KR101201474B1 - 티타늄 금속의 연속 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치는, 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응을 통해 티타늄 금속을 연속적으로 제조하기 위한 것으로서, ⅰ)열을 발생시키는 메인 환원로와, ⅱ)상기 용융 마그네슘을 수용하며 상기 메인 환원로의 내부에 장착되고, 사염화 티타늄 공급부 및 불활성 가스 주입부를 지닌 제1 커버를 상부에 설치하고 있는 환원 반응용기와, ⅲ)상기 제1 커버에 설치되어 고상 또는 액상의 마그네슘을 저장하고, 그 마그네슘을 상기 환원 반응용기의 내부로 일정량 투입하는 저장부와, ⅳ)배출라인을 통해 상기 환원 반응용기와 연결되게 구성되며, 상기 배출라인을 통해 상기 환원 반응용기로부터 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 제공받는 다수의 진공증류 처리유닛을 포함하며, 상기 진공증류 처리유닛은 상기 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 분리하고, 상기 액상의 염화 마그네슘을 진공 증류 방식으로서 배출한다.

Description

티타늄 금속의 연속 제조장치 {CONTINUOUS EXTRACTING SYSTEM OF TITANIUM METAL}

본 발명의 예시적인 실시예는 티타늄 금속의 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환원 반응과 진공 증류 공정을 일원화하여 티타늄 스폰지와 같은 티타늄 금속을 연속적으로 제조할 수 있도록 한 티타늄 금속의 연속 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 티타늄 금속으로서의 티타늄 스폰지(TITANIUM SPONGE)는 크롤(KROLL)법에 의해 제조되는데, 이 경우는 철재 반응 용기 내부의 용융 마그네슘에 사염화 티타늄을 공급하여, 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응을 통해 티타늄 스폰지를 제조하는 방법이다.

여기서, 상기한 크롤법에 의한 티타늄 스폰지의 제조 공정은 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응, 및 그 환원 반응에 의해 생성된 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 진공 증류 방식으로 분리하는 진공 증류 공정을 거치게 된다.

그러나, 이러한 환원 반응 공정과 진공 증류 공정은 서로 이원화되어 있기 때문에, 스폰지 티타늄의 제조 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.

이에, 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 티타늄 스폰지를 연속적으로 제조하는 기술이 개발되고 있는 바, 티타늄 스폰지의 연속 제조와 관련해서는 일본공개특허 제1993-311266호 및 유럽공개특허 제0299791호에 개시되어 있다.

상기한 종래 기술에서는 환원 반응용기에서 반응이 일어나는 반응영역을 순 티타늄의 융점 이상으로 유지하면서 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응에 의해 생성된 용융 티타늄이 환원 반응용기에 가라않게 하여 반응용기의 하부에서 연속적으로 티타늄 잉곳을 추출하는 방법을 제시하고 있다.

