KR101200485B1 - 부유선광 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

부유선광 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 부유선광 장치는 구동축(110) 및 상기 구동축(110)에 연결된 임펠러(120)를 구동하는 구동부(100), 부선펄프가 공급되는 공급관(200), 상기 공급된 부선펄프를 선별하여 분리층을 형성하는 부선조(300), 상기 선별된 광물을 배출하는 배출구(400)를 포함하는 부유선광기를 2개 이상 포함하며, 상기 2개 이상의 부유선광기는 연결관(500)을 통하여 직렬로 연결되되, 부유선광된 광물이 상기 연결관(500)을 통하여 상기 부유선광기들 사이를 왕복이동할 수 있도록 하는 좌우왕복이동부(600)를 포함한다.

Description

부유선광 장치 및 방법{Floatation equipment and floatation method}

본 발명은 부유선광 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부선기 사이를 부유선광된 광물이 왕복하며 반복하여 이동하는 부유선광 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 부유선광법은 광물 중의 유가물을 선별 분리하는 방법으로써, 부선펄프에 공기를 흡입하여 기포를 발생시키고 이 기포 표면에 분리대상 입자를 부착시켜 광물을 기포와 함께 부상시켜 유가물을 선별 분리하게 된다.

이 부유선광법은 먼저 광석 입자를 잘게 부수어 유가물과 불순물을 단체분리시키고, 유가물과 불순물과 물이 혼합된 부선펄프에 공기방울을 주입시킴으로써, 유가물(또는 불순물)은 공기방울에 부착되어 물 위로 떠오르고, 불순물(또는 유가물)은 물속에 남겨지도록 하여 원료를 분리시키는 선별법으로서, 유가물(또는 불순물)을 공기방울에 부착시키기 위해서는 유가물(또는 불순물)의 표면에만 선택적으로 흡착하여 유가물(또는 불순물)의 입자를 소수성으로 만들 수 있는 시약들을 첨가하게 된다.

이러한 부유선광법은 상기한 바와 같이 광석을 마광하여 유가물(또는 불순물)과 불순물(또는 유가물)을 고체 농도의 부선펄프를 만들고, 매우 빠른 회전력에 의하여 공기가 자동 흡입되도록 하므로 기포를 발생시킬 수 있게 설계된 부유선광 장치에 상기 부선펄프와, 포수제, pH조절제, 기포제, 활성제 등과 같은 부선제를 첨가함으로써, 유가물(또는 불순물)의 입자표면이 소수성으로 만들어지므로 유가물(또는 불순물)은 기포와 함께 부유되어 회수할 수 있도록 하고, 불순물(또는 유가물)은 침강되어 분리되도록 하는 것이다.

상기와 같은 부유선광법은 다음과 같은 네 가지 조건이 갖추어져야 순조롭게 이루어진다.

(1) 부선펄프의 농도가 25% 내외이어야 한다.

(2) 부선기에 첨가되는 부선제의 종류와 양이 적합하여야 한다.

(3) 부선펄프 교반의 강도와 이에 주입되는 공기의 양이 적합하여야 한다.

(4) 부유선광할 광물의 양이 부선펄프 내에 3% 이상 함유되어야 한다.

상기 네 가지 조건 중 (1),(2),(3) 세 가지 조건은 인위적으로 적합하게 조절하는 것이 가능하다. 그러나 종래의 기술은 부선 펄프에 부유선광할 광물의 양이 3% 이상 함유되어야 한다는 (4) 조건을 인위적으로 조절할 수 없었다.

부선펄프 내에 부유선광할 광물이 3% 이상함유되어야 기포의 구성이나, 유용광물이 기포에 포집되는 현상이 이상적으로 이루어져 순조롭게 선광이 되어 최상의 선광 실수율을 얻을 수 있고, 높은 품위의 정광으로 선광하는 것이 가능하다.

