KR101436001B1 - 선광시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원석을 분쇄하는 단계에서부터 광물을 추출하여 제련하는 단계에까지 연속적으로 수행할 수 있도록 구조가 개선된 선광시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 선광시스템은 광물이 포함되어 있는 원석을 파쇄하는 파쇄기와, 상기 파쇄기로부터 파쇄된 원석 가루를 공급받으며, 상기 원석 가루를 입자 크기에 따라 선별하는 분급선별기와, 상기 분급선별기에서 선별된 원석 가루와, 활성탄과, 상기 원석 가루에 포함된 광물이 상기 활성탄에 흡착되도록 화학적 반응을 일으키는 화학약품이 포함된 용매가 공급되며, 상기 원석 가루에 포함된 광물이 상기 활성탄에 흡착되는 과정이 수행되는 산소혼합통과, 상기 산소혼합통으로부터 상기 광물이 흡착된 활성탄을 공급받는 활성탄 선별기와, 상기 활성탄 선별기로부터 상기 활성탄을 공급받아 세정하는 세정기와, 상기 세정된 활성탄을 연소시키는 연소기와, 상기 활성탄이 연소되고 남은 물질을 제련하는 제련조와, 상기 산소혼합통으로부터 상기 원석 가루와 상기 용매를 공급받아 저장하며, 상기 원석 가루를 침전시키는 집수시스템과, 상기 집수시스템에서 상기 용매를 공급받으며, 상기 용매가 재활용되도록 상기 용매를 상기 산소혼합통 및 상기 파쇄기로 공급하는 청수탱크와, 상기 집수시스템으로부터 침전된 원석 가루를 공급받아 저장하는 농축조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선광시스템{An ore seperator system}

본 발명은 선광시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광물이 포함된 원석으로부터 광물을 추출하여 제련까지 하는 선광시스템에 관한 것이다.

선광기는 원석에서 광물을 추출하는 장치로, 이와 같은 선광기는 광물 추출 방식에 따라 다양한 종류가 있다. 예를 들어, 등록특허 10-0967417호에 개시된 바와 같이 광물의 비중 차이에 따라 광물을 추출하는 비중 분리식 선광기도 있고, 활성탄에 광물을 흡착시키는 흡착식 선광기도 있다.

한편, 선광을 하는 과정에 관하여 개략적으로 설명하면, 먼저 원석을 작은 크기로 분쇄하고, 이후 분쇄된 원석 가루에서 광물을 추출한다. 그런데, 현재에는 원석을 구매하여 분쇄하는 업체와, 분쇄된 원석 가루에서 광물을 추출하는 업체가 서로 구분되어 있는 실정이다. 즉, 원석의 구매에서부터 광물 추출에 이르기까지 모든 과정을 수행하는 업체가 없으며, 이에 상기한 과정을 자동화하여 한 번에 수행하는 시스템도 개발되어 있지 않다.

그리고, 이와 같이 선광 과정을 한번에 연속적으로 수행하지 못하고, 개별 업체들에서 분리하여 진행하고 있기 때문에 효율성이 낮다는 문제점이 있다.

