KR101517521B1

KR101517521B1 - 알루미늄 드로스 재처리 장치

Info

Publication number: KR101517521B1
Application number: KR1020140021736A
Authority: KR
Inventors: 윤봉한
Original assignee: (주)태린
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-05-04

Abstract

본 발명은 알루미늄 드로스 재처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용해로에서 알루미늄 합금을 추출하는 과정에 생성된 드로스를 재 처리하여 드로스에 잔류된 알루미늄을 회수하는 것으로, 특히 폐 드로스를 정량 잔류하고 지속적으로 산화시켜서 상기 폐 드로스에서 지속적으로 방출되는 산화열을 통해 처리 드로스의 지속적인 가열이 도모되도록 한 알루미늄 드로스 재처리 장치에 관한 것이다.

Description

알루미늄 드로스 재처리 장치{Aluminum dross recovering apparatus}

일반적으로, 용해로에서 알루미늄을 추출하는 과정에서 용탕의 표면에는 산화, 또는 질화에 의한 금속 산화물인 드로스가 불가피하게 생성되며, 이러한 드로스에는 액상 입자형태의 알루미늄을 함유하고 있는바, 이들 드로스를 재처리하여 알루미늄을 회수한 다음 폐기하는 것이 바람직하다.

전통적으로는, 제철소에서 배출된 냉드로스를 재처리 업체에서 회수한 다음, 이를 가스 버너를 사용하는 회전로에서 재가열하여 알루미늄을 회수하는 형태가 널리 행해졌고, 또 최근에는 제철소에서 직접 가열된 열드로스를 재처리기에서 교반 및 발열제를 통한 가열을 통해 고온의 드로스에서 자유 알루미늄을 회수하는 방법이 시범적으로 시행되고 있다.

그런데, 재처리 과정에 가열된 알루미늄이 공기에 노출되는 관계로 산화에 의한 회수률의 저하가 초래되는 문제점이 발생되고, 또 가열된 알루미늄의 산화방지와 알루미늄의 가열을 위해 투입되는 염플락스(Sal flux) 및 발열제는 산화물, 악취, 비산 및 연기 등을 포함하는 다량의 유해 가스의 배출에 의해 쾌적한 작업환경의 유지가 어렵다.

한편, 미국특허 제5447548호에서는 처리할 드로스를 산소와의 반응열(태르밋 반응열)을 이용해서 외부 열에너지를 공급하는 방법을 제안하고 있고, 미국특허 제5308375호에서는 플라즈마로 가열된 회전로에서 금속을 꺼내기전에 산소 공급을 해서 에너지 손실을 줄이는 방법을 제안하고 있다.

그런데, 상기한 방법들은 처리 드로스에서 알루미늄을 회수하는 동안 회전로의 지속적인 가열된 상태를 유지하기 어려운 관계로, 고용량의 전류를 소비하는 보조 가열부를 부가하고 이를 지속적으로 구동하여야 하므로, 에너지 소비률이 높은 문제점을 갖고 있다.

(특허문헌 1) KR10-2005-0020019 A

(특허문헌 2) USUS6159269 B1

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 산화 반응에 의해 가열된 폐 드로스를 회전로 내에 정량씩 잔류시켜 회전로의 내에 보다 많은 열량을 확보하고, 특히 상기 회수된 폐 드로스의 산화 반응을 촉진시켜 산화 반응열을 통해 회전로의 신속하고 안정된 가열을 도모하여, 알루미늄 회수에 따른 에너지 절감과 생산성이 향상되도록 한 열효율이 향상된 알루미늄 드로스 재처리 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 알루미늄 드로스 재처리 장치는,

피벗구조를 통해 축방향으로 회전하여 경사각을 변경하며, 후미에 투입구가 형성되고 바닥면에 배출구가 관통되게 형성된 회전로와; 신축을 통해 회전로의 전방, 또는 후방으로 회전시켜 회전로의 각도를 조절하는 각도 조절실린더와; 상기 회전로의 투입구를 개폐하는 개폐도어와; 상기 개폐도어에 설치되어, 회전로에 불활성가스를 투입하는 가스 주입부를 포함하여 구성된 알루미늄 드로스 재처리 장치에 있어서,

상기 회전로의 내벽에는 알루미늄의 회수를 마치고 투입구를 통해 배출되는 폐 드로스 중 일부의 폐 드로스를 정량 회수하는 산화 발열조가 요입되게 형성되어, 상기 산화 발열조에 정량의 폐 드로스가 잔류하도록 구성되고,

