KR101930680B1 - 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법 - Google Patents

타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치는, 원통형의 제1본체, 제2본체, 및 제3본체가 순차적으로 서로 회전 가능하도록 결합되어 상기 제1본체를 통해 장입된 니켈 광석이 환원처리되어 상기 제3본체를 통해 배출되는 반응공간이 내부에 형성되는 로터리 킬른 형태의 본체모듈, 상기 제2본체의 내부에 설치되고 제2본체의 외면 일측에 형성된 장입구를 통해 장입되는 타이어 분말 칩이 수용되는 내화 세라믹 재질의 트레이모듈, 상기 반응공간 내부로 출몰 가능하도록 설치되고 상기 반응공간 내부의 공기를 배기시키거나 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하는 급배기용 랜스모듈, 상기 반응공간 내부에서 상기 트레이모듈이 설치된 제1방향 또는 상기 니켈 광석이 장입된 상기 반응공간 하부의 제2방향으로 화염을 분사하는 버너모듈, 및 상기 반응공간 내부로 타이어 분말 칩이 장입되면 상기 반응공간 내부를 배기시킨 상태에서 상기 제1방향으로 화염을 분사하여 상기 타이어 분말 칩을 불완전 연소시키고, 상기 불완전 연소에 의해 일산화탄소가 생성되면 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하면서 상기 제2방향으로 화염을 분사하여 상기 생성된 일산화탄소에 의하여 상기 니켈 광석이 환원처리되도록 상기 급배기용 랜스모듈과 버너모듈의 동작을 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법{Nickel Smelting Apparatus and Method using Tire powder}
본 발명은 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 종래 니켈 제련시 환원제로 사용하던 무연탄(또는 석탄) 대신에 타이어 분말 칩을 환원제로 사용하되, 상기 타이어 분말 칩을 환원제로 직접 사용하는 것이 아니라 로터리 킬른 형태의 반응공간 내부에서 먼저 타이어 분말 칩을 불완전 연소시켜 일산화탄소를 생성시킨 후 상기 생성된 일산화탄소를 니켈 제련공정의 환원제로 이용함으로써 저비용으로 니켈의 환원 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법에 관한 것이다.
니켈은 철강의 합금원소로서 가장 중요한 금속 중의 하나인데, 흔히 '은백색의 마술'이라고 불리 울 만큼 기계산업의 발전과 더불어 비철합금, 스테인리스강, 도금, 내식, 내열재, 자성재료 등 그 수요가 날로 급증하고 있는 금속이다.
이러한 니켈은 내식성이 강화된 스테인레스강과 같은 특수강에 함유될 경우에는 특수강의 용강 정련시 페로니켈의 형태로 첨가되는데, 상기 페로니켈은 니켈과 철의 합금으로서 현재 합금 철강 재료의 국제적 수요의 증가로 인해서 그 수요가 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.
일반적으로, 상기 페로니켈은 철(Fe)과 니켈(Ni)을 대량으로 함유하는 원광석을 처리하여 제조하게 되는데, 도1에는 건식제조 공법의 일예로서 전기로에서 광석을 용융, 환원하여 페로니켈을 제조하는 방식의 전체 공정을 모식적으로 나타내고 있다.
이와 같은 페로니켈의 건식 제조방법은 크게 주요 공정으로서 원료처리, 건조, 예비환원, 용융환원(전기로 공정), 정련 및 주조 공정을 거치게 되는데, 상기 페로니켈의 제조방법에 대한 구체적인 내용은 하기 [문헌 1]과 [문헌 2] 등에 상세히 개시되어 있다.
상술한 바와 같은 건식 제조방법에 의하여 니켈 원광석은 최종적으로 약 20% 정도의 니켈과 80%정도의 철이 함유된 페로니켈이 제조되는데, 이 중 상기 예비환원 공정은 니켈 광석에 포함된 부착수와 결합수를 제거하여 니켈 원광석에 포함된 니켈과 철을 환원시키는 공정으로서 니켈 제련공정이라고도 불리워진다.
이러한 니켈 제련공정(즉, 예비환원 공정)은 주로 일반적으로 알려진 로터리 킬른 내부에서 약 700~1000℃의 온도 조건으로 이루어지게 되는데, 이 과정에서 상대적으로 고가인 무연탄(또는 석탄)이 환원제로서 다량 투입되기 때문에 니켈 제련공정 또는 페로니켈의 제조공정에 소요되는 비용이 크게 증가하게 되는 문제점이 있었다.
