KR102428680B1 - Method for manufacturing spherical alumina balls from recycled waste slag - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a spherical alumina ball by recycling a waste slag, which can mass-produce a high-quality spherical alumina ball, comprising: a first step (S100) of introducing a thermite slag; a second step (S200) of adding a waste aluminum dross; a third step (S300) of generating a molten slag in a completely molten state; and a fourth step (S400) of manufacturing and producing a spherical alumina ball.

Description

폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법{Method for manufacturing spherical alumina balls from recycled waste slag}Method for manufacturing spherical alumina balls from recycled waste slag

본 발명은 알루미나 볼 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속 테르밋 제련에서 발생하는 테르밋 슬래그와 알루미늄 용해공장의 반사로 등에서 발생하는 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 재활용하여 Al2O3 함량이 높은 구 형상의 알루미나 볼을 제조할 수 있도록 한 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an alumina ball, and more particularly, by recycling the thermite slag generated in continuous thermite smelting and aluminum dross generated in the reflection furnace of an aluminum melting plant, etc. to have a high Al 2 O 3 content. It relates to a method for manufacturing a spherical alumina ball in which waste slag that can be manufactured to produce a spherical alumina ball is recycled.

일반적으로, 알루미나(Alumina)는 알루미늄의 산화물로 실리카와 함께 세라믹스의 주요 재료로 사용된다. 알루미늄과 산소의 화합물인 산화알루미늄(Al2O3)을 알루미나라 칭하는데, 내열성 및 내화학성과 높은 강도와 경도 등 세라믹스가 필요로 하는 성질을 거의 다 가지고 있어 많이 이용되는 물질이다. 알루미나가 들어있는 광물은 보크사이트(Bauxite)이고 이 보크사이트에서 알루미나를 산출하기 위해서는 고도의 화학적인 정제 기술이 필요하다.In general, alumina is an oxide of aluminum and is used as a main material of ceramics together with silica. Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which is a compound of aluminum and oxygen, is called alumina, and it has almost all the properties required for ceramics, such as heat resistance, chemical resistance, and high strength and hardness, and is therefore widely used. The mineral containing alumina is bauxite, and a high degree of chemical refining technology is required to produce alumina from this bauxite.

특히, 알루미나는 경도가 높아 일반 금속재료보다 15~20배 높은 내마모성을 가지고 있으며, 내열성 및 내화학성이 뛰어난 특징을 가지고 있는데, 이 때문에 스파크 플러그, 절연애자, 연마재, 내화물, 세라믹 타일, 유리, 절삭공구, 섬유 등 광범위하게 사용되고 있다.In particular, alumina has abrasion resistance 15 to 20 times higher than that of general metal materials due to its high hardness, and has excellent heat resistance and chemical resistance. It is widely used in tools, textiles, etc.

기존의 알루미나 분말의 제조방법은 1,888년 오스트리아의 바이어(K.J Bayer)가 고안한 바이어법이 있는데, 바이어법은 세계적으로 가장 널리 매장돼 있는 보크사이트 광을 출발물질로 현재까지 가장 많이 사용되는 추출방법이다. 보크사이트란 일반적으로 Al2O3·nH2O라는 화학식을 지닌 광물이다. 또한 바이어법에서 알루미나를 정제 하는 방법은 가성소다(NaOH)로 보크사이트를 용해해 알루미나를 추출하는 방법이며, 구체적으로 설명하면, 보크사이트를 가열 가압 상태에서 고농도의 가성소다에 녹여 소듐알루미네이트(NaAlO2)를 만들고, 방치 및 여과 공정을 거쳐서 용해되지 않은 불순물을 제거한 후, 깁사이트(Gibbsite)를 종자(Seed)로 첨가하여, 온도에 따른 용해도 차이를 이용하여 소듐알루미네이트를 가수분해함으로써 수산화알루미늄(Al(OH)3)으로 석출시킨 후 이를 하소(Calcination)하여 알루미나를 제조하는 방법이다. 이와 같은 기존의 방법은 복잡한 과정을 거쳐 알루미니를 제조해야 하며, 용융하더라도 밀도를 높여줘야 기계적 성질이 우수한 세라믹이 될 수 있다.The existing method for producing alumina powder is the Bayer method devised by K.J Bayer of Austria in 1888. The Bayer method is the most widely used extraction method so far, starting with bauxite, which is the most widely deposited in the world. to be. Bauxite is a mineral with the general formula Al2O3·nH2O. In addition, the method of purifying alumina in the Bayer method is a method of extracting alumina by dissolving bauxite with caustic soda (NaOH). After making NaAlO2) and removing undissolved impurities through leaving and filtering processes, Gibbsite is added as a seed, and sodium aluminate is hydrolyzed using the solubility difference depending on temperature to hydrolyze aluminum hydroxide. This is a method of producing alumina by precipitating (Al(OH)3) and calcining it. In this conventional method, alumina must be manufactured through a complicated process, and even if it is melted, the density must be increased to obtain a ceramic with excellent mechanical properties.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0017870호(2015. 02. 23)의 테르밋반응을 이용한 망간의 회수방법에 의하면, 망간폐기물, 알루미늄 및 산화칼슘을 혼합하는 혼합물제조 및 교반을 통해 도가니로에 투입하여 용융하는 테르밋반응을 실시한 후 냉각시켜 망간을 회수하도록 되어 있다.On the other hand, according to the method for recovering manganese using thermite reaction of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0017870 (February 23, 2015), a mixture of manganese waste, aluminum and calcium oxide is prepared and stirred into a crucible. After carrying out a thermite reaction that melts by putting it in a furnace, it is cooled to recover manganese.

그러나 위 특허기술은 배치(Batch) 타입의 테르밋 제련이며, 망간폐기물, 알루미늄 및 산화칼슘을 혼합하는 혼합물제조 및 교반을 통해 테르밋반응을 실시하기 때문에 슬래그는 한 덩어리로 냉각된 고체 슬래그이기 때문에 원하는 고품위의 망간을 회수하기 위해서는 별도의 후속조치가 따르는 문제점이 있다. 즉 이 슬래그를 사용이 가능한 입자로 만들기 위해서는 파쇄와 분쇄를 거쳐야 한다. 이들 슬래그를 분쇄하게 되면 다각형의 입자가 될 뿐 아니라 입자 내부에는 파쇄 충격에 의해 크랙이 남아있고 사용 중에 쉽게 부스러지는 단점까지 있는 제품이 된다. 또한 구형의 알루미나 볼을 만들기 위해서는 그라인더나 맷돌을 이용하여 갈아야 한다.However, the above patented technology is a batch-type thermite smelting, and because the thermite reaction is carried out through the preparation and stirring of a mixture of manganese waste, aluminum and calcium oxide, the slag is solid slag cooled in one lump, so the desired high quality There is a problem in that separate follow-up measures are required to recover manganese. In other words, in order to make this slag into usable particles, it must go through crushing and pulverization. When these slags are crushed, not only polygonal particles are formed, but also cracks remain inside the particles due to the crushing impact, and the product has the disadvantage of being easily broken during use. Also, in order to make a spherical alumina ball, it must be ground using a grinder or a millstone.

따라서 본 발명의 목적은, 연속 테르밋 제련에서 발생하는 용융 상태의 테르밋 슬래그를 LF(Ladle Furnace)로 유입시킨 후, 알루미늄 용해공장의 반사로 등에서 발생하는 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 첨가하여 고온의 열을 가해 슬래그 및 드로스를 용융시켜 공기분사 또는 원심분사를 통해 Al2O3 함량이 80 중량%(wt%) 이상의 구 형상의 알루미나 볼을 제조할 수 있도록 한 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법을 제공하는데 있다.Therefore, an object of the present invention is to introduce the thermite slag in the molten state generated in continuous thermite smelting into the LF (Ladle Furnace), and then add aluminum dross generated from the reflection furnace of an aluminum melting plant to high temperature A spherical shape of recycled waste slag that melts slag and dross by applying heat to produce spherical alumina balls with Al 2 O 3 content of 80 wt% or more (wt%) through air or centrifugal spraying. To provide a method for manufacturing alumina balls.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 연속 테르밋 제련 시스템에서 발생하는 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 유입구(210)를 통해 인입시키는 제1 단계(S100)와; 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)에 인입된 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)에 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 높이기 위해 알루미늄 용해공장의 반사로에서 발생하는 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 상기 용융로(200)의 투입구(220)를 통해 첨가시키는 제2 단계(S200)와; 상기 알루미늄 드로스의 첨가로 낮아진 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 용융 온도를 높이기 위해서는 Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 공급되는 전류에 의한 열원으로 승온(Temperature Increase)시켜 완전한 용융 상태의 용융 슬래그(Molten Slag)를 생성시키는 제3 단계(S300)와; 상기 용융 슬래그를 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 출탕구(250)를 통해 출탕 시 공기분사(Atomizing) 또는 원심분사(Centrifugal Spray)를 통해 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 제4 단계(S400)를 갖는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법을 제공한다.According to the feature of the present invention for achieving the above object, the inlet 210 of the melting furnace 200 of the ladle furnace (LF) type thermit slag in the molten state generated in the continuous thermite smelting system (Thermit Slag) ) and a first step (S100) of introducing it through; In order to increase the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in thermit slag in the molten state introduced into the ladle furnace (LF) type melting furnace 200, generated in the reflection furnace of the aluminum melting plant a second step (S200) of adding waste aluminum dross through the inlet 220 of the melting furnace 200; In order to increase the melting temperature of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 lowered by the addition of the aluminum dross, the temperature is raised as a heat source by the current supplied to the arc electrode 230 or the plasma torch 240 . (Temperature Increase) to generate molten slag in a completely molten state (Molten Slag) a third step (S300) and; When tapping the molten slag through the tapping port 250 of the ladle furnace 200 of the ladle furnace (LF) type, a spherical alumina ball is formed through atomizing or centrifugal spraying. It provides a spherical alumina ball manufacturing method using waste slag, characterized in that it has a fourth step (S400) of manufacturing and manufacturing.

