KR102115981B1 - Melting apparatus having function of protection of heating element - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐촉매를 가열하는 발열체의 고온 산화 및 부식 가스와의 접촉을 방지하기 위한 폐탈질 촉매 용융 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function, and more particularly, to a waste denitration catalyst melting apparatus for preventing high-temperature oxidation and contact with corrosion gas of a heating element that heats a waste catalyst.
일반적으로석탄, 석유, 천연가스 등과 같은 화석연료가 연소될 때 질소산화물(NOx)이 다량 함유되어 있는 연소 가스가 발생하게 된다. 이러한, 질소산화물은 화석연료의 사용량에 따라 그 발생량도 비례적으로 증가하는 바, 미세먼지, 산성비 및 광화학적 스모그 등의 문제를 발생시키는 대표적인 원인으로 지적되고 있다. In general, when fossil fuels such as coal, petroleum, and natural gas are burned, combustion gas containing a large amount of nitrogen oxides (NOx) is generated. As such, the amount of nitrogen oxide is proportionally increased according to the amount of fossil fuel used, and it has been pointed out as a representative cause of problems such as fine dust, acid rain, and photochemical smog.
이에 따라, 대기 오염물질인 질소산화물의 대기 방출을 감소시키기 위한 목적의 일환으로 탈질 촉매가 사용되고 있는데, 탈질 촉매의 메커니즘은 연소가스에 암모니아(NH3)를 주입해 탈질 촉매가 장착된 SCR(Selective Catalytic Reduction) 반응기에 주입하면, SCR 반응기의 내부에서 NOx와 NH3가 촉매 표면에서 화학 작용하여 질소 분자(N2)와 수증기 분자(H2O)로 환원시켜 상기 질소산화물의 농도를 저감시켜 주는 역할을 수행하게 된다.Accordingly, a denitration catalyst is used as part of the purpose of reducing atmospheric emission of nitrogen oxide, an air pollutant, and the mechanism of the denitration catalyst is a SCR (Selective) equipped with a denitration catalyst by injecting ammonia (NH 3 ) into combustion gas. Catalytic Reduction) When injected into the reactor, NO x and NH 3 inside the SCR reactor chemically act on the catalyst surface to reduce nitrogen molecules (N 2 ) and water vapor molecules (H 2 O) to reduce the concentration of the nitrogen oxide. The Lord plays a role.
상기 SCR 촉매 등의 탈질 촉매는 대략 2만 5천 시간 동안의 사용 연한을 갖는 촉매로서, 현재 탈질 촉매는 화석연료를 사용하는 대부분의 장치에서 대량으로 활용되기 때문에, 일정 사용 연한이 경과하게 되면 다량의 폐탈질 촉매가 발생되고 이는 2차 폐기물이 발생되는 환경적인 문제를 유발하게 된다.Denitrification catalysts, such as the SCR catalyst, are catalysts having a service life of approximately 25,000 hours, and current denitrification catalysts are used in large quantities in most apparatuses using fossil fuels, and thus, when a certain service life has elapsed, a large amount Waste denitrification catalyst is generated, which causes an environmental problem in which secondary waste is generated.
이에, 상기한 바와 같은 환경적 문제가 개선되도록, 최근에는 상기 폐탈질 촉매에 함유된 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 바나듐(V) 등과 같은 고가의 유가 금속을 회수하여 폐탈질 촉매에 의한 2차 폐기물의 환경 오염을 최소화할 수 있는 기술들이 제안되고 있다.Accordingly, in order to improve the environmental problems as described above, recently, expensive valuable metals such as titanium (Ti), tungsten (W), and vanadium (V) contained in the waste denitration catalyst are recovered and used by the waste denitration catalyst. Techniques for minimizing environmental pollution of secondary wastes have been proposed.
본 발명의 실시예들은, 폐탈질촉매로부터유가금속을회수하기위한목적의일환으로폐촉매를고온의열로용융시키되, 고온의 산화 분위기에 발열체가 접촉하는 것을 사전 차단하여 발열체의 내구성이 향상되도록 하는 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융장치를 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention, as part of the purpose of recovering valuable metals from the waste denitration catalyst, the waste catalyst is melted with high temperature heat, but the heating element is prevented from contacting the heating element in an oxidizing atmosphere at a high temperature so that the durability of the heating element is improved. It is intended to provide a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐촉매 파우더 및 알칼리제가 포함되는 원료를 투입하기 위해 제공되는 호퍼부; 상기 원료를 소정 위치로 이송하기 위해 제공되며, 일단부가 상기 호퍼부에 연결되는 이송 유닛; 상기 이송 유닛의 타단부에 복수 개가 제공되며, 상기 원료에 열을 가하여 용융액으로 만드는 발열 유닛; 및 상기 이송 유닛의 타단부의 하방에 제공되어 상기 원료를 수용하며, 상기 발열 유닛에 의해 용융된 상기 용융액이 저장되는 용융 유닛;을 포함하고, 상기 발열 유닛은, 상기 용융 유닛 쪽으로 열을 발산하며, 소정 간격 이격 배치되는 복수 개의 발열체; 및 상기 발열체를 둘러싸서 상기 용융 유닛으로부터 비산된 비산 물질이 상기 발열체와 접촉하는 것을 차단하는 보호 커버를 포함하는, 폐탈질 촉매 용융장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a hopper portion provided to input a raw material containing a waste catalyst powder and an alkali agent; A transfer unit provided to transfer the raw material to a predetermined position, and one end connected to the hopper portion; A plurality of heat generating units are provided at the other end of the transfer unit, and made of a molten liquid by applying heat to the raw materials; And a melting unit provided below the other end of the transfer unit to receive the raw material and to store the melt melted by the heat generating unit. The heat generating unit dissipates heat toward the melting unit. , A plurality of heating elements are spaced apart a predetermined interval; And a protective cover surrounding the heating element and preventing a scattering material scattered from the melting unit from contacting the heating element, a waste denitration catalyst melting apparatus.
