KR101393661B1 - 송이를 이용한 미네랄 추출 시스템 - Google Patents
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Abstract
미네랄 추출 시스템은 일정 온도로 가열된 물을 전기 분해하여 산성수와 수소수로 분리된 이온수를 생성하는 전해조; 송이를 구획된 공간에 담고, 전해조와 연결되며 상기 전기 분해된 이온수를 일정 정도의 온도와 시간으로 가열하여 송이와 산성 또는 수소 이온의 반응을 촉진시켜 송이로부터 송이 농축액을 추출하는 제1 탱크; 송이와 마그네슘을 구획된 공간에 담고, 제1 탱크와 연결되며 제1 탱크로부터 유입된 송이 농축액과 마그네슘을 반응시켜 산성 또는 수소 이온을 방출하며, 방출된 산성 또는 수소 이온과 송이에 함유된 미네랄의 선택적 반응이 유도되어 다량의 미네랄 농축액이 용출되는 제2 탱크; 및 제2 탱크로부터 용출된 미네랄 농축액을 유입하여 농도별로 저장하고 외부로 공급하는 저장조을 포함한다.
Description
본 발명은 미네랄 추출 장치로서, 특히 송이로부터 미네랄을 추출하는 미네랄 추출 시스템에 관한 것이다.
식물에는 각 식물마다 고유한 성분과 다양한 미네랄 성분을 함유하고 있다.
또한, 자연계에 존재하는 천연 광물들에도 미량의 미네랄 성분인 게르마늄(Ge), 셀레늄(Se), 바나듐(V) 등을 포함하고 있다.
이러한 식물이나 광물에 포함된 미네랄은 인간의 건강 증진에 도움이 되는 성분을 포함하고 있으므로 이 중 필요에 따라 선별적으로 특정 성분을 추출하여 사용되고 있다.
특히 게르마늄(Ge)은 건강에 대한 관심이 고조되면서 새롭게 조명되고 있는데, 수용성 합성 게르마늄인 (Ge-CH2-CH2-COOH)2O3의 구조는 임상 결과 다량의 산소를 인체의 미세 혈관까지 공급함으로써 순환계 등의 이물질, 노폐물, 독소 등을 산화 분해시키고 동시에 대소변을 통하여 또는 피부로 동반 배출시키는 작용을 한다. 무기 형태인 GeO2는 피부에 접촉함으로써 두통, 관절통, 요통, 좌골신경통, 생리통에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
셀레늄(Se)은 항암 호르몬 및 효소의 활성화 작용을 돕는 물질로 보고되고 있다. 이러한 셀레늄은 인체 내에서 주로 간, 신장, 심장, 비장에 분포되어 있는 미량 원소로 체내에서 생성된 과산화수소를 분해하여 세포의 손상을 방지하는 효소의 성분으로서 강력한 항산화제이다.
바나듐은 인슐린의 활성을 변화시키거나 인슐린과 유사하게 작용하거나 글루코오스-6-포스파타제 (glucose-6-phosphatase)의 활성을 변화시킴으로 포도당 대사에 영향을 준다. 이와 같은 역할로 당뇨병 치료 및 예방 효과를 갖게 되며 이를 뒷받침하는 연구들이 이뤄지고 있다. 또한, 바나듐은 콜레스테롤의 생합성 과정을 방해, 콜레스테롤 수치를 감소하는 작용을 하여 아테롬성 동맥 경화증 (Atherosclerosis)을 예방하는 효과도 있다.
전술한 게르마늄과 셀레늄의 경우, 천연 광물로부터 용출 및 농축되어 게르마늄 또는 셀레늄이 함유된 야채, 축산물, 수산물 등을 생산되고 있다.
이에 비해 바나듐은 기능적 효과를 얻기 위해 바나듐이 함유된 생수를 제조하여 판매하고 있으나 그 함량 이 0.2ppm 이하로 낮다. 또한, 바나듐이 함유된 수원은 매우 제한적인 실정이다.
최근 제주도에서는 지하수와 조면암과 같은 제주도 화산암과 송이에서 바나듐이 함유되어 있으며, 이 중 다른 시료에 비해 송이(scoria)에서 매우 높게 나타났다는 연구 결과가 발표되었다.
따라서, 송이로부터 바나듐을 용출 및 농축하는 방법이 상용화되는 경우, 산업적, 경제적으로 광범위한 부가 가치를 가지고 있다.