본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)는, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 유입구(210)를 통해 70~80 중량%(wt%)가 자동으로 유입되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the thermite slag in the molten state is 70 to 80% by weight through the inlet 210 of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 ( wt%) is automatically introduced.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 투입구(220)를 통해 20~30 중량%(wt%)가 투입되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the aluminum dross (Aluminum Dross) is 20-30 wt% (wt) through the inlet 220 of the ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 %) is input.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 알루미늄 용해공장에서 발생하는 분말 상태의 폐 드로스가 재활용되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the aluminum dross (Aluminum Dross) is characterized in that the powdery waste dross generated in the aluminum melting plant is recycled.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 알루미늄 용해공장에서 발생하는 분말 상태의 폐 드로스는 냉재의 상태로 사용되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the aluminum dross is characterized in that the powdery waste dross generated in the aluminum melting plant is used as a cold material.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 제3 단계의 승온(Temperature Increase) 방법은, 브라운가스 열원이 포함되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the method of increasing the temperature of the third step (Temperature Increase) is characterized in that the Brown gas heat source is included.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하기 위한 공기분사는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 압축공기로 분사하여 대기 중으로 날리면 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구형의 크고 작은 입자의 볼이 생성되는 것을 대기 중에서 냉각시키는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the air injection for manufacturing and producing the spherical alumina balls, when the molten slag of the third step is sprayed with compressed air and blown into the atmosphere, the magnetic surface tension of the slag It is characterized by cooling in the atmosphere that the balls of spherical large and small particles are generated by

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 공기분사는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 압축공기로 분사하여 대기 중으로 날리면 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구형의 크고 작은 입자의 볼이 생성되는 것을 수중에 떨어뜨려 냉각시키는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the air injection for manufacturing and producing the spherical alumina balls, when the molten slag of the third step is sprayed with compressed air and blown into the atmosphere, the magnetic surface tension of the slag is It is characterized in that the ball of spherical large and small particles is generated by dropping it into water and cooling it.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 원심분사는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 회전하는 원판 위로 낙하시키고 원심력에 의해 사방으로 분산되면서 상기 용융 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구 형상의 알루미나 볼이 생성되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the centrifugal spraying for manufacturing and producing the spherical alumina balls, while dropping the molten slag (Molten Slag) of the third step onto the rotating disc and dispersed in all directions by centrifugal force, It is characterized in that a spherical alumina ball is generated by the magnetic surface tension of the molten slag.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 제조 방법은, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 출탕구(250)를 통해 용융 슬래그(Molten Slag)가 출탕되면, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 일측에 형성되어 장착된 유입구(210) 및 투입구(220)를 통해 상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)와 냉재 상태의 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는 자동으로 유입 및 투입되며, 동시에 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 상부 일측에 장착된 Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 공급되는 전류에 의해 승온(Temperature Increase)되어 완전한 용융 상태의 용융 슬래그(Molten Slag)가 생성되어 연속 테르밋 제련을 통해 구 형상의 알루미나 볼 제품의 생산이 가능한 것이 포함되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the spherical alumina manufacturing method using the waste slag is a molten slag ( When Molten Slag) is tapped, thermit slag in the molten state is formed on one side of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 and installed through the inlet 210 and the inlet 220 installed. ) and waste aluminum dross in the cold state are automatically introduced and input, and at the same time, the arc electrode 230 mounted on the upper side of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 or The temperature is increased by the current supplied to the Plasma Torch 240 to generate molten slag in a completely molten state, so that the production of spherical alumina ball products is possible through continuous thermite smelting. do it with

본 발명의 실시 예에 따른 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The method for manufacturing a spherical alumina ball by recycling waste slag according to an embodiment of the present invention has the following effects.

(1) 본 발명은 테르밋 제련에서 발생하는 액체(혹은 용융) 상태의 테르밋 슬래그를 구 형상의 알루미나 볼 제조에 재활용되기 때문에 폐기처분하지 않고 유용한 자원으로 재활용이 가능하다.(1) In the present invention, since the thermite slag in the liquid (or molten) state generated in thermite smelting is recycled for the manufacture of spherical alumina balls, it can be recycled as a useful resource without being disposed of.

(2) 본 발명은 알루미늄 용해공장의 반사로 등에서 발생하는 알루미늄 드로스를 테르밋 제련에서 발생하는 액체(혹은 용융) 상태의 테르밋 슬래그에 첨가 시 산화알루미늄(Al2O3) 함량이 80 중량%(wt%) 이상인 구 형상의 알루미나 볼 제조가 가능하기 때문에 폐기물인 알루미늄 드로스의 재활용은 물론 폐기물 처리비를 획기적으로 줄일 수 있다.(2) The present invention provides an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) content of 80 wt% ( wt%) or higher, since it is possible to manufacture spherical alumina balls, it is possible to not only recycle aluminum dross, which is a waste, but also to dramatically reduce waste treatment costs.

(3) 본 발명은 연속 테르밋 제련에서 발생하는 액체(혹은 용융) 상태의 테르밋 슬래그를 재활용하기 때문에 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로에서 슬래그를 용해하는 전기에너지를 70% 이상으로 절감할 수 있으며, 수입에 의존하고 있는 인조 세라믹 주강사의 수입대체 효과가 있다.(3) Since the present invention recycles the thermite slag in the liquid (or molten) state generated in continuous thermite smelting, the electrical energy for dissolving slag in a ladle furnace (LF) type smelting furnace is reduced by 70% or more It can be done, and there is an import substitution effect for artificial ceramic cast steel, which is dependent on imports.

도 1은 종래 기술을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법에 대한 연속 테르밋 제련 시스템을 나타낸 도면
도 3은본 발명의 실시 예에 따른 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법에 대한 연속 테르밋 제련 시스템의 교반기 및 예열건조기를 각각 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법에 대한 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법에 대한 플로워 챠트를 나타낸 도면1 is a view showing the prior art
Figure 2 is a view showing a continuous thermite smelting system for a method for manufacturing a spherical alumina balls recycled waste slag according to an embodiment of the present invention
3 is a view showing a stirrer and a preheat dryer of a continuous thermite smelting system for a method for manufacturing a spherical alumina ball recycled waste slag according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a view showing a ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace for the method for manufacturing a spherical alumina balls recycled waste slag according to an embodiment of the present invention
5 is a view showing a flow chart for a method for manufacturing a spherical alumina ball recycled waste slag according to an embodiment of the present invention

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same numerals as much as possible even though they are displayed on different drawings, and even if the same numerals as in the prior art are displayed. The prior art should be interpreted as such. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

먼저 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법을 구현하기 위한 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 시스템의 기술적 구성은 크게 연속 테르밋 제련 시스템(Continuous Thermite Smelting System, 100)과 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)가 구성된다.First, with reference to FIGS. 2 to 5 , the technical configuration of a spherical alumina ball manufacturing system in which waste slag is recycled to implement a spherical alumina ball manufacturing method in which waste slag is recycled according to an embodiment of the present invention is largely A continuous thermite smelting system (Continuous Thermite Smelting System, 100) and a ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 is configured.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 연속 테르밋 제련 시스템(Continuous Thermite Smelting System, 100)은, 금속산화물, 환원제 및 첨가제 각각을 포함하는 투입물로부터 연속적인 테르밋 반응(Thermit Reaction)이 가능하도록 각각의 장치가 연계되어 일련의 작업공정이 자동 제어가 가능한 수단으로, 본 출원인에 의해 기 출원된 바 있는 제10-2021-0054289호(2021.04.27. 미공개)의 기술 내용을 본 발명의 실시 예에 따른 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 장치에 적용하였으며, 상기 연속 테르밋 제련 시스템은 호퍼(hopper, 110)와 교반기(120), 이송수단(130), 예열건조기(140), 저장이송수단(150), 테르밋반응로(Thermit Reaction Furnace, 160), 제어부(170)를 각각 구비한다.2 and 3, the continuous thermite smelting system (Continuous Thermite Smelting System, 100), each device to enable a continuous thermite reaction (Thermit Reaction) from the input containing each of a metal oxide, a reducing agent and an additive As a means for automatic control of a series of work processes in connection with The slag was applied to a spherical alumina ball manufacturing apparatus, and the continuous thermite smelting system is a hopper 110 and a stirrer 120, a transfer means 130, a preheat dryer 140, and a storage transfer means 150. ), a thermit reaction furnace (Thermit Reaction Furnace, 160), and a control unit 170, respectively.