또한 상기 발열체는, 상기 용융 유닛의 상방에 제공되며, 상기 용융액의 이동 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되는 수평 히팅부; 및 상기 용융액이 생성되기 시작하는 상기 용융 유닛의 상류측 상방에 소정 간격 이격되게 배치되며, 상기 용융 유닛에 대한 높이 방향으로 배치되어 상기 용융 유닛의 상류 측에 열을 제공하는 수직 히팅부를 포함할 수 있다.In addition, the heating element is provided above the melting unit, the horizontal heating unit is arranged to be spaced apart a predetermined distance along the direction of movement of the melt; And a vertical heating unit disposed at a predetermined interval above the upstream side of the melting unit from which the molten liquid starts to be generated, and disposed in a height direction with respect to the melting unit to provide heat to the upstream side of the melting unit. have.
또한 상기 수평 히팅부는, 상기 용융 유닛의 높이 방향을 따라 소정 간격 이격되게 복수의 층으로 제공될 수 있다.In addition, the horizontal heating unit may be provided in a plurality of layers spaced apart at predetermined intervals along the height direction of the melting unit.
또한 상기 수평 히팅부는, 상기 복수 층의 수평 히팅부 중에서 상층의 수평 히팅부는 하층의 수평 히팅부 사이에 배치될 수 있다.In addition, the horizontal heating part, the horizontal heating part of the upper layer among the horizontal heating parts of the plurality of layers may be disposed between the horizontal heating parts of the lower layer.
또한 상기 보호 커버는, 상기 수평 히팅부 및 상기 수직 히팅부 중 적어도 어느 하나를 각각 개별적으로 감싸서 보호하도록 제공될 수 있다.In addition, the protective cover may be provided to individually wrap and protect at least one of the horizontal heating part and the vertical heating part.
또한 상기 보호 커버는, 상기 수평 히팅부 및 상기 수직 히팅부의 외표면과 비접촉하도록 그 외표면으로부터 소정 간격 이격되면서 감싸도록 구성될 수 있다.In addition, the protective cover, the horizontal heating portion and the vertical heating portion may be configured to wrap while being spaced a predetermined distance from the outer surface so as not to contact the outer surface.
또한 상기 보호 커버는, 그 내외 표면에 Al2O3의 보호피막이 생성되도록 알루미늄 성분을 포함할 수 있다.In addition, the protective cover may include an aluminum component so that a protective film of Al 2 O 3 is formed on the inner and outer surfaces.
또한 상기 보호 커버는, 철 및 크롬 중 적어도 어느 하나의 성분을 더 포함할 수 있다.In addition, the protective cover may further include at least one component of iron and chromium.
또한 상기 용융 유닛은, 상기 원료 및 상기 용융액을 저장 가능하도록 상기 이송 유닛의 타단부의 하방으로부터 상기 이송 유닛에서 멀어지는 방향으로 연장 형성되는 용탕; 및 상기 이송 유닛의 타단부에서 제일 먼 상기 용탕의 끝단에 제공되어 상기 용융액을 상기 용탕의 외부로 배출시키는 용출구;를 포함할 수 있다.In addition, the melting unit, the molten metal is formed extending in a direction away from the transfer unit from below the other end of the transfer unit to enable storage of the raw material and the molten liquid; And an elution port provided at an end of the molten metal farthest from the other end of the transfer unit to discharge the melt to the outside of the molten metal.
또한 상기 이송 유닛은 상기 호퍼부에 소정 간격 이격되게 복수 개로 제공되고, 상기 용출구는 상기 용탕의 끝단에 소정 간격 이격되게 복수 개로 제공될 수 있다.In addition, the transfer unit may be provided in a plurality of spaced apart predetermined intervals in the hopper portion, and the outlet may be provided in a plurality of spaced apart predetermined intervals at the end of the molten metal.
