KR101760488B1 - 마그네슘 제조장치 - Google Patents

Abstract

마그네슘 제조장치가 개시된다. 개시된 마그네슘 제조장치는 내부에 마그네슘 단광이 채워지며 열에 의해 산화마그네슘의 환원 반응이 이루어지는 반응관과, 반응관의 상부에 삽입 설치되며 반응관에서 생성된 마그네슘 증기를 응축시키는 응축관과, 응축관의 상단부와 일체로 구성되며 반응관의 상단부를 폐쇄하는 상부 커버를 포함할 수 있다.

Description

마그네슘 제조장치 {DEVICE FOR MANUFACTURING MAGNESIUM}

본 발명의 예시적인 실시예는 단광을 열원화하여 순 마그네슘을 제조하기 위한 마그네슘 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마그네슘 크라운의 분리 작업이 용이한 마그네슘 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 마그네슘을 함유한 합금 재료는 우수한 기계 가공성과 높은 진동 감쇠능, 진동 및 충격에 대한 탁월한 흡수성, 경량성, 우수한 전자파 차폐 특성이 있다. 이러한 이유로 최근에는 컴퓨터, 카메라, 휴대전화 등의 부품으로 마그네슘의 사용이 확대되고 있다.

통상 마그네슘(Mg)은 반응관을 통해 마그네슘이 포함된 단광을 반응 온도까지 가열하여 순 마그네슘을 얻는 열환원법을 이용하여 제조되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 마그네슘 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 마그네슘 제조장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 마그네슘 제조장치(200)는 내부에 마그네슘 단광이 채워지며 산화 마그네슘의 환원 반응이 이루어지는 반응관(110)과, 반응관(110)의 외측에 설치되어 그 반응관(110)을 가열하기 위한 가열로(도면에 도시되지 않음)와, 반응관(110)에 연결되어 그 반응관(110)에서 생성된 마그네슘 증기를 고체 상태의 마그네슘으로 응축시키는 응축기(130)를 구비한다.

이에 반응관(110)은 가열로(도면에 도시되지 않음)에 의해 외측에서 열을 전달받아 내부의 마그네슘 단광을 반응온도로 가열할 수 있게 된다.

상기 반응관(110)은 가열로(도면에 도시되지 않음)에 수직으로 설치된다. 상기 가열로(도면에 도시되지 않음)는 반응관(110)을 감싸며 반응관(110)의 외주면을 가열하게 된다. 상기 반응관(110)의 상부에는 응축기(130)가 설치된다.

한편, 종래 기술에 따른 마그네슘 제조장치(200)에는 반응관(110)의 내부를 진공 분위기로 조성하는 진공 펌프 등의 진공조성유닛(118)이 구비되고, 반응관(110)의 상부에는 응축기(130)에 대응하여 냉각 자켓(140)이 설치되며, 반응관(110)의 상단부에는 상부 커버(151)가 설치되고, 반응관(110)의 내부에서 응축기(130)의 하측에는 방열판(161)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 응축기(130)의 상단부에는 응축기 커버(131)가 설치되어 있다.

따라서, 종래 기술에서는 마그네슘 단광이 반응관(110)에 장입되면, 진공조성유닛(118)을 통해 반응관(110)의 내부를 진공 분위기(대략 1 torr 이하)로 조성한 상태에서, 반응관(110) 외부의 가열로(도면에 도시되지 않음)를 통해 반응관(110)에 약 1200℃정도의 열을 공급한다.

그러면, 반응관(110) 내부의 산화 마그네슘이 고온의 저진공 상태에서 환원 반응을 일으키며 마그네슘 증기를 발생시킨다.

이렇게 발생된 마그네슘 증기는 반응관(110)에 연결된 응축기(130)에서 응축되는 바, 응축기(130)에 대응하는 냉각 자켓(140)으로 냉각 매체를 공급하여 마그네슘 증기를 응축시킴으로써 마그네슘 증기가 고체 상의 마그네슘 크라운(crown)(도 2에서의 "C")으로 석출되고, 일련의 공정이 완료되면 반응관(110) 상부를 개방하여 응축된 마그네슘 크라운(C)을 추출한다.

여기서, 상기 마그네슘 증기는 진공조성유닛(118)에 의해 응축기(130)의 내부로 이동하고, 열영동에 의해 응축기(130)의 내부 벽면부터 마그네슘 증기가 증착하기 시작하여 중심 방향으로 마그네슘 크라운(C)이 축적될 수 있다.

한편, 종래 기술에서는 응축기(130) 내부의 마그네슘 크라운(C)을 추출하고, 마그네슘 단광을 반응관(110)에 장입하기 위해서는 우선 상부 커버(151)를 오픈하고, 응축기(130)를 외부로 분리한 상태에서 마그네슘 단광의 장입 및 마그네슘 크라운(C)의 분리 작업이 이루어진다.