그러나 부유선광할 광물의 양이 부선펄프 대비 3% 이하일 경우 그 비율에 따라 선광실수율이 점점 저하되고, 그 광물의 양이 극소량일때는 선광 자체가 불가능하다.

따라서, 펄프 내에 부유선광할 광물이 3% 이상 함유되도록 할 필요가 있다.

본 발명의 실시예들은 기포와 함께 부유된 부유선광할 광물을 좌우왕복으로 반복진행시켜, 상기 부유선광법이 순조롭게 이루어지기 위해 갖추어야할 조건 중 네 번째 조건인 부선선광할 광물의 양이 부선 펄프 내에 3% 이상 함유되도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면,구동축(110) 및 상기 구동축(110)에 연결된 임펠러(120)를 구동하는 구동부(100), 부선펄프가 공급되는 공급관(200), 상기 공급된 부선펄프를 선별하여 분리층을 형성하는 부선조(300), 상기 선별된 광물을 배출하는 배출구(400)를 포함하는 부유선광기를 2개 이상 포함하며, 상기 2개 이상의 부유선광기는 연결관(500)을 통하여 직렬로 연결되되, 부유선광된 광물이 상기 연결관(500)을 통하여 상기 부유선광기들 사이를 왕복이동할 수 있도록 하는 좌우왕복이동부(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유선광장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 연결관(500)은 상기 부선조(300)에서 부유선광할 광물이 분리되어 형성되는 층에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 좌우왕복이동부(600)는 반복하여 왕복이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 부선펄프내 부유선광할 광물의 농도가 3%이상인지를 감지하는 감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 감지센서에 의하여 부유선광할 광물의 농도가 3%이상인 경우에만 상기 배출구(400)를 통하여 부유선광된 광물을 배출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 광산에서 채굴된 광석을 잘게 부수어 목적하는 광물을 떼어내는 단체분리단계; 상기 단체분리단계에서 분리된 광물들과 물을 혼합하여 부선펄프를 형성하는 부선펄프단계; 상기 형성된 부선펄프에 부선제를 혼합하는 부선제혼합단계; 상기 부선제 혼합에 따라 부선된 광물을 부선기 사이로 왕복이동하는 왕복이동단계; 및 상기 왕복이동후, 부선펄프내 부선된 광물이 3%이상인 경우, 상기 부선된 광물을 배출하는 배출단계를 포함하는 부유선광방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 부선제는 포수제, pH조절제, 기포제등을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 왕복이동단계는 상기 부선기사이를 반복하여 왕복이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 부유선광장치 및 방법은 기포와 함께 부유된 부유선광할 광물을 부선기사이로 좌우왕복으로 반복진행시켜, 부유선광할 광물의 양이 부선 펄프 내에 3% 이상 함유되도록 하여, 최상의 선광실수율을 얻을 수 있으며, 높은 품위의 정광으로 선광하는 것을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유선광장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유선광방법의 흐름도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응되는 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유선광장치의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유선광장치는 구동축(110) 및 상기 구동축(110)에 연결된 임펠러(120)를 구동하는 구동부(100), 부선펄프가 공급되는 공급관(200), 상기 공급된 부선펄프를 선별하여 분리층을 형성하는 부선조(300), 상기 선별된 광물을 배출하는 배출구(400)를 포함하는 부유선광기를 2개 이상 포함하며, 상기 2개 이상의 부유선광기는 연결관(500)을 통하여 직렬로 연결되되, 부유선광된 광물이 상기 연결관(500)을 통하여 상기 부유선광기들 사이를 왕복이동할 수 있도록 하는 좌우왕복이동부(600)를 포함한다.

부유선광기는 구동축(110) 및 상기 구동축(110)에 연결된 임펠러(120)를 구동하는 구동부(100), 부선펄프가 공급되는 공급관(200), 상기 공급된 부선펄프를 선별하여 분리층을 형성하는 부선조(300), 상기 선별된 광물을 배출하는 배출구(400)를 포함한다.

