KR101093779B1 - 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치는, 용해로, 상기 용해로에 원료를 연속 공급하는 원료 공급 장치 및 상기 용해로에 결합되는 랜스를 포함할 수 있다.

구리, 매트, 조연, 드로스, 연, Pb, Cu, 용해로

Description

구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치 및 방법{Apparatus and method for continuously manufacturing copper matte and lead bullion}

본 발명은 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

연(Pb) 제련시 발생하는 구리 드로스(dross)에는 구리와 연이 금속, 황화물 또는 산화물 상태의 화합물로 포함돼 있다. 구리 드로스를 처리하여 구리 매트와 조연으로 분리하는 방법으로는 회전로(Short Rotary Furnace)나 전기로를 사용하는 방법이 있다.

본 발명은 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치는, 용해로, 상기 용해로에 원료를 연속 공급하는 원료 공급 장치 및 상기 용해로에 결합되는 랜스를 포함할 수 있다.

한편, 상기 용해로에는 구리 매트 배출구와 조연 배출구가 형성되고, 상기 구리 매트 배출구는 상기 조연 배출구보다 높게 형성될 수 있다. 상기 조연 배출구는 사이폰 관에 연결될 수 있다.

상기 랜스는 상기 용해로의 상부에서 저부를 향해 배치되고 삼중관 구조일 수 있다. 한편, 상기 랜스의 하단은 상기 용해로 내의 용탕 표면과 이격될 수 있다.

상기 용해로는 폐열 회수장치에 연결될 수 있고 상기 폐열 회수장치는 폐열 보일러일 수 있다.

또한, 상기 용해로는 집진장치에 연결될 수 있고 상기 집진장치는 전기 집진기일 수 있다. 상기 용해로는 정화장치에 연결될 수 있고 상기 정화장치는 벤추리 세정기(venture scrubber)를 포함할 수 있다.

상기 원료 공급 장치는 컨베이어일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 방법은, 구리(Cu)와 연(Pb)을 포함하는 원료를 용해로에 연속 공급하는 원료 공급 단계, 상기 용해로에 액화천연가스(LNG), 산소 및 공기를 공급하는 가스 공급 단계, 상기 용해로에서 상기 원료를 용해하여 구리 매트와 조연을 생성하는 용해 단계 및 상기 구리 매트와 상기 조연을 상기 용해로에서 연속 배출하는 배출 단계를 포함할 수 있다.

상기 원료는 구리 드로스 또는 연 정광을 포함할 수 있다.

상기 용해 단계에서 상기 용해로 내의 온도를 950℃ 이상 1000℃ 이하로 유지할 수 있다.

상기 배출 단계 후에 상기 구리 매트를 미립(granule) 형태로 회수할 수 있다.

상기 원료 공급 단계에서 상기 용해로에 상기 원료와 함께 석탄을 공급할 수 있다.

본 발명은 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치 및 방법을 제공한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설 명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치를 나타내는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치는 용해로(110), 원료 공급 장치(120) 및 랜스(130)를 포함한다.

용해로(110)는 원료(12)를 용해하여 구리 매트와 조연을 생산하는 장치이다. 원료(12)는 용해되어 용해로(110) 저부에 용탕(114)으로 존재한다. 용해로(110) 내부의 온도는 950℃ 이상 1000℃ 이하로 유지한다.

용해로(110) 내의 반응은 화학식1처럼 나타낼 수 있다.

PbO + C → Pb + CO

PbO + CO → Pb + CO2

PbS + 2PbO → 2Pb + SO2

Cu2O + PbS → Cu2S + Pb + 1/2O2

PbS + 2Cu → Pb + Cu2S

용해로(110)의 저부 측면에는 구리 매트 배출구(116)와 조연 배출구(118)가 구비된다. 구리 매트 배출구(116)와 조연 배출구(118)에서 구리 매트와 조연이 각각 연속 배출된다.

구리 매트 배출구(116)는 조연 배출구(118)보다 높은 곳에 있다. 구리 매트 가 조연보다 밀도가 작으므로 용탕 상부로 떠오르기 때문이다. 한편, 조연 배출구(118)는 사이폰 관(siphon, 119)에 연결될 수도 있다. 배출되는 조연 중 연(Pb) 함량은 95% 이상일 수 있다.

구리 매트 배출구(116)에서 구리 매트가 나오면 이를 별도로 파쇄하지 않고 수쇄 설비(water granulation)를 이용해서 미립(granule) 형태로 회수할 수 있다.

용해로(110)의 일측에는 폐열 회수 장치(150), 집진 장치(160), 정화 장치(170) 등이 연결될 수 있다. 이 장치들 중 일부만 설치할 수도 있고 모두 설치할 수도 있다.

폐열 회수 장치(150)는 공정 중에 발생하는 폐가스를 회수하는 장치이다. 폐열 회수 장치(150)로는 폐열 보일러를 사용할 수 있다.

집진 장치(160)는 반응 중에 발생하는 분진을 포집하는 장치이다. 집진 장치(160)로는 전기 집진기(Electrostatic Precipitator)를 사용할 수 있다. 이 경우 고온에서 분진을 즉시 포집할 수 있으므로 분진이 용해로 내에 고착되는 것을 막을 수 있다.