상기 산화 발열조에는 산화 발열조를 밀폐시키는 방열커버가 설치되어 정량의 폐 드로스를 회수한 산화 발열조는 방열커버에 의해 밀폐되도록 구성되는 한편,

상기 방열커버에 의해 밀폐된 산화 발열조에는 산소의 주입경로인 주입관로가 연통되게 형성되어,

상기 산화 발열조에 정량 회수된 폐 드로스는 강제 주입되는 산소에 의해 지속적으로 산화 반응하면서 산화열을 생성하여, 회전로 내에 투입된 처리 드로스의 지속적인 가열을 도모하도록 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

바람직하게는, 상기 방열커버는 산화 발열조의 내벽을 체결된 상태로 관통하는 볼트축에 고정되어, 핸들에 의한 볼트축의 정역 회전에 의해 산화 발열조의 개폐를 도모하도록 구성된다.

보다 바람직하게는, 상기 볼트축에는 산소의 주입경로인 주입관로가 연통되게 형성되어, 볼트축에 형성된 주입관로를 통해 산화 발열조 내에 산소가 주입되도록 구성한다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 회전로 내에 폐 드로스를 정량 잔류하고 정량 잔류된 폐 드로스를 산화 반응시켜, 회전로 내에 투입되는 열(hot) 드로스, 또는 열(hot) 드로스와 냉(cold) 드로스 등의 처리 드로스가 가열되도록 하고 있다.

특히, 본 발명에서는 알루미늄의 회수를 마친 정량의 폐 드로스를 밀폐공간인 산화 발열조에 회수하고 상기 밀폐된 공간에 고압의 산소를 강제 주입시켜서, 산소와 폐 드로스의 혼입을 통한 안정된 산화 반응을 통해 회전로의 지속적인 가열을 도모하는 것이 가능하므로, 폐 드로스의 산화 반응을 포함하는 알루미늄 드로스의 재처리에 따른 안정성과 신속성이 확보될 수 있다.

따라서, 본 발명은 다량의 에너지를 소비하여 회전로의 가열을 도모하는 보조 가열부의 구동 없이도, 회전로 및 이 회전로에 투입된 드로스의 안정된 가열상태가 확보될 수 있고, 회전로 및 회전로에 투입된 처리 드로스의 가열에 따른 에너지의 절감이 가능하고, 또 알루미늄의 회수에 따른 향상된 효율성의 확보가 가능하다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 알루미늄 드로스 재처리 장치의 외형 구성을 보여주는 것이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 알루미늄 드로스 재처리 장치에 있어, 회전로의 단면을 보여주는 절개 상태도이며,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 알루미늄 드로스 재처리 장치를 통한 알루미늄 드로스 재처리 과정을 순차적으로 보여주는 모식도이고,
도 4와 도 5는 상기 도 3에서 'A'부분과 'B'부분의 부분 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 알루미늄 드로스 재처리 장치를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 알루미늄 드로스 재처리 장치(1)는, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 용해로에서 알루미늄을 용해시켜 추출하는 과정에 생성된 열(hot) 드로스(dross), 또는 열(hot) 드로스가 냉각된 냉(cold) 드로스(dross)를 포함하는 처리 드로스를 재처리하여, 처리 드로스(D)에 잔류된 알루미늄(A)을 회수하는 것으로, 본 발명에서는 알루미늄 용융점 이상으로 가열한 상태에서 회전 마찰시켜, 처리 드로스 내에 잔류된 알루미늄을 회수하도록 구성된다.

상기 알루미늄 드로스 재처리 장치(1)는, 기본적으로 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 피벗구조를 통해 축방향으로 회전하여 경사각을 변경하며, 구동모터(22)로부터 인가되는 회전력에 의해 축을 중심으로 회전하며, 바닥면에 배출구(32)가 관통되게 형성되고 후미에 투입구(31)가 형성된 회전로(30)와; 상기 회전로(30)의 투입구(31)를 개폐하는 개폐도어(40); 및 상기 개폐도어(40)에 설치되어 회전로(30)에 불활성가스, 또는 산소를 투입하는 가스 주입부(50)를 포함하여 구성된다.

상기 회전로(30)는, 도 1에서 보는 바와 같이 지지 프레임(10)에 피벗(11)구조로 설치된 회전 프레임(20)의 내측에, 외벽이 지지롤러(21)에 의해 방사구조로 지지된 형태로 구성된다.

