KR102075588B1 - Hydrolysis unit for aluminium black dross recycling and system for aluminium black dross recycling having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛에 관한 것으로서, 플럭스 처리된 알루미늄 용탕에 알루미늄 스크랩을 용해할 때 발생한 블랙 드로스로부터 분할된 드로스 미립자 파우더를 물과 반응시켜 가용성 고용분, 불용성 고형분 및 가수분해 가스로 분할하는 반응기; 상기 반응기로부터 배출된 상기 가수분해 가스를 물에 통과시켜 상기 가수분해 가스에 포함된 수분 및 불순물을 포집하는 트랩기; 및 상기 트랩기로부터 배출된 상기 가수분해 가스를 냉각하여 상기 가수분해 가스에 포함된 수증기를 응축시키는 응축기;를 포함한다.The present invention relates to a water decomposition unit for recycling aluminum black dross, wherein the dross fine particle powder divided from black dross generated when dissolving aluminum scrap in a fluxed aluminum molten metal is reacted with water to dissolve soluble solid solution and insoluble. A reactor for dividing solids and hydrolysis gas; A trap for collecting water and impurities contained in the hydrolysis gas by passing the hydrolysis gas discharged from the reactor through water; And a condenser for cooling the hydrolysis gas discharged from the trap to condense the water vapor contained in the hydrolysis gas.
Description
본 발명은 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛 및 이를 포함하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a water decomposition unit for recycling aluminum black dross and an aluminum black dross recycling system comprising the same.
자동차, 가전 제품 및 건축용 자재 등으로 사용되고 있는 많은 알루미늄 부품은 알루미늄 주조 장치를 이용하여 제조한다. 이러한 알루미늄 주조 장치에 알루미늄 용탕을 공급하는 것이 알루미늄 용해로이다. 알루미늄 용해로는 일정한 크기로 성형된 알루미늄 스크랩을 고열로 용해시키는 장치이다.Many aluminum parts used in automobiles, home appliances, and building materials are manufactured using aluminum casting equipment. It is aluminum melting furnace to supply molten aluminum to such an aluminum casting apparatus. Aluminum melting furnace is a device that melts aluminum scrap formed into a certain size at high temperature.
알루미늄은 산화성이 강한 금속이므로, 알루미늄을 알루미늄 용탕에 용해하는 과정에서 알루미늄 산화물이 발생된다. 이러한 알루미늄 산화물의 발생량이 증가하면 알루미늄의 회수율이 떨어진다. 또한, 일반적으로 알루미늄 용탕에 투입되는 알루미늄 덩어리에는 도료 기타 개재물이 개재된다. 이러한 개재물이 증가하면, 알루미늄의 순도가 감소된다.Since aluminum is a highly oxidizing metal, aluminum oxide is generated in the process of dissolving aluminum in the molten aluminum. If the generation amount of such aluminum oxide increases, the recovery rate of aluminum falls. In addition, in general, the aluminum lump to be added to the molten aluminum is interposed with paint and other inclusions. As these inclusions increase, the purity of aluminum decreases.
이러한 알루미늄 산화물과 개재물로 인한 문제점을 해결하기 위하여, 알루미늄의 산화를 방지하고 또한 개재물의 포획이 가능한 플럭스를 알루미늄 용탕에 투입하고 있다. 이와 같이, 플럭스 처리된 알루미늄 용탕에 알루미늄 스크랩을 용해시킬 때 발생하는 드로스를 블랙 드로스라고 한다.In order to solve the problems caused by the aluminum oxide and inclusions, a flux capable of preventing oxidation of aluminum and capturing the inclusions is introduced into the molten aluminum. In this way, the dross generated when dissolving the aluminum scrap in the fluxed aluminum molten metal is called black dross.
그런데, 종래에는, 알루미늄, 알루미늄 산화물 및 플럭스 등 블랙 드로스에 포함된 물질들을 용도에 맞게 재활용할 수 있도록 블랙 드로스를 효과적으로 재활용 처리 가능한 방법이 제안되지 않았다. 따라서, 블랙 드로스는 토양에 매립되어 폐기 처분되고 있으며, 이로 인해 환경 오염의 우려와 자원 낭비가 발생한다는 문제점이 있었다.However, in the related art, a method for effectively recycling the black dross has not been proposed in order to recycle materials included in the black dross such as aluminum, aluminum oxide, and flux according to a purpose. Therefore, the black dross is disposed of and disposed of in the soil, which causes a problem of environmental pollution and resource waste.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 블랙 드로스에 포함된 조성물들을 재활용하기 용이하도록 구조를 개선한 알루미늄 블랙 드로스 물 분해 유닛 및 이를 포함하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems, to provide an aluminum black dross water decomposition unit and an aluminum black dross recycling system comprising the structure improved to facilitate the recycling of the composition contained in the black dross. There is a purpose.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛은, 플럭스 처리된 알루미늄 용탕에 알루미늄 스크랩을 용해할 때 발생한 블랙 드로스로부터 분할된 드로스 미립자 파우더를 물과 반응시켜 가용성 고용분, 불용성 고형분 및 가수분해 가스로 분할하는 반응기; 상기 반응기로부터 배출된 상기 가수분해 가스를 물에 통과시켜 상기 가수분해 가스에 포함된 수분 및 불순물을 포집하는 트랩기; 및 상기 트랩기로부터 배출된 상기 가수분해 가스를 냉각하여 상기 가수분해 가스에 포함된 수증기를 응축시키는 응축기;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, an aluminum black dross recycling water decomposition unit according to a preferred embodiment of the present invention is characterized in that dross fine particle powder divided from black dross generated when dissolving aluminum scrap in a fluxed aluminum molten metal. A reactor which reacts with water to divide into soluble solids, insoluble solids and hydrolyzed gases; A trap for collecting water and impurities contained in the hydrolysis gas by passing the hydrolysis gas discharged from the reactor through water; And a condenser for cooling the hydrolysis gas discharged from the trap to condense the water vapor contained in the hydrolysis gas.
바람직하게, 상기 알루미늄 스크랩은, 적어도 알루미늄 폐캔 스크랩을 포함하고, 상기 플럭스는, 염화 나트륨(NaCl)과 염화 칼륨(KCl)이 동일한 중량부로 혼합된 혼합물 93-97 중량부 및 빙정석류(Cryolite, Potassium Cryolite) 3-7 중량부를 포함한다.Preferably, the aluminum scrap comprises at least aluminum scrap can scrap, and the flux is 93-97 parts by weight of a mixture of sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl) in the same parts by weight and cryolite, Potassium Cryolite) 3-7 parts by weight.
바람직하게, 상기 반응기에 수용된 상기 물로부터 이탈된 상기 가수분해 가스가 상기 트랩기에 수용된 상기 물을 통과하도록 상기 반응기와 상기 트랩기를 연결하는 제1 연결 라인을 더 포함한다.Preferably, the apparatus further includes a first connection line connecting the reactor and the trap so that the hydrolysis gas separated from the water contained in the reactor passes through the water contained in the trap.
바람직하게, 상기 제1 연결 라인은, 상기 트랩기에 수용된 상기 물에 미리 정해진 깊이만큼 잠기도록 마련된 연장부와, 상기 연장부를 통과한 상기 가수분해 가스를 상기 트랩기에 수용된 상기 물에 배출하는 배출부를 구비한다.Preferably, the first connection line has an extension part provided to be immersed in the water contained in the trapper by a predetermined depth and a discharge part for discharging the hydrolysis gas passing through the extension part to the water stored in the trap device. do.
바람직하게, 상기 배출부는, 상기 연장부를 통과한 상기 가수분해 가스를 상기 트랩기에 수용된 상기 물에 분사 가능하도록 천공된 적어도 하나의 분사공들을 갖는다.Preferably, the discharge portion has at least one injection hole perforated to inject the hydrolysis gas passing through the extension portion into the water contained in the trap.
바람직하게, 상기 트랩기는, 상기 트랩기에 수용된 물로부터 이탈된 상기 가수분해 가스를 상기 응축기 쪽으로 안내 가능하도록 천공된 적어도 하나의 안내공들을 각각 갖는 복수의 분리판들을 구비한다.Preferably, the trap includes a plurality of separator plates each having at least one guide hole perforated to guide the hydrolysis gas released from the water contained in the trap to the condenser.
바람직하게, 상기 분리판들은, 각각의 분리판에 구비된 상기 안내공들이 서로 엇갈리게 위치하도록 배치된다.Preferably, the separating plates are arranged such that the guide holes provided in the respective separating plates are staggered from each other.
바람직하게, 상기 트랩기에 수용된 상기 물로부터 이탈된 상기 가수분해 가스가 상기 응축기에 전달되도록, 상기 트랩기와 상기 응축기를 연결하는 제2 연결 라인을 더 포함한다.Preferably, further comprising a second connecting line connecting the trap and the condenser such that the hydrolysis gas released from the water contained in the trap is delivered to the condenser.
바람직하게, 상기 트랩기에 수용된 상기 물 및 상기 수증기가 응축되어 형성된 응축수가 각각 유입됨과 함께, 상기 가수분해 가스가 냉각되어 발생하는 부압이 전달되도록, 상기 트랩기 및 상기 응축기와 각각 연결되는 가스압 보상 라인을 더 포함한다.Preferably, a gas pressure compensation line connected to each of the trap and the condenser so that the condensed water formed by condensation of the water and the water vapor contained in the trap is introduced, and a negative pressure generated by cooling the hydrolysis gas is transmitted. It includes more.
바람직하게, 상기 가스압 보상 라인은, 상기 물 및 상기 응축수가 서로 혼합된 혼합수의 적어도 일부분이 수용되도록 형성된 혼합수 챔버를 구비한다.Preferably, the gas pressure compensation line has a mixed water chamber configured to receive at least a portion of the mixed water mixed with the water and the condensed water.
바람직하게, 상기 혼합수 챔버는, 상기 혼합수의 수위 변화를 관찰 가능하도록 형성된 관찰창을 갖는다.Preferably, the mixed water chamber has an observation window formed to be able to observe the level change of the mixed water.
바람직하게, 상기 가스압 보상 라인은, 상기 트랩기와 상기 혼합수 챔버를 선택적으로 연통 가능하도록 상기 트랩기와 상기 혼합수 챔버 사이에 설치되는 제1 개폐 밸브와, 상기 응축기와 상기 혼합수 챔버를 선택적으로 연통 가능하도록 상기 응축기와 상기 혼합수 챔버 사이에 설치되는 제2 개폐 밸브를 더 구비한다.Preferably, the gas pressure compensation line, the first on-off valve provided between the trap and the mixed water chamber to selectively communicate the trap and the mixed water chamber, and selectively communicates the condenser and the mixed water chamber It is further provided with a second on-off valve installed between the condenser and the mixed water chamber.
바람직하게, 상기 가스압 보상 라인은, 상기 물 및 상기 응축수가 서로 혼합된 혼합수를 외부로 선택적으로 배출 가능하도록 마련된 드레인 밸브를 갖는다.Preferably, the gas pressure compensation line has a drain valve provided to selectively discharge the mixed water mixed with the water and the condensed water to the outside.
바람직하게, 상기 가스압 보상 라인은, 상기 물이 수압에 의해 유입되도록 상기 트랩기와 연결된 제1 유입구와, 상기 응축수가 중력에 의해 유입되도록 상기 응축기와 연결된 제2 유입구를 구비한다.Preferably, the gas pressure compensation line has a first inlet connected to the trap so that the water is introduced by water pressure, and a second inlet connected to the condenser so that the condensate is introduced by gravity.
본 발명은, 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛 및 이를 포함하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템에 관한 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.The present invention relates to an aluminum black dross recycling water decomposition unit and an aluminum black dross recycling system including the same, and has the following effects.
첫째, 본 발명은, 알루미늄 블랙 드로스에 포함된 조성물들을 그 성격에 따라 알루미늄 알갱이, 가용성 고형분, 불용성 고형분 및 가수분해 가스로 재활용하여, 블랙 드로스에 포함된 조성물들 중 재활용되지 못한 채 폐기되는 조성물을 최소화시켜 경제성을 향상시킬 수 있다.First, the present invention is to recycle the composition contained in the aluminum black dross to aluminum granules, soluble solids, insoluble solids and hydrolysis gas according to the nature, so that the composition contained in the black dross is discarded without recycling. The composition can be minimized to improve economics.
둘째, 본 발명은, 가수분해 가스에 포함된 수분 및 불순물의 필터링을 통해 가수분해 가스의 순도를 높여, 경제성을 더욱 향상시킬 수 있다.Second, the present invention can increase the purity of the hydrolysis gas through the filtering of moisture and impurities contained in the hydrolysis gas, it is possible to further improve the economics.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도.
도 2는 도 1의 알루미늄 용해로를 개략적으로 나타내는 개략도.
도 3은 도 2의 용해실과 유동력 부여실의 단면도.
도 4는 도 2의 용해실에서 구형 블랙 드로스가 형성되는 양상을 나타내는 모식도.
도 5는 도 2의 용해실에서 형성된 구형 블랙 드로스의 사진.
도 6은 도 2의 용해실에 수용된 알루미늄 용탕의 표면에 구형 블랙 드로스가 부유된 상태를 나타내는 용해실의 평면도.
도 7은 도 1의 블랙 드로스 재활용 장치를 개략적으로 나타내는 개략도.
도 8은 미립화된 드로스 파우더의 사진.
도 9는 도 7에 도시된 물 분해 유닛을 개략적으로 나타나는 개략도.
도 10은 도 9에 도시된 트랩기의 개략적인 구조를 나타내는 도면
도 11은 도 10에 도시된 분리판들의 평면도.
도 12는 석출 및 건조 처리한 가용성 고형분의 사진.
도 13은 도 12에 도시된 가용성 고형분을 정성 분석한 SEM-EDS 차트.
도 14는 도 12에 도시된 가용성 고형분의 조성비를 나타내는 도표.
도 15는 건조 처리한 불용성 고형분의 사진.
도 16은 소성 처리한 불용성 고형분의 사진
도 17은 도 16에 도시된 소성 처리한 불용성 고형분을 정성 분석한 SEM-EDS 차트.
도 18은 도 16에 도시된 소성 처리한 불용성 고형분의 조성비를 나타내는 도표.
도 19는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 블랙 드로스 재활용 방법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 20은 도 19에 기재된 알루미늄 용해 단계와 구형 블랙 드로스를 파쇄 및 분쇄하는 단계의 세부적인 내용을 설명하기 위한 순서도.
도 21은 도 19에 기재된 드로스 파우더 물 분해 단계와 물 분해물 재활용 단계의 세부적인 내용을 설명하기 위한 순서도.1 is a block diagram schematically showing an aluminum black dross recycling system according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the aluminum melting furnace of FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view of the melting chamber and the flow force applying chamber of FIG. 2.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which a spherical black dross is formed in the dissolution chamber of FIG. 2. FIG.
5 is a photograph of a spherical black dross formed in the dissolution chamber of FIG. 2.
6 is a plan view of a melting chamber showing a state in which a spherical black dross is suspended on the surface of the molten aluminum contained in the melting chamber of FIG. 2.
7 is a schematic diagram schematically showing the black dross recycling apparatus of FIG.
8 is a photograph of atomized dross powder.
FIG. 9 is a schematic view schematically showing the water decomposition unit shown in FIG. 7; FIG.
10 is a view showing a schematic structure of the trap shown in FIG.
FIG. 11 is a plan view of the separators shown in FIG. 10. FIG.
12 is a photograph of soluble solids precipitated and dried.
FIG. 13 is a SEM-EDS chart qualitatively analyzing the soluble solids shown in FIG. 12.
FIG. 14 is a table showing a composition ratio of soluble solids shown in FIG. 12. FIG.
15 is a photograph of insoluble solids dried.
Fig. 16 is a photograph of insoluble solids subjected to calcination
FIG. 17 is a SEM-EDS chart for qualitatively analyzing the insoluble solids subjected to the calcination shown in FIG. 16. FIG.
FIG. 18 is a chart showing the composition ratio of insoluble solids subjected to baking shown in FIG. 16. FIG.
19 is a flow chart schematically showing the aluminum black dross recycling method according to another preferred embodiment of the present invention.
20 is a flowchart for explaining details of the aluminum dissolving step and the step of crushing and crushing the spherical black dross described in FIG. 19.
21 is a flow chart for explaining the details of the dross powder water decomposition step and the water decomposition product recycling step described in FIG.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. It should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each component or a specific portion constituting the components is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. Thus, the size of each component does not entirely reflect its actual size. If it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, such description will be omitted.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing an aluminum black dross recycling system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템(1)은, 알루미늄 스크랩을 플럭스 처리된 알루미늄 용탕에 용해하기 위한 알루미늄 용해로(2); 및 알루미늄 스크랩을 알루미늄 용탕에 용해할 때 알루미늄 용탕에 포함된 개재물이 플럭스에 포획되어 형성된 블랙 드로스를 재활용 처리하기 위한 블랙 드로스 재활용 장치(3)를 포함한다. 이러한 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템(1)은, 알루미늄 주조물을 제조하기 위한 알루미늄 용탕을 확보할 수 있도록 알루미늄 스크랩을 플럭스 처리된 알루미늄 용탕에 용해함과 함께, 블랙 드로스에 포함된 성분들을 재활용할 수 있도록 블랙 드로스를 처리하기 위한 것이다.1, an aluminum black
이하에서는, 설명의 편의를 위해 알루미늄 용해로(2)에 대해 먼저 설명한 후 블랙 드로스 재활용 장치(3)에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, for convenience of description, the
도 2는 도 1의 알루미늄 용해로를 개략적으로 나타내는 개략도이다.FIG. 2 is a schematic view schematically showing the aluminum melting furnace of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 알루미늄 용해로(2)는, 알루미늄 용탕(M)이 가열되는 가열실(10)과, 알루미늄 스크랩(A)과 플럭스(F)가 각각 알루미늄 용탕(M)에 투입되는 용해실(20)과, 알루미늄 용탕(M)에 유동력을 부여하는 유동력 부여실(30)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the
알루미늄 용해로(2)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 내화물 재질을 갖는 벽체들에 의하여 구획된 다수의 공간들을 구비한다. 가열실(10), 용해실(20) 및 유동력 부여실(30)은 각각, 알루미늄 용해로(2)의 다수의 공간들 중 어느 하나의 공간에 다른 공간들과 독립된 상태로 마련된다.The
가열실(10)은, 알루미늄 용탕(M)을 미리 정해진 온도로 가열하기 위한 공간이다.The
가열실(10)은, 후술할 용해실(20)의 제2 유동 통로(29)와 연통되어 용해실(20)로부터 알루미늄 용탕(M)을 전달받는다. 가열실(10)은 열손실이 최소화될 수 있도록 후술할 제1 유동 통로(16) 및 제2 유동 통로(29)와 연결된 부분을 제외한 나머지 부분은 외부와 차단된 밀폐 구조로 형성된다.The
가열실(10)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕(M)을 가열하는 가열 유닛(12)과, 알루미늄 용탕(M)을 알루미늄 용해로(2)의 외부로 배출하기 위한 출탕구(14)와, 가열실(10)에 수용된 알루미늄 용탕(M)을 유동력 부여실(30)로 전달하기 위한 제1 유동 통로(16)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
가열 유닛(12)은, 알루미늄 용탕(M)을 미리 정해진 온도로 가열하기 위한 장치이다.The
가열 유닛(12)은. 도 2에 도시된 바와 같이, 가열실(10)을 구획하는 벽체들에 설치되는 버너일 수 있다. 알루미늄 용탕(M)의 가열 온도는 특별히 한정되지 않는다. 알루미늄 용탕(M)의 온도는 가열실(10)에 설치된 온도 센서(미도시)에 의하여 측정될 수 있으며, 가열 유닛(12)은, 온도 센서로부터 알루미늄 용탕(M)의 온도를 입력받아, 알루미늄 용탕(M)을 미리 정해진 가열 온도로 가열할 수 있다.The
출탕구(14)는, 가열실(10)에서 가열된 알루미늄 용탕(M)을 알루미늄 용해로(2)의 외부로 배출하기 위한 출구이다The
출탕구(14)는, 알루미늄 주조물을 제조하기 위한 알루미늄 주조 장치와 연결되거나 또는 알루미늄 용탕(M)을 이송하기 위한 용탕 이송 용기와 연결될 수 있다. 출탕구(14)에는, 출탕구(14)를 선택적으로 개폐하는 개폐 밸브(18)가 설치될 수 있다. The
제1 유동 통로(16)는, 가열실(10)에 수용된 알루미늄 용탕(M)을 유동력 부여실(30)로 전달하기 위한 통로이다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유동 통로(16)는 가열실(10)과 유동력 부여실(30)을 구획하는 벽체가 관통되어 형성되며, 알루미늄 용탕(M)은 제1 유동 통로(16)를 통해 유동력 부여실(30)로 유입된다.As shown in FIG. 2, the
도 3은 도 2에 도시된 용해실과 유동력 부여실의 단면도이며, 도 4에 도시된 도 2의 용해실에서 구형 블랙 드로스가 형성되는 양상을 나타내는 도면이며, 도 5에 도시된 도 2의 용해실에서 형성된 구형 블랙 드로스의 사진이다.3 is a cross-sectional view of the dissolution chamber and the flow force imparting chamber illustrated in FIG. 2, illustrating a spherical black dross formed in the dissolution chamber of FIG. 2 illustrated in FIG. 4, and the dissolution of FIG. 2 illustrated in FIG. 5. Picture of spherical black dross formed from yarn.
