KR101539458B1 - 간단한 구조의 합금 동 제조장치 - Google Patents

간단한 구조의 합금 동 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간단한 구조의 합금 동 제조장치에 관한 것으로, 그 구성은 구리를 용해하는 제1반응조;와, 상기 제1반응조에 왕수를 공급하는 제1왕수 공급로;와, 철을 용해하는 제2반응조;와, 상기 제2반응조에 왕수를 공급하는 제2왕수 공급로;와, 상기 제1반응조의 염화구리(copper chloride) 혼합액과 상기 제2반응조의 염화철(iron chloride) 혼합액이 수용되는 혼합 반응조;와, 상기 제1반응조의 혼합액을 상기 혼합반응조로 유통시키는 제1혼합액 공급로;와, 상기 제2반응조의 혼합액을 상기 혼합반응조로 유통시키는 제2혼합액 공급로;와, 상기 제1반응조에서 생성된 염소가스를 상기 혼합반응조로 유통시키는 제1가스 공급로;와, 상기 제2반응조에서 생성된 염소가스를 상기 혼합반응조로 유통시키는 제2가스 공급로;와, 상기 혼합반응조로 첨가제를 공급하는 첨가제 공급로;와, 상기 혼합반응조로 왕수를 공급하는 제3왕수 공급로;와, 상기 혼합반응조에 수용된 혼합물을 공급받고, 그 혼합물을 전기분해하여 혼합물에 잔존하는 금속을 석출하는 전기분해 석출기;와, 상기 혼합반응조에 수용된 혼합물을 상기 전기분해 석출기로 유통시키는 혼합물 공급로;로 된 것을 특징으로 하는 것으로서,
상기 제1반응조와 제2반응조에 왕수를 통해 각각 다른 금속을 용해하고, 그 금속이 용해된 혼합액을 각각 혼합액 공급로를 통해서 혼합반응조에 간편히 이송 혼합할 수 있어 혼합에 소요되는 시간이 종래에 대비하여 단축될 뿐만 아니라, 각각의 금속이 용해된 혼합액을 간편히 혼합할 수 있어 사용의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 금속이 용해되는 과정에서 제1반응조 및 제2반응조에서 발생하는 염소가스를 가스 공급로를 통해 혼합반응조로 공급하여 반응의 촉진을 유도하는데 이용하여 원활한 반응을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 종래에 염소가스를 중화하는데 소모되는 비용을 절감할 수 있어 장치의 운영관리가 용이한 효과가 있다.

Description

간단한 구조의 합금 동 제조장치{Simple structure of the alloy copper manufacturing equipment}
본 발명은 간단한 구조의 합금 동 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1반응조와 제2반응조에 왕수를 통해 각각 다른 금속을 용해하고, 그 금속이 용해된 혼합액을 각각 혼합액 공급로를 통해서 혼합반응조에 간편히 이송 혼합할 수 있어 혼합에 소요되는 시간이 종래에 대비하여 단축될 뿐만 아니라, 각각의 금속이 용해된 혼합액을 간편히 혼합할 수 있어 사용의 편의성을 제공할 수 있는 간단한 구조의 합금 동 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 왕수는 금이나 백금, 납, 구리 등의 금속을 잘 산화 용해시키는 것으로 용해제로 널리 사용되고 있다.
하지만, 종래에 왕수를 이용한 용해장치는 통상 개별 금속에 대해 용해하는 용도로 사용되므로, 서로 다른 금속을 왕수를 통해 각각 용해하고, 그 용해된 혼합액을 서로 혼합 융합하는 별도의 장치가 마련되지 않아 각각의 금속을 용해하고, 그 용해된 혼합액을 서로 혼합하기가 매우 곤란할 뿐만 아니라, 혼합하는 공정에 소요되는 시간이 매우 길게 요구되는 불편함이 있었다.
더욱이, 종래의 용해장치는 왕수에 금속이 용해되는 과정에서 발생하는 염소가스를 중화시키는 별도의 배출장치가 요구되어 장치의 크기가 대형화될 뿐만 아니라, 중화에 소모되는 비용이 발생하여 장치의 운영관리가 곤란하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 제1반응조와 제2반응조에 왕수를 통해 각각 다른 금속을 용해하고, 그 금속이 용해된 혼합액을 각각 혼합액 공급로를 통해서 혼합반응조에 간편히 이송 혼합할 수 있어 혼합에 소요되는 시간이 종래에 대비하여 단축될 뿐만 아니라, 각각의 금속이 용해된 혼합액을 간편히 혼합할 수 있어 사용의 편의성을 제공할 수 있는 간단한 구조의 합금 동 제조장치를 제공함에 있다.