본 발명에 따른 실시예에 의하면, 폐탈질 촉매로부터 고가의 유가 금속을 회수할 때 폐촉매가 용융된 용융액에서 발생한 알칼리 가스가 발열체와 직접 접촉하는 것을 사전 차단하여 발열체의 내구성이 대폭 개선되고, 이로 인하여 폐촉매의 용융 공정이 중단되지 않고 연속성을 유지할 수 있기 때문에 유가금속의 회수 효율이 향상되고 유지, 보수비가 절감되는 장점이 있다. According to an embodiment according to the present invention, when recovering expensive valuable metals from the waste denitration catalyst, the alkali gas generated in the molten melt of the waste catalyst is prevented from coming into direct contact with the heating element, thereby significantly improving the durability of the heating element. Therefore, since the melting process of the waste catalyst can be maintained without interruption, the recovery efficiency of valuable metals is improved, and maintenance and repair costs are reduced.
또한, 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 폐촉매의 용융 시 많은 열을 필요로 하는 용탕의 상류 측에 발열체를 높이 방향으로 추가 설치하여 미세 원료 입자 및 분진에 의해 발열체의 발열 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, when the waste catalyst is melted, the heating element is additionally installed in the height direction on the upstream side of the molten metal, which requires a lot of heat, so that the heating performance of the heating element is reduced by fine raw material particles and dust. It can be prevented.
또한, 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 원료를 이송하는 이송 유닛과 용융액을 토출하는 용출구를 각각 복수 개로 제공하여 폐촉매의 용융 공정에서의 생산성을 높이고 용융액의 흐름성과 냉각성이 향상되는 장점이 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, by providing a plurality of transfer units for transporting the raw material and a plurality of elution ports for discharging the melt, each of the advantages of improving the productivity in the melting process of the waste catalyst and improving the flowability and cooling of the melt. have.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치에서 발열 유닛이 조립된 상태 및 분해된 상태를 각각 나타낸 참고도이다.
도 5는 도 4에서 외표면에 산화알루미늄 보호피막이 형성된 보호 커버를 도시한 참고도이다.1 is a side view schematically showing a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view schematically showing a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing line AA of FIG. 2.
Figure 4 is a reference diagram showing a state in which the heating unit is assembled and decomposed, respectively, in a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function according to an embodiment of the present invention.
5 is a reference view showing a protective cover on which an aluminum oxide protective film is formed on the outer surface of FIG. 4.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known configurations or functions may flow the gist of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 A-A선을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치에서 발열 유닛이 조립된 상태 및 분해된 상태를 각각 나타낸 참고도이며, 도 5는 도 4에서 외표면에 산화알루미늄 보호피막이 형성된 보호 커버를 도시한 참고도이다.1 is a side view schematically showing a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function according to an embodiment of the present invention 3 is a cross-sectional view showing the AA line of FIG. 2, and FIG. 4 is a state in which a heating unit is assembled in a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function according to an embodiment of the present invention, and Reference diagrams showing the disassembled state, respectively. FIG. 5 is a reference diagram showing a protective cover in which an aluminum oxide protective film is formed on the outer surface of FIG. 4.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치(10)는 호퍼부(100), 이송 유닛(200), 발열 유닛(300) 및 용융 유닛(400)을 포함할 수 있다.1 to 3, the waste denitration
본 발명의 일 실시예가 위에서 나열된 구성들을 포함한다는 의미는 이들 구성으로만 이루어진다는 뜻이 아니라 이들 구성을 기본적으로 포함한다는 뜻으로, 이외에도 다른 구성(예컨대, 폐탈질 촉매 용융 장치에서 널리 알려진 공지기술)을 포함할 수 있다는 의미이지만, 공지기술에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.The meaning that one embodiment of the present invention includes the components listed above does not mean that the components are composed of only these components, but that these components are basically included, and other components (for example, a well-known technique widely used in a waste denitration catalyst melting apparatus). Although it means that it may include, the detailed description of the known technology is omitted because it may obscure the subject matter of the present invention.
호퍼부(100)는 폐촉매 파우더 및 알칼리제가 포함된 혼합물 형태의 원료를 투입하기 위해 제공되는 구성이다.The
호퍼부(100)에 투입되는 원료 중에서 폐촉매 파우더는 폐탈질 촉매에 함유된 티타늄, 텅스텐, 바나듐과 같은 고가의 유가금속을 용융과 침출 과정을 통해 용이하게 회수할 수 있도록 가루 형태의 미립자로 만든 것을 의미한다. Among the raw materials input to the
폐촉매 파우더는 다양한 방법으로 생산할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 의하면 폐탈질 촉매에 소정의 알칼리제를 혼합하고 이를 분쇄기에서 분쇄하는 방법을 통해 생산할 수 있다. 이렇게 미립자 형태로 생산된 원료를 호퍼부(100)에 투입한다. The waste catalyst powder can be produced in various ways, but according to an embodiment of the present invention, a predetermined alkali agent is mixed with the waste denitrification catalyst and it can be produced through a method of grinding it in a grinder. The raw material produced in the form of fine particles is put into the
여기서, 폐탈질 촉매에 함께 혼합되는 알칼리제는 탄산나트륨(Na2CO3)또는 수산화나트륨(NaOH)과 같은 나트륨계 알칼리제가 사용될 수 있으며, 필요에 따라 다른 성분의 알칼리제도 사용할 수 있다. Here, the alkali agent mixed together in the waste denitration catalyst may be a sodium-based alkali agent such as sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or sodium hydroxide (NaOH), and an alkali agent of another component may be used as necessary.