상기 호퍼(hopper, 110)는, 금속산화물과 환원제 및 첨가제 각각을 포함하는 투입물을 투입하는 투입구(111)와 상기 투입구의 하방에 위치하여 모터의 회전에 의해 상기 투입물을 자동으로 이송시키는 호퍼이송부(112)로 이루어진다.The hopper (110) is located below the inlet 111 and the inlet for inputting the input containing the metal oxide, the reducing agent, and the additive, respectively, the hopper transfer unit for automatically transporting the input by the rotation of the motor ( 112).

상기 교반기(120)는, 상기 호퍼이송부(112)와 연결되며 이송된 투입물을 교반시키는 다수개의 교반날개(121)가 상기 교반기의 내주면에 결합되고, 회전 가능하게 결합된 원통형의 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식으로 성형 가공된다.The stirrer 120 is connected to the hopper transfer unit 112 and a plurality of stirring blades 121 for stirring the transferred input are coupled to the inner circumferential surface of the stirrer and rotatably coupled to the cylindrical rotary kiln (Rotary Kiln). ) is molded.

여기서 상기 통형의 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식은 수평 회전 Mixer이며, 투입(혹은 장입)된 금속 산화물과 환원제인 알루미늄 분말, 슬래그 조재제인 생석회, 발열제인 질산나트륨 등이 골고루 배합되도록 하는 역할을 하게 된다. 기존의 테르밋 제련에서는 W-Mixer, V-Mixer, Ribon Mixer 등 과 같은 Mixer를 사용하며 장시간 Mixing을 하여 반응조에 담게 되는데 Mixing 공정이 반응속도 및 회수율에 영향을 주기 때문에 아주 중요한 공정으로 취급한다. 그러나 본원 발명에서는 그렇게 까다로운 관리를 하지 않아도 된다. 왜냐하면 수평 회전 Mixer에서 수행하는 Mixing 작업은 1차 Mixing 작업이고 연이어 설치된 예열건조기(140)에서 1차와 같은 동일한 회전로이기 때문에 여기서 2차 Mixing이 일어나기 때문이다. 또한 로터리 킬른 타입의 회전 Mixer 내부에는 다수개의 교반날개(121)가 용접, 부착되어 있기 때문에 분말이 날개에 실려서 교반기(120)의 내부 측벽 상단에서 자유 낙하가 이루어져 원부자재인 투입물의 혼합이 잘 일어난다. 그리고 일차적으로 혼합된 원부자재의 투입물은 회전 믹서의 끝으로 서서히 이송되며 끝 하단에 설치된 2차 로터리 형태의 예열건조기(140)로 이송된다.Here, the cylindrical rotary kiln method is a horizontal rotating mixer, and it serves to uniformly mix the injected (or charged) metal oxide, aluminum powder as a reducing agent, quicklime as a slag agent, and sodium nitrate as a heating agent. . Existing thermite smelting uses a mixer such as W-Mixer, V-Mixer, Ribon Mixer, etc., and mixes for a long time and puts it in the reactor. Since the mixing process affects the reaction rate and recovery rate, it is treated as a very important process. However, in the present invention, it is not necessary to perform such difficult management. This is because the mixing operation performed in the horizontal rotation mixer is the primary mixing operation and the secondary mixing occurs here because it is the same rotary furnace as the primary in the successively installed preheating dryer 140 . In addition, since a plurality of stirring blades 121 are welded and attached inside the rotary mixer of the rotary kiln type, the powder is loaded on the blades and free fall occurs from the top of the inner side wall of the stirrer 120, so the mixing of raw and subsidiary materials occurs well . And the input of the primary mixed raw materials is gradually transferred to the end of the rotary mixer and transferred to the secondary rotary type preheating dryer 140 installed at the lower end of the rotary mixer.

상기 이송수단(130)은, 상기 교반기(120)와 연결되어 상기 교반기(120)에서 교반된 투입물을 예열건조기(140)로 이송시킨다.The transfer means 130 is connected to the stirrer 120 to transfer the input stirred in the stirrer 120 to the preheating dryer 140 .

상기 예열건조기(140)는, 상기 이송수단(130)과 연결되어 이송된 투입물을 교반시킴과 동시에 예열건조(Preheating & Drying)가 가능하도록 다수개의 교반날개(141)가 내주면에 결합되고, 열교환기(142)와 연결되어 상기 열교환기에 수집된 테르밋반응로(160)의 폐열을 상기 예열건조기의 내부에 공급 및 배출하는 열풍관(143)이 길이방향으로 다수개가 설치되며, 회전 가능하게 결합된 원통형의 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식으로 성형 가공된다.The preheating dryer 140 is connected to the conveying means 130, and a plurality of stirring blades 141 are coupled to the inner circumferential surface to agitate the transferred input and at the same time to enable preheating & drying, and a heat exchanger. A plurality of hot air tubes 143 connected to 142 and supplying and discharging waste heat of the thermite reactor 160 collected in the heat exchanger to the inside of the preheating dryer are installed in the longitudinal direction, and are rotatably coupled cylindrically. It is molded and processed by the rotary kiln method of

여기서 상기 원통형의 로터리 킬른(Rotary Kiln) 방식의 예열건조기(140)는, 두 가지 목적을 수행하기 위해 설치된다. 먼저 원부자재인 투입물 속에 들어있는 미량의 수분을 제거하기 위함이다. 테르밋 반응은 금속산화물 속의 산소와 환원제인 알루미늄과의 탈산반응에 의해 금속이 환원되는 것인데, 만일 수분이 들어 있으면 수분 속의 산소와 알루미늄이 반응하여 알루미늄이 소실되므로 더 많은 알루미늄을 첨가해야 되거나 아니면 회수율이 떨어지게 된다. 또 다른 목적은 반응조에서 일어나는 테르밋 반응은 열화학 반응인데 반응을 일으켜야 하는 원부자재인 투입물의 온도가 낮으면 반응속도가 떨어지나 반대로 온도가 높으면 반응속도도 빨라질 뿐 아니라 알루미늄의 양과 발열제의 첨가량을 줄일 수 있기 때문이다. 또한 상기 예열건조기(140)의 구조가 원통형의 수평 회전로이며 외형은 로터리 킬른의 구조와 같다. 이 예열건조기(140)의 내부 측벽에는 날개를 용접, 부착하고 내부 중앙에는 길이방향으로 다수개의 열풍관(143)이 장치되어 있어 테르밋반응로에서 발생하는 폐열을 이용하여 상기 열교환기(142)로부터 회수한 열풍을 상기 예열건조기(140)로 통과 하면서 간접 가열을 할 수 있도록 하는데 그 특징이 있다.Here, the preheat dryer 140 of the cylindrical rotary kiln type is installed to perform two purposes. First, it is to remove the trace amount of moisture contained in the input, which is a raw and subsidiary material. The thermite reaction is a metal reduction by deoxidation reaction between oxygen in metal oxide and aluminum as a reducing agent. will fall Another purpose is that the thermite reaction that takes place in the reaction tank is a thermochemical reaction. If the temperature of the input, which is the raw and subsidiary material that needs to be reacted, is low, the reaction rate decreases. On the contrary, if the temperature is high, the reaction rate not only increases, but the amount of aluminum and the addition amount of the exothermic agent can be reduced. Because. In addition, the structure of the preheat dryer 140 is a cylindrical horizontal rotary furnace, and the external shape is the same as that of the rotary kiln. Wings are welded and attached to the inner side wall of the preheat dryer 140, and a plurality of hot air tubes 143 are installed in the longitudinal direction at the inner center. It is characterized in that the recovered hot air can be indirectly heated while passing through the preheating dryer 140 .

상기 저장이송수단(150)은, 상기 예열건조기(140)와 연결되어 예열 건조된 투입물을 저장하고, 하방에 설치된 이송스크류관(151)을 통하여 상기 투입물을 이송시킨다.The storage and transport means 150 is connected to the preheat dryer 140 to store the preheated and dried input, and transfer the input through the transfer screw pipe 151 installed below.