그러나 현재까지는 송이로부터 바나듐을 용출 및 농축하는 방법이 알려져 있지 않으며 바나듐을 작물의 생육에 필요한 양분을 함유한 농축액으로 하여 재배하는 기술이 전혀 개발되어 있지 않다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 송이로부터 바나듐을 추출하는 미네랄 추출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 특징에 따른 미네랄 추출 시스템은 일정 온도로 가열된 물을 전기 분해하여 산성수와 수소수로 분리된 이온수를 생성하는 전해조; 송이를 구획된 공간에 담고, 전해조와 연결되며 상기 전기 분해된 이온수를 일정 정도의 온도와 시간으로 가열하여 송이와 산성 또는 수소 이온의 반응을 촉진시켜 송이로부터 송이 농축액을 추출하는 제1 탱크; 송이와 마그네슘을 구획된 공간에 담고, 제1 탱크와 연결되며 제1 탱크로부터 유입된 송이 농축액과 마그네슘을 반응시켜 산성 또는 수소 이온을 방출하며, 방출된 산성 또는 수소 이온과 송이에 함유된 미네랄의 선택적 반응이 유도되어 다량의 미네랄 농축액이 용출되는 제2 탱크; 및 제2 탱크로부터 용출된 미네랄 농축액을 유입하여 농도별로 저장하고 외부로 공급하는 저장조를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 미네랄 추출 시스템은 일정 온도로 가열된 물을 전기 분해하여 산성수와 수소수로 분리된 이온수를 생성하는 전해조; 송이와 마그네슘을 구획된 공간에 담고, 전해조와 연결되며 전기 분해된 이온수를 일정 정도의 온도와 시간으로 가열하여 송이와 산성 또는 수소 이온의 반응을 촉진시켜 송이로부터 송이 농축액을 추출하고 송이 농축액과 상기 마그네슘을 반응시켜 산성 또는 수소 이온을 방출하며, 방출된 산성 또는 수소 이온과 송이에 함유된 미네랄의 선택적 반응이 유도되어 다량의 미네랄 농축액이 용출되는 미네랄 용출 탱크; 및 미네랄 용출 탱크로부터 용출된 미네랄 농축액을 유입하여 농도별로 저장하고 외부로 공급하는 저장조를 포함한다.
전술한 구성에 의하여, 본 발명은 바나듐 함량이 많은 송이에서 바나듐을 추출하는 효과가 있다.
본 발명은 송이로부터 미네랄 성분을 다량 추출할 수 있는 설비를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 송이로부터 고농도, 중농도, 저농도의 미네랄(또는 바나듐)을 선택적으로 추출하여 농도별로 적합한 용도에 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 송이로부터 추출한 저농도 바나듐을 식용 작물의 재배(예: 연질의 삼채류, 김치용 야채류 등의 비가공용 색용 작물) 및 식품 첨가물에 사용되는 효과가 있다.
본 발명은 송이로부터 추출한 중농도 바나듐을 농축산물의 사료 및 가공 식품의 첨가물, 산,부패 방지용 식품 첨가물에 사용되는 효과가 있다.
본 발명은 송이로부터 추출한 고농도 바나듐을 2,3차 가공 상품 및 식재료의 첨가물, 산,부패 방지용 식품 첨가물, 고기능성 2,3차 가공품을 만들기 위한 엑기스 추출용 작물 공급용에 사용되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바나듐 추출 시스템에서 제1 바나듐 용출 탱크의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바나듐 추출 시스템에서 제2 바나듐 용출 탱크의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바나듐 추출 시스템에서 제1 바나듐 용출 탱크의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바나듐 추출 시스템에서 제2 바나듐 용출 탱크의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
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 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서의 도 1 내지 도 10의 미네랄 추출 시스템은 송이로부터 미네랄 중 바나듐을 추출하는 시스템에 관한 것이다. 그러나 바나듐에 한정하지 않고 다른 성분을 추출하는데 본 발명의 시스템을 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바나듐 추출 시스템에서 제1 바나듐 용출 탱크의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 바나듐 추출 시스템에서 제2 바나듐 용출 탱크의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 바나듐 추출 시스템은 제1 순간 히팅 모듈(102)을 구비한 제1 히팅 탱크(100), 전해조(200), 수소수 히팅 탱크(220), 제1 바나듐 용출 탱크(300), 제2 바나듐 용출 탱크(400), 저농도 저장조(500), 중농도 저장조(600), 고농도 저장조(700), 제2 순간 히팅 모듈(710) 및 제어부(미도시)를 포함한다. 여기서, 제어부는 탱크나 저장조에 연결되어 있는 복수개의 솔레노이드 밸브를 제어하여 각 장치에서 생성된 농축액 또는 이온수를 이동시키며, 탱크에 설치된 순간 히팅 모듈을 제어하여 탱크에 저장된 농축액 또는 이온수를 순간 가열하도록 제어한다.
유입 원수를 정수 시스템을 통해 필터링을 수행한 후, 제1 히팅 탱크(100)로 유입된다.
제1 히팅 탱크(100)는 필터링된 원수를 제1 순간 히팅 모듈(102)을 이용하여 40-60℃ 범위까지 가열하여 전해조(200)로 공급한다. 여기서, 40℃ 이하 또는 60℃ 이상인 경우, 산성수와 수소수를 만들기 위한 전기 분해되지 않는 온도 조건이다.
제1 순간 히팅 모듈(102)은 일측 단부에 전력이 인가되기 위한 전열선이 전기적으로 연결되어 발열 가능하게 이루어진 발열판을 포함한 히팅본체와, 히팅본체에 전기적으로 제어 가능하게 연결된 히팅 모듈 제어부를 포함한다.
전해조(200)는 전기적 성질을 가진 이온만 통과할 수 있는 격막에 의해 양극실 전극과 음극실 전극으로 구분되어 있으며 전압을 인가하게 되면 필터링된 원수가 전기 분해되면서 산성수와 강알칼리수(수소수)를 포함한 이온수를 생성한다.