참고로, 폐탈질 촉매로부터 티타늄, 텅스텐 및 바나듐과 같은 유가금속을 회수할 때 나트륨계 알칼리제의 나트륨 이온이 유가금속과 반응하여 침출율을 증가시키기 때문에 유가금속의 회수율을 높이기 위해서는 알칼리제가 폐탈질 촉매에 혼합될 수 있다.For reference, when recovering valuable metals such as titanium, tungsten, and vanadium from waste denitrification catalysts, the sodium ions of the sodium-based alkali react with the valuable metals to increase the leaching rate. Can be mixed in.
호퍼부(100)는 상기한 바와 같은 원료의 투입이 용이하도록 상부는 넓고 하부로 갈수록 좁아지는 구조로 제공될 수 있다. 호퍼부(100)의 상부에는 원료가 투입되는 투입구(110)가 형성되고 하부에는 원료가 호퍼부(100)의 외부로 배출되기 위한 토출구(120)가 형성될 수 있다.The
또한, 호퍼부(100)는 하나로 제공될 수도 있지만 필요에 따라 복수 개로 구획 분리되는 것도 가능하다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 상부의 투입구(110)는 하나로 형성될 수 있고, 하부의 토출구(120)는 복수 개로 구획 분리되어 호퍼부(100)에서 배출되는 원료를 균등하게 분배하여 배출할 수 있다. 이에 따라 후술할 용융 유닛(400)에 전달되는 원료의 공급 속도가 증가될 뿐만 아니라 원료가 용융 유닛(400)의 어느 한 지점에 과적되지 않고 균등하게 적재되도록 하여 원료의 용융 성능을 개선할 수 있다.In addition, although the
한편, 이송 유닛(200)은 호퍼부(100)에 저장된 원료를 소정의 위치로 이송하기 위해 제공되는 구성이다. 이송 유닛(200)의 일단부는 호퍼부(100)에 위치하여 호퍼부(100)에서 배출되는 원료를 전달받을 수 있으며, 이송 유닛(200)의 타단부는 원료의 이송이 필요한 지점(예컨대, 용탕(410)의 상류측 상부)까지 연장될 수 있다.On the other hand, the
구체적으로, 이송 유닛(200)은 원료의 이송을 위해 도 1에 도시된 바와 같이 동력 발생부(210) 및 피딩 스크류(220)를 포함할 수 있다. Specifically, the
동력 발생부(210)는 피딩 스크류(220)에 회전력을 제공하기 위한 구성으로서, 회전력을 발생시킬 수 있는 엔진이나 구동 모터로 이루어질 수 있고, 필요에 따라 다른 형태의 동력원이 사용되는 것도 가능하다.The
피딩 스크류(220)는 동력 발생부(210)에 연결되어 회전 가능하게 구성되며, 회전축과 그 회전축에 나선 방향으로 형성된 베인부를 포함할 수 있다. 피딩 스크류(220)는 일반적으로 널리 알려져 있으므로 그 상세 구조에 대한 도면의 도시와 설명은 생략한다.The
동력 발생부(210)가 동작하면 피딩 스크류(220)가 회전되면서 피딩 스크류(220) 내의 원료를 소정 위치까지 이송할 수 있다. 이때, 피딩 스크류(220)의 일단부는 호퍼부(100)의 토출구(120)의 하부에 위치되어 호퍼부(100)의 원료를 제공받을 수 있다. When the
또한, 이송 유닛(200)은 단일 개로 제공될 수도 있으나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 호퍼부(100)에 소정 간격 이격되게 복수 개로 제공될 수도 있다. In addition, the
이송 유닛(200)이 복수 개로 제공되면 원료의 이송 량을 증가시켜 원료가 용융 유닛(400)에 원활하게 공급되도록 할 수 있으며, 원료가 용융 유닛(400)의 어느 한 지점에 과도하게 쌓이지 않고 균등하게 분배되어 적재되기 때문에 앞에서 설명한 바와 같이 원료의 용융 성능을 향상시킬 수 있다. When a plurality of
이때, 복수의 이송 유닛(200)은 상술한 바와 같이 호퍼부(100)에서 구획 분리된 복수의 토출구(120)에 각각 대응되게 배치되어 원료를 용융 유닛(400)의 복수의 지점까지 복수의 경로로 이송할 수 있다. At this time, the plurality of
발열 유닛(300)은 이송 유닛(200)에 의하여 용융 유닛(400)의 일측에 적재되어 있는 원료에 열을 가하여 원료를 용융액으로 만들기 위해 제공되며, 이송 유닛(200)의 타단부에 복수 개가 제공될 수 있다.The
구체적으로, 발열 유닛(300)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 발열체(310) 및 보호 커버(320)를 포함할 수 있다.Specifically, the
발열체(310)는 원료가 용융되는데 필요한 열을 용융 유닛(400) 쪽으로 발산하도록 구성된다. 이에 따라 용융 유닛(400)에 적재된 미립자 형태의 고체 원료가 발열체(310)에 의해 가열되면서 녹아 액상의 용융액으로 상 변화될 수 있다. 이때, 발열체(310)는 용융 유닛(400)에 열을 균일하게 가할 수 있도록 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.The
원료가 용융되면 원료 속에 포함된 폐촉매 파우더와 알칼리제가 화학 반응하면서 후공정에서 폐촉매 파우더에 함유된 유가금속의 침출이 용이해지기 때문에 유가금속의 회수율을 높일 수 있다. When the raw material is melted, the waste catalyst powder and the alkali agent contained in the raw material are chemically reacted, and thus the leaching of the valuable metal contained in the waste catalyst powder is facilitated in a later process, thereby increasing the recovery rate of the valuable metal.