용해실(20)은, 플럭스(F)와 알루미늄 스크랩(A)을 알루미늄 용탕(M)에 투입하기 위한 공간이다.The
용해실(20)은, 후술할 유동력 부여실(30)의 제3 유동 통로(34)와 연통되어 알루미늄 용탕(M)을 유동력 부여실(30)로부터 전달받는다. 용해실(20)은, 플럭스(F)와 알루미늄 스크랩(A)을 알루미늄 용탕(M)에 투입할 수 있도록 상면의 적어도 일부분이 개방된 개방 구조로 형성되며, 가열실(10)보다 상대적으로 작은 용적을 갖는다. 즉, 용해실(20)은, 알루미늄 스크랩(A)을 용해실(20)에 투입하여 용해 작업을 수행할 수 있도록 개방 구조로 형성되고, 열손실을 줄일 수 있도록 가열실(10)보다 상대적으로 작은 용적을 갖는 것이다.The
용해실(20)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕(M)에 선회 하강하는 와류(V)를 생성하는 와류 유닛(21)과, 플럭스(F)를 와류(V)에 투입하는 플럭스 공급 유닛(23)과, 알루미늄 스크랩(A)을 와류(V)에 투입하는 원재료 공급 유닛(25)과, 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)을 가열실(10)로 전달하기 위한 제2 유동 통로(29)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
와류 유닛(21)은, 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)에 선회 하강하는 와류(V)를 형성하기 위한 부재이다.The
와류 유닛(21)은 적어도 일부분이 알루미늄 용탕(M)에 침지되도록 용해실(20)에 설치된다. 와류 유닛(21)에 의하여 생성된 와류(V)와 제3 유동 통로(34)를 통해 용해실(20)로 유입되는 알루미늄 용탕(M)의 유동이 직접적으로 대면할 경우에는, 알루미늄 용탕(M)의 유동이 방해 받을 우려가 있다. 이를 방지하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 와류 유닛(21)은 제3 유동 통로(34)와 일직선 상에 위치하지 않도록 용해실(20)의 일측에 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
와류 유닛(21)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕(M)에 침지되는 하단 및 알루미늄 용탕(M)의 외부로 연장되어 구동 모터(미도시)와 축 결합되는 상단을 갖는 회전축(21a), 및 회전축(21a)의 하단에 축 결합되는 교반 임펠러(21b)를 포함한다. 구동 모터가 구동되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 교반 임펠러(21b)가 회전축(21a)을 중심으로 회전함으로써 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)에는 회전축(21a)을 중심으로 선회 하강하는 와류(V)가 생성된다.As shown in FIG. 3, the
플럭스 공급 유닛(23)은, 외부의 플럭스 공급원(미도시)으로부터 공급된 플럭스(F)를 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)에 투입하기 위한 장치이다.The
플럭스(F)는, 알루미늄보다 비중이 작은 혼합염으로서, 개재물과 친화력이 높은 재질로 형성된다. 플럭스 공급 유닛(23)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 플럭스(F)를 와류 유닛(21)에 의하여 생성된 와류(V)에 투입한다. 그러면, 와류(V)에 의하여 플럭스(F)가 알루미늄 용탕(M)에 신속하게 침지되어 용해된 후 용해실(20)에 고르게 퍼질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 플럭스 공급 유닛(23)은 와류(V)가 아닌 다른 부분에 플럭스(F)를 투입할 수도 있다.Flux F is a mixed salt having a specific gravity smaller than that of aluminum, and is formed of a material having a high affinity for inclusions. The
플럭스(F) 투입 시기는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플럭스 공급 유닛(23)은, 원재료 공급 유닛(25)이 와류(V)에 알루미늄 스크랩(A)을 투입하기 이전에 플럭스(F)를 와류(V)에 미리 투입할 수 있다. 그러면, 플럭스(F)는 와류(V)에 의해 선회 하강하면서 알루미늄 용탕(M)에 침지되어 용해된다. 그런데, 플럭스(F)는 알루미늄 보다 작은 비중을 가지므로, 알루미늄 용탕(M)에 용해된 플럭스(F)는 알루미늄 용탕(M)의 표면으로 부상하여 알루미늄 용탕(M)의 표면에 용융 플럭스층, 즉, 염욕층을 형성한다. 이러한 용융 플럭스층은, 알루미늄 용탕(M) 및 알루미늄 용탕(M)에 투입된 알루미늄 스크립(A)이 대기 중의 산소와 접촉되는 것을 차단하여, 알루미늄 산화물의 발생량을 줄일 수 있다.The flux (F) injection timing is not particularly limited. For example, the
이러한 플럭스(F)는 개재물을 선택적으로 포획 가능함과 동시에 용융 플럭스층을 형성 가능한 조성을 갖는다. 바람직하게, 플럭스(F)는, 염화나트륨(NaCl)과 염화칼륨(KCl)이 동일한 중량부로 혼합된 혼합물 93-97 중량부 및 빙정석류(Cryolite, Potassium Cryolite) 3-7 중량부를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게, 플럭스(F)는, 염화 나트륨(NaCl) 47.5 중량부, 염화 칼륨(KCl) 47.5 중량부 및 포타슘 알루미늄 플루오라이드(KAlF4) 5 중량부를 포함할 수 있다.Such flux F has a composition capable of selectively trapping inclusions and forming a molten flux layer. Preferably, the flux (F) may include 93-97 parts by weight of a mixture of sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl) in the same parts by weight and 3-7 parts by weight of cryolite (Cryolite, Potassium Cryolite). More preferably, the flux (F) may include 47.5 parts by weight of sodium chloride (NaCl), 47.5 parts by weight of potassium chloride (KCl) and 5 parts by weight of potassium aluminum fluoride (KAlF 4 ).
한편, 후술할 원재료 공급 유닛(25)에 의해 알루미늄 스크랩(A)의 투입이 시작되면, 플럭스 공급 유닛(23)은 원재료 공급 유닛(25)과 동시 또는 이시에 플럭스(F)를 와류(V)에 투입할 수 있다. 즉, 알루미늄 스크랩(A)의 투입이 시작된 이후에도 플럭스(F)는 알루미늄 스크랩(A)의 공급 추이에 맞추어 계속적 또는 단속적으로 공급되는 것이다.On the other hand, when the input of aluminum scrap A is started by the raw
플럭스(F)는 이를 이용하여 포획하고자 하는 개재물의 양과 동일한 양이 공급되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 플럭스(F)의 공급량은 알루미늄 스크랩(A)의 공급량과 알루미늄 스크랩(A)의 종류에 따라 조절될 수 있다. 즉, 도료 기타 다량의 개재물을 포함하는 알루미늄 스크랩(A)이 공급되는 경우에는 플럭스(F)의 공급량이 증가되고, 순도가 높은 알루미늄 스크랩(A)이 공급되는 경우에는 플럭스(F)의 공급량이 감소될 수 있다.The flux (F) is preferably supplied with the same amount as the amount of inclusions to be captured using this, but is not limited thereto. Therefore, the supply amount of flux F can be adjusted according to the supply amount of aluminum scrap A and the kind of aluminum scrap A. FIG. That is, when aluminum scrap A containing a large amount of paint or other inclusions is supplied, the supply amount of flux F is increased, and when aluminum scrap A with high purity is supplied, the supply amount of flux F is supplied. Can be reduced.
원재료 공급 유닛(25)은, 외부의 원재료 공급원(미도시)으로부터 공급된 알루미늄 스크랩(A)을 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)에 투입하기 위한 장치이다.The raw
원재료 공급 유닛(25)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 와류 유닛(21)에 의하여 생성된 와류(V)에 알루미늄 스크랩(A)을 투입한다. 그러면, 알루미늄 스크랩(A)은 와류(V)에 의해 선회 하강하면서 알루미늄 용탕(M)에 신속히 침지되어 용해될 수 있으므로, 알루미늄 용탕(M)에 침지된 알루미늄 스크랩(A)과 대기의 접촉이 더욱 효과적으로 차단됨으로써 알루미늄 산화물의 발생량을 더욱 줄일 수 있다.As shown in FIG. 3, the raw
알루미늄 스크랩(A)의 투입 시기는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 원재료 공급 유닛(25)은, 알루미늄 용탕(M)의 표면에 용융 플럭스층이 형성된 이후에 알루미늄 스크랩(A)의 투입을 시작할 수 있다. 그러면, 알루미늄 스크랩(A)은, 알루미늄 용탕(M)의 표면에 용융 플럭스층이 형성된 상태로 알루미늄 용탕(M)에 침지될 수 있다. 이로 인해, 알루미늄 용탕(M)에 침지된 알루미늄 스크랩(A)과 대기의 접촉이 더욱 효과적으로 차단되므로, 알루미늄 산화물의 발생량을 더욱 줄일 수 있다.The injection timing of aluminum scrap (A) is not specifically limited. For example, the raw
알루미늄 스크랩(A)의 직경이 큰 경우에는 열 전달율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 알루미늄 스크랩(A)은 5 ㎝ 이하의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 알루미늄 스크랩(A)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 알루미늄 스크랩(A)은, 알루미늄, 마그네슘 및 알루미늄 합금을 주로 포함하는 알루미늄 폐캔 스크랩(UBCs, A 3XXX 계열, A 5XXXX 계열)일 수 있다. 이러한 알루미늄 폐캔 스크랩의 화학 조성은 표 1과 같다.If the diameter of the aluminum scrap (A) is large, there is a problem that the heat transfer rate is lowered. Therefore, it is preferable that aluminum scrap (A) has a diameter of 5 cm or less. The kind of such aluminum scrap (A) is not specifically limited. For example, the aluminum scraps A may be aluminum waste can scraps (UBCs, A 3XXX series, A 5XXXX series) mainly comprising aluminum, magnesium and aluminum alloys. The chemical composition of this aluminum waste can scrap is shown in Table 1.
part
계열Al alloy
line
한편, 알루미늄 스크랩(A)의 개재물(介在物, Inclusions)은, 알루미늄 스크랩(A)이 알루미늄 용탕(M)에 장입되어 용해될 때, 용융 알루미늄과 응집되는 성질을 갖는다. 그런데, 용용 플럭스층 즉, 플럭스(F)는, 개재물과 용융 알루미늄의 응집력을 약화시켜 개재물과 용융 알루미늄을 해리시키고, 용융 알루미늄과 해리된 개재물을 선택적으로 포획하여 블랙 드로스(B1)를 형성한다. 블랙 드로스(B1)는, 전술한 형성 과정에서 부피가 증가되어 용융 알루미늄보다 낮은 비중을 가지며, 이로 인해 알루미늄 용탕(M)의 표면으로 부상한다.또한, 블랙 드로스(B1)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 와류(V)에 의해 선회 하강하다가 와류(V)의 하단에 도달하면 와류(V)로부터 이탈되며, 그 다음에는 알루미늄 용탕(M)의 표면으로 부상된 후 다시 와류(V)의 흡입력에 의해 와류(V)에 합류된다. 따라서, 블랙 드로스(B1)는, 이러한 과정을 통해 알루미늄 용탕(M)의 표면에서 생성된 다른 블랙 드로스(B1)와 결합된다. 이러한 과정이 반복되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 블랙 드로스(B1)가 구형으로 결집된 구형 블랙 드로스(B2)가 형성된다. 즉, 와류 유닛(21)은, 와류(V)를 통해 블랙 드로스(B1)를 반복적으로 하강 및 부상시킴으로써, 다수의 블랙 드로스(B1)가 구형으로 결집된 구형 블랙 드로스(B2)를 형성하는 것이다. 이러한 구형 블랙 드로스(B2)의 화학 조성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 알루미늄 스크랩(A)은 알루미늄 폐캔 스크랩(UBCs 스크랩)이고 또한 플럭스(F)는 염화 나트륨(NaCl) 47.5 중량부, 염화 칼륨(KCl) 47.5 중량부 및 포타슘 알루미늄 플루오라이드(KAlF4) 5 중량부를 포함하는 경우에. 구형 드로스(B2)의 화학 조성은 표 2와 같다.On the other hand, inclusions (inclusions) of the aluminum scrap (A), when the aluminum scrap (A) is charged and dissolved in the aluminum molten metal (M), has a property to aggregate with the molten aluminum. By the way, the molten flux layer, ie, flux F, weakens the cohesion between inclusions and molten aluminum to dissociate inclusions and molten aluminum, and selectively captures molten aluminum and dissociated inclusions to form black dross B 1 . do. The black dross B 1 has a specific gravity lower than that of molten aluminum due to its increased volume in the above-described forming process, and thus rises to the surface of the molten aluminum M. In addition, the black dross B 1 As shown in FIGS. 3 and 4, when the vehicle descends by the vortex V and reaches the lower end of the vortex V, it is released from the vortex V, and then floated to the surface of the aluminum molten metal M. After that, it joins the vortex V again by the suction force of the vortex V. Thus, the black dross (B 1) is coupled with the surface of the other black dross (B 1) generated in the aluminum molten metal (M) through this process. When this process is repeated, as shown in FIG. 5, a spherical black dross B 2 in which a plurality of black dross B 1 is collected in a spherical form is formed. That is, the
구형 블랙 드로스(B2)는, 블랙 드로스(B1)가 알루미늄 용탕(M)을 하강 및 부상하기를 반복하면서 점진적으로 형성되므로, 이러한 하강 및 부상 과정 없이 일회적으로 형성되는 일반적인 블랙 드로스에 비해 개재물의 제거 성능이 뛰어나다. 이로 인해, 구형 블랙 드로스(B2)를 형성할 경우에는 일반적인 블랙 드로스를 형성하는 경우에 비해 드로스 중의 알루미늄 함유율을 저감시킬 수 있다. 즉, 일반적인 블랙 드로스, 예를 들어, 종래의 알루미늄 폐캔 용해 공정에서 화이트 드로스를 플럭스 처리하여 형성한 일반 블랙 드로스는 약 50% 이상의 알루미늄 함유율을 가지나, 구형 블랙 드로스(B2)는 약 10% 이하의 알루미늄의 함유율을 갖는다. 따라서, 구형 블랙 드로스(B2)를 형성함으로써, 순수 알루미늄의 용해 회수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 구형 블랙 블록 드로스(B2)를 형성함으로써, 발열제 플럭스 및 재처리 압입기를 이용해 드로스를 재처리하여 드로스에 포획된 알루미늄을 회수하는 드로스 재처리 과정을 생략 가능하므로, 이러한 드로스 재처리에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.제2 유동 통로(29)는, 알루미늄 스크랩(A)이 용해된 알루미늄 용탕(M)을 가열실(10)로 전달하기 위한 통로이다.Spherical black dross (B 2 ) is a common black dross formed once without black dross (B 1 ) gradually descending and floating the aluminum molten metal (M), without such a drop and injury process. Compared to the removal of inclusions is superior. Because of this, the case of forming the spherical black dross (B 2) may be reduced with aluminum content in the dross in comparison with the case of forming the common black dross. That is, a general black dross, for example, a general black dross formed by fluxing white dross in a conventional aluminum waste can melting process has an aluminum content of about 50% or more, but a spherical black dross (B 2 ) is about It has a content rate of aluminum of 10% or less. Therefore, by forming spherical black dross (B 2 ), the dissolution recovery rate of pure aluminum can be improved. In addition, by forming the spherical black block dross (B2), it is possible to omit the dross reprocessing process for recovering the aluminum trapped in the dross by reprocessing the dross using a heating agent flux and a reprocessing indenter. The cost required for reprocessing can be reduced. The
도 2에 도시된 바와 같이, 제2 유동 통로(29)는 용해실(20)과 가열실(10)을 구획하는 벽체가 관통되어 형성되며, 알루미늄 용탕(M)은 제2 유동 통로(29)를 통해 가열실(10)로 유입된다.As shown in FIG. 2, the
다음으로, 유동력 부여실(30)은, 알루미늄 용탕(M)이 가열실(10)과 용해실(20) 사이를 순환할 수 있도록 알루미늄 용탕(M)에 유동력을 부여하기 위한 공간이다.Next, the flow
유동력 부여실(30)은, 가열실(10)의 제1 유동 통로(16)와 연통되어 알루미늄 용탕(M)을 가열실(10)로부터 전달받는다.The flow
유동력 부여실(30)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 가열실(10)의 제1 유동 통로(16)와 용해실(20) 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 유동력 부여실(30)은 용해실(20)의 제2 유동 통로(29)와 가열실(10) 사이에 설치될 수도 있다.As shown in FIG. 2, the flow
유동력 부여실(30)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕(M)을 가속하여 알루미늄 용탕(M)에 유동력을 부여하는 가속 유닛(32), 및 유동력이 부여된 알루미늄 용탕(M)을 용해실(20)로 전달하는 제3 유동 통로(34)를 포함한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the flow
가속 유닛(32)은, 적어도 일부분이 알루미늄 용탕(M)에 침지되도록 유동력 부여실(30)에 설치된다. 예를 들어, 가속 유닛(32)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 유동력 부여실(30)의 외부에 마련된 구동 모터(미도싱)로부터 구동력을 제공받아, 유동력 부여실(30)에 수용된 알루미늄 용탕(M)을 순환시킬 수 있는 용탕 펌프일 수 있다.The
제3 유동 통로(34)는, 가속 유닛(32)에 의하여 유동력이 부여된 알루미늄 용탕(M)을 유동력 부여실(30)로 전달하기 위한 통로이다.The
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 유동 통로(34)는 유동력 부여실(30)과 용해실(20)을 구획하는 벽체의 하부가 가속 유닛(32)의 임펠러와 대면하도록 관통되어 형성되며, 알루미늄 용탕(M)은 제3 유동 통로(34)를 통해 용해실(20)로 유입된다.As shown in FIGS. 2 and 3, the
한편, 본 명세서에서는 가열실(10)과 용해실(20) 사이에 가속 유닛(32)을 구비한 유동력 부여실(30)이 마련되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 용해실(20)의 와류 유닛(20)은 와류(V)를 형성함으로써 알루미늄 용탕(M)을 승하강시킴과 동시에 알루미늄 용해로(2)를 순환하기 위한 유동력을 알루미늄 용탕(M)에 부여할 수 있으므로, 유동력 부여실(30)과 이에 마련된 가속 유닛(32)은 생략 가능하다.In the present specification, the flow
도 6은 도 2의 용해실에 수용된 알루미늄 용탕의 표면에 구형 블랙 드로스가 부유된 상태를 나타내는 용해실의 평면도이다.6 is a plan view of a melting chamber showing a state in which a spherical black dross is suspended on the surface of the molten aluminum contained in the melting chamber of FIG. 2.
