KR102241351B1 - Apparatus and method for silica fume densification - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 실리카 흄 치밀화 장치 및 그 방법에 관한 것으로 상세하게는, 실리콘 제조 시, 발생하는 초미립자의 규소 부산물을 치밀화(고밀도화) 하는 실리카 흄 치밀화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silica fume densification apparatus and a method thereof, and more particularly, to a silica fume densification apparatus and a method for densifying (densifying) a silicon by-product of ultrafine particles generated during silicon production.
실리카 퓸(Silica fume)은 금속 실리콘 및 페로 실리콘 제조에 사용되는 전기로에서 발생되는 부산물로서, 비정질(비결정)로 구형의 이산화규소 미립자이다. 실리카 퓸은 콘크리트용 혼화 재료로 널리 사용되고 있다. Silica fume is a by-product generated in an electric furnace used to manufacture metallic silicon and ferro silicon, and is amorphous (amorphous) spherical silicon dioxide fine particles. Silica fume is widely used as an admixture material for concrete.
특히, 콘크리트의 내구성을 높이기 위해 실리카 퓸을 4 - 20% 첨가하는 사례가 많고, 염해나 황산 대책에 효과를 발휘하고 있다.In particular, there are many cases of adding 4-20% silica fume to increase the durability of concrete, and it is effective in countermeasures against salt damage and sulfuric acid.
이와 같은 효과의 기술적 배경으로는 평균입도가 0.15마이크론의 미세한 입자로 시멘트 콘크리트 중의 빈틈을 메우는 충전 효과와, 시멘트 중인 Ca(OH)2와의 포졸란 반응으로 견고한 C-S-H(Calciumsilicate) 수화물을 생성조직을 치밀화 시키는 것이 있다. 치밀한 조직의 형성으로 염화물 이온 등 철근을 녹슬게 하는 원소의 침투 및 이동을 억제시켜 실리카 퓸을 첨가한 콘크리트는 '100년 콘크리트' 라고 불릴 만큼 강도 및 내구성이 비약적으로 향상된다. 이런 점에서 실리카 퓸은 21세기 친환경 사회에 공헌하는 재료로서 주목을 받고 있다. 또한 마이크로 실리카는 부산물이기 때문에 제조에 관련된 CO2(이산화탄소)의 환산량이 거의 없으며 시멘트의 일부를 치환하여 사용함으로 CO2 환산량을 저감할 수 있다.The technical background of this effect is the filling effect that fills the gaps in cement concrete with fine particles with an average particle size of 0.15 microns, and the pozzolanic reaction with Ca(OH)2 in cement creates a solid CSH (Calciumsilicate) hydrate, which makes the structure compact. There is something. By forming a dense structure, the penetration and migration of elements that rust reinforcing bars such as chloride ions are suppressed, and the strength and durability of concrete with silica fume added to it are called '100-year concrete', so that the strength and durability are dramatically improved. In this respect, silica fume is attracting attention as a material that contributes to an eco-friendly society in the 21st century. In addition, since micro silica is a by-product, there is little conversion of CO2 (carbon dioxide) related to manufacturing, and the conversion of CO2 can be reduced by replacing a part of cement.
이러한 실리카 퓸은 평균입경 0.15마이크로미터의 미립자이기 때문에, 실리카 퓸의 운송 및 현장 작업성을 향상시키기 위해서는 고도의 정제 기술과, 겉보기 비중을 높이는 치밀화 기술이 요구된다.Since such silica fume is fine particles having an average particle diameter of 0.15 micrometers, advanced purification technology and a densification technology to increase the apparent specific gravity are required in order to improve the transport and field workability of silica fume.
본 발명의 목적은, 미치밀화품 (Bulk density 
본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치는, 실리콘 제조 시, 발생하는 초미립자의 규소 부산물을 치밀화(고밀도화) 하는 실리카 흄 치밀화 장치에 있어서, 원통형으로 형성되며, 내부의 수용공간을 구비하는 본체부, 상기 본체부의 상측에 연결된 채, 상기 수용공간과 연통되어 상기 규소 부산물이 상기 수용공간에 주입되도록 하는 원료주입부, 상기 본체부의 하측에 연결된 채, 상기 수용공간과 연통되어 공기가 상기 수용공간에 주입되도록 하는 공기주입부, 상기 본체부의 상측에 배치된 채, 외부로부터 인가된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 모터부, 상기 모터부에 장착되며, 상기 수용공간에 배치된 채, 상기 모터부로부터 인가된 회전력에 회전되는 회전부, 상기 회전부에 연결된 채, 상기 회전부와 연동되고, 상기 수용공간 내에 기류를 발생시키는 임펠러부, 상기 원료주입부와 연결되며, 상기 원료주입부로부터 상기 수용공간으로의 원료 이동 가능 여부를 결정하는 원료주입밸브부 및 상기 공기주입부와 연결되며, 상기 공기주입부로부터 상기 수용공간으로의 공기 이동 가능 여부를 결정하는 공기주입밸브부를 포함할 수 있다.In the silica fume densification device according to an embodiment of the present invention, in the silica fume densification device for densifying (densifying) silicon by-products of ultrafine particles generated during silicon manufacturing, a body formed in a cylindrical shape and having an accommodation space therein Part, a raw material injection part connected to the upper side of the main body and communicating with the receiving space so that the silicon by-product is injected into the receiving space, while being connected to the lower side of the main body part, the air is communicated with the receiving space An air injection part to be injected into the body part, a motor part that generates rotational force by power applied from the outside while being disposed on the upper side of the main body part, mounted in the motor part, and being disposed in the receiving space, from the motor part A rotating part rotated by an applied rotational force, an impeller part connected to the rotating part, interlocked with the rotating part, generating air flow in the receiving space, and connected to the raw material injection part, and raw material from the raw material injection part to the receiving space It may include a raw material injection valve unit for determining whether or not to move, and an air injection valve unit connected to the air injection unit and determining whether air can be moved from the air injection unit to the accommodation space.