폐촉매 파우더에 함유된 유가금속 중에서 예컨대, 텅스텐과 바나듐이 알칼리제의 일종인 수산화나트륨과 반응하는 식을 표현하면 아래와 같다.Among the valuable metals contained in the waste catalyst powder, for example, tungsten and vanadium react with sodium hydroxide, which is a kind of an alkali agent.
WO3+2NaOH=Na2WO4(소디움텅스테이트) + 2H2OWO 3 + 2NaOH = Na 2 WO 4 (sodium tungstate) + 2H 2 O
V2O5+2NaOH=2NaVO3(소디움바나데이트) + 2H2OV 2 O 5 + 2NaOH = 2NaVO 3 (sodium vanadate) + 2H 2 O
이때, 알칼리제는 수산화나트륨 대신에 필요에 따라 탄산나트륨(Na2CO3)이 사용될 수도 있는 바, 이는 실시자의 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다.In this case, sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) may be used as the alkali agent, if necessary, instead of sodium hydroxide, which may be appropriately selected according to the needs of the practitioner.
구체적으로, 발열체(310)는 상기한 유가금속이 함유된 미립자 형태의 원료를 용융액으로 상 변화시키는데 많은 열이 필요하므로, 수평 히팅부(311)와 수직 히팅부(312)를 포함할 수 있다.Specifically, the
수평 히팅부(311)는 용융 유닛(400)의 길이 방향을 따라 열을 전체적으로 균일하게 배분하기 위해 용융 유닛(400)의 상방에 소정 간격 이격되게 제공될 수 있다. The
이때 수평 히팅부(311)는 용융 유닛(400)(구체적으로, 용탕(410))에 저장되어 어느 일 방향으로 흐르는 용융액의 이동 방향과 동일 방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.At this time, the
이송 유닛(200)으로부터 낙하하여 용융 유닛(400)에 적재된 미립자 형태의 원료는 발열 유닛(300)에 의해 가열되면서 용융액으로 만들어지기 시작하는데, 이와 같이 용융액이 생성되기 시작하는 용융 유닛(400)(용탕(410))의 일측부(이하, "상류측"이라 한다)에 존재하는 용융액은 용융액의 생성량이 증가함에 따라 용융 유닛(400)의 길이 방향을 따라 흐르면서 이송 유닛(200)에서 멀리 떨어져 있는 용융 유닛(400)의 끝단부(이하, "하류측"이라 한다)로 이동하게 된다. The raw material in the form of particulates dropped from the
이와 같이 용융 유닛(400)의 상류 측으로부터 하류 측으로 흐르는 용융액은 용융 유닛(400)의 상방에 설치되어 용융액의 이동 방향(구체적으로 용탕(410)의 길이 방향)과 동일한 방향을 따라 배치된 수평 히팅부(311)에 의해 지속적으로 가열되면서 원료 속에 함유된 폐촉매 파우더와 알칼리제의 화학 반응이 촉진될 수 있다.As described above, the molten liquid flowing from the upstream side to the downstream side of the
이때, 수평 히팅부(311)는 도 1에서 보듯이 용융 유닛(400)에 대하여 수평하게 배치되는 발열체(310)가 높이 방향을 따라 소정 간격 이격되게 복수의 층으로 제공될 수 있다. 도 1에서는 수평 히팅부(311)가 상, 하 2층으로 배열된 것으로 도시되었으나, 이는 필요에 따라 증가할 수 있다.At this time, the
수평 히팅부(311)가 복수의 층으로 제공되는 경우, 상층의 수평 히팅부(311)는 하층의 수평 히팅부(311) 사이에 배치되어 상층의 열이 하층의 수평 히팅부(311)에 의해 차단되지 않고 용융 유닛(400)으로 다량 전달될 수 있도록 한다.When the
또한, 수직 히팅부(312)는 미립자의 원료를 용융액으로 만들기 위해 많은 열을 필요로 하는 용융 유닛(400)의 상류측의 상부에 설치되는 바, 수직 히팅부(312)는 수평 히팅부(311) 만으로 부족할 수 있는 열원을 추가 공급하기 위해 제공될 수 있다. In addition, the
용융 유닛(400)의 상류 측에 열원의 추가 공급이 필요한 경우, 단순히 수평 히팅부(311)의 밀도와 개수를 증가시키는 방법을 생각할 수 있으나, 용융 유닛(400)의 상류측은 이송 유닛(200)에서 낙하한 미립자의 원료가 적재되는 부위이므로, 이 위치에서 상방으로 비산된 미세 원료 및 분진이 용융 유닛(400)에 대하여 수평 방향으로 놓여 있는 수평 히팅부(311)의 외표면에 쌓여 수평 히팅부(311)의 열 발산율을 저하시킬 수 있다.When additional supply of a heat source is required to the upstream side of the
이에 용융 유닛(400)의 상류 측에는 비산된 미세 원료 입자 및 분진이 쌓이는 것을 최소화할 수 있도록 용융 유닛(400)에 대하여 높이 방향으로 배치되는 수직 히팅부(312)가 제공될 수 있다.Accordingly, a
수직 히팅부(312)는 도 1에 도시된 바와 같이 용융액의 생성이 시작되는 용융 유닛(400)의 상류측 상방에 용융 유닛(400)의 폭 방향 및 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. As shown in FIG. 1, the
이때, 수직 히팅부(312)는 용융 유닛(400)에서 비산된 미세한 원료 입자 및 분진이 외표면에 쌓이기 어렵도록 수평 히팅부(311)에 교차하는 방향(즉, 용융 유닛(400)에 대한 높이 방향)으로 배치되어 용융 유닛(400)의 상류측에 추가적인 열을 제공할 수 있다.At this time, the
이와 같이 수직 히팅부(312)는 용융 유닛(400)에 대하여 높이 방향으로 직립하는 구조이기 때문에 수평 히팅부(311)에 비해 비산된 원료 및 분진이 외표면에 쌓이기 어려워 열 발산 효율이 개선될 수 있다. 참고로, 용융 유닛(400)의 상류 측을 벗어나면 원료가 용융액으로 전량 변하므로 이곳에서는 비산되는 물질이 거의 없어 수평 히팅부(311)만으로도 충분한 열을 제공할 수 있다. As such, since the
여기서, 수평 히팅부(311)와 수직 히팅부(312)는 고온의 열수를 이용하여 가열될 수도 있고, 열선을 이용한 전기 히터가 사용될 수도 있는 바, 이는 실시자의 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다.Here, the