많은 개수의 구형 블랙 드로스(B2)가 와류(V)에 밀집되면, 와류(V)에 의한 구형 블랙 드로스(B2)의 하강 및 부상 작용이 약화되어 구형 블랙 드로스(B2)의 형성 효율이 감소될 우려가 있다. 따라서, 미리 정해진 기준 직경만큼 성장한 구형 블랙 드로스(B2)를 와류(V)로부터 이탈시켜 와류(V)에 위치한 구형 블랙 드로스(B2)의 밀도를 적정 수준으로 조절하는 것이 바람직하다.When a large number of spherical black dross (B 2 ) is concentrated in the vortex (V), the lowering and floating action of the spherical black dross (B 2 ) by the vortex (V) is weakened and the spherical black dross (B 2 ) There is a fear that the formation efficiency of the amine may decrease. Therefore, it is preferable to adjust the density of the spherical black dross B 2 located in the vortex V to an appropriate level by releasing the spherical black dross B 2 grown by a predetermined reference diameter from the vortex V.
구형 블랙 드로스(B2)의 기준 직경은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 알루미늄 스크랩(A)은 알루미늄 폐캔 스크랩(UBCs 스크랩)이고 또한 플럭스(F)는 염화 나트륨(NaCl) 47.5 중량부, 염화 칼륨(KCl) 47.5 중량부 및 포타슘 알루미늄 플루오라이드(KAlF4) 5 중량부를 포함하는 경우에, 구형 블랙 드로스(B2)의 기준 직경은 2 cm 내지 5 cm 이다.Based on the diameter of the spherical black dross (B 2) it is not particularly limited. For example, aluminum scrap (A) is aluminum waste can scrap (UBCs scrap) and flux (F) is 47.5 parts by weight sodium chloride (NaCl), 47.5 parts by weight potassium chloride (KCl) and potassium aluminum fluoride (KAlF 4 ) In the case of 5 parts by weight, the spherical black dross (B 2 ) has a reference diameter of 2 cm to 5 cm.
이와 같이 기준 직경만큼 성장한 구형 블랙 드로스(B2)를 와류(V)로부터 이탈시키기 위하여, 용해실(20)은, 구형 블랙 드로스(B2)를 와류(V)로부터 분리하는 분리 유닛(27)을 더 포함할 수 있다.In order to separate the spherical black dross B 2 grown by the reference diameter from the vortex V, the
분리 유닛(27)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕(M)의 표면에 부유된 구형 블랙 드로스(B2)를 와류(V)로부터 먼 쪽으로 끌어당길 수 있는 형상을 갖는 분리판(27a)과, 구동 장치(미도시)와 분리판(27a)을 연결하는 연결봉(27b)을 포함한다. 여기서, 구동 장치는, 용해실(20)의 외부에 마련된 작업 차량인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 3, the
이와 같이 분리 유닛(27)이 마련됨에 따라, 미리 정해진 기준 직경을 갖는 구형 블랙 드로스(B2)를 분리판(27a)을 이용해 와류(V)로부터 먼 쪽으로 끌어당겨 와류(V)로부터 이탈시킬 수 있다. 따라서, 구형 블랙 드로스(B2)가 밀집됨으로 인해 구형 블랙 드로스(B2)의 형성 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 분리 유닛(27)은, 구형 블랙 드로스(B2)를 알루미늄 용탕(M)에서 퍼내서 외부로 배출하는 기능도 함께 수행할 수 있다.As the
한편, 분리 유닛(27)을 이용하여 구형 블랙 드로스(B2)를 와류(V)로부터 먼 쪽으로 끌어낸 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)의 표면은 와류(V)로부터 이탈된 구형 블랙 드로스(B2)로 덮인다. 그러므로, 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)은 이를 덮은 구형 블랙 드로스(B2)에 의하여 대기와 차단되며, 구형 블랙 드로스(B2)는 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)에 대한 보온 효과를 지니게 된다. 따라서, 구형 블랙 드로스(B2)에 의하여 알루미늄 용탕(M)의 열 손실이 최소화됨으로써, 알루미늄 용탕(M)이 구형 블랙 드로스(B2)에 의해 덮이지 않은 경우에 비해 알루미늄 용탕(M)의 온도가 상승된다.On the other hand, when the spherical black dross B 2 is pulled away from the vortex V using the
종래의 알루미늄 용해로는 일반적으로 용해실에 수용된 알루미늄 용탕(M)의 온도가 700 ℃℃ 이하이나, 알루미늄 용해로(2)는 용해실(20)에 수용된 알루미늄 용탕(M)의 온도가 730 ℃℃ 이상으로 상승될 수 있다. 이로 인해, 알루미늄 용해로(2)는, 종래의 알루미늄 용해로에 비해 알루미늄 스크랩(A)의 용해 효율이 더욱 향상될 수 있다.In the conventional aluminum melting furnace, the temperature of the aluminum molten metal M contained in the melting chamber is generally 700 ° C. or lower, but the
도 7은 도 1의 블랙 드로스 재활용 처리 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.7 is a schematic view schematically showing the black dross recycling apparatus of FIG. 1.
전술한 알루미늄 용해로(2)를 이용해 알루미늄 스크랩(A)을 용해하면 블랙 드로스(B1)가 구형으로 결집된 구형 블랙 드로스(B2)가 형성된다. 구형 블랙 드로스(B2)는 일반적인 블랙 드로스에 상대적으로 비해 낮기는 하지만 소정 비율의 알루미늄을 포함할 뿐만 아니라 알루미늄 산화물, 플럭스(F) 등과 같이 경제적인 가치가 있는 조성물을 소정 비율만큼 포함한다. 따라서, 이러한 구형 블랙 드로스(B2)를 재처리 과정 없이 매립 등의 방법을 통해 그대로 폐기하는 경우에는, 구형 블랙 드로스(B2)에 포함된 조성물들을 재활용할 수 없어 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 구형 블랙 드로스(B2)로 인해 환경 오염이 야기될 우려가 있다.When the aluminum scrap (A) is dissolved using the aluminum melting furnace (2) described above, a spherical black dross (B 2 ) in which the black dross (B 1 ) is spherically aggregated is formed. Spherical black dross (B 2 ) not only contains a certain proportion of aluminum but is relatively low in comparison to a general black dross, but also contains a predetermined proportion of economically valuable compositions such as aluminum oxide, flux (F), and the like. . Accordingly, when the spherical black dross (B 2 ) is disposed of as it is without reprocessing through landfilling or the like, the composition contained in the spherical black dross (B 2 ) may not be recycled, thereby reducing economic efficiency. Spherical black dross (B 2 ) may cause environmental pollution.
이를 해결하기 위하여, 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템(1)은, 구형 블랙 드로스(B2)에 포함된 조성물들을 재활용할 수 있도록 구형 블랙 드로스(B2)를 재활용 처리하는 블랙 드로스 재활용 장치(3)를 포함하는 것이다.To solve this problem, aluminum black dross recycling system (1), spherical black dross (B 2) Black dross recycling apparatus for processing recyclable spherical black dross (B 2) for the recycling of the composition contained in the It includes (3).
블랙 드로스 재활용 장치(3)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄 및 분쇄하여 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 미립자 파우더(P2)로 분할하는 분할 유닛(40)과, 드로스 미립자 파우더(P2)를 물(W1)과 물 분해 반응시켜 가용성 고형분(S), 불용성 고형분(I) 및 가수분해 가스(G)로 분해하는 물 분해 유닛(50)과, 가용성 고형분(S)이 석출되도록 가용성 고형분(S)이 용해된 수용액(Q)을 증류하는 석출 유닛(60)과, 가용성 고형분(S)을 건조하여 저장하는 가용성 고형분 저장 유닛(70)과, 알루미늄 알갱이(N)를 저장하는 알루미늄 알갱이 저장 유닛(80)과, 불용성 고형분(I)을 건조 및 소성하여 저장하는 불용성 고형분 저장 유닛(90)과, 가수분해 가스(G)를 저장하는 가스 저장 유닛(100)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 7, the black
먼저, 분할 유닛(40)은, 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄 및 분쇄하기 위한 장치이다.First, the dividing
분할 유닛(40)은, 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄하는 파쇄기(41)와, 구형 블랙 드로스(B2)의 파쇄물 중 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 파우더(P1)를 분리하는 제1 분리 부재(42)와, 드로스 파우더(P1)를 분쇄하는 분쇄기(43)와, 드로스 파우더(P1)의 분쇄물 중 알루미늄 알갱이(N)와 분쇄기(43)에 의해 분쇄되어 미립화된 드로스 미립자 파우더(P2)를 분리하는 제2 분리 부재(44)를 포함할 수 있다.Dividing
파쇄기(41)는, 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄하여 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 파우더(P1)로 분할하기 위한 장치이다.The
구형 블랙 드로스(B2)에 포함된 알루미늄 입자들과 알루미늄 합금 입자들 중 상대적으로 입도가 큰 알루미늄 입자들과 알루미늄 합금 입자들은 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄할 때 발생한 열로 인해 응집되어 알루미늄 알갱이(Aluminum Granule)와 알루미늄 합금 알갱이(Aluminum Alloy Granule)가 된다. 또한, 구형 블랙 드로스(B2)에 포함된 알루미늄 입자들과 알루미늄 합금 입자들 중 상대적으로 입도가 작은 알루미늄 입자들과 알루미늄 합금 입자들은 응집되지 못한 채 알루미늄 파우더와 알루미늄 합금 파우더가 된다. 설명의 편의를 위해 이하에서는, 알루미늄 알갱이(N)와 알루미늄 합금 알갱이를 통칭하여 알루미늄 알갱이(N)로 명명하기로 한다.Among the aluminum particles and aluminum alloy particles included in the spherical black dross (B 2 ), the relatively large particle sizes and the aluminum alloy particles are agglomerated due to the heat generated when the spherical black dross (B 2 ) is broken. Aluminum Granules and Aluminum Alloy Granules. In addition, among the aluminum particles and the aluminum alloy particles included in the spherical black dross (B 2 ), the aluminum particles and the aluminum alloy particles having relatively small particle sizes are not aggregated to become aluminum powder and aluminum alloy powder. For convenience of explanation, hereinafter, aluminum grains N and aluminum alloy grains will be collectively referred to as aluminum grains N. FIG.
파쇄기(41)는, 이러한 알루미늄 입자의 특성을 이용하여, 알루미늄 용해로(2)로부터 공급받은 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄하여 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 파우더(P1)로 분할하는 것이다. 드로스 파우더(P1)는, 구형 블랙 드로스(B2)의 조성물들 중 상대적으로 입도가 큰 알루미늄 입자를 제외한 나머지 조성물들을 파우더 형태로 포함한다.The
제1 분리 부재(42)는, 구형 블랙 드로스(B2)의 파쇄물 중 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 파우더(P1)를 서로 분리하기 위한 부재이다.The
제1 분리 부재(42)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 분리 부재(42)는, 미리 정해진 제1 기준 입도를 갖는 진동 스크린으로 구성될 수 있다. 제1 기준 입도는 약 10 ㎜인 것이 바람직하다, 이에 한정되는 것은 아니다.The structure of the first separating
이러한 제1 분리 부재(42)는, 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 파우더(P1)를 분리한 후, 알루미늄 알갱이(N)는 알루미늄 저장 유닛(80)으로 전달하고 또한 드로스 파우더(P1)는 분쇄기(43)로 전달한다.After the first separating
분쇄기(43)는, 드로스 파우더(P1)를 분쇄하여 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 미립자 파우더(P2)로 분할하기 위한 장치이다.The
드로스 파우더(P1)에 포함된 조성물들 중 산화 알루미늄과, 산화 마그네슘 같은 불용성 고형분(I)은, 이를 용이하게 재활용하기 위해서는 미립화되는 것이 바람직하다. 따라서, 드로스 파우더(P1)를 분쇄하여 미립화시키기 위한 분쇄기(43)가 마련되는 것이다.Among the compositions contained in the dross powder (P 1 ), insoluble solids (I) such as aluminum oxide and magnesium oxide are preferably atomized in order to easily recycle them. Therefore, the
그런데, 이러한 분쇄기(43)를 이용해 드로스 파우더(P1)를 분쇄하는 중 드로스 파우더(P1)에 포함된 일부의 알루미늄 입자들이 응집되어 알루미늄 알갱이(N)가 생성될 수 있다. 따라서, 분쇄기(43)는, 제1 분리 부재(42)로부터 전달받은 드로스 파우더(P1)를 분쇄하여 알루미늄 알갱이(N)와 분쇄되어 미립화된 드로스 미립자 파우더(P2)로 분할한다.However, some of the aluminum particles included in the dross powder P 1 may be agglomerated while the dross powder P 1 is pulverized using the
제2 분리 부재(44)는, 드로스 파우더(P1)의 분쇄물 중 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 미립자 파우더(P2)를 서로 분리하기 위한 부재이다.The
제2 분리 부재(44)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 분리 부재(44)는, 미리 정해진 제2 기준 입도를 갖는 트롬멜 스크린(Trommel Screen)으로 구성될 수 있다. 제2 기준 입도는, 0.5 ㎜ 인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The structure of the second separating
제2 분리 부재(44)는, 분쇄기(43)로부터 전달받은 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 미립자 파우더(P2)를 분리한 후, 알루미늄 알갱이(N)는 알루미늄 알갱이 저장 유닛(80)으로 전달하고 또한 드로스 미립자 파우더(P2)는 후술할 물 분해 유닛(50)의 반응기(51)로 전달한다.The
도 8은 드로스 미립자 파우더의 사진이다.8 is a photograph of dross particulate powder.
다음으로, 물 분해 유닛(50)은, 제2 분리 부재(44)로부터 전달받은 드로스 미립자 파우더(P2)를 물 분해하기 위한 장치이다.Next, the
드로스 미립자 파우더(P2)는, 도 8에 도시된 바와 같이, Salt Flux, 알루미늄, 알루미늄-마그네슘 합금, 마그네슘 및 산화물 등 다양한 물리 화학적인 성격을 갖는 조성물들을 포함하여, 짙은 회색의 파우더 형태를 갖는다.As shown in FIG. 8, the dross fine particle powder P 2 is formed in a dark gray powder form, including compositions having various physicochemical properties such as salt flux, aluminum, aluminum-magnesium alloy, magnesium, and oxide. Have
이러한 드로스 미립자 파우더(P2)에 포함된 조성물들을 재활용하기 위해서는 드로스 미립자 파우더(P2)에 포함된 조성물들을 재활용하기 용이하도록 전환 및 분해시키는 바람직하므로, 이를 위하여 드로스 미립자 파우더(P2)를 물 분해 가능한 물 분해 유닛(50)이 마련되는 것이다.So in order to recycle the compositions contained in such a de los particulate powder (P 2) de los preferred that the conversion and decomposition so as to facilitate the recycling of the composition contained in the fine particle powder (P 2), to this dross fine powder (P 2 ) Is provided with a
도 9는 도 7에 도시된 물 분해 유닛을 개략적으로 나타나는 개략도이고, 도 10은 도 9에 도시된 트랩기의 개략적인 구조를 나타내는 도면이며, 도 11은 도 10에 도시된 분리판들의 평면도이다.FIG. 9 is a schematic view schematically showing the water decomposition unit shown in FIG. 7, FIG. 10 is a view showing a schematic structure of a trap shown in FIG. 9, and FIG. 11 is a plan view of the separators shown in FIG. 10. .
물 분해 유닛(50)은, 드로스 미립자 파우더(P2)가 물(W1)과 물 분해 반응되어 가용성 고형분(S), 불용성 고형분(I) 및 가수분해 가스(G)로 분해되도록 드로스 미립자 파우더(P2)를 물(W1)과 교반하는 반응기(51)와, 반응기(51)로부터 배출된 가수분해 가스(G)를 물(W2)에 통과시켜 가수분해 가스(G)에 포함된 수분 및 불순물을 포집하는 트랩기(52)와, 트랩기(52)로부터 배출된 가수분해 가스(G)에 포함된 수증기가 응축되도록 가수분해 가스(G)를 냉각하는 응축기(53)와, 응축기로부터 배출된 가수분해 가스(G)를 분리 정제하는 가스 분리 정제기(54)와, 가용성 고형분이 반응기(51)에 수용된 물(W1)에 용해되어 형성된 수용액(Q)과 불용성 고형분(I)을 원심 분리하는 제1 원심 분리기(55)를 포함할 수 있다.The
반응기(51)는, 드로스 미립자 파우더(P2)와 물(W1)을 교반하여, 드로스 미립자 파우더(P2)를 물 분해하기 위한 장치이다.The
도 9에 도시된 바와 같이, 반응기(51)는, 물(W1)이 미리 정해진 수위만큼 내부에 수용된 탱크 형상을 갖는다. 특히, 반응기(51)는, 내부에 수용된 물(W1)의 수면과 반응기(51)의 천장면 사이에 소정의 공간이 형성되도록 미리 정해진 용적을 갖는 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 9, the
이러한 반응기(51)는, 미리 정해진 혼합 비율로 혼합된 드로스 미립자 파우더(P2)와 물(W1)을 적어도 하나의 블레이드들(51a)을 이용해 교반하여, 드로스 미립자 파우더(P2)를 물 분해한다. 드로스 미립자 파우더(P2)와 물(W1)의 혼합 비율은, 1 : 2 인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
이하에서는, 드로스 미립자 파우더(P2)를 물(W1)과 교반할 경우에 발생하는 물리 화학적인 현상을 드로스 미립자 파우더(P2)에 포함된 조성물들의 성질 별로 나누어 설명한다.Hereinafter, the physicochemical phenomenon that occurs when the dross fine particle powder (P 2 ) is stirred with water (W1) will be described by dividing the properties of the compositions contained in the dross fine particle powder (P 2 ).
먼저, 드로스 미립자 파우더(P2)에 포함된 조성물들 중 물(W1)에 용해되는 가용성을 갖는 가용성 고형분(S)은 물(W1)에 용해되며, 이로 인해 가용성 고형분(S)을 용질로서 포함하고 또한 물(W1)을 용매로서 포함하는 수용액(Q)이 생성된다. 이러한 가용성 고형분(S)은, 염화 나트륨(NaCl)과, 염화 칼륨(KCl) 등 플럭스(F)에 함유된 염화물염들을 주로 포함한다. 드로스 미립자 파우더(P2)와 물(W1)의 혼합 비율이 1 : 2인 경우에, 수용액(Q) 중 염화물염의 농도는 약 20 %가 된다.First, the soluble solids (S) having solubility in water (W1) among the compositions contained in the dross fine particle powder (P 2 ) are dissolved in water (W1), whereby the soluble solids (S) as a solute An aqueous solution (Q) containing and also containing water (W1) as a solvent is produced. Such soluble solids (S) mainly include chloride salts contained in flux (F) such as sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl). When the mixing ratio of the dross fine particle powder P 2 and the water W1 is 1: 2, the concentration of the chloride salt in the aqueous solution Q is about 20%.