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치의 상기 임펠러부는, 상기 회전부와 수직하게 배치된 채, 상기 회전부의 하측단에 연결되는 연결부, 상기 연결부의 양측단을 매개하되, 바닥면과 평행하게 배치되는 환형부, 일측은 상기 회전부에 고정되고, 타측은 상기 연결부의 일측에 고정되며, 나선형으로 형성되는 제1 임펠러편 및 일측은 상기 회전부에 고정되고, 타측은 상기 연결부의 타측에 고정되며, 나선형으로 형성되는 제2 임펠러편을 구비할 수 있다.The impeller part of the silica fume densification device according to an embodiment of the present invention, arranged perpendicular to the rotation part, is connected to the lower end of the rotation part, and mediates both ends of the connection part, but parallel to the bottom surface. An annular portion to be disposed, one side is fixed to the rotation unit, the other side is fixed to one side of the connection unit, a first impeller piece formed in a spiral shape and one side is fixed to the rotation unit, the other side is fixed to the other side of the connection unit, A second impeller piece formed in a spiral shape may be provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치의 상기 제1 임펠러편은,평면으로 형성되며, 상기 연결부의 상측면과 밀착된 채, 고정되는 제1 하부고정부, 평면으로 형성되며, 상기 회전부의 옆면과 밀착된 채, 고정되는 제1 상부고정부 및 상기 제1 하부고정부와 상기 제1 상부고정부를 연결하며, 상기 본체부의 높이방향을 따라 나선형으로 형성되는 제1 헬리칼부를 구비하며, 상기 제2 임펠러편은, 평면으로 형성되며, 상기 연결부의 상측면과 밀착된 채, 고정되는 제2 하부고정부, 평면으로 형성되며, 상기 회전부의 옆면과 밀착된 채, 고정되는 제2 상부고정부 및 상기 제2 하부고정부와 상기 제2 상부고정부를 연결하며, 상기 높이방향을 따라 나선형으로 형성되는 제2 헬리칼부를 구비할 수 있다.The first impeller piece of the silica fume densification device according to an embodiment of the present invention is formed in a plane, and a first lower fixing part fixed in close contact with the upper surface of the connecting part, and formed in a plane, and the rotating part And a first upper fixing part fixed in close contact with the side surface of and connecting the first lower fixing part and the first upper fixing part, and having a first helical part formed in a spiral shape along the height direction of the main body part, , The second impeller piece is formed in a plane, a second lower fixing part fixed in close contact with the upper side of the connection part, and a second upper fixed part formed in a plane, in close contact with the side surface of the rotating part A fixing part and a second helical part connected to the second lower fixing part and the second upper fixing part and formed in a spiral shape along the height direction may be provided.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치의 상기 제1 헬리칼부는,제1 높이로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 높이방향을 대향한 채, 나선면을 형성하는 제1-1 나선면부, 제2 높이로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 본체부의 폭방향을 대향한 채, 나선면을 형성하는 제1-2 나선면부 및 뒤틀림 변형되어 상기 제1-1 나선면부 및 상기 제1-2 나선면부를 연결하는 제1 변곡면부를 구비하며, 상기 제2 헬리칼부는, 상기 제1 높이로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 높이방향을 대향한 채, 나선면을 형성하는 제2-1 나선면부, 상기 제2 높이로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 본체부의 폭방향을 대향한 채, 나선면을 형성하는 제2-2 나선면부 및 뒤틀림 변형되어 상기 제2-1 나선면부 및 상기 제2-2 나선면부를 연결하는 제2 변곡면부를 구비할 수 있다.The first helical part of the silica fume densification device according to an embodiment of the present invention is formed to have a first height, and the first-first helical surface part forming a helical surface with the upper and lower surfaces facing the height direction , Is formed at a second height, and the first and second helical surfaces are formed to form a helical surface while the upper and lower surfaces thereof face the width direction of the body unit, and the 1-1 helical surface unit and the 1-2 axially deformed to form a helical surface. A 2-1 spiral having a first inflection surface connecting the spiral surface, and the second helical part is formed at the first height, the upper and lower surfaces facing the height direction, and forming a spiral surface. A surface portion, formed at the second height, and a 2-2 spiral surface portion forming a spiral surface with an upper surface and a lower surface facing the width direction of the body portion, and the 2-1 spiral surface portion and the second -2 It is possible to have a second inflection surface portion connecting the spiral surface portion.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치의 상기 제1 헬리칼부는,상기 회전부의 원주방향을 따라, 180° 이동되는 경로로 형성되며, 상기 제2 헬리칼부는, 상기 회전부의 원주방향을 따라, 180° 이동되는 경로로 형성되고, 상기 제1 헬리칼부와 상기 제2 헬리칼부는, 동일한 형상으로 형성되되, 상호 대향하도록 배치될 수 있다.The first helical part of the silica fume densification device according to an embodiment of the present invention is formed in a path that moves 180° along the circumferential direction of the rotating part, and the second helical part is formed in a circumferential direction of the rotating part. Accordingly, the first helical part and the second helical part are formed in the same shape, and may be disposed to face each other.