KR101842092B1 - Direct Reduced Copper Apparatus and Method therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직접환원동 제조 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 동 및 동합금 제련시 발생하는 동 부산물로부터 유동층 환원 반응을 이용하여 고순도의 동으로 환원하여 회수하는 직접환원동 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 직접환원동 제조 장치는 동 부산물 및 환원 가스가 각각 공급되도록 형성되어, 상기 동 부산물이 상기 환원 가스에 의해 환원 반응하여 고체 상태의 동이 생성되도록 형성되는 반응기; 상기 반응기에서 생성된 동을 상기 반응기로부터 배출 저장되도록 상기 반응기의 하단부에 연통 형성되는 금속 회수부; 상기 반응기에서 미반응한 환원 가스가 배출되는 가스 버닝 장치; 상기 동 부산물이 상기 가스 버닝 장치로 배출되지 않도록 상기 반응기 상부에 설치되는 배플;을 포함한다.
The present invention relates to an apparatus and a method for directly reducing copper. More particularly, the present invention relates to an apparatus and a method for directly reducing copper by reducing copper ash from copper byproducts generated during copper and copper alloy smelting to a high purity copper using a fluidized bed reduction reaction.
The apparatus for directly reducing copper according to the present invention comprises: a reactor formed to supply copper by-products and a reducing gas, respectively, the copper by-products being reduced by the reducing gas to produce copper in a solid state; A metal recovery unit connected to a lower end of the reactor so as to discharge copper generated in the reactor from the reactor; A gas burning device for discharging unreacted reducing gas from the reactor; And a baffle installed at an upper portion of the reactor to prevent the copper by-product from being discharged to the gas burning apparatus.

Description

직접환원동 제조 장치 및 방법{Direct Reduced Copper Apparatus and Method therefor}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a direct reduction copper apparatus and method therefor,

본 발명은 직접환원동 제조 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 동 및 동합금 제련시 발생하는 동 부산물로부터 유동층 환원 반응을 이용하여 고순도의 동으로 환원하여 회수하는 직접환원동 제조 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for directly reducing copper. More particularly, the present invention relates to an apparatus and a method for directly reducing copper by reducing copper ash from copper byproducts generated during copper and copper alloy smelting to a high purity copper using a fluidized bed reduction reaction.

동 및 동 합금은 산업 전반에 다양하게 사용되고 있으며 그 수요는 날로 증가하고 있으나, 국내 광물자원의 빈약함으로 대부분 원료를 수입하는 실정이다. 자원 고갈, 가격변동, 자원보유국의 수출제어, 그리고 환경규제 등의 이유로 안정적인 확보가 어려워지고 있어 폐기물을 재활용하여 필요한 자원을 확보하는 도시광산의 순환활용을 통해 동 및 동합금을 제조하는 기술이 개발되고 있으며, 특히 동 및 동합금 제련 공정 중에 발생하는 드로스 및 분진의 경우 동광석보다 10배 이상의 동 함유량을 가지며, 재활용 가치가 매우 높은 희유 금속 및 귀금속이 미량으로 함유되어 있다. 현재 동 및 동합금 제련 드로스 발생량은 연간 12만톤 발생하며 4,800억 원의 가치가 있고, 분진으로 발생하는 폐기물은 연간 4만 톤으로 640억 원의 가치가 있어 이러한 드로스와 분진의 재활용 시 연간 총 16만 톤, 5,440억 원의 자원회수가치가 있다. Copper and copper alloys are widely used throughout the industry and their demand is increasing day by day, but most of the raw materials are imported due to the weakness of domestic mineral resources. Due to resource depletion, price fluctuations, export control by resource-rich countries, and environmental regulations, it is becoming difficult to secure stable supply of resources. Recycling of waste and securing necessary resources, technology for manufacturing copper and copper alloy In particular, dross and dust generated during the copper and copper alloy smelting process contain trace amounts of rare metals and precious metals, which have a copper content 10 times or more higher than copper ores and have very high recycling value. At present, copper and copper alloy smelting debris generates 120,000 tons per year and worth 480 billion won. Waste generated by dust is 40,000 tons per year, worth 64 billion won. In the case of recycling of such dross and dust, 10,000 tons, and resource recovery value of 544 billion won.

이러한 유가자원에 대한 경제적인 재자원화 기술개발은 수입대체 뿐 아니라 자원 확보 및 환경보전에도 기여할 수 있다. Development of economical recycling technology for such oil resources can contribute not only to import substitution but also to resource securing and environmental preservation.

동 및 동합금 제련 부산물에서 동 및 아연의 회수 및 자원화를 위한 기술은 건식법과 습식법으로 나뉘어진다. 상기의 동제련 부산물에서 습식법을 통해서 동 및 아연을 회수하기 위해서는 석출법, 치환법, 이온 교환법, 용매 추출법, 전해 정련법 등의 기술을 혼합 사용하여 사용하고 있다. Techniques for recovery and recycling of copper and zinc from copper and copper alloy smelting byproducts are divided into a dry method and a wet method. To recover copper and zinc from copper smelting by-products through the wet process, techniques such as precipitation, substitution, ion exchange, solvent extraction and electrolytic refining are used in combination.

상기 동제련 부산물의 대량 처리를 위해서는 건식법이 주로 사용되어지는데, 이러한 건식공정은 다시 TSL 공법과 PRIMUS 공법으로 나뉘어진다. TSL 법은 비철제련 공정 부산물들을 처리하는데 적합하며 널리 사용되고 있다. TSL 공법은 용융로와 휘발로로 구성되며 상부에 설치된 랜스를 통하여 고압의 연소용 가스의 비율을 달리하여 각각 노내의 용탕속으로 직접 주입하여 강력한 난류를 유발시켜 고온휘발 시켜, 용융환원된 유가금속의 회수가 가능하다. 잔유물은 불용성 슬래그로 안정화시켜 폐기하는 기술이다.The dry process is mainly used for mass-processing the copper smelting by-products, and the dry process is divided into the TSL process and the PRIMUS process. The TSL process is suitable for treating non-ferrous smelting by-products and is widely used. The TSL method consists of a melting furnace and a volatilization furnace. The liquefied gas is injected into the molten metal in the furnace at different ratios of high-pressure combustion gases through the lance provided at the top of the furnace. It is possible to recover. The residue is a technique for stabilizing and disposing of insoluble slag.