또한, 금속이 용해되는 과정에서 제1반응조 및 제2반응조에서 발생하는 염소가스를 가스 공급로를 통해 혼합반응조로 공급하여 반응의 촉진을 유도하는데 이용하여 원활한 반응을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 종래에 염소가스를 중화하는데 소모되는 비용을 절감할 수 있어 장치의 운영관리가 용이한 간단한 구조의 합금 동 제조장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 간단한 구조의 합금 동 제조장치는 내부에 왕수(aqua regia) 및 구리를 수용할 수 있는 공간을 가지되, 상부에는 내부의 개폐를 결정하는 덮개가 형성되는 제1반응조;와, 상기 제1반응조와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 제1반응조로 유통시키는 제1공급파이프와, 상기 제1공급파이프 상에 형성되어 상기 제1공급파이프로 왕수를 강제 유통시키는 제1펌프와, 상기 제1공급파이프 상에 형성되어 유통되는 왕수가 역류하는 것을 방지하는 제1역류방지밸브로 구성되는 제1왕수 공급로;와, 내부에 왕수 및 철를 수용할 수 있는 공간을 가지되, 상부에는 내부의 개폐를 결정하는 덮개가 형성되는 제2반응조;와, 상기 제2반응조와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 제2반응조로 유통시키는 제2공급파이프와, 상기 제2공급파이프 상에 형성되어 상기 제2공급파이프로 왕수를 강제 유통시키는 제2펌프와, 상기 제2공급파이프 상에 형성되어 유통되는 왕수가 역류하는 것을 방지하는 제2역류방지밸브로 구성되는 제2왕수 공급로;와, 내부에 공간을 가지되, 그 공간에는 상기 제1반응조에서 반응이 완료되어 염화구리(copper chloride)를 포함하는 혼합액과, 상기 제2반응조에서 반응이 완료되어 염화철(iron chloride)을 포함하는 혼합액이 수용되는 혼합 반응조;와, 일단은 상기 제1반응조와 연통되게 연결되고 타단은 상기 혼합 반응조와 연통되게 연결되어 상기 제1반응조의 염화구리 혼합액을 상기 혼합 반응조로 유통시키는 제1유통파이프와, 상기 제1유통파이프 상에 형성되어 상기 제1유통파이프로 염화구리 혼합액를 강제 유통시키는 제3펌프와, 상기 제1유통파이프 상에 형성되어 유통되는 염화구리 혼합액이 역류하는 것을 방지하는 제3역류방지밸브로 구성되는 제1혼합액 공급로;와, 일단은 상기 제2반응조와 연통되게 연결되고 타단은 상기 혼합 반응조와 연통되게 연결되어 상기 제2반응조의 염화철 혼합액을 상기 혼합 반응조로 유통시키는 제2유통파이프와, 상기 제2유통파이프 상에 형성되어 상기 제2유통파이프로 염화철 혼합액를 강제 유통시키는 제4펌프와, 상기 제2유통파이프 상에 형성되어 유통되는 염화철 혼합액이 역류하는 것을 방지하는 제4역류방지밸브로 구성되는 제2혼합액 공급로;와, 상기 제1반응조의 상부와 상기 혼합반응조의 상부를 연통되게 연결하여 상기 제1반응조에서 왕수와 구리의 반응과정에서 생성되는 가스를 상기 혼합반응조로 유통시키는 제1가스파이프와, 상기 제1가스파이프 상에 형성되어 상기 제1반응조에서 생성되는 가스를 흡입 저장하고 상기 혼합반응조로 배출하는 제1진공흡입저장조와, 상기 제1가스파이프 상에 형성되어 유통되는 가스의 양을 제어하는 제1양방향 제어밸브와, 상기 제1가스파이프 상에 형성되어 상기 제1가스파이프의 개폐를 결정하는 제1안전밸브로 구성되는 제1가스 공급로;와, 상기 제2반응조의 상부와 상기 혼합반응조의 상부를 연통되게 연결하여 상기 제2반응조에서 왕수와 철의 반응과정에서 생성되는 가스를 상기 혼합반응조로 유통시키는 제2가스파이프와, 상기 제2가스파이프 상에 형성되어 상기 제2반응조에서 생성되는 가스를 흡입 저장하고 상기 혼합반응조로 배출하는 제2진공흡입저장조와, 상기 제2가스파이프 상에 형성되어 유통되는 가스의 양을 제어하는 제2양방향 제어밸브와, 상기 제2가스파이프 상에 형성되어 상기 제2가스파이프의 개폐를 결정하는 제2안전밸브로 구성되는 제2가스 공급로;와, 상기 혼합반응조와 연통되게 연결되어 외부로부터 첨가제인 감람석(橄欖石]) 분말을 포함하는 수용액을 공급받아 상기 혼합반응조로 유통시키는 제3공급파이프와, 상기 제3공급파이프 상에 형성되어 유통되는 수용액을 강제 유통시키는 제5펌프와, 상기 제3공급파이프 상에 형성되어 상기 제3공급파이프로 유통되는 수용액이 역류하는 것을 방지하는 제5역류방지밸브로 구성되는 첨가제 공급로;와, 상기 혼합반응조와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 혼합반응조로 유통시키는 제4공급파이프와, 상기 제4공급파이프 상에 형성되어 상기 제4공급파이프로 왕수를 강제 유통시키는 제6펌프와, 상기 제4공급파이프 상에 형성되어 유통되는 왕수가 역류하는 것을 방지하는 제6역류방지밸브로 구성되는 제3왕수 공급로;와, 상기 혼합반응조에 수용된 혼합물을 공급받고, 그 혼합물을 전기분해하여 혼합물에 잔존하는 금속을 석출하는 전기분해 석출기;와, 일단은 상기 혼합반응조와 연통되게 연결되고 타단은 상기 전기분해 석출기와 연통되게 연결되어 상기 혼합반응조의 수용된 혼합물을 상기 전기분해 석출기로 유통시키는 제3유통파이프와, 상기 제3유통파이프 상에 형성되어 상기 제3유통파이프로 혼합물을 강제 유통시키는 제7펌프와, 상기 제3유통파이프 상에 형성되어 유통되는 혼합물이 역류하는 것을 방지하는 제7역류방지밸브로 구성되는 혼합물 공급로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1반응조와 제2반응조 및 혼합반응조에 각각 설치되어 상기 반응조의 온도가 상승되는 것을 방지하는 냉각장치를 더 포함하여 구성되되,