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 방법은, 실리콘 제조 시, 발생하는 초미립자의 규소 부산물을 치밀화(고밀도화) 하는 실리카 흄 치밀화 장치를 이용한 실리카 흄 치밀화 방법에 있어서, 규소 부산물을 준비하는 제1 단계, 상기 규소 부산물을 원통형의 본체부에 수용되도록, 상기 본체부의 상측에 연결된 원료주입부를 통해 상기 규소 부산물을 주입하는 제2 단계, 상기 본체부의 하부측에 연결된 공기주입부를 통해 상기 수용공간에 공기를 주입하는 제3 단계, 상기 본체부의 상측에 배치된 채, 외부로부터 인가된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 모터부를 구동하는 제4 단계 및 상기 모터부에 연결된 채, 상기 수용공간 내에서 회전되는 임펠러부를 통해 상기 수용공간 내의 규소 분산물 입자가 무작위적으로 충돌하도록 하는 제5 단계를 포함할 수 있다.In the silica fume densification method according to an embodiment of the present invention, in the silica fume densification method using a silica fume densification device for densifying (densifying) silicon by-products of ultrafine particles generated during silicon manufacturing, the first method for preparing silicon by-products Step, a second step of injecting the silicon by-product through a raw material injection part connected to the upper side of the main body so that the silicon by-product is accommodated in a cylindrical body part, and air into the receiving space through an air injection part connected to the lower side of the main body part. A third step of injecting a motor, disposed on the upper side of the main body, a fourth step of driving a motor that generates rotational force by power applied from the outside, and an impeller that is rotated within the receiving space while connected to the motor. It may include a fifth step of causing the silicon dispersion particles in the receiving space to collide randomly through the portion.
본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 방법의 상기 제2 단계는, 상기 규소 부산물의 입자 크기를 측정하는 제2-1 단계, 상기 규소 부산물의 투입량을 측정하는 제2-2 단계 및 상기 규소 부산물의 입자 크기와 투입량을 기초로, 상기 공기주입부의 상기 수용공간으로의 공기 분사속도 및 상기 모터부의 회전속도를 결정하는 제2-3 단계를 더 포함하며, 상기 제3 단계는, 상기 제2-3 단계에서 결정된 공기 분사속도로 구현되고, 상기 제4 단계는, 상기 제2-3 단계에서 결정된 상기 모터부의 회전속도로 구현될 수 있다. The second step of the method for densifying the silica fume according to an embodiment of the present invention includes step 2-1 of measuring the particle size of the silicon by-product, step 2-2 of measuring the amount of the silicon by-product, and the silicon Based on the particle size and the input amount of the by-product, it further comprises a 2-3 step of determining an air injection speed of the air injection unit into the accommodation space and a rotational speed of the motor unit, wherein the third step includes the second The air injection speed determined in step -3 may be implemented, and the fourth step may be implemented with the rotation speed of the motor unit determined in step 2-3.
본 발명에 의하면, 본체부 내부에 균일한 분포로 에어를 공급하고, 본체부 내부 공간에 상승기류를 형성하여, 본체부 내부 공간의 임펠러부와의 마찰이 균일하게 구현되도록 하여, 고품질의 실리카 흄을 제공할 수 있다.According to the present invention, air is supplied in a uniform distribution inside the body part, and a rising airflow is formed in the interior space of the body part, so that friction with the impeller part of the body part internal space is uniformly realized, and high quality silica fume Can provide.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치를 도시한 사진.
도 2는 도 1의 A를 확대한 확대도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치를 도시한 개략도.
도 4는 도 3의 B를 확대한 확대도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치의 헬리칼부를 설명하기 위한 개략도.1 is a photograph showing a silica fume densification apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of A in FIG. 1;
Figure 3 is a schematic diagram showing a silica fume densification apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of B in FIG. 3;
Figure 5 is a schematic diagram for explaining the helical portion of the silica fume densification apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to the presented embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add, change, or delete other elements within the scope of the same idea. Other embodiments included within the scope of the inventive concept may be easily proposed, but this will also be said to be included within the scope of the inventive concept.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.In addition, components having the same function within the scope of the same idea shown in the drawings of each embodiment will be described using the same reference numerals.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치를 도시한 사진이며, 도 2는 도 1의 A를 확대한 확대도이다.1 is a photograph showing a silica fume densification apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of A of FIG. 1.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치를 도시한 개략도이며, 도 4는 도 3의 B를 확대한 확대도이다.In addition, FIG. 3 is a schematic diagram showing a silica fume densification apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view of B of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치의 헬리칼부를 설명하기 위한 개략도이다.5 is a schematic diagram for explaining a helical part of a silica fume densification apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 장치(1, 이하 치밀화 장치)는, 실리콘 제조 시, 발생하는 초미립자의 규소 부산물을 치밀화(고밀도화) 하는 장치일 수 있다.1 to 5, a silica fume densification device (1, hereinafter, densification device) according to an embodiment of the present invention may be a device for densifying (densifying) silicon by-products of ultrafine particles generated during silicon manufacturing. .