[문헌 1] 한국공개특허 제2010-0032966호(2010. 3. 29. 공개)
[문헌 2] 일본공개특허 제2018-0016825호(2018. 2. 1. 공개)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 니켈 제련시 환원제로 사용하던 무연탄(또는 석탄) 대신에 타이어 분말 칩을 환원제로 사용하되, 상기 타이어 분말 칩을 환원제로 직접 사용하는 것이 아니라 로터리 킬른 형태의 반응공간 내부에서 먼저 타이어 분말 칩을 불완전 연소시켜 일산화탄소를 생성시킨 후 상기 생성된 일산화탄소를 니켈 제련공정의 환원제로 이용함으로써 저비용으로 니켈의 환원 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치는, 원통형의 제1본체, 제2본체, 및 제3본체가 순차적으로 서로 회전 가능하도록 결합되어 상기 제1본체를 통해 장입된 니켈 광석이 환원처리되어 상기 제3본체를 통해 배출되는 반응공간이 내부에 형성되는 로터리 킬른 형태의 본체모듈, 상기 제2본체의 내부에 설치되고 제2본체의 외면 일측에 형성된 장입구를 통해 장입되는 타이어 분말 칩이 수용되고, 하부면 일측에 경사면이 형성된 내화 세라믹 재질의 트레이모듈, 상기 반응공간 내부로 출몰 가능하도록 설치되고 상기 반응공간 내부의 공기를 배기시키거나 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하는 급배기용 랜스모듈, 상기 반응공간 내부에서 상기 트레이모듈이 설치된 제1방향 또는 상기 니켈 광석이 장입된 상기 반응공간 하부의 제2방향으로 화염을 분사하는 버너모듈, 및 상기 반응공간 내부로 타이어 분말 칩이 장입되면 상기 반응공간 내부를 배기시킨 상태에서 상기 제1방향으로 화염을 분사하여 상기 타이어 분말 칩을 불완전 연소시키고, 상기 불완전 연소에 의해 일산화탄소가 생성되면 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하면서 상기 제2방향으로 화염을 분사하여 상기 생성된 일산화탄소에 의하여 상기 니켈 광석이 환원처리되도록 상기 급배기용 랜스모듈과 버너모듈의 동작을 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응공간 내부의 일산화탄소의 농도와 산소 농도를 감지하는 가스센서 모듈을 더 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 가스센서 모듈에서 감지된 상기 반응공간 내부의 산소농도가 미리 설정된 제1산소농도 이하가 될 때까지 상기 반응공간 내부를 배기시킨 후 상기 제1방향으로 화염을 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어모듈은 상기 가스센서 모듈에서 감지된 상기 반응공간 내부의 일산화탄소의 농도가 미리 설정된 농도 이상이 되면 상기 반응공간 내부의 산소농도가 상기 제1산소농도 보다 높게 설정된 제2산소농도 이상이 될 때까지 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하면서 상기 제2방향으로 화염을 분사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1본체, 제2본체, 및 제3본체를 각각 회전시키기 위한 본체 회전모듈을 더 포함하고, 상기 제어모듈은 제1방향으로 화염을 분사하는 경우 상기 제1본체와 제3본체가 미리 설정된 회전속도로 회전하도록 상기 본체 회전모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어모듈은 제2방향으로 화염을 분사하는 경우 상기 제2본체가 미리 설정된 각도로 회전하여 상기 트레이모듈에 수용된 타이어 분말 칩의 불완전 연소물이 중력에 의해 상기 반응공간의 하부 방향으로 낙하되도록 상기 본체 회전모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련방법은 원통형의 로터리 킬른 형태로 이루어진 본체모듈의 내부에 환원처리되는 피처리물인 니켈 광석과 환원제인 타이어 분말 칩을 장입하는 제1단계, 상기 본체모듈 내부의 산소농도가 미리 설정된 제1산소농도 이하가 될 때까지 