다음으로, 드로스 미립자 파우더(P2)에 포함된 조성물들 중 물(W1)에 용해되지 않는 불용성을 갖는 불용성 고형분(I)은 수용액(Q)에 분산 또는 침전된다. 불용성 고형분(I)은, 알루미늄, 알루미늄-마그네슘 합금, 마그네슘, 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 마그네슘(MgO) 및 스피넬 산화물(MgAl2O4)를 주로 포함한다.Next, insoluble solids (I) having insolubility insoluble in water (W1) among the compositions contained in the dross fine particle powder (P 2 ) are dispersed or precipitated in the aqueous solution (Q). Insoluble solids (I) mainly include aluminum, aluminum-magnesium alloy, magnesium, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), and spinel oxide (MgAl 2 O 4 ).
다음으로, 드로스 미립자 파우더(P2)에 포함된 조성물들 중 물(W1)에 의해 가수분해 반응되는 성질을 갖는 반응물은 물(W1)에 의해 가수분해된다. 이러한 가수분해 반응에 의해 물 분해 고형분과 가수분해 가스(G)가 생성되고, 이에 수반하여 반응열이 발생한다. 반응물은, 알루미늄(Al)과, 마그네슘(Mg)과, 알루미늄 카바이드(Al4C3) 등 구형 블랙 드로스(B2)에 포함된 금속과 금속 화합물들을 주로 포함한다. 여기서, 알루미늄 카바이드(Al4C3)는, 알루미늄 폐캔의 최초 조성물은 아니며, 알루미늄 폐캔을 가공하여 알루미늄 폐캔 스크랩을 제조하는 과정에서 생성된 부산물이다.Next, among the compositions included in the dross fine particle powder P 2 , a reactant having a property of being hydrolyzed by water W1 is hydrolyzed by water W1. By this hydrolysis reaction, water decomposition solids and hydrolysis gas (G) are generated, and reaction heat is generated with this. The reactants mainly include metals and metal compounds contained in spherical black dross (B 2 ) such as aluminum (Al), magnesium (Mg), and aluminum carbide (Al 4 C 3 ). Here, aluminum carbide (Al 4 C 3 ) is not the first composition of the aluminum waste can, but is a by-product generated in the process of manufacturing aluminum waste can scrap by processing the aluminum waste can.
이러한 반응물과 물(W1)의 가수분해 반응을 살펴보면, 반응식 1 내지 3과 같이, 알루미늄과 물(W1)이 가수분해 반응되면 산화 알루미늄과 수소가 생성되고, 마그네슘과 물(W1)이 가수분해 반응되면 산화 마그네슘과 수소가 생성되고, 알루미늄 카바이드와 물(W1)이 가수분해 반응되면 산화 알루미늄과 메탄이 생성된다. 특히, 알루미늄, 알루미늄 합금이 물(W1)과 접촉되면 가수분해 반응이 격렬하게 일어나 물(W1)의 온도는 90℃℃ 이상으로 상승되므로, 전술한 가수분해 반응은 이러한 온도 상승에 의해 더욱 촉진될 수 있다. Looking at the hydrolysis reaction of the reactant and water (W1), as shown in the
<반응식 1><
2Al + 3H2O →→ Al2O3 + 3H2 + Heat2Al + 3H 2 O →→ Al 2 O 3 + 3H 2 + Heat
<반응식 2><
Mg + H2O →→ MgO + H2 + HeatMg + H 2 O →→ MgO + H 2 + Heat
<반응식 3><
Al4C3 + 6H2O →→ 2Al2O3 + 3CH4 + HeatAl 4 C 3 + 6H 2 O →→ 2Al 2 O 3 + 3CH 4 + Heat
이러한 가수 분해 반응에 의해 생성된 물 분해 고형분은, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 알루미늄 합금, 카본 성분 등 불용성 고형분을 주로 포함하므로, 수용액(Q)에 분산 또는 침전된다. 따라서, 수용액(Q)에는, 구형 블랙 드로스(B2)에 이미 포함되어 있던 불용성 고형분(I)과, 물 분해 반응에 의해 생성된 불용성 고형분이 각각 분산 또는 침전된다. 설명의 편의를 위해 이하에서는, 구형 블랙 드로스(B2)에 이미 포함되어 있던 불용성 고형분(I)과, 물 분해 반응에 의해 생성된 불용성 고형분을 통칭하여 불용성 고형분(I)이라고 명명하기로 한다.The water-decomposed solids produced by such a hydrolysis reaction mainly contain insoluble solids such as aluminum oxide, magnesium oxide, aluminum oxide alloy, carbon component, and are dispersed or precipitated in the aqueous solution Q. Therefore, insoluble solution (I) already contained in spherical black dross (B 2 ) and insoluble solids produced by the water decomposition reaction are dispersed or precipitated in aqueous solution Q, respectively. For convenience of explanation, hereinafter, the insoluble solids (I) already included in the spherical black dross (B 2 ) and the insoluble solids produced by the water decomposition reaction will be collectively referred to as insoluble solids (I). .
한편, 전술한 알루미늄, 마그네슘, 알루미늄 카바이드 이외에도 드로스 미립자 파우더(P2)에 포함된 미량의 반응물들이 가수분해 반응됨으로써, 다양한 가수분해 가스(G)가 생성된다. 이러한 가수분해 가스(G)의 조성 비율은 아래의 표 3과 같다.On the other hand, in addition to the above-described aluminum, magnesium, aluminum carbide, a small amount of reactants contained in the dross fine particle powder (P 2 ) is hydrolyzed, thereby generating various hydrolysis gases (G). The composition ratio of this hydrolysis gas (G) is shown in Table 3 below.
(다량)Early capture
(much)
가수분해 가스(G)는, 표 3에 기재된 바와 같이, 주로 메탄 가스(CH4)와 수소 가스(H2)를 포함한다. 이러한 메탄 가스와 수소 가스는 가수분해 가스(G)의 발생량의 약 99%을 차지한다. 물 분해 공정 초기에는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 알루미늄 카바이드의 가수분해 반응이 주로 진행되어 수소 가스와 메탄 가스가 주로 발생한다. 물 분해 공정의 시작 후 소정의 시간이 경과된 물 분해 공정 말기에는, 알루미늄, 알루미늄 합금의 가수분해 반응이 주로 진행되어 수소 가스가 주로 발생한다. 이러한 가수분해 가스(G)의 성분 분석은, ASTM D1945-03의 GC(Gas Chromatography) 분석 방법을 이용해 실시하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.한편, 가수분해 가스(G)의 발생량 측정 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 다음과 같은 방법을 통해 가수분해 가스(G)의 발생량을 측정할 수 있다. 먼저, 지름 2㎝ 내지 5㎝의 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄 및 분쇄한다. 다음으로, 구형 블랙 드로스(B2)의 파분쇄물 중 0.5㎝(500㎛) 통과분을 반응 시료로서 획득한다. 이후에, 반응 시료 100g과 증류수 1L를 2L 용량을 갖는 밀폐된 유리 재질 플라스크에 투입한다. 다음으로, 유리 재질 플라스크에 설치된 반응기(51)를 이용해 반응 시료와 증류수를 100rpm 내지 200 rpm으로 교반하여, 반응 시료를 물 분해한다. 이후에, 반응 시료의 물 분해에 의해 발생된 가수분해 가스(G)를 눈금이 새겨진 실린더를 이용해 증류수로부터 수상 치환하여 포집한다. 이러한 시험 과정을 통해 100g의 반응 시료를 물 분해하면 8L 내지 12L의 가수분해 가스(G)를 포집할 수 있다.As shown in Table 3, the hydrolysis gas G mainly contains methane gas (CH 4 ) and hydrogen gas (H 2 ). Such methane gas and hydrogen gas account for about 99% of the amount of hydrolysis gas G generated. In the initial stage of the water decomposition process, the hydrolysis reaction of aluminum, aluminum alloy, and aluminum carbide proceeds mainly to generate hydrogen gas and methane gas. At the end of the water decomposition process after a predetermined time has elapsed since the start of the water decomposition process, the hydrolysis reaction of aluminum and aluminum alloy proceeds mainly to generate hydrogen gas. The component analysis of the hydrolysis gas (G) is preferably performed using the gas chromatography (GC) analysis method of ASTM D1945-03, but is not limited thereto. Meanwhile, the method of measuring the amount of generation of the hydrolysis gas (G) Is not specifically limited. For example, the amount of hydrolyzed gas G can be measured by the following method. First, spherical black dross (B 2 ) having a diameter of 2 cm to 5 cm is crushed and pulverized. Next, 0.5 cm (500 µm) passage of the crushed product of spherical black dross (B 2 ) is obtained as a reaction sample. Thereafter, 100 g of the reaction sample and 1 L of distilled water were added to a closed glass flask having a 2 L capacity. Next, the reaction sample and the distilled water are stirred at 100 rpm to 200 rpm using the
트랩기(52)는, 반응기(51)로부터 배출된 고온의 가수분해 가스(G)에 포함된 수증기 및 불순물을 물(W2)을 이용해 포집하기 위한 장치이다.The
도 9에 도시된 바와 같이, 반응기(51)에서 가수분해 반응에 의해 생성된 가수분해 가스(G)는, 반응기(51)에 수용된 물(W1)에서 부상한 후 반응기(51)에 수용된 물(W1)의 수면을 통해 반응기(51)에 수용된 물(W1)로부터 이탈됨으로써, 반응기(51)에 수용된 물(W1)의 수면과 반응기(51)의 천장면 사이의 공간으로 유입된다.As shown in FIG. 9, the hydrolysis gas G generated by the hydrolysis reaction in the
그런데, 반응기(51)에서는 물(W1)에 의해 가수분해되는 성질을 갖는 반응물이 물(W1)에 의해 격렬하게 가수분해되면서 반응열이 발생하므로, 반응기(51)에 수용된 물(W1)은 이러한 반응열에 의해 격렬하게 가열된다. 이로 인해, 반응기(51)에 수용된 물(W1)로부터 이탈된 가수분해 가스(G)에는, 반응기(51)에 수용된 물(W1)이 잘게 부숴줘 생성된 물방울, 반응기(51)에 수용된 물(W1)이 증발되어 생성된 수증기 등을 함유하는 수분과, 구형 블랙 드로스(B2)의 먼지, 알루미늄 스크랩(A)을 제조하는 과정에서 생성된 부산물 등을 함유하는 불순물이 포함될 수 있다. 따라서, 가수분해 가스(G)는 이러한 수분 및 불순물로 인해 순도가 떨어진 상태로 반응기(51)로부터 배출되므로, 가수분해 가스(G)를 반응기(51)로부터 배출된 상태 그대로 사용할 경우에는 연소율이 현저하게 낮아지는 등의 문제점이 발생한다.However, in the
이를 해결하기 위하여, 트랩기(52)는 가수분해 가스(G)를 물(W1)을 이용해 필터링하여 가수분해 가스(G)의 순도를 높일 수 있도록 마련된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 트랩기(52)는, 물(W2)이 미리 정해진 수위만큼 내부에 수용된 탱크 형상을 갖는다. 특히, 트랩기(52)는, 내부에 수용된 물(W2)의 수면과 트랩기(52)의 천장면 사이에 소정의 공간이 형성되도록 미리 정해진 용적을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In order to solve this problem, the
이러한 트랩기(52)는, 반응기(51)로부터 가수분해 가스(G)를 전달 받을 수 있도록, 제1 연결 라인(56)에 의해 반응기(51)와 연결된다. 제1 연결 라인(56)은, 반응기(51)에 수용된 물(W1)로부터 이탈된 가수분해 가스(G)가 트랩기(52)에 수용된 물(W2)을 통과하도록 마련된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 연결 라인(56)의 일측 단부는 반응기(51)에 수용된 물(W1)의 수면 및 반응기(51)의 천장면 사이의 공간과 연통되도록, 반응기(51)의 일측벽에 고정될 수 있다. 이에 대응하여, 제1 연결 라인(56)의 타측 단부는, 트랩기(52)의 일측벽을 관통하여 트랩기(52)의 내부로 삽입될 수 있다. 특히, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 연결 라인(56)의 타측 단부는, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)에 잠기도록 마련된 연장부(56a)와, 연장부(56a)를 통과한 가수분해 가스(G)를 트랩기(52)에 수용된 물(W2)에 배출하는 배출부(56b)를 가질 수 있다.The
도 10에 도시된 바와 같이, 연장부(56a)의 상단부는 트랩기(52)에 수용된 물(W2)에 잠기지 않도록 트랩기(52)에 수용된 물(W2)의 수면으로부터 트랩기(52)의 천장면을 향해 이격되도록 연장 형성된다. 이를 통해, 연장부(56a)는 트랩기(52)에 수용된 물(W2)이 연장부(56a)의 상단부를 넘어 반응기(51) 쪽으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 10, the upper end of the
도 10에 도시된 바와 같이, 연장부(56a)의 하단부는 트랩기(52)에 수용된 물(W2)의 수면으로부터 트랩기(52)의 바닥면을 향해 이격되도록 연장 형성된다. 그러면, 연장부(56a)는, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)의 수면과 연장부(56a)의 하단부 사이의 거리에 해당하는 깊이만큼 트랩기(52)에 수용된 물(W2)에 잠기게 된다.As shown in FIG. 10, the lower end of the
도 10에 도시된 바와 같이, 배출부(56b)는, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)에 잠기도록, 연장부(56a)의 하단부로부터 연장 형성된다. 특히, 배출부(56b)는, 연장부(56a)의 하단부와 동일한 높이에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 배출부(56b)는, 연장부(56a)를 통과한 가수분해 가스(G)를 트랩기(52)에 수용된 물(W2)에 분사 가능하도록 천공된 적어도 하나의 분사공들(56c)을 가질 수 있다. 이러한 분사공들(56c)에 의하면, 트랩기(52)의 내부와 제1 연결 라인(56)의 내부가 서로 연통된다. 따라서, 배출부(56b) 및 연장부(56a)의 내부에는, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)이 분사공들(56c)을 통해 채워진다.As shown in FIG. 10, the
이러한 제1 연결 라인(56)에 의하면, 반응기(51)에 수용된 물(W1)의 수면으로부터 이탈된 가수분해 가스(G)는 제1 연결 라인(56)의 일측 단부를 통해 제1 연결 라인(56)으로 유입된다. 다음으로, 제1 연결 라인(56)으로 유입된 가수분해 가스(G)는, 제1 연결 라인(56)을 따라 유동하다가 연장부(56a)에 수용된 물(W2)에 유입된다. 이후에, 연장부(56a)에 수용된 물(W2)에 유입된 가수분해 가스(G)는, 연장부(56a) 및 배출부(56b)를 따라 유동하다가 분사공들(56c)을 통해 트랩기(52)에 수용된 물(W2)에 분사된다. 그러면, 가수분해 가스(G)에 포함된 수분 및 불순물은, 제1 연결 라인(56) 및 트랩기(52)에 수용된 물(W2)을 통과하는 과정에서 물(W2)에 의해 포집된다. 이처럼 트랩기(52)는, 물(W2)을 이용해 가수분해 가스(G)를 1차적으로 필터링하여, 가수분해 가스(G)의 순도를 높일 수 있다.According to this first connecting line 56, the hydrolysis gas G released from the water surface of the water W1 received in the
또한, 제1 연결 라인(56)의 내부는, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)에 미리 정해진 깊이만큼 잠기도록 배치된 배출부(56b)의 분사공들(56c)을 통해 트랩기(52)의 내부와 연결된다. 따라서, 제1 연결 라인(56)의 내부에 수용된 물(W2)에는, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)의 용량에 비례하는 고압이 작용한다. 이러한 고압은, 가수분해 가스(G)가 제1 연결 라인(56)의 내부에 수용된 물(W2)에 유입될 때, 압력 부하로서 작용할 수 있다. 이로 인해, 제1 연결 라인(56) 및 제1 연결 라인(56)과 연결된 반응기(51)의 내부 압력은, 제1 연결 라인(56)의 내부에 수용된 물(W2)에 의해 증가될 수 있다. 그러면, 반응기(51)의 내부 압력이 대기압에 비해 높게 증가됨으로써, 반응기(51)에 수용된 물(W1)의 끓는점은 대기압 상태에서의 물의 끓는점인 100℃에 비해 높게 증가될 수 있다. 예를 들어, 반응기(51)의 내부 압력이 1.5 ㎏/㎠까지 증가된 경우에, 반응기(51)에 수용된 물(W1)의 끓는점은 약 140℃ 내지 150℃까지 증가될 수 있다. 이처럼 반응기(51)에 수용된 물(W1)의 끓는점이 증가되면 반응기(51)에서의 물 분해 반응이 촉진될 수 있으므로, 이를 통해 트랩기(52) 및 제1 연결 라인(56)은 반응기(51)의 물 분해 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the inside of the first connection line 56 is trapped through the injection holes 56c of the
한편, 제1 연결 라인(56) 및 트랩기(52)에 수용된 물(W2)을 통과하면서 1차적으로 필터링된 가수분해 가스(G)는, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)의 수면으로 부상하여 트랩기(52)에 수용된 물(W2)로부터 이탈된다. 그런데, 물(W2)을 이용해 가수분해 가스(G)를 1차적으로 필터링하면, 고상인 부산물, 먼지 등을 함유하는 불순물은 대부분 제거되지만, 액상인 물방울이나 기상인 수증기 등을 함유하는 수분의 일부는 가수분해 가스(G)에 여전히 포함될 수 있다. 따라서, 트랩기(52)는, 가수분해 가스(G)에 포함된 물방울, 수증기 등의 잔여 수분을 가수분해 가스(G)로부터 분리 가능하도록 마련된 복수의 분리판들(52a, 52b)을 구비할 수 있다.Meanwhile, the hydrolyzed gas G, which is primarily filtered while passing through the water W2 accommodated in the first connection line 56 and the
분리판들(52a, 52b)은, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)의 수면과 트랩기(52)의 천장면 사이의 공간에 미리 정해진 간격을 두고 배치된다. 분리판들(52a, 52b)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)의 수면과 트랩기(52)의 천장면 사이의 공간에는 한 쌍의 분리판들(52a, 52b)이 설치될 수 있다.The separating
도 11(a) 및 도 11(b) 에 도시된 바와 같이, 각각의 분리판(52a, 52b)은 트랩기(52)에 수용된 물(W2)로부터 이탈된 가수분해 가스(G)를 응축기(53) 쪽으로 안내 가능하도록 천공된 적어도 하나의 안내공들(52c, 52d)을 가질 수 있다. 특히, 도 11(c)에 도시된 바와 같이, 분리판들(52a, 52b)은, 각각의 분리판(52a, 52b)에 구비된 안내공들(52c, 52d)이 서로 엇갈리게 위치하도록 형성될 수 있다. 그러면, 하측 분리판(52a)의 안내공들(52c)을 통해 하측 분리판(52a)과 상측 분리판(52b) 사이의 공간으로 진입한 가수분해 가스(G)는, 하측 분리판(52a)의 안내공들(52c)과 상측 분리판(52b)의 안내공들(52d)이 서로 엇갈리게 배치된 거리만큼 하측 분리판(52a)과 상측 분리판(52b) 사이 공간을 적어도 우회한 후 상측 분리판(52b)의 안내공들(52d)을 통해 응축기(53) 쪽으로 안내될 수 있다. 이로 인해, 가수분해 가스(G)에 포함된 잔여 수분은, 상대적으로 입자의 크기가 큰 물방울 위주로 분리판들(52a, 52b)의 벽면에 충돌하여 맺히게 된다. 따라서, 트랩기(52)는, 분리판들(52a, 52b)을 이용해 가수분해 가스(G)를 2차적으로 필터링하여, 가수분해 가스(G)의 순도를 더욱 높일 수 있다.As shown in Figs. 11 (a) and 11 (b), each of the
응축기(53)는, 트랩기(52)로부터 배출된 가수분해 가스(G)를 냉각하여 가수분해 가스(G)에 포함된 수증기를 응축시키기 위한 장치이다.The
트랩기(52)에서는 가수분해 가스(G)가 물(W2)과 분리판들(52a, 52b)에 의해 2차에 걸쳐 필터링되지만, 가수분해 가스(G)에는 미량의 수증기가 여전히 포함될 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 응축기(53)는, 가수분해 가스(G)를 수증기의 응축을 이용해 필터링하여 가수분해 가스(G)의 순도를 높일 수 있도록 마련된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 응축기(53)는, 트랩기(52)에서 배출된 가수분해 가스(G)가 유입되는 유입부(53a)와, 유입부(53a)를 통과한 가수분해 가스(G)를 냉매와 열교환하여, 가수분해 가스(G)에 포함된 수증기를 응축시키는 열교환부(53b)와, 열교환부(53b)를 통과한 가수분해 가스(G)가 배출되는 배출부(53c) 등을 가질 수 있다.In the
가수분해 가스(G)에 포함된 수증기의 응축을 위해 사용 가능한 냉매의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 냉매는, 공기, 물 등일 수 있다.The kind of refrigerant which can be used for condensation of the water vapor contained in the hydrolysis gas G is not specifically limited. For example, the refrigerant may be air, water, or the like.