정화 장치(170)는 폐가스를 정화하여 대기로 배출하는 장치이다. 정화 장치(170)로는 벤추리 세정기(venture scrubber)를 사용할 수 있다.

원료 공급 장치(120)는 용해로(110)에 원료를 연속 공급하는 장치이다. 원료 공급 장치(120)는 컨베이어일 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다.

원료(12)는 구리(Cu)와 연(Pb)을 포함한다. 예를 들면, 구리 드로스(dross)나 연 정광을 원료로 사용할 수 있다. 연 정광은 황 성분을 포함하고 이 황 성분은 구리와 연을 분리하는 데 사용된다. 연 정광에 황 성분이 포함돼 있으므로 별도로 유황을 사용할 필요가 없다. 유황을 별도로 사용하면 반응 효율이 떨어지는 문제가 있다.

한편, 용탕(114)에 슬래그(slag)가 생기는 것을 막으려고 원료와 함께 석탄을 소량 투입할 수도 있다.

원료 공급 장치(120)는 일반적으로 용해로(110)의 상부에 연결되고 상부에서 하부로 원료를 공급한다. 다만, 덩어리가 큰 원료를 공급할 때는 연료 공급 장치(120)를 용해로(110)의 측부에 연결한다. 덩어리가 큰 원료를 용해로(110)의 상부에서 공급하면 용탕(114)이 튀는 문제가 있기 때문이다.

랜스(130)는 용탕 생성에 필요한 열원과 산소를 공급하는 장치이다. 랜스(130)는 용해로(110)의 상부에서 저부를 향해 설치된다. 랜스(130)의 상단은 용해로(110) 외부로 노출되고 하단은 용탕(114)의 상면과 이격된다. 랜스(130)는 삼중관 구조일 수 있다.

랜스(130)를 통해 액화천연가스(LNG), 산소 및 공기가 용해로(110)에 투입되어 용탕을 직접 가열한다. 이렇게 직접 가열 방식을 사용하면 간접 가열 방식에 비해 에너지 효율이 높다. 한편, 공기 중 산소 함량은 35% 정도일 수 있다. 산소 부화율을 높이면 열 효율이 높아진다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범 위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치를 나타내는 개략도이다.

Claims (19)

1. 용해로,

   상기 용해로에 원료를 연속 공급하는 원료 공급 장치 및

   상기 용해로에 결합되는 랜스

   를 포함하며,

   상기 원료는 연 제련시 발생하며 구리와 연을 함유하는 구리 드로스이고,

   상기 용해로에는 구리 매트 배출구와 조연 배출구가 형성되고,

   상기 구리 매트 배출구는 상기 조연 배출구보다 높게 형성되는

   구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
2. 삭제
3. 제1항에서,

   상기 조연 배출구는 사이폰 관에 연결되는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
4. 제1항 또는 제3항에서,

   상기 랜스는 상기 용해로의 상부에서 저부를 향해 배치되는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
5. 제4항에서,

   상기 랜스는 삼중관 구조인 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
6. 제5항에서,

   상기 랜스의 하단은 상기 용해로 내의 용탕 표면과 이격되는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
7. 제6항에서,

   상기 용해로는 폐열 회수장치에 연결되는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
8. 제7항에서,

   상기 폐열 회수장치는 폐열 보일러인 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
9. 제6항에서,

   상기 용해로는 집진장치에 연결되는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
10. 제9항에서,

    상기 집진장치는 전기 집진기인 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
11. 제6항에서,

    상기 용해로는 정화장치에 연결되는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
12. 제11항에서,

    상기 정화장치는 벤추리 세정기(venture scrubber)를 포함하는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
13. 제6항에서,

    상기 원료 공급 장치는 컨베이어인 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 장치.
14. 구리(Cu)와 연(Pb)을 포함하는 원료를 용해로에 연속 공급하는 원료 공급 단계,

    상기 용해로에 액화천연가스(LNG), 산소 및 공기를 공급하는 가스 공급 단계,

    상기 용해로에서 상기 원료를 용해하여 구리 매트와 조연을 생성하는 용해 단계 및

    상기 구리 매트와 상기 조연을 상기 용해로에서 연속 배출하는 배출 단계

    를 포함하며,

    상기 원료는 연 제련시 발생하며 구리와 연을 함유하는 구리 드로스를 포함하는,

    구리 매트와 조연을 연속 생산하는 방법.
15. 삭제
16. 제14항에서,

    상기 원료는 연 정광을 포함하는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 방법.
17. 제14항 또는 제16항에서,

    상기 용해 단계에서 상기 용해로 내의 온도를 950℃ 이상 1000℃ 이하로 유지하는 구리 매트와 조연을 연속 생산하는 방법.
18. 제17항에서,

    상기 배출 단계 후에 상기 구리 매트를 미립(granule) 형태로 회수하는 구리 매트 및 조연을 연속 생산하는 방법.
19. 제18항에서,

    상기 원료 공급 단계에서 상기 용해로에 상기 원료와 함께 석탄을 공급하는 구리 매트 및 조연을 연속 생산하는 방법.

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