PRIMUS 법은 철광석 생펠릿 및 폐기물 생펠릿을 이용한 방법으로 이 공법은 다단노상로에 생펠릿을 장입하고 분체 석탄 및 연소용 공기를 취입하여 직접환원 과정을 통해 직접환원철을 제조하는데 특징으로 한다. The PRIMUS method uses iron oxide raw pellets and waste raw pellets. This method is characterized in that raw pellets are charged into a multi-stage furnace and powdered coal and combustion air are blown to produce directly reduced iron through direct reduction process.

제련 부산물의 건식 제련법의 경우 동 함유량이 낮은 경우 경제성에 문제가 있어, 공법의 적용이 어려울 뿐만 아니라, 반응 시간 및 높은 온도로 인해 목적 금속이 아닌 기타 산화물이 함께 환원되어, 회수되는 금속을 용융 시켜 층 분리를 이용해 목적 금속을 회수하는 단점이 있다. 특히 TSL법의 경우 가스 핸들링 설비의 개선이 필요하며, 장입되는 제련 부산물이 미분인 경우 비산 방지 대책이 필요할 뿐만 아니라, 비산으로 인해 회수율 및 처리량이 감소하는 단점이 있다. PRIMUS 법의 경우 내화물의 수명이 짧아 효율이 70% 미만 수준으로 알려져 있다. 습식 제련의 경우, 원료의 성분이 중요한데, 회수되는 물질에 목적 금속 외에 불순물이 함께 회수 되는 경우가 있어, 회수율 및 고순도를 얻기 힘든 단점이 있다. 이러한 건/습식 문제점을 해결하기 위하여 공정기술의 난이도가 낮고, 유지비용이 저렴한 신 공정의 도입을 통해 직접환원동(DRC, Direct Reduction Copper)의 제조를 기반으로 한 새로운 시장 창출이 절실히 요구된다. In the dry smelting method of smelting by-products, when the copper content is low, there is a problem in economical efficiency, so that it is difficult to apply the method, and other oxides other than the target metal are reduced together due to reaction time and high temperature, There is a disadvantage in that the object metal is recovered using layer separation. Especially, in case of TSL method, it is necessary to improve the gas handling facility. In case that the smelting byproduct to be charged is differential, it is necessary not only to prevent scattering but also to reduce recovery and throughput due to scattering. In the PRIMUS method, the efficiency is known to be less than 70% due to the short life span of the refractory. In the case of wet smelting, the components of the raw material are important, and impurities other than the target metal may be recovered together with the recovered material, which makes it difficult to obtain the recovery rate and high purity. In order to solve such a dry / wet problem, it is urgently required to create a new market based on the manufacture of Direct Reduction Copper (DRC) through introduction of a new process which has low process difficulty and low maintenance cost.

직접환원동(DRC)는 동 및 동합금 제련 부산물을 유동층 환원 반응기를 이용하여 동 및 동합금 부산물을 연속적으로 환원하여 고순도 동으로 회수하는 전반적인 기술을 의미한다. Direct Reduced Copper (DRC) is an overall technology for copper and copper alloy smelting by-products which are continuously reduced copper and copper alloy by using a fluidized bed reduction reactor and recovered in high purity copper.

선행기술로서 동일 출원인이 출원한 국내등록특허 제10-1494256호는 유가 금속 분리시 발생하는 손실율을 최소화하고 회수 효율을 높이는 효과는 있지만, 아래와 같은 여러 가지 문제점을 가지고 있다.Korean Patent No. 10-1494256 filed by the same applicant as the prior art has an effect of minimizing the loss rate occurring in the separation of valuable metals and improving the recovery efficiency, but has the following problems.

첫째, 분산판을 디스크 타입으로 형성하여, 반응기 내에서 환원된 금속 분말이 괴성화(덩어리) 되어 반응기 아래쪽으로 떨어지거나, 분산판 주변에서 환원된 금속이 융착되어 분산판을 막는 현상이 발생하여 환원 가스의 공급이 원활하지 못해 정상적인 입자의 유동을 저해하며, 이러한 현상이 지속됨에 따라 분산판이 완전히 막히게 된다. 이 경우, 분산판을 청소 혹은 수리 하기 위해서는 반응기를 모두 분리/해체 하여야 하는 문제점이 있다. First, the dispersion plate is formed into a disk type, and the metal powder reduced in the reactor is compacted and falls down to the reactor, or the reduced metal is fused around the dispersion plate to block the dispersion plate, The supply of gas is not smooth and the flow of the normal particles is inhibited. As the phenomenon continues, the dispersion plate is completely clogged. In this case, there is a problem in that all of the reactors must be separated / disassembled in order to clean or repair the dispersing plate.

둘째, 상기 특허에서 사용한 반응기는 직경이 상하가 동일한 일자형이다. 반응기 내부로 공급되는 가스 유속을 증가시킬 경우, 가벼운 원료분체는 1차 분리기를 통해 완충챔버 상부에 쌓이게 된다. 완충챔버에 쌓인 원료분체는 별도의 캐리어 가스를 투입하여 반응기로 이송시키게 된다. 이때 원료분체 회수용 캐리어 가스가 반응기 내부로 공급되는 환원가스와 혼합되며 전체 반응기 내부의 유량이 증가한다. 이렇게 증가한 유량은 분체의 유동성에 영향을 끼쳐 유동 제어에 어려움이 있다. Second, the reactors used in the above patent have a straight shape with the same upper and lower diameters. When the gas flow rate supplied to the reactor is increased, the light raw material powder is accumulated on the buffer chamber through the primary separator. The raw powder accumulated in the buffer chamber is fed to the reactor by a separate carrier gas. At this time, the raw material powder recovery carrier gas is mixed with the reducing gas supplied into the reactor, and the flow rate in the entire reactor is increased. This increased flow rate affects the fluidity of the powder, which makes it difficult to control the flow.

셋째, 환원된 금속 분말을 회수 하기 위해 마련한 제 1금속 회수부는 반응기 하부에 기울어진 작은 직경의 관으로 연결되어 있다. 이 이송관은 반응기보다 1/4의 직경에 불과해 분체의 막힘으로, 환원된 금속의 회수는 원활이 이루어지지 않는다. 또한, 수직이 아닌 지면으로부터 30~45° 기울어져 있어 마찬가지로 환원된 금속의 배출은 제한적이다. 이러한 단점으로 금속 회수양이 제한적이고 단위 공정당 처리량이 적어 생산 효율을 저하시키는 문제점을 가지고 있었다.Third, the first metal recovery part provided for recovering the reduced metal powder is connected to the lower part of the reactor by a small-diameter pipe which is inclined. This transfer pipe is only 1/4 of the diameter of the reactor, and the powder is clogged so that the recovery of the reduced metal is not smooth. In addition, it is inclined 30 to 45 ° from the non-perpendicular ground, so that the emission of the reduced metal is likewise limited. This disadvantage has a problem that the amount of recovered metal is limited and the throughput per unit process is small and the production efficiency is lowered.