도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 응축기(53)는, 배출부(53c)가 유입부(53a) 쪽에 비해 낮게 위치하도록 경사지게 설치된다. 그러면, 열교환부(53b)에서 수증기가 응축되어 형성된 응축수는 중력에 의해 배출부(53c) 쪽으로 유동될 수 있다.As shown in FIG. 9, the
이러한 응축기(53)는, 트랩기(52)로부터 가수분해 가스(G)를 전달 받을 수 있도록, 제2 연결 라인(57)에 의해 트랩기(52)와 연결된다. 제2 연결 라인(57)은, 분리판들(52a, 52b)을 통과한 가수분해 가스(G)가 응축기(53)의 유입부(53a)에 전달되도록 마련된다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 연결 라인(57)의 일측 단부는 분리판들(52a, 52b)과 트랩기(52)의 천장면 사이의 공간과 연통되도록 트랩기(52)의 일측벽에 고정될 수 있다. 이에 대응하여, 제2 연결 라인(57)의 타측 단부는 유입부(53a)의 내부와 연통되도록 응축기(53)의 일측벽에 고정될 수 있다.The
이러한 제2 연결 라인(57)에 의하면, 수증기를 포함한 상태로 분리판들(52a, 52b)을 통과한 가수분해 가스(G)는 제2 연결 라인(57)을 통해 응축기(53)의 유입부(53a)로 유입된다. 다음으로, 응축기(53)의 유입부(53a)로 유입된 가수분해 가스(G)는 열교환부(53b)를 통과하면서 냉매와 열교환된다. 이 과정에서, 가수분해 가스(G) 및 이에 포함된 수증기가 냉매에 의해 냉각됨으로써, 가수분해 가스(G)에 포함된 수증기는 응축되어 응축수가 된다. 이후에, 가수분해 가스(G) 및 응축수는 서로 분리된 상태로 응축기(53)의 배출부(53c)에 개별적으로 전달된다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 응축기(53)의 배출부(53c)에 전달된 가수분해 가스(G)는 제3 연결 라인(58)을 통해 가스 분리 정제기(54)에 전달되고, 응축기(53)의 배출부(53c)로 전달된 응축수는 후술할 가스압 보상 라인(59)에 수용된다.According to the second connecting line 57, the hydrolysis gas G passing through the
이러한 응축기(53)는, 수증기의 응축을 이용해 가수분해 가스(G)를 3차적으로 필터링하여, 가수분해 가스(G)의 순도를 더욱 높일 수 있다.Such a
한편, 응축기(53)의 열교환부(53b)에서 가수분해 가스(G)가 냉매에 의해 냉각되어 부피가 수축됨에 따라, 응축기(53)의 배출부(53c)에서의 가수분해 가스(G)의 압력은 응축기(53)의 유입부(53a)에서의 가수분해 가스(G)의 압력에 비해 낮아지게 된다. 이러한 가수분해 가스(G)의 압력 불균일을 해소하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 물 분해 유닛(50)은, 트랩기(52)에 수용된 물(W2) 및 응축기(53)에서 수용된 응축수가 각각 유입됨과 함께, 응축기(53)에서 가수분해 가스(G)가 냉각되어 발생하는 부압이 전달되도록, 트랩기(52) 및 응축기(53)와 각각 연결되는 가스압 보상 라인(59)을 더 구비할 수 있다.On the other hand, as the hydrolysis gas G is cooled by the refrigerant in the
도 9에 도시된 바와 같이, 가스압 보상 라인(59)은, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)이 수압에 의해 유입되도록 트랩기(52)와 연결된 제1 유입구(59a)와, 응축기(53)의 배출부(53c)에 수용된 응축수가 중력에 의해 유입되도록 응축기(53)의 배출부(53c)와 연결된 제2 유입구(59b)와, 제1 유입구(59a)를 통해 유입된 물(W2) 및 제2 유입구(59b)를 통해 유입된 응축수가 서로 혼합된 혼합수의 적어도 일부분이 수용되도록 형성된 혼합수 챔버(59c)와, 트랩기(52)와 혼합수 챔버(59c)를 선택적으로 연통 가능하도록 트랩기(52)와 혼합수 챔버(59c) 사이에 설치되는 제1 개폐 밸브(59d)와, 응축기(53)의 배출부(53c)와 혼합수 챔버(59c)를 선택적으로 연통 가능하도록 응축기(53)의 배출부(53c)와 혼합수 챔버(59c) 사이에 설치되는 제2 개폐 밸브(59e)와, 가스압 보상 라인(59)에 수용된 혼합수를 외부로 선택적으로 배출 가능하도록 설치되는 드레인 밸브(59f) 등을 가질 수 있다. 또한, 가스압 보상 라인(59)은, 내부에 소정량의 혼합수가 고일 수 있도록, 제1 유입구(59a) 및 제2 유입구(59b)가 양측 단부에 각각 형성된 'U'자형 구조를 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.As illustrated in FIG. 9, the gas
제1 유입구(59a)는, 트랩기(52)에 수용된 물(W2)의 수면으로부터 미리 정해진 깊이만큼 이격된 지점에 위치하는 물(W2)이 수압에 의해 유입될 수 있도록 트랩기(52)의 일측벽과 연결된다. 제2 유입구(59b)는, 응축기(53)의 배출부(53c)의 바닥면으로 모여든 응축수가 중력에 의해 유입될 수 있도록 응축기(53)의 일측벽과 연결된다. 이러한 제1 유입구(59a) 및 제2 유입구(59b)에 의하면, 트랩기(52)에 수용된 물(W2) 및 응축기(53)의 배출부(53c)에 수용된 응축수가 제1 유입구(59a) 및 제2 유입구(59b)를 통해 가스압 보상 라인(59)의 내부로 각각 유입됨으로써, 가스압 보상 라인(59)에는 트랩기(52)로부터 유입된 물(W2) 및 응축기(53)로부터 유입된 응축수가 서로 혼합된 혼합수가 수용된다. 가스압 보상 라인(59)에 수용된 혼합수의 수량은, 제1 개폐 밸브(59d), 제2 개폐 밸브(59e) 및 드레인 밸브(59f)를 선택적으로 구동하여 조절할 수 있다.The first inlet 59a may be configured such that the water W2 located at a point separated from the water surface of the water W2 accommodated in the
혼합수 챔버(59c)는, 혼합수의 적어도 일부분이 수용될 수 있도록 설치된다. 예를 들어, 혼합수 챔버(59c)는, 혼합수의 수면이 혼합수 챔버(59c)에 형성될 수 있도록, 제1 유입구(59a)와 동일한 높이에 위치하도록 설치될 수 있다. 그런데, 제2 유입구(59b)가 제1 유입구(59a)에 비해 낮은 높이에 위치하면, 혼합수의 수면은 혼합수 챔버(59c)에 위치할 수 없다. 따라서, 가스압 보상 라인(59)은 제2 유입구(59b)가 제1 유입구(59a)에 비해 높은 높이에 위치하도록 설치된다.The mixed water chamber 59c is provided so that at least a portion of the mixed water can be accommodated. For example, the mixed water chamber 59c may be installed to be at the same height as the first inlet 59a so that the surface of the mixed water may be formed in the mixed water chamber 59c. However, when the second inlet 59b is located at a lower level than the first inlet 59a, the surface of the mixed water cannot be located in the mixed water chamber 59c. Therefore, the gas
또한, 혼합수 챔버(59c)는, 혼합수의 수위 변화를 관찰 가능하도록 형성된 관찰창(59g)을 가질 수 있다. 예를 들어, 관찰창(59g)은, 혼합수 챔버(59c)의 내부를 투영 가능하게 형성된 글래스로 구성될 수 있다. 이러한 관찰창(59g)을 통해 혼합수의 수면의 위치 및 수위 변화를 외부에서 관찰할 수 있다.In addition, the mixed water chamber 59c may have an observation window 59g formed so that the change in the level of the mixed water can be observed. For example, the observation window 59g may be composed of glass formed to be able to project the inside of the mixed water chamber 59c. Through the observation window (59g) it is possible to observe the position and the water level change of the surface of the mixed water from the outside.
이러한 가스압 보상 라인(59)에 의하면, 응축기(53)의 배출부(53c)에서의 가수분해 가스(G)의 압력이 응축기(53)의 유입부(53a)에서의 가수분해 가스(G)의 압력에 비해 낮아지는 경우에, 가스압 보상 라인(59)에 수용된 혼합수에는 응축기(53)의 배출부(53c) 쪽으로 부압이 작용한다. 이러한 부압의 크기는, 응축기(53)의 유입부(53a)에서의 가수분해 가스(G)의 압력과 응축기(53)의 배출부(53c)에서의 가수분해 가스(G)의 압력의 압력차에 비례한다. 이러한 부압에 의하면, 가스압 보상 라인(59)에 수용된 혼합수가 부압에 의해 응축기(53)의 배출부(53c) 쪽으로 흡입됨으로써, 혼합수의 수면이 상승하게 된다. 그러면, 혼합수의 수면 상승에 의해 응축기(53)의 배출부(53c)에서의 가수분해 가스(G)의 압력이 보상됨으로써, 응축기(53)의 배출부(53c)에서의 가수분해 가스(G)의 압력이 증가된다. 따라서, 가스압 보상 라인(59)은, 이러한 압력 보상을 통해 응축기(53)의 배출부(53c)에서의 가수분해 가스(G)의 압력을 응축기(53)의 유입부(53a)에서의 가수분해 가스(G)의 압력과 동일하게 조절할 수 있다.According to such a gas
가스 분리 정제기(54)는, 가수분해 가수(G) 중 실제로 재활용 가능한 가스의 순도를 높이거나 재활용 목적에 맞는 특정 가스를 다른 가스들로부터 분리할 수 있도록 가수분해 가수(G)에 포함된 가스들을 분리 및 정제 가능하도록 마련된다. 이러한 가스 분리 정제기(54)의 구성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 가스 분리 정제기(54)는, 가수분해 가스(G)에 포함된 가스들을 압력 순환 흡착(Pressure swing adsorption) 방법을 통해 분리 정제 가능하도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 가스 분리 정제기(54)는, 가수분해 가스(G)로부터 분리 정제된 메탄 가스를 수증기 메탄 개질(Steam Methane Reforming)을 통해 개질하여 수소 가스로 전환 가능하도록 마련될 수 있다. 이러한 가스 분리 정제기(54)에서 분리 정제된 가수분해 가수(G)는 가스 저장 라인(110)을 통해 가스 저장 유닛(100)에 전달될 수 있다.The gas separation purifier 54 collects the gases contained in the hydrolyzed hydrolyzate G in order to increase the purity of the recyclable gas in the hydrolyzed hydrolyzate G or to separate a specific gas suitable for recycling purposes from other gases. It is provided to be separated and purified. The configuration of such a gas separation purifier 54 is not particularly limited. For example, the gas separation purifier 54 may be provided to separate and purify gases contained in the hydrolysis gas G through a pressure swing adsorption method. For example, the gas separation purifier 54 may be provided to convert the methane gas separated and purified from the hydrolysis gas G through hydrogen steam methane reforming to be converted into hydrogen gas. The hydrolyzed hydrolyzate G separated and purified in the gas separation purifier 54 may be delivered to the gas storage unit 100 through the
제1 원심 분리기(55)는 수용액(Q)과 불용성 고형분(I)을 원심 분리하기 위한 장치이다.The first centrifugal separator 55 is an apparatus for centrifuging the aqueous solution Q and the insoluble solid component I.
전술한 바와 같이 반응기(51)에서 생성된 가수분해 가스(G)는 반응기(51)에 수용된 물(W1)로부터 이탈된 후 트랩기(52)와 응축기(53)에 의해 필터링되지만, 반응기(51)에서 생성된 가용성 고형분(S)은 반응기(51)에 수용된 물(W1)에 용해되어 물(W1)과 함께 수용액(Q)을 구성하고, 반응기(51)에서 생성된 불용성 고형분(I)은 이러한 수용액(Q)에 침전된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 원심 분리기(55)는, 이러한 수용액(Q) 및 불용성 고형분(I)을 반응기(51)로부터 전달 받도록 마련된다.As described above, the hydrolysis gas G generated in the
제1 원심 분리기(55)는 B.S.P 원심 분리기로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 원심 분리기(55)는, 수용액(Q)과 불용성 고형분(I)을 분리 가능하도록 미리 정해진 제3 기준 입도를 갖는 제1 필터를 포함할 수 있다. 제1 필터는 부직포 필터이고, 제3 기준 입도는 7㎛ 내지 15㎛인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first centrifuge 55 is preferably configured as a B.S.P centrifuge, but is not limited thereto. The first centrifugal separator 55 may include a first filter having a third reference particle size predetermined so that the aqueous solution Q and the insoluble solid content I can be separated. The first filter is a nonwoven filter, and the third reference particle size is preferably 7 μm to 15 μm, but is not limited thereto.
이러한 제1 원심 분리기(55)는, 수용액(Q)과 불용성 고형분(I)을 제1 필터를 이용해 원심 분리한 후, 수용액(Q)은 석출 유닛(60)으로 전달하고 불용성 고형분(I)은 불용성 고형분 저장 유닛(90)으로 전달한다.The first centrifuge 55, after centrifuging the aqueous solution (Q) and insoluble solids (I) using a first filter, the aqueous solution (Q) is transferred to the precipitation unit (60) and the insoluble solids (I) is Deliver to insoluble
한편, 불용성 고형분(I)과 수용액(Q)은 제1 원심 분리기(55)에 의해 분리되지만, 수용액(Q) 중 일부는 분리되지 못하고 불용성 고형분(I)에 흡착될 수 있다. 그런데, 수용액(Q)은 가용성 고형분(S)을 포함하므로, 불용성 고형분(I)을 재활용하여 제조한 제조물이 가용성 고형분(S)에 포함된 염화물들에 의해 부식될 우려가 있다. 또한, 불용성 고형분(I)을 건조 또는 소성할 때 가용성 고형분(S)에 포함된 염화물들로부터 산화 나트늄(Na2O), 산화 칼륨 (K20)이 발생하므로, 이러한 산화 나트늄과 산화 칼륨에 의해 불용성 고형분(I)을 재활용하여 제조한 제조물의 내구성이 떨어질 우려가 있다. On the other hand, the insoluble solid (I) and the aqueous solution (Q) is separated by the first centrifugal separator 55, but some of the aqueous solution (Q) can not be separated and can be adsorbed to the insoluble solid (I). By the way, since the aqueous solution (Q) contains the soluble solids (S), there is a fear that the product prepared by recycling the insoluble solids (I) may be corroded by the chlorides contained in the soluble solids (S). In addition, when the insoluble solid (I) is dried or calcined, sodium oxide (Na 2 O) and potassium oxide (K 2 0) are generated from chlorides contained in the soluble solid (S). There exists a possibility that the durability of the manufacture manufactured by recycling insoluble solid content (I) by potassium may fall.
이를 방지하기 위하여, 제1 원심 분리기(55)는 불용성 고형분(I)의 염소 농도가 미리 정해진 기준 염소 농도 이하가 되도록 증류수를 이용해 수용액(Q)이 흡착된 불용성 고형분(I)을 세척한 후 불용성 고형분(I)과 불용성 고형분(I)의 세척에 사용된 증류수를 원심 분리할 수 있다. 이러한 증류수를 이용한 불용성 고형분(I)의 세척 공정은, 불용성 고형분(I)의 염소 농도가 기준 염소 농도 이하에 될까지 반복적으로 수행될 수 있다. 이러한 기준 염소 농도는 300 ppm 인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 제1 원심 분리기(55)는, 후술할 석출 유닛(60)의 응축기(64)가 감압 증류기(62)에서 증발된 수증기(T)를 응축하여 생성한 증류수(D)로 불용성 고형분(I)을 세척하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In order to prevent this, the first centrifuge 55 washes the insoluble solids (I) adsorbed with the aqueous solution (Q) using distilled water so that the chlorine concentration of the insoluble solids (I) is less than or equal to a predetermined reference chlorine concentration. Distilled water used for washing solid (I) and insoluble solid (I) can be centrifuged. The washing process of insoluble solids (I) using such distilled water may be repeatedly performed until the chlorine concentration of the insoluble solids (I) is below the reference chlorine concentration. The reference chlorine concentration is preferably 300 ppm, but is not limited thereto. Here, the first centrifugal separator 55 is an insoluble solid (I) as distilled water (D) generated by condensation (64) of the precipitation unit (60), which will be described later, by condensing the water vapor (T) evaporated in the vacuum distillation unit (62). ), But is not limited thereto.