상기 본체모듈 내부를 배기시키는 제2단계, 상기 본체모듈 내부에 설치되어 상기 제1단계에서 장입된 타이어 분말 칩을 수용하는 내화 세라믹 재질의 트레이모듈을 가열하여 상기 본체모듈 내부에 일산화탄소를 생성시키는 제3단계, 및 상기 본체모듈 내부의 일산화탄소 농도가 미리 설정된 농도 이상이 되면 상기 본체모듈 내부의 산소농도가 상기 제1산소농도 보다 높게 설정된 제2산소농도 이상이 될 때까지 상기 본체모듈 내부로 산소를 공급하면서 상기 본체모듈 내부에 장입된 니켈 광석을 가열하여 상기 생성된 일산화탄소에 의하여 상기 니켈 광석이 환원처리되도록 하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법은 로터리 킬른 형태의 반응공간에서 이루어지는 니켈 제련공정에 사용되는 환원제를 종래의 무연탄 대신에 저가의 타이어 분말 칩을 이용함으로써, 니켈 제련공정이 저비용으로 이루어질 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법은 상기 타이어 분말 칩을 환원제로 직접 사용하는 것이 아니라 상기 반응공간 내부에서 먼저 타이어 분말 칩을 불완전 연소시켜 일산화탄소를 생성시킨 후, 니켈의 환원율과 산소와의 반응열이 타이어 분말 칩 보다 높은 상기 일산화탄소를 니켈 제련공정의 환원제로 이용함으로써 니켈의 환원 효율을 향상시키고 니켈 제련시 소요되는 에너지 사용량을 저감할 수 있는 장점이 있다.
도1은 니켈광석을 원료로 하여 페로니켈을 제조하는 전체 공정을 나타낸 모식도,
도2와 도3은 각각 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 제련장치의 전체 구성을 나타낸 사시도와 단면도,
도4는 도2에 도시한 니켈 제련장치의 동작구성을 나타낸 블럭도,
도5와 도6은 각각 도2에 도시한 니켈 제련장치를 이용한 니켈 제련방법을 설명하기 위한 흐름도와 그에 따른 장치의 동작을 나타낸 도면, 및
도7은 도3의 A-A부에 대한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도1은 니켈광석을 원료로 하여 페로니켈을 제조하는 전체 공정을 나타낸 모식도이고, 도2와 도3은 각각 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 제련장치의 전체 구성을 나타낸 사시도와 단면도이다.
또한, 도4는 도2에 도시한 니켈 제련장치의 동작구성을 나타낸 블럭도이고, 도5와 도6은 각각 도2에 도시한 니켈 제련장치를 이용한 니켈 제련방법을 설명하기 위한 흐름도와 그에 따른 장치의 동작을 나타낸 도면이며, 도7은 도3의 A-A부에 대한 단면도이다.
본 발명에 따른 니켈 제련장치(1)는 로터리 킬른(rotary kiln) 형태의 반응기 본체모듈(10,20,30,40,50)과 상기 본체모듈(10,20,30,40,50)을 회전시키기 위한 본체 회전모듈(21,22,31,32,41,42)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 본체모듈(10,20,30,40,50)은 일측 단부를 통해 장입되는 피처리물인 니켈 광석이 환원처리되어 타측 단부로 배출되는 반응공간이 내부에 형성된 길이가 긴 회전 원통형으로 이루어진다.
본 실시예의 경우 상기 본체모듈(10,20,30,40,50)은 원통형의 제1본체(20), 제2본체(30), 및 제3본체(30)가 순차적으로 서로 회전 가능하도록 결합되는데, 구체적으로는 상기 제2본체(30)의 양측 단부에 상기 제1본체(20)와 제3본체(40)의 일측 단부가 결합된 구조로 이루어진다.
또한, 상기 제1본체(20)의 타측 단부는 캡 형상의 제1고정체(10)에 회전 가능하도록 결합되고, 상기 제3본체(40)의 타측 단부는 캡 형상의 제2고정체(50)에 회전 가능하도록 결합된다.
상기와 같은 구성에 의하여 상기 본체모듈(10,20,30,40,50)은 내부에 전체적으로 길이가 긴 원통형의 반응공간을 형성하게 되고, 상기 제1고정체(10)의 외면 일측에 형성된 니켈 광석 장입구(11)를 통해 장입된 니켈 광석은 상기 반응공간 내부에서 환원처리되어 상기 제2고정체(50)의 하부에 형성된 배출구(51)를 통해 배출된다.
