KR101909193B1 - 탈산제 제조 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탈산제 제조 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법에 관한 것이고, 구체적으로 알루미늄 캔으로부터 건류 공정을 통하여 탈산제를 제조하는 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법에 관한 것이다. 탈산제 제조 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법은 투입된 알루미늄 소재를 분쇄하는 파쇄 모듈(12); 파쇄 모듈(12)에서 분쇄가 소재에 진동을 가하여 이물질을 분리시키는 진동 선별 모듈(13); 진동 선별 모듈(13)로부터 이송된 분쇄 소재를 저장하면서 정해진 양으로 컨베이어를 통하여 이송시키는 투입 조절 모듈(14); 투입 조절 모듈(14)로부터 이송되는 분쇄 소재를 미리 결정된 온도에서 건류를 시켜 불순물을 제거하는 건류 킬른 모듈(15); 건류 킬른 모듈(15)에서 불순물이 제거된 건류 소재를 콩알 또는 그래뉼 형태의 입자로 성형하는 입자 성형 모듈(16); 입자 성형 모듈(16)로부터 이송된 입자 소재를 압착하여 조개탄 형태로 만드는 압착 브리켓 모듈(18); 및 압착 브리켓 모듈(18)로부터 이송된 조개탄 소재를 중량 또는 크기에 따라 선별하는 선별 모듈(20)을 포함한다.

Description

탈산제 제조 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법{An Apparatus for Manufacturing a Deoxidizer and a Method for Producing the Same}

본 발명은 탈산제 제조 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법에 관한 것이고, 구체적으로 알루미늄 캔으로부터 건류 공정을 통하여 탈산제를 제조하는 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법에 관한 것이다.

용해 철 또는 합금으로부터 산소를 제거하는 탈산제로 철 합금, 페로실리콘, 페로망간 또는 페로실리콘과 같은 것이 사용될 수 있고, 또한 알루미늄 탈산제가 이 분야에 공지되어 있다. 알루미늄 탈산제는 소량으로 평형 산소 수준을 조절할 수 있으면서 알루미늄 캔의 재활용 과정에서 만들어질 수 있다는 장점을 가진다. 탈산제의 제조를 위한 다양한 기술이 이 분야에 공지되어 있고, 예를 들어 특허공개번호 제10-2010-0024532호는 폐 알루미늄 캔으로부터 제조되는 알루미늄 그래뉼 입자를 장착하여 고밀도의 디스크 형상으로 성형된 알루미늄 탈산제 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다. 특허등록번호 제10-1428507호는 폐 알루미늄 캔 및 알루미늄 칩을 이용한 제강용 탈산제 제조 방법에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 제10-2004-0110181호는 알루미늄 드로스를 이용하여 Al 내지 Al 합금을 추출한 후 주조하지 않고 압축 성형하여 제조하는 알루미늄 탈산제의 제조 방법에 대하여 개시한다. 선행기술에 개시된 탈산제의 제조 공정은 탄화 연소 공정을 적용시키거나, 불순물의 제거가 충분하지 되지 못하면서 공정 과정에서 연기가 발생될 수 있고, 적응성에 문제가 있으면서 정형화가 된 형상으로 만들어지지 않는다는 단점을 가진다.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행기술 1: 특허공개번호 제10-2010-0024532호(주식회사 디에스, 2010년03월08일 공개) 알루미늄 탈산제 및 그 제조 방법 선행기술 2: 특허등록번호 제10-1428507호(현대자원산업 주식회사, 2014년08월12일 공고) 폐 알루미늄 캔 및 알루미늄 칩을 이용한 제강용 탈산제 제조 방법 선행기술 3: 특허공개번호 제10-2004-0110181호(주식회사 화림, 2004년12월31일 공개) 알루미늄 드로스를 이용한 압축 성형 공정을 통한 탈산제 제조 방법