그런데, 종래 기술에서는 환원 반응용기에서 환원 반응이 이루어지고, 티타늄 잉곳의 추출이 이루어지므로, 환원 반응용기의 크기를 크게 제작할 필요가 있으며, 순 티타늄 융점 이상의 반응영역 온도를 견딜 수 있는 반응용기를 제작해야 하기 때문에, 전체 설비의 제작비 및 제품의 가격이 상승하게 되고, 반응용기의 제작이 쉽지 않다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응과 그 환원 반응에 의해 생성된 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 진공 증류 방식으로 분리하는 진공 증류 공정을 일원화하여 티타늄 스폰지와 같은 티타늄 금속을 연속적으로 제조할 수 있는 티타늄 금속의 연속 제조장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 반응용기의 크기를 크게 제작할 필요가 없으면서, 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응에 따른 반응열에 자유로운 티타늄 금속의 연속 제조장치를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치는, 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응을 통해 티타늄 금속을 연속적으로 제조하기 위한 것으로서, ⅰ)열을 발생시키는 메인 환원로와, ⅱ)상기 용융 마그네슘을 수용하며 상기 메인 환원로의 내부에 장착되고, 사염화 티타늄 공급부 및 불활성 가스 주입부를 지닌 제1 커버를 상부에 설치하고 있는 환원 반응용기와, ⅲ)상기 제1 커버에 설치되어 고상 또는 액상의 마그네슘을 저장하고, 그 마그네슘을 상기 환원 반응용기의 내부로 일정량 투입하는 저장부와, ⅳ)배출라인을 통해 상기 환원 반응용기와 연결되게 구성되며, 상기 배출라인을 통해 상기 환원 반응용기로부터 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 제공받는 다수의 진공증류 처리유닛을 포함하며, 상기 진공증류 처리유닛은 상기 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 분리하고, 상기 액상의 염화 마그네슘을 진공 증류 방식으로서 배출한다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 진공증류 처리유닛은, 상기 배출라인으로부터 분기된 다수의 분기라인에 연결되게 구성될 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 배출라인은 유로 전환밸브를 통해 상기 다수의 분기라인과 연결될 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 진공증류 처리유닛은 열을 발생시키는 서브 환원로와, 상기 서브 환원로의 내부에 장착되며 상기 각 분기라인과 연결되는 제2 커버를 상부에 설치하고 있는 진공증류 반응용기를 포함할 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 진공증류 반응용기의 내부에는 상기 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 분리하기 위한 다공판이 설치될 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 진공증류 반응용기에는 상기 액상의 염화 마그네슘을 배출하기 위한 배출관이 연결될 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 제2 커버에는 상기 진공증류 반응용기의 내부로 불활성 가스를 공급하여 상기 액상의 염화 마그네슘을 상기 배출관을 통해 배출시키기 위한 불활성 가스 공급부가 설치될 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 제2 커버에는 상기 진공증류 반응용기의 내부를 진공 분위기로 조성하고, 상기 진공증류 반응용기 내부에서 기화된 미반응 마그네슘 및 염화 마그네슘을 배출하는 진공 배관이 설치될 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 배출라인, 분기라인 및 진공 배관에는 이들을 감싸며 열을 제공하는 히터가 설치될 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 각 분기라인에는 개폐 밸브가 설치될 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 진공증류 처리유닛은 상기 유로 전환밸브 및 개폐 밸브를 통하여 상호 교대 및 동시 운전이 이루어질 수 있다.

상기 티타늄 금속의 연속 제조장치에 있어서, 상기 티타늄 금속으로서 티타늄 스폰지를 연속적으로 제조할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치에 의하면, 환원 반응용기에서 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응이 이루어지고, 그 환원 반응에 의해 생성된 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 다수의 진공증류 처리유닛을 통해 분리 배출하므로, 이러한 환원 공정과 진공 증류 공정의 일원화가 가능하여 티타늄 금속을 연속적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 환원 반응용기와 진공증류 처리유닛을 통해 환원 공정과 진공 증류 공정의 일원화가 가능하므로, 티타늄 금속의 품질을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정 시간을 단축시킴으로써 생산성을 증가시키는 효과가 기대된다.

그리고, 본 실시예에서는 환원 반응용기와 진공증류 처리유닛을 통해 티타늄 금속을 연속으로 제조할 수 있으므로, 환원 반응용기의 크기를 크게 할 필요가 없고, 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응에 따른 반응열에 견딜 수 있는 용기를 제작하지 않아도 되기 때문에, 환원 반응용기의 제작이 쉽고, 전체 설비의 제작비를 절감할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치의 동작을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

이하, 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.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치(100)는 크롤(KROLL)법에 의한 용융 마그네슘(Mg)과 사염화 티타늄(TiCl₄)의 환원 반응으로서 티타늄 스폰지와 같은 티타늄 금속을 제조하기 위한 것이다.

즉, 상기 티타늄 금속의 연속 제조장치(100)는 열이 제공되는 철재 용기에 고상 또는 액상의 마그네슘을 투입하고, 용융 마그네슘의 용융면 상에 사염화 티타늄을 공급하여 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응을 통해 티타늄 금속(이하에서는 "티타늄 스폰지" 라고 한다)를 제조한다.

본 실시예에 의한 상기 티타늄 금속의 연속 제조장치(100)는 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응과, 그 환원 반응에 의해 생성된 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 진공 증류 방식으로 분리 배출하는 진공 증류 공정을 일원화하여 티타늄 스폰지를 연속적으로 제조할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 티타늄 금속의 연속 제조장치(100)는 기본적으로, 메인 환원로(10)와, 환원 반응용기(30)와, 저장부(50)와, 진공증류 처리유닛(60)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서, 메인 환원로(10)는 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 퍼니스(furnace)로서 구성되며, 열을 발생시키는 가열장치(도면에 도시도지 않음)를 장착하고 있다.