상기 실리카 흄(Silica Fume)은, 실리콘, 페로실리콘 등을 제조하기 위한 원료인 규석을 사용하여, 환원제등을 전기로에 투입하여 약 2,000℃의 고온에서 반응시키는 도중에 중간생성물인 SiO로 가스화하여, 공기에 의해 산화하여 SiO2 초미립자(평균 0.15㎛)로 생성된 구형 생성물이다.The silica fume is gasified into SiO, an intermediate product, in the middle of reacting at a high temperature of about 2,000°C by introducing a reducing agent into an electric furnace using silica, which is a raw material for producing silicon, ferrosilicon, etc. It is a spherical product that is oxidized by and produced into ultrafine SiO2 particles (average 0.15㎛).
그리고, 치밀화란, 실리카 흄(Silica Fume)입자들이 공기 혹은 기타 영향으로 개별 입자들이 서로 부딪히면, 입자들이 비교적 약한 결합으로 두 원자가 가까이 접근할 때, 원자의 핵을 둘러싸고 있는 전자 구름에 변동이 생기고, 이로 인해 약한 정전기적 인력이 만들어진다. 이로 인해, 원자들이 접착력(반데르발스 결합)을 가지게 되는데, 이를 치밀화(고밀도화, Densification)라 정의한다.In addition, densification means that when individual particles collide with each other due to air or other influences of silica fume particles, when the two atoms approach each other with a relatively weak bond, fluctuations in the electron cloud surrounding the nucleus of the atom occur. This creates a weak electrostatic attraction. Due to this, the atoms have adhesion (van der Waals bond), which is defined as densification (densification).
본 발명의 치밀화 장치(1)는, 본체부(10), 원료주입부(20), 공기주입부(30), 모터부(40), 회전부(50), 임펠러부(60), 원료주입밸브부(70), 공기주입밸브부(80)를 포함할 수 있다.The
상기 본체부(10)는, 원통형으로 형성되며, 내부의 수용공간을 구비할 수 있다.The
상기 원료주입부(20)는, 상기 본체부(10)의 상측에 연결된 채, 상기 수용공간과 연통되어 상기 규소 부산물이 상기 수용공간에 주입되도록 할 수 있다.The raw
상기 공기주입부(30)는, 상기 본체부(10)의 하측에 연결된 채, 상기 수용공간과 연통되어 공기가 상기 수용공간에 주입되도록 할 수 있다.The
상기 모터부(40)는, 상기 본체부(10)의 상측에 배치된 채, 외부로부터 인가된 전원에 의해 회전력을 발생시킬 수 있다.The
상기 회전부(50)는, 상기 모터부(40)에 장착되며, 상기 수용공간에 배치된 채, 상기 모터부(40)로부터 인가된 회전력에 회전될 수 있다.The
상기 임펠러부(60)는, 상기 회전부(50)에 연결된 채, 상기 회전부(50)와 연동되고, 상기 수용공간 내에 기류를 발생시킬 수 있다.The
구체적으로, 상기 임펠러부(60)는, 연결부(63), 환형부(65), 제1 임펠러편(61) 및 제2 임펠러편(62)을 구비할 수 있다.Specifically, the
상기 연결부(63)는, 상기 회전부(50)와 수직하게 배치된 채, 상기 회전부(50)의 하측단에 연결될 수 있다.The
상기 환형부(65)는, 상기 연결부(63)의 양측단을 매개하되, 바닥면과 평행하게 배치될 수 있다.The
상기 제1 임펠러편(61)은, 일측은 상기 회전부(50)에 고정되고, 타측은 상기 연결부(63)의 일측에 고정되며, 나선형으로 형성될 수 있다.One side of the
상기 제1 임펠러편(61)은, 제1 하부고정부(611), 제1 상부고정부(612) 및 제1 헬리칼부(615)를 구비할 수 있다.The
상기 제1 하부고정부(611)는, 평면으로 형성되며, 상기 연결부(63)의 상측면과 밀착된 채, 상기 연결부(63)에 고정될 수 있다.The first
상기 제1 상부고정부(612)는, 평면으로 형성되며, 상기 회전부(50)의 옆면과 밀착된 채, 상기 회전부(50)에 고정될 수 있다.The first
상기 제1 헬리칼부(615)는, 상기 제1 하부고정부(611)와 상기 제1 상부고정부(612)를 연결하며, 상기 본체부(10)의 높이방향을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.The first
구체적으로, 상기 제1 헬리칼부(615)는, 제1-1 나선면부(615a), 제1-2 나선면부(615b) 및 제1 변곡면부(615c)를 구비할 수 있다.Specifically, the first
상기 제1-1 나선면부(615a)는, 제1 높이(H1)로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 높이방향(Z)을 대향한 채, 나선면을 형성할 수 있다. 참고로, 상기 제1-1 나선면부(615a)는, 도 5(a)와 같은 형태로 형성될 수 있다. The 1-1
상기 제1-2 나선면부(615b)는, 제2 높이(H2)로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 본체부(10)의 폭방향(X)을 대향한 채, 나선면을 형성할 수 있다. 참고로, 상기 제1-2 나선면부(615b)는, 도 5(b)와 같은 형태로 형성될 수 있다. The 1-2