본 발명의 목적은 예를 들어 폐 알루미늄 캔과 같은 소재에 부착된 도료와 같은 불순물을 건류 공정을 통하여 제거한 후 이를 파쇄 수단을 통과시키면서 콩알과 같은 입자(granule) 형상으로 만든 후 압축 공정으로 미리 결정된 크기로 만들어지도록 하는 탈산제 제조 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 탈산제 제조 장치 및 그에 의한 탈산제 제조 방법은 투입된 알루미늄 소재를 분쇄하는 파쇄 모듈; 파쇄 모듈에서 분쇄가 소재에 진동을 가하여 이물질을 분리시키는 진동 선별 모듈; 진동 선별 모듈로부터 이송된 분쇄 소재를 저장하면서 정해진 양으로 컨베이어를 통하여 이송시키는 투입 조절 모듈; 투입 조절 모듈로부터 이송되는 분쇄 소재를 미리 결정된 온도에서 건류를 시켜 불순물을 제거하는 건류 킬른 모듈; 건류 킬른 모듈에서 불순물이 제거된 건류 소재를 콩알 또는 그래뉼 형태의 입자로 성형하는 입자 성형 모듈; 입자 성형 모듈로부터 이송된 입자 소재를 압착하여 조개탄 형태로 만드는 압착 브리켓 모듈; 및 압착 브리켓 모듈로부터 이송된 조개탄 소재를 중량 또는 크기에 따라 선별하는 선별 모듈을 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 건류 킬른 모듈은 분쇄 소재가 내부에서 건류되는 로터리 킬른 유닛; 킬른 유닛의 내부에서 건류를 위한 열풍을 생성시키는 버너 유닛; 및 킬른 유닛의 내부에서 발생되는 분진을 제거하는 사이클론 유닛을 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 압착 브리켓 모듈은 조개탄 형상의 홈을 가진 한 쌍의 브리켓 롤러를 포함하고, 성형 과정에서 발생되는 찌꺼기 또는 버(burr)는 입자 성형 모듈로 이송된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 폐 알루미늄으로부터 탈산제를 제조하는 방법에 있어서, 폐 알루미늄을 분쇄하여 이물질을 제거하는 단계; 분쇄 알루미늄을 로터리 킬른 유닛에 투입하여 540 내지 850 ℃의 온도에서 열풍으로 건류하여 유기물을 제거하는 단계; 유기물이 제거된 건류 알루미늄을 입자로 성형하는 단계; 입자 알루미늄의 밀도를 조절하면서 브리켓 롤러의 내부로 주입하는 단계; 브리켓 롤러에 의하여 조개탄 형태로 성형을 하고 성형 과정에서 발생된 잔여 물질을 제거하는 단계; 및 조개탄의 중량을 측정하여 분류하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 조개탄의 비중은 1.8 내지 2.2가 되고, 중량은 78 내지 82 g이 된다.

본 발명에 따른 탈산제 제조 장치는 간접 가열 방식의 킬른(kiln)에서 휘발성 유기물(VOC)과 같은 유기물을 처리하여 용해를 하지 않고 압착 방식으로 조개탄 형태로 제조하는 것에 의하여 탈산제의 제조에 따른 에너지 비용이 절감되도록 한다. 또한 이산화탄소가 배출이 되는 용해로의 연소 과정이 사용되지 않고 이로 인하여 이산화탄소가 발생되지 않으므로 친환경으로 탈산제가 제조되도록 한다. 본 발명에 따른 탈산제의 제조 방법은 적은 에너지로 탈산제의 생산이 가능하도록 하는 것에 의하여 생산 경쟁력이 높아지도록 하면서 탈산제의 생산 과정에서 용해로가 설치되지 않는 것에 의하여 초기 설치비가 감소되도록 하면서 생산 원가가 저감되도록 한다. 또한 용해로가 사용되지 않으면서 압착 방식을 적용하는 것에 의하여 간헐적인 장치의 운용이 가능하도록 한다. 추가로 압착 과정에서 탈산제의 비중을 예를 들어 2.0 또는 그 이상으로 조절하는 것에 의하여 용강 내부로 탈산제의 침투가 용이하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 탈산제 제조 장치의 실시 예를 도시한 것이다
도 2는 본 발명에 따른 탈산제의 제조 장치에서 적용되는 건류 공정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 탈산제의 제조 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 제조 장치에 의하여 제조된 탈산제의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 탈산제 제조 장치의 실시 예를 도시한 것이다

도 1을 참조하면, 폐 알루미늄으로부터 탈산제를 제조하는 탈산제 제조 장치는 투입된 알루미늄 소재를 분쇄하는 파쇄 모듈(12); 파쇄 모듈(12)에서 분쇄가 소재에 진동을 가하여 이물질을 분리시키는 진동 선별 모듈(13); 진동 선별 모듈(13)로부터 이송된 분쇄 소재를 저장하면서 정해진 양으로 컨베이어를 통하여 이송시키는 투입 조절 모듈(14); 투입 조절 모듈(14)로부터 이송되는 분쇄 소재를 미리 결정된 온도에서 건류를 시켜 불순물을 제거하는 건류 킬른 모듈(15); 건류 킬른 모듈(15)에서 불순물이 제거된 건류 소재를 콩알 또는 그래뉼 형상의 입자로 성형하는 입자 성형 모듈(16); 입자 성형 모듈(16)로부터 이송된 입자 소재를 압착하여 조개탄 형태로 만드는 압착 브리켓 모듈(18); 및 압착 브리켓 모듈(18)로부터 이송된 조개탄 소재를 중량 또는 크기에 따라 선별하는 선별 모듈(20)을 포함한다.