다음으로, 석출 유닛(60)은 가용성 고형분(S)이 수용액(Q)으로부터 석출되도록 수용액(Q)을 증류하기 위한 장치이다.Next, the
석출 유닛(60)은, 수용액(Q)을 미리 정해진 온도와 압력으로 감압 증류하여 가용성 고형분(S)을 석출시키는 감압 증류기(62)와, 수용액(Q)에 포함된 물(W1)이 감압 증류기(62)에 의해 증발되어 발생된 수증기(T)를 응축하여 증류수(D)를 생성하는 응축기(64)와, 감압 증류기(62)에 의해 석출된 가용성 고형분(S)과 수용액(Q)을 원심 분리하는 제2 원심 분리기(66)를 포함할 수 있다.The
감압 증류기(62)는, 제1 원심 분리기(55)로부터 배출된 수용액(Q)을 미리 정해진 감압 증류 온도와 감압 증류 압력으로 감압 증류하여 가용성 고형분(S)을 석출시키기 위한 장치이다.The
감압 증류기(62)는, 용질을 물 용매로부터 석출하는데 사용되는 일반적인 감압 증류기로 구성될 수 있다. 감압 증류기(62)의 감압 증류 온도와 감압 증류 압력은 가용성 고형분(S)의 결정 성장의 민감성을 고려하여 설정한다. 그런데, 가용성 고형분(S)은 염화 나트륨(NaCl), 염화 칼륨(KCl) 등 플럭스(F)에 함유된 염화물염들을 주로 포함하므로, 이를 고려하여 감압 증류 온도는 40℃℃ 내지 70℃℃로 설정되고, 그리고 감압 증류 압력은 12 ㎪ 내지 40 ㎪로 설정되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
이러한 온도 및 압력 하에 수용액(Q)을 감압 증류하면 수용액(Q)에 포함된 물(W1)이 증발하면서 가용성 고형분(S)의 농도는 증가하며, 가용성 고형분(S)의 농도가 포화 농도가 되면 가용성 고형분(S)은 수용액(Q)으로부터 석출되어 결정화되기 시작한다. 포화 농도는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 감압 증류 온도가 약 65 ℃℃이고 감압 증류 압력이 약 27 ㎪ 일 경우에, 감압 증류에 의한 수용액(Q1)의 포화 농도는 27% 내지 30% 가 된다.When the aqueous solution (Q) is distilled under reduced pressure under such a temperature and pressure, the water (W1) contained in the aqueous solution (Q) evaporates and the concentration of the soluble solids (S) increases, and when the concentration of the soluble solids (S) reaches a saturated concentration, Soluble solid (S) precipitates from aqueous solution (Q) and starts to crystallize. The saturation concentration is not particularly limited. For example, when the vacuum distillation temperature is about 65 ° C. and the vacuum distillation pressure is about 27 kPa, the saturation concentration of the aqueous solution Q 1 by vacuum distillation is 27% to 30%.
이와 같이 수용액(Q)을 감압 증류하면, 수용액(Q)은, 감압 증류에 의해 증발된 수증기(T)와, 수용액(Q)으로부터 석출되어 결정화된 가용성 고형분(S)과, 석출되지 못한 잔여 가용성 고형분(S)이 용해된 수용액(Q1)으로 분리된다. 감압 증류기(62)는, 수증기(T)는 응축기(64)에 전달하고, 석출되어 결정화된 가용성 고형분(S)이 분산 및 침전된 수용액(Q1)은 제2 원심 분리기(66)로 전달한다.When the aqueous solution Q is distilled under reduced pressure in this manner, the aqueous solution Q is vaporized by evaporation under reduced pressure, the soluble solids S precipitated and crystallized from the aqueous solution Q, and the remaining solubility not precipitated. solid (S) is separated into an aqueous solution (Q 1) is dissolved. The
응축기(64)는 수분을 응축하여 증류수(D)를 생성하기 위한 장치이다.The
응축기(64)는 감압 증류기(62)로부터 전달받은 수분을 응축하여 증류수(D)를 생성한다. 응축기(64)는, 제1 원심 분리기(55)가 수용액(Q)과 분리된 불용성 고형분(I)을 증류수(D)로 세척할 수 있도록 증류수(D)를 제1 원심 분리기(55)에 전달하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
제2 원심 분리기(66)는 감압 증류기(62)로부터 전달받은 가용성 고형분(S)과 수용액(Q1)을 원심 분리하기 위한 장치이다.The second centrifuge 66 is a device for centrifuging the soluble solids S and the aqueous solution Q 1 received from the
제2 원심 분리기(66)는 콘타벡스 원심 분리기로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 원심 분리기(66)는 가용성 고형분(S)과 수용액(Q1)을 분리 가능하도록 미리 정해진 제4 기준 입도를 갖는 제2 필터를 포함할 수 있다. 제2 필터는 철망 필터이고, 제4 기준 입도는 0.05 ㎜ 내지 0.3 ㎜ 인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second centrifugal separator 66 is preferably configured as a Contavex centrifuge, but is not limited thereto. The second centrifuge 66 may include a second filter having a fourth reference particle size predetermined to separate the soluble solids S and the aqueous solution Q 1 . The second filter is a wire mesh filter, and the fourth reference particle size is preferably 0.05 mm to 0.3 mm, but is not limited thereto.
이러한 제2 원심 분리기(66)는, 가용성 고형분(S)과 수용액(Q1)을 제2 필터를 이용해 원심 분리한 후 가용성 고형분(S)은 가용성 고형분 저장 유닛(70)으로 전달하고 수용액(Q1)은 감압 증류기(62)로 재전달한다.The second centrifuge 66, after centrifuging the soluble solids (S) and the aqueous solution (Q 1 ) using a second filter, the soluble solids (S) is transferred to the soluble
감압 증류기(62)는, 제2 원심 분리기(66)로부터 재전달된 수용액(Q1)을 미리 정해진 온도 및 압력으로 재감압 증류한다. 이러한 감압 증류 및 원심 분리 공정은, 여러 차례에 걸쳐 반복적으로 수행될 수 있다. 이를 위하여, 서로 상이한 감압 증류 온도 및 감압 증류 압력을 갖는 다수의 감압 증류기(62)들을 마련하여, 공정 순서에 따라 감압 증류기(62)들 중 어느 하나를 선택적으로 이용해 가용성 고형분(S)을 재석출할 수 있다.The
한편, 감압 증류기(62)를 이용해 수용액(Q1)으로부터 가용성 고형분(S)을 재석출하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 석출 유닛(60)은, 수용액(Q1)으로부터 가용성 고형분(S)을 재석출하기 위하여, 태양광 폭로 염전, 강제 증발식 실내 염전 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 태양광 폭로 염전, 강제 증발식 실내 염전은 각각, 제2 원심 분리기(66)로부터 전달된 수용액(Q1)으로부터 가용성 고형분(S)을 석출하여 가용성 고형분 저장 유닛(70)으로 전달할 수 있다.On the other hand, it was demonstrated that the soluble solid content S is reprecipitated from the aqueous solution Q 1 using the
도 12는 석출 및 건조 처리한 가용성 고형분의 사진이고, 도 13은 도 12에 도시된 가용성 고형분을 정성 분석한 SEM-EDS 차트이며, 도 14는 도 12에 도시된 가용성 고형분의 조성비를 나타내는 도표이다.12 is a photograph of soluble solids precipitated and dried, FIG. 13 is a SEM-EDS chart qualitatively analyzing the soluble solids shown in FIG. 12, and FIG. 14 is a chart showing the composition ratio of the soluble solids shown in FIG. 12. .
다음으로, 가용성 고형분 저장 유닛(70)은 제2 원심 분리기(66)로부터 전달받은 가용성 고형분(S)을 건조하여 저장하기 위한 장치이다.Next, the soluble
가용성 고형분 저장 유닛(70)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 가용성 고형분 저장 유닛(70)은, 가용성 고형분(S)을 건조하는 가용성 고형분 건조기(72)와, 가용성 고형분 건조기(72)에 의해 건조된 가용성 고형분(S1)을 저장하는 가용성 고형분 저장 챔버(74)를 포함할 수 있다.The structure of the soluble
가용성 고형분 건조기(72)는 제2 원심 분리기(66)에 의해 수용액(Q1)과 분리된 가용성 고형분(S)을 건조하기 위한 장치이다.The
가용성 고형분(S)과 수용액(Q1)은 제2 원심 분리기(66)에 의해 분리되지만, 수용액(Q1) 중 일부는 가용성 고형분(S)과 분리되지 못한 채 가용성 고형분(S)의 표면에 흡착될 수 있다. 이로 인해, 제2 원심 분리기(66)에 의해 수용액(Q1)과 분리된 가용성 고형분(S)은 표면에 흡착된 수용액(Q1)에 의해 슬러리 상태로 존재한다. 그런데, 가용성 고형분(S)이 슬러리 상태로 존재하면 재활용하기 용이하지 않으므로, 이를 해결하기 위해 가용성 고형분 건조기(72)가 마련되는 것이다.The soluble solids (S) and the aqueous solution (Q 1 ) are separated by the second centrifuge 66, but some of the aqueous solutions (Q 1 ) are not separated from the soluble solids (S) on the surface of the soluble solids (S). Can be adsorbed. For this reason, the soluble solid S separated from the aqueous solution Q 1 by the second centrifuge 66 is present in the slurry state by the aqueous solution Q 1 adsorbed on the surface. By the way, if the soluble solids (S) is present in the slurry state is not easy to recycle, so that the
이러한 가용성 고형분 건조기(72)는, 가용성 고형분(S)이 미리 정해진 기준 수분 이하의 수분을 포함하도록 제2 원심 분리기(66)에서 배출된 가용성 고형분(S)을 건조한다. 기준 수분은, 약 0.3% 인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.This
건조된 가용성 고형분(S1)은, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 백색의 파우더 형태를 갖고, NaCl, KCl 등의 염화물염을 주로 포함한다. 가용성 고형분 건조기(72)는, 이와 같이 건조된 가용성 고형분(S1)을 가용성 고형분 저장 챔버(74)로 전달한다.The dried soluble solids (S 1 ), as shown in FIGS. 12 and 13, have a white powder form and mainly include chloride salts such as NaCl and KCl. The
가용성 고형분 저장 챔버(74)는 가용성 고형분 건조기(72)에 의해 수분이 제거된 가용성 고형분(S1)을 저장하기 위한 장치이다.The soluble
가용성 고형분 저장 챔버(74)는 저장 대상물을 저장 가능한 일반적인 저장 챔버로 구성될 수 있다. 이러한 가용성 고형분 저장 챔버(74)는, 가용성 고형분 건조기(72)로부터 수분이 제거된 가용성 고형분(S1)을 전달받아 외부와 격리된 상태로 저장한다. 가용성 고형분 저장 챔버(74)에 저장된 가용성 고형분(S1)은, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 플럭스(F)에 함유된 염화물염들을 주로 포함하므로, 플럭스(F)로서 재활용되는 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 가용성 고형분(S1)은, 혼합 염분이 필요한 다양한 분야에서 재활용될 수 있다.The soluble
다음으로, 알루미늄 알갱이 저장 유닛(80)은, 분할 유닛(40)에서 배출된 알루미늄 알갱이(N)를 저장하기 위한 장치이다.Next, the aluminum
알루미늄 알갱이 저장 유닛(80)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 알루미늄 알갱이 저장 유닛(80)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 분리 부재(42)와 제2 분리 부재(44)에서 분리되어 배출된 알루미늄 알갱이(N)를 저장 가능한 알루미늄 알갱이 저장 챔버(82)를 포함할 수 있다.The structure of the aluminum
다음으로, 불용성 고형분 저장 유닛(90)은, 제1 원심 분리기(55)로부터 전달받은 불용성 고형분(I)을 건조 및 소성하여 저장하기 위한 장치이다.Next, the insoluble
불용성 고형분 저장 유닛(90)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 불용성 고형분 저장 유닛(90)은, 불용성 고형분(I)을 건조하는 불용성 고형분 건조기(92)와, 불용성 고형분 건조기(92)에 의해 건조된 불용성 고형분(I1)을 소성하는 불용성 고형분 소성로(94)와, 불용성 고형분 소성로(94)에 의해 소성된 불용성 고형분(I2)을 저장하는 불용성 고형분 저장 챔버(96)를 포함할 수 있다.The structure of the insoluble
도 15는 건조 처리한 불용성 고형분의 사진이다.It is a photograph of the insoluble solid content dried.
불용성 고형분 건조기(92)는 제1 원심 분리기(55)에 의해 수용액(Q)과 분리된 불용성 고형분(I)을 건조하기 위한 장치이다.The
불용성 고형분(I)은 증류수(D)와 제1 원심 분리기(55)에 의해 분리되지만, 일부의 증류수(D)는 불용성 고형분(I)과 분리되지 못한 채 불용성 고형분(I)의 표면에 흡착될 수 있다. 이로 인해, 제1 원심 분리기(55)에서 배출된 불용성 고형분(I)은, 약 30 ~ 40%의 수분을 포함하여, 슬러리 상태로 존재한다. 그런데, 불용성 고형분(I)이 슬러리 상태로 존재하면 불용성 고형분(I)의 이송 및 재활용이 용이하지 않으므로, 이를 해결하기 위해 불용성 고형분 건조기(92)가 마련되는 것이다.Insoluble solids (I) are separated by distilled water (D) and the first centrifugal separator (55), but some distilled water (D) is adsorbed on the surface of insoluble solids (I) without being separated from insoluble solids (I). Can be. For this reason, the insoluble solid content I discharged | emitted from the 1st centrifugal separator 55 exists in the slurry state containing about 30 to 40% of water. By the way, when the insoluble solid (I) is present in the slurry state is not easy to transport and recycle the insoluble solid (I),
이러한 불용성 고형분 건조기(92)는, 불용성 고형분(I)이 미리 정해진 기준 수분 이하의 수분을 포함하도록 제1 원심 분리기(55)에서 배출된 불용성 고형분(I)을 건조한다.The
기준 수분은, 특별히 한정되지 않으며, 불용성 고형분(I)의 재활용 목적에 따라 상이하게 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 불용성 고형분(I)을 시멘트 원료로 재활용할 경우에, 기준 수분은 약 40 %이다. 예를 들어, 불용성 고형분(I)을 벽돌 내화물 또는 세라믹 재료로 재활용할 경우에, 기준 수분은 약 0.5 %이다. 참고적으로, 불용성 고형분(I)을 벽돌 내화물 또는 세라믹 재료로 재활용할 경우에는 약 1,200 ℃℃에서 소성한 재료를 필요로 하므로, 불용성 고형분(I)을 시멘트 원료로 재활용하는 경우에 비해 상대적으로 낮은 기준 수분이 요구된다.The reference moisture is not particularly limited and is preferably set differently according to the purpose of recycling the insoluble solid content (I). For example, when the insoluble solid (I) is recycled to the cement raw material, the reference moisture is about 40%. For example, when the insoluble solid (I) is recycled into a brick refractory or ceramic material, the reference moisture is about 0.5%. For reference, when the insoluble solid (I) is recycled to brick refractory or ceramic material, a material calcined at about 1,200 ° C. is required, so that the insoluble solid (I) is relatively lower than that of the cement raw material. Reference moisture is required.
불용성 고형분 건조기(92)에 의해 건조된 불용성 고형분(I1)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 표면에 흡착된 카본 성분으로 인해 짙은 회색의 파우더 형태를 갖는다. 이러한 불용성 고형분(I1)은 불용성 고형분 소성로(94)에 전달된다.The insoluble solids I 1 dried by the
도 16은 소성 처리한 불용성 고형분의 사진이고, 도 17은 도 16에 도시된 소성 처리한 불용성 고형분을 정성 분석한 SEM-EDS 차트이며, 도 18은 도 16에 도시된 소성 처리한 불용성 고형분의 조성비를 나타내는 도표이다.FIG. 16 is a photograph of calcined insoluble solids, FIG. 17 is a SEM-EDS chart qualitatively analyzing calcined insoluble solids shown in FIG. 16, and FIG. 18 is a composition ratio of calcined insoluble solids shown in FIG. 16. This is a chart showing.
불용성 고형분 소성로(94)는 불용성 고형분 건조기(92)에 의해 건조된 불용성 고형분(I1)을 소성하기 위한 장치이다.The insoluble
드로스 미립자 파우더(P2)에 포함된 미분의 알루미늄, 마그네슘, 알루미늄 합금이 물 분해될 때, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘 및 알루미늄 합금 수화물(이하, '수화물들'이라고 함)이 형성될 수 있다. 이러한 수화물들은 불용성 고형분(I)이므로, 제1 원심 분리기(55)에 의해 수용액(Q)과 분리되어 불용성 고형분 건조기(92)로 전달된다. 그런데, 수화물들은 산화 알루미늄, 산화 마그네슘 및 알루미늄 합금 산화물(이하, '산화물들'이라고 함)에 비해 불안정한 물질이므로, 이러한 수화물들을 포함한 불용성 고형분(I)은 재활용하기에 적합하지 않다.When the finely divided aluminum, magnesium and aluminum alloy contained in the dross fine particle powder P 2 are water-decomposed, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide and aluminum alloy hydrate (hereinafter, referred to as 'hydrates') may be formed. Since these hydrates are insoluble solids (I), they are separated from the aqueous solution (Q) by the first centrifuge (55) and transferred to the insoluble solids dryer (92). However, since hydrates are unstable compared to aluminum oxide, magnesium oxide and aluminum alloy oxide (hereinafter referred to as 'oxides'), insoluble solids (I) containing such hydrates are not suitable for recycling.
이를 해결하기 위하여, 불용성 고형분 저장 유닛(90)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 불용성 고형분 건조기(92)에 의해 건조 처리된 불용성 고형분(I1)을 소성 처리하여 불용성 고형분(I1)에 포함된 수화물들을 산화물들로 전이시키는 불용성 고형분 소성로(94)를 포함하는 것이다.To solve this problem, the water-insoluble solid
불용성 고형분 소성로(94)는, 불용성 고형분(I1)을 약 800 ℃℃ 이상으로 가열하여 수화물들을 소성 반응시킨다. 그러면, 수화물들은 소성되어 산화물들로 전이되며, 이와 동시에 불용성 고형분(I1)의 표면에 흡착된 카본 성분은 연소된다. 따라서, 불용성 고형분 소성로(94)에 의해 소성된 불용성 고형분(I2)은, 도 16에 도시된 바와 같이, 옅은 노란색의 파우더 형태가 된다. 불용성 고형분 소성로(94)는, 이러한 불용성 고형분(I2)을 불용성 고형분 저장 챔버(96)에 전달한다.The insoluble
한편, 불용성 고형분 소성로(94)가 마이크로웨이브 소성로와 같이 건조 공정과 소성 공정을 연속적으로 수행 가능한 구조를 갖는 경우에는, 전술한 불용성 고형분 건조기(92)는 생략될 수 있다.On the other hand, when the insoluble
불용성 고형분 저장 챔버(96)는 불용성 고형분 소성로(94)에 의해 소성된 불용성 고형분(I2)을 저장하기 위한 장치이다.The insoluble
불용성 고형분 저장 챔버(96)는 저장 대상물을 저장 가능한 일반적인 저장 챔버로 구성될 수 있다. 이러한 불용성 고형분 저장 챔버(96)는, 불용성 고형분 소성로(94)로부터 불용성 고형분(I2)을 전달받아 외부와 격리된 상태로 저장한다. 불용성 고형분(I2)은, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 산화 알루미늄, 산화 마그네슘 및 산화 알루미늄 합금을 주로 포함하므로, 추가적인 재활정 공정을 거친 후 세라믹 재료, 내화물 재료, 시멘트 재료로서 재활용되는 것이 바람직하다. 불용성 고형분(I2)의 추가적인 재활용 공정은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 불용성 고형분의 추가적인 재활용 공정은, 산화 알루미늄과 산화 마그네슘을 약 2000 ℃℃로 고온 소성하여 스피넬(MgAl204)로 전이시키는 스피넬 제조 공정을 포함할 수 있다.Insoluble
다음으로, 가스 저장 유닛(100)은 응축기(53)에서 배출된 가수분해 가스(G)를 저장하기 위한 장치이다.Next, the gas storage unit 100 is an apparatus for storing the hydrolysis gas G discharged from the
가스 저장 유닛(100)은 가스를 저장하기 위해 일반적으로 사용되는 가스 저장 챔버로 구성될 수 있다. 가스 저장 유닛(100)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 가스 저장 라인(110)에 의해 응축기(53)의 배출부(53c)와 연결된다. 따라서, 가스 저장 유닛(100)에는, 가스 저장 라인(110)을 통해 응축기(53)의 배출부(53c)로부터 배출된 가수분해 가스(G)가 저장된다. 이러한 가스 저장 유닛(100)은, 이에 저장된 가수분해 가스(G)를 소정의 압력으로 공급할 수 있다.The gas storage unit 100 may be composed of a gas storage chamber which is generally used for storing gas. The gas storage unit 100 is connected to the
일반 드로스 재처리기(압입기)는, 일반 블랙 드로스에 초석(NaNO3)과 같은 발열제 플럭스를 투입하여, 일반 블랙 드로스를 재처리한다. 이와 같이 재처리된 일반 블랙 드로스를 물 분해하면, 일반 블랙 드로스에 포함된 질화 알루미늄과 규소화 알루미늄으로부터 인체에 유독한 암모니아 가스(NH3)와 실란 가스(SiH4)가 발생된다. 따라서, 재처리된 일반 블랙 드로스가 물 분해되어 발생된 가스는, 재활용되기 어렵다.The general dross reprocessing machine (indenter) inputs a heating agent flux such as saltpeter (NaNO 3 ) into the general black dross and reprocesss the general black dross. Water recombination of the reprocessed general black dross generates ammonia gas (NH 3 ) and silane gas (SiH 4 ), which are toxic to the human body, from aluminum nitride and aluminum silicide contained in the general black dross. Therefore, the gas generated by water decomposition of the reprocessed general black dross is difficult to recycle.