여기서 상기 저장이송수단(150)에 장입된 원부자재인 투입물은 상기 저장이송수단(150) 하단에 설치된 이송스크류관(151)을 통해 적량의 원부자재인 투입물을 테르밋반응로(160) 상단에 설치된 장입 관으로 밀어주고 장입 관 끝에서 원부자재인 투입물은 자유 낙하하여 테르밋반응로(160)로 들어간다. 이렇게 자유낙하한 원부자재인 투입물은 용융 상태의 쇳물 또는 용융 슬래그와 만나게 되고 또한 이들 원부자재인 투임물이 들어가는 데로 추가 점화나 열원 공급 없이 테르밋 반응을 할 수 있도록 한다.Here, the input, which is the raw and subsidiary material charged in the storage and transport means 150, is installed at the top of the thermite reactor 160 through the transfer screw pipe 151 installed at the bottom of the storage and transport means 150. It is pushed into the charging tube, and the input, which is a raw and subsidiary material, from the end of the charging tube freely falls and enters the thermite reactor (160). The input, which is a raw and subsidiary material that has fallen freely, meets the molten iron or molten slag in the molten state, and also allows the thermite reaction without additional ignition or heat source supply as these raw and subsidiary materials enter the input.

상기 테르밋반응로(Thermit Reaction Furnace, 160)는, 상기 이송스크류관(151)을 통하여 이송된 투입물이 투입되어 테르밋 반응(Thermit Reaction)이 발생하되, 테르밋 반응으로 발생한 열과 용융상태의 슬래그(Slag) 및 금속 각각을 밸브의 개폐 동작에 따라 외부로 배출하고, 잔류된 용융상태의 금속을 통하여 열원을 제공받아 연속적으로 테르밋 반응(Thermit Reaction)을 수행한다.In the thermite reaction furnace (Thermit Reaction Furnace, 160), the input transferred through the transfer screw pipe 151 is input to generate a thermit reaction, but heat and molten slag generated by the thermite reaction And each metal is discharged to the outside according to the opening and closing operation of the valve, and a heat source is provided through the remaining molten metal to continuously perform thermit reaction.

여기서 상기 저장이송수단(150)에 의해 적정 시간이 지나면 상기 테르밋반응로(Thermit Reaction Furnace, 160)에는 환원된 금속과 용융된 슬래그가 가득 차게 된다. 이렇게 연속된 테르밋 반응에 의해 상기 테르밋반응로(160)가 가득 차게 되면 일차로 용융(액체) 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 슬래그 박스로 먼저 출탕한 후 상기 LF(Ladle Furnace) 타입의 용융로(200)로 출탕하게 된다. 이 경우 용탕 량의 80% 내지 90%만 출탕하고 나머지는 잔여 용탕으로 남겨 두며, 이 잔여 용탕 위로 혼합된 원부자재인 투입물을 재투입하여 다시 테르밋 반응을 개시한다. 이러한 반복 작업에 의해 생산 활동을 함으로써 노동 생산성은 3~4배가 되고, 제품의 회수율을 최대로 올릴 수 있을 뿐 아니라 생산된 제품의 품질도 일정하게 관리할 수 있는 특징이 있다.Here, when an appropriate time elapses by the storage and transport means 150, the Thermit Reaction Furnace 160 is filled with reduced metal and molten slag. When the thermite reactor 160 is full by this continuous thermite reaction, thermit slag in a molten (liquid) state is first tapped into a slag box, and then the LF (Ladle Furnace) type melting furnace ( 200) will be tapped. In this case, only 80% to 90% of the amount of molten metal is tapped, the rest is left as residual molten metal, and the input, which is a mixed raw and subsidiary material, is re-injected onto the residual molten metal to start the thermite reaction again. By carrying out production activities through these repetitive tasks, labor productivity is multiplied by three to four times, and the product recovery rate can be maximized, and the quality of the produced products can be constantly managed.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 테르밋반응로(Thermit Reaction Furnace, 160)는, 슬래그 층의 두께를 얇게 하기 위해 반구(半球)형태로 제작되며, 상기 반응로의 바닥 직경과 높이 비가 1 : 3~6으로 되고, 반응로 내부에는 내화 벽돌과 내화 몰탈로 축로 될 수 있다.In addition, the thermit reaction furnace (Thermit Reaction Furnace, 160) according to an embodiment of the present invention is manufactured in a hemispherical shape to thin the thickness of the slag layer, and the bottom diameter and height ratio of the reactor is 1: 3 to 6, and the inside of the reactor can be a axial furnace with refractory bricks and refractory mortar.

상기 제어부(170)는, 상기 호퍼(hopper, 110), 교반기(120), 이송수단(130), 예열건조기(140), 저장이송수단(150) 및 테르밋반응로(Thermit Reaction Furnace, 160) 각각의 장치에 전원을 공급하면서 기 설정된 제어에 따라 각각의 장치가 자동으로 동작되면서 연속적으로 테르밋 반응(Thermit Reaction)이 수행되도록 제어한다.The controller 170 includes the hopper 110, the stirrer 120, the transfer means 130, the preheat dryer 140, the storage transfer means 150, and the Thermit Reaction Furnace 160, respectively. While supplying power to the devices of the device, each device is automatically operated according to a preset control, and thermit reaction is continuously performed.

여기서 상기 제어부(170)는, 기존의 테르밋 제련에서 주로 채택되고 있는 단속적 테르밋 제련 방식인 배치 타입(Batch Type)과 달리 각각의 장치가 상호 연계된 일련의 작업공정을 자동 제어가 가능하도록 한 점에서 기술적 사상에 독특한 특징이 있다고 할 것이다.Here, the control unit 170, unlike the batch type, which is an intermittent thermite smelting method mainly adopted in the existing thermite smelting, enables automatic control of a series of work processes in which each device is interconnected. It can be said that there is a unique characteristic of technical thought.

도 4를 참조하면, 상기 LF(Ladle Furnace) 타입의 용융로(200)는, 상기 연속 테르밋 제련 시스템을 통해 발생하는 용융(혹은 액체) 상태의 테르밋 슬래그를 유입시킨 후, 알루미늄 용해공장의 반사로 등에서 발생하는 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 첨가하여 고온의 열을 가해 슬래그 및 드로스를 완전히 용융시켜 공기분사(Atomizing) 또는 원심분사(Centrifugal Spray)를 통해 산화알루미늄(Al2O3) 함량이 80 중량%(wt%) 이상의 구 형상의 알루미나 볼을 제조할 수 있도록 하는 수단이다.Referring to FIG. 4 , the LF (Ladle Furnace) type melting furnace 200 introduces molten (or liquid) thermite slag generated through the continuous thermite smelting system, and then, in a reflection furnace of an aluminum melting plant, etc. By adding aluminum dross generated and applying high-temperature heat to completely melt the slag and dross, the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) content is 80 through Atomizing or Centrifugal Spray. It is a means for manufacturing a spherical alumina ball of weight% (wt%) or more.

여기서 테르밋 반응(Thermit Reaction)으로 얻어지는 알루미나는 금속 산화물인 알루미늄을 환원제로 사용하고 있다. 알루미늄을 환원제로 한 Alumino Thermit 반응식을 보면 다음과 같다.Here, alumina obtained by thermit reaction uses aluminum, which is a metal oxide, as a reducing agent. The reaction equation for Alumino Thermit using aluminum as a reducing agent is as follows.

Fe2O3 + 2Al = 3Fe + Al2O3 Fe 2 O 3 + 2Al = 3Fe + Al 2 O 3

3V2O5 + 10Al = 6V + 5Al2O3 3V 2 O 5 + 10Al = 6V + 5Al 2 O 3

MoO3 + 2Al = Mo + Al2O3 MoO 3 + 2Al = Mo + Al 2 O 3

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3

3Mn3O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2O3 3Mn 3 O 4 + 8Al = 9Mn + 4Al 2 O 3