폐 알루미늄은 예를 들어 UBC(Used Beverage Can) 번들과 같은 알루미늄 폐기물이 될 수 있고, 적당한 압력에 의하여 일정한 크기로 만들어진 번들 형태로 공급될 수 있다. 이와 같은 폐 알루미늄은 다양한 불순물을 포함할 수 있고, 불순물은 유기물 또는 무기물 형태가 될 수 있으므로 각각 적절한 처리 과정을 통하여 제거될 필요가 있다. 번들 또는 벌크 형태의 폐 알루미늄이 투입 수단(IN)을 통하여 제조 장치로 투입될 수 있고, 컨베이어 수단(CV)을 통하여 해단기(De-bailer)(11)로 이송될 수 있다. 컨베이어 수단(CV)은 예를 들어 주름 벨트 컨베이어와 같은 것이 될 수 있고, 경사 구조로 배치될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 해단기(11)에 번들 형태의 컨베이어가 해단이 될 수 있고, 해단기(11)는 서로 마주보는 한 쌍의 분리 드럼으로 이루어질 수 있다. 분리 드럼의 둘레 면을 따라 분리 커터가 형성될 수 있고, 분리 커터가 맞물려 회전이 되면서 뭉친 폐 알루미늄이 서로 분리될 수 있다. 해단기(11)는 번들 또는 압축 묶음 형태의 폐 알루미늄을 서로 분리시키면서 추가로 이물질을 제거하는 기능을 가질 수 있다. 해단기(11)의 아래쪽에 다수 개의 홀이 형성된 스크린이 배치될 수 있고, 스크린을 통하여 번들 또는 압축 묶음을 만드는 과정에서 섞인 다양한 이물질이 제거될 수 있다. 해단기(11)는 하우징 구조로 만들어질 수 있고, 하우징의 아래쪽에 분리된 폐 알루미늄을 컨베이어 수단(CV)으로 유도하는 유도로가 형성될 수 있다. 유도로를 통하여 배출된 분리 알루미늄은 컨베이어 수단(CV)에 의하여 파쇄 모듈(12)로 이송될 수 있다.

본 발명에 따른 제조 장치에 다양한 구조를 가진 컨베이어 수단(CV)이 적용될 수 있고, 서로 다른 위치에 설치되는 동일 또는 유사한 구조를 가지거나, 서로 다른 구조를 가지는 컨베이어 수단(CV)은 동일한 도면 부호로 표시된다. 동일 부호로 표시되는 컨베이어 수단(CV)은 각각의 용도에 적합한 구조를 가질 수 있고, 본 발명은 컨베이어 수단(CV)에 의하여 제한되지 않는다. 또한 폐 알루미늄의 처리 과정에서 다양한 형태의 액체 또는 고체 이물질이 발생될 수 있고, 이와 같은 이물질은 각각의 처리 모듈 또는 유닛에 설치된 수거 박스(D_1 내지 D_N)에 의하여 수거될 수 있다. 그리고 각각의 수거 박스(D_1 내지 D_N)에 이물질이 수거될 수 있고, 수거 박스(D_1 내지 D_N)는 처리 과정에서 발생되는 다양한 형태의 이물질의 수거에 적합한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

탈산제 제조 장치는 서로 다른 공정을 위한 다수 개의 모듈 또는 유닛을 포함할 수 있고, 각각의 공정 과정에서 처리된 폐 알루미늄은 컨베이어 수단(CV)에 의하여 이송될 수 있다. 각각의 공정 과정에서 처리된 폐 알루미늄은 적절한 컨베이어 수단(CV)에 의하여 이송될 수 있고, 컨베이어 수단(CV)에 대한 설명은 특별히 요구되지 않으면 생략된다.

파쇄 모듈(12)은 다양한 구조를 가질 수 있지만 바람직하게 수평식 파쇄기가 될 수 있고, 파쇄 모듈(12)에 의하여 분리 알루미늄이 절단이 되는 방식으로 파쇄가 될 수 있고, 파쇄 모듈(12)은 드럼 구조의 드럼 축 및 드럼 축의 둘레 면을 따라 균일하게 배치된 절단 날로 이루어질 수 있다. 파쇄 모듈(12)은 폐 알루미늄의 열풍에 대한 접촉 면적을 증가시키는 기능을 가질 수 있고, 이를 위하여 파쇄 모듈(12)은 절단 과정에서 압축이 되거나 서로 다른 면이 접착이 되지 않도록 할 필요가 있다. 파쇄 모듈(12)의 둘레 면에 배치되는 절단 날은 드럼 면의 둘레 면을 따라 연장되는 끝 부분을 가질 수 있고, 이와 같은 절단 날에 의하여 투입되는 방향에 대하여 수직이 되는 방향으로 알루미늄의 절단이 될 수 있다. 알루미늄의 절단은 다양한 방식으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 이와 같이 절단이 된 절단 알루미늄은 컨베이어 수단(CV)에 의하여 진동 선별 모듈(13)로 이송될 수 있다.

