬 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 기존 용광로의 구조의 경우 용융 대상물 투입을 위한 투입구가 용광로의 최상단에 위치하게 되는데, 이는 이후 용융작업시 용광로 내부에서 일어나는 화염 등으로부터 일어날 수 있는 안전사고를 방지하기 위함이다.

그런데 이와 같이 기존 용광로의 경우 작업자는 대상물을 투입하기 위해서는 용광로 최상단까지 별도의 수단을 통해 올라가야 하고,

투입될 대상물 역시 별도의 수단을 통해 이송시켜야 하기에 별도의 이송장치가 필요하고 작업성에 있어서도 더디다는 한계가 있었다.

이에 본 발명의 용광로에서는 투입구(11)가 파동(破銅)(C) 투입시에는 측면 방향에 위치해 있도록 한 후(도 2A 참조), 투입이 완료된 후 용융 작업을 위해서 투입구를 상부 방향으로 위치하도록 용광로를 회전시키는 구조를 도입하게 된다(도 2 B 참조).

물론 도면에는 도시하지 않았으나 상기 투입구에는 파동 투입 후 이를 폐쇄시키기 위한 덮개 구성이 별도 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 용광로(1)는 저면(1a)과, 상면(1b), 그리고 측면(1c)으로 이루어진 원통체가 눕혀진 형태로 형성되는데 이와 같은 용광로의 회전은 눕혀진 원통체에서의 상면과 저면에 별도의 회전축(미도시)이 구비되어 이를 기준으로 측면이 회전되도록 이루어진다.

용광로의 형태는 다양한 형태로 변형이 가능하다 할 것이나, 원활한 회전이 이루어지기 위해서는 도면에 도시된 바와 같은 원통체 형상이 바람직하다.

또한 원통체를 회전축을 기준하여 회전시키는 방법으로는 수동 내지 자동 모두 가능하며 회전시키는 설비에 대해서는 이미 공지된 설비들을 이용하기에 별도의 구체적인 설명을 생략한다.

또한 본 발명의 용광로(1)의 회전은 투입구(11)가 위치하는 방향을 측면 내지 상부로 변형시키기 위한 회전인 것으로 360도 회전이 아닌 90도 회전이면 족하다.

다음으로 상기와 같이 구성된 용광로의 투입구(11)를 통해 파동(破銅)을 삽입한 후 용광로 내부에 화염을 발생시켜 파동을 녹이는 작업을 진행하게 되는데, 본 발명의 화염형성수단(2)으로는 산소버너가 사용된다.

따라서 상기 화염형성수단을 통해 용광로에서는 화염과 이로 인한 고열이 발생되고 내부 온도가 1,200℃이상이 되면 용광로에 저장된 파동(破銅)은 액체상태로 용융되기 시작된다.

이때 본 발명의 환원장치는 용융되는 구리 즉 파동(破銅)으로부터 불순물을 제거하기 위해 탄소(C)를 필요로 하게 되는데,

환원제로서 사용된 기존의 코크스, 석탄 등의 고체 환원제 대시 본 발명에서는 고압의 가스상태로 분사되는 LPG(Liquefied Petroleum Gas)를 이용한다는 점에 특징이 있다.

즉, 고체의 환원제를 사용하는 경우에는 이를 파동(破銅)의 용융 과정에서 불어넣게하기 위해서는 별도의 설비가 필요하다는 문제점이 있으며 고가의 설비비에 대한 문제만이 아니라 더욱이 분체에 의한 마모가 발생하기 때문에 설비의 유지 및 보수가 필요하다는 문제점이 있어 고체 환원제의 사용은 한계를 가지게 된다.

이에 본 발명에서는 LPG를 고압의 가스 상태로 용광로 내부에 분사하게 되고, 분사된 LPG는 용광로 내부에서 열분해가 되어 파동(破銅)으로부터의 불순물 제거시 필요한 탄소(C)를 생성하게 된다.

참고로, 액화석유가스인 LPG는 프로판, 부탄 등의 탄화수소가스 또는 이들의 혼합물인 것으로 프로판을 기준으로 한 열분해에 의한 화학식은 다음과 같다.

C₃H₈ = 3C + 4H₂

상기와 같이 LPG를 용광로(1)로 공급하는 LPG공급수단(3)을 살펴보면,

도 1 및 도 3을 참조하여 본 LPG공급수단은,

LPG저장부(31)와, 상기 LPG저장부와 연결되어 저장된 LPG를 기화시켜 고압으로 분사시키기 위한 레귤레이터(32)와, 상기 기화된 LPG가 용광로까지 이송되기 위한 이송라인(33)과, 용광로까지 이송된 LPG가스를 용광로 내부로 분사하는 분사부(34)로 이루어진다.