여기서, 수소수는 pH 7.1-14 범위이고, 용존 수소를 다량 함유하여 약 3ppm 이내의 수소수를 의미한다.
전해조(200)는 생성된 산성수를 산성수 저장 탱크(210)로 공급하고 수소수를 수소수 히팅 탱크(220)로 공급한다.
수소수 히팅 탱크(220)는 히팅 모듈이 구비되고 제1 바나듐 용출 탱크(300)와 연결되어 수소수를 50-90℃ 범위까지 가열하여 제1 바나듐 용출 탱크(300)로 공급한다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 제1 히터봉(340)이 구비되고 제2 바나듐 용출 탱크(400)와 연결되며 저농도 저장조(500), 중농도 저장조(600) 및 고농도 저장조(700)와 연결되어 있다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제2 히터봉(440)이 구비되고 저농도 저장조(500), 중농도 저장조(600) 및 고농도 저장조(700)와 연결되어 있다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 송이를 담을 수 있는 일정 공간을 형성하는 원통형의 제1 메쉬형 바스켓(310)과 제1 메쉬형 바스켓(310)의 하부 공간에 교반에 의한 송이와 수소의 반응을 촉진하기 위한 제1 교반용 스크류(330)와 전기 분해된 수소수를 가열하는 제1 히터봉(340)을 위치시킨다.
제1 메쉬형 바스켓(310)은 내부 공간에 복수개의 저장 공간을 형성하도록 공간을 구획 분리하는 평판 형태의 제1 메쉬형 분리판(320)을 포함한다.
제1 메쉬형 바스켓(310)과 제1 메쉬형 분리판(320)은 이온과 용액의 이동을 손쉽게 하기 위한 다공성으로 이루어진다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 송이와 마그네슘을 담을 수 있는 일정 공간을 형성하는 원통형의 제2 메쉬형 바스켓(410)과 제2 메쉬형 바스켓(410)의 하부 공간에 교반에 의한 송이와 수소의 반응을 촉진하기 위한 제2 교반용 스크류(430)와 전기 분해된 수소수를 가열하는 제2 히터봉(440)을 위치시킨다.
제2 메쉬형 바스켓(410)은 내부 공간에 복수개의 저장 공간을 형성하도록 공간을 구획 분리하는 평판 형태의 제2 메쉬형 분리판(420)을 포함한다.
각각의 저장 공간에는 마그네슘을 송이의 하부에 위치시킨다.
제2 메쉬형 바스켓(410)과 제2 메쉬형 분리판(420)은 이온과 용액의 이동을 손쉽게 하기 위한 다공성으로 이루어진다.
여기서, 마그네슘의 형태는 전기 분해된 수소수와의 접촉 면적을 최대한 넓히기 위해서 수소 이온의 해리되는 속도를 촉진함과 동시에 다량의 수소 이온의 확보를 위하여 0.01-20mm의 크기를 갖는 Chip 형태 또는 다공성 스폰지 재질의 형태를 포함한다. 마그네슘의 순도는 99.0-99.99%까지의 순도를 가지는 금속 소재를 사용한다.
여기서, 제1, 2 메쉬형 모듈은 상하, 좌우 측면을 포함하여 원형의 테두리를 따라 다공성 구조로 수소수가 모듈 내부의 공간으로 이동하기 쉬운 구조로 형성된다.
또한, 송이의 형태는 전기 분해된 수소수와의 접촉 면적을 최대한 넓히고 바나듐과 수소 이온의 치환 반응이 활발하게 이루어질 수 있도록 5㎛-20mm의 분말 과립 및 입자 형태를 나타낸다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 수소수 히팅 탱크(220)를 거쳐 나온 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 일정 정도의 온도와 시간으로 가열하여 송이와 수소 이온의 반응을 촉진시켜 송이로부터 바나듐을 선택적으로 추출한다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 1차 바나듐 용출 탱크로부터 유입된 수소와 반응한 송이 농축액을 마그네슘과 반응시키면, 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 다량의 바나듐을 용출시킨다.
제어부는 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 이용하여 송이로부터 저농도 농축 바나듐, 중농도 농축 바나듐, 고농도 농축 바나듐을 선택적으로 추출하게 된다.
송이로부터 저농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 수소수 히팅 탱크(220)로부터 유입된 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 60℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 가열한다.
여기서, 수소수의 pH 7.1-14 범위는 송이에 함유된 바나듐을 추출하는데 최적화된 수치이다.
제어부는 ⓐ, ⓒ, ⓓ, ⓔ의 솔레노이드 밸브(900, 920, 930, 940)를 닫고, ⓑ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(910, 950)를 개방하여 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 추출한 바나듐 농축액을 저농도 저장조(500)로 이동시킨다.
이때, 제1 히터봉(340)을 동작하여 60℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 가열하는 이유는 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 반응 온도를 높이면서 수소 이온의 휘발을 억제하기 위한 것이다.
