KR102442017B1 - 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법은 실리콘 가공 공정에서 발생하는 절삭유가 포함된 폐슬러지를 분쇄하는 분쇄단계; 열원 및 급기팬을 이용해 열풍을 제공하는 열풍 급기단계; 상기 열풍 급기단계에서 제공되는 열풍을 이용해 폐슬러지를 건조 및 열처리하여 유분이 제거된 실리콘 분말을 제조하는 열처리 건조단계; 및 배기팬을 이용해 상기 열처리 건조단계에서 사용된 열풍의 배기 풍량을 제어하는 열풍 배기단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 급기팬을 이용해 열처리 건조에 이용되는 열풍을 공급하고 배기팬을 이용해 열처리 건조에 이용된 열풍을 배출하되, 열풍온도와 실리콘 분말의 수분율을 고려하여 배기팬의 풍량을 제어함으로써 건조 및 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 웨이퍼 제조공정에서는 단결정, 다결정 또는 무정형의 실리콘 잉곳을 여러 개의 와이어 쏘로 동시에 절삭함으로써, 저 비용으로 다수 매의 웨이퍼를 생산하는 방식을 취하고 있다.
실리콘 잉곳의 절삭과정에서 사용되는 와이어 소우는 일정한 두께를 가지고 있기 때문에, 실리콘 잉곳의 상당량이 절삭과정 동안에 절삭분(saw dust)으로 발생되는데, 실리콘 웨이퍼와 와이어 소우의 두께가 얇아질수록 더 많은 절삭분(주로 Si)이 발생하게 된다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼의 두께가 0.1mm 이고 와이어 소우의 두께가 0.1mm라면, 실리콘 잉곳의 약 50% 정도가 절삭분으로 발생될 것이다.
따라서, 실리콘 잉곳의 절삭 과정이나 실리콘 웨이퍼의 표면 연마과정이 끝난 후의 슬러리 내에는 절삭유, 절삭분, 장비등의 마모 미분 등이 포함된다.
이와 같이 실리콘 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러리는 특수산업폐기물로 분류되는데, 폐슬러리를 단순히 소각하거나 매립하게 되면 심각한 대기오염과 토양오염을 가져오게 되므로, 폐슬러리의 처리에는 시멘트로 고형화하여 보관하거나 매립하는 방법이 적용되었다. 그러나, 위와 같이 시멘트로 고형화하는 방법을 사용하더라도, 보관공간이나 매립공간에는 제한이 있고, 자원의 낭비라는 측면이 있으므로, 폐슬러리를 재활용하는 다양한 방법이 강구되어 왔다.
특히, 최근 태양광 산업의 비약적인 발전으로 현재 실리콘 원료 소재의 공급 부족 사태가 심각하게 대두되고 있고, 이에 따라 실리콘 원료 소재의 가격 폭등 현상이 발생하고 있다. 따라서 실리콘 원재료의 원활한 수급을 확보하기 위한 노력이 관련 산업계에서 현안으로 등장하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 급기팬을 이용해 열처리 건조에 이용되는 열풍을 공급하고 배기팬을 이용해 열처리 건조에 이용된 열풍을 배출하되, 열풍온도와 실리콘 분말의 수분율을 고려하여 배기팬의 풍량을 제어함으로써 건조 및 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법을 제공함에 있다.
또한, 열풍 건조기 내에서 고속회전하는 복수의 칼날을 이용해 폐슬러지를 미립화하는 동시에, 열풍 건조기로 유입된 열풍을 회전시켜 회전기류를 형성함으로써, 미립화된 폐슬러지 분말과 열풍의 접촉을 증가시켜 폐슬러지 분말의 건조 및 열처리 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법을 제공함에 있다.