특허문헌 : 등록특허 10-0967417호(수력식 비중분리 선광기)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원석을 분쇄하는 단계에서부터 광물을 추출하여 제련하는 단계에까지 전 단계를 수행할 수 있도록 구조가 개선된 선광시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 선광시스템은 광물이 포함되어 있는 원석을 파쇄하는 파쇄기와, 상기 파쇄기로부터 파쇄된 원석 가루를 공급받으며, 상기 원석 가루를 입자 크기에 따라 선별하는 분급선별기와, 상기 분급선별기에서 선별된 원석 가루와, 활성탄과, 상기 원석 가루에 포함된 광물이 상기 활성탄에 흡착되도록 화학적 반응일 일으키는 화학약품이 포함된 용매가 공급되며, 상기 원석 가루에 포함된 광물이 상기 활성탄에 흡착되는 과정이 수행되는 산소혼합통과, 상기 산소혼합통으로부터 상기 광물이 흡착된 활성탄을 공급받는 활성탄 선별기와, 상기 활성탄 선별기로부터 상기 활성탄을 공급받아 세정하는 세정기와, 상기 세정된 활성탄을 연소시키는 연소기와, 상기 활성탄이 연소되고 남은 물질을 제련하는 제련조와, 상기 산소혼합통으로부터 상기 원석 가루와 상기 용매를 공급받아 저장하며, 상기 원석 가루를 침전시키는 집수시스템과, 상기 집수시스템에서 상기 용매를 공급받으며, 상기 용매가 재활용되도록 상기 용매를 상기 산소혼합통 및 상기 파쇄기로 공급하는 청수탱크와, 상기 집수시스템으로부터 침전된 원석 가루를 공급받아 저장하는 농축조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 산소혼합통의 하단부에는 상기 청수탱크에 저장된 용매와, 공기를 상기 산소혼합통의 내부로 공급하는 공급관이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 산소혼합통은 내부로 상기 용매와 상기 원석 가루가 공급되는 본체부와, 중공의 형상으로 형성되며, 양단부가 상기 본체에 연결되어 상기 용매 및 상기 원석 가루가 순환되며, 상기 활성탄이 배치되는 바이패스관을 포함하되, 상기 바이패스관은 2개 구비되어 상기 본체부의 양측에 하나씩 설치되며, 상기 원석 가루 및 상기 용매가 상기 바이패스 관을 순환하는 과정에서 상기 원석 가루에 포함된 광물이 상기 활성탄에 흡착되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 원석을 파쇄하는 단계에서부터 광물을 추출하여 제련하는 전 과정을 하나의 시스템에서 수행할 수 있으므로, 생산성이 극대화된다.

또한, 사용된 화학약품을 재활용함으로써 광물 추출 효율성을 극대화할 뿐 아니라, 환경오염을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선광시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소혼합통의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산소혼합통의 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선광시스템에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선광시스템의 개략적인 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산소혼합통의 개략적인 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 선광시스템(100)을 설명하되, 발명의 이해를 돕기 위하여 원석으로부터 광물이 추출되는 과정을 설명하면서, 해당 구성들에 관하여 설명하기로 한다.

먼저, 금이나 구리 등과 같은 광물이 포함되어 있는 원석이 원석 공급기로 공급된다. 이때, 원석은 사전 가공을 통해 대략적으로 0.5mm 이하의 입자 크기로 파쇄된 상태로 공급된다.

원석 공급기로 공급된 원석은 파쇄기로 공급된다. 파쇄기는 원석을 작은 크기의 입자로 파쇄(분쇄)하기 위한 것으로, 볼밀(ball mill) 등이 파쇄기로 사용될 수 있다. 볼밀은 광석을 분쇄하기 위한 공지의 장치로써, 회전하는 통안에 분쇄매체(금속 볼)와 함께 원석을 넣고, 분쇄매체와 원석을 함께 회전시켜서 원석을 파쇄하는 장치이다. 이때, 볼밀로는 물이 공급될 수 있는데, 특히 본 실시예의 경우에는 후술하는 바와 같이 청수탱크에 저장된 용매가 공급된다.

[참고 : 네어버 지식백과에서 볼밀의 정의]

[광석을 분쇄하기 위하여 볼 모양의 분쇄 매체를 사용하는 회전밀로서 동체의 모양에 따라서 튜브 밀, 코니칼 밀 등으로 나눈다. 볼의 재질은 산물이 철분의 혼입과 무관한 것은 steel 볼밀을 사용하고, 철분 혼입이 허용되지 않는 비금속광물 분쇄는 pebble 볼밀을 사용한다. 볼밀 크기는 분쇄 효율을 높이기 위하여 작은 볼과 큰 볼을 혼용하여 사용하기도 한다. 또한 볼의 장입량은 동체의 직경과 길이에 따라서 결정된다. 동체의 회전속도는 임계속도보다 약간 작아야 한다. 임계속도는 볼이 원심력에 의하여 밀의 내벽에 완전히 붙어 돌기 시작하는 속도를 의미한다.]