송이로부터 중농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 수소수 히팅 탱크(220)로부터 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 유입하여 일정 정도의 온도로 예열한 후 제2 바나듐 용출 탱크(400)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제2 히터봉(440)을 동작하여 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입한 송이 농축액을 60-80℃의 온도에서 1시간 이상 가열한다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 송이 농축액(염기성을 띠고 있는 수용액)(또는 바나듐 농축액)과 마그네슘을 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 중농도 농축 바나듐을 용출시킨다.
제어부는 ⓑ, ⓓ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(910, 930, 950)를 닫고, ⓐ, ⓒ, ⓔ의 솔레노이드 밸브(900, 920, 940)를 개방하여 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 추출한 바나듐 농축액을 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
송이로부터 고농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 수소수 히팅 탱크(220)부터 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 유입하여 일정 정도의 온도로 예열한 후 제2 바나듐 용출 탱크(400)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제2 히터봉(440)을 동작하여 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입한 송이 농축액을 70-100℃의 온도에서 약 6시간 이상 가열한다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 송이 농축액(염기성을 띠고 있는 수용액)(또는 바나듐 농축액)과 마그네슘을 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 고농도 농축 바나듐을 용출시킨다.
제어부는 ⓑ, ⓔ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(910, 940, 950)를 닫고, ⓐ, ⓒ, ⓓ의 솔레노이드 밸브(900, 920, 930)를 개방하여 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 추출한 바나듐 농축액을 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
제어부는 저농도 저장조(500), 중농도 저장조(600), 고농도 저장조(700)에서 저장된 바나듐 농축액을 순간 온도 모듈(냉각 또는 히팅)로 통과시켜 작물에 적정 공급 온도로 맞추어 최종 저장조로 공급한다.
저농도 저장조(500)에 저장되는 저농도 바나듐은 5ppb(parts per billion) 미만의 바나듐 함량을 나타내고 식용 작물의 재배(예: 연질의 삼채류, 김치용 야채류 등의 비가공용 색용 작물) 및 식품 첨가물에 사용된다.
중농도 저장조(600)에 저장되는 중농도 바나듐은 5-10ppb의 바나듐 함량을 나타내고 농축산물의 사료 및 가공 식품의 첨가물, 산,부패 방지용 식품 첨가물에 사용된다.
고농도 저장조(700)에 저장되는 고농도 바나듐은 10ppb 이상의 바나듐 함량을 나타내고 2,3차 가공 상품 및 식재료의 첨가물, 산,부패 방지용 식품 첨가물, 고기능성 2,3차 가공품을 만들기 위한 엑기스 추출용 작물 공급용에 사용된다.
전술한 송이로부터 바나듐 농축액을 추출하는 방법은 온도, 시간, 마그네슘 등의 구성 요소를 통하여 저농도, 중농도, 고농도의 바나듐 농축액을 추출한다.
다른 실시예로서, 제2 바나듐 용출 탱크(400)의 송이와 마그네슘의 혼합 비율에 따라 바나듐 농축액의 농도를 조절할 수 있다.
즉, 송이 : 마그네슘 = 50 : 50의 경우, 단시간에 고농도 바나듐 농축액을 추출하여 고농도 저장조(700)로 공급하고, 60 : 30(또는 70 : 30)의 경우, 중농도 바나듐 농축액을 추출하여 중농도 저장조(600)로 공급하며, 80 : 20(또는 90 : 10)의 경우, 중농도 바나듐 농축액을 추출하여 중농도 저장조(600)로 공급한다.
제어부는 전기 분해된 수소수를 각각의 용도에 맞는 송이가 저장된 탱크(제1 바나듐 용출 탱크(300)와 제2 바나듐 용출 탱크(400))로 이동시켜 접촉 시간별 농도를 조절하게 되며, 바나듐 농축액의 공급하기 전 바나듐 농축액의 적정 산도를 조절하기 위하여 전기 분해된 산성수를 적절한 배합 비율로 희석하여 공급한다.
다음으로, 이하의 도 4 내지 도 10에서는 전술한 도 1의 구성요소와 중복되는 구성요소의 도면 부호 및 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 실시예는 제1 바나듐 용출 탱크(300)에 제2 바나듐 용출 탱크(400) 및 저농도 저장조(500), 중농도 저장조(600) 및 고농도 저장조(700)와 병렬로 연결되어 있는 구조이다. 그러나 본 발명의 제2 실시예에 따른 바나듐 추출 시스템은 제1 바나듐 용출 탱크(300)에 제2 바나듐 용출 탱크(400)만 연결되어 있는 구조이다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 수소수 히팅 탱크(220)를 거쳐 나온 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 50-60℃에서 약 1시간 이상 가열한 후 바나듐 농축액을 선택적으로 추출하여 제2 바나듐 용출 탱크(400)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 가열한 후, 마그네슘과 반응 시간별 농도를 조절하여 각각의 용도에 맞게 저농도 저장조(500), 중농도 저장조(600) 및 고농도 저장조(700) 중 하나의 저장조로 공급한다.
송이로부터 저농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 약 6시간 이내로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, ⓓ, ⓔ의 솔레노이드 밸브(930, 940)를 닫고, ⓕ의 솔레노이드 밸브(950)를 개방하여 바나듐 농축액을 저농도 저장조(500)로 이동시킨다.