그리고 상기 마그네슘 단광(110)을 반응관(110)의 내부에 장입한 상태에서는 응축기(130)를 반응관(110)의 내부에 장착하고, 상부 커버(151)를 폐쇄시키는 공정이 이루어진다.

그런데, 종래 기술에서는 응축기(130)로부터 마그네슘 크라운(C)을 분리하기 위해서는 상부 커버(151)를 오픈하고, 응축기(130)를 반응관(110)으로부터 분리한 다음, 다시 마그네슘 크라운(C)을 응축기(130)로부터 분리해 내는 과정이 수반되어야 하는 비연속적인 생산 과정이 이루어지므로, 마그네슘 크라운(C)의 추출 조업이 복잡하고, 마그네슘 크라운(C)을 분리하는데 많은 시간이 소모되어 열효율이 떨어지고 생산성 또한 저하되는 문제가 발생된다.

특히, 종래 기술에서는 응축기(130)의 마그네슘 증기 유입 부분에서 응축된 마그네슘 크라운(C)의 두께가 더 얇고, 응축기 커버(131) 측에서 응축된 마그네슘 크라운(C)의 두께가 더 두꺼우므로, 반응관(110)으로부터 응축기(130)의 분리가 용이하더라도 그 응축기(130)로부터 마그네슘 크라운(C)을 분리하는데 어려움을 겪고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 반응관으로부터 응축기를 용이하게 분리하고, 응축관으로부터 마그네슘 크라운을 더욱 용이하게 분리할 수 있도록 한 마그네슘 제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 제조장치는, 내부에 마그네슘 단광이 채워지며 열에 의해 산화마그네슘의 환원 반응이 이루어지는 반응관과, 상기 반응관의 상부에 삽입 설치되며 상기 반응관에서 생성된 마그네슘 증기를 응축시키는 응축관과, 상기 응축관의 상단부와 일체로 구성되며, 상기 반응관의 상단부를 폐쇄하는 상부 커버를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 마그네슘 제조장치에 있어서, 상기 응축관은 상기 반응관의 내측 상부에 지지되며, 원통형으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 마그네슘 제조장치에 있어서, 상기 응축관은 상단부에서 하단부로 갈수록 그 내경이 점차 증가하는 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 마그네슘 제조장치에 있어서, 상기 상부 커버는 상기 응축관에서 응축되는 마그네슘을 포집하기 위한 포집부재가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 마그네슘 제조장치에 있어서, 상기 포집부재는 상기 상부 커버의 저면에 설치되며, 상기 응축관의 내부로 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 마그네슘 제조장치에 있어서, 상기 포집부재는 갈고리 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 마그네슘 제조장치에 있어서, 상기 포집부재는 상기 상부 커버의 저면에 길게 설치되는 수직 바아와, 상기 수직 바아에 수평 방향으로 설치되는 수평 바아를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 마그네슘 제조장치에 있어서, 상기 반응관의 상단부와 상부 커버 사이에는 오-링이 설치될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 응축관으로부터 마그네슘 크라운을 분리하는 과정이 연속적으로 이루어지므로, 마그네슘 크라운의 분리 작업이 단순해지고, 마그네슘 크라운을 분리하는 조업 시간이 단축되어 생산성과 열효율이 증가하게 된다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 마그네슘 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 마그네슘 제조장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 제조장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

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.

이와 같은 도면은 본 발명의 바람직한 실시 예와 기술적인 사상 또는 특징 등을 구체적이고 명확하게 설명하기 위한 참고용이므로, 실제 제품 또는 설비의 설계 사양과 다를 수도 있음을 미리 밝혀둔다.

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.

하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2, 제3 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 제조장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 제조장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이하 설명에서는 마그네슘을 제조하기 위한 장치를 예로서 설명하나, 이에 한정되지 않으며, 마그네슘을 포함한 모든 금속의 열환원 제련 공정을 위한 제조 장치에 모두 적용 가능하다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 제조장치(100)는 마그네슘이 포함된 단광을 반응 온도까지 가열하여 순 마그네슘을 제조하기 위한 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 의한 상기 마그네슘 제조장치(100)는 기본적으로, 내부에 마그네슘 단광이 채워지며 열에 의해 산화 마그네슘의 환원 반응이 이루어지는 반응관(10)과, 반응관(10)의 상부에 삽입 설치되어 그 반응관(10)에서 생성된 마그네슘 증기를 응축시키는 응축관(30)과, 응축관(30)의 상단부와 일체로 구성되어 반응관(10)의 상단부를 폐쇄하는 상부 커버(50)를 포함하고 있다.

상기에서 반응관(10)은 수직으로 설치되며, 도면에 도시되지 않은 가열로에 의해 열을 전달받아 마그네슘 단광을 가열한다.

상기 응축관(30)은 원통 형상으로 이루어지며, 반응관(10)의 내측 상부에 지지되고, 상단부에서 하단부로 갈수록 그 내경이 점차 증가하는 형상으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에서, 상기 상부 커버(50)는 이의 저면이 응축관(30)의 상단부와 일체로 연결되는데, 그 저면에는 응축관(30)에서 응축되는 마그네슘을 포집하기 위한 포집부재(70)가 설치된다.