(문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-1494256호(2015.02.11.)(Document 1) Korean Patent Publication No. 10-1494256 (Feb.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 동 및 동합금 제련시 발생하는 동 부산물에 포함된 동을 회수함에 있어서, 동 부산물의 괴성화 공정 없이 환원 유동층에 투입하여 연속적인 공정으로 환원하여 고품위 동을 회수하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method for recovering copper contained in copper by-products generated during copper and copper alloy smelting, And to recover high quality copper.

또한, 본 발명은 전기 유도로 및 용해로를 이용한 공정이 불필요하여 유가 금속 분리시 발생하는 손실율을 최소화하고 경제적인 방법을 통하여 회수 효율을 높이는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention aims at minimizing the loss rate in the separation of valuable metals by using a process using an electric induction furnace and a melting furnace, and improving the recovery efficiency through an economical method.

또한, 본 발명은 튜브형태의 분산관을 설치하여 외부에서 탈착이 가능하며, 환원 금속의 융착으로 인한 분산관의 막힘 현상을 최소화하는데 그 목적이 있다. The present invention also provides a tube-shaped dispersion tube, which can be detached from the outside, and minimizes clogging of the dispersion tube due to fusion of the reducing metal.

또한, 본 발명은 반응기 내부에 배플을 설치하여 밀도가 낮은 분진의 비산으로 인한 손실을 방지하며, 반응기 형상을 개선하여 원료의 손실을 최소화하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention aims at providing a baffle inside the reactor to prevent loss due to scattering of dust having a low density, and to improve the shape of the reactor to minimize the loss of raw materials.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 동 부산물 및 환원 가스가 각각 공급되도록 형성되어, 상기 동 부산물이 상기 환원 가스에 의해 환원 반응하여 고체 상태의 동이 생성되도록 형성되는 반응기; 상기 반응기에서 생성된 동을 상기 반응기로부터 배출 저장되도록 상기 반응기의 하단부에 연통 형성되는 금속 회수부; 상기 반응기에서 미반응한 환원 가스가 배출되는 가스 버닝 장치; 상기 동 부산물이 상기 가스 버닝 장치로 배출되지 않도록 상기 반응기 상부에 설치되는 배플;을 포함하는, 동 부산물로부터 동을 회수하는 장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a reactor including: a reactor configured to supply a copper by-product and a reducing gas, respectively, so that the copper by-product is reduced by the reducing gas to generate solid copper; A metal recovery unit connected to a lower end of the reactor so as to discharge copper generated in the reactor from the reactor; A gas burning device for discharging unreacted reducing gas from the reactor; And a baffle disposed above the reactor so that the copper byproduct is not discharged to the gas burning apparatus.

상기 환원가스를 분산하기 위해 다수로 설치되는 분산관; 및 상기 분산관에 연결되어 상기 환원가스를 예열하는 가스 예열기;를 포함하는 것이 바람직하다. A plurality of dispersion tubes for dispersing the reducing gas; And a gas preheater connected to the dispersion pipe to preheat the reducing gas.

상기 금속 회수부에서 회수된 동을 용융 및 제련 공정에 투입되도록 하는 브리켓팅 머신;을 포함하는 것이 바람직하다. And a briquetting machine for feeding the copper recovered in the metal recovery part to the melting and smelting process.

상기 가스 버닝 장치는, 상기 반응기에서 생성되는 CO, CO2, 또는 미반응 환원 가스를 버너나 촉매 방식에 의해 완전 연소하여 대기로 배출하는 것이 바람직하다. In the gas burning apparatus, CO, CO 2, or unreacted reducing gas generated in the reactor is preferably completely burned by a burner or a catalytic system and discharged to the atmosphere.

상기 반응기는, 상부 반응기; 및 하부 반응기;를 포함하며, 상기 상부 반응기는 깔대기 형태로 형성되며, 상기 상부 반응기의 상부 직경은 상기 하부 반응기의 직경의 2배 이상인 것이 바람직하다. The reactor comprises an upper reactor; And a lower reactor, wherein the upper reactor is formed in the form of a funnel, and the upper diameter of the upper reactor is preferably at least twice the diameter of the lower reactor.

상기 반응기에 동 부산물을 투입하기 전에 동 부산물이 보관되는 분말 보관 장치;를 포함하며, 상기 분말 보관 장치는 환원 반응을 위해 동 부산물을 가열 보관하여 잔유 수분 및 유기물을 제거하고, 산화를 방지하기 위해 Ar, N2 등의 불활성 기체 분위기 제어를 수행하는 것이 바람직하다. And a powder storage device for storing the copper by-product before the copper byproduct is introduced into the reactor, wherein the powder storage device stores the copper by-product in a reducing reaction to remove residual water and organic matter, It is preferable to perform inert gas atmosphere control such as Ar and N2.

상기 분말 보관 장치에서 상기 반응기로 동 부산물을 이송하는 분말 투입기;를 포함하며, 상기 분말 투입기는 50미크론 이하의 미립자를 이송하기 위한 스크류 피더나 버킷 엘리베이터인 것이 바람직하다. And a powder injector for transferring the by-products from the powder storage device to the reactor, wherein the powder injector is a screw feeder or a bucket elevator for conveying fine particles of 50 microns or less.

상기 반응기와 상기 금속 회수부 사이에 설치되는 게이트 밸브;를 포함하는 것이 바람직하다. And a gate valve disposed between the reactor and the metal recovery unit.

상기 분산관은 튜브 형태이고, 상기 반응기 외부에서 장착 및 탈거가 가능한 것이 바람직하다. It is preferable that the dispersion tube is in the form of a tube and can be mounted and removed from the outside of the reactor.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 동 부산물이 환원 가스에 의해 환원 반응하여 고순도 동이 생성되는 동 생성 단계; 상기 생성된 동을 대기에 노출 없이 바로 회수하는 단계; 및 상기 동 생성 단계에서 미반응한 환원 가스를 연소시켜 배출하는 단계;를 포함하는 직접환원동 제조 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a process for producing copper, comprising: a copper generation step in which copper by-products are reduced by a reducing gas to produce high purity copper; Immediately recovering the generated copper without exposure to the atmosphere; And burning the unreacted reducing gas and discharging the unreacted reducing gas in the copper generating step.