한편, 발열 유닛(300)의 일 구성인 보호 커버(320)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 발열체(310)를 둘러싸서 용융 유닛(400)으로부터 비산된 비산 물질(예컨대, 고온의 알칼리 가스)이 발열체(310)와 직접 접촉하는 것을 차단하기 위해 제공될 수 있다.On the other hand, the
도 1에서 보듯이, 보호 커버(320)는 수평 히팅부(311) 및 수직 히팅부(312)를 각각 개별적으로 감싸서 용융 유닛(400)(용탕(410))에서 비산 또는 고온 산화 분위기에 발열체(310)가 직접 접촉되는 것을 방지함으로써 발열체(310)의 부식을 예방하고 보호할 수 있다. As shown in FIG. 1, the
참고로, 수평 히팅부(311) 및 수직 히팅부(312)가 내부 고온 산화 분위기와 비산되는 알칼리제 분말에 노출되면 발열체(310)의 조기 부식을 초래해 발열체(310)의 수명이 급격히 저하될 수 있기 때문에, 보호 커버(320)가 발열체(310)를 외부에서 보호하여 발열체(310)의 수명을 연장할 수 있다.For reference, when the
여기서, 보호 커버(320)는 발열체(310)와 접촉하면서 발열체(310)의 외주면을 감싸도록 구성될 수도 있고, 발열체(310)와 비접촉하도록 이격되면서 발열체(310)의 외주면을 감싸도록 구성될 수도 있는 바, 이는 실시자의 필요에 따라 최적의 실시 방법을 선택할 수 있다.Here, the
또한, 보호 커버(320)는 알루미늄 성분을 포함하며, 이 알루미늄 성분에 철 및 크롬 중 적어도 어느 하나의 성분을 더 포함하고 필요에 따라 나머지는 기타 성분으로 구성될 수 있다. 보호 커버(320)는 예컨대, KANTHAL APM-T로 이루어질 수 있으며, 상기한 각 성분 중에서 해당 성분의 함량(중량%)이 Fe ㅰ Al ㅰ Cr 순으로 점차 작아질 수 있다.In addition, the
이에, 보호 커버(320)가 발열체(310)에 의해 가열(예컨대, 850℃)되면 내부에 함유된 알루미늄 성분이 가장 먼저 용해되면서 외표면으로 표출되어 보호 커버(320)의 외부의 산소와 반응하여 도 5에 도시된 바와 같이 보호 커버(320)의 내외 표면에 Al2O3(알루미나/세라믹)으로 이루어진 보호피막(321)이 생성되도록 할 수 있다. Accordingly, when the
이 보호피막(321)은 보호 커버(320)의 외부에 잔존하는 휘발 가스 및 기타 유해 물질로부터 내부의 발열체(310)를 보호할 뿐만 아니라 보호 커버(320)가 대략 1450℃까지의 내열성을 갖게 하여 보호 커버(320) 또한 자체적으로 보호함으로써 보호 커버(320)의 수명을 연장시킬 수 있다.The
용융 유닛(400)은 이송 유닛(200)으로부터 이송되어 낙하하는 원료를 수용하기 위해 이송 유닛(200)의 타단부의 하방에 제공되는 구성이다. 용융 유닛(400)은 이송 유닛(200)에서 낙하한 미립자 형태의 원료를 수용할 뿐만 아니라 이 원료가 발열 유닛(300)에 의해 용융되어 생성되는 액상의 용융액을 함께 저장할 수 있다. The
구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면 용융 유닛(400)은 용탕(410)과 용출구(411)를 포함할 수 있다.Specifically, referring to FIGS. 1 and 2, the
용탕(410)은 원료 및 용융액을 저장할 수 있도록 상부는 개방된 용기 형태로 구성될 수 있으며, 발열 유닛(300)의 하방에 위치될 수 있다. 또한, 용탕(410)은 이송 유닛(200)의 타단부의 하방으로부터 시작하여 이송 유닛(200)에서 멀어지는 방향으로 길게 연장 형성될 수 있다. The
따라서, 용탕(410)은 이송 유닛(200)에서 낙하한 원료를 1차 수용하고, 그 원료가 상방에 있는 발열 유닛(300)에 의해 용융액으로 변화되면 그 용융액을 2차로 저장하며, 용융액이 연속적으로 생성되어 다른 곳으로 흐를 수 있도록 이송 유닛(200)의 타단부의 하방(즉, 용탕(410)의 상류측)으로부터 이송 유닛(200)에서 멀어지는 방향을 향해 소정 길이로 연장 형성된다. Therefore, the
또한, 용출구(411)는 이송 유닛(200)의 타단부로부터 제일 먼 용탕(410)의 끝단(용탕(410)의 하류측)에 제공되는 구성으로서, 용출구(411)는 용탕(410)에 저장된 용융액을 용탕(410)의 외부로 배출시키기 위해 제공될 수 있다.In addition, the
용출구(411)는 필요에 따라 선택적으로 개폐가 조절될 수 있으며, 그 개폐량에 따라 용융액의 용출량이 제어될 수 있다. 또한, 용출구(411)는 도 2에 도시된 바와 같이 용탕(410)에 복수 개로 제공될 수 있으며, 복수의 용출구(411)는 용탕(410)의 끝단에 용탕(410)의 폭 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.The
여기서, 용출구(411)가 복수 개로 제공되면 용융액의 용출 속도가 증가되어 용탕(410) 내에서 용융액의 흐름성이 개선될 수 있다. 또한, 용출구(411)가 복수 개로 제공되면, 용탕(410)에서 용융액이 배출된 후 유가금속의 침출 과정에 필요한 냉각 공정에서 용융액의 온도를 침출에 필요한 소정 온도로 냉각 제어하기 위한 냉각성이 개선될 수 있다.Here, when a plurality of
이상, 본 발명의 실시예에 따른 발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치를 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시 형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시 형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.As described above, a waste denitration catalyst melting apparatus having a heating element protection function according to an embodiment of the present invention has been described as a specific embodiment, but this is only an example, and the present invention is not limited thereto, and according to the basic idea disclosed in the present specification It should be interpreted as having the broadest range. Those skilled in the art can combine and replace the disclosed embodiments to implement patterns in a shape that is not timely, but this is also within the scope of the present invention. In addition, those skilled in the art can easily change or modify the disclosed embodiments based on the present specification, and it is obvious that such changes or modifications fall within the scope of the present invention.