3MnO2 + 4Al = 3Mn + 2Al2O3 3MnO 2 + 4Al = 3Mn + 2Al 2 O 3

상기 반응식에서 보는 바와 같이, Fe, V, Cr, Mo, Mn 과 같은 금속은 탈산이 되어 환원이 되고 알루미늄은 산화가 되어 알루미나가 된다. 이 반응식대로라면 알루미나는 100% 순도가 되나 알루미나의 융점을 낮추기 위해서는 슬래그(Slag) 조재제인 생석회(CaO)가 사용되고, 발열량을 높여 주기 위해서는 질산나트륨(NaNO3), 염소산칼리(KClO3), 염소산나트륨(NaClO3)과 같은 산화 발열제도 첨가하기도 하며, 슬래그의 유동성을 증가시켜줄 목적으로는 형석(CaF2)을 첨가하기도 한다. 이와 같이 테르밋 반응에 의한 슬래그의 조성은 일률적이지 않으며, 기존의 테르밋 제련에서 발생한 슬래그 속에는 산화알루미늄(Al2O3)의 함량이 통상 50% 내지 70%이고, CaO는 15% 내지 30%, SiO2은 2% 내지 10%, 기타 금속산화물들로 구성되어 있다. 상기와 같이 알루미나 성분이 상당량 들어 있음에도 불구하고 지금까지는 폐기물로 처리되고 있다. 바나듐 합금철의 테르밋 제련에서 나온 슬래그는 미 환원된 산화바나듐이 들어있다고 해서 철근공장에서 무상으로 가져가서 제강 슬래그 조재제로 사용하기도 하지만 지금은 거의 사용하지 않고 있다.As shown in the above reaction formula, metals such as Fe, V, Cr, Mo, and Mn are deoxidized and reduced, and aluminum is oxidized to alumina. According to this reaction formula, alumina is 100% pure, but to lower the melting point of alumina, quicklime (CaO), a slag agent, is used, and to increase the calorific value, sodium nitrate (NaNO 3 ), potassium chlorate (KClO 3 ), chloric acid Oxidation exothermic agents such as sodium (NaClO 3 ) are also added, and fluorite (CaF 2 ) is sometimes added for the purpose of increasing the fluidity of the slag. As such, the composition of the slag by the thermite reaction is not uniform, and the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in the slag generated in the conventional thermite smelting is usually 50% to 70%, CaO is 15% to 30%, SiO2 Silver is composed of 2% to 10% and other metal oxides. As described above, in spite of containing a significant amount of alumina component, it has been treated as a waste so far. The slag from the thermite smelting of vanadium ferroalloy contains unreduced vanadium oxide, so it is taken from rebar factories for free and used as a steelmaking slag preparation, but it is rarely used now.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 상기 연속 테르밋 제련 시스템(100)을 통해 연속 테르밋 제련에서 발생하는 알루미나 계 슬래그인 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 이용하고 여기에 알루미늄 용해공장 등에서 발생하는 폐기되는 알루미늄 드로스(Dross)를 재활용하여 산화알루미늄(Al2O3) 함량이 80 중량%(wt%) 이상의 고품위 알루미나계 세라믹 볼인 구 형상의 알루미나 볼을 대량으로 제조 및 생산할 수가 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, in order to solve the above problems, alumina-based slag generated in the continuous thermite smelting system 100 through the continuous thermite smelting system 100 uses thermit slag in the molten state, and aluminum By recycling discarded aluminum dross from melting plants, etc., it is possible to mass-produce and produce spherical alumina balls, which are high-quality alumina-based ceramic balls with an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) content of 80 wt% or more. can be

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)는, 융융 시 슬래그가 용기내부의 벽과 바닥에 달라붙지 않도록 내화물로 축조된 금속 용기로 제작되며, 상기 금속 용기의 상부 일 측면에는 상기 연속 테르밋 제련에서 발생하는 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 유입시키는 유입구(210)와 상기 금속용기의 상부에는 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 첨가시키기 위한 투입구(220) 및 상기 알루미늄 드로스의 첨가로 낮아진 용융 온도를 높이기 위한 Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)과 상기 금속 용기의 하부 일 측면에는 상기 용융 슬래그(Molten Slag)를 출탕시키는 출탕구(250)와 상기 배출구 주변에는 구 형상의 알루미나 볼을 제조하기 위한 공기분사 또는 원심분사를 위한 구 형상의 볼 제조장치(260)가 각각 구비될 수 있다.In addition, the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 according to an embodiment of the present invention is made of a metal container constructed of refractory material so that slag does not stick to the walls and bottom of the container during melting. , an inlet 210 for introducing the thermite slag in the molten state generated in the continuous thermite smelting on one side of the upper side of the metal container, and an aluminum dross on the upper side of the metal container for adding An arc electrode 230 or Plasma Torch 240 for increasing the melting temperature lowered by the addition of the inlet 220 and the aluminum dross, and a tapping hole for tapping the molten slag at one lower side of the metal container A spherical ball manufacturing device 260 for air jetting or centrifugal jetting for producing a spherical alumina ball may be provided around 250 and the outlet, respectively.

여기서 상기 LF(Ladle Furnace) 타입의 용융로(200)는, Arc 가열 등에 의한 용융된 슬래그 승온, 투입 슬래그 계근, 용융로 내부 온도 조절, 공기분사(Atomizing) 또는 원심분사(Centrifugal Spray) 등의 구 형상의 알루니마 볼 제조장치(260)를 구비하고 있기 때문에 연속 테르밋 제련 공장에서 제련시간 단축에 의한 생산성 향상에 기여하고 Al2O3성분이 높은 구 형상의 알루미나 볼을 대량으로 제조 및 생산이 가능한 특징이 있다.Here, the LF (Ladle Furnace) type melting furnace 200 has a spherical shape such as temperature rise of molten slag by arc heating, input slag root, temperature control inside the melting furnace, air spraying (Atomizing) or centrifugal spraying (Centrifugal Spray) Since the alumina ball manufacturing device 260 is provided, it contributes to productivity improvement by shortening the smelting time in the continuous thermite smelting plant and enables mass production and production of spherical alumina balls with high Al 2 O 3 components. have.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 LF(Ladle Furnace) 타입의 용융로(200)의 열원은, Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 공급되는 상용 전류로 상기 제어부(170)에 의해 단속 제어되며, 상기 LF(Ladle Furnace) 타입의 용융로(200) 내부의 용융 슬래그(Molten Slag)의 상태에 따라 상기 Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 각각 독립적으로 전류가 공급되거나 동시에 전류 공급이 가능하다.On the other hand, the heat source of the LF (Ladle Furnace) type melting furnace 200 according to an embodiment of the present invention is a commercial current supplied to the Arc electrode 230 or the Plasma Torch 240 and is interrupted by the controller 170 Controlled, depending on the state of the molten slag (Molten Slag) inside the LF (Ladle Furnace) type melting furnace 200, the current is independently supplied to the Arc electrode 230 or the Plasma Torch 240, respectively, or the current is supplied at the same time This is possible.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 LF(Ladle Furnace) 타입의 용융로(200)는, 상기 테르밋반응로(Thermit Reaction Furnace, 160)와 같이 슬래그 층의 두께를 얇게 하기 위해 반구(半球)형태로 제작되며, 용융로 바닥 직경과 높이 제한은 특별히 없으나 본 발명에서는 용융로의 바닥 직경과 높이 비가 1 : 2~3으로 되고, 용융로 내부에는 내화 벽돌과 내화 몰탈로 축로 될 수 있다.In addition, the LF (Ladle Furnace) type melting furnace 200 according to an embodiment of the present invention is manufactured in a hemispherical shape to thin the thickness of the slag layer like the Thermit Reaction Furnace (160). There is no particular restriction on the diameter and height of the melting furnace bottom, but in the present invention, the bottom diameter and height ratio of the melting furnace is 1: 2 to 3, and a refractory brick and refractory mortar shaft can be used inside the melting furnace.

여기서 상기 테르밋반응로(160)를 반구(半球)형태로 제작하는 이유는, Batch 타입의 기존의 테르밋 반응에서는 반응 후 자연 공기냉각을 시키게 된다. 이때 슬래그 층과 금속 층의 체적비를 보면 4~5 : 1 정도로 슬래그 층이 두텁지만 슬래그 두께 때문에 발생하는 별 문제는 없다. 그러나 연속 테르밋 반응로의 경우 슬래그 층이 두꺼울 경우 상층부에 있는 슬래그는 반응로 내의 공기에 의해 슬래그는 상하 온도차가 발생한다. 이 경우 상부 층 슬래그는 자연응고가 되기 쉽다. 만일 슬래그가 일부라도 응고가 되면 슬래그를 쉽게 출탕할 수가 없게 된다. 따라서 슬래그 층을 얇게 해주어 금속 용탕의 열에 의해 응고가 일어나지 않도록 해야 하기 때문이다.Here, the reason for manufacturing the thermite reactor 160 in a hemispherical shape is that in the conventional thermite reaction of the batch type, natural air cooling is performed after the reaction. At this time, if you look at the volume ratio of the slag layer and the metal layer, the slag layer is thick, about 4-5:1, but there is no problem caused by the slag thickness. However, in the case of a continuous thermite reactor, if the slag layer is thick, the temperature difference between the top and bottom of the slag occurs due to the air in the reactor. In this case, the upper layer slag tends to solidify naturally. If even part of the slag is solidified, the slag cannot be easily tapped. Therefore, it is necessary to make the slag layer thin so that solidification does not occur due to the heat of the molten metal.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 테르밋반응로(Thermit Reaction Furnace, 160)와 LF(Ladle Furnace) 타입의 용융로(200)는, 상단에는 내화물로 축조된 반응로 뚜껑이 설치될 수 있다.In addition, the thermit reaction furnace (Thermit Reaction Furnace, 160) and the LF (Ladle Furnace) type melting furnace 200 according to an embodiment of the present invention, a reactor lid constructed of a refractory material may be installed at the upper end.