상기 동 생성 단계는, 상기 동 부산물을 가열하여 수분 및 유기물을 제거하고, 불활성 기체 분위기에서 보관되는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. The copper generation step may include heating the copper by-product to remove moisture and organic matter, and storing the copper by-product in an inert gas atmosphere.

본 발명에 의하면, 동 부산물이 환원 가스에 의해 환원 반응하여 고순도의 동을 회수할 수 있도록 함으로써, 연속적으로 고순도의 동을 회수할 수 있고, 페슬러지에 대한 별도의 펠릿화 공정 등이 불필요하여 보다 단순하고 경제적인 방식으로 동을 회수할 수 있고, 동을 회수시 발생하는 손실율을 최소화하고 회수 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, copper byproducts can be recovered by reducing a reducing gas to recover copper of high purity, whereby copper of high purity can be continuously recovered, and a separate pelletizing step for the pulp sludge is not required. The copper can be recovered in a simple and economical manner, the loss rate occurring when copper is recovered can be minimized, and the recovery efficiency can be increased.

또한, 반응기에 배플을 설치하여, 동 부산물이 반응기로 유입되는 과정에서 발생하는 밀도가 낮은 분진의 비산에 의한 손실을 방지하는 효과가 있다. In addition, the baffle is installed in the reactor to prevent the loss due to the scattering of dust having a low density, which occurs during the process of flowing the copper byproduct into the reactor.

또한, 반응기로 유입되는 혼합 가스를 균일 분산시키는 분산관을 튜브형태로 구비함으로써, 분산관으로 인해 환원 금속의 융착이 발생하지 못하며, 반응기 외부에서 탈착이 가능하여 유지보수가 용이한 효과가 있다. In addition, since the dispersion tube for uniformly dispersing the mixed gas flowing into the reactor is provided in the form of a tube, fusion of the reducing metal is not caused due to the dispersion tube, and desorption is possible outside the reactor.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동 부산물로부터 동을 회수하는 장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 반응 전 동 부산물의 SEM 이미지 및 XRD 분석 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 반응 후 SEM 이미지 및 XRD 분석 결과 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 반응시 차압 변화 및 유량 제어 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회수된 직접환원동에 대한 확대 관찰한 사진을 나타낸 도면이다.
1 is a conceptual diagram illustrating an apparatus for recovering copper from copper by-products according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph of an SEM image and an XRD analysis result of a reduction reaction by-product according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a graph of an SEM image and an XRD analysis result after a reduction reaction according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a result of a differential pressure change and a flow rate control during a reduction reaction according to an embodiment of the present invention.
5 is a magnified photograph of the recovered direct reduced copper according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동 부산물로부터 동을 회수하는 장치를 도시한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating an apparatus for recovering copper from copper by-products according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 동 부산물로부터 동을 회수하는 장치(100)는 동 부산물 및 환원 가스가 각각 공급되도록 형성되어, 동 부산물이 환원 가스에 의해 환원 반응하여 고체 상태의 동이 생성되도록 형성되는 반응기(110), 반응기(110)에서 생성된 동을 반응기로부터 배출 저장되도록 반응기(110)의 하단부에 연통 형성되는 금속 회수부(130), 반응기(110)에서 미반응한 환원 가스가 배출되는 가스 버닝 장치(160), 동 부산물이 비산되어 가스 버닝 장치(160)로 유입되지 않도록 반응기(110) 상부에 설치되는 배플(115)을 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, an apparatus 100 for recovering copper from copper by-products according to an embodiment of the present invention is formed to supply copper by-products and a reducing gas, respectively, so that the copper by- A metal recovery unit 130 connected to the lower end of the reactor 110 so as to discharge the copper produced in the reactor 110 from the reactor 110 and a reactor 110 connected to the reactor 110, And a baffle 115 installed on the reactor 110 so that the by-products are scattered and not introduced into the gas burning apparatus 160.

동 부산물은 동 및 동합금 제련 부산물로서 동, 황동, 동 산화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 등이 될 수 있으며, 동 산화물의 형태는 CuO 및 Cu2O 등이 될 수 있다.The copper by-products may be copper, brass, copper oxide, silicon oxide, aluminum oxide and the like as copper and copper alloy smelting by-products, and the copper oxide may be CuO and Cu2O.

동 부산물은 반응기(110)에 투입되기 전에 분말형태로 분말 보관 장치(120)에 보관될 수 있다. 분말 보관 장치(120)는 동 및 동합금 제련 부산물인 동 부산물을 보관하기 위한 것으로, 환원 반응을 위해 동 부산물 분말을 가열 보관하여 잔유 수분 및 유기물을 1차 제거한다. The copper by-products may be stored in the powder storage device 120 in the form of powder before being input to the reactor 110. The powder storage device 120 is for storing copper by-products which are copper and copper alloy smelting byproducts, and the copper by-product powder is stored by heating for the reduction reaction to remove residual water and organic substances first.

또한, 분말 보관 장치(120)는 600℃ 미만의 온도 범위에서 운용되어 동 부산물 분말이 반응기(110)로 유입될 때 반응기(110)의 열 손실을 최소화하며, 동 부산물의 추가 산화를 방지하기 위해 아르곤(Ar)이나 질소(N2) 등의 불활성 기체 분위기를 제어할 수 있다. In addition, the powder storage device 120 is operated in a temperature range of less than 600 ° C to minimize the heat loss of the reactor 110 when the byproduct powder is introduced into the reactor 110, and to prevent further oxidation of the by- The inert gas atmosphere such as argon (Ar) or nitrogen (N2) can be controlled.

분말 보관 장치(120)에 보관된 동 부산물은 분말 투입기(125)를 통해 반응기(110)로 유입되며, 분말 투입기(125)는 분말 보관 장치(120)의 위치와 크기에 따라 다양한 기술이 적용될 수 있으며, 스크류 피더나 버킷 엘리베이터 방식으로 동 부산물의 분체 특성상 50 미크론 이하의 미립자를 안정적으로 반응기(110)로 이송될 수 있도록 제작할 수 있다. The byproducts stored in the powder storage device 120 flow into the reactor 110 through the powder feeder 125 and the powder feeder 125 can be adapted to various techniques depending on the position and size of the powder storage device 120 And fine particles having a size of 50 microns or less can be stably transported to the reactor 110 due to the powder characteristics of copper by-products in a screw feeder or a bucket elevator system.