그런데, 구형 블랙 드로스(B2)가 블랙 드로스 재활용 장치(3)에 의해 처리되어 발생된 가수분해 가스(G)는, 수소, 메탄, 에탄, 에텐, 프로판, 프로펜 등의 가스를 포함한다. 이러한 가스들은, 에너지원으로서 사용 가능한 가스들로서 전술한 암모니아 가스와 실란 가스와 같은 유독성을 갖지 않으므로, 재활용이 용이하다. 또한, 에너지원으로서 우수한 성질을 갖는 수소와 메탄이 가수분해 가스(G)의 대부분을 차지하므로, 가수분해 가스(G)는 재활용 가치가 매우 우수하다.By the way, the hydrolysis gas G generated by processing the spherical black dross B 2 by the black
이러한 가수분해 가스(G)는, 본 발명에 따른 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템(1)을 구동하기 위한 에너지원으로서 재활용되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템(1)은, 가스 저장 유닛(100)으로부터 배출된 가수분해 가스(G)를 연소하는 연소 유닛(120)을 더 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 연소 유닛(120)은, 가스 저장 유닛(100)으로부터 공급된 가수분해 가스(G)를 전달 받을 수 있도록, 가스 공급 라인(130)에 의해 가스 저장 유닛(100)과 연결될 수 있다.Such hydrolysis gas G is preferably recycled as an energy source for driving the aluminum black
전술한 바와 같이 가수분해 가스(G)는 주로 메탄 가스와 수소 가스를 포함하는데, 일반적으로 수소 가스는 메탄 가스에 비해 연소 조건을 맞추기 어렵다. 따라서, 연소 유닛(120)은, 수소 가스를 연소 가능하도록 마련된 버너로 구성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 연소 유닛(120)은, 전술한 알루미늄 용해로(1)의 원재료 공급 유닛(25)에 공급되는 알루미늄 스크랩(A)을 가수분해 가스(G)의 연소열을 이용해 예열 가능하도록 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이처럼 연소 유닛(120)을 이용해 알루미늄 스크랩(A)을 예열하면, 별도의 열원을 이용해 알루미늄 스크랩(A)을 예열하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다.As described above, the hydrolysis gas G mainly includes methane gas and hydrogen gas. In general, hydrogen gas is more difficult to meet combustion conditions than methane gas. Therefore, the
한편, 블랙 드로스 재활용 장치(3)는 전술한 구형 블랙 드로스(B2)를 재활용 가능하도록 처리하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 블랙 드로스 재활용 처리 장치(1)는 구형 블랙 드로스(B2)와는 다른 방식으로 형성된 일반 블랙 드로스를 재활용 가능하도록 처리할 수도 있다.On the other hand, the black
도 19는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 용해 및 드로스 재활용 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이며, 도 20은 도 19에 기재된 알루미늄 용해 단계와 구형 블랙 드로스를 파쇄 및 분쇄하는 단계의 세부적인 내용을 설명하기 위한 순서도이며, 도 21은 도 19에 기재된 드로스 파우더 물 분해 단계와 물 분해물 재활용 단계의 세부적인 내용을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 19 is a flowchart schematically showing a method for dissolving aluminum and dross recycling according to another preferred embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a detailed view of the aluminum dissolving step and the step of crushing and crushing spherical black dross described in FIG. 19. 21 is a flowchart for explaining the contents, and FIG. 21 is a flowchart for explaining details of the dross powder water decomposition step and the water decomposition product recycling step described in FIG. 19.
도 19를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 용해 및 드로스 재활용 방법은, 알루미늄을 용해하는 단계(S 100)와, 알루미늄을 용해할 때 발생한 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄 및 분쇄하는 단계(S 200)와, 구형 블랙 드로스(B2)가 파쇄 및 분쇄되어 형성된 드로스 미립자 파우더(P2)를 물 분해하는 단계(S 300)와, 드로스 미립자 파우더(P2)의 물 분해물들 중 적어도 하나를 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 400)를 포함한다.Referring to FIG. 19, according to a preferred embodiment of the present invention, the aluminum melting and dross recycling method includes dissolving aluminum (S 100) and crushing spherical black dross (B 2 ) generated when dissolving aluminum. And pulverizing (S 200), decomposing the dross fine powder (P 2 ) formed by crushing and crushing the spherical black dross (B 2 ) (S 300), and dross fine powder (P 2). (S 400) treating at least one of the water decomposition products of) to be recyclable.
먼저, 알루미늄을 용해하는 단계(S 100)는, 도 20에 도시된 바와 같이, 알루미늄 용탕(M)에 와류(V)를 형성하는 단계(S 110)와, 알루미늄 용탕(M)의 표면에 용융 플럭스층이 형성되도록 플럭스(F)를 와류(V)에 투입하는 단계(S 120)와, 용융 플럭스층을 통과하도록 알루미늄 스크랩(A)을 와류(V)에 투입하는 단계(S 130)와, 알루미늄 스크랩(A)이 용해된 알루미늄 용탕(M) 및 알루미늄 스크랩(A)이 알루미늄 용탕(M)에 용해될 때 발생된 구형 블랙 드로스(B2)를 회수하는 단계(S 140)를 포함한다.First, the step of dissolving aluminum (S 100), as shown in Figure 20, the step of forming a vortex (V) in the aluminum molten metal (M) (S 110) and melting on the surface of the aluminum molten metal (M) Injecting the flux (F) into the vortex (V) to form a flux layer (S 120), Injecting aluminum scrap (A) into the vortex (V) to pass through the molten flux layer (S 130), Recovering the aluminum molten metal (M) in which the aluminum scrap (A) is dissolved and the spherical black dross (B 2 ) generated when the aluminum scrap (A) is dissolved in the aluminum molten metal (M) (S 140). .
알루미늄 용탕(M)에 와류(V)를 형성하는 단계(S 110)는, 회전 구동 가능한 전술한 와류 유닛(21)을 이용해 알루미늄 용탕(M)을 교반하여, 알루미늄 용탕(M)에 선회 하강하는 와류(V)를 형성함으로써 수행할 수 있다.Step (S 110) of forming the vortex (V) in the aluminum molten metal (M), by stirring the aluminum molten metal (M) using the above-described
플럭스(F)를 와류(V)에 투입하는 단계(S 120)는, S 110 단계에서 형성된 알루미늄 용탕(M)의 와류(V)에 미리 정해진 플럭스(F)를 투입하여 수행할 수 있다. 바람직하게, 플럭스(F)는, 염화나트륨(NaCl)과 염화칼륨(KCl)이 동일한 중량부로 혼합된 혼합물 93-97 중량부 및 빙정석류(Cryolite, Potassium Cryolite) 3-7 중량부를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게, 플럭스(F)는, 염화 나트륨(NaCl) 47.5 중량부, 염화 칼륨(KCl) 47.5 중량부 및 포타슘 알루미늄 플루오라이드(KAlF4) 5 중량부를 포함할 수 있다. 이러한 플럭스(F)가 와류(V)에 투입되면, 알루미늄 용탕(M)의 표면에는 플럭스(F)가 용해되어 형성된 용융 플럭스층 즉, 염욕층이 형성된다.The
알루미늄 스크랩(A)을 와류(V)에 투입하는 단계는(S 130), 미리 정해진 알루미늄 스크랩(A)을 S 120 단계에서 형성된 용융 플럭스층을 통과하도록 알루미늄 용탕(M)의 와류(V)에 투입하여 수행할 수 있다. 바람직하게, 알루미늄 스크랩(A)은, 알루미늄, 마그네슘 및 알루미늄 합금을 주로 포함하는 알루미늄 폐캔 스크랩(UBCs, A 3XXX 계열, A 5XXXX 계열)일 수 있다. 와류(V)에 투입된 알루미늄 스크랩(A)은 알루미늄 용탕(M)에 용해된다. 이와 동시에, 알루미늄 용탕(M)에 포함된 개재물이 용융 플럭스층 즉, 플럭스(F)에 포획되어 블랙 드로스(B1)가 형성되며, 이러한 블랙 드로스(B1)가 와류(V)에 의해 알루미늄 용탕(M)에서 반복적으로 하강 및 부상됨으로써 블랙 드로스(B1)가 구형으로 결집된 구형 블랙 드로스(B2)가 형성된다.Injecting the aluminum scrap (A) into the vortex (V) (S 130), the predetermined aluminum scrap (A) to the vortex (V) of the aluminum molten metal (M) to pass through the melt flux layer formed in
알루미늄 용탕(M)과 구형 블랙 드로스(B2)를 회수하는 단계(S 140)는, 알루미늄 스크랩(A)이 용해된 알루미늄 용탕(M)을 전술한 알루미늄 용해로(2)의 출탕구를 통해 배출함과 함께, 알루미늄 용탕(M)의 표면에 부유된 구형 블랙 드로스(B2)를 전술한 분리 유닛(27)을 이용해 알루미늄 용탕(M)으로부터 퍼내어 수행할 수 있다.Recovering the aluminum molten metal (M) and the spherical black dross (B 2 ) (S 140), the aluminum molten metal (M) in which the aluminum scrap (A) is dissolved through the hot water outlet of the aluminum melting furnace (2) described above. Along with the discharge box, the spherical black dross B 2 suspended on the surface of the aluminum molten metal M may be carried out from the aluminum molten metal M using the above-described
다음으로, 구형 블랙 드로스(B2)를 분쇄 및 파쇄하는 단계(S 200)는, 알루미늄 용탕(M)으로부터 회수한 구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄하는 단계(S 210)와, 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 파우더(P1)를 분리하는 단계(S 220)와, 드로스 파우더(P1)를 분쇄하는 단계(S 230)와, 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 미립자 파우더(P2)를 분리하는 단계(S 240)를 포함한다.Next, the spherical black dross (B 2) the step of grinding and crushing (S 200), the method comprising crushing the spherical black dross (B 2) recovered from the aluminum molten metal (M) (S 210), and aluminum Separating the granules (N) and the dross powder (P 1 ) (S 220), pulverizing the dross powder (P 1 ) (S 230), aluminum granules (N) and dross particulate powder ( P 2 ) is separated (S 240).
구형 블랙 드로스(B2)를 파쇄하는 단계(S 210)는, S 140 단계에서 회수한 구형 블랙 드로스(B2)를 전술한 파쇄기(41)를 이용해 파쇄하여 수행할 수 있다.Step of crushing the spherical black dross (B 2) (S 210) is a rectangular black dross (B 2) a number of times in step S 140 may be carried out by crushing using the above-described crusher (41).
알루미늄 알갱이(N)와 드로스 파우더(P1)를 분리하는 단계(S 220)는, S 210 단계에서 형성된 구형 블랙 드로스(B2)의 파쇄물 중 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 파우더(P1)를 전술한 제1 분리 부재(42)를 이용해 분리하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 분리 부재(42)는, 약 10 ㎜의 입도를 갖는 진동 스크린으로 구성될 수 있다.Separating the aluminum grains (N) and the dross powder (P 1 ) (S 220), the aluminum grains (N) and dross powder (P) among the crushed products of the spherical black dross (B 2 ) formed in step S 210. 1 ) may be performed by using the
드로스 파우더(P1)를 분쇄하는 단계(S 230)는, S 220 단계에서 알루미늄 알갱이(N)와 분리된 드로스 파우더(P1)를 분쇄기(43)를 이용해 분쇄하여 수행할 수 있다.Grinding the dross powder (P 1 ) (S 230), in step S 220 may be performed by grinding the dross powder (P 1 ) separated from the aluminum grain (N) using a
알루미늄 알갱이(N)와 드로스 미립자 파우더(P2)를 분리하는 단계(S 240)는, S 230 단계에서 형성된 드로스 파우더(P1)의 분쇄물 중 알루미늄 알갱이(N)와 드로스 미립자 파우더(P2)를 전술한 제2 분리 부재(44)를 이용해 분리하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 분리 부재(44)는 약 0.5 ㎜의 입도를 갖는 트롬멜 스크린(Trommel Screen)으로 구성될 수 있다.Separating the aluminum grains (N) and the dross fine particle powder (P 2 ) (S 240), the aluminum grains (N) and dross fine particle powder in the pulverized product of the dross powder (P 1 ) formed in step S230. (P 2 ) may be performed by using the
한편, 구형 블랙 드로스(B2)를 분쇄 및 파쇄하는 단계(200)는, S 220 단계 및 S 240 단계에서 드로스 파우더(P1) 및 드로스 미립자 파우더(P2)와 분리된 알루미늄 알갱이(N)를 재활용하는 단계(S 250)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 알갱이(N)의 재활용 단계(S 250)는, 알루미늄 알갱이(N)를 전술한 알루미늄 용탕(M)의 와류(V)에 투입하여 수행할 수 있다.On the other hand, the step of crushing and crushing the spherical black dross (B 2 ) (200), aluminum granules separated from the dross powder (P 1 ) and dross fine powder (P 2 ) in step S 220 and S 240 step. (N) may further include the step (S 250). For example, the recycling step S 250 of the aluminum grains N may be performed by adding the aluminum grains N to the vortex V of the molten aluminum M described above.
다음으로, 드로스 미립자 파우더(P2)를 물 분해하는 단계(S 300)는, S 240 단계에서 알루미늄 알갱이(N)와 재분리된 드로스 미립자 파우더(P2)를 반응기(51)를 이용해 물 분해하여 수행할 수 있다. 바람직하게, 반응기(51)는, 1 : 2 비율로 혼합된 드로스 미립자 파우더(P2)와 물(W1)을 교반하여, 드로스 미립자 파우더(P2)를 물 분해할 수 있다. 이와 같이 드로스 미립자 파우더(P2)를 물 분해하는 경우에, 드로스 미립자 파우더(P2)는 가수분해 가스(G), 가용성 고형분(S) 및 불용성 고형분(I)을 포함하는 물 분해물들로 분해된다.Next, the dross particles decomposing the powder (P 2) water (S 300), the use of aluminum grains (N) and re-separating the dross fine powder (P 2) of the
다음으로, 드로스 미립자 파우더(P2)의 물 분해물들 중 적어도 하나를 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 400)는, 도 21에 도시된 바와 같이, 가수분해 가스(G)를 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 410)와, 가용성 고형분(S)이 물(W1)에 용해되어 생성된 수용액(Q)과 불용성 고형분(I)을 서로 분리하는 단계(S 420)와, 가용성 고형분(S)을 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 430)와, 불용성 고형분(I)을 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 440)를 포함한다.Next, the step (S 400) of treating at least one of the water decomposition products of the dross fine particle powder (P 2 ) to be recycled, as shown in Figure 21, to treat the hydrolyzed gas (G) to be recyclable The step (S 410) and the step of separating the aqueous solution (Q) and insoluble solid (I) generated by dissolving the soluble solids (S) in water (W1) from each other (S 420), and the soluble solids (S) Processing (S 430) to be recyclable and processing (S 440) to process insoluble solids (I) to be recyclable.
가수분해 가스(G)를 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 410)는, 도 21에 도시된 바와 같이, 가수분해 가스(G)에 포함된 수분 및 불순물을 제거하는 단계(S 411)와, 수분 및 불순물이 제거된 가수분해 가스(G)를 분리 정제하는 단계(S 412)와, 분리 정제된 가수분해 가스(G)를 저장하는 단계(S 413)를 포함한다.In operation S 410, the hydrolysis gas G may be treated to be recyclable, as illustrated in FIG. 21, in operation S 411 of removing water and impurities included in the hydrolysis gas G, and moisture. And separating and purifying the hydrolyzed gas G from which impurities are removed (S 412), and storing the separated and purified hydrolyzed gas G (S 413).
가수분해 가스(G)에 포함된 수분 및 불순물을 제거하는 단계(S 411)는, 반응기(54)로부터 배출된 가수분해 가스(G)에 포함된 수분 및 불순물을 전술한 트랩기(52) 및 응축기(53)를 이용해 제거하여 수행할 수 있다.Removing the water and impurities contained in the hydrolysis gas (G) (S 411), the
가수분해 가스(G)를 분리 정제하는 단계(S 412)은, S 411 단계에서 수분이 제거된 가수분해 가스(G) 중 실제로 재활용 가능한 가스의 순도를 높이거나 가스분해 가스(G) 중 재활용 목적에 맞는 특정 가스를 다른 가스들로부터 분리할 수 있도록 가수분해 가스(G)를 전술한 가스 분리 정제기(54)를 이용해 분리 정제하여 수행할 수 있다.Separation and purification of the hydrolysis gas (G) (S 412), to increase the purity of the gas that can actually be recycled in the hydrolysis gas (G) from which water is removed in step S 411 or to recycle the gas in the gas decomposition gas (G) The hydrolysis gas G may be separated and purified by using the above-described gas separation purifier 54 so that a specific gas corresponding to the gas may be separated from other gases.
가수분해 가스(G)를 저장하는 단계(S 413)는, S 412 단계에서 분리 정제된 가수분해 가스(G)를 전술한 가스 저장 유닛(100)에 저장하여 수행할 수 있다.The storing of the hydrolysis gas G (S 413) may be performed by storing the hydrolysis gas G separated and purified at step S 412 in the gas storage unit 100 described above.
불용성 고형분(I)과 수용액(Q)을 서로 분리하는 단계(S 420)는, 도 21에 도시된 바와 같이, 수용액(Q)과 불용성 고형분(I)을 원심 분리하는 단계(S 421)와, 불용성 고형분(I)을 증류수로 세척하는 단계(S 422)와, 불용성 고형분(I)과 증류수를 원심 분리하는 단계(S 423)를 포함한다.Separating the insoluble solids (I) and the aqueous solution (Q) from each other (S 420), as shown in Figure 21, the step of centrifuging the aqueous solution (Q) and insoluble solids (I) (S 421), The step of washing the insoluble solid (I) with distilled water (S 422), and the step of centrifuging the insoluble solid (I) and distilled water (S 423).
불용성 고형분(I)과 수용액(Q)을 원심 분리하는 단계(S 421)는, S 410 단계에서 가수분해 가스(G)와 분리된 불용성 고형분(I)과 수용액(Q)을 전술한 제1 원심 분리기(55)를 이용해 원심 분리하여 수행할 수 있다.Centrifuging the insoluble solids (I) and the aqueous solution (Q) (S 421), the first centrifugation of the insoluble solids (I) and the aqueous solution (Q) separated from the hydrolysis gas (G) in step S410 It can be carried out by centrifugation using the separator (55).