송이로부터 중농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 약 12시간 이내로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, ⓓ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(930, 950)를 닫고, ⓔ의 솔레노이드 밸브(940)를 개방하여 바나듐 농축액을 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
송이로부터 고농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 약 12시간 이상으로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, ⓔ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(940, 950)를 닫고, ⓓ의 솔레노이드 밸브(930)를 개방하여 바나듐 농축액을 고농도 저장조(700)로 이동시킨다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제3 실시예는 제2 실시예의 바나듐 추출 시스템의 구조에서 제2 바나듐 용출 탱크(400)에 순환 펌프(800)가 연결되어 있고, 순환 펌프(800)를 통해 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 추출한 바나듐 농축액을 수소수 히팅 탱크(220)로 재순환하는 구조를 가지며, 순환 횟수에 의해 바나듐의 농도를 조절한다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 수소수 히팅 탱크(220)를 거쳐 나온 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 일정 온도로 가열한 후 바나듐 농축액을 선택적으로 추출하여 제2 바나듐 용출 탱크(400)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 일정 온도에서 가열한 후, 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한다.
제어부는 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 유입된 바나듐 농축액을 순환 펌프(800)를 통해 수소수 히팅 탱크(220)로 1회 재순환하면 저농도 바나듐 농축액을 생성되며, 전기 분해시 생성된 산성수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 저농도 저장조(500)로 이동시킨다.
제어부는 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 유입된 바나듐 농축액을 순환 펌프(800)를 통해 수소수 히팅 탱크(220)로 5회 이내로 재순환하면 중농도 바나듐 농축액을 생성되며, 전기 분해시 생성된 산성수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
제어부는 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 유입된 바나듐 농축액을 순환 펌프(800)를 통해 수소수 히팅 탱크(220)로 5회 이상으로 재순환하면 고농도 바나듐 농축액을 생성되며, 전기 분해시 생성된 산성수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 고농도 저장조(700)로 이동시킨다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제4 실시예는 제2 실시예의 바나듐 추출 시스템의 구조와 동일하다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 100℃ 이하에서 6시간 이내로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, 전기 분해시 생성된 산성수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 저농도 저장조(500)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 100℃ 이하에서 12시간 이내로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, 전기 분해시 생성된 산성수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 100℃ 이하에서 12시간 이상으로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, 전기 분해시 생성된 산성수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 고농도 저장조(700)로 이동시킨다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제5 실시예는 제1 실시예의 바나듐 추출 시스템의 구조에서 산성수 저장 탱크(210)를 수소수 저장 탱크(230)로, 수소수 히팅 탱크(220)를 산성수 히팅 탱크(240)로 교체하면 나머지 구성요소가 동일하다.
제1 히팅 탱크(100)는 필터링된 원수를 제1 순간 히팅 모듈(102)을 이용하여 30-60℃ 범위까지 가열하여 전해조(200)로 공급한다.
전해조(200)는 전기적 성질을 가진 이온만 통과할 수 있는 격막에 의해 양극실 전극과 음극실 전극으로 구분되어 있으며 전압을 인가하게 되면 필터링된 원수가 전기 분해되면서 산성수와 강알칼리수(수소수)를 포함한 이온수를 생성한다.
전해조(200)는 pH 1.5-5.5 범위의 산성수를 산성수 히팅 탱크(240)로 공급하고 수소수를 수소수 저장 탱크(230)로 공급한다.
산성수 히팅 탱크(240)는 히팅 모듈이 제1 바나듐 용출 탱크(300)에 연결되어 있으며, 약 40-60℃ 범위까지 가열하여 제1 바나듐 용출 탱크(300)로 공급한다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 산성수 히팅 탱크(240)를 거쳐 나온 pH 1.5-5.5 범위의 전기 분해된 산성수를 일정 정도의 온도와 시간으로 가열하여 송이와 산성 이온의 반응을 촉진시켜 송이로부터 바나듐을 선택적으로 추출한다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 1차 바나듐 용출 탱크로부터 유입된 산성과 반응한 송이 농축액을 마그네슘과 반응시키면, 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 다량의 바나듐을 용출시킨다.
제어부는 pH 1.5-5.5 범위의 전기 분해된 산성수를 이용하여 송이로부터 저농도 농축 바나듐, 중농도 농축 바나듐, 고농도 농축 바나듐을 선택적으로 추출하게 된다.
송이로부터 저농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 산성수 히팅 탱크(240)로부터 유입된 pH 1.5-5.5 범위의 전기 분해된 산성수를 60℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 가열한다.
여기서, 산성수의 pH 1.5-5.5 범위는 송이에 함유된 바나듐을 추출하는데 최적화된 수치이다.
제어부는 ⓐ, ⓒ, ⓓ, ⓔ의 솔레노이드 밸브(900, 920, 930, 940)를 닫고, ⓑ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(910, 950)를 개방하여 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 추출된 바나듐 농축액을 저농도 저장조(500)로 이동시킨다.
이때, 제1 히터봉(340)을 동작하여 60℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 가열하는 이유는 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 반응 온도를 높이면서 산성 이온의 휘발을 억제하기 위한 것이다.