반응기(110)는 동 및 동합금 제련 부산물인 동 부산물의 환원 반응을 통해 직접환원동(DRC)이 생성되는 장치로 최대 800℃ 미만의 온도로 운용될 수 있다. 반응기(110) 내부에서 동 부산물의 유동은 동 부산물의 밀도 및 입도에 의해 환원 반응 속도가 달라질 수 있으며, 안정적인 유동층 반응을 위해 반응기(110)의 가로길이(a)와 반응기(110)의 세로길이(b)의 비율이 1:2 이상으로 반응기(110)의 세로 길이가 긴 것이 바람직하다. 특히, 반응기(110) 세로 길이가 가로 길이보다 작을 경우, 동 부산물이 안식각(angle of repose)에 쌓여 환원이 원활히 이루어지지 않으므로, 안식각을 최소화 하는 형상이 바람직하다.The reactor 110 may be operated at a temperature of less than 800 ° C as a device for directly generating reducing copper (DRC) through a reduction reaction of copper by-products, copper and copper alloy smelting byproducts. The flow rate of the copper by-products in the reactor 110 may vary depending on the density and particle size of the copper byproduct, and the length (a) of the reactor 110 and the length (a) of the reactor 110 (b) is 1: 2 or more, and the longitudinal length of the reactor 110 is long. Particularly, when the longitudinal length of the reactor 110 is smaller than the transverse length, the by-product is piled up at an angle of repose and the reduction is not smoothly performed, so that the shape minimizing the angle of repose is preferable.

또한, 종래에 반응기의 직경이 상하가 동일한 일자형인 경우 환원 가스 유속을 증가시킬 경우 증가한 유량이 동 부산물 분말의 유동성에 영향을 끼쳐 유동 제어에 어려움이 발생하는 문제점이 발생하며, 본 발명은 이를 해결하기 위해, 반응기(110)는 상부 반응기(111)와 하부 반응기(112)를 포함하며, 상부 반응기(111)는 깔대기 형태를 가지며, 상부 반응기(111)의 상부 직경은 하부 반응기(112)의 직경의 2배 이상으로 확장되도록 형성한다. Further, in the case where the diameter of the reactor is the same as the diameter of the reactor, the increase of the flow rate of the reducing gas increases the flowability of the copper byproduct powder, which makes it difficult to control the flow. The upper reactor 111 has a funnel shape and the upper diameter of the upper reactor 111 is larger than the diameter of the lower reactor 112 2 < / RTI >

반응기(110) 내부에서 환원 반응은 500 ~ 1300℃ 내에서 진행하며, 동을 회수하기 위해 500 ~ 800℃ 내에서 환원 반응을 수행하는 것이 바람직하며, 환원 가스로 LNG를 사용할 경우 600 ~ 800℃를 사용하여 LNG 주성분인 CH4가 C, H2로 분해되어 환원 반응을 수행하게 된다. In the reactor 110, the reduction reaction proceeds in the range of 500 to 1300 ° C., and the reduction reaction is preferably performed at 500 to 800 ° C. in order to recover the copper. When LNG is used as the reducing gas, As a result, CH4, which is a main component of LNG, is decomposed into C and H2 to perform a reduction reaction.

분산관(140)은 불활성 기체 및 환원 가스를 반응기(110)에 유입시키기 위한 목적으로 설치되며, 동 부산물은 분산관(140)에 의해 분산된 환원 가스에 의해 유동화 반응을 일으킨다. 분산관(140)은 원활한 유동을 위해 최대 3개 이내로 병렬로 배치되어 동 부산물의 유동성을 활발히 할 수 있다. 활발한 유동성을 띈 동 부산물은 반응기(110)에서 보다 높은 기회로 환원 가스와 가스-고체 반응을 유도할 수 있다. The dispersion tube 140 is installed for the purpose of introducing the inert gas and the reducing gas into the reactor 110, and the by-product causes the fluidizing reaction by the reducing gas dispersed by the dispersion tube 140. The dispersion tubes 140 can be arranged in parallel within a maximum of three to facilitate fluidity of the by-products. Active byproducts with vigorous fluidity can induce a reducing gas and gas-solid reaction to a higher opportunity in the reactor 110.

분산관(140)의 분산 구멍은 5mm 이하의 일정한 크기로 다수 형성될 수 있다. The dispersion holes of the dispersion tube 140 may be formed to have a uniform size of 5 mm or less.

분산관(140)을 통해 반응기(110) 내부로 환원 가스와 불활성 가스가 동시에 주입될 수 있으며, 환원 가스와 불활성 가스 비율은 불활성 가스가 0~50% 수준으로 투입될 수 있다. A reducing gas and an inert gas can be simultaneously injected into the reactor 110 through the dispersion tube 140. The ratio of the reducing gas to the inert gas may be 0 to 50% of the inert gas.

가스 예열기(150)는 반응기(110)의 불활성 분위기 및 환원 분위기를 제어하기 위해 500 ~ 700℃의 온도로 가스를 예열하며, 예열된 가스는 분산관(140)을 통해 반응기로 공급된다. 가스 예열기의 온도가 낮거나, 가스 체류 시간이 짧은 경우 반응기 온도를 떨어뜨려 반응 효율을 낮추는 문제를 야기할 수 있으므로, 가스 체류 시간을 충분히 확보할 수 있도록 한다. 분산관(140)은 불활성 가스와 환원 가스의 믹싱 효과를 극대화 하기 위해 가스 혼합기(미도시)를 추가로 설치할 수 있다. The gas preheater 150 preheats the gas to a temperature of 500 to 700 ° C. to control the inert atmosphere and the reducing atmosphere of the reactor 110, and the preheated gas is supplied to the reactor through the dispersion tube 140. If the temperature of the gas preheater is low or the gas residence time is short, the reactor temperature may be lowered to lower the reaction efficiency, so that the gas residence time can be sufficiently secured. The dispersion tube 140 may further include a gas mixer (not shown) to maximize the mixing effect of the inert gas and the reducing gas.

또한, 가스 예열기(150)는 반응기(110) 뿐만 아니라 분말 보관 장치(120) 및 금속 회수부(130)에도 불활성 가스를 공급할 수 있도록 제작될 수 있다. The gas preheater 150 may be constructed to supply inert gas to the powder storage unit 120 and the metal recovery unit 130 as well as the reactor 110.