상기 제1 변곡면부(615c)는, 뒤틀림 변형되어 상기 제1-1 나선면부(615a) 및 상기 제1-2 나선면부(615b)를 연결할 수 있다.The first
또한, 상기 제1 헬리칼부(615)는, 상기 회전부(50)의 원주방향을 따라, 180° 이동되는 경로로 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 헬리칼부(615)는, 상기 회전부(50)의 둘레를 반바퀴 둘러 형성될 수 있다.In addition, the first
상기 제2 임펠러편(62)은, 일측은 상기 회전부(50)에 고정되고, 타측은 상기 연결부(63)의 타측에 고정되며, 나선형으로 형성될 수 있다.One side of the
상기 제2 임펠러편(62)은, 제2 하부고정부, 제2 상부고정부 및 제2 헬리칼부를 구비할 수 있다.The
상기 제2 하부고정부는, 평면으로 형성되며, 상기 연결부(63)의 상측면과 밀착된 채, 상기 연결부(63)에 고정될 수 있다.The second lower fixing part may be formed in a plane shape, and may be fixed to the
상기 제2 상부고정부는, 평면으로 형성되며, 상기 회전부(50)의 옆면과 밀착된 채, 상기 회전부(50)에 고정될 수 있다.The second upper fixing part may be formed in a plane and fixed to the
상기 제2 헬리칼부는, 상기 제2 하부고정부와 상기 제2 상부고정부를 연결하며, 상기 높이방향을 따라 나선형으로 형성될 수 있다.The second helical part connects the second lower fixing part and the second upper fixing part, and may be formed in a spiral shape along the height direction.
구체적으로, 상기 제2 헬리칼부는, 제2-1 나선면부(625a), 제2-2 나선면부(625b) 및 제2 변곡면부(625c)를 구비할 수 있다.Specifically, the second helical portion may include a 2-1
상기 제2-1 나선면부(625a)는, 상기 제1 높이(H1)로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 높이방향(Z)을 대향한 채, 나선면을 형성할 수 있다. 참고로, 상기 제2-1 나선면부(625a)는, 도 5(a)와 같은 형태로 형성될 수 있다. The 2-1
상기 제2-2 나선면부(625b)는, 상기 제2 높이(H2)로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 본체부(10)의 폭방향(X)을 대향한 채, 나선면을 형성할 수 있다. . 참고로, 상기 제2-2 나선면부(625b)는, 도 5(b)와 같은 형태로 형성될 수 있다. The 2-2
상기 제2 변곡면부(625c)는, 뒤틀림 변형되어 상기 제2-1 나선면부(625a) 및 상기 제2-2 나선면부(625b)를 연결하는 제2 변곡면부(625c)를 구비할 수 있다.The second
또한, 상기 제2 헬리칼부는, 상기 회전부(50)의 원주방향을 따라, 180° 이동되는 경로로 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 제2 헬리칼부는, 상기 회전부(50)의 둘레를 반바퀴 둘러 형성될 수 있다.In addition, the second helical part may be formed as a path moving 180° along the circumferential direction of the
상기 제1 헬리칼부(615)와 상기 제2 헬리칼부는, 동일한 형상으로 형성되되, 상호 대향하도록 배치될 수 있다.The first
상기 원료주입밸브부(70)는, 상기 원료주입부(20)와 연결되며, 상기 원료주입부(20)로부터 상기 수용공간으로의 원료 이동 가능 여부를 결정할 수 있다.The raw material
상기 공기주입밸브부(80)는, 상기 공기주입부(30)와 연결되며, 상기 공기주입부(30)로부터 상기 수용공간으로의 공기 이동 가능 여부를 결정할 수 있다.The air
본 발명의 치밀화 장치(1)는, 상기 원료주입부(20)를 통해 상기 본체부(10) 내부의 수용공간으로 주입된 실리카 흄(S)이 상기 수용공간 내에서 회전부(50)의 회전에 따른 임펠러부(60)와의 마찰 또는 기류에 의한 상호 간의 마찰에 의해 치밀화 되도록 하는 장치이다.In the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 흄 치밀화 방법(이하 치밀화 방법)은, 실리콘 제조 시, 발생하는 초미립자의 규소 부산물을 치밀화(고밀도화) 하는 실리카 흄 치밀화 장치(1)를 이용하는 방법일 수 있다.On the other hand, the silica fume densification method according to an embodiment of the present invention (hereinafter, the densification method) may be a method using a silica
여기서, 실리카 흄 치밀화 장치(1)는 도 1 내지 도 5를 참조로 설명한 치밀화 장치(1)일 수 있다.Here, the silica
본 발명의 치밀화 방법은, 제1 단계 내지 제5 단계를 포함할 수 있다.The densification method of the present invention may include a first step to a fifth step.
제1 단계는, 규소 부산물을 준비하는 단계일 수 있다.The first step may be a step of preparing a silicon by-product.