구동부(100)는 부선조(300)의 상단에 위치하며, 부선조(300)에 수직방향으로 설치된 구동축(110)과 연결되어 있다. 또한 구동축(110)의 하단은 임펠러(120)와 연결되어 있다. 따라서 구동부(100)가 작동하여 구동축(110)을 회전시키면, 구동축(110)과 연결된 임펠러(120)가 회전하게 된다.

임펠러(120)의 회전에 의하여 부선펄프와 부선제를 교반함과 동시에 원심력으로 분산되게 한다.

공급관(200)은 부선조(300)내에 부선펄프가 공급되도록 한다. 부선펄프는 단체분리가 된 상태로 유가물, 무가물 및 물이 혼합되어 있다.

부선조(300)는 일반적으로 원통형상으로 공급관(200)을 통해 공급된 부선펄프가 부유선별되어 층을 이루게 된다. 도 1에서 A는 부선펄프층이며, B는 부유선광된 층이다.

배출구(400)는 부유선광된 광물이 배출되는 곳이다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기와 같은 부유선광기가 2개이상 직렬로 연결되어 있다. 도 1에서는 부유선광기 3개가 직렬로 연결된 것을 나타내었으나, 이에 한하지 않으며, 부유선광기는 부유선광할 광물의 양, 종류등에 따라 2개 이상이 직렬로 연결될 수 있다.

직렬로 연결된 부유선광기는 서로 연결관(500)을 통하여 연결된다. 연결관(500)을 통하여 부유선광된 광물이 서로 왕복하여 이동할 수 있다.

또한 각 부유선광기는 좌우왕복이동부(600)를 포함한다. 좌우왕복이동부(600)는 부선조(300) 상단에 위치하며, 부유선광된 광물을 좌측, 우측 또는 양측에 위치한 부유선광기로 이동시키는 역할을 한다. 부유선광된 광물을 좌측, 우측 또는 양측으로 이동시켜 각 부선조(300) 내의 부선펄프에 함유된 부유선광할 광물의 비율이 3%이상이 되도록 하는 것이다.

좌우왕복이동부(600)는 부유선광된 광물을 좌측, 우측 또는 양측에 위치한 부유선광기로 이동시키는 역할을 수행할 수 있으면 족하므로 그 형태에 대해서는 특별히 한정하지 않는다. 도 1에서는 바형태가 한쪽 끝을 축으로 하여 회전하는 형태를 도시하고 있으나 이는 좌우왕복이동부(600)의 일실시예로서 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 부유선광할 광물의 비율이 3%정도면, 최적의 부유선광이 가능하므로 3%이상이 되면, 부유선광할 광물을 배출구(400)를 통하여 배출하여 부유선광할 광물의 비율을 3%로서 계속하여 유지한다. 이를 위하여 감지센서(미도시)가 필요하다. 즉 감지센서를 통하여 부선펄프내에서 부유선광할 광물의 비율이 3%이상이 되면 배출구(400)를 통하여 부유선광된 광물을 배출하는 것이다. 그리고 부유선광할 광물의 비율이 3%미만이면, 부유선광된 광물을 배출하지 않고, 부유선광할 광물이 3%이상이 될 때까지 계속하여 부유선광된 광물을 좌우로 왕복이동시켜 부유선광이 촉진되도록 한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유선광방법의 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유선광방법은 광산에서 채굴된 광석을 잘게 부수어 목적하는 광물을 떼어내는 단체분리단계(S100); 상기 단체분리단계에서 분리된 광물들과 물을 혼합하여 부선펄프를 형성하는 부선펄프단계(S200); 상기 형성된 부선펄프에 부선제를 혼합하는 부선제혼합단계(S300); 상기 부선제 혼합에 따라 부선된 광물을 부선기사이로 왕복이동하는 왕복이동단계(S400); 상기 왕복이동후, 부선펄프내 부선된 광물이 3%이상인 경우, 상기 부선된 광물을 배출하는 배출단계(S500)를 포함한다.