이때, 상기 본체모듈(10,20,30,40,50)은 통상의 로터리 킬른과 유사하게 반응공간 내부로 장입된 니켈 광석이 중력에 의하여 배출구(51) 방향으로 자연스럽게 유동될 수 있도록 제1본체(20)의 단부가 지지대(15)에 의하여 지지되면서 상기 배출구(51) 방향으로 하향 경사진 형태가 된다.
또한, 상기 제2본체(30)의 외면 일측에는 상기 니켈 광석을 환원시키는데 필요한 탄소화합물인 환원제가 장입되는 환원제 장입구(33)가 형성되는데, 본 발명에서는 상기 환원제로서 종래의 무연탄 대신에 타이어 분말 칩을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2본체(30)의 내부에는 상기 환원제 장입구(33)를 통해 장입되는 타이어 분말 칩이 수용되는 내화 세라믹 재질의 트레이모듈(34)이 더 설치되는데, 상기 트레이모듈(34)은 일예로서 반구형 또는 접시형으로 이루어져 반응공간 상부(즉, 제2본체의 상부 내면)에 매달린 형태로 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 상기 본체모듈(10,20,30,40,50)은 본체 회전모듈(21,22,31,32,41,42)에 의하여 회전 가능하도록 구성되는데, 구체적으로는 상기 제1본체(20)는 제1모터(21)와 제1동력전달부재(22)에 의하여 회전하도록 구성된다.
또한, 상기 제2본체(30)는 제2모터(31)와 제2동력전달부재(32)에 의하여 회전하도록 구성되고, 상기 제3본체(40)는 제3모터(41)와 제3동력전달부재(42)에 의하여 회전하도록 구성된다.
이때, 상기 제1본체(20)와 제3본체(40)는 미리 정해진 회전방향을 따라 미리 정해진 회전속도로 회전하도록 구성되며, 상기 제2본체(30)는 후술하는 바와 같이 미리 정해진 소정각도로 정역회전하도록 구성된다.
한편, 상기 제1고정체(10)의 일측에는 상기 반응공간 내부의 공기를 배기시키거나 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하는 급배기용 랜스모듈(60)이 상기 반응공간 내부로 출몰 가능하도록 설치된다.
또한, 상기 제2고정체(50)의 일측에는 상기 반응공간 내부에서 상기 트레이모듈(34)이 설치된 제1방향(즉, 반응공간의 상부 방향) 또는 상기 니켈 광석이 장입된 상기 반응공간 하부의 제2방향으로 화염을 분사하는 버너모듈(70,71)이 더 설치된다.
또한, 상기 버너모듈(70,71)은 외측에서 상기 반응공간 내부로 삽입되어 화염을 분사하는 랜스 형상의 버너(70)와 상기 버너(70)의 화염 분사각도를 조절하기 위한 분사각 조절장치(71)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 분사각 조절장치(71)는 일예로서 이송모터(71a), 양측 단부가 회전 가능하도록 고정되어 상기 이송모터(71a)에 의하여 회전하는 이송축(71b), 상기 이송축(71b)의 회전에 의하여 이송축의 전후 방향을 이동하는 링 형상의 이송부재(71c), 상기 이송부재(71c)의 외면과 접촉하도록 상기 버너(70)의 외면에 링 형상으로 결합된 승강부재(71d)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 승강부재(71d)는 이송부재(71c)의 외면과 접촉하는 면이 하향으로 경사진 형태로 구성됨으로써 상기 이송부재(71c)의 이동에 따라 승강하면서 상기 버너(70)의 화염 분사각을 조절하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치(1)의 동작구성을 살펴보면, 먼저 제어부(100)는 니켈 광석 장입부(110)와 환원제 장입부(120)를 제어하여 상술한 바와 같이 반응공간 내부로 니켈 광석과 환원제인 타이어 분말 칩이 장입되도록 한다.
이때, 상기 제어부(100)는 반응공간 내부의 온도를 감지하는 온도센서부(130)와 반응공간 내부의 일산화탄소 및 산소 농도를 감지하는 가스센서부(140)의 출력을 이용하여 후술하는 바와 같이 상기 니켈 광석 장입부(110), 환원제 장입부(120), 모터 구동부(150), 랜스모듈 구동부(160), 및 버너모듈 구동부(170)의 동작을 제어하게 된다.