본 실시예에서, 상기 환원 반응용기(30)는 메인 환원로(10)의 내부에 설치되는 것으로, 상단이 개방되고 하단이 폐쇄되며, 용융 마그네슘을 수용할 수 있는 철재 용기 형태로서 구비된다.

상기 환원 반응용기(30)는 이의 외주면이 메인 환원로(10)의 내주면에 일정 간격 이격되게 설치되는 바, 그 메인 환원로(10)의 내주면과 환원 반응용기(30)의 외주면 사이에는 소정의 공간부를 형성하고 있다.

그리고, 상기 환원 반응용기(30)의 상단부에는 제1 커버(35)가 설치되는 바, 제1 커버(35)에는 환원 반응용기(30)의 내부로 사염화 티타늄을 공급하기 위한 사염화 티타늄 공급부(37), 및 환원 반응용기(30)의 내부로 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 주입부(39)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 가스 주입부(39)는 불활성 가스를 환원 반응용기(30)의 내부로 주입하여, 그 환원 반응용기(30)의 내부에 일정한 압력을 유지시키는 기능을 하게 된다.

본 실시예에서, 상기 저장부(50)는 고상 또는 액상의 마그네슘을 저장하고, 그 마그네슘을 환원 반응용기(30)의 내부로 일정량 투입하기 위한 것이다.

이러한 저장부(50)는 호퍼 형태로서 환원 반응용기(30)의 제1 커버(35)의 상부면에 설치되는 바, 고상 또는 액상의 마그네슘을 환원 반응용기(30)의 내부로 자유 낙하시키기 위한 투입공(51)을 형성하고 있다.

또한, 상기 저장부(50)는 투입공(51)에 설치되면서 그 투입공(51)을 선택적으로 개폐시키기 위한 자동 밸브(53)를 더 포함하고 있다.

이러한 자동 밸브(53)는 제어기(도면에 도시되지 않음)로부터 제공되는 전기적인 제어 신호에 의해 투입공(51)을 선택적으로 자동 개폐시킬 수 있는 통상적인 구조의 솔레노이드 밸브 또는 마그네틱 밸브로서 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 진공증류 처리유닛(60)은 환원 반응용기(30)에서 생성된 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 제공받아 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 분리하고, 액상의 염화 마그네슘을 진공 증류 방식으로서 배출하는 기능을 하게 된다.

상기 진공증류 처리유닛(60)은 관로 형태의 배출라인(61)을 통해 환원 반응용기(30)의 하부와 연결되게 구성되는 바, 그 배출라인(61)으로부터 분기된 다수의 분기라인(63)에 연결되게 구성된다.

도면에서는 상기 진공증류 처리유닛(60)이 한 쌍으로서 구비되는 것으로 도시하고 있으나, 본 발명에서는 이에 반드시 한정되지 않고 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응에 의한 티타늄 스폰지의 생산량 및 진공증류 처리량에 따라 그 이상의 개소로 구비될 수도 있다.

여기서, 상기 배출라인(61)과 각 분기라인(63)의 연결 부분에는 그 배출라인을 통해 환원 반응용기(30)로부터 배출되는 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 각 분기라인(63)에 선택적으로 공급하기 위한 유로 전환밸브(65)를 설치하고 있다. 이 경우, 상기 유로 전환밸브(65)는 제어기(미도시)에 의해 작동하는 쓰리-웨이 밸브(3-way valve)인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 배출라인(61)과 각 분기라인(63)에는 이들을 감싸며 열을 제공하는 히터(H)가 설치되는 바, 히터(H)는 배출라인(61)과 분기라인(63)에 열을 제공함으로써 환원 반응용기(30)로부터 배출되는 염화 마그네슘의 응고를 억제하고, 그 염화 마그네슘의 유동을 원활하게 하는 기능을 하게 된다.