불용성 고형분(I)을 증류수로 세척하는 단계(S 422)는, S 421 단계에서 불용성 고형분(I)에 흡착된 염소가 불용성 고형분(I)으로부터 분리되도록 증류수를 이용해 불용성 고형분(I)을 세척하여 수행할 수 있다. S 421 단계에서 불용성 고형분(I)과 수용액(Q)을 원심 분리하더라도 일부의 수용액(Q)은 불용성 고형분(I)에 흡착된 상태로 남을 수 있는데, 이러한 수용액(Q)에는 염화물염을 포함하는 가용성 고형분(S)이 용해되어 있다. 따라서, 이와 같이 불용성 고형분(I)에 흡착된 염화물염을 제거할 수 있도록 불용성 고형분(I)을 증류수로 세척하는 것이다. 이러한 불용성 고형분(I)을 증류수로 세척하는 단계(S 422)는, 후술할 S 445 단계에서 생성된 증류수(D)를 이용해 수행하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.Washing the insoluble solids (I) with distilled water (S 422), by washing the insoluble solids (I) with distilled water so that the chlorine adsorbed to the insoluble solids (I) in step S 421 is separated from the insoluble solids (I) Can be done. Although the insoluble solids (I) and the aqueous solution (Q) are centrifuged in step S 421, some of the aqueous solutions (Q) may remain adsorbed on the insoluble solids (I), and such aqueous solutions (Q) may include chloride salts. Soluble solids (S) are dissolved. Therefore, insoluble solids (I) are washed with distilled water so as to remove the chloride salt adsorbed on the insoluble solids (I). The step (S 422) of washing the insoluble solids (I) with distilled water is preferably performed using distilled water (D) generated in step S445 to be described later, but is not limited thereto.
불용성 고형분(I)과 증류수를 원심 분리하는 단계(S 423)는, S 422 단계 이후에, 전술한 제1 원심 분리기(55)를 이용해 불용성 고형분(I)과 증류수(D)를 원심 분리하여 수행할 수 있다.Centrifuging the insoluble solid (I) and distilled water (S 423), after step S 422, is performed by centrifuging the insoluble solid (I) and distilled water (D) using the first centrifuge (55) described above. can do.
추가적으로, S 422 단계와 S 423 단계는 불용성 고형분(I)에 흡착된 염화물염의 농도가 미리 정해진 기준 농도 이하가 될 때까지 반복적으로 수행할 수 있다. 기준 농도는, 약 300 ppm 인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Additionally, steps S 422 and S 423 may be repeatedly performed until the concentration of the chloride salt adsorbed on the insoluble solids (I) is equal to or less than a predetermined reference concentration. The reference concentration is preferably about 300 ppm, but is not limited thereto.
가용성 고형분(S)을 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 430)는, 도 21에 도시된 바와 같이, 수용액(Q)을 미리 정해진 온도 및 압력 하에서 감압 증류하여, 수용액(Q)으로부터 가용성 고형분(S)을 석출시키는 단계(S 431)와, 가용성 고형분(S)과 수용액(Q1)을 원심 분리하는 단계(S 432)와, 가용성 고형분(S)을 건조하는 단계(S 433)와, 가용성 고형분(S1)을 저장하는 단계(S 434)를 포함한다.In step (S 430) of treating the soluble solids (S) to be recyclable, the aqueous solution (Q) is distilled under reduced pressure under a predetermined temperature and pressure, as shown in FIG. 21, and the soluble solids (S) from the aqueous solution (Q). ) (S 431), centrifuging the soluble solids (S) and the aqueous solution (Q 1 ) (S 432), drying the soluble solids (S) (S 433), and soluble solids (S 1 434) is stored.
수용액(Q)을 감압 증류하여 가용성 고형분(S)을 석출시키는 단계(S 431)는, S 421 단계에서 불용성 고형분(I)과 원심 분리된 수용액(Q)을 전술한 감압 증류기(62)를 이용해 미리 정해진 감압 증류 온도 및 감압 증류 압력 하에서 감압 증류하여 수행할 수 있다. 상기 감압 증류 온도는 40℃℃ 내지 70℃℃이고, 상기 감압 증류 압력은 12㎪ 내지 40㎪인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Aqueous distillation of the aqueous solution (Q) under reduced pressure (S 431), in step S 421, the insoluble solid (I) and centrifuged aqueous solution (Q) using the above-described reduced
가용성 고형분(S)과 수용액(Q1)을 원심 분리하는 단계(S 432)는, S 431 단계에서 수용액(Q)으로부터 석출된 가용성 고형분(S) 및 가용성 고형분(S)이 석출되고 남은 수용액(Q1)을 전술한 제2 원심 분리기(66)를 이용해 원심 분리하여 수행할 수 있다.Centrifuging the soluble solids (S) and the aqueous solution (Q 1 ) (S 432), the soluble solids (S) and soluble solids (S) precipitated from the aqueous solution (Q) in step S 431 is precipitated and the remaining aqueous solution ( Q 1 ) may be performed by centrifugation using the second centrifuge 66 described above.
가용성 고형분(S)을 건조하는 단계(S 433)는, S 432 단계에서 수용액(Q1)과 원심 분리된 가용성 고형분(S)을 전술한 가용성 고형분 건조기(72)를 이용해 건조하여 수행할 수 있다. 이러한 가용성 고형분(S)을 건조하는 단계(S 433)는, 가용성 고형분(S)이 0.3 % 이하의 수분을 포함할 때까지 수행하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Drying the soluble solids (S) (S 433) may be carried out by drying the soluble solids (S) centrifuged with the aqueous solution (Q 1 ) in step S 432 using the above-described soluble solids dryer (72). . Drying the soluble solids (S) (S 433) is preferably performed until the soluble solids (S) contains less than 0.3% water, but is not limited thereto.
가용성 고형분(S1)을 저장하는 단계(S 434)는, S 433 단계에서 건조된 가용성 고형분(S1)을 전술한 가용성 고형분 저장 챔버(74)에 저장하여 수행할 수 있다.The storing of the soluble solids S 1 (S 434) may be performed by storing the soluble solids S 1 dried in the step S 433 in the soluble
추가적으로, 가용성 고형분(S)을 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 430)는, S 431 단계에서 수용액(Q)을 감압 증류할 때 발생된 수증기(T)를 응축하여 증류수(D)를 생성하는 단계(S 435)를 더 포함할 수 있다. 증류수(D)를 생성하는 단계(S 435)는, S 431 단계에서 발생된 수증기(T)를 전술한 응축기(64)를 이용해 응축하여 수행할 수 있다. 이러한 증류수(D)를 생성하는 단계(S 435)에서 생성된 증류수(D)는, 전술한 제1 원심 분리기(55)로 전달되어 S 422 단계에서 불용성 고형분(I)을 세척할 때 사용될 수 있다.In addition, the step (S 430) of treating the soluble solids (S) to be recyclable may include condensing water vapor (T) generated when the aqueous solution (Q) is distilled under reduced pressure in step S 431 to generate distilled water (D). It may further include (S 435). Generating the distilled water (S) (S 435) may be carried out by condensing the water vapor (T) generated in step S431 using the
추가적으로, 수용액(Q)을 감압 증류하여 가용성 고형분(S)을 석출시키는 단계(S 430)는, S 421 단계에서 불용성 고형분(I)과 원심 분리된 수용액(Q)과 S 432 단계에서 가용성 고형분(S)과 원심 분리된 수용액(Q1) 중 어느 하나를 감압 증류하여 수행할 수 있다. 즉, 수용액(Q1)에 용해된 가용성 고형분(S)을 석출시켜 재활용할 수 있도록 이러한 수용액(Q1)을 전술한 감압 증류기(62)로 재전달(S 436)하여 재감압 증류를 실시하는 것이다.In addition, the step of distilling the aqueous solution (Q) under reduced pressure to precipitate the soluble solids (S) (S 430), the insoluble solids (I) and the centrifuged aqueous solution (Q) in step S 421 and the soluble solids ( S) and centrifuged aqueous solution (Q 1 ) may be carried out by distillation under reduced pressure. That is, the aqueous solution of soluble solid material passing into this aqueous solution under reduced
불용성 고형분(I)을 재활용 가능하도록 처리하는 단계(S 440)는, 도 21에 도시된 바와 같이, 불용성 고형분(I)을 건조하는 단계(S 441)와, 불용성 고형분(I1)을 소성하는 단계(S 442)와, 불용성 고형분(I2)을 저장하는 단계(S 443)를 포함한다.Treatment of the insoluble solid (I) to be recyclable (S 440), as shown in Figure 21, the step of drying the insoluble solid (I) (S 441), and the insoluble solid (I 1 ) A step S442 and a step S443 of storing insoluble solids I 2 are included.
불용성 고형분(I)을 건조하는 단계(S 441)는, S 420 단계에서 불용성 고형분(I)과 분리되지 못한 채 불용성 고형분(I)에 흡착된 수분을 전술한 불용성 고형분 건조기(92)를 이용해 건조하여 수행할 수 있다. 불용성 고형분(I)을 건조하는 단계(S 441)는, 불용성 고형분(I)을 시멘트 원료로 재활용하는 경우에는 불용성 고형분(I)이 40 % 이하의 수분을 포함할 때까지 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 불용성 고형분(I)을 건조하는 단계(S 441)는, 불용성 고형분(I)을 벽돌 내화물 또는 세라믹 재료로 재활용하는 경우에는 불용성 고형분(I)이 0.5 % 이하의 수분을 포함할 때까지 수행하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Drying the insoluble solid (I) (S 441), the water adsorbed to the insoluble solid (I) without being separated from the insoluble solid (I) in step S 420 is dried using the above-described insoluble solid dryer (92) Can be performed. Drying the insoluble solid (I) (S 441), when recycling the insoluble solid (I) to the cement raw material is preferably performed until the insoluble solid (I) contains 40% or less moisture. In addition, the step of drying the insoluble solids (I) (S 441) is carried out until the insoluble solids (I) contains less than 0.5% water when the insoluble solids (I) are recycled into brick refractory or ceramic material. Preferably, but not limited to.
불용성 고형분(I1)을 소성하는 단계(S 442)는, S 441 단계에서 건조된 불용성 고형분(I1)을 전술한 불용성 고형분 소성로(94)를 이용해 소성하여 수행할 수 있다. 불용성 고형분(I1)은 불안정한 성질을 갖는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 알루미늄 합금 수화물 등의 수산화물을 포함할 수 있으므로, 이러한 수산화물들이 상대적으로 안정한 성질을 갖는 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 알루미늄 합금 산화물로 전이되도록 불용성 고형분(I1)을 소성하는 것이다.The step of firing the insoluble solid (I 1 ) (S 442) may be performed by firing the insoluble solid (I 1 ) dried in step S 441 using the insoluble
불용성 고형분(I2)을 저장하는 단계(S 443)는, S 442 단계에서 소성된 불용성 고형분(I2)을 전술한 불용성 고형분 저장 챔버(96)에 저장하여 수행할 수 있다.The storing of the insoluble solid (I 2 ) (S 443) may be performed by storing the insoluble solid (I 2 ) fired in step S 442 in the insoluble
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
1 : 알루미늄 용해 및 블랙 드로스 재활용 시스템
2 : 알루미늄 용해로
3 : 블랙 드로스 재활용 장치
10 : 가열실
20 : 용해실
30 : 유동력 부여실
40 : 분할 유닛
50 : 물 분해 유닛
60 : 석출 유닛
70 : 가용성 고형분 저장 유닛
80 : 알루미늄 알갱이 저장 유닛
90 : 불용성 고형분 저장 유닛
100 : 가스 저장 유닛
M : 알루미늄 용탕
V : 와류
A : 알루미늄 스크랩
F : 플럭스
B1 : 블랙 드로스
B2 : 구형 블랙 드로스
P1 : 드로스 파우더
P2 : 드로스 미립자 파우더
N : 알루미늄 알갱이
S, S1 : 가용성 고형분
I, I1, I2 : 불용성 고형분
Q, Q1 : 수용액
G : 가수분해 가스
T : 수증기
D : 증류수1: aluminum melting and black dross recycling system
2: aluminum melting furnace
3: black dross recycling unit
10: heating chamber
20: melting chamber
30: flow force giving room
40: split unit
50: water decomposition unit
60: precipitation unit
70: soluble solids storage unit
80: Aluminum Granules Storage Unit
90: insoluble solids storage unit
100: gas storage unit
M: molten aluminum
V: Vortex
A: Aluminum Scrap
F: flux
B 1 : Black Dross
B 2 : spherical black dross
P1: Dross Powder
P2: Dross Particulate Powder
N: Aluminum Grain
S, S 1 : Soluble solids
I, I 1 , I 2 : insoluble solids
Q, Q 1 : aqueous solution
G: hydrolysis gas
T: water vapor
D: distilled water
Claims (14)
상기 반응기로부터 배출된 상기 가수분해 가스를 물에 통과시켜 상기 가수분해 가스에 포함된 수분 및 불순물을 포집하는 트랩기;
상기 트랩기로부터 배출된 상기 가수분해 가스를 냉각하여 상기 가수분해 가스에 포함된 수증기를 응축시키는 응축기; 및
상기 트랩기에 수용된 상기 물로부터 이탈된 상기 가수분해 가스가 상기 응축기에 전달되도록, 상기 트랩기와 상기 응축기를 연결하는 트랩기-응축기 연결 라인;을 포함하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.A reactor for reacting the dross particulate powder divided from the black dross generated when dissolving the aluminum scrap in the flux-treated aluminum molten metal with water to split the soluble solids, insoluble solids and hydrolysis gas;
A trap for collecting water and impurities contained in the hydrolysis gas by passing the hydrolysis gas discharged from the reactor through water;
A condenser for cooling the hydrolysis gas discharged from the trap to condense the water vapor contained in the hydrolysis gas; And
And a trap-condenser connecting line connecting the trap and the condenser such that the hydrolysis gas separated from the water contained in the trap is transferred to the condenser.
상기 알루미늄 스크랩은, 적어도 알루미늄 폐캔 스크랩을 포함하고,
상기 플럭스는, 염화 나트륨(NaCl)과 염화 칼륨(KCl)이 동일한 중량부로 혼합된 혼합물 93-97 중량부 및 빙정석류(Cryolite, Potassium Cryolite) 3-7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 1,
The aluminum scrap comprises at least aluminum waste can scrap,
The flux is aluminum black, characterized in that it comprises 93-97 parts by weight of a mixture of sodium chloride (NaCl) and potassium chloride (KCl) in the same weight parts and 3-7 parts by weight of cryolite (Cryolite, Potassium Cryolite) Water Recycling Unit for Ross Recycling.
상기 반응기에 수용된 상기 물로부터 이탈된 상기 가수분해 가스가 상기 트랩기에 수용된 상기 물을 통과하도록 상기 반응기와 상기 트랩기를 연결하는 반응기-트랩기 연결 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 1,
And a reactor-trap linking line connecting the reactor and the trap such that the hydrolysis gas released from the water contained in the reactor passes through the water contained in the trap. Water decomposition unit.
상기 반응기-트랩기 연결 라인은, 상기 트랩기에 수용된 상기 물에 미리 정해진 깊이만큼 잠기도록 마련된 연장부와, 상기 연장부를 통과한 상기 가수분해 가스를 상기 트랩기에 수용된 상기 물에 배출하는 배출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 3,
The reactor-trap connection line includes an extension provided to be immersed in the water contained in the trapper by a predetermined depth and a discharge part for discharging the hydrolysis gas passing through the extension into the water contained in the trap. Water decomposition unit for aluminum black dross recycling, characterized in that.
상기 배출부는, 상기 연장부를 통과한 상기 가수분해 가스를 상기 트랩기에 수용된 상기 물에 분사 가능하도록 천공된 적어도 하나의 분사공들을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 4, wherein
And the discharge part has at least one injection hole perforated to inject the hydrolysis gas passing through the extension part into the water contained in the trap.
상기 트랩기는, 상기 트랩기에 수용된 물로부터 이탈된 상기 가수분해 가스를 상기 응축기 쪽으로 안내 가능하도록 천공된 적어도 하나의 안내공들을 각각 갖는 복수의 분리판들을 구비하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 1,
The trap machine includes a plurality of separator plates each having at least one guide hole perforated to guide the hydrolysis gas released from the water contained in the trap to the condenser. Water decomposition unit.
상기 분리판들은, 각각의 분리판에 구비된 상기 안내공들이 서로 엇갈리게 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 6,
The separation plates, the water decomposition unit for aluminum black dross recycling, characterized in that arranged in such a manner that the guide holes provided in each of the separation plate alternately positioned.
상기 트랩기에 수용된 상기 물 및 상기 수증기가 응축되어 형성된 응축수가 각각 유입됨과 함께, 상기 가수분해 가스가 냉각되어 발생하는 부압이 전달되도록, 상기 트랩기 및 상기 응축기와 각각 연결되는 가스압 보상 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 1,
And a gas pressure compensation line connected to each of the trap and the condenser so that the water contained in the trap and the condensed water formed by condensation of the water vapor flow in, respectively, and the negative pressure generated by cooling the hydrolysis gas is transferred. The water decomposition unit for aluminum black dross recycling, characterized in that.
상기 가스압 보상 라인은, 상기 물 및 상기 응축수가 서로 혼합된 혼합수의 적어도 일부분이 수용되도록 형성된 혼합수 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 9,
And the gas pressure compensation line comprises a mixed water chamber configured to receive at least a portion of the mixed water mixed with the water and the condensed water.
상기 혼합수 챔버는, 상기 혼합수의 수위 변화를 관찰 가능하도록 형성된 관찰창을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 10,
The mixed water chamber, the aluminum black dross recycling water decomposition unit, characterized in that it has an observation window formed to observe the change in the water level of the mixed water.
상기 가스압 보상 라인은, 상기 트랩기와 상기 혼합수 챔버를 선택적으로 연통 가능하도록 상기 트랩기와 상기 혼합수 챔버 사이에 설치되는 제1 개폐 밸브와, 상기 응축기와 상기 혼합수 챔버를 선택적으로 연통 가능하도록 상기 응축기와 상기 혼합수 챔버 사이에 설치되는 제2 개폐 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 10,
The gas pressure compensation line may include a first open / close valve installed between the trap and the mixed water chamber to selectively communicate the trap and the mixed water chamber, and the condenser and the mixed water chamber to selectively communicate with each other. And a second open / close valve disposed between the condenser and the mixed water chamber.
상기 가스압 보상 라인은, 상기 물 및 상기 응축수가 서로 혼합된 혼합수를 외부로 선택적으로 배출 가능하도록 마련된 드레인 밸브를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 9,
The gas pressure compensation line, the water decomposition unit for aluminum black dross recycling, characterized in that having a drain valve provided to selectively discharge the mixed water mixed with the water and the condensed water to the outside.
상기 가스압 보상 라인은, 상기 물이 수압에 의해 유입되도록 상기 트랩기와 연결된 제1 유입구와, 상기 응축수가 중력에 의해 유입되도록 상기 응축기와 연결된 제2 유입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 블랙 드로스 재활용용 물 분해 유닛.The method of claim 9,
The gas pressure compensation line includes a first inlet connected to the trap to allow the water to flow in by water pressure, and a second inlet connected to the condenser so that the condensed water enters by gravity. Water decomposition unit.
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