탈산제의 제조 과정에서 불순물이 포함된 상태에서 용해로에 투입되면 제강 또는 제련 금속의 특성에 영향을 미칠 수 있으므로 불순물이 완전히 제거될 필요가 있다. 그러므로 이송 과정에서 또는 독립적인 설비에 의하여 다양한 형태의 불순물이 제거될 필요가 있다. 예를 들어 절단 알루미늄이 이송되는 컨베이어 수단(CV)에 마그네슘 분리 수단이 설치될 수 있다. 마그네슘 또는 이와 유사한 철 성분의 분리는 예를 들어 자석 부착 방식으로 분리될 수 있다. 그리고 마그네슘 또는 이와 유사한 금속 성분이 이송 과정에서 분리된 분리 알루미늄은 진동 선별 모듈(13)로 이송될 수 있고, 진동 선별 모듈(13)은 진동 피더(131)와 전기 제어 분리 유닛(132)으로 이루어질 수 있다. 진동 피더(131)는 분리 알루미늄을 진동시켜 서로 다른 크기로 절단된 분리 알루미늄이 균일하게 혼합이 되도록 하는 기능을 가질 수 있다. 그리고 전기 제어 분리 유닛(132)은 영구 자석 드럼을 가진 분리 장치로 영구 자석 드럼이 고속으로 회전하면서 자성체 물질과 비자성체 물질을 분리시키는 기능을 가질 수 있다. 진동 피더(131)에 의하여 균일하도록 만들어진 분리 알루미늄이 예를 들어 와전류 방식의 선별기(Eddy Current Separator: ECS)와 같은 전기 제어 분리 유닛(132)으로 투입이 되면 드럼이 고속으로 회전을 하면서 자성체 물질과 비자성체 물질을 분리시킬 수 있다. 전기 제어 분리 유닛(132)은 고속으로 회전하면서 분리 알루미늄을 혼합하면서 이와 동시에 철과 같은 자성 이물질을 제거할 수 있다. 이와 같은 방식으로 이물질이 제거되면서 균일하게 혼합이 된 분리 알루미늄은 예를 들어 S-컨베이어와 같은 컨베이어에 의하여 투입 조절 모듈(14)로 이송될 수 있다.

투입 조절 모듈(14)은 건류 킬른 모듈(15)로 이송되는 분리 알루미늄의 양을 조절하는 기능을 가질 수 있고, 적어도 두 개의 호퍼로 이루어질 수 있다. 진동 선별 모듈(13)에 의하여 이물질이 제거되면서 균일하게 혼합이 된 분리 알루미늄은 S-컨베이어 및 공급 컨베이어에 의하여 사이로(silo)(SL)로 이송될 수 있다. 사이로(SL)는 건류 킬른 모듈(15)로 공급되는 분리 알루미늄의 양을 조절하는 기능을 가질 수 있고, 스크루 피더에 의하여 건류 킬른 모듈(15)과 연결될 수 있다. 스크루 피더는 실린더 형상의 밀폐 케이싱의 내부에 회전되는 축 스크루가 배치된 구조로 만들어질 수 있고, 스크루 피더에 의하여 공급되는 분리 알루미늄의 양은 벨트 컨베이어 또는 스크루 피더에 배치된 스크루의 회전 속도에 의하여 조절될 수 있다. 그리고 건류 킬른 모듈(15)에서 분리 알루미늄은 건류가 되면서 유기물이 제거되고 물성이 조절될 수 있다.

건류 킬른 모듈(15)은 예를 들어 IDEX(Indirect-Fired Controlled Atmosphere) 킬른 구조가 될 수 있고, 분리 알루미늄으로부터 유기물을 증발시켜 분리시키는 기능을 한다. 건류 킬른 모듈(15)은 공기 특히 산소의 유입이 차단되는 조건에서 작동을 하면서 버너와 같은 장치에 의하여 가열된 450 내지 850 ℃의 온도를 가지는 열풍으로 분리 알루미늄을 건류시킬 수 있다. 건류 킬른 모듈(15)은 내부로 높은 온도를 가진 열풍이 유입되고, 유입되는 열풍이 실린더 형상의 킬른 유닛의 길이 방향을 따른 중앙 부분으로 유입될 수 있다. 유입되는 열풍은 건류 킬른 모듈(15)의 내부로 유입된 분리 알루미늄의 연소 한계 이하의 산소를 포함할 수 있고, 건류 킬른 모듈(15)은 이중 댐퍼 구조(double flat damper structure)로 만들어질 수 있다. 건류 킬른 모듈(15)의 내부의 온도는 유기물과 같은 불순물, 기공의 제거 또는 분리 알루미늄의 특성을 결정하는 인자(factor)가 될 수 있으므로 적절하게 조절될 필요가 있다. 예를 들어 버너에서 가열되는 열풍은 780 내지 830 ℃의 온도가 될 수 있고, 건류 킬른 모듈(15)에서 배출되는 배출 가스의 온도가 520 내지 580 ℃가 되도록 조절될 수 있다. 또한 건류 킬른 모듈(15)에 사이클론과 같은 집진 설비가 연결되어 건류 과정에서 발생되는 분진이 수집되어 제거될 수 있다. 건류 과정을 통하여 폐 알루미늄은 표면이 회백색으로 된 건류 알루미늄이 될 수 있고, 건류 알루미늄은 350 내지 450 ℃의 온도 상태로 건류 킬른 모듈(15)의 외부로 배출되어 컨베이어에 의하여 입자 성형 모듈(16)로 이송될 수 있다. 입자 성형 모듈(16)은 건류 알루미늄을 입자 또는 그래뉼 형상으로 만들 수 있고, 예를 들어 콩 모양의 입자로 만들 수 있다. 건류 알루미늄은 350 내지 450 ℃의 온도가 될 수 있고, 입자 성형 모듈(16)은 회전 가능하면서 내부에 다수 개의 성형 홀을 가진 해머 형상이 될 수 있다. 회전하는 해머에 의하여 건류 알루미늄이 분쇄가 될 수 있고, 성형 홀에 의하여 둥근 콩 형상으로 만들어질 수 있다. 이와 같이 분쇄되어 콩 형상으로 만들어진 입자 알루미늄은 공급 모듈(17)로 공급될 수 있다. 공급 모듈(17)은 적어도 하나의 공급 호퍼를 포함할 수 있고, 공급 호퍼로부터 압력 스크루 피더에 의하여 압착 브리켓 모듈(18)로 이송될 수 있다. 압력 스크루 피더는 입자 알루미늄의 압력을 조절하여 밀도를 조절하는 기능을 가질 수 있다. 순수 알루미늄의 비중은 2.7이 되지만 입자 알루미늄의 비중은 2.0이 되지 않는다. 예를 들어 입자 알루미늄의 비중은 0.6 내지 1.0으로 낮고, 이에 의하여 만들어진 탈산제의 비중은 1.2 내지 1.5의 범위가 된다.