여기서 상기 내화물로 축조된 반응로 뚜껑이 설치되는 이유는, 상기 연속 테르밋 제련 시스템(100)을 통해 유입된 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)의 용융 온도를 유지시키고 상기 테르밋 슬래그(Thermit Slag)에 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 첨가하여 고온의 열을 가해 용융 슬래그(Molten Slag)를 생성할 경우 대기로 전도되는 온도를 방지하여 전력소모를 줄이기 위함이다.Here, the reason that the reactor lid constructed of the refractory material is installed is to maintain the melting temperature of the thermit slag in the molten state introduced through the continuous thermite smelting system 100 and to the thermite slag. This is to reduce power consumption by preventing the temperature from being conducted to the atmosphere when molten slag is generated by applying high-temperature heat by adding aluminum dross.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐 슬래그를 재활용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 시스템은, 상기 연속 테르밋 제련 시스템(100)에서 발생하는 용융된 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 상기 LF(Ladle Furnace) 타입의 용융로(200)로 출탕시킨 후 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 첨가하고, Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 상용 전류를 공급하여 슬래그를 완전한 용융 상태로 만들고 이 용융된 슬래그를 공기분사(Atomizing) 또는 원심분사(Centrifugal Spray)를 실시하여 구 형상의 알루미나 볼을 대량으로 제조 생산하도록 하는데 그 특징이 있다.As described above, the spherical alumina ball manufacturing system in which the waste slag is recycled according to a preferred embodiment of the present invention is molten thermite slag generated in the continuous thermite smelting system 100 in the Ladle Furnace (LF). ) type melting furnace 200, then waste aluminum dross is added, and commercial current is supplied to the Arc electrode 230 or Plasma Torch 240 to make the slag completely molten. The feature is that slag is mass-produced and produced by atomizing or centrifugal spraying.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a spherical alumina ball using waste slag according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5 .

먼저, 본 발명의 실시 예에서는, 연속 테르밋 제련 시스템(100)에서 발생하는 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 유입구(210)를 통해 유입시키는 제1 단계(S100)를 갖는다.First, in the embodiment of the present invention, the inlet 210 of the ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 of the molten thermite slag generated in the continuous thermite smelting system 100 is removed. It has a first step (S100) of introducing it through.

여기서 상기 연속 테르밋 제련에서는 산화 및 환원 반응에 의하여 불가피하게 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)가 발생한다. 이 슬래그는 폐기물로 처리하기에는 아까운 Al2O3 성분이 50~70%나 들어있다. 이러한 연속 테르밋 제련에서 슬래그를 재활용하고 여기에 폐기물로 버려지는 알루미늄 용해공장에서 발생하는 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 첨가하여 아크 전류 또는 플라즈마 전류를 이용하여 완전 용융시키고, 이 용융된 알루미나 계 슬래그 용탕을 공기분사(Atomizing) 또는 원심분사(Centrifugal Spray) 시킴으로써, 산화알루미늄(Al2O3) 함량이 80 중량%(wt%) 이상의 높은 알루미나 계 세라믹 볼(Ceramics Ball)의 일종인 구 형상의 알루미나 볼을 대량으로 제조 생산할 수가 있다.Here, in the continuous thermite smelting, thermit slag in a molten state is unavoidably generated by oxidation and reduction reactions. This slag contains 50-70% of Al 2 O 3 components, which are too precious to be disposed of as waste. In this continuous thermite smelting, slag is recycled and aluminum dross generated from an aluminum melting plant that is thrown away as waste is added to it and completely melted using arc current or plasma current, and this molten alumina-based slag molten metal A spherical alumina ball which is a kind of alumina-based ceramic ball with a high aluminum oxide (Al 2 O 3 ) content of 80 wt% (wt%) or more by air spraying (Atomizing) or centrifugal spraying (Centrifugal Spray) can be mass-produced.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)는, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 유입구(210)를 통해 70~80 중량%(wt%)가 자동으로 유입되는 것으로 한다.In addition, the thermite slag in the molten state according to an embodiment of the present invention is 70 to 80% by weight through the inlet 210 of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 ( wt%) is assumed to be automatically introduced.

여기서 상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 70~80 중량%(wt%)가 자동으로 유입되도록 하는 것은, 후술되는 알루미늄 드로스(Aluminum Dross) 20~30 중량%(wt%)가 첨가되도록 하여 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 높이기 위함이다.Here, 70 to 80 wt% (wt%) of the thermite slag in the molten state is automatically introduced so that 20 to 30 wt% (wt%) of aluminum dross, which will be described later, is added. This is to increase the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

다음은, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)에 유입된 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)에 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 높이기 위해 알루미늄 용해공장의 반사로 등에서 발생하는 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 상기 용융로(200)의 투입구(220)를 통해 첨가시키는 제2 단계(S200)를 갖는다.Next, in an embodiment of the present invention, the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in thermit slag in a molten state introduced into the ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 In order to increase it, there is a second step (S200) of adding waste aluminum dross generated in the reflection furnace of the aluminum melting plant, etc. through the inlet 220 of the melting furnace 200 .

여기서 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 함량이 높은 알루미나는 다양한 용도로 사용되고 있다. 즉, Al2O3의 함량이 70~80 중량%(wt%)이고 형상이 환형인 알루미나는 주강(Steel Casting) 공장의 주물사(Casting Sand)로 대량으로 사용되어 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다. 또한 Al2O3의 함량이 50~85 중량%(wt%) 정도이고 CaO가 40~20 중량%(wt%) 정도인 알루미나는 알루미나 시멘트 원료로 사용된다. 지금까지는 테르밋 제련에서 얻어진 슬래그는 상기와 같이 유용한 자원인데도 불구하고 사용되지 못하고 폐기물로 처리되고 있다. 그 이유는 테르밋 제련 과정에서 발생하는 슬래그에는 통상 50~70 중량%(wt%)의 Al2O3가 들어 있지만 이들 슬래그로는 구상의 입자로 만들 수가 없었다. 다시 말해서 기존의 방식인 Batch 타입의 단속적 테르밋 제련 슬래그는 한 덩어리로 냉각된 고체 슬래그이기 때문이다. 이 슬래그를 사용이 가능한 입자로 만들기 위해서는 파쇄와 분쇄를 거쳐야 하고, 슬래그를 분쇄하게 되면 다각형의 입자가 될 뿐 아니라 입자 내부에는 파쇄 충격에 의해 크랙이 남아있어 사용 중에 쉽게 부스러지는 문제점이 발생할 수 있다. 또한 구 형상의 알루미나 볼을 만들기 위해서는 그라인더나 맷돌을 이용하여 갈아야 한다. 이러한 이유로 용융을 하여 Atomizing Process로 제조하게 되는데 이러한 경우 전기에너지로 용해하는 아크 전기로 용융을 해야 한다. 알루미나는 융점이 2,050℃로 매우 높아 처음부터 고체 상태인 슬래그를 용융시키기 위해서는 엄청난 전기에너지가 들어간다. 실제 지금까지는 구형의 알루미나는 거의 아크전기로에서 전기 용융을 통해 제조하고 있는 실정이다. 또한 그 재료로는 고품위 보크사이트를 정제하여 사용한다. 따라서 고 Al2O3 함량의 알루미나의 제조에는 단속적 테르밋 제련에서 발생하는 알루미나 슬래그는 활용하지 못하고 거의 폐기물 매립장으로 폐기되거나 일부 골재로 사용되고 있다.Here, alumina having a high content of the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is used for various purposes. That is, the content of Al 2 O 3 is 70-80% by weight (wt%) and alumina having an annular shape is used in large quantities as casting sand in a steel casting plant, and the whole amount is imported. . In addition, alumina having an Al 2 O 3 content of about 50 to 85 wt% (wt%) and an amount of CaO of about 40 to 20 wt% (wt%) is used as a raw material for alumina cement. Until now, slag obtained from thermite smelting has not been used despite being a useful resource as described above and is being disposed of as waste. The reason is that the slag generated during thermite smelting usually contains 50 to 70 wt% (wt%) of Al 2 O 3 , but these slags could not be made into spherical particles. In other words, the conventional batch-type intermittent thermite smelting slag is solid slag cooled in one lump. In order to make this slag into usable particles, it must go through crushing and pulverization, and when the slag is crushed, not only polygonal particles are formed, but cracks remain inside the particles due to the crushing impact, which can cause a problem of being easily broken during use. . In addition, in order to make a spherical alumina ball, it must be ground using a grinder or a millstone. For this reason, it is melted and manufactured by the atomizing process. In this case, it must be melted with an arc electric furnace that melts with electric energy. Alumina has a very high melting point of 2,050℃, so it takes a lot of electrical energy to melt slag, which is in a solid state from the beginning. In fact, so far, spherical alumina has been almost produced through electric melting in arc electric furnaces. In addition, as the material, high-grade bauxite is purified and used. Therefore, alumina slag generated from intermittent thermite smelting is not utilized for the production of alumina with a high Al 2 O 3 content, and is almost disposed of in a waste landfill or used as some aggregate.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서는 두 가지 방안을 강구하였다. 먼저 테르밋 슬래그(Thermit Slag)는 액체 상태 그대로 유지시킬 수 있도록 하기 위해서는 본 출원인에 의해 기 출원된 바 있는 상기 연속 테르밋 제련 시스템(100)을 활용하였다. 다음은 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 높일 수 있어야 고부가가치의 알루미나 볼 제품을 만들 수 있으므로 값싼 Al2O3를 상기 액체 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)에 첨가할 수 있는 방안을 강구하였다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제2 단계에서 보는 바와 같이 알루미늄 용해공장의 반사로 등에서 발생하는 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 활용하는 방법을 특별히 고안했다는 점에서 그 독특한 특징이 있다고 할 것이다.Therefore, in the embodiment of the present invention, two methods have been devised to solve the above problems. First, in order to maintain thermit slag in a liquid state, the continuous thermite smelting system 100 previously applied by the present applicant was utilized. Next, since the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) can be increased to make a high value-added alumina ball product, a method for adding cheap Al 2 O 3 to the thermit slag in the liquid state is devised. did. That is, in the embodiment of the present invention, as shown in the second step, it has a unique feature in that a method of utilizing waste aluminum dross generated in a reflection furnace of an aluminum melting plant, etc. is specially designed. .