다음으로, 상술한 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치(1)를 이용한 니켈 제련방법에 대하여 도5와 도6을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
일반적으로 니켈 광석과 같은 원광석의 환원에 사용되는 환원제로는 탄소화합물을 주로 사용하는데, 이때 탄소화합물에 포함된 탄소를 직접 환원제로 사용하는 경우보다 상기 탄소로부터 얻어진 일산화탄소를 환원제로 사용할 경우가 광석의 환원 효율이 높기 때문에 제련효율이 향상되는 장점을 가지게 된다.
뿐만 아니라, 산소와의 반응열 측면에서도 탄소보다 일산화탄소가 더 높기 때문에 환원제로서 일산화탄소를 사용할 경우 니켈 제련시 소요되는 에너지 사용량을 저감할 수 있는 장점도 가지게 된다.
본 발명은 일산화탄소가 환원제로서 가지는 상기 장점을 이용한 것으로, 니켈 광석의 환원처리시 상기 타이어 분말 칩을 환원제로 직접 사용하는 것이 아니라 반응공간 내부에서 먼저 타이어 분말 칩을 불완전 연소시켜 일산화탄소를 생성시킨 후, 니켈의 환원율과 산소와의 반응열이 타이어 분말 칩 보다 높은 상기 일산화탄소를 니켈 제련공정의 환원제로 이용하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 제어부(100)는 니켈 광석 장입부(110)와 환원제 장입부(120)를 제어하여 상술한 바와 같이 반응공간 내부로 니켈 광석과 타이어 분말 칩을 장입시킨다(S10,S20).
상기 S20 단계가 완료되면, 상기 제어부(100)는 도6의 (a)에 도시한 바와 같이 급배기용 랜스모듈(60)을 반응공간 내부로 삽입하여 반응공간 내부를 배기시키는데(S30), 상기 S30 단계에 의하여 상기 반응공간 내부는 산소가 부족한 상태가 되어 불완전 연소 환경이 된다.
이 경우, 상기 제어부(100)는 필요에 따라서는 상기 가스센서부(140)에서 감지된 상기 반응공간 내부의 산소농도가 미리 설정된 제1산소농도 이하가 될 때까지 상기 반응공간 내부를 배기시키도록 구성될 수 있다.
상기 S30 단계가 완료되면, 상기 제어부(100)는 도6의 (b)에 도시한 바와 같이 급배기용 랜스모듈(60)을 후퇴시킨 상태에서 버너모듈(70,71)을 제어하여 상기 트레이모듈(34)이 설치된 제1방향(즉, 반응공간의 상부 방향)으로 화염이 분사되도록 하고(S40), 상기 제1본체(20)와 제3본체(40)를 회전시키게 된다(S50).
이때, 상기 제어부(100)는 온도센서부(100)의 출력을 이용하여 상기 버너(70)의 화력을 조절할 수 있는데, 본 실시예에의 경우 상기 제어부(100)는 타이어 분말 칩이 불완전 연소될 정도의 온도로 화염이 분사되도록 조절하게 된다.
상기 반응공간 내부는 S30 단계와 S40 단계에 의하여 불완전 연소 환경으로 바뀌었기 때문에 상기 S40 단계에서 타이어 분말 칩의 연소는 불완전 연소가 되며, 이로 인하여 상기 반응공간 내부에는 불완전 연소에 의한 일산화탄소(CO)가 다량으로 생성된다.
한편, 상기 S50 단계가 완료되면 상기 제어부(100)는 가스센서부(140)에서 감지된 반응공간(즉, 킬른 내부) 내부의 일산화탄소 농도가 미리 설정된 설정농도에 도달하였는지 여부를 판단하고(S60), 설정농도에 도달하지 않은 경우이면 S40 단계를 반복적으로 수행한다.
반면에, 상기 S60 단계의 판단결과 일산화탄소의 농도가 설정농도에 도달한 경우이면 상기 제어부(100)는 도6의 (c)에 도시한 바와 같이 급배기용 랜스모듈(60)을 이용하여 반응공간 내부에 산소를 공급하고(S70), 상기 제2방향으로 화염을 분사하여 상기 생성된 일산화탄소에 의하여 상기 니켈 광석이 환원처리되도록 버너모듈(70,71)을 제어하게 된다(S80).