송이로부터 중농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 산성수 히팅 탱크(240)로부터 pH 1.5-5.5 범위의 전기 분해된 산성수를 유입하여 일정 정도의 온도로 예열한 후 제2 바나듐 용출 탱크(400)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제2 히터봉(440)을 동작하여 전기 분해된 산성수를 60-80℃의 온도에서 1시간 이상 가열한다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액(산성을 띠고 있는 수용액)과 마그네슘을 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 중농도 농축 바나듐을 용출시킨다.
제어부는 ⓑ, ⓓ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(910, 930, 950)를 닫고, ⓐ, ⓒ, ⓔ의 솔레노이드 밸브(900, 920, 940)를 개방하여 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 추출한 바나듐 농축액을 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
송이로부터 고농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 산성수 히팅 탱크(240)부터 pH 1.5-5.5 범위의 전기 분해된 산성수를 유입하여 일정 정도의 온도로 예열한 후 제2 바나듐 용출 탱크(400)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제2 히터봉(440)을 동작하여 전기 분해된 산성수를 70-100℃의 온도에서 약 6시간 이상 가열한다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액(산성을 띠고 있는 수용액)과 마그네슘을 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 고농도 농축 바나듐을 용출시킨다.
제어부는 ⓑ, ⓔ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(910, 940, 950)를 닫고, ⓐ, ⓒ, ⓓ의 솔레노이드 밸브(900, 920, 930)를 개방하여 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 추출한 바나듐 농축액을 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
제어부는 저농도 저장조(500), 중농도 저장조(600), 고농도 저장조(700)에서 저장된 바나듐 농축액을 순간 온도 모듈(냉각 또는 히팅)로 통과시켜 작물에 적정 공급 온도로 맞추어 최종 저장조로 공급한다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)와 제2 바나듐 용출 탱크(400)는 바나듐 농축액을 저장조로 공급하기 전 바나듐 농축액의 적정 산도를 조절하기 위하여 전기 분해된 수소수를 적절한 배합 비율로 희석하여 공급한다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제6 실시예는 제2 실시예의 바나듐 추출 시스템의 구조에서 산성수 저장 탱크(210)를 수소수 저장 탱크(230)로, 수소수 히팅 탱크(220)를 산성수 히팅 탱크(240)로 교체하면 나머지 구성요소가 동일하다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 산성수 히팅 탱크(240)를 거쳐 나온 pH 1.5-5.5 범위의 전기 분해된 산성수를 50-60℃에서 약 1시간 이상 가열한 후 바나듐 농축액을 선택적으로 추출하여 제2 바나듐 용출 탱크(400)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 가열한 후, 마그네슘과 반응 시간별 농도를 조절하여 각각의 용도에 맞게 저농도 저장조(500), 중농도 저장조(600) 및 고농도 저장조(700) 중 하나의 저장조로 공급한다.
송이로부터 저농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 약 6시간 이내로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, ⓓ, ⓔ의 솔레노이드 밸브(930, 940)를 닫고, ⓕ의 솔레노이드 밸브(950)를 개방하여 바나듐 농축액을 저농도 저장조(500)로 이동시킨다.
송이로부터 중농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 약 12시간 이내로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, ⓓ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(930, 950)를 닫고, ⓔ의 솔레노이드 밸브(940)를 개방하여 바나듐 농축액을 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
송이로부터 고농도 농축 바나듐을 추출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 약 12시간 이상으로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, ⓔ, ⓕ의 솔레노이드 밸브(940, 950)를 닫고, ⓓ의 솔레노이드 밸브(930)를 개방하여 바나듐 농축액을 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
도 9은 본 발명의 제7 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제7 실시예는 제3 실시예의 바나듐 추출 시스템의 구조에서 산성수 저장 탱크(210)를 수소수 저장 탱크(230)로, 수소수 히팅 탱크(220)를 산성수 히팅 탱크(240)로 교체하면 나머지 구성요소가 동일하다.
제1 바나듐 용출 탱크(300)는 산성수 히팅 탱크(240)를 거쳐 나온 pH 1.5-5.5 범위의 전기 분해된 산성수를 일정 온도로 가열한 후 바나듐 농축액을 선택적으로 추출하여 제2 바나듐 용출 탱크(400)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 일정 온도에서 가열한 후, 마그네슘과 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한다.
제어부는 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 유입된 바나듐 농축액을 순환 펌프(800)를 통해 산성수 히팅 탱크(240)로 1회 재순환하면 저농도 바나듐 농축액을 생성되며, 전기 분해시 생성된 수소수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 저농도 저장조(500)로 이동시킨다.
제어부는 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 유입된 바나듐 농축액을 순환 펌프(800)를 통해 산성수 히팅 탱크(240)로 5회 이내로 재순환하면 중농도 바나듐 농축액을 생성되며, 전기 분해시 생성된 수소수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
제어부는 제2 바나듐 용출 탱크(400)로부터 유입된 바나듐 농축액을 순환 펌프(800)를 통해 산성수 히팅 탱크(240)로 5회 이상으로 재순환하면 고농도 바나듐 농축액을 생성되며, 전기 분해시 생성된 수소수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 고농도 저장조(700)로 이동시킨다.