본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 탈산제의 비중은 1.8 내지 2.2가 될 수 있고, 탈산제의 비중은 압력 스크루 피더 및 압착 브리켓 모듈(18)에서 조절될 수 있다. 압력 스크루 피더는 예를 들어 3 기압 또는 그 이상의 압력을 가지도록 조절되고, 이에 따라 입자 알루미늄이 냉각되면서 비중이 조절될 수 있다. 압착 브리켓 모듈(18)은 서로 마주보는 한 쌍의 브리켓 롤러로 이루어질 수 있고, 각각의 브리켓 롤러에 조개탄 형상을 가지는 홈이 형성될 수 있다. 한 쌍의 브리켓 롤러의 홈은 미리 결정된 크기를 가질 수 있고, 한 쌍의 브리켓 롤러로 공급되는 입자 알루미늄의 양은 미리 결정될 수 있다. 입자 알루미늄이 한 쌍의 브리켓 롤러의 홈으로 공급되면, 롤러가 압착되면서 조개탄 탈산제가 만들어질 수 있다. 이와 같이 성형된 탈산제는 트롬멜(Trommel) 모듈(19)로 이송될 수 있다. 그리고 조개탄의 성형 과정에서 발생되는 찌꺼기는 공급 모듈(17)로 이송되어 입자 알루미늄의 제조 공정에 투입되어 그레뉼의 성형 과정에서 빈 공간을 채우는 기능을 할 수 있다.

트롬멜 모듈(19)에서 충분히 냉각이 된 조개탄 탈산제는 원통형 체의 내부에서 회전이 될 수 있고, 이에 의하여 조개탄의 표면에 부착된 버(burr)와 완전히 제거될 수 있다. 버가 제거된 탈산제는 선별 모듈(20)로 이송될 수 있고, 선별 모듈(20)에서 조개탄의 불량 여부가 판별될 수 있다. 조개탄 탈산제는 한 쌍의 브리켓 롤러에 의하여 일정한 크기로 만들어질 수 있다. 그러므로 불량 여부는 중량에 의하여 결정될 수 있고, 선별 모듈(20)에 각각의 조개탄 탈산제의 중량 측정이 가능한 로드 셀이 배치되어 각각의 조개탄 탈산제의 중량이 측정될 수 있다. 그리고 예를 들어 70 g 이하가 되면 불량으로 판단되어 불량 수거 박스(SB)로 이송될 수 있다. 이에 비하여 예를 들어 비중이 2가 되면서 중량이 80 g이 되는 조개탄 탈산제는 정상인 것으로 판단되어 정상 수거 박스(SB)로 이송될 수 있다. 불량으로 판정된 제품은 다시 압착 브리켓 모듈(18) 또는 다른 공정 과정으로 투입되어 재활용이 될 수 있다. 또한 트롬멜 모듈(19)에서 분리된 찌꺼기도 또한 다시 공급 모듈(17)로 투입되어 재활용이 될 수 있다.

불량 제품 또는 찌꺼기는 다양한 방법으로 활용이 될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 탈산제의 제조 장치에서 적용되는 건류 공정의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 건류 킬른 모듈(15)은 실린더 형상으로 경사지도록 연장되는 킬른 유닛(21); 킬른 유닛(21)의 입구 쪽에 형성된 분리 유닛(211); 킬른 유닛(21)의 끝 부분에 형성된 배출 유닛(212); 킬른 유닛(21)의 내부와 연결되어 이물질을 회수하는 사이클론(24); 킬른 유닛(21)의 내부로 유입되는 기체를 가열하는 버너 유닛(23); 공급 또는 배출되는 기체의 온도를 조절하는 조절 유닛(26)으로 이루어질 수 있다.