100 : 호퍼부 110 : 투입구
120 : 토출구 200 : 이송 유닛
210 : 동력 발생부 220 : 피딩 스크류
300 : 발열 유닛 310 : 발열체
311 : 수평 히팅부 312 : 수직 히팅부
320 : 보호 커버 400 : 용융 유닛
410 : 용탕 411 : 용출구100: hopper 110: input
120: outlet 200: transfer unit
210: power generating unit 220: feeding screw
300: heating unit 310: heating element
311: horizontal heating unit 312: vertical heating unit
320: protective cover 400: melting unit
410: molten metal 411: elution outlet
Claims (10)
상기 원료를 소정 위치로 이송하기 위해 제공되며, 일단부가 상기 호퍼부에 연결되는 이송 유닛;
상기 이송 유닛의 타단부에 복수 개가 제공되며, 상기 원료에 열을 가하여 용융액으로 만드는 발열 유닛; 및
상기 이송 유닛의 타단부의 하방에 제공되어 상기 원료를 수용하며, 상기 발열 유닛에 의해 용융된 상기 용융액이 저장되는 용융 유닛;을 포함하고,
상기 발열 유닛은,
상기 용융 유닛 쪽으로 열을 발산하며, 소정 간격 이격 배치되는 복수 개의 발열체; 및
상기 발열체를 둘러싸서 상기 용융 유닛으로부터 비산된 비산 물질이 상기 발열체와 접촉하는 것을 차단하는 보호 커버;를 포함하며,
상기 발열체는,
상기 용융 유닛의 상방에 제공되며, 상기 용융액의 이동 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되는 수평 히팅부; 및
상기 용융액이 생성되기 시작하는 상기 용융 유닛의 상류 측 상방에서 상기 용융 유닛의 폭 방향 및 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치되어 상기 용융 유닛의 상류 측에 열을 추가로 제공하되, 비산된 미세 원료 입자 및 분진이 외표면에 쌓이는 것이 방지되도록 상기 수평 히팅부와 교차하며 상기 용융 유닛에 대한 높이 방향으로 배치되는 수직 히팅부;를 포함하는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.A hopper part provided to input raw materials including waste catalyst powder and alkali agent;
A transfer unit provided to transfer the raw material to a predetermined position, and one end connected to the hopper portion;
A plurality of heat generating units are provided at the other end of the transfer unit, and made of a molten liquid by applying heat to the raw materials; And
It is provided below the other end of the transfer unit to accommodate the raw material, the melting unit is melted by the heat generation unit is stored in the melting unit; includes,
The heating unit,
A plurality of heating elements that dissipate heat toward the melting unit and are spaced apart at predetermined intervals; And
Includes a protective cover surrounding the heating element to prevent the flying material scattered from the melting unit from contacting the heating element;
The heating element,
A horizontal heating unit provided above the melting unit and arranged to be spaced apart a predetermined distance along a moving direction of the molten liquid; And
It is arranged to be spaced apart at predetermined intervals along the width direction and the length direction of the melting unit from the upper side of the upstream side of the melting unit where the melting liquid starts to be generated, to further provide heat to the upstream side of the melting unit, but scattered fine raw materials Including the vertical heating unit which is intersected with the horizontal heating unit and arranged in a height direction with respect to the melting unit to prevent particles and dust from accumulating on the outer surface.
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
상기 수평 히팅부는, 상기 용융 유닛의 높이 방향을 따라 소정 간격 이격되게 복수의 층으로 제공되는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.According to claim 1,