도 10은 본 발명의 제8 실시예에 따른 송이를 이용한 바나듐을 선택적으로 추출하는 바나듐 추출 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제8 실시예는 제4 실시예의 바나듐 추출 시스템의 구조에서 산성수 저장 탱크(210)를 수소수 저장 탱크(230)로, 수소수 히팅 탱크(220)를 산성수 히팅 탱크(240)로 교체하면 나머지 구성요소가 동일하다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 100℃ 이하에서 6시간 이내로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, 전기 분해시 생성된 수소수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 저농도 저장조(500)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 100℃ 이하에서 12시간 이내로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, 전기 분해시 생성된 수소수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 중농도 저장조(600)로 이동시킨다.
제2 바나듐 용출 탱크(400)는 제1 바나듐 용출 탱크(300)로부터 유입된 바나듐 농축액을 100℃ 이하에서 12시간 이상으로 가열하고 마그네슘과 반응시켜 방출된 산성 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도한 후, 전기 분해시 생성된 산성수를 혼합하여 pH 농도를 적절하게 맞추어 고농도 저장조(700)로 이동시킨다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 제1 히팅 탱크
102: 제1 순간 히팅 모듈
200: 전해조
210: 산성수 저장 탱크
220: 수소수 히팅 탱크
230: 수소수 저장 탱크
240: 산성수 히팅 탱크
300: 제1 바나듐 용출 탱크
310: 제1 메쉬형 바스켓
320: 제1 메쉬형 분리판
330: 제1 교반용 스크류
340: 제1 히터봉
400: 제2 바나듐 용출 탱크
410: 제2 메쉬형 바스켓
420: 제2 메쉬형 분리판
430: 제2 교반용 스크류
440: 제2 히터봉
500: 저농도 저장조
600: 중농도 저장조
700: 고농도 저장조
710: 제2 순간 히팅 모듈
800: 순환 펌프
900: ⓐ 솔레노이드 밸브
910: ⓑ 솔레노이드 밸브
920: ⓒ 솔레노이드 밸브
930: ⓓ 솔레노이드 밸브
940: ⓔ 솔레노이드 밸브
950: ⓕ 솔레노이드 밸브
102: 제1 순간 히팅 모듈
200: 전해조
210: 산성수 저장 탱크
220: 수소수 히팅 탱크
230: 수소수 저장 탱크
240: 산성수 히팅 탱크
300: 제1 바나듐 용출 탱크
310: 제1 메쉬형 바스켓
320: 제1 메쉬형 분리판
330: 제1 교반용 스크류
340: 제1 히터봉
400: 제2 바나듐 용출 탱크
410: 제2 메쉬형 바스켓
420: 제2 메쉬형 분리판
430: 제2 교반용 스크류
440: 제2 히터봉
500: 저농도 저장조
600: 중농도 저장조
700: 고농도 저장조
710: 제2 순간 히팅 모듈
800: 순환 펌프
900: ⓐ 솔레노이드 밸브
910: ⓑ 솔레노이드 밸브
920: ⓒ 솔레노이드 밸브
930: ⓓ 솔레노이드 밸브
940: ⓔ 솔레노이드 밸브
950: ⓕ 솔레노이드 밸브
Claims (14)
- 일정 온도로 가열된 물을 전기 분해하여 산성수와 수소수로 분리된 이온수를 생성하는 전해조;
송이를 구획된 공간에 담고, 상기 전해조와 연결되며 상기 전기 분해된 이온수를 일정 정도의 온도와 시간으로 가열하여 상기 송이와 산성 또는 수소 이온의 반응을 촉진시켜 상기 송이로부터 송이 농축액을 추출하는 제1 탱크;
상기 송이와 마그네슘을 구획된 공간에 담고, 상기 제1 탱크와 연결되며 상기 제1 탱크로부터 유입된 송이 농축액과 상기 마그네슘을 반응시켜 산성 또는 수소 이온을 방출하며, 상기 방출된 산성 또는 수소 이온과 상기 송이에 함유된 미네랄의 선택적 반응이 유도되어 다량의 미네랄 농축액이 용출되는 제2 탱크; 및
상기 제2 탱크로부터 용출된 미네랄 농축액을 유입하여 농도별로 저장하고 외부로 공급하는 저장조를 포함하며,
상기 제2 탱크는 상기 송이와 마그네슘의 혼합 비율에 따라 상기 미네랄 농축액의 농도를 조절하는 미네랄 추출 시스템. - 일정 온도로 가열된 물을 전기 분해하여 산성수와 수소수로 분리된 이온수를 생성하는 전해조;
송이와 마그네슘을 구획된 공간에 담고, 상기 전해조와 연결되며 상기 전기 분해된 이온수를 일정 정도의 온도와 시간으로 가열하여 상기 송이와 산성 또는 수소 이온의 반응을 촉진시켜 상기 송이로부터 송이 농축액을 추출하고 상기 송이 농축액과 상기 마그네슘을 반응시켜 산성 또는 수소 이온을 방출하며, 상기 방출된 산성 또는 수소 이온과 상기 송이에 함유된 미네랄의 선택적 반응이 유도되어 다량의 미네랄 농축액이 용출되는 미네랄 용출 탱크; 및
상기 미네랄 용출 탱크로부터 용출된 미네랄 농축액을 유입하여 농도별로 저장하고 외부로 공급하는 저장조를 포함하며,
상기 미네랄 용출 탱크는 상기 송이와 마그네슘의 혼합 비율에 따라 상기 미네랄 농축액의 농도를 조절하는 미네랄 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 탱크는 송이를 담을 수 있는 일정 공간을 형성하는 제1 메쉬형 바스켓과, 상기 제1 메쉬형 바스켓의 내부 공간에 복수개의 저장 공간을 형성하도록 구획, 분리하는 평판 형태의 제1 메쉬형 분리판과, 상기 제1 메쉬형 바스켓의 하부에 상기 송이와 수소 또는 산성 이온의 반응을 촉진하기 위한 제1 히터봉과 제1 교반용 스크류를 포함하며,