또한, 상기 각 분기라인(63)에는 각각의 진공증류 처리유닛(60)에 대한 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘의 공급을 선택적으로 단속하기 위해 제어기(미도시)에 의해 작동하는 개폐 밸브(69)가 설치된다.

상기와 같은 진공증류 처리유닛(60)은 열을 발생시키는 서브 환원로(71)와, 서브 환원로(71)의 내부에 장착되는 진공증류 반응용기(73)를 포함하고 있다.

이 경우, 상기 서브 환원로(71)는 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 퍼니스(furnace)로서 구성되며, 열을 발생시키는 가열장치(도면에 도시도지 않음)를 장착하고 있다.

그리고, 상기 진공증류 반응용기(73)는 상단이 개방되고 하단이 폐쇄되며, 배출라인(61)과 분기라인(63)을 통해 환원 반응용기(30)로부터 배출되는 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 수용할 수 있는 철재 용기 형태로서 구비된다.

상기 진공증류 반응용기(73)는 이의 외주면이 서브 환원로(71)의 내주면에 일정 간격 이격되게 설치되는 바, 그 서브 환원로(71)의 내주면과 진공증류 반응용기(73)의 외주면 사이에는 소정의 공간부를 형성하고 있다.

상기 진공증류 반응용기(73)의 상단부에는 제2 커버(75)가 설치되는 바, 제2 커버(75)는 분기라인(63)과 상호 연결된다.

한편, 상기 진공증류 반응용기(73)의 내부에는 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 분리하기 위한 다공판(77)이 설치되는데, 이 다공판(77)은 다수의 구멍들이 형성된 판재로서 진공증류 반응용기(73)의 내주면에 고정되게 장착되며 그 진공증류 반응용기(73)의 내부 공간을 상하측 공간으로 구획 형성한다.

여기서, 상기 다공판(77)의 구멍들은 분말상 또는 과립상의 티타늄 스폰지 직경 보다 작은 크기로서 형성되는 바, 진공증류 반응용기(73)는 다공판(77)을 통해 티타늄 스폰지를 상측 공간에 수용하고, 구멍들을 통과한 액상의 염화 마그네슘을 하측 공간에 수용한다.

그리고, 상기 진공증류 반응용기(73)에는 다공판(77)을 통해 분리된 액상의 염화 마그네슘을 배출하기 위한 배출관(79)이 연결 설치된다.

다른 한편으로, 상기 진공증류 반응용기(73)의 제2 커버(75)에는 불활성 가스 공급부(81)와, 진공 배관(85)이 설치된다.

상기 불활성 가스 공급부(81)는 진공증류 반응용기(73)의 내부로 불활성 가스를 공급하여 그 진공증류 반응용기(73)의 내부에 일정한 압력을 유지시킴으로써 다공판(77)을 통해 분리된 액상의 염화 마그네슘을 언급한 바 있는 배출관(79)을 통해 배출시키기 위한 것이다.

상기 진공 배관(85)은 진공증류 반응용기(73)의 내부를 진공 분위기로 조성하여 그 진공증류 반응용기(73) 내부에서 기화된 미반응 마그네슘 및 염화 마그네슘을 배출하는 기능을 하게 된다.

여기서, 상기 진공 배관(85)에는 열을 제공하는 히터(H)가 설치되는 바, 히터(H)는 진공 배관(85)에 열을 제공함으로써 그 진공 배관(85)으로 배출되는 기화된 미반응 마그네슘 및 염화 마그네슘의 응고를 억제하고, 유동을 원활하게 하는 기능을 하게 된다.

이 경우, 상기 진공 배관(85)에는 진공증류 반응용기(73)의 내부를 진공 분위기로 조성하기 위한 진공 펌프(도면에 도시되지 않음)가 연결됨은 당연하다 할 것이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치(100)의 동작을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치의 동작을 설명하기 위한 단면 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 의한 티타늄 금속의 연속 제조장치(100)는 제어기(미도시)에 의하여 작동이 제어되는 유로 전환밸브(65)와 개폐 밸브(69)를 통해 다수의 진공증류 처리유닛(60)이 상호 교대 또는 동시 운전이 이루어질 수 있다.

그러나, 이하에서는 유로 전환밸브(65)와 개폐 밸브(69)가 제어기(미도시)에 의해 모두 개방된 상태에서, 다수의 진공증류 처리유닛(60)의 동시 운전이 이루어지는 예를 설명하기로 한다.