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 투입구(220)를 통해 20~30 중량%(wt%)가 투입되는 것으로 한다.In addition, the aluminum dross according to an embodiment of the present invention is 20-30 wt% (wt%) through the inlet 220 of the ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 ) is assumed to be input.

여기서 상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 20~30 중량%(wt%)로 첨가하는 목적은, 상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 70~80 중량%(wt%) 유입에 따른 혼합비율을 맞추기 위함이다. 또한 구 형상의 알루미나 볼 제조 제품의 고부가가치 창출을 위해 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 80 중량%(wt%) 이상으로 높이기 위한 것이며, 생산하고자 하는 구 형상의 알루미나 볼의 산화알루미늄(Al2O3)의 함량에 따라 가감될 수 있도록 한 것이다.Here, the purpose of adding the aluminum dross in an amount of 20-30 wt% (wt%) is 70-80 wt% (wt%) of the molten thermite slag in the mixing ratio according to the inflow in order to match In addition, to increase the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to 80% by weight (wt%) or more to create high added value of spherical alumina ball manufacturing products, Al 2 O 3 ) It can be added or subtracted according to the content.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 알루미늄 용해공장에서 발생하는 분말 상태의 폐 드로스가 재활용될 수 있다.In addition, the aluminum dross according to an embodiment of the present invention, powdery waste dross generated in an aluminum melting plant may be recycled.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 알루미늄 용해공장에서 발생하는 분말 상태의 폐 드로스는 냉재의 상태로 사용된다.In addition, the aluminum dross according to an embodiment of the present invention, powdery waste dross generated in an aluminum melting plant is used as a cold material.

여기서 상기 분말 상태의 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 냉재로 사용하는 것은, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)로 유입된 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)와 믹싱을 통해 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 높이기 위함이다.Here, using the powdered waste aluminum dross as a cooling material is mixing with thermit slag in the molten state introduced into the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 . This is to increase the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 알루미늄 드로스의 첨가로 낮아진 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 용융 온도를 높이기 위해서는 Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 공급되는 전류에 의한 열원으로 승온(Temperature Increase)시켜 완전한 용융 상태의 용융 슬래그(Molten Slag)를 만드는 제3 단계(S300)를 갖는다.In addition, in an embodiment of the present invention, in order to increase the melting temperature of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 lowered by the addition of the aluminum dross, the Arc electrode 230 or Plasma Torch 240 ) It has a third step (S300) of making molten slag in a completely molten state by raising the temperature (Temperature Increase) as a heat source by the current supplied to it.

여기서 상기 제2 단계에서 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)에 인입된 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)에 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 높이기 위해 알루미늄 용해공장의 반사로 등에서 발생하는 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 첨가할 경우 상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)의 온도가 낮아지는 것을 방지할 수 있는 특징이 있다. 그리고 연속 테르밋 제련에서 발생하는 액체(혹은 용융) 상태의 테르밋 슬래그를 재활용하기 때문에 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)에서 슬래그를 용해하는 전기에너지를 70% 이상으로 절감할 수 있는 특징이 있다.Here, in the second step, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is dissolved in the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 to increase the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in thermit slag in the molten state introduced into the melting furnace 200 . When aluminum dross generated in a reflective furnace of a factory is added, the temperature of the thermit slag in the molten state can be prevented from being lowered. And because the thermite slag in the liquid (or molten) state generated in the continuous thermite smelting is recycled, the electric energy for dissolving the slag in the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 can be reduced by more than 70%. There are features that can be

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 승온(Temperature Increase) 방법은, 브라운가스 열원을 사용되는 것이 포함될 수 있다.In addition, the temperature increase (Temperature Increase) method according to an embodiment of the present invention may include using a Brown gas heat source.

여기서 상기 플라즈마나 브라운가스 열원을 사용하여 승온할 경우 에너지 집중 효율이 높고 장치가 간단하고 관리가 쉽기 때문이다. 플라즈마 열원의 장점은 발생온도가 수천도 이상이고 연소가스의 발생이 없다는 점이다. 만일 가스나 중유등과 같은 화석 연료를 사용하게 되면 다량의 연소가스가 발생하여 집진 효율을 낮추는 문제가 발생한다. 그러나 플라즈마 열원은 연소가스의 발생이 없다. 플라즈마 열원의 단점은 장치비가 비싸다는 것이다. 또한 상기 브라운가스 열원은 물을 전기분해하여 얻은 산소와 수소를 재 연소시키면 물이 발생함과 동시에 2~4천 ℃의 열이 발생하는데 이 열을 이용하는 것으로 플라즈마와 같이 연소가스의 발생이 적다는 장점과 장치가 매우 간단하다는 장점이 있다.This is because, when the temperature is raised using the plasma or Brown gas heat source, energy concentration efficiency is high, the device is simple, and management is easy. The advantage of the plasma heat source is that the generation temperature is more than several thousand degrees and there is no combustion gas generation. If fossil fuels such as gas or heavy oil are used, a large amount of combustion gas is generated, thereby lowering the dust collection efficiency. However, the plasma heat source does not generate combustion gas. A disadvantage of plasma heat sources is that the equipment is expensive. In addition, when the brown gas heat source re-combusts oxygen and hydrogen obtained by electrolysis of water, water is generated and heat of 2~4,000 ℃ is generated at the same time. Advantages and advantages are that the device is very simple.

마지막으로, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 출탕구(250)를 통해 출탕 시 공기분사(Atomizing) 또는 원심분사(Centrifugal Spray)를 통해 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 제4 단계(S400)를 갖는다.Finally, in an embodiment of the present invention, air is sprayed when tapping the molten slag of the third step through the tapping port 250 of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 . (Atomizing) or has a fourth step (S400) of producing a spherical alumina balls through centrifugal spray (Centrifugal Spray).

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하기 위한 공기분사는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 압축공기로 분사하여 대기 중으로 날리면 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구형의 크고 작은 입자의 볼이 생성되는 것을 대기 중에서 냉각시키는 것으로 한다.In addition, in the air injection for manufacturing and producing the spherical alumina ball according to an embodiment of the present invention, when the molten slag of the third step is sprayed with compressed air and blown into the atmosphere, the magnetic surface tension of the slag is It is assumed that the spherical ball of large and small particles is generated by cooling in the atmosphere.