광산에서 채굴된 광석은 벨트 컨베이어?광차(鑛車)?덤프 트럭 등에 의해서 운반되어 호퍼?피더 등의 설비를 통해서 크러셔(파쇄기)로 공급되어 파쇄된다. 파쇄과정에서는 각종 파쇄기 외에 진동체와 같은 체질기계가 사용되어 파쇄공정을 돕는다. 조광의 최대입도는 수십 cm부터 때로는 1~2 m에 이르지만, 파쇄공정에서 10 mm 이하 정도의 입도로까지 파쇄된 다음 저광사(貯鑛舍)에 저장된다. 선광과정에서 분쇄는 광석을 선별과정에 적합한 입도로 부수고, 목적하는 광물을 다른 광물로부터 떼어내는 단체분리(單體分離)를 한다. 10 mm 이하 정도로 파쇄된 광석의 단체분리상태는 일반적으로 불충분하지만, 이 단계에서 중선(重選)과 같은 방법으로 보조적인 선별이 이루어지는 경우도 있다. 저광사 이하의 선광공정은 24시간 연속으로 조업된다. 저광사로부터 피더(공급장치)에 의해서 일정한 속도로 배출된 광석은 볼밀(ball mill) 등의 분쇄기 및 분급기(分級機)로 이루어지는 분쇄회로에 의해서 200 μm 이하 정도로까지 분쇄된다. 이 정도의 분쇄에 의해서 선별에 필요한 단체분리는 거의 달성된다. 물을 사용하는 습식선별(濕式選別)이 일반적이므로 습식 분쇄된 미세한 광물입자의 현탁액(懸濁液)이 부선펄프이다.

부선펄프에 부선제가 혼합되는데, 부선제는 부유선광에서 광석의 선별 효과를 높이기 위하여 쓰는 약제를 총칭하는 것이다. 부선제에는 포수제, 기포제, 조절제등이 있다.

포수제(捕收劑)는 특정한 고체 입자의 표면에 선택적으로 부착하여 소수성을 증가시키는 역할을 담당하며, 주로 탄화수소 사슬의 이극성(異極性) 화합물로서 유극기(有極基)는 이온화하여 광물 표면에 작용할 수 있는 활성을 가진다. 기름, 탄화수소기를 가진 유기산(주로 지방족)과 그 알칼리염, 탄소수소기를 가진 염기(주로 지방족)와 그 염이 있다. 기름 종류에는 동물유?식물유?광물유 등, 특히 불포화도가 높은 물기름은 하이드록시기?카복시기?메톡시기?황?질소기를 가지고 있어 포수작용을 한다. 기름에 황?황산 및 기타 황화합물을 작용시켜 가황유(加黃油)를 만들어 쓰는 것이 터키레드오일(Turkey red oil)이다. 유기산과 그 염으로 된 포수제는 탄화수소기에 카복시기가 붙어서 된 RCOOH로서 대표적인 시약은 올레산이고, 그 염인 올레산나트륨과 올레산칼륨도 쓰인다. 알코올의 산소를 황으로 바꾸어 RSH, 즉 싸이오알코올로 하여 만든 메르캅탄, 잔토젠산의 염인 잔틴산염, 다이싸이오인산과 다이싸이오인산염인 에어로플로트(aerofloat)가 있다. 또 염기와 그 염으로 된 아민류의 시약도 포수제의 대표적인 시약이다.

기포제는 한 분자 안에서 한쪽으로는 소수성 무극기를 가지며 다른 쪽으로는 친수성 유극기를 가지는 이극성 화합물로서 기포의 안전성을 유지하여 어느 시간 동안 기포가 꺼지지 않도록 하는 역할을 한다. 일반적인 기포제는 탄화수소에 하이드록시기나 카복시기를 가지는 것이며, 고급알코올?파인유 등의 계면활성제가 있다.