제2 단계는, 상기 규소 부산물을 원통형의 본체부(10)에 수용되도록, 상기 본체부(10)의 상측에 연결된 원료주입부(20)를 통해 상기 규소 부산물을 주입하는 단계일 수 있다.The second step may be a step of injecting the silicon by-product through the raw
상기 제2 단계는, 상기 규소 부산물의 입자 크기를 측정하는 제2-1 단계, 상기 규소 부산물의 투입량을 측정하는 제2-2 단계 및 상기 규소 부산물의 입자 크기와 투입량을 기초로, 상기 공기주입부(30)의 상기 수용공간으로의 공기 분사속도 및 상기 모터부(40)의 회전속도를 결정하는 제2-3 단계를 더 포함할 수 있다.The second step includes step 2-1 of measuring the particle size of the silicon by-product, step 2-2 of measuring the input amount of the silicon by-product, and the air injection based on the particle size and the amount of the silicon by-product. It may further include a 2-3rd step of determining an air injection speed of the
제3 단계는, 상기 본체부(10)의 하부측에 연결된 공기주입부(30)를 통해 상기 수용공간에 공기를 주입하는 단계일 수 있다.The third step may be a step of injecting air into the accommodation space through the
상기 제3 단계는, 상기 제2-3 단계에서 결정된 공기 분사속도로 구현될 수 있다.The third step may be implemented at the air injection speed determined in step 2-3.
또한, 상기 제3 단계는, 상기 제2-3 단계에서 결정된 공기 분사속도로 구현되되, 분사와 분사 정지가 일정시간 간격으로 교번적으로 바뀌도록 분사되어, 상기 수용공간 내의 기류가 와류를 형성하도록 할 수 있다.In addition, the third step is implemented at the air injection speed determined in step 2-3, but the injection and the injection stop are sprayed so that they alternately change at regular time intervals, so that the airflow in the accommodation space forms a vortex. can do.
제4 단계는, 상기 본체부(10)의 상측에 배치된 채, 외부로부터 인가된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 모터부(40)를 구동하는 단계일 수 있다.The fourth step may be a step of driving the
상기 제4 단계는, 상기 제2-3 단계에서 결정된 상기 모터부(40)의 회전속도로 구현될 수 있다.The fourth step may be implemented with the rotational speed of the
또한, 상기 제4 단계는, 상기 제2-3 단계에서 결정된 모터부(40)의 회전속도로 구현되되, 시계 방향과 반시계 방향이 일정시간 간격으로 교번적으로 바뀌도록 회전될 수 있다. In addition, the fourth step may be implemented at the rotational speed of the
제5 단계는, 상기 모터부(40)에 연결된 채, 상기 수용공간 내에서 회전되는 임펠러부(60)를 통해 상기 수용공간 내의 규소 분산물 입자가 무작위적으로 충돌하도록 하는 단계일 수 있다.The fifth step may be a step of causing the silicon dispersion particles in the accommodation space to collide randomly through the
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.In the above, the configuration and features of the present invention have been described based on the embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited thereto, and it is understood that various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art, and therefore, such changes or modifications are found to belong to the appended claims.
1: 실리카 흄 치밀화 장치
10: 본체부
20: 원료주입부
30: 공기주입부
40: 모터부
50: 회전부
60: 임펠러부
70: 원료주입밸브부
80: 공기주입밸브부1: Silica fume densification device
10: main body
20: raw material injection unit
30: air inlet
40: motor unit
50: rotating part
60: impeller part
70: raw material injection valve part
80: air injection valve part
Claims (6)
원통형으로 형성되며, 내부의 수용공간을 구비하는 본체부;
상기 본체부의 상측에 연결된 채, 상기 수용공간과 연통되어 상기 규소 부산물이 상기 수용공간에 주입되도록 하는 원료주입부;
상기 본체부의 하측에 연결된 채, 상기 수용공간과 연통되어 공기가 상기 수용공간에 주입되도록 하는 공기주입부;
상기 본체부의 상측에 배치된 채, 외부로부터 인가된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 모터부;
상기 모터부에 장착되며, 상기 수용공간에 배치된 채, 상기 모터부로부터 인가된 회전력에 회전되는 회전부;
상기 회전부에 연결된 채, 상기 회전부와 연동되고, 상기 수용공간 내에 기류를 발생시키는 임펠러부;
상기 원료주입부와 연결되며, 상기 원료주입부로부터 상기 수용공간으로의 원료 이동 가능 여부를 결정하는 원료주입밸브부; 및
상기 공기주입부와 연결되며, 상기 공기주입부로부터 상기 수용공간으로의 공기 이동 가능 여부를 결정하는 공기주입밸브부;를 포함하고,
상기 임펠러부는,
상기 회전부와 수직하게 배치된 채, 상기 회전부의 하측단에 연결되는 연결부,
상기 연결부의 양측단을 매개하되, 바닥면과 평행하게 배치되는 환형부,
일측은 상기 회전부에 고정되고, 타측은 상기 연결부의 일측에 고정되며, 나선형으로 형성되는 제1 임펠러편 및
일측은 상기 회전부에 고정되고, 타측은 상기 연결부의 타측에 고정되며, 나선형으로 형성되는 제2 임펠러편을 구비하며,
상기 제1 임펠러편은,
평면으로 형성되며, 상기 연결부의 상측면과 밀착된 채, 고정되는 제1 하부고정부, 평면으로 형성되며, 상기 회전부의 옆면과 밀착된 채, 고정되는 제1 상부고정부 및 상기 제1 하부고정부와 상기 제1 상부고정부를 연결하며, 상기 본체부의 높이방향을 따라 나선형으로 형성되는 제1 헬리칼부를 구비하며,
상기 제2 임펠러편은,
평면으로 형성되며, 상기 연결부의 상측면과 밀착된 채, 고정되는 제2 하부고정부, 평면으로 형성되며, 상기 회전부의 옆면과 밀착된 채, 고정되는 제2 상부고정부 및 상기 제2 하부고정부와 상기 제2 상부고정부를 연결하며, 상기 높이방향을 따라 나선형으로 형성되는 제2 헬리칼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리카 흄 치밀화 장치.