분급선별기는 볼밀에서 파쇄된 원석 가루를 공급받으며, 이 원석 가루를 입자 크기에 따라 선별한다. 예를 들어, 입자 크기 0.1mm를 기준으로 하여, 0.1mm 이상인 원석 가루와, 0.1mm 이하인 원석 가루로 선별한다. 그리고, 0.1mm 이하의 원석 가루는 산소혼합통으로 공급되고, 0.1mm 이상의 원석 가루는 원석 공급기로 다시 회수된다.

한편, 도 1에 점선으로 도시된 바와 같이, 필요에 따라서는 원심분리 선별기를 추가적으로 설치할 수 있다. 원심분리 선별기는 분급선별기와 산소혼합통 사이에 설치되며, 분급선별기 선별된 원석 가루를 공급받는다. 원심분리 선별기는 원심력을 이용하여 원석 가루를 입자 크기에 따라 한번 더 선별한다.

그리고, 이와 같이 선별된 원석 가루 즉 기준 크기(예를 들어, 0.1mm) 이하의 원석 가루는 산소혼합통으로 공급된다. 도 2를 참조하여, 산소혼합통의 구조에 관하여 먼저 설명하면, 산소혼합통(10)은 상단부가 개방되어 있으며 내부에 공간이 형성된 형상으로 형성된다. 그리고, 산소혼합통(10)의 하단부에는 하부덮개(11)가 회전 가능하게 결합되어 있으며, 이 하부덮개에는 공급관(12)이 연결된다. 산소혼합통(10)으로는 선별 완료된 원석 가루, 활성탄 및 용매가 공급된다. 활성탄은 원석 가루에서 추출되는 광물이 흡착되는 것으로, 이러한 활성탄은 흡착식 선광기에서 사용되고 있는 공지의 구성이다. 용매는 물과 화학약품으로 이루어지는데, 이때 화학약품은 원석 가루와 화학적으로 반응하여, 원석 가루에 포함된 광물이 활성탄에 흡착되도록 하는 것이다. 예를 들어, 금이나 구리를 활성탄에 흡착하기 위해서는, 티오설페이트(thiosulfate)과 같은 화학약품이 이용될 수 있으며, 이와 같은 화학약품의 종류는 광물의 종류에 따라 변경될 수 있다.

그리고, 하부덮개에 설치된 공급관(12)에서는 공기와 함께 후술하는 청수 탱크에 저장되어 있던 용매가 공급된다. 그리고, 이와 같이 공급관에서 공기 및 용매가 공급되면, 도 2에 화살표로 도시된 바와 같이 용매, 활성탄 및 원석 가루가 혼합되면서 유동하게 되고, 이 과정에서 원석 가루에 포함되어 있던 광물이 추출되어 활성탄에 흡착된다. 특히, 광물이 원석 가루로부터 추출되어 활성탄에 흡착되기 위해서는 산화 과정이 필요한데, 본 실시예에서는 공급관을 통해 공기가 지속적으로 공급되므로 산화 과정이 원활하게 일어날 수 있고, 이에 따라 광물이 활성탄에 효율적으로 흡착될 수 있다.

그리고, 산소혼합통에서의 흡착 과정이 완료되면, 하부덮개를 개방한다. 이때, 메쉬 구조로 이루어진(활성탄 보다 작은 크기의 구멍을 가짐) 활성탄 선별기가 산소혼합통의 하부에 배치된 상태에서 하부덮개를 개방하면, 활성탄은 활성탄 선별기에 남게 되고, 나머지 물질 즉 용매와 원석 가루는 활성탄 선별기를 통과하여 집수시스템으로 유동하게 된다.

활성탄 선별기에서 선별된 활성탄은 세척조로 이동되어 물로 세척된다. 이후, 활성탄은 연소기로 공급된 후 연소된다. 연소기에서 활성탄이 연소되면 활성탄에 포함되어 있는 탄소 성분이 제거되고(이산화탄소로 되어 제거됨), 활성탄에 흡착되어 있던 광물이 남게 된다. 그리고, 이 광물은 제련조로 공급되어 제련 과정을 거치게 되고, 이후 각 광물별로 분리된다.