특히 레귤레이터(32)의 경우 기화된 LPG가스를 0.40MPa 이상의 고압으로 LPG가스를 이송라인(33)으로 분사시켜 용광로 내에서의 버블링 효과를 높이게 되는데, 용광로 분사시에는 0.28MPa의 압력이 바람직하다.

다음으로 이와 같이 고압으로 형성된 LPG가스는 이송라인(33)을 통해 상기 용광로(1)까지 이송이 되는데,

LPG가스 저장부와 용광로까지의 긴 거리를 고려할 때, 상기 이송라인은 복수의 파이프(P)로 이루어진다.

이 경우 각 파이프(P)가 연결되는 부위는 통상적으로 용접이나 커플링 또는 커플링 후 별도의 용접 등의 방식을 통해 각 파이프 간의 연결이 형성되는데,

본 발명에서는 고압에 의한 파이프 파손 및 이로 인해 발생되는 안전사고를 미연에 방지하기 위해 고압의 가스가 상승되면서 상승 형태를 통해 일정 부분 압력이 감소되어 연결부위에 대한 압력이 다른 부위에 비해 상대적으로 낮아질 수 있도록 한 각 파이프의 연결부위간 결합 구조를 도입하게 된다.

즉 도 3에 도시된 바와 같이,

각 파이프가 연결되는 연결부위에는 이송되는 가스의 상승흐름을 위한 상승관(331)과, 상승된 가스의 하강흐름을 위한 하강관(332)과, 상기 상승관(331)과 하강관(332)을 연결하는 연결관(333)으로 이루어지고,

각 관들끼리의 결합은 커플링(334)을 통해 결합시키게 된다.

또한 상승관(331), 연결관(333), 그리고 하강관(332)이 서로 연결된 형상은 "┌┐"가 되도록 각 관의 형상을 정하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성에 의하면 레귤레이터(32)를 통해 0.40MPa의 고압으로 분사되는 기체 상태의 LPG가스의 이송에 있어

간헐적으로 고압의 가스가 상승흐름과 하강흐름이 이루어지도록 하여 순간적인 압력을 낮춰주되, 특히 이와 같은 흐름을 각 파이프 간의 연결부위에서 이루어지도록 함으로써

종국적으로는 연결부위에서의 압력을 상대적으로 낮춰 각 파이프간의 결합이 파손되거나 느슨해져 생길 수 있는 안전사고를 방지하고자 하였다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "구리 환원장치"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
C: 파동(破銅)
1: 용광로 11: 투입구
2: 화염형성수단 3: LPG공급수단
31: LPG저장부 32: 레귤레이터
33 : 이송랑인 34: 분사부
331: 상승관 332: 하강관
333: 연결관 334: 커플링

Claims (4)

1. 파동(破銅)이 투입되어 용융되는 용광로;
   상기 용광로로 화염을 형성하는 화염형성수단; 및
   투입된 파동을 상동(上銅)으로 환원시키기 위한 LPG를 상기 용광로로 공급하는 LPG공급수단으로 이루어지고,
   
   상기 LPG공급수단은 액체 LPG를 기체로 기화시켜 용광로에 공급하는 것으로
   LPG저장부와,
   상기 LPG저장부와 연결되어 저장된 LPG를 기화시키면서 일정한 압력으로 분사시키기 위한 레귤레이터와,
   상기 기화된 LPG가 용광로까지 이송되기 위한 이송라인과,
   용광로까지 이송된 LPG가스를 용광로 내부로 분사하는 분사부로 이루어지고,
   
   상기 LPG공급수단의 이송라인은 복수의 파이프로 이루어지되,
   각 파이프가 연결되는 연결부위에는 이송되는 가스의 상승흐름을 위한 상승관과,
   상승된 가스의 하강흐름을 위한 하강관과,
   상기 상승관과 하강관을 연결하는 연결관으로 이루어져,
   상기 상승관, 연결관, 하강관의 각 연결부위는 커플링으로 결합되는 것을 특징으로 하는 안정성 및 작업성을 증진시킨 LPG를 이용한 구리 환원장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용광로는 파동 투입의 용이성 및 작업의 안정성을 위해 회전가능한 구조인 것을 특징으로 하는 안정성 및 작업성을 증진시킨 LPG를 이용한 구리 환원장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상승관과 연결관과 하강관이 서로 연결된 형상이 "┌┐" 형상인 것을 특징으로 하는 안정성 및 작업성을 증진시킨 LPG를 이용한 구리 환원장치.

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