In the silica fume densification device for densifying (densifying) the silicon by-products of ultrafine particles generated during silicon production,
A body portion formed in a cylindrical shape and having an accommodation space therein;
A raw material injection unit connected to the upper side of the main body and communicating with the receiving space so that the silicon by-product is injected into the receiving space;
An air injection unit connected to the lower side of the main body and communicating with the receiving space to allow air to be injected into the receiving space;
A motor unit disposed on the upper side of the main body and generating a rotational force by power applied from the outside;
A rotating unit mounted on the motor unit, disposed in the accommodation space, and rotated by a rotational force applied from the motor unit;
An impeller part connected to the rotating part, interlocked with the rotating part, and generating an airflow in the accommodation space;
A raw material injection valve connected to the raw material injection part and configured to determine whether the raw material can be moved from the raw material injection part to the receiving space; And
And an air injection valve connected to the air injection unit and configured to determine whether air can be moved from the air injection unit to the accommodation space; and
The impeller part,
A connection part disposed perpendicular to the rotation part and connected to the lower end of the rotation part,
An annular portion that mediates both ends of the connection portion and is disposed parallel to the bottom surface,
One side is fixed to the rotating part, the other side is fixed to one side of the connection part, a first impeller piece formed in a spiral shape and
One side is fixed to the rotating part, the other side is fixed to the other side of the connection part, and has a second impeller piece formed in a spiral shape,
The first impeller piece,
A first lower fixing part formed in a plane and fixed in close contact with the upper side of the connection part, and a first upper fixing part fixed in close contact with the side surface of the rotating part and fixed in a plane It connects the top and the first upper fixing portion, and includes a first helical portion formed in a spiral shape along the height direction of the body portion,
The second impeller piece,
A second lower fixing part formed in a plane and in close contact with the upper side of the connection part and fixed, and a second upper fixing part formed in a plane and fixed in close contact with the side surface of the rotating part, and the second lower height. A silica fume densification apparatus comprising: a second helical portion connecting the top and the second upper fixing portion and formed in a spiral shape along the height direction.
상기 제1 헬리칼부는,
제1 높이로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 높이방향을 대향한 채, 나선면을 형성하는 제1-1 나선면부, 제2 높이로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 본체부의 폭방향을 대향한 채, 나선면을 형성하는 제1-2 나선면부 및 뒤틀림 변형되어 상기 제1-1 나선면부 및 상기 제1-2 나선면부를 연결하는 제1 변곡면부를 구비하며,
상기 제2 헬리칼부는,
상기 제1 높이로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 높이방향을 대향한 채, 나선면을 형성하는 제2-1 나선면부, 상기 제2 높이로 형성되며, 상면 및 하면이 상기 본체부의 폭방향을 대향한 채, 나선면을 형성하는 제2-2 나선면부 및 뒤틀림 변형되어 상기 제2-1 나선면부 및 상기 제2-2 나선면부를 연결하는 제2 변곡면부를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리카 흄 치밀화 장치.
The method of claim 1,
The first helical part,
It is formed at a first height, and the upper and lower surfaces are opposite to the height direction, the 1-1 helical surface portion forming a helical surface, and formed at a second height, and the upper surface and the lower surface face the width direction of the main body. And a first inflection surface portion that forms a spiral surface and a first inflection surface portion that is twist-deformed to connect the first-1 spiral surface portion and the 1-2 helix surface portion,
The second helical part,
It is formed at the first height, the upper surface and the lower surface facing the height direction, the 2-1 helix surface portion forming a helix surface, the second height is formed, the upper surface and the lower surface are the width direction of the body portion Silica fume, characterized in that it has a 2-2 helical surface portion facing each other, forming a helical surface, and a second curved surface portion that is twisted and deformed to connect the 2-1 helical surface portion and the 2-2 helical surface portion Densification device.
상기 제1 헬리칼부는,
상기 회전부의 원주방향을 따라, 180° 이동되는 경로로 형성되며,
상기 제2 헬리칼부는,
상기 회전부의 원주방향을 따라, 180° 이동되는 경로로 형성되고,
상기 제1 헬리칼부와 상기 제2 헬리칼부는, 동일한 형상으로 형성되되, 상호 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 실리카 흄 치밀화 장치.
The method of claim 1,
The first helical part,
It is formed as a path that moves 180° along the circumferential direction of the rotation part,
The second helical part,
It is formed in a path that moves 180° along the circumferential direction of the rotation part,
The first helical part and the second helical part are formed in the same shape and disposed to face each other.