상기 냉각장치는 내부에 냉각수가 수용되되, 상부가 개방되어 상기 반응조의 하부가 잠액되는 냉각용기와, 상기 냉각용기의 바깥쪽에 위치되되, 양단이 상기 냉각용기와 연통되게 연결되어 상기 냉각용기에 수용된 냉각수를 외부로 연속 순환시키는 순환파이프와, 상기 순환파이프 상에 형성되어 상기 순환파이프 내부로 상기 냉각용기에 수용된 냉각수가 강제 순환되도록 하는 제8펌프와, 상기 순환파이프 상에 설치되어 상기 순환파이프로 유통되는 냉각수와 외부 공기와의 열교환을 유도하는 냉각 라디에이터(radiator)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합반응조에 설치되는 상기 냉각장치의 냉각용기 내부에는 상기 냉각용기에 수용된 냉각수를 가열할 수 있는 발열히터가 더 설치되어, 상기 냉각용기에 수용된 냉각수를 가열하여 상기 혼합반응조로 열을 제공하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응조는 내산성의 FRP(fiber reinforced plastics)와 폴리에틸렌(PE) 및 유리 소재 중에서 선택되는 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 간단한 구조의 합금 동 제조장치에 의하면, 제1반응조와 제2반응조에 왕수를 통해 각각 다른 금속을 용해하고, 그 금속이 용해된 혼합액을 각각 혼합액 공급로를 통해서 혼합반응조에 간편히 이송 혼합할 수 있어 혼합에 소요되는 시간이 종래에 대비하여 단축될 뿐만 아니라, 각각의 금속이 용해된 혼합액을 간편히 혼합할 수 있어 사용의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 금속이 용해되는 과정에서 제1반응조 및 제2반응조에서 발생하는 염소가스를 가스 공급로를 통해 혼합반응조로 공급하여 반응의 촉진을 유도하는데 이용하여 원활한 반응을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 종래에 염소가스를 중화하는데 소모되는 비용을 절감할 수 있어 장치의 운영관리가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 간단한 구조의 합금 동 제조장치의 개념도
도 2는 도 1에 도시된 간단한 구조의 합금 동 제조장치의 사용상태도
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 간단한 구조의 합금 동 제조장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 간단한 구조의 합금 동 제조장치를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 간단한 구조의 합금 동 제조장치의 개념도를, 도 2는 도 1에 도시된 간단한 구조의 합금 동 제조장치의 사용상태도를 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 간단한 구조의 합금 동 제조장치(100)는 제1반응조(10)와, 제1왕수 공급로(20)와, 제2반응조(30)와, 제2왕수 공급로(40)와, 혼합 반응조(50)와, 제1혼합액 공급로(60)와, 제2혼합액 공급로(70)와, 제1가스 공급로(80)와, 제2가스 공급로(90)와, 첨가제 공급로(110)와, 제3왕수 공급로(120)와, 전기분해 석출기(130)와, 혼합물 공급로(140)를 포함하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1반응조(10)는 내부에 왕수(aqua regia) 및 구리를 수용할 수 있는 공간을 가지되, 상부에는 내부의 개폐를 결정하는 덮개(11)가 형성되도록 구성된다.
여기서, 상기 제1반응조(10) 및 후설될 상기 제2반응조(30)와 혼합반응조(50)가 왕수를 수용하는 특성상 내산성의 FRP(fiber reinforced plastics)와 폴리에틸렌(PE) 및 유리 소재 중에서 선택되는 어느 하나로 제작되는 것이 바람직하다.
한편, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 제1반응조(10)의 덮개(11)를 열어 내부를 개방하고, 내부에 구리를 투입한 후 상기 덮개(11)를 닫아 상기 제1반응조(10)를 폐쇄하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 후설될 상기 제1왕수 공급로(20)를 통해서 상기 제1반응조(10) 내부로 왕수를 투입하면 구리와 왕수의 반응을 통해서 염화구리(copper chloride)가 생성되는 동시에, 수소(H2) 및 염소(Cl2) 가스가 발생하며 그 외 불순물에 의하여 아황산 가스, 탄산 가스, 질소 가스도 미량 발생하는데, 도 2f에 도시된 바와 같이 이들 가스는 후설될 상기 제1가스 공급로(80)를 통해서 상기 혼합반응조(50)로 공급되도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1왕수 공급로(20)는 상기 제1반응조(10)와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 제1반응조(10)로 유통시키는 제1공급파이프(21)와, 상기 제1공급파이프(21) 상에 형성되어 상기 제1공급파이프(21)로 왕수를 강제 유통시키는 제1펌프(22)와, 상기 제1공급파이프(21) 상에 형성되어 유통되는 왕수 및 상기 제1반응조에서 생성되는 가스가 역류하는 것을 방지하는 제1역류방지밸브(23)로 구성된다.
즉, 도 2b에 도시된 바와 같이 외부로부터 상기 제1공급파이프(21)로 유입된 왕수는 상기 제1펌프(22)를 통해 강제 이송되어 상기 제1반응조(10)로 공급되며, 이때 공급되는 왕수는 상기 제1역류방지밸브(23)로 인해 역류가 방지되어 상기 제1공급파이프(21)를 통해 안정적으로 상기 제1반응조(10)로 공급된다.
여기서, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 제1반응조(10)에서 왕수와 구리의 반응으로 발생되는 가스 역시 상기 제1역류방지밸브(23)로 인해 상기 제1공급파이프(21)를 타고 외부로 역류 배출되는 것이 안정적으로 방지됨은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2반응조(30)는 내부에 왕수 및 철를 수용할 수 있는 공간을 가지되, 상부에는 내부의 개폐를 결정하는 덮개(31)가 형성되도록 구성된다.