금속 회수부(130)는 반응기(110) 하단부에 연통되게 형성되며, 개폐가 가능하게 제작되어 환원 반응이 끝나고 직접환원동을 회수하게 된다. 환원된 동 금속의 재산화 방지를 위해 금속 회수부(130)는 아르곤(Ar)이나 질소(N2) 분위기로 제어가 가능하다.The metal recovery unit 130 is formed to communicate with the lower end of the reactor 110 and can be opened and closed, and the reduction reaction is completed and the reduction copper is recovered. The metal recovery unit 130 can be controlled in an atmosphere of argon (Ar) or nitrogen (N2) to prevent reoxidation of the reduced copper metal.

금속 회수부(130)와 반응기(110) 사이에는 게이트 밸브(135)가 설치되어, 환원 반응이 끝나면, 게이트 밸브(135)를 열어 환원된 동을 반응기(110) 하부에서 수직방향으로 자유 낙하시켜 환원된 동 분말을 반응기(110)로부터 모두 배출할 수 있다. 동 분말이 모두 배출되면 게이트 밸브(135)를 잠그고 분말 보관 장치(120)로부터 동 부산물을 반응기(110)로 추가 공급하여 반연속 공정이 수행되도록 한다. A gate valve 135 is provided between the metal recovery unit 130 and the reactor 110. When the reduction reaction is completed, the gate valve 135 is opened to drop the reduced copper vertically downward from the bottom of the reactor 110 The reduced copper powder can be discharged from the reactor 110 all at once. When all of the copper powder is discharged, the gate valve 135 is closed and the copper byproduct is further supplied from the powder storage device 120 to the reactor 110 so that a semi-continuous process is performed.

종래에는 금속 회수부가 반응기 하부에 기울어진 작은 직경의 관으로 연결되어 회수된 금속 회수량이 제한적이고 단위 공정당 처리량이 적어 생산 효율을 저하시키는 문제가 있었으나, 본 발명은 환원된 동 분말의 배출통로, 즉 반응기 하단부에 연통 형성되는 금속 회수부(130)의 직경이 반응기(110)의 직경과 거의 동일하므로 버틀넥(bottle neck) 현상이 일어나지 않으며, 수직 방향으로 배출되므로 배출이 용이한 이점이 있다. The metal recovering portion is connected to the lower portion of the reactor by a small diameter tube which is inclined to the lower portion of the reactor, and the recovered metal recovered amount is limited and the throughput per unit process is small and the production efficiency is lowered. However, That is, the diameter of the metal recovery part 130 formed at the lower end of the reactor is substantially the same as the diameter of the reactor 110, so that the bottle neck phenomenon does not occur and it is discharged in the vertical direction, .

금속 회수부(130) 하단에는 용융 및 제련 공정에 투입 가능하도록 브리켓팅 머신(Briquette machine, 170)과 연결될 수 있다. At the bottom of the metal recovery unit 130, a briquette machine 170 can be connected to the melting and smelting process.

브리켓팅 머신(170)은 미세분말을 당광 형태로 제조 하기 위한 장치로서, 환원된 금속의 경우 미세한 입자로 인해 재 산화가 발생하므로 이를 막기 위해 비표면적을 감소시켜 추가 산화를 막고, 톤 백 등에 보관시 충진율을 높일 수 있으며, 고순도 동을 제조하기 위해 정련 과정에서 장치에 투입되기 용이하게 분말을 괴성화 시킨다. 이를 통해 직접환원동은 보관시에 공기 중에 직접 접촉하는 면적을 최소화하여 보관 및 이송에 유리한 이점이 있다.The briquetting machine 170 is a device for producing fine powders in a form of a glaze. In the case of the reduced metal, since re-oxidation occurs due to fine particles, the briquetting machine 170 reduces the specific surface area to prevent further oxidation, And the powder is compacted easily to be put into the apparatus during the refining process in order to produce high purity copper. This makes it possible to minimize the direct contact area of the reduced copper during storage, which is advantageous for storage and transportation.

가스 버닝 시스템(160)은 환원 반응 배가스를 처리하기 위한 것으로, 환원 반응 중 생성되는 일산화탄소(CO) 또는 이산화탄소(CO2)나 미반응 환원 가스(CH4, C, H2) 등을 버너(Burner)를 이용하거나 촉매 방식을 이용하여 완전 연소한 후 대기중에 방출할 수 있다. The gas burning system 160 is for treating a reducing reaction flue gas and is used to treat carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO 2) or unreacted reducing gas (CH 4, C, and H 2) generated during the reduction reaction using a burner Or completely burned using a catalytic method and then released into the atmosphere.

동 및 동합금 제련시 발생하는 동 부산물 중, 직접환원동 제조를 위해 사용한 동 부산물 샘플은 동재 샘플이다. 동재 샘플을 500kg 준비하여 환원 반응을 수행한다.Of the copper by-products generated during copper and copper alloy smelting, copper by-product samples used for direct reduction copper production are copper samples. 500 kg of a copper sample is prepared and a reduction reaction is carried out.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 반응 전 동 부산물의 SEM 이미지 및 XRD 분석 결과 그래프이다. FIG. 2 is a graph of an SEM image and an XRD analysis result of a reduction reaction by-product according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 동재 샘플을 XRD(X-ray Diffractometer, LabX XRD-6100, Shimadzu) 분석을 한 결과 동재 샘플의 주요 Peak은 구리2산화물(Cu2O)로 매칭된다. 그리고 미세구조 분석을 위해 SEM(Scanning Electron Microscopy, Nova NanoSEM 200, FEI) 관찰을 한 결과, 비정형의 입자로 구성되어 있으며, EDX(Energy-dispersive X-ray spectroscopy) 분석을 함께 진행한 결과, 산화아연(ZnO)의 불순물이 20%이상 존재하는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 2, the copper sample was analyzed by X-ray diffraction (XRD), LabX XRD-6100, Shimadzu, and the main peak of the copper sample was matched with copper dioxide (Cu 2 O). As a result of observing SEM (Scanning Electron Microscopy, Nova NanoSEM 200, FEI) for microstructural analysis, it was composed of atypical particles and EDX (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) (ZnO) is present in an amount of 20% or more.