한편, 집수시스템은 집수조와 침전조로 구성된다. 먼저, 활성탄 선별기를 통과한 원석 가루 및 용매는 집수조로 공급된다. 이때, 원석 가루와 용매는 혼합되어 슬러지 상태를 이루고 있다. 그리고, 집수조에서 이 슬러지를 압착하면, 슬러지에 포함된 원석 가루는 응집되어 고형화(덩어리를 이룸)되고, 용매와 용매에 혼합된 원석 가루의 일부는 유동(over flow)하여 침전조로 유동된다. 이때, 응집된 원석 가루는 포크레인 등을 이용하여 외부로 방출한다.

한편, 침전조로 용매가 공급된 이후, 시간이 경과하면 원석 가루는 바닥으로 침전되어 용매와 원석 가루가 분리된다. 분리된 용매는 청수 탱크로 공급되어 저장되며, 침전된 원석 가루는 농축조로 공급된다.

청수 탱크에는 침전조로부터 공급된 용매가 저장된다. 이때, 청수 탱크에는 용매의 PH 또는 화학약품의 농도를 측정하는 센서가 설치되어 있으며, 용매의 PH 또는 화학약품의 농도를 측정한 결과, 사전에 설정한 PH 또는 농도 범위를 벗어나면 청수 탱크에 연결된 약품 탱크로부터 화학약품이 청수 탱크로 공급되며(또는, 청수탱크에서 청수(물)가 공급), 이에 따라 청수 탱크에 저장된 용매의 농도 또는 PH가 사전에 설정된 농도로 자동으로 맞춰지게 된다. 참고로, 화학약품의 농도는 25~~30% 정도로 맞춰질 수 있고, PH는 대략적으로 9.5 ~ 10.5 범위로 맞춰질 수 있다. 그리고, 이와 같이 청수 탱크에 저장되어 있는 용매는 볼밀 및 산소혼합통으로 공급되어 재활용된다.

농축조로 공급된 슬러지 형태의 원석 가루는 필터로 공급되며, 필터를 통과하는 과정에서 슬러지에 포함된 용매는 필터링되어 청수 탱크로 공급되고, 나머지 물질(즉, 원석 가루 덩어리)는 폐기처리 된다.

한편, 상기한 과정은 모두 자동화로 이루어지도록 구성되며, 이를 위해 각 구성들 사이에는 용매 또는 슬러지의 이동을 위한 공급라인이 설치될 수 있다. 예를 들어 침전조와 청수탱크를 연결하는 공급라인 또는 침전조와 농축조를 연결하는 공급라인들이 설치된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 원석을 파쇄하는 과정에서부터 광물을 추출하는 과정 및 폐기물을 처리하는 과정이 하나의 시스템에서 이루어지게 된다. 따라서, 종래에 비하여 훨씬 더 효율적이고 신속하게 광물을 추출할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 광물 추출에 사용된 용매(화학약품)를 거의 100%에 가깝게 재활용하여 사용할 수 있다. 따라서, 화학약품의 소모량을 줄일 수 있으므로 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 폐기되는 화학약품이 없기 때문에 친환경적이라는 장점을 가진다.

또한, 본 발명에 따르면 볼밀에서 원석을 파쇄하는 단계에서 재활용되는 용매를 공급하게 되며, 따라서 원석이 파쇄되는 단계에서부터 원석과 용매에 포함된 화학물질이 서로 반응을 하게 된다. 그리고, 이와 같이 원석과 용매가 충분한 반응 시간을 가진 상태에서 후속 공정(즉, 흡착 공정)이 이루어지기 때문에, 종래에 비하여 광물 추출 효율이 향상된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 산소혼합통의 개략적인 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 산소혼합통은 본체부(20)와, 바이패스관(22)을 포함한다.