이때, 상기 제어부(100)는 S70 단계에서 가스센서부(140)의 출력을 이용하여 상기 반응공간 내부의 산소농도가 상기 제1산소농도 보다 높게 설정된 제2산소농도 이상이 될 때까지 상기 반응공간 내부로 산소를 공급할 수 있는데, 상기 제2산소농도는 반응공간 내부에서 완전 연소가 발생되기 충분한 수준의 농도로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(100)는 S80 단계에서 제2방향으로 화염을 분사하는 경우 상기 제2본체(30)가 미리 설정된 설정각도로 회전하여 상기 트레이모듈(34)에 수용된 타이어 분말 칩의 불완전 연소물이 중력에 의해 상기 반응공간의 하부 방향으로 낙하되도록 구성될 수도 있다.
이때, 상기 제2본체(30)는 상기 설정각도로 정역회전 하도록 구성될 수 있는데, 상기 설정각도는 트레이모듈(34) 내부의 불완전 연소물은 낙하되면서도 제1본체(20)와 제3본체(40)에 의해 회전하면서 유동되는 니켈 광석의 용융물과 상기 트레이모듈(34)의 접촉은 발생되지 않을 정도의 각도로 설정되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 일예로서 상기 제2본체(30)가 대략 40도 내지 60도의 회전각으로 정역회전하는 것으로 구성하였으며, 이 경우 상기 트레이모듈(34)의 하부면 일측에는 내부의 불완전 연소물이 완전히 낙하될 수 있도록 상기 제2본체(30)의 회전 방향으로 경사면(34a)이 형성되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
즉, 상기 경사면(34a)는 도7에 도시한 바와 같이 상기 제2본체(30)의 회전시 상기 반응공간의 하부 방향으로 하향 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법은 로터리 킬른 형태의 반응공간에서 이루어지는 니켈 제련공정에 사용되는 환원제를 종래의 무연탄 대신에 저가의 타이어 분말 칩을 이용하는 경우 니켈 제련공정이 저비용으로 이루어질 수 있는 장점이 있다.
나아가, 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법은 상기 타이어 분말 칩이 폐자원인 폐타이어를 이용하여 제조되는 경우 니켈 제련공정이 더욱 저비용으로 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 폐타이어와 같은 폐자원의 활용도를 제고할 수 있는 추가적인 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치 및 제련방법은 니켈의 환원율과 산소와의 반응열이 타이어 분말 칩에 포함된 탄소 보다 높은 일산화탄소를 니켈 제련공정의 환원제로 이용함으로써 니켈의 환원 효율을 향상시키고 니켈 제련시 소요되는 에너지 사용량을 저감할 수 있는 장점이 있다.
10 : 제1고정체 20 : 제1본체
30 : 제2본체 40 : 제3본체
50 : 제2고정체 60 : 급배기용 랜스모듈
70 : 버너 71 : 분사각 조절장치
100 : 제어부 140 : 가스센서부

Claims (6)

  1. 원통형의 제1본체, 제2본체, 및 제3본체가 순차적으로 서로 회전 가능하도록 결합되어 상기 제1본체를 통해 장입된 니켈 광석이 환원처리되어 상기 제3본체를 통해 배출되는 반응공간이 내부에 형성되는 로터리 킬른 형태의 본체모듈;
    상기 제2본체의 내부에 설치되고, 제2본체의 외면 일측에 형성된 장입구를 통해 장입되는 타이어 분말 칩이 수용되고, 하부면 일측에 경사면이 형성된 내화 세라믹 재질의 트레이모듈;
    상기 반응공간 내부로 출몰 가능하도록 설치되고, 상기 반응공간 내부의 공기를 배기시키거나 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하는 급배기용 랜스모듈;
    상기 반응공간 내부에서 상기 트레이모듈이 설치된 제1방향 또는 상기 니켈 광석이 장입된 상기 반응공간 하부의 제2방향으로 화염을 분사하는 버너모듈; 및
    상기 반응공간 내부로 타이어 분말 칩이 장입되면 상기 반응공간 내부를 배기시킨 상태에서 상기 제1방향으로 화염을 분사하여 상기 타이어 분말 칩을 불완전 연소시키고, 상기 불완전 연소에 의해 일산화탄소가 생성되면 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하면서 상기 제2방향으로 화염을 분사하여 상기 생성된 일산화탄소에 의하여 상기 니켈 광석이 환원처리되도록 상기 급배기용 랜스모듈과 버너모듈의 동작을 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응공간 내부의 일산화탄소의 농도와 산소 농도를 감지하는 가스센서 모듈을 더 포함하고,