여기서 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 압축공기로 분사하기 위해서는 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 출탕구(250)를 통해 출탕 시에 공기분사(Atomizing)가 수행된다.Here, in order to spray the molten slag of the third step with compressed air, the ladle furnace (LF) type smelting furnace 200 is air-sprayed through the tapping port 250 at the time of tapping air (Atomizing). ) is performed.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 공기분사(Atomizing)는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 압축공기로 분사하여 대기 중으로 날리면 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구형의 크고 작은 입자의 볼이 생성되는 것을 수중에 떨어뜨려 냉각시키는 것으로 한다.In addition, in the air spraying (Atomizing) for manufacturing and producing the spherical alumina ball according to an embodiment of the present invention, the molten slag of the third step is sprayed with compressed air and blown into the atmosphere, the magnetic surface of the slag It is assumed that the ball of large and small spherical particles produced by tension is dropped into water and cooled.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 원심분사(Centrifugal Spray)는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 회전하는 원판 위로 낙하시키고 원심력에 의해 사방으로 분산되면서 상기 용융 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구 형상의 알루미나 볼이 생성되는 것으로 한다.In addition, in the centrifugal spray for manufacturing and producing the spherical alumina ball according to an embodiment of the present invention, the molten slag of the third step is dropped onto the rotating disk and is rotated in all directions by centrifugal force. It is assumed that a spherical alumina ball is generated by the magnetic surface tension of the molten slag while being dispersed.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 제조 방법은, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 출탕구(250)를 통해 용융 슬래그(Molten Slag)가 출탕되면, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 일측에 형성되어 장착된 유입구(210) 및 투입구(220)를 통해 상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)와 냉재 상태의 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는 자동으로 유입 및 투입되며, 이와 동시에 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 상부 일측에 장착된 Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 공급되는 전류에 의해 승온(Temperature Increase)되어 완전한 용융 상태의 용융 슬래그(Molten Slag)를 생성되어 연속 테르밋 제련을 통해 대량의 구 형상의 알루미나 볼 제품 생산이 가능한 것이 포함될 수 있다.On the other hand, the spherical alumina manufacturing method using the waste slag according to an embodiment of the present invention, the molten slag (Molten Slag) through the tap hole 250 of the ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 ) is tapped, thermit slag in the molten state through the inlet 210 and the inlet 220 formed and mounted on one side of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 and Waste aluminum dross in the cold state is automatically introduced and input, and at the same time, the arc electrode 230 or plasma mounted on one side of the upper side of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 . The temperature is increased by the current supplied to the Torch 240 to generate molten slag in a completely molten state, so that a large amount of spherical alumina ball products can be produced through continuous thermite smelting.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

110 : 호퍼(hopper) 120 : 교반기
130 : 이송수단 140 : 예열건조기
150 : 저장이송수단 160 : 테르밋반응로
170 : 제어부
200 : 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로
210 : 유입구 220 : 투입구
230 : Arc 전극 240 : Plasma Torch
250 : 출탕구 260 : 구 형상의 볼 제조장치110: hopper 120: agitator
130: transfer means 140: preheat dryer
150: storage transfer means 160: thermite reactor
170: control unit
200: Ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace
210: inlet 220: inlet
230: Arc electrode 240: Plasma Torch
250: tap hole 260: spherical ball manufacturing device

Claims (10)

연속 테르밋 제련 시스템에서 발생하는 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)를 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 유입구(210)를 통해 인입시키는 제1 단계(S100)와;
상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)에 인입된 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)에 산화알루미늄(Al2O3)의 함량을 높이기 위해 알루미늄 용해공장의 반사로에서 발생하는 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)를 상기 용융로(200)의 투입구(220)를 통해 첨가시키는 제2 단계(S200)와;
상기 알루미늄 드로스의 첨가로 낮아진 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 용융 온도를 높이기 위해서는 Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 공급되는 전류에 의한 열원으로 승온(Temperature Increase)시켜 완전한 용융 상태의 용융 슬래그(Molten Slag)를 생성시키는 제3 단계(S300)와;
상기 용융 슬래그를 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 출탕구(250)를 통해 출탕 시 공기분사(Atomizing) 또는 원심분사(Centrifugal Spray)를 통해 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 제4 단계(S400)를 갖는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
A first step (S100) of introducing the thermite slag in the molten state generated in the continuous thermite smelting system through the inlet 210 of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200;
In order to increase the content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in thermit slag in the molten state introduced into the ladle furnace (LF) type melting furnace 200, generated in the reflection furnace of the aluminum melting plant a second step (S200) of adding waste aluminum dross through the inlet 220 of the melting furnace 200;
In order to increase the melting temperature of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200 lowered by the addition of the aluminum dross, the temperature is raised as a heat source by the current supplied to the arc electrode 230 or the plasma torch 240 . (Temperature Increase) to generate molten slag in a completely molten state (Molten Slag) a third step (S300) and;
When tapping the molten slag through the tapping port 250 of the ladle furnace 200 of the ladle furnace (LF) type, a spherical alumina ball is formed through atomizing or centrifugal spraying. A spherical alumina ball manufacturing method using waste slag, characterized in that it has a fourth step (S400) of manufacturing and production.
 제1항에 있어서,
상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)는, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 유입구(210)를 통해 70~80 중량%(wt%)가 자동으로 유입되는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
According to claim 1,
Thermit slag in the molten state, 70 to 80 wt% (wt%) through the inlet 210 of the ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 is automatically introduced A method for manufacturing a spherical alumina ball using waste slag, characterized in that.
 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 투입구(220)를 통해 20~30 중량%(wt%)가 투입되는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
According to claim 1,
The aluminum dross is 20-30 wt% (wt%) through the inlet 220 of the ladle furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 Lung, characterized in that it is input A method for manufacturing a spherical alumina ball using slag.
 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 알루미늄 용해공장에서 발생하는 분말 상태의 폐 드로스가 재활용되는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
According to claim 1,
The aluminum dross (Aluminum Dross) is a spherical alumina ball manufacturing method using waste slag, characterized in that the powdery waste dross generated in the aluminum melting plant is recycled.
 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는, 알루미늄 용해공장에서 발생하는 분말 상태의 폐 드로스는 냉재의 상태로 사용되는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
According to claim 1,
The aluminum dross (Aluminum Dross) is a spherical alumina ball manufacturing method using waste slag, characterized in that the powdery waste dross generated in the aluminum melting plant is used as a cold material.
 제1항에 있어서,
상기 제3 단계의 승온(Temperature Increase) 방법은, 브라운가스 열원이 포함되는 것을 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
According to claim 1,
The method of increasing the temperature of the third step (Temperature Increase) is a spherical alumina ball manufacturing method using waste slag that contains a brown gas heat source.
 제1항에 있어서,
상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하기 위한 공기분사는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 압축공기로 분사하여 대기 중으로 날리면 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구형의 크고 작은 입자의 볼이 생성되는 것을 대기 중에서 냉각시키는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
According to claim 1,
In the air injection for manufacturing and producing the spherical alumina balls, when the molten slag of the third step is sprayed with compressed air and blown into the atmosphere, the balls of large and small spherical particles are formed by the magnetic surface tension of the slag. A method for producing a spherical alumina ball using waste slag, characterized in that the generated is cooled in the atmosphere.
 제1항에 있어서,
상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 공기분사는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 압축공기로 분사하여 대기 중으로 날리면 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구형의 크고 작은 입자의 볼이 생성되는 것을 수중에 떨어뜨려 냉각시키는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
According to claim 1,
In the air spraying for manufacturing and producing the spherical alumina balls, when the molten slag of the third step is sprayed with compressed air and blown into the atmosphere, spherical large and small particles are generated by the magnetic surface tension of the slag. A method for producing a spherical alumina ball using waste slag, characterized in that it is cooled by dropping it into water.
 제1항에 있어서,
상기 구 형상의 알루미나 볼을 제조 생산하는 원심분사는, 상기 제3 단계의 용융 슬래그(Molten Slag)를 회전하는 원판 위로 낙하시키고 원심력에 의해 사방으로 분산되면서 상기 용융 슬래그의 자기 표면장력에 의해 구 형상의 알루미나 볼이 생성되는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.
According to claim 1,
The centrifugal spraying to produce and produce the spherical alumina balls, while dropping the molten slag of the third step onto the rotating disk and dispersed in all directions by centrifugal force, the spherical shape by the magnetic surface tension of the molten slag A spherical alumina ball manufacturing method using waste slag, characterized in that the alumina ball is generated.
 제1항에 있어서,
상기 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 제조 방법은, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 출탕구(250)를 통해 용융 슬래그(Molten Slag)가 출탕되면, 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 일측에 형성되어 장착된 유입구(210) 및 투입구(220)를 통해 상기 용융 상태의 테르밋 슬래그(Thermit Slag)와 냉재 상태의 폐 알루미늄 드로스(Aluminum Dross)는 자동으로 유입 및 투입되며, 동시에 상기 레이들 퍼니스(Ladle Furnace, LF) 타입의 용융로(200)의 상부 일측에 장착된 Arc 전극(230) 또는 Plasma Torch(240)에 공급되는 전류에 의해 승온(Temperature Increase)되어 완전한 용융 상태의 용융 슬래그(Molten Slag)가 생성되어 연속 테르밋 제련을 통해 구 형상의 알루미나 볼 제품의 생산이 가능한 것이 포함되는 것을 특징으로 하는 폐 슬래그를 이용한 구 형상의 알루미나 볼 제조 방법.According to claim 1,
In the spherical alumina manufacturing method using the waste slag, when the molten slag is tapped through the tap hole 250 of the ladle furnace (LF) type melting furnace 200, the ladle Thermit slag in the molten state and the waste aluminum dross in the cold state through the inlet 210 and the inlet 220 formed and mounted on one side of the furnace (Ladle Furnace, LF) type melting furnace 200 ( Aluminum Dross) is automatically introduced and injected, and at the same time, the current supplied to the Arc electrode 230 or Plasma Torch 240 mounted on the upper side of the Ladle Furnace (LF) type melting furnace 200 is applied. Spherical Alumina Using Waste Slag How to make a ball.
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