The horizontal heating unit is provided in a plurality of layers spaced apart a predetermined distance along the height direction of the melting unit,
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
상기 수평 히팅부는, 상기 복수 층의 수평 히팅부 중에서 상층의 수평 히팅부는 하층의 수평 히팅부 사이에 배치되는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.The method of claim 3,
The horizontal heating part, among the horizontal heating parts of the plurality of layers, the horizontal heating part of the upper layer is disposed between the horizontal heating parts of the lower layer,
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
상기 보호 커버는, 상기 수평 히팅부 및 상기 수직 히팅부 중 적어도 어느 하나를 각각 개별적으로 감싸서 보호하도록 제공되는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.According to claim 1,
The protective cover is provided to individually protect at least one of the horizontal heating part and the vertical heating part, respectively,
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
상기 보호 커버는, 상기 수평 히팅부 및 상기 수직 히팅부의 외표면과 비접촉하도록 그 외표면으로부터 소정 간격 이격되면서 감싸도록 구성되는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.The method of claim 5,
The protective cover is configured to wrap while being spaced a predetermined distance from the outer surface so as not to contact with the outer surface of the horizontal heating part and the vertical heating part,
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
상기 보호 커버는, 그 내외 표면에 Al2O3의 보호피막이 생성되도록 알루미늄 성분을 포함하는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.The method of claim 5,
The protective cover includes an aluminum component so that a protective film of Al 2 O 3 is formed on the inner and outer surfaces thereof.
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
상기 보호 커버는, 철 및 크롬 중 적어도 어느 하나의 성분을 더 포함하는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.The method of claim 7,
The protective cover further comprises at least one of iron and chromium,
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
상기 용융 유닛은,
상기 원료 및 상기 용융액을 저장 가능하도록 상기 이송 유닛의 타단부의 하방으로부터 상기 이송 유닛에서 멀어지는 방향으로 연장 형성되는 용탕; 및
상기 이송 유닛의 타단부에서 제일 먼 상기 용탕의 끝단에 제공되어 상기 용융액을 상기 용탕의 외부로 배출시키는 용출구;를 포함하는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.According to claim 1,
The melting unit,
A molten metal extending in a direction away from the transfer unit from below the other end of the transfer unit so that the raw material and the molten liquid can be stored; And
Including the elution port provided at the end of the molten metal farthest from the other end of the transfer unit to discharge the melt to the outside of the molten metal;
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
상기 이송 유닛은 상기 호퍼부에 소정 간격 이격되게 복수 개로 제공되고,
상기 용출구는 상기 용탕의 끝단에 소정 간격 이격되게 복수 개로 제공되는,
발열체 보호 기능을 갖는 폐탈질 촉매 용융 장치.
The method of claim 9,
The transfer unit is provided in a plurality of spaced apart a predetermined distance to the hopper portion,
The elution port is provided in a plurality of spaced apart a predetermined distance to the end of the molten metal,
Waste denitration catalyst melting device with heating element protection.
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---|---|---|---|
KR1020190164091A KR102115981B1 (en) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | Melting apparatus having function of protection of heating element |
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2019
- 2019-12-10 KR KR1020190164091A patent/KR102115981B1/en active IP Right Grant
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