여기서, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 제2반응조(30)의 덮개(31)를 열어 내부를 개방하고, 내부에 철을 투입한 후 상기 덮개(31)를 닫아 상기 제2반응조(30)를 폐쇄하고, 도 2b에 도시된 바와 같이 후설될 상기 제2왕수 공급로(40)를 통해서 상기 제2반응조(30) 내부로 왕수를 투입하면 구리와 왕수의 반응을 통해서 염화철(iron chloride)이 생성되는 동시에, 수소(H2) 및 염소(Cl2) 가스가 발생하며 그 외 불순물에 의하여 아황산 가스, 탄산 가스, 질소 가스도 미량 발생하는데, 도 2f에 도시된 바와 같이 이들 가스는 후설될 상기 제2가스 공급로(90)를 통해서 상기 혼합반응조(50)로 공급되도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2왕수 공급로(40)는 상기 제2반응조(30)와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 제2반응조(30)로 유통시키는 제2공급파이프(41)와, 상기 제2공급파이프(41) 상에 형성되어 상기 제2공급파이프(41)로 왕수를 강제 유통시키는 제2펌프(42)와, 상기 제2공급파이프(41) 상에 형성되어 유통되는 왕수가 역류하는 것을 방지하는 제2역류방지밸브(43)로 구성된다.
즉, 도 2b에 도시된 바와 같이 외부로부터 상기 제2공급파이프(41)로 유입된 왕수는 상기 제2펌프(42)를 통해 강제 이송되어 상기 제2반응조(30)로 공급되며, 이때 공급되는 왕수는 상기 제2역류방지밸브(43)로 인해 역류가 방지되어 상기 제2공급파이프(41)를 통해 안정적으로 상기 제2반응조(30)로 공급된다.
여기서, 상기 제2반응조(30)에서 왕수와 철의 반응으로 발생되는 가스 역시 상기 제2역류방지밸브(43)로 인해 상기 제2공급파이프(41)를 타고 외부로 역류 배출되는 것이 안정적으로 방지됨은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 혼합 반응조(50)는 내부에 공간을 가지되, 그 공간에는 상기 제1반응조(10)에서 반응이 완료되어 염화구리(copper chloride)를 포함하는 혼합액과, 상기 제2반응조(30)에서 반응이 완료되어 염화철(iron chloride)을 포함하는 혼합액이 수용되도록 한다.
즉, 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 구리 용해과정이 완료되어 상기 제1반응조(10)에 수용된 염화구리를 포함하는 혼합액과, 상기 철 용해과정이 완료되어 상기 제2반응조(30)에 수용된 염화철을 포함하는 혼합액을 후설될 상기 제1혼합액 공급로(60) 및 제2혼합액 공급로(70)를 통해서 상기 혼합반응조(50)로 이송하여 서로 혼합되도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1혼합액 공급로(60)는 일단은 상기 제1반응조(10)와 연통되게 연결되고 타단은 상기 혼합 반응조(50)와 연통되게 연결되어 상기 제1반응조(10)의 염화구리 혼합액을 상기 혼합 반응조(50)로 유통시키는 제1유통파이프(61)와, 상기 제1유통파이프(61) 상에 형성되어 상기 제1유통파이프(61)로 염화구리 혼합액를 강제 유통시키는 제3펌프(62)와, 상기 제1유통파이프(61) 상에 형성되어 유통되는 염화구리 혼합액이 역류하는 것을 방지하는 제3역류방지밸브(63)로 구성된다.
즉, 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 제1반응조(10)에 수용된 구리가 왕수에 용해되어 생산된 염화구리를 포함하는 혼합액을 상기 제1유통파이프(61)에 강제 유통시켜 상기 혼합반응조(50)로 공급되도록 한다.
여기서, 상기 제1유통파이프(61) 상에 형성되는 상기 제3역류방지밸브(63)를 통해서 상기 제1유통파이프(61)로 유통되는 혼합액이 상기 제1반응조(10)로 역류되는 것을 방지하여 안정적인 유통을 유도하는 동시에, 상기 혼합반응조(50)에서 발생되는 가스가 상기 제1유통파이프(61)를 통해 상기 제1반응조(10)로 역류하는 것을 안정적으로 방지함은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2혼합액 공급로(70)는 일단은 상기 제2반응조(30)와 연통되게 연결되고 타단은 상기 혼합 반응조(50)와 연통되게 연결되어 상기 제2반응조(30)의 염화철 혼합액을 상기 혼합 반응조(50)로 유통시키는 제2유통파이프(71)와, 상기 제2유통파이프(71) 상에 형성되어 상기 제2유통파이프(71)로 염화철 혼합액를 강제 유통시키는 제4펌프(72)와, 상기 제2유통파이프(71) 상에 형성되어 유통되는 염화철 혼합액이 역류하는 것을 방지하는 제4역류방지밸브(73)로 구성된다.
즉, 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 제2반응조(30)에 수용된 철이 왕수에 용해되어 생산된 염화철을 포함하는 혼합액을 상기 제2유통파이프(71)에 강제 유통시켜 상기 혼합반응조(50)로 공급되도록 한다.
여기서, 상기 제2유통파이프(71) 상에 형성되는 상기 제4역류방지밸브(73)를 통해서 상기 제2유통파이프(71)로 유통되는 혼합액이 상기 제2반응조(30)로 역류되는 것을 방지하여 안정적인 유통을 유도하는 동시에, 상기 혼합반응조(50)에서 발생되는 가스가 상기 제2유통파이프(71)를 통해 상기 제2반응조(30)로 역류하는 것을 안정적으로 방지함은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1가스 공급로(80)는 상기 제1반응조(10)의 상부와 상기 혼합반응조(50)의 상부를 연통되게 연결하여 상기 제1반응조(10)에서 왕수와 구리의 반응과정에서 생성되는 가스를 상기 혼합반응조(50)로 유통시키는 제1가스파이프(81)와, 상기 제1가스파이프(81) 상에 형성되어 상기 제1반응조(10)에서 생성되는 가스를 흡입 저장하고, 그 저장된 가스를 상기 혼합반응조(50)로 배출하는 제1진공흡입저장조(82)와, 상기 제1가스파이프(81) 상에 형성되어 유통되는 가스의 양을 제어하는 제1양방향 제어밸브(83)와, 상기 제1가스파이프(81) 상에 형성되어 상기 제1가스파이프(81)의 개폐를 결정하는 제1안전밸브(84)로 구성된다.