규소 부산물을 준비하는 제1 단계;
상기 규소 부산물을 원통형의 본체부에 수용되도록, 상기 본체부의 상측에 연결된 원료주입부를 통해 상기 규소 부산물을 주입하는 제2 단계;
상기 본체부의 하부측에 연결된 공기주입부를 통해 상기 본체부의 수용공간에 공기를 주입하는 제3 단계;
상기 본체부의 상측에 배치된 채, 외부로부터 인가된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 모터부를 구동하는 제4 단계; 및
상기 모터부에 연결된 채, 상기 수용공간 내에서 회전되는 임펠러부를 통해 상기 수용공간 내의 규소 분산물 입자가 무작위적으로 충돌하도록 하는 제5 단계;를 포함하고,
상기 제2 단계는,
상기 규소 부산물의 입자 크기를 측정하는 제2-1 단계,
상기 규소 부산물의 투입량을 측정하는 제2-2 단계 및
상기 규소 부산물의 입자 크기와 투입량을 기초로, 상기 공기주입부의 상기 수용공간으로의 공기 분사속도 및 상기 모터부의 회전속도를 결정하는 제2-3 단계를 더 포함하며,
상기 제3 단계는,
상기 제2-3 단계에서 결정된 공기 분사속도로 구현되고,
상기 제4 단계는,
상기 제2-3 단계에서 결정된 상기 모터부의 회전속도로 구현되며,
상기 제5 단계의 상기 임펠러부는,
상기 모터부에 장착되며 상기 수용공간에 배치된 채 상기 모터부로부터 인가된 회전력에 회전되는 회전부와 수직하게 배치된 채, 상기 회전부의 하측단에 연결되는 연결부,
상기 연결부의 양측단을 매개하되, 바닥면과 평행하게 배치되는 환형부,
일측은 상기 회전부에 고정되고, 타측은 상기 연결부의 일측에 고정되며, 나선형으로 형성되는 제1 임펠러편 및
일측은 상기 회전부에 고정되고, 타측은 상기 연결부의 타측에 고정되며, 나선형으로 형성되는 제2 임펠러편을 구비하며,
상기 제1 임펠러편은,
평면으로 형성되며, 상기 연결부의 상측면과 밀착된 채, 고정되는 제1 하부고정부, 평면으로 형성되며, 상기 회전부의 옆면과 밀착된 채, 고정되는 제1 상부고정부 및 상기 제1 하부고정부와 상기 제1 상부고정부를 연결하며, 상기 본체부의 높이방향을 따라 나선형으로 형성되는 제1 헬리칼부를 구비하며,
상기 제2 임펠러편은,
평면으로 형성되며, 상기 연결부의 상측면과 밀착된 채, 고정되는 제2 하부고정부, 평면으로 형성되며, 상기 회전부의 옆면과 밀착된 채, 고정되는 제2 상부고정부 및 상기 제2 하부고정부와 상기 제2 상부고정부를 연결하며, 상기 높이방향을 따라 나선형으로 형성되는 제2 헬리칼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리카 흄 치밀화 방법.In the silica fume densification method using a silica fume densification device for densifying (densifying) silicon by-products of ultrafine particles generated during silicon production,
A first step of preparing a silicon by-product;
A second step of injecting the silicon by-product through a raw material injection unit connected to an upper side of the main body so that the silicon by-product is accommodated in a cylindrical body;
A third step of injecting air into the receiving space of the main body through an air injection unit connected to the lower side of the main body;
A fourth step of driving a motor unit that is disposed above the main body and generates a rotational force by power applied from the outside; And
A fifth step of causing the silicon dispersion particles in the accommodation space to collide randomly through an impeller part rotated in the accommodation space while being connected to the motor part; Including,
The second step,
Step 2-1 of measuring the particle size of the silicon by-product,
Step 2-2 of measuring the input amount of the silicon by-product and
Based on the particle size and input amount of the silicon by-product, further comprising a 2-3 step of determining an air injection speed into the accommodation space of the air injection part and a rotation speed of the motor part,
The third step,
It is implemented at the air injection speed determined in step 2-3,
The fourth step,
It is implemented at the rotational speed of the motor unit determined in step 2-3,
The impeller portion of the fifth step,
A connection part mounted on the motor part and connected to a lower end of the rotation part while being disposed in the accommodation space and disposed perpendicularly to the rotation part rotated by the rotational force applied from the motor part,
An annular portion that mediates both ends of the connection portion and is disposed parallel to the bottom surface,
One side is fixed to the rotating part, the other side is fixed to one side of the connection part, a first impeller piece formed in a spiral shape and
One side is fixed to the rotation unit, the other side is fixed to the other side of the connection unit, and has a second impeller piece formed in a spiral shape,
The first impeller piece,
A first lower fixing part formed in a plane and fixed in close contact with the upper side of the connecting part, and a first upper fixing part fixed in close contact with the side surface of the rotating part and fixed in a plane It connects the top and the first upper fixing portion, and includes a first helical portion formed in a spiral shape along the height direction of the body portion,
The second impeller piece,
A second lower fixing part formed in a plane, in close contact with the upper side of the connection part and fixed, and a second upper fixing part formed in a plane and fixed in close contact with the side surface of the rotating part, and the second lower height A method for densifying silica fume, comprising: a second helical portion connecting the top and the second upper fixing portion and formed in a spiral shape along the height direction.
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|---|---|---|---|
| KR1020200171639A KR102241351B1 (en) | 2020-12-09 | 2020-12-09 | Apparatus and method for silica fume densification |
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|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2020
- 2020-12-09 KR KR1020200171639A patent/KR102241351B1/en active
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