우선, 본 실시예에서는 메인 환원로(10)가 열을 발생시키고 있는 상태에서, 자동 밸브(53)를 오픈하여 저장부(50)에 저장된 고상 또는 액상의 마그네슘을 환원 반응용기(30)의 내부로 투입한다.

그러면, 상기 고상 또는 액상의 마그네슘은 메인 환원로(10)의 열에 의해 환원 반응용기(30) 내부에서 용융된 상태로 수용된다.

이와 같은 상태에서, 사염화 티타늄 공급부(37)를 통해 사염화 티타늄을 환원 반응용기(30)의 내부로 공급한다. 이와 동시에 가스 주입부(39)를 통해 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 환원 반응용기(30)의 내부로 주입하여 그 환원 반응용기(30)의 내부를 일정한 압력으로 유지시킨다.

따라서, 상기 환원 반응용기(30)에서는 사염화 티타늄이 용융 마그네슘의 용융면에 접촉하며 환원 반응을 일으킴으로써 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 생성한다.

이로써, 상기 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘은 환원 반응용기(30)의 내부 압력에 의해 배출라인(61)을 통해 배출되고, 각각의 분기라인(63)을 통하여 진공증류 반응용기(73)의 내부로 유입된다.

여기서, 상기 배출라인(61)과 각 분기라인(63)에 히터(H)가 설치되어 있기 때문에, 배출라인(61)과 각 분기라인(63)을 유동하는 액상의 염화 마그네슘은 응고되지 않고 진공증류 반응용기(73)의 내부로 원활하게 유입된다.

이 경우, 상기 진공증류 반응용기(73)의 내부로 유입되는 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘은 다공판(77)에 의해 서로 분리되는데, 티타늄 스폰지는 다공판(77)의 상면에서 걸러지고, 액상의 염화 마그네슘은 다공판(77)의 구멍들을 통과하여 진공증류 반응용기(73)의 하부에 수용된다.

상기한 과정에, 본 실시예에서는 불활성 가스 공급부(81)를 통해 진공증류 반응용기(73)의 내부로 불활성 가스를 공급한다. 그러면, 상기 진공증류 반응용기(73) 내부의 압력이 증가하게 됨으로써 액상의 염화 마그네슘은 배출관(79)을 통해 외부로 배출된다.

한편, 이와 같은 과정을 거치는 동안, 상기 진공증류 반응용기(73) 내부의 티타늄 스폰지에는 미반응한 액상의 마그네슘과 액상의 염화 마그네슘이 일부 잔류하는 바, 이에 본 실시예에서는 서브 환원로(71)를 통해 진공증류 반응용기(73)를 대략 900~1000℃까지 상승시킨다.

그리고 나서, 진공 배관(85)을 통하여 진공증류 반응용기(73)의 내부를 진공 분위기로 조성한다.

그러면, 상기한 액상의 마그네슘과 액상의 염화 마그네슘이 진공증류 반응용기(73)의 내부에서 기화되고, 그 기화된 마그네슘은 진공증류 반응용기(73) 내부의 진공 압력에 의해 진공 배관(85)을 통해 외부로 배출되고, 진공증류 반응용기(73)의 내부에는 티타늄 스폰지만 남게 된다.

이 경우, 상기 진공 배관(85)에 히터(H)가 설치되어 있기 때문에, 진공 배관(85)으로 배출되는 기화된 마그네슘의 응고를 억제하고, 그 마그네슘의 유동을 원활하게 할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 티타늄 금속의 연속 제조장치(100)에 의하면, 환원 반응용기(30)에서 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응이 이루어지고, 그 환원 반응에 의해 생성된 티타늄 스폰지와 액상의 염화 마그네슘을 다수의 진공증류 처리유닛(60)을 통해 분리 배출하므로, 이러한 환원 공정과 진공 증류 공정의 일원화가 가능하여 티타늄 스폰지를 연속적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 환원 반응용기(30)와 진공증류 처리유닛(60)을 통해 환원 공정과 진공 증류 공정의 일원화가 가능하므로, 티타늄 스폰지의 품질을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정 시간을 단축시킴으로써 생산성을 증가시키는 효과가 기대된다.