그리고, 상기 회전로(30)를 고정한 회전 프레임(20)은 지지 프레임(10)과 회전 프레임(20) 사이에 배치된 각도 조절실린더(12)의 신축작용에 의해 경사도가 조절된다.

즉, 도 1 및 도 3a 내지 도 3e와 같이 상기 각도 조절실린더(12)의 수축에 의해 회전로(30)가 전방으로 경사지면 처리 드로스(D)는 배출구(32)가 형성된 전방으로 이송되고, 도 1 및 도 3f와 같이 각도 조절실린더(12)의 신장에 의해 회전로(30)가 후방으로 경사지면 처리 드로스는 후방으로 이송되어 후미에 형성된 투입구(31)를 통해 외부로 배출된다.

그리고, 상기 회전 프레임(20)에 지지롤러(21)를 통해 외경이 지지된 회전로(30)에는 회전 프레임(20)에 고정된 구동모터(22)의 회전축과 연결되어, 구동모터(22)에서 인가되는 회전력에 의해 회전로(30)의 축을 중심으로 회전한다.

또한, 상기 개폐도어(40)에는 회전로(30)의 보조적인 가열을 도모하는 보조 열원부(41)와, 회전로(30)에 잔류된 가스의 배출경로인 배기공(42), 및 가스 주입부(50)가 각각 형성된다.

그리고, 상기 배기공(42)에는 개폐밸브(41)가 설치되고, 상기 가스 주입부(50)는 개폐도어(40)에 진퇴구조로 설치된다.

따라서, 상기 가스 주입부(50)는 개폐도어(40)의 개폐과정에서는 후퇴하여 회전로(30) 내벽과의 간섭이 방지되고, 회전로(30)에 가스를 주입하는 과정에서는 회전로(30)의 전방으로 내벽에 깊숙히 진입하여 아르곤 등의 불활성가스를 안정되게 주입한다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 알루미늄 드로스 재처리 장치를 통한 알루미늄 드로스 재처리 과정을 도 3을 참조하여 상술하자면,

도 3a와 같이 용해로에서 회수된 처리 드로스를 가열된 전방으로 경사진 회전로(30)의 내부에 투입시킨 다음 회전로(30)를 폐쇄시켜, 가열된 회전로(30)의 열량, 및 보조 열원부(41)를 통해 제공되는 열량을 통해 처리 드로스(D)를 알루미늄 용융점 이상으로 가열한다.

이때, 상기 회전로(30)의 가열온도는 알루미늄의 용융점보다 높은 800 내지 1000℃를 유지하여 500 내지 700℃의 열(hot) 드로스가 800℃ 이상의 가열된 상태를 형성하게 되는데, 최초 회전로(30)의 가열은 보조 열원부(41), 또는 후술되는 산화 발열조 통해 제공되는 열량을 통해 이룩된다.

이후, 개폐도어(40)에 진퇴구조로 설치된 가스 주입부(50)는 도 3b와 같이 회전로(30)의 전방으로 깊숙히 진입된 상태에서 아르곤 등의 불활성가스를 회전로(30) 내에 주입시켜, 회전로 내에 중성 분위기를 형성한다.

이때, 불활성가스의 주입에 의해 회전로(30) 내에 잔류가스들은 개폐도어(40)에 형성된 배기공(42)을 통해 외부로 배출되어, 산소가 포함된 잔류가스에 의한 처리 드로스(D)의 산화를 억제한다.

그리고, 상기 구동모터(22)는 도 3c와 같이 회전로(30)를 1 내지 20 RPM으로 회전시켜, 처리 드로스에 잔류된 알루미늄을 분리하고, 이 분리된 알루미늄(A)은 도 3d와 같이 탭홀 플라그(32a)를 통해 폐쇄된 배출구(32)를 통해 배출 및 회수된다.

한편, 본 발명에서는 처리 드로스(D)에 포함된 알루미늄(A)의 회수가 완료되면 회전로(30) 내에 산소를 주입시켜 산화 분위기를 형성함으로써, 알루미늄의 회수를 마친 폐 드로스의 산화 반응에 의해 생성된 고온의 산화열에 의해 회전로(30)의 내부를 알루미늄의 용융점 이상의 온도로 가열하도록 구성한다.