즉, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 제1반응조(10)에서 구리와 왕수의 반응을 통해 생산되는 가스를 상기 제1진공흡입저장조(82)에서 강제 흡입 저장하고, 도 2f에 도시된 바와 같이 그 저장된 가스는 상기 혼합반응조(50)로 강제 공급되어 상기 혼합반응조(50)에 수용된 혼합액의 반응을 촉진시키도록 한다.
여기서, 상기 제1진공흡입저장조(82)는 상기 혼합반응조(50) 내부에 가스 발생으로 인해 내부압력이 높아지면 상기 혼합반응조(50) 내부의 가스를 흡입하여 상기 혼합반응조(50) 내부의 압력을 안전하게 제어할 수 있음은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 제2가스 공급로(90)는 상기 제2반응조(30)의 상부와 상기 혼합반응조(50)의 상부를 연통되게 연결하여 상기 제2반응조(30)에서 왕수와 철의 반응과정에서 생성되는 가스를 상기 혼합반응조(50)로 유통시키는 제2가스파이프(91)와, 상기 제2가스파이프(91) 상에 형성되어 상기 제2반응조(30)에서 생성되는 가스를 흡입 저장하고, 그 저장된 가스를 상기 혼합반응조(50)로 배출하는 제2진공흡입저장조(92)와, 상기 제2가스파이프(91) 상에 형성되어 유통되는 가스의 양을 제어하는 제2양방향 제어밸브(93)와, 상기 제2가스파이프(91) 상에 형성되어 상기 제2가스파이프(91)의 개폐를 결정하는 제2안전밸브(94)로 구성된다.
즉, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 제2반응조(30)에서 철과 왕수의 반응을 통해 생산되는 가스를 상기 제2진공흡입저장조(92)에서 강제 흡입 저장하고, 도 2f에 도시된 바와 같이 그 저장된 가스는 상기 혼합반응조(50)로 강제 공급되어 상기 혼합반응조(50)에 수용된 혼합액의 반응을 촉진시키도록 한다.
여기서, 상기 제2진공흡입저장조(92)는 상기 혼합반응조(50) 내부에 가스 발생으로 인해 내부압력이 높아지면 상기 혼합반응조(50) 내부의 가스를 흡입하여 상기 혼합반응조(50) 내부의 압력을 안전하게 제어할 수 있음은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 첨가제 공급로(110)는 상기 혼합반응조(50)와 연통되게 연결되어 외부로부터 첨가제인 감람석(橄欖石]) 분말을 포함하는 수용액을 공급받아 상기 혼합반응조(50)로 유통시키는 제3공급파이프(111)와, 상기 제3공급파이프(111) 상에 형성되어 유통되는 수용액을 강제 유통시키는 제5펌프(112)와, 상기 제3공급파이프(111) 상에 형성되어 상기 제3공급파이프(111)로 유통되는 수용액이 역류하는 것을 방지하는 제5역류방지밸브(113)로 구성된다.
즉, 도 2f에 도시된 바와 같이 상기 혼합액 공급로(60,70)를 통해 상기 혼합반응조(50)로 유입된 혼합액의 반응을 촉진하시 위해 상기 첨가제 공급로(110)의 제3공급파이프(111)를 통해 감람석 분말이 포함되는 수용액을 상기 혼합반응조(50)로 강제 유통하여 공급한다.
이때, 상기 제5역류감지밸브(113)를 통해 상기 제3공급파이프(111)로 유통되는 수용액의 역류를 방지하는 동시에, 상기 혼합반응조(50)에서 생산되는 가스가 상기 제3공급파이프(111)로 역류하는 것을 안정적으로 방지함은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제3왕수 공급로(120)는 상기 혼합반응조(50)와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 혼합반응조(50)로 유통시키는 제4공급파이프(121)와, 상기 제4공급파이프(121) 상에 형성되어 상기 제4공급파이프(121)로 왕수를 강제 유통시키는 제6펌프(122)와, 상기 제4공급파이프(121) 상에 형성되어 유통되는 왕수가 역류하는 것을 방지하는 제6역류방지밸브(123)로 구성된다.
즉, 도 2f에 도시된 바와 같이 외부로부터 상기 제4공급파이프(121)로 유입된 왕수는 상기 제6펌프(122)를 통해 강제 이송되어 상기 혼합반응조(50)로 공급되며, 이때 공급되는 왕수는 상기 제6역류방지밸브(123)로 인해 역류가 방지되어 상기 제4공급파이프(121)를 통해 안정적으로 상기 혼합반응조(50)로 공급된다.
여기서, 상기 혼합반응조(50)에서 왕수와 구리 및 철의 반응으로 발생되는 가스 역시 상기 제6역류방지밸브(123)로 인해 상기 제4공급파이프(121)를 타고 외부로 역류 배출되는 것이 안정적으로 방지됨은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전기분해 석출기(130)는 상기 혼합반응조(50)에 수용된 혼합물을 공급받고, 그 혼합물을 전기분해하여 혼합물에 잔존하는 금속을 석출하는 것으로, 통상의 전기분해 석출장치를 사용함으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 혼합물 공급로(140)는 일단은 상기 혼합반응조(50)와 연통되게 연결되고 타단은 상기 전기분해 석출기(130)와 연통되게 연결되어 상기 혼합반응조(50)의 수용된 혼합물을 상기 전기분해 석출기(130)로 유통시키는 제3유통파이프(141)와, 상기 제3유통파이프(141) 상에 형성되어 상기 제3유통파이프(141)로 혼합물을 강제 유통시키는 제7펌프(142)와, 상기 제3유통파이프(141) 상에 형성되어 유통되는 혼합물이 역류하는 것을 방지하는 제7역류방지밸브(143)로 구성된다.