본체부(20)는 상단부가 개방되어 있으며, 하단부에는 회전 가능하게 하단 덮개(21)가 설치된다. 바이패스관(22)은 중공의 형상으로 형성되며, 양측 단부가 본체에 연결되어 본체부(20)의 내부와 상호 연통된다. 그리고, 바이패스관(22)에는 펌프와 활성탄이 설치되어 있다. 이때, 활성탄은 바이패스관 내에 위치고정되도록, 다공성 재질의 케이스 내에 담겨져 바이패스관에 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 본 실시예의 경우 상기한 바이패스관은 본체부의 양측에 하나씩 설치된다.

이와 같이 구성된 산소혼합통에 있어서, 본체부의 내부로 용매 및 원석 가루가 공급된 상태에서 바이패스관에 연결된 펌프가 가동되면, 용매 및 원석 가루가 바이패스관을 따라 순환되며, 이 과정에서 원석 가루에 포함되어 있던 광물이 활성탄에 흡착되게 된다.

한편, 이와 같이 바이패스관을 이용하는 경우, 바이패스관이 본체부에 하나만 설치되어 있는 경우에는 본체부 내에서 특정 영역(바이패스관과 인접한 영영)의 용매 및 원석 가루만이 바이패스관을 따라 순환되게 될 우려가 있다. 하지만, 본 실시예의 경우에는 바이패스관을 본체부의 양쪽에 각각 설치함으로써, 본체부 내 전체 영역의 용매 및 원석 가루를 바이패스관을 따라 순환시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100...선광시스템
10,20...산소혼합통
22...바이패스관

Claims (4)

1. 광물이 포함되어 있는 원석을 파쇄하는 파쇄기;
   상기 파쇄기로부터 파쇄된 원석 가루를 공급받으며, 상기 원석 가루를 입자 크기에 따라 선별하는 분급선별기;
   상기 분급선별기에서 선별된 기준 크기 이하의 원석 가루와, 활성탄과, 상기 원석 가루에 포함된 광물이 상기 활성탄에 흡착되도록 화학적 반응을 일으키는 화학약품이 포함된 용매가 공급되며, 상기 원석 가루에 포함된 광물이 상기 활성탄에 흡착되는 과정이 수행되는 산소혼합통;
   메쉬 구조로 이루어지며, 상기 산소혼합통에서 배출되는 원석 가루, 활성탄 및 용매 중 상기 원석 가루와 상기 용매를 통과시킴으로써 상기 활성탄을 분리하는 활성탄 선별기;
   상기 활성탄 선별기로부터 상기 활성탄을 공급받아 세정하는 세정기;
   상기 세정된 활성탄을 연소시키는 연소기;
   상기 활성탄이 연소되고 남은 물질을 제련하는 제련조;
   상기 활성탄 선별기를 통과한 상기 원석 가루와 상기 용매를 공급받아 저장하며, 상기 원석 가루를 침전시키는 집수시스템;
   상기 집수시스템에서 상기 용매를 공급받으며, 상기 용매가 재활용되도록 상기 용매를 상기 산소혼합통 및 상기 파쇄기로 공급하는 청수탱크; 및
   상기 집수시스템으로부터 침전된 원석 가루를 공급받아 저장하는 농축조;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선광시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분급선별기와 상기 산소혼합통 사이에 위치되며, 상기 분급선별기에서 선별된 원석 가루를 공급받으며, 상기 공급된 원석 가루를 원심력을 이용하여 입자 크기에 따라 재선별하는 원심분리 선별기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선광시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 산소혼합통의 하단부에는 상기 청수탱크에 저장된 용매와, 공기를 상기 산소혼합통의 내부로 공급하는 공급관이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선광시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 산소혼합통은 내부로 상기 용매와 상기 원석 가루가 공급되는 본체부와,
   중공의 형상으로 형성되며, 양단부가 상기 본체에 연결되어 상기 용매 및 상기 원석 가루가 순환되며, 상기 활성탄이 배치되는 바이패스관을 포함하되,
   상기 바이패스관은 2개 구비되어 상기 본체부의 양측에 하나씩 설치되며,
   상기 원석 가루 및 상기 용매가 상기 바이패스 관을 순환하는 과정에서 상기 원석 가루에 포함된 광물이 상기 활성탄에 흡착되는 것을 특징으로 하는 선광시스템.

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