즉, 본 발명에서는 회전로(30)에 투입된 처리 드로스를 알루미늄 용융점 이상으로 가열함에 있어, 높은 유지비와 다량의 오염물질을 유발하는 버너나, 전열히터 등의 보조 열원부(41)를 주 열원으로 활용하지 아니하고, 재처리를 마친 폐 드로스(D') 중 2% 내지 25%의 폐 드로스를 가열로 내에 잔류시키고 상기 잔류된 폐 드로스를 산화 반응시켜서, 산화 반응된 폐 드로스의 열량을 통해 추후 회전로(30)에 투입되는 열(hot) 드로스, 또는 열(hot) 드로스와 냉(cold) 드로스를 포함하는 처리 드로스(D)의 가열을 도모한다.

특히, 본 발명에서는 상기 회전로(30) 내에 정량의 폐 드로스(D')를 구획되게 잔류시키고 상기 잔류된 폐 드로스(D')에 산소를 공급하여, 폐 드로스(D')의 지속적인 산화 반응에 의해 생성된 산화열에 의해 회전로에 투입되는 처리 드로스(D)의 지속적인 가열이 이룩되도록 구성한다.

이를 위해, 본 실시예에서는 상기 회전로(30)의 내벽에 잔류를 요하는 폐 드로스(D')를 정량 회수하는 하나 이상의 산화 발열조(33)를 요입되게 형성하여, 회전로(30)에서 배출되는 폐 드로스(D') 중 정량의 폐 드로스가 회전로(30)의 산화 발열조(33) 내에 잔류되도록 한다.

이때, 상기 산화 발열조(33)는 회전로(30)의 내벽에 요입되게 형성되어, 각도 조절실린더(12)의 신장에 의해 회전로(30)가 후방으로 경사지면 폐 드로스(D')는 후방으로 이송되어 후미에 형성된 투입구(31)를 통해 외부로 배출되고, 상기 폐 드로스(D') 중 일부는 산화 발열조(33)에 정량 잔류한다.

상기 산화 발열조(33)에는 개방된 산화 발열조(33)의 상부를 밀폐시키는 방열커버(34)가 승강구조로 설치되어, 도 3f와 같이 폐 드로스(D')를 정량 회수한 산화 발열조(33)는 도 3g와 같이 방열커버(34)에 의해 밀폐되어서, 처리 드로스(D)가 투입되는 회전로(30)의 내부 공간과 폐 드로스(D')가 정량 잔류된 산화 발열조(33)는 방열커버(34)에 의해 구획된다.

바람직한 실시예를 보여주는 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 방열커버(34)는 산화 발열조(33)의 내벽을 체결된 상태로 관통하는 볼트축(35)에 고정되어, 핸들(37)에 의한 볼트축(35)의 정역 회전에 의해 위상이 조절되어서 산화 발열조(33)를 개폐하게 된다.

그리고, 상기 방열커버(34)가 고정된 볼트축(35)에는 스프링(35a)이 설치되어, 후술되는 바와 같이 폐 드로스(D')의 산화 반응에 의해 산화 발열조(33)의 내압이 과다 상승하면, 볼트축(35)은 스프링(35a)의 탄력적인 신장을 통해 임의 신장되어 방열커버(34)에 의해 폐쇄된 산화 발열조(33)를 임시 개방시켜 회전로(30)의 내부 공간으로 압력을 방출함으로써, 산화 발열조(33)의 내압이 과다하게 상승되는 현상을 예방한다.

또한, 상기 볼트축(35)에는 산화 발열조(33)에 주입되는 산소의 주입경로인 주입관로(36)가 형성되어, 산화 발열조(33)에는 주입관로(36)를 통해 산소가 주입되고, 또 산화 발열조(33)에는 산화 반응을 마친 폐 드로스(D')를 외부로 배출하는 드레인이 형성되어 도 3d와 같이 산화 반응을 마친 폐 드로스(D')는 드레인(33a)을 통해 외부로 배출된다.

따라서, 도 3d와 같이 알루미늄의 회수를 마친 다음 도 3e와 같이 방열커버(34)에 의해 밀폐된 산화 발열조(33)를 개방하고 도 3f와 같이 회전로(30)를 후방으로 경사지게 회전시켜 투입구(31)를 통해 폐 드로스(D')를 배출하면, 일부의 폐 드로스(D')는 산화 발열조(33)에 정량 잔류한다.

이후, 상기 폐 드로스(D')가 정량 회수된 산화 발열조(33)가 하강하는 방열커버(34)에 의해 밀폐되면, 주입관로(36)를 통해 산소는 산화 발열조(33) 내로 주입되고, 결과적으로 도 3a 내지 도 3c와 같이 상기 산화 발열조(33)에 정량 회수된 폐 드로스(D')는 강제 주입되는 산소와 신속히 산화 반응하여 처리 드로스(D)가 투입된 회전로(30)의 지속적인 가열을 도모하여 알루미늄 용융점 이상으로 가열하게 된다.