컨베이어 수단(CV)에 의하여 이송된 분리 알루미늄이 정량 공급 유닛(141)에 투입될 수 있고, 정량 공급 유닛(141)은 조절 스크루를 통하여 정해진 양의 분리 알루미늄을 킬른 유닛(21)의 내부로 이송시킬 수 있다. 버너 유닛(23)에 의하여 가열된 열풍은 기체 도관을 통하여 유도되어 킬른 유닛(21)의 중앙으로 유입될 수 있다. 버너 유닛(23)은 열풍을 예를 들어 780 내지 840 ℃의 온도로 가열할 수 있고, 킬른 유닛(21)의 내부로 이와 유사한 온도 범위의 열풍이 유입될 수 있다. 고온의 열풍은 킬른 유닛(21)의 길이 방향의 중심선을 따라 연장되도록 배치된 기체 유도 튜브를 통하여 유도될 수 있고, 킬른 유닛(21)은 회전 가능한 로터리 구조로 만들어질 수 있다. 킬른 유닛(21)의 내부에서 건류 과정에서 발생하는 고체 또는 액체 형태의 이물질은 분리 유닛(211)으로 배출되고, 기체 형태의 이물질은 배출 도관에 의하여 유도되어 사이클론(24)에 포집될 수 있다. 사이클론(24)으로 배출되는 기체의 온도는 380 내지 420 ℃가 될 수 있고, 냉각에 의하여 발생되는 고체 또는 액체 형태의 이물질은 사이클론(24)의 아래쪽에 형성된 포집 분리 유닛으로 배출될 수 있다. 그리고 온도가 낮아진 기체는 순환 유닛(RF)에 의하여 유도되어 버너 유닛(23)으로 유도될 수 있다.

킬른 유닛(21)의 내부에서 건류가 된 건류 알루미늄은 배출 유닛(212)을 통하여 배출이 될 수 있고, 배출 유닛(212)은 양쪽으로 갈라지는 한 쌍의 분기 배출 경로를 가질 수 있다. 하나의 경로는 예를 들어 에이프런 컨베이어와 같은 이송 수단(221)과 연결되고, 다른 경로는 비상 수거 유닛(222)과 연결될 수 있다. 이송 수단(221)은 건류 킬른 모듈(15)이 정상 작동 상태인 경우 이송 경로가 되고, 비상 수거 유닛(222)은 임시 수거 수단에 해당한다. 이송 수단(221)은 통하여 이송된 건류 알루미늄은 예를 들어 이후 공정을 위한 저장 및 공급 수단에 해당하는 공정 공급 유닛(FN)으로 이송되어 공급 대기 상태가 될 수 있다.

버너 유닛(23)의 작동을 위한 연료가 조절 유닛(26)을 통하여 공급될 수 있고, 조절 유닛(26)은 버너 유닛(23)의 작동을 위한 연료를 공급할 수 있고, 작동 연료는 냉각 유닛(25)을 경유하여 버너 유닛(23)으로 공급될 수 있고, 버너 유닛(23)의 작동에 따른 부산물은 기체 냉각 유닛(27)에 의하여 냉각이 되어 백 필터 유닛(28)을 경유하여 외부로 배출될 수 있다.

건류 킬른 모듈(15)은 IDEX 방식 또는 이와 유사한 건류 방식으로 분리 알루미늄을 건류를 시킬 수 있고, 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 3은 본 발명에 따른 탈산제의 제조 방법의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 폐 알루미늄으로부터 알루미늄 탈산제를 제조하는 방법은 폐 알루미늄을 해단 및 파쇄를 하여(P31) 이물질을 제거하는 단계(P32); 분쇄 알루미늄을 로터리 킬른 유닛에 투입하여 540 내지 840 ℃의 온도에서 열풍으로 건류하여 유기물을 제거하는 단계(P33); 유기물이 제거된 건류 알루미늄을 입자로 성형하는 단계(P34); 입자 알루미늄의 밀도를 조절하면서 브리켓 롤러의 내부로 주입하는 단계(P35); 브리켓 롤러에 의하여 조개탄 형태로 성형을 하고 성형 과정에서 발생된 잔여 물질을 제거하는 단계(P36); 및 조개탄의 중량을 측정하여 분류하는 단계(P37)를 포함한다.