즉, 도 2h에 도시된 바와 같이 상기 혼합반응조(50)에서 반응이 완료된 혼합물은 상기 제3유통파이프(141)를 통해 강제 유통되어 상기 전기분해 석출기(130)로 공급되며, 이때 유통되는 혼합물은 상기 제7역류방지밸브(143)로 인해 역류가 방지되어 상기 제3유통파이프(141)를 통해 안정적으로 상기 전기분해 석출기(130)로 공급된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1반응조(10)와 제2반응조(30) 및 혼합반응조(50)에 각각 설치되어 상기 반응조(10,30,50)의 온도가 상승되는 것을 방지하는 냉각장치(150)를 더 포함하여 구성되되,
상기 냉각장치(150)는 내부에 냉각수가 수용되되, 상부가 개방되어 상기 반응조(10,30,50)의 하부가 잠액되도록 하는 냉각용기(151)와, 상기 냉각용기(151)의 바깥쪽에 위치되되, 양단이 상기 냉각용기(151)와 연통되게 연결되어 상기 냉각용기(151)에 수용된 냉각수를 외부로 순환시킨 후에 상기 냉각용기(151)로 다시 유입시키는 순환파이프(152)와, 상기 순환파이프(152) 상에 형성되어 상기 순환파이프(152) 내부로 상기 냉각용기(151)에 수용된 냉각수가 강제 순환되도록 하는 제8펌프(153)와, 상기 순환파이프(152) 상에 설치되어 상기 순환파이프(152)로 유통되는 냉각수와 외부 공기와의 열교환을 유도하는 냉각 라디에이터(154:radiator)로 구성된다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 혼합반응조(50)에 설치되는 상기 냉각장치(150)의 냉각용기(151) 내부에는 상기 냉각용기(151)에 수용된 냉각수를 가열할 수 있는 발열히터(160)가 더 설치되어, 도 2g에 도시된 바와 같이 상기 냉각용기(151)에 수용된 냉각수를 가열하여 상기 혼합반응조(50)로 열을 제공하도록 한다.
상기와 같은 구성요소로 이루어지는 본 발명의 간단한 구조의 합금 동 제조장치(100)는 상기 제1반응조(10)와 제2반응조(30)에 왕수를 통해 각각 다른 금속을 용해하고, 그 금속이 용해된 혼합액을 각각 상기 혼합액 공급로(60,70)를 통해서 상기 혼합반응조(50)에 간편히 이송 혼합할 수 있어 혼합에 소요되는 시간이 종래에 대비하여 단축될 뿐만 아니라, 각각의 금속이 용해된 혼합액을 간편히 혼합할 수 있어 사용의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 금속이 용해되는 과정에서 상기 제1반응조(10) 및 제2반응조(30)에서 발생하는 염소가스를 상기 가스 공급로(80,90)를 통해 상기 혼합반응조(50)로 공급하여 반응의 촉진을 유도하는데 이용하여 원활한 반응을 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 종래에 염소가스를 중화하는데 소모되는 비용을 절감할 수 있어 장치의 운영관리가 용이한 효과가 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 간단한 구조의 합금 동 제조장치(100)는 다음과 같이 사용한다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 제1반응조(10)의 덮개(11)를 열어 상기 제1반응조(10)의 내부에 구리 1㎏을 투입한 후에 상기 덮개(11)를 닫아 상기 제1반응조(10)의 내부를 폐쇄하고 동시에, 상기 제2반응조(30)의 덮개(31)를 열어 상기 제2반응조(30)의 내부에 철 5㎏을 투입한 후에 상기 덮개(31)를 닫아 상기 제2반응조(31)의 내부를 폐쇄한다.
그런 후, 도 2b에 도시된 바와 같이 제1왕수 공급로(20)를 통해 상기 제1반응조(10)에 구리가 침지될 수 있도록 왕수를 서서히 투입하는 동시에, 제2왕수 공급로(40)를 통해 상기 제2반응조(30)에 철이 침지될 수 있도록 왕수를 서서히 투입한다.
그러면, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 제1반응조(10)에는 구리가 왕수에 용해되면서 염화구리의 생성이 유도되고, 상기 제2반응조(30)에는 철이 왕수에 용해되면서 염화철의 생성이 유도되며, 이때 발생되는 가스는 가스 공급로(80,90)의 진공흡입저장조(82,92)에 흡입 저장된다.
이때, 염산(HCl)이 HCl -> H+ + Cl- 로 분해되는 과정에서 높은 에너지가 발생하는 특성상 상기 반응조(10,30)의 온도가 고온으로 상승하게 되는데, 도 2d에 도시된 바와 같이 온도의 상승으로 인한 안전사고의 위험을 방지하기 위해 냉각장치(150)를 통해 상기 반응조(10,30)의 온도를 50 내지 100℃로 유지함이 안전상 바람직하다.
그런 후, 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 제1반응조(10) 및 제2반응조(30)에서 반응이 완료된 혼합액은 상기 혼합액 공급로(60,70)를 통해서 혼합반응조(50)로 투입되어 서로 혼합된다.