    상기 제어모듈은 상기 가스센서 모듈에서 감지된 상기 반응공간 내부의 산소농도가 미리 설정된 제1산소농도 이하가 될 때까지 상기 반응공간 내부를 배기시킨 후 상기 제1방향으로 화염을 분사하는 것을 특징으로 하는 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어모듈은 상기 가스센서 모듈에서 감지된 상기 반응공간 내부의 일산화탄소의 농도가 미리 설정된 농도 이상이 되면 상기 반응공간 내부의 산소농도가 상기 제1산소농도 보다 높게 설정된 제2산소농도 이상이 될 때까지 상기 반응공간 내부로 산소를 공급하면서 상기 제2방향으로 화염을 분사하는 것을 특징으로 하는 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1본체, 제2본체, 및 제3본체를 각각 회전시키기 위한 본체 회전모듈을 더 포함하고,
    상기 제어모듈은 제1방향으로 화염을 분사하는 경우 상기 제1본체와 제3본체가 미리 설정된 회전속도로 회전하도록 상기 본체 회전모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어모듈은 제2방향으로 화염을 분사하는 경우 상기 제2본체가 미리 설정된 각도로 회전하여 상기 트레이모듈에 수용된 타이어 분말 칩의 불완전 연소물이 중력에 의해 상기 반응공간의 하부 방향으로 낙하되도록 상기 본체 회전모듈을 제어하되,
    상기 트레이모듈의 하부면에 형성된 경사면은 상기 제2본체의 회전시 상기 반응공간의 하부 방향으로 하향 경사지도록 형성된 것을 특징으로 하는 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련장치.
  6. 원통형의 로터리 킬른 형태로 이루어진 본체모듈의 내부에 환원처리되는 피처리물인 니켈 광석과 환원제인 타이어 분말 칩을 장입하는 제1단계;
    상기 본체모듈 내부의 산소농도가 미리 설정된 제1산소농도 이하가 될 때까지 상기 본체모듈 내부를 배기시키는 제2단계;
    상기 본체모듈 내부에 설치되어 상기 제1단계에서 장입된 타이어 분말 칩을 수용하는 내화 세라믹 재질의 트레이모듈을 가열하여 상기 본체모듈 내부에 일산화탄소를 생성시키는 제3단계; 및
    상기 본체모듈 내부의 일산화탄소 농도가 미리 설정된 농도 이상이 되면 상기 본체모듈 내부의 산소농도가 상기 제1산소농도 보다 높게 설정된 제2산소농도 이상이 될 때까지 상기 본체모듈 내부로 산소를 공급하면서 상기 본체모듈 내부에 장입된 니켈 광석을 가열하여 상기 생성된 일산화탄소에 의하여 상기 니켈 광석이 환원처리되도록 하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 분말 칩을 이용한 니켈 제련방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021042428A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP2021042427A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP2021042430A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP2021042429A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006343002A (ja) 2005-06-08 2006-12-21 Kosei Aluminum Co Ltd 乾留ガス化炉、軽金属溶解炉及び軽金属溶解設備

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006343002A (ja) 2005-06-08 2006-12-21 Kosei Aluminum Co Ltd 乾留ガス化炉、軽金属溶解炉及び軽金属溶解設備

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021042428A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP2021042427A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP2021042430A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP2021042429A (ja) * 2019-09-10 2021-03-18 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP7358864B2 (ja) 2019-09-10 2023-10-11 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP7358862B2 (ja) 2019-09-10 2023-10-11 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP7358865B2 (ja) 2019-09-10 2023-10-11 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置
JP7358863B2 (ja) 2019-09-10 2023-10-11 住友金属鉱山株式会社 シミュレーション方法、及びシミュレーション装置

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