먼저, 환원하고자 하는 동재 샘플을 500kg 준비하여 환원 반응을 수행한다. 동재 샘플을 반응기를 이용하여 온도를 700℃ 까지 승온시키며, 분당 8℃의 승온 속도를 유지한다. N2 가스를 가스 예열기(150)를 통해 주입하며, 가스 예열기(150)는 600℃의 온도를 유지시킨다. 초기 동 부산물의 유동층 형성을 위해 50 LPM(l/min)을 투입하여 차압센서를 통해 분체의 유동화를 관찰하고, 목표 온도에 도달한 시점으로부터 LNG 가스를 공급하여 환원 반응을 유도한다. LNG 가스(CH4) 유량은 120 LPM 투입하고 불활성 가스 N2는 20 LPM 투입하여 총 140 LPM을 투입한다. First, 500 kg of a copper sample to be reduced is prepared and a reduction reaction is performed. The copper sample is heated to 700 ° C using a reactor and maintained at a heating rate of 8 ° C per minute. N2 gas is injected through the gas preheater 150 and the gas preheater 150 maintains a temperature of 600 < 0 > C. 50 LPM (l / min) is injected to form a fluidized bed of the initial copper by-product, and the fluidization of the powder is observed through the differential pressure sensor. The LNG gas is supplied from the point of time when the target temperature is reached. LNG gas (CH4) flow rate is 120 LPM, inert gas N2 is 20 LPM, and total 140 LPM is input.

유동층 환원 반응은 산화물의 환원 반응시 금속 입자로 상 변화가 일어나 유동 현상이 현저히 감소하고, 반응기 내부 압력은 CO, CO2 및 H2O 등의 가스가 급격하게 증가하게 된다. 따라서, 차압이 0이 되는 구간을 환원 반응 종료 구간으로 선정한다. 안정적인 환원 반응을 유도하기 위해 60분 환원 반응을 진행하며, 실제 차압이 0으로 감소하는 시점은 환원 가스를 공급하고 20분 이내에 500 kg 의 환원 반응이 종료된 것을 확인할 수 있다. 환원이 이루어진 이후에는 유속의 증감에 변화 없이 내부 압력 차이가 0이 되는 것을 확인할 수 있다. In the fluidized bed reduction reaction, the phase change to the metal particles occurs during the reduction reaction of the oxide, the flow phenomenon is remarkably reduced, and the pressure of the reactor is rapidly increased such as CO, CO2 and H2O. Therefore, the section where the differential pressure becomes zero is selected as the reduction reaction termination section. In order to induce a stable reduction reaction, a 60-minute reduction reaction is performed. When the actual differential pressure decreases to 0, it is confirmed that 500 kg reduction reaction is completed within 20 minutes after supplying the reducing gas. After the reduction, the internal pressure difference becomes zero without changing the flow rate.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 반응 후 SEM 이미지 및 XRD 분석 결과 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원 반응시 차압 변화 및 유량 제어 결과를 나타낸 그래프이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회수된 직접환원동에 대한 확대 관찰한 사진을 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a graph of an SEM image and an XRD analysis result after a reduction reaction according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a graph illustrating a result of a differential pressure change and a flow rate control during a reduction reaction according to an embodiment of the present invention, Is a magnified photograph of the recovered direct reduced copper according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 환원 결과를 확인하기 위해 SEM 분석과 XRD 분석을 수행하였다. 그 결과 비정형의 미세분진은 구상의 형태로 관찰되었고, EDX 분석 결과 동 분말로 관찰되었다. XRD 분석 결과 초기 Cu2O는 완전히 Cu로 환원되었고, 불순물로 혼재하는 ZnO peak 이 두드러지게 관찰된다. As shown in FIGS. 3 to 5, SEM analysis and XRD analysis were performed to confirm the reduction result. As a result, atypical fine dusts were observed in spherical form and EDX analysis showed copper powder. As a result of the XRD analysis, the initial Cu2O was completely reduced to Cu and the ZnO peak mixed with impurities was remarkably observed.

도 4는 반응기 내의 압력 변화를 감지 하기 위해 차압센서를 통해 환원시 변화하는 차압 결과를 나타낸 것이며, 검정색, 파랑색, 붉은색이 각각 반응기내 유동화된 분진의 차압 결과이다. X축 가까이에 바다색으로 표현된 수치는 환원 반응시 투입된 LNG의 양이다. X축 오른쪽 가까이에는 CH4 가 반응기 내부로 투입되면 격렬한 환원반응이 일어나면서 차압1,2,3의 결과가 0으로 수렴되는 것을 확인할 수 있으며, 0으로 되는 시점을 볼 때 투입 후 약 20분 정도 소요된 것을 알 수 있다. 다만, 미반응 환원 분진의 환원 반응을 유도하기 위해 실제 CH4 투입 시간은 60분간 진행한다.FIG. 4 is a graph showing differential pressure results obtained when the pressure is changed through a differential pressure sensor to detect a change in pressure in the reactor, and black, blue, and red are results of differential pressure of dust fluidized in the reactor, respectively. The value expressed in the sea color near the X-axis is the amount of LNG input during the reduction reaction. When CH4 is injected into the reactor near the right side of the X axis, a severe reduction reaction occurs, and the results of the differential pressures 1, 2, and 3 converge to zero. When the time is zero, it takes about 20 minutes . However, in order to induce the reduction reaction of the unreacted reducing dust, the actual CH4 injection time is 60 minutes.

도 5는 앞서 설명한 회수한 직접환원동 분말을 브리켓팅 한 후의 사진이다. 브리켓팅에 필요한 조건은 바인더를 사용하지 않고 물 5%를 첨가하고 믹서(mixer) 를 통해 교반한 뒤, 브리켓팅 머신(170)을 통해 회수한 직접환원동 사진이다.5 is a photograph after briquetting the directly recovered copper powder recovered as described above. The conditions necessary for briquetting are a direct reduction copper film obtained by adding 5% of water without using a binder, stirring through a mixer, and recovering through a briquetting machine 170.

이와 같은 본 발명에 따른 동 부산물로부터 동을 회수하는 장치는, 동 부산물을 환원 가스를 이용한 환원 반응에 의해 고순도의 동을 회수할 수 있도록 함으로써, 연속적으로 고순도의 동을 회수할 수 있고, 페슬러지에 대한 별도의 펠릿화 공정 등이 불필요하여 보다 단순하고 경제적인 방식으로 동을 회수할 수 있고, 동을 회수시 발생하는 손실율을 최소화하고 회수 효율을 높일 수 있다. The apparatus for recovering copper from copper byproducts according to the present invention can recover copper of high purity by recovering copper of high purity by a reduction reaction using a reducing gas, It is possible to recover the copper in a simpler and more economical manner and to minimize the loss rate occurring during copper recovery and improve the recovery efficiency.