탈산제의 제조를 위한 알루미늄은 알루미늄 캔(UBC) 번들이 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. UBC 번들은 해단이 될 수 있고, 해단이 된 원료 알루미늄으로부터 철, 망간 또는 이와 유사한 금속 이물질이 제거될 수 있다. 그리고 파쇄기에 의하여 UBC가 절단이 되는 형태로 파쇄가 될 수 있다(P31). 그리고 파쇄가 된 분쇄 알루미늄으로부터 이물질이 제거될 수 있고(P32), 예를 들어 진동 피더 또는 영구 자석이 배치된 드럼 선별기와 같은 설비에서 이물질이 제거되어 분리 알루미늄이 될 수 있다. 분리 알루미늄은 정량으로 공급이 가능한 평면 컨베이어 수단에 의하여 로터리 킬른 유닛의 내부로 공급될 수 있다(P33). 로터리 킬른 유닛은 IDEX 방식으로 작동되는 킬른이 될 수 있고, 예를 들어 780 내지 820 ℃의 열풍, 바람직하게 800 ℃의 열풍이 킬른 유닛의 내부로 유도되어 분리 알루미늄을 건류시킬 수 있다. 건류 알루미늄은 520 내지 580 ℃의 온도, 바람직하게 540 ℃의 온도로 배출될 수 있다. 그리고 열풍은 순환 방식은 버너에 의하여 가열되어 예를 들어 800 ℃로 기체를 가열하여 킬른 유닛으로 유도할 수 있고, 킬른 유닛에서 배출된 건류 알루미늄은 예를 들어 400 ℃의 고온 상태가 될 수 있다. 고온의 건류 알루미늄은 예를 들어 힌지 플레이트 컨베이어와 같은 이송 수단에 의하여 이송되어 입자(granule) 형상으로 만들어질 수 있다(P34). 입자 형태로 만들어진 입자 알루미늄은 브리켓 모듈로 투입이 될 수 있고, 브리켓 모듈은 한 쌍의 브리켓 롤러를 포함할 수 있다. 한 쌍의 브리켓 롤러는 서로 마주보도록 배치되어 내부의 홈에 수용되는 입자 알루미늄을 압축하여 조개탄 탈산제를 성형할 수 있다(P36). 조개탄의 성형 과정에서 발생되는 찌꺼기 또는 조개탄의 성형이 된 후 표면에 부착된 버(burr)와 같은 이물질이 분리되어 수거될 수 있고, 입자 성형 과정 또는 다른 공정 과정에 투입될 수 있다. 한 쌍의 브리켓 롤러에 의하여 조개탄은 미리 결정된 크기로 만들어질 수 있고, 미리 결정된 비중을 가질 수 있다. 예를 들어 조개탄 탈산제는 50mm x 50mm x 25~30mm의 크기를 가질 수 있고, 각각의 조개탄 탈산제의 중량이 측정되어 불량 여부가 판단될 수 있다(P37). 예를 들어 각각의 조개탄 탈산제는 2.0의 비중 및 75 내지 85 g의 중량, 바람직하게 80 g의 중량을 가질 수 있다. 중량 측정의 결과(P37), 중량이 70 g이 되지 않는다면 불량으로 처리될 수 있고, 다시 브리켓 모듈로 투입될 수 있다.

다양한 조건에서 탈산제가 제조될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

도 4는 본 발명에 따른 제조 장치에 의하여 제조된 탈산제의 실시 예를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 입자 알루미늄은 콩알 형상이 될 수 있고, 건류에 의하여 회백색이 될 수 있다. 이와 같은 형상의 입자 알루미늄은 낮은 비중을 가질 수 있고, 압축에 의하여 큰 비중을 가지도록 만들어질 수 있다. 입자 알루미늄은 다양한 직경을 가지는 콩 형상이 될 수 있고, 한 쌍의 브리켓 롤러에 의하여 (나)에 도시된 조개탄 형상으로 만들어질 수 있다. 조개탄은 전체적으로 50mm x 50mm x 25~30mm의 크기를 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 조개탄 탈산제는 약 2의 비중을 가질 수 있고, 이와 같이 큰 비중을 가지도록 만들어지는 것에 의하여 예를 들어 슈터와 같은 투입 유닛에 의하여 노(furnace)에 투입될 수 있다. 탈산제는 다양한 구조로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 탈산제 제조 장치는 간접 가열 방식의 킬른(kiln)에서 유기물을 처리하여 용해를 하지 않고 압착 방식으로 조개탄 형태로 제조하는 것에 의하여 탈산제의 제조에 따른 에너지의 소비가 감소되도록 한다. 또한 이산화탄소가 배출이 되는 용해로의 연소 과정이 사용되지 않고 이로 인하여 이산화탄소가 발생되지 않으므로 친환경으로 탈산제가 제조되도록 한다. 본 발명에 따른 탈산제의 제조 방법은 적은 에너지로 탈산제의 생산이 가능하도록 하는 것에 의하여 생산 경쟁력이 높아지도록 하면서 탈산제의 생산 과정에서 용해로가 설치되지 않는 것에 의하여 초기 설치비가 감소되도록 한다. 또한 용해로가 사용되지 않으면서 압착 방식을 적용하는 것에 의하여 간헐적인 장치의 운용이 가능하도록 한다. 추가로 압착 과정에서 탈산제의 비중을 예를 들어 2.0 또는 그 이상으로 조절하는 것에 의하여 용강 내부로 탈산제의 침투가 용이하도록 한다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11: 해단기 12: 파쇄 모듈
13: 진동 선별 모듈 14: 투입 조절 모듈
15: 건류 킬른 모듈 16: 입자 성형 모듈
17: 공급 모듈 18: 압착 브리켓 모듈
19: 트롬멜 모듈 20: 선별 모듈
21: 킬른 유닛 23: 버너 유닛
24: 사이클론 25: 냉각 유닛
26: 조절 유닛 27: 기체 냉각 유닛
28: 백 필터 유닛 131: 진동 피더
132: 전기 제어 분리 유닛 141: 정량 공급 유닛
211: 분리 유닛 212: 배출 유닛
221: 이송 수단 222: 비상 수거 유닛
CV: 컨베이어 수단 D_1 내지 D_N: 수거 박스
FN: 공정 공급 유닛 IN: 투입 수단
RF: 순환 유닛 SB: 수거 박스
SL: 사이로