상기에서 포집부재(70)는 상부 커버(50)의 저면에 설치되며, 응축관(30)의 내부로 배치되고, 갈고리 형태로 이루어지는 바, 상부 커버(50)의 저면에 길게 설치되는 수직 바아(71)와, 수직 바아(71)에 수평 방향으로 설치되는 수평 바아(73)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 반응관(10)의 상단부와 상부 커버(50) 사이에는 그 반응관(10) 내부의 진공 상태를 실링하는 오-링(81)이 설치될 수 있다.

도면에서 미설명된 참조 부호 91은 응축관(30)의 외측에서 반응관(10)에 설치되어 응축관(30)을 냉각시키는 냉각 자켓을 나타내며, 참조 부호 92는 반응관(10)의 내부를 진공 분위기로 조성하는 진공 펌프 등의 진공 조성유닛을 나타내고, 참조 부호 93은 반응관(10)의 내부에서 응축관(30)의 하측에 설치되는 방열판을 나타낸다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 마그네슘 제조장치(100)에 의하면, 마그네슘 단광이 반응관(10)에 장입되면, 진공 조성유닛(92)을 통해 반응관(10)의 내부를 진공 분위기로 조성한 상태에서, 반응관(10) 외부의 가열로(도면에 도시되지 않음)를 통해 반응관(10)에 약 1200℃정도의 열을 공급한다.

그러면, 반응관(10) 내부의 산화 마그네슘이 고온의 저진공 상태에서 환원 반응을 일으키며 마그네슘 증기를 발생시키고, 이렇게 발생된 마그네슘 증기는 응축관(30)에서 응축되는 바, 응축관(30)에 대응하는 냉각 자켓(91)으로 냉각 매체를 공급하여 마그네슘 증기를 응축시킴으로써 마그네슘 증기가 응축관(30)의 내부에서 포집부재(70)에 증착되며 고체 상태의 마그네슘 크라운(crown)(도 4에 "C"로 표시)으로 석출된다.

여기서, 상기 마그네슘 증기가 응축관(30)의 내부에서 포집부재(70)에 증착됨에 따라 응축관(30)을 기준으로 마그네슘 증기가 유입되는 부분에서부터 상부 커버(50)까지 마그네슘 크라운(C)의 두께 차이는 거의 없게 된다.

이러한 상태에서, 본 발명의 실시예에서는 응축관(30)을 반응관(10)의 내부로부터 분리하고, 그 응축관(30) 내부의 마그네슘 크라운(C)을 분리해야 하는데, 우선 상부 커버(50)를 들어 올려 응축관(30)을 반응관(10)으로부터 분리해 낸다.

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 응축관(30)으로부터 마그네슘 크라운(C)을 분리한다. 이 때, 응축관(30)은 상단부에서 하단부로 갈수록 그 내경이 점차 증가하는 형상으로 이루어지고, 마그네슘 크라운(C)이 포집부재(70)에 응축관(30)의 길이 방향을 따라 두께 차이 없이 증착됨에 따라 작은 하중 혹은 압력에도 쉽게 응축관(30)의 내벽면으로부터 분리될 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 응축관(30)을 반응관(10)으로부터 분리하고, 응축관(30)으로부터 마그네슘 크라운(C)을 분리하는 과정이 연속적으로 이루어지므로, 마그네슘 크라운(C)의 분리 작업이 단순해지고, 마그네슘 크라운(C)을 분리하는 조업 시간이 단축되어 생산성과 열효율이 증가하게 된다.

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... 반응관
30... 응축관
50... 상부 커버
70... 포집부재

Claims (8)

1. 내부에 마그네슘 단광이 채워지며 열에 의해 산화마그네슘의 환원 반응이 이루어지는 반응관;
   상기 반응관의 상부에 삽입 설치되며, 상기 반응관에서 생성된 마그네슘 증기를 응축시키는 응축관; 및
   상기 응축관의 상단부와 일체로 구성되며, 상기 반응관의 상단부를 폐쇄하는 상부 커버;를 포함하고,
   상기 상부 커버에는 상기 응축관에서 응축되는 마그네슘을 포집하기 위한 포집부재가 설치되되,
   상기 포집부재는 상기 상부 커버의 저면에 설치되며, 상기 응축관의 내부로 배치되고, 상기 상부 커버의 저면에 길게 설치되는 수직 바아 및 상기 수직 바아에 수평 방향으로 설치되는 수평 바아를 가진 갈고리 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 제조장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 응축관은,
   상기 반응관의 내측 상부에 지지되며, 원통형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 제조장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 응축관은 상단부에서 하단부로 갈수록 그 내경이 점차 증가하는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 제조장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1 항에 있어서,
   상기 반응관의 상단부와 상부 커버 사이에는 오-링이 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네슘 제조장치.
   

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