또한, 산소가 희박한 상태, 즉 무산소상태의 열풍을 제공함으로써 폐슬러지의 건조 및 열처리 과정에서 산화를 방지할 수 있는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 실리콘 가공 공정에서 발생하는 절삭유가 포함된 폐슬러지를 분쇄하는 분쇄단계; 열원 및 급기팬을 이용해 열풍을 제공하는 열풍 급기단계; 상기 열풍 급기단계에서 제공되는 열풍을 이용해 폐슬러지를 건조 및 열처리하여 유분이 제거된 실리콘 분말을 제조하는 열처리 건조단계; 및 배기팬을 이용해 상기 열처리 건조단계에서 사용된 열풍의 배기 풍량을 제어하는 열풍 배기단계;를 포함하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 열풍 배기단계는 열풍의 온도와 건조된 실리콘 분말의 수분율을 고려하여 배기팬의 회전속도를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열풍 급기단계에서 제공되는 열풍의 온도는 200~300℃로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분쇄단계는 벌크 형태로 제공되는 고형 폐슬러지를 기어 분쇄기를 통과시켜 100㎣ 이하로 분쇄하는 1차 분쇄단계와, 스크류 분쇄기를 통과시켜 10㎣ 이하로 분쇄하는 2차 분쇄단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열처리 건조단계는, 상기 분쇄단계에서 분쇄되어 열풍 건조기로 공급된 된 폐슬러지를 미립화하는 미립화단계; 및 상기 열풍 건조기 내에서 열풍을 이용해 미립화된 폐슬러지를 건조 및 열처리하는 1차 열처리단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 미립화단계는 열풍 건조기 내에서 고속회전하는 복수의 칼날을 이용해 폐슬러지를 미립화하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 미립화단계에서 복수의 칼날을 통과하는 폐슬러지는 600㎚ 이하로 미립화되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열처리 건조단계는, 상기 1차 열처리단계를 통과한 폐슬러지와 열풍을 사이클론 건조기로 투입하여 폐슬러지를 2차 건조 및 열처리하는 2차 열처리단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열처리 건조단계에서 제조된 실리콘 분말을 수집하는 건조분말 수집단계;를 포함하되, 상기 건조분말 수집단계는 거름망을 이용해 열처리 건조단계에서 배출되는 실리콘 분말 중에 포함된 이물질을 걸러내는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 건조분말 수집단계는 영구자석을 이용해 실리콘 분말 중에 포함된 철 분말을 걸러내는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분쇄단계에 앞서, 상기 실리콘 가공 공정에서 발생하는 절삭유가 포함된 폐슬러지를 탈수처리하는 탈수단계; 및 상측이 개방된 컨테이너에 저장한 다음 밀봉캡으로 컨테이너의 상측 개구를 마감하여 폐슬러지의 산화를 방지하는 저장단계;를 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 급기팬을 이용해 열처리 건조에 이용되는 열풍을 공급하고 배기팬을 이용해 열처리 건조에 이용된 열풍을 배출하되, 열풍온도와 실리콘 분말의 수분율을 고려하여 배기팬의 풍량을 제어함으로써 건조 및 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법이 제공된다.
또한, 열풍 건조기 내에서 고속회전하는 복수의 칼날을 이용해 폐슬러지를 미립화하는 동시에, 열풍 건조기로 유입된 열풍을 회전시켜 회전기류를 형성함으로써, 미립화된 폐슬러지 분말과 열풍의 접촉을 증가시켜 폐슬러지 분말의 건조 및 열처리 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법이 제공된다.
또한, 산소가 희박한 상태, 즉 무산소상태의 열풍을 제공함으로써 폐슬러지의 건조 및 열처리 과정에서 산화를 방지할 수 있는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법의 순서도,
도 2는 도 1의 저장단계에서 컨테이너에 저장된 벌크형태의 고형 폐슬러지의 이미지
도 3은 도 1의 저장단계에 사용되는 밀봉캡을 나타낸 도면,
도 4는 도 1의 분쇄단계에 사용되는 기어 분쇄기를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 의해 회수된 실리콘 분말의 이미지이다.