그리고, 본 실시예에서는 환원 반응용기(30)와 진공증류 처리유닛(60)을 통해 티타늄 스폰지를 연속으로 제조할 수 있으므로, 환원 반응용기(30)의 크기를 크게 할 필요가 없고, 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응에 따른 반응열에 견딜 수 있는 용기를 제작하지 않아도 되기 때문에, 환원 반응용기(30)의 제작이 쉽고, 전체 설비의 제작비를 절감할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예는 티타늄 금속으로서 티타늄 스폰지를 연속적으로 제조하는 예를 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되지 않고 본 실시예에 의한 연속 제조장치(100)를 통하여 지르코늄(Zr) 금속 또는 하프늄 금속(Hf) 등을 연속적으로 제조할 수도 있음은 당연하다 할 것이다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10... 메인 환원로 30... 환원 반응용기
35... 제1 커버 37... 사염화 티타늄 공급부
39... 가스 주입부 50... 저장부
51... 투입공 53... 자동 밸브
60... 진공증류 처리유닛 61... 배출라인
63... 분기라인 65... 유로 전환밸브
H... 히터 69... 개폐 밸브
71... 서브 환원로 73... 진공증류 반응용기
75... 제2 커버 77... 다공판
79... 배출관 81... 불활성 가스 공급부
85... 진공 배관

Claims (12)

1. 용융 마그네슘과 사염화 티타늄의 환원 반응을 통해 티타늄 금속을 연속적으로 제조하기 위한 티타늄 금속의 연속 제조장치로서,
   열을 발생시키는 메인 환원로;
   상기 용융 마그네슘을 수용하며 상기 메인 환원로의 내부에 장착되고, 사염화 티타늄 공급부 및 불활성 가스 주입부를 지닌 제1 커버를 상부에 설치하고 있는 환원 반응용기;
   상기 제1 커버에 설치되어 고상 또는 액상의 마그네슘을 저장하고, 그 마그네슘을 상기 환원 반응용기의 내부로 일정량 투입하는 저장부; 및
   배출라인을 통해 상기 환원 반응용기와 연결되게 구성되며, 상기 배출라인을 통해 상기 환원 반응용기로부터 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 제공받는 다수의 진공증류 처리유닛
   을 포함하며,
   상기 진공증류 처리유닛은 상기 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 분리하고, 상기 액상의 염화 마그네슘을 진공 증류 방식으로서 배출하며, 상기 배출라인으로부터 분기된 다수의 분기라인에 연결되게 구성되는 것으로서, 열을 발생시키는 서브 환원로와, 상기 서브 환원로의 내부에 장착되며 상기 각 분기라인과 연결되는 제2 커버를 상부에 설치하고 있는 진공증류 반응용기를 포함하는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 배출라인은 유로 전환밸브를 통해 상기 다수의 분기라인과 연결되는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 진공증류 반응용기의 내부에는 상기 티타늄 금속과 액상의 염화 마그네슘을 분리하기 위한 다공판이 설치되는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 진공증류 반응용기에는 상기 액상의 염화 마그네슘을 배출하기 위한 배출관이 연결되는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 제2 커버에는 상기 진공증류 반응용기의 내부로 불활성 가스를 공급하여 상기 액상의 염화 마그네슘을 상기 배출관을 통해 배출시키기 위한 불활성 가스 공급부가 설치되는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제2 커버에는 상기 진공증류 반응용기의 내부를 진공 분위기로 조성하고, 상기 진공증류 반응용기 내부에서 기화된 미반응 마그네슘 및 염화 마그네슘을 배출하는 진공 배관이 설치되는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 배출라인, 분기라인 및 진공 배관에는 이들을 감싸며 열을 제공하는 히터가 설치되는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
10. 제3 항에 있어서,
    상기 각 분기라인에는 개폐 밸브가 설치되는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 진공증류 처리유닛은,
    상기 유로 전환밸브 및 개폐 밸브를 통하여 상호 교대 및 동시 운전이 이루어지는 티타늄 금속의 연속 제조장치.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 티타늄 금속으로 티타늄 스폰지를 연속적으로 제조하는 티타늄 금속의 연속 제조장치.

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