이때, 도 2f에 도시된 바와 같이 상기 혼합반응조(50)로 투입된 혼합액의 반응을 촉진하기 위해 상기 첨가제 공급로(110)를 통해 감람석 분말이 포함된 수용액을 상기 혼합반응조(50)로 투입 첨가하는 동시에, 제3왕수 공급로(120)를 통해서 왕수를 보충 투입한다. 동시에, 상기 가스 공급로(80,90)를 통해서 상기 진공흡입저장조(82,92)에 저장된 가스(염소가스 포함)를 상기 혼합반응조(50)에 강제 유통시켜 염화구리(Ⅰ)와 염화구리(Ⅱ)와 염화제일철 및 염화제이철의 원활한 생성반응을 촉진 유도한다.
여기서, 상기 혼합반응조(50)의 온도가 혼합물의 반응으로 인해 상승되므로 안전사고의 위험을 방지하기 위해, 도 2f에 도시된 바와 같이 상기 냉각장치(150)를 통해 상기 혼합반응조(50)의 온도를 50 내지 100℃로 유지한다.
그런 후, 도 2g에 도시된 바와 같이 상기 혼합반응조(50)에 수용된 혼합액의 반응이 완료되면, 발열히터(160)를 작동하여 50℃ 이하의 온도로 5시간 동안 가열한 후, 상온 상태에서 72시간 유지한다.
그런 후, 도 2h에 도시된 바와 같이 상기 혼합반응조(50)에 수용된 혼합물을 혼합물 공급로(140)를 통해 전기분해 석출기(130)로 이송시켜 전기분해를 통해 혼합물로부터 금속(합금 동)을 간편히 석출한다.
이때, 석출된 금속은 용광로를 통해 용융하여 불순물을 걸러내어 사용함이 바림직하다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
10. 제1반응조 11, 31. 덮개
20. 제1왕수 공급로 21. 제1공급파이프
22. 제1펌프 23. 제1역류방지밸브
30. 제2반응조 40. 제2왕수 공급로
41. 제2공급파이프 42. 제2펌프
43. 제2역류방지밸브 50. 혼합반응조
60. 제1혼합액 공급로 61. 제1유통파이프
62. 제3펌프 63. 제3역류방지밸브
70. 제2혼합액 공급로 71. 제2유통파이프
72. 제4펌프 73. 제4역류방지밸브
80. 제1가스 공급로 81. 제1가스 파이프
82. 제1진공흡입저장조 83. 제1양방향 제어밸브
84. 제1안전밸브 90. 제2가스 공급로
91. 제2가스 파이프 92. 제2진공흡입저장조
93. 제2양방향 제어밸브 94. 제2안전밸브
110. 첨가제 공급로 111. 제3공급파이프
112. 제5펌프 113. 제5역류방지밸브
120. 제3왕수 공급로 121. 제4공급파이프
122. 제6펌프 123. 제6역류방지밸브
130. 전기분해 석출기 140. 혼합물 공급로
141. 제3유통파이프 142. 제7펌프
143. 제7역류방지밸브 150. 냉각장치
151. 냉각용기 152. 순환파이프
153. 제8펌프 154. 냉각 라디에이터
160. 발열히터
100. 간단한 구조의 합금 동 제조장치

Claims (4)

  1. 내부에 왕수(aqua regia) 및 구리를 수용할 수 있는 공간을 가지되, 상부에는 내부의 개폐를 결정하는 덮개(11)가 형성되는 제1반응조(10);
    상기 제1반응조(10)와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 제1반응조(10)로 유통시키는 제1공급파이프(21)와, 상기 제1공급파이프(21) 상에 형성되어 상기 제1공급파이프(21)로 왕수를 강제 유통시키는 제1펌프(22)와, 상기 제1공급파이프(21) 상에 형성되어 유통되는 왕수가 역류하는 것을 방지하는 제1역류방지밸브(23)로 구성되는 제1왕수 공급로(20);
    내부에 왕수 및 철를 수용할 수 있는 공간을 가지되, 상부에는 내부의 개폐를 결정하는 덮개(31)가 형성되는 제2반응조(30);
    상기 제2반응조(30)와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 제2반응조(30)로 유통시키는 제2공급파이프(41)와, 상기 제2공급파이프(41) 상에 형성되어 상기 제2공급파이프(41)로 왕수를 강제 유통시키는 제2펌프(42)와, 상기 제2공급파이프(41) 상에 형성되어 유통되는 왕수가 역류하는 것을 방지하는 제2역류방지밸브(43)로 구성되는 제2왕수 공급로(40);
    내부에 공간을 가지되, 그 공간에는 상기 제1반응조(10)에서 반응이 완료되어 염화구리(copper chloride)를 포함하는 혼합액과, 상기 제2반응조(30)에서 반응이 완료되어 염화철(iron chloride)을 포함하는 혼합액이 수용되는 혼합 반응조(50);
    일단은 상기 제1반응조(10)와 연통되게 연결되고 타단은 상기 혼합 반응조(50)와 연통되게 연결되어 상기 제1반응조(10)의 염화구리 혼합액을 상기 혼합 반응조(50)로 유통시키는 제1유통파이프(61)와, 상기 제1유통파이프(61) 상에 형성되어 상기 제1유통파이프(61)로 염화구리 혼합액를 강제 유통시키는 제3펌프(62)와, 상기 제1유통파이프(61) 상에 형성되어 유통되는 염화구리 혼합액이 역류하는 것을 방지하는 제3역류방지밸브(63)로 구성되는 제1혼합액 공급로(60);
    일단은 상기 제2반응조(30)와 연통되게 연결되고 타단은 상기 혼합 반응조(50)와 연통되게 연결되어 상기 제2반응조(30)의 염화철 혼합액을 상기 혼합 반응조(50)로 유통시키는 제2유통파이프(71)와, 상기 제2유통파이프(71) 상에 형성되어 상기 제2유통파이프(71)로 염화철 혼합액를 강제 유통시키는 제4펌프(72)와, 상기 제2유통파이프(71) 상에 형성되어 유통되는 염화철 혼합액이 역류하는 것을 방지하는 제4역류방지밸브(73)로 구성되는 제2혼합액 공급로(70);