또한, 반응기에 배플을 설치하여, 동 부산물이 반응기로 유입되는 과정에서 발생하는 밀도가 낮은 분진의 비산에 의한 손실을 방지할 수 있다. In addition, a baffle can be installed in the reactor to prevent loss due to scattering of dust having a low density, which occurs in the process of flowing copper by-product into the reactor.

또한, 반응기로 유입되는 혼합 가스를 균일 분산시키는 분산관을 튜브형태로 구비함으로써, 분산관으로 인해 환원 금속의 융착이 발생하지 못하며, 반응기 외부에서 탈착이 가능하여 유지보수가 용이하다. In addition, since the dispersion tube for uniformly dispersing the mixed gas introduced into the reactor is provided in the form of a tube, fusion of the reducing metal does not occur due to the dispersion tube, and it is possible to desorb from the outside of the reactor.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

110: 반응기 111: 상부 반응기
112 : 하부 반응기 115 : 배플
120 : 분말 보관 장치 125 : 분말 투입기
130: 금속 회수부 135: 게이트 밸브
140 : 분산관 150 ; 가스 예열기
160 : 가스 버닝 장치 170 : 브리켓팅 머신
110: reactor 111: upper reactor
112: Lower reactor 115: Baffle
120: Powder storage device 125: Powder injector
130: metal recovery unit 135: gate valve
140: dispersion pipe 150; Gas preheater
160: Gas burning device 170: Briquetting machine

Claims (11)

동 부산물 및 환원 가스가 각각 공급되도록 형성되어, 상기 동 부산물이 상기 환원 가스에 의해 환원 반응하여 고체 상태의 동이 생성되도록 형성되는 반응기;
상기 반응기에서 생성된 동을 상기 반응기로부터 배출 저장되도록 상기 반응기의 하단부에 연통 형성되는 금속 회수부;
상기 반응기에서 미반응한 환원 가스가 배출되는 가스 버닝 장치;
상기 동 부산물이 상기 가스 버닝 장치로 배출되지 않도록 상기 반응기 상부에 설치되는 배플;
상기 환원가스를 분산하기 위해 다수로 설치되는 분산관;
상기 분산관에 연결되어 상기 환원가스를 예열하는 가스 예열기; 및
상기 분산관으로 유입되는 불활성 가스와 환원 가스의 혼합을 위한 가스 혼합기;를 포함하며,
상기 분산관은 튜브 형태이고, 원활한 유동을 위해 최대 3개 이내로 병렬로 배치되고, 상기 반응기 외부에서 장착 및 탈거가 가능하며,
상기 분산관의 분산 구멍은 5mm 이하의 크기로 다수 형성되며,
상기 반응기는,
상부 반응기; 및
하부 반응기;를 포함하며,
상기 상부 반응기는 깔대기 형태로 형성되며,
상기 상부 반응기의 상부 직경은 상기 하부 반응기의 직경의 2배 이상인, 직접환원동 제조 장치.
The copper by-product and the reducing gas, respectively, and the copper by-product is reduced by the reducing gas to form a solid state copper;
A metal recovery unit connected to a lower end of the reactor so as to discharge copper generated in the reactor from the reactor;
A gas burning device for discharging unreacted reducing gas from the reactor;
A baffle installed at an upper portion of the reactor to prevent the by-product from being discharged to the gas burning apparatus;
A plurality of dispersion tubes for dispersing the reducing gas;
A gas preheater connected to the dispersion pipe to preheat the reducing gas; And
And a gas mixer for mixing a reducing gas and an inert gas introduced into the dispersion tube,
The dispersion tubes are in the shape of a tube and are arranged in parallel within a maximum of three for smooth flow, and can be mounted and dismounted from the outside of the reactor,
The dispersion holes of the dispersion tube are formed in a size of 5 mm or less,
The reactor comprises:
An upper reactor; And
A lower reactor,
The upper reactor is formed in the form of a funnel,
Wherein the upper diameter of the upper reactor is at least twice the diameter of the lower reactor.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 금속 회수부에서 회수된 동을 용융 및 제련 공정에 투입되도록 하는 브리켓팅 머신;을 포함하는, 직접환원동 제조 장치.
The method according to claim 1,
And a briquetting machine for feeding the copper recovered in the metal recovery part to the melting and smelting process.
청구항 1에 있어서,
상기 가스 버닝 장치는,
상기 반응기에서 생성되는 CO, CO2, 또는 미반응 환원 가스를 버너나 촉매 방식에 의해 완전 연소하여 대기로 배출하는, 직접환원동 제조 장치.
The method according to claim 1,
The gas burning apparatus includes:
Wherein the CO, CO 2, or unreacted reducing gas generated in the reactor is completely burned by a burner or a catalytic system and discharged to the atmosphere.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 반응기에 동 부산물을 투입하기 전에 동 부산물이 보관되는 분말 보관 장치;를 포함하며,
상기 분말 보관 장치는 환원 반응을 위해 동 부산물을 가열 보관하여 잔유 수분 및 유기물을 제거하고, 산화를 방지하기 위해 Ar, N2 등의 불활성 기체 분위기 제어를 수행하는, 직접환원동 제조 장치.
The method according to claim 1,
And a powder storage device for storing the copper by-product before the copper byproduct is introduced into the reactor,
Wherein the powder storage device performs control of an inert gas atmosphere such as Ar and N2 in order to remove residual water and organic substances by heating and storing the by-products for reduction reaction, and to prevent oxidation.
청구항 6에 있어서,
상기 분말 보관 장치에서 상기 반응기로 동 부산물을 이송하는 분말 투입기;를 포함하며,
상기 분말 투입기는 50미크론 이하의 미립자를 이송하기 위한 스크류 피더나 버킷 엘리베이터인, 직접환원동 제조 장치.
The method of claim 6,
And a powder injector for transferring the by-product from the powder storage device to the reactor,
Wherein the powder injector is a screw feeder or a bucket elevator for delivering fine particles of 50 microns or less.
청구항 1에 있어서,
상기 반응기와 상기 금속 회수부 사이에 설치되는 게이트 밸브;를 포함하는, 직접환원동 제조 장치.
The method according to claim 1,
And a gate valve installed between the reactor and the metal recovery unit.
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