상기 제1 메쉬형 바스켓과 제1 메쉬형 분리판은 이온과 용액의 이동을 손쉽게 하기 위한 다공성으로 이루어진 미네랄 추출 시스템. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 탱크와 상기 미네랄 용출 탱크는
상기 송이 및 마그네슘을 담을 수 있는 일정 공간을 형성하는 제2 메쉬형 바스켓과, 상기 제2 메쉬형 바스켓의 내부 공간에 복수개의 저장 공간을 형성하도록 구획, 분리하는 평판 형태의 제2 메쉬형 분리판과, 상기 제2 메쉬형 바스켓의 하부에 상기 송이와 수소 또는 산성 이온의 반응을 촉진하기 위한 제2 히터봉과 제2 교반용 스크류를 포함하며,
상기 각각의 저장 공간에는 상기 마그네슘을 상기 송이의 하부에 위치시키고, 상기 제2 메쉬형 바스켓과 제2 메쉬형 분리판은 이온과 용액의 이동을 손쉽게 하기 위한 다공성으로 이루어진 미네랄 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 탱크는 상기 전해조로부터 유입된 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 60℃ 이하의 온도에서 1시간 이상 가열하여 상기 송이로부터 5ppb(parts per billion) 미만의 저농도 바나듐 농축액을 추출하는 미네랄 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제2 탱크는 상기 제1 탱크로부터 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 가열하여 생성된 송이 농축액을 유입하고 60-80℃의 온도에서 1시간 이상 가열하며 상기 송이 농축액을 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 상기 송이로부터 5-10 ppb의 중농도 바나듐 농축액을 추출하는 미네랄 추출 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제2 탱크는 상기 제1 탱크로부터 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 가열하여 생성된 송이 농축액을 유입하고 70-100℃의 온도에서 6시간 이상 가열하며 상기 송이 농축액을 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 상기 송이로부터 10 ppb 이상의 고농도 바나듐 농축액을 추출하는 미네랄 추출 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 미네랄 용출 탱크는,
상기 전해조를 거쳐 나온 pH 7.1-14 범위의 전기 분해된 수소수를 50-60℃에서 1시간 이상 가열한 후 상기 송이로부터 바나듐 농축액을 선택적으로 추출하는 제1 탱크; 및
상기 제1 탱크와 연결되어 상기 제1 탱크로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 가열한 후, 마그네슘과 반응 시간별 농도를 조절하여 상기 송이로부터 농도별 바나듐 농축액을 추출하는 제2 탱크
를 포함하는 미네랄 추출 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제2 탱크는 상기 제1 탱크로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 6시간 이내로 가열하고 상기 바나듐 농축액을 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 상기 송이로부터 5ppb 미만의 저농도 바나듐 농축액을 추출하는 미네랄 추출 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제2 탱크는 상기 제1 탱크로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 12시간 이내로 가열하고 상기 바나듐 농축액을 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 상기 송이로부터 5-10ppb의 중농도 바나듐 농축액을 추출하는 미네랄 추출 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제2 탱크는 상기 제1 탱크로부터 유입된 바나듐 농축액을 70-100℃의 온도에서 12시간 이상으로 가열하고 상기 바나듐 농축액을 마그네슘과 반응시켜 방출된 수소 이온과 송이에 함유된 바나듐의 선택적 반응을 유도하여 상기 송이로부터 10ppb 이상의 고농도 바나듐 농축액을 추출하는 미네랄 추출 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 미네랄 용출 탱크의 출력단에 순환 펌프를 형성하여 상기 미네랄 용출 탱크와 상기 전해조와 연결되고 상기 용출된 미네랄 농축액을 재순환시켜 순환 횟수에 따라 상기 미네랄 농축액의 농도를 조절하는 미네랄 추출 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제2 탱크의 출력단에 순환 펌프를 형성하여 상기 제2 탱크와 상기 전해조와 연결되고 상기 바나듐 농축액을 1회 재순환하여 상기 송이로부터 5ppb 미만의 저농도 바나듐 농축액을 추출하고, 5회 이내의 재순환하여 상기 송이로부터 5-10ppb의 중농도 바나듐 농축액을 추출하며, 5회 이상의 재순환하여 상기 송이로부터 10ppb 이상의 고농도 바나듐 농축액을 추출하는 미네랄 추출 시스템. - 삭제
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2012
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