Claims (5)

1. 투입된 알루미늄 소재를 분쇄하는 파쇄 모듈(12);
   파쇄 모듈(12)에서 분쇄가 소재에 진동을 가하여 이물질을 분리시키는 진동 선별 모듈(13);
   진동 선별 모듈(13)로부터 이송된 분쇄 소재를 저장하면서 정해진 양으로 컨베이어를 통하여 이송시키는 투입 조절 모듈(14);
   투입 조절 모듈(14)로부터 이송되는 분쇄 소재를 미리 결정된 온도에서 건류를 시켜 불순물을 제거하는 건류 킬른 모듈(15);
   건류 킬른 모듈(15)에서 불순물이 제거된 건류 소재를 콩알 또는 그래뉼 형태의 입자로 성형하는 입자 성형 모듈(16);
   입자 성형 모듈(16)로부터 이송된 입자 소재를 압착하여 조개탄 형태로 만드는 압착 브리켓 모듈(18); 및
   압착 브리켓 모듈(18)로부터 이송된 조개탄 소재를 중량 또는 크기에 따라 선별하는 선별 모듈(20)을 포함하고,
   상기 건류 킬른 모듈(15)의 길이 방향의 중심선을 따라 연장되도록 배치된 기체 유도 튜브를 통하여 780 내지 820 ℃의 고온 열풍이 유도되고, 고온 열풍에 의하여 건류가 된 알루미늄 소재는 520 내지 580 ℃의 온도로 배출되어 다수 개의 성형 홀을 가진 회전하는 해머를 가지는 입자 성형 모듈(16)에서 콩알 또는 그래뉼 형상으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 탈산제 제조 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 건류 킬른 모듈(15)은 분쇄 소재가 내부에서 건류되는 로터리 킬른 유닛(21); 킬른 유닛(21)의 내부에서 건류를 위한 열풍을 생성시키는 버너 유닛(23); 및 킬른 유닛(21)의 내부에서 발생되는 분진을 제거하는 사이클론 유닛(24)을 포함하는 탈산제 제조 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 압착 브리켓 모듈(18)에서 조개탄 형상의 홈을 가진 서로 마주보는 한 쌍의 브리켓 롤러에 의하여 알루미늄 입자가 조개탄 탈산제로 만들어지고, 트롬멜 모듈(19)에서 냉각이 된 조개탄 탈산제가 원통형 체의 내부에서 회전이 되면서 찌꺼기 또는 버(burr)가 제거되는 것을 특징으로 하는 탈산제 제조 장치.
4. 폐 알루미늄으로부터 탈산제를 제조하는 방법에 있어서,
   폐 알루미늄을 분쇄하여 이물질을 제거하는 단계;
   분쇄 알루미늄을 로터리 킬른 유닛에 투입하여 로터리 킬른 유닛의 길이 방향으로 중심선으로 따라 연장되도록 배치된 기체 유도 튜브를 통하여 780 내지 820 ℃의 고온 열풍을 유도하여 건류방식으로 유기물을 제거하는 단계;
   유기물이 제거된 건류 알루미늄을 입자로 성형하는 단계;
   입자 알루미늄의 밀도를 조절하면서 한 쌍의 마주보는 브리켓 롤러의 내부로 주입하는 단계;
   한 쌍의 마주보는 브리켓 롤러에 의하여 조개탄 형태로 성형을 하고 성형 과정에서 발생된 잔여 물질을 제거하는 단계; 및
   조개탄의 중량을 측정하여 분류하는 단계를 포함하고,
   상기 입자 알루미늄의 밀도는 압력 스크루 피더에서 입자 알루미늄이 냉각이 되면서 조절되고, 그에 따라 조개탄 형상의 탈산제의 비중이 조절되는 것을 특징으로 하는 탈산제의 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 조개탄의 성형 과정에서 발생된 잔여 물질은 건류 알루미늄을 입자로 성형하는 단계로 투입되어 빈 공간을 채우는 기능을 하는 것을 특징으로 하는 탈산제의 제조 방법.

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