조절제는 고체 입자의 표면에 기포가 잘 붙도록 하거나 또는 붙지 못하도록 조건을 조절하는 각종 무기화학 또는 유기화학 시약을 총칭하여 조절제(調節劑)라 하며, 편의상 pH 조절제?억제제?활성제 등으로 구분한다. pH 조절제는 액의 pH를 조절하는 것인데, 알칼리성 시약으로 석회?탄산나트륨, 산성 시약으로 황산?플루오린산 등이 있다. 억제제는 광석을 기포에 붙지 못하도록 막는 것으로 광석에 따라 다양하다. 섬아연광(閃亞鉛鑛)의 억제에는 사이안화나트륨?황화나트륨?황산아연 등이 있고, 방연광(方鉛鑛)에는 다이크로뮴산칼륨, 보통의 맥석, 즉 규산염 광물의 억제에는 녹말?타닌산이 쓰인다. 활성제는 1차 억제된 광석을 다시 띄울 때나 활성이 부족한 광석을 잘 뜨게 촉진하는 시약으로서 섬아연광의 활성에는 황산구리, 산화된 황화광에는 황화나트륨이 있다. 이외에 해독제?분산제(分散劑) 등으로 편의상 구분하지만 결국 조절제의 범주에 속한다.

부선제의 혼합에 의하여 부유선별된 광물은 부유선광기 사이를 반복하여 좌측, 우측 또는 양측으로 왕복이동하게된다. 이를 통하여 부유펄프 내에 부유선광할 광물의 비율이 3%가 되도록하여 부유선광의 효율을 높이게 된다.

부유선광할 광물의 비율이 3%이상이 되면, 배출구(400)를 열어 부유선광된 광물을 배출하여, 부선펄프 내 부유선광할 광물의 비율이 항시 3%가 유지되도록하여 부유선광의 실수율을 높이게 되고, 순도높은 정광을 얻을 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100 : 구동부(100)
110 : 구동축(110)
120 : 임펠러(120)
200 : 공급관(200)
300 : 부선조(300)
400 : 배출구(400)
500 : 연결관(500)
600 : 좌우왕복이동부(600)

Claims (5)

1. 구동축(110) 및 상기 구동축(110)에 연결된 임펠러(120)를 구동하는 구동부(100), 부선펄프가 공급되는 공급관(200), 상기 공급된 부선펄프를 선별하여 분리층을 형성하는 부선조(300), 상기 선별된 광물을 배출하는 배출구(400)를 포함하는 부유선광기를 2개 이상 포함하며,
   상기 2개 이상의 부유선광기는 연결관(500)을 통하여 직렬로 연결되되, 부유선광된 광물이 상기 연결관(500)을 통하여 상기 부유선광기들 사이를 왕복이동할 수 있도록 하는 좌우왕복이동부(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유선광장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결관(500)은 상기 부선조(300)에서 부유선광할 광물이 분리되어 형성되는 층에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유선광장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 좌우왕복이동부(600)는 반복하여 왕복이동하는 것을 특징으로 하는 부유선광장치.
4. 광산에서 채굴된 광석을 잘게 부수어 목적하는 광물을 떼어내는 단체분리단계;
   상기 단체분리단계에서 분리된 광물들과 물을 혼합하여 부선펄프를 형성하는 부선펄프단계;
   상기 형성된 부선펄프에 부선제를 혼합하는 부선제혼합단계;
   상기 부선제 혼합에 따라 부선된 광물을 부선기 사이로 왕복이동하는 왕복이동단계; 및
   상기 왕복이동 후, 부선펄프내에 부선된 광물이 3%이상인 경우, 상기 부선된 광물을 배출하는 배출단계를 포함하는 부유선광방법
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 부선제는 포수제, 조절제, 기포제등을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유선광방법.

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