    상기 제1반응조(10)의 상부와 상기 혼합반응조(50)의 상부를 연통되게 연결하여 상기 제1반응조(10)에서 왕수와 구리의 반응과정에서 생성되는 가스를 상기 혼합반응조(50)로 유통시키는 제1가스파이프(81)와, 상기 제1가스파이프(81) 상에 형성되어 상기 제1반응조(10)에서 생성되는 가스를 흡입 저장하고, 그 저장된 가스를 상기 혼합반응조(50)로 배출하는 제1진공흡입저장조(82)와, 상기 제1가스파이프(81) 상에 형성되어 유통되는 가스의 양을 제어하는 제1양방향 제어밸브(83)와, 상기 제1가스파이프(81) 상에 형성되어 상기 제1가스파이프(81)의 개폐를 결정하는 제1안전밸브(84)로 구성되는 제1가스 공급로(80);
    상기 제2반응조(30)의 상부와 상기 혼합반응조(50)의 상부를 연통되게 연결하여 상기 제2반응조(30)에서 왕수와 철의 반응과정에서 생성되는 가스를 상기 혼합반응조(50)로 유통시키는 제2가스파이프(91)와, 상기 제2가스파이프(91) 상에 형성되어 상기 제2반응조(30)에서 생성되는 가스를 흡입 저장하고, 그 저장된 가스를 상기 혼합반응조(50)로 배출하는 제2진공흡입저장조(92)와, 상기 제2가스파이프(91) 상에 형성되어 유통되는 가스의 양을 제어하는 제2양방향 제어밸브(93)와, 상기 제2가스파이프(91) 상에 형성되어 상기 제2가스파이프(91)의 개폐를 결정하는 제2안전밸브(94)로 구성되는 제2가스 공급로(90);
    상기 혼합반응조(50)와 연통되게 연결되어 외부로부터 첨가제인 감람석(橄欖石]) 분말을 포함하는 수용액을 공급받아 상기 혼합반응조(50)로 유통시키는 제3공급파이프(111)와, 상기 제3공급파이프(111) 상에 형성되어 유통되는 수용액을 강제 유통시키는 제5펌프(112)와, 상기 제3공급파이프(111) 상에 형성되어 상기 제3공급파이프(111)로 유통되는 수용액이 역류하는 것을 방지하는 제5역류방지밸브(113)로 구성되는 첨가제 공급로(110);
    상기 혼합반응조(50)와 연통되게 연결되어 외부로부터 왕수를 공급받아 상기 혼합반응조(50)로 유통시키는 제4공급파이프(121)와, 상기 제4공급파이프(121) 상에 형성되어 상기 제4공급파이프(121)로 왕수를 강제 유통시키는 제6펌프(122)와, 상기 제4공급파이프(121) 상에 형성되어 유통되는 왕수가 역류하는 것을 방지하는 제6역류방지밸브(123)로 구성되는 제3왕수 공급로(120);
    상기 혼합반응조(50)에 수용된 혼합물을 공급받고, 그 혼합물을 전기분해하여 혼합물에 잔존하는 금속을 석출하는 전기분해 석출기(130); 및
    일단은 상기 혼합반응조(50)와 연통되게 연결되고 타단은 상기 전기분해 석출기(130)와 연통되게 연결되어 상기 혼합반응조(50)의 수용된 혼합물을 상기 전기분해 석출기(130)로 유통시키는 제3유통파이프(141)와, 상기 제3유통파이프(141) 상에 형성되어 상기 제3유통파이프(141)로 혼합물을 강제 유통시키는 제7펌프(142)와, 상기 제3유통파이프(141) 상에 형성되어 유통되는 혼합물이 역류하는 것을 방지하는 제7역류방지밸브(143)로 구성되는 혼합물 공급로(140);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 합금 동 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1반응조(10)와 제2반응조(30) 및 혼합반응조(50)에 각각 설치되어 상기 반응조(10,30,50)의 온도가 상승되는 것을 방지하는 냉각장치(150)를 더 포함하여 구성되되,
    상기 냉각장치(150)는,
    내부에 냉각수가 수용되되, 상부가 개방되어 상기 반응조(10,30,50)의 하부가 잠액되도록 하는 냉각용기(151)와,
    상기 냉각용기(151)의 바깥쪽에 위치되되, 양단이 상기 냉각용기(151)와 연통되게 연결되어 상기 냉각용기(151)에 수용된 냉각수를 외부로 순환시킨 후에 상기 냉각용기(151)로 다시 유입시키는 순환파이프(152)와,
    상기 순환파이프(152) 상에 형성되어 상기 순환파이프(152) 내부로 상기 냉각용기(151)에 수용된 냉각수가 강제 순환되도록 하는 제8펌프(153)와,
    상기 순환파이프(152) 상에 설치되어 상기 순환파이프(152)로 유통되는 냉각수와 외부 공기와의 열교환을 유도하는 냉각 라디에이터(154:radiator)로 구성되는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 합금 동 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 혼합반응조(50)에 설치되는 상기 냉각장치(150)의 냉각용기(151) 내부에는 상기 냉각용기(151)에 수용된 냉각수를 가열할 수 있는 발열히터(160)가 더 설치되어,
    상기 냉각용기(151)에 수용된 냉각수를 가열하여 상기 혼합반응조(50)로 열을 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 합금 동 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응조(10,30,50)는 내산성의 FRP(fiber reinforced plastics)와 폴리에틸렌(PE) 및 유리 소재 중에서 선택되는 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 간단한 구조의 합금 동 제조장치.
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