즉, 상기 방열커버(34)에 의해 회전로(30)의 내부 공간과 구획된 산화 발열조(33) 내에 산소를 주입시켜, 산소에 의한 폐 드로스(D')에서 생성된 산화열에 의해 산화 발열조(33)는 지속적으로 가열되고, 상기 산화 발열조(33)에서 생성된 산화열은 방열커버(34)를 통해 회전로(30)의 내부 공간으로 지속적으로 방출되어 처리 드로스(D)의 지속적인 가열을 도모하게 되는 것이다.

그리고, 이러한 과정에 산화 발열조(33)의 내압이 과다 상승하면 산화 발열조(33)는 스프링(35a)에 의해 신축되는 볼트축(35)의 신축에 의해 일시적으로 개방되어, 산화 반응에 의해 상승된 산화열을 포함하는 내부압력을 회전로(30)의 내부공간으로 방출하여, 산화 발열조(33)의 내압이 과다하게 상승되는 현상을 방지한다.

따라서, 본 발명에 따른 알루미늄 드로스 재처리 장치(1)는 회전로(30) 내에서 산화 반응된 폐 드로스(D')에서 발산되는 산화열를 통해 회전로(30)의 전체적인 예비 가열을 도모하고, 또 산화 발열조(33) 내에 정량 회수된 폐 드로스(D)의 산화 반응을 통해 생성된 산화열을 통해서 처리 드로스(D)가 투입된 회전로(30)의 지속적인 가열을 도모하므로, 고용량의 전력을 소모하는 보조 열원부(41)를 구동하지 아니하고 처리 드로스에 포함된 알루미늄의 안정적인 회수가 가능하다.

1. 알루미늄 드로스 재처리 장치
10. 지지 프레임 11. 피벗
12. 각도 조절실린더
20. 회전 프레임 21. 지지롤러
22. 구동모터
30. 회전로 31. 투입구
32. 배출구 32a. 탭홀 플러그
33. 산화 발열조 33a. 드레인
34. 방열커버
35. 볼트축 35a. 스프링
36. 주입관로
40. 개폐도어 41. 보조 열원부
42. 배기공 50. 가스 주입부
D. 처리 드로스 D'. 폐 드로스
A. 알루미늄

Claims

피벗구조를 통해 축방향으로 회전하여 경사각을 변경하며, 후미에 투입구가 형성되고 바닥면에 배출구가 관통되게 형성된 회전로와; 신축을 통해 회전로의 전방, 또는 후방으로 회전시켜 회전로의 각도를 조절하는 각도 조절실린더와; 상기 회전로의 투입구를 개폐하는 개폐도어와; 상기 개폐도어에 설치되어, 회전로에 불활성가스를 투입하는 가스 주입부를 포함하여 구성된 알루미늄 드로스 재처리 장치에 있어서,
상기 회전로의 내벽에는 알루미늄의 회수를 마치고 투입구를 통해 배출되는 폐 드로스 중 일부의 폐 드로스를 정량 회수하는 산화 발열조가 요입되게 형성되어, 상기 산화 발열조에 정량의 폐 드로스가 잔류하도록 구성되고,
상기 산화 발열조에는 산화 발열조를 밀폐시키는 방열커버가 설치되어 정량의 폐 드로스를 회수한 산화 발열조는 방열커버에 의해 밀폐되도록 구성되는 한편,
상기 방열커버에 의해 밀폐된 산화 발열조에는 산소의 주입경로인 주입관로가 연통되게 형성되어,
상기 산화 발열조에 정량 회수된 폐 드로스는 강제 주입되는 산소에 의해 지속적으로 산화 반응하면서 산화열을 생성하여, 회전로 내에 투입된 처리 드로스의 지속적인 가열을 도모하도록 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스 재처리 장치.
제 1항에 있어서, 상기 방열커버는 산화 발열조의 내벽을 체결된 상태로 관통하는 볼트축에 고정되어, 핸들에 의한 볼트축의 정역 회전에 의해 산화 발열조의 개폐를 도모하도록 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스 재처리 장치.
제 2항에 있어서, 상기 볼트축에는 산소의 주입경로인 주입관로가 연통되게 형성되어, 볼트축에 형성된 주입관로를 통해 산화 발열조 내에 산소가 주입되도록 구성한 것을 특징으로 하는 알루미늄 드로스 재처리 장치.