도 2는 도 1의 저장단계에서 컨테이너에 저장된 벌크형태의 고형 폐슬러지의 이미지
도 3은 도 1의 저장단계에 사용되는 밀봉캡을 나타낸 도면,
도 4는 도 1의 분쇄단계에 사용되는 기어 분쇄기를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 의해 회수된 실리콘 분말의 이미지이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중 도 1은 본 발명 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법의 순서도, 도 2는 도 1의 저장단계에서 컨테이너에 저장된 벌크형태의 고형 폐슬러지의 이미지, 도 3은 도 1의 저장단계에 사용되는 밀봉캡을 나타낸 도면, 도 4는 도 1의 분쇄단계에 사용되는 기어 분쇄기를 나타낸 도면이다.
상기 도면에 도시된 바와 같은 본 발명 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법은 탈수단계(S110), 저장단계(S120), 분쇄단계(S130), 열풍 급기단계(S140), 열처리 건조단계(S150), 건조분말 수집단계(S160), 열풍 배기단계(S170)를 포함한다.
상기 탈수단계(S110)는 반도체 제조 공정이나 태양 전지 웨이퍼 제조 공정과 같은 실리콘 가공 공정에서 생성된 슬러리를 필터프레스 등을 이용해 탈수 처리하여 벌크 타입의 폐슬러지로 제공한다. 통상 실리콘 가공 공정에서 발생한 슬러리는 절삭유와 실리콘 분말이 혼합된 상태이며, 상기 탈수단계(S110)를 거쳐 40~55% 수분을 함유한 상태의 벌크 타입으로 제공될 수 있다. 여기서, 상기 슬러리는 SiC가 존재하지 않는 상태로 제공되는 것이 바람직하다.
상기 저장단계(S120)는 상기 탈수단계(S110)에서 탈수 처리된 벌크 타입의 폐슬러지를 톤백(tonbag)과 같이 상측이 개방된 컨테이너에 채워넣은 다음(도 2 참조), 밀봉캡(10)을 이용해 컨테이너의 상측 개구를 마감한다(도 3 참조).
상기 밀봉캡(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 컨테이너의 상측을 마감하는 상면커버(11), 상기 상면커버(11)의 테두리에 연결되고 상기 컨테이너의 측면을 둘러싸는 복수의 측면커버(12)를 포함한다. 또한, 상기 복수의 측면커버(12)들의 연결부위는 서로 연결되고, 적어도 어느 하나의 측면커버(12)의 연결부위는 지퍼 등의 개폐구(13)에 의해 개폐될 수 있으며, 복수의 측면커버(12) 하단에는 밴드(14)가 통과할 수 있는 통과공이 형성된다. 이에 따라, 밀봉캡(10)을 이용해 컨테이너의 상측을 덮어 씌운 다음, 복수의 측면커버(12) 하단의 통과공으로 삽입된 밴드(14)를 잡아당겨 조여줌으로써, 밀봉캡(10)과 컨테이너의 결합부위를 통해 컨테이너 내부공간으로 산소가 유입되는 것을 방지하는 것은 물론, 밀봉캡(10)과 컨테이너의 결합력을 증대시킬 수 있다. 이와 같이 폐슬러지는 저장단계(S120)를 통해 컨테이너에 수용된 상태로 보관 및 유통될 수 있으며, 밀봉캡(10)에 의해 산소와의 접촉이 차단됨에 따라 아래 표 1과 같이 톤백의 상측 개구를 개방한 전통적인 방식에 비해 장기간 보관시에도 산화의 진행을 상당부분 완화시킬 수 있다.
상기 분쇄단계(S130)는 기어 분쇄기(20)를 이용해 벌크 형태의 고형 폐슬러지를 100㎣ 이하로 분쇄하는 1차 분쇄단계와, 스크류 분쇄기를 이용해 상기 1차 분쇄단계를 통과한 고형 폐슬러지를 10㎣ 이하로 분쇄하고 열처리 건조단계(S150)의 건조기로 공급하는 2차 분쇄단계를 포함한다.
여기서, 상기 기어 분쇄기(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상부에 투입구가 형성되고 하부에 배출구가 형성된 바디(21), 상기 투입구와 배출구 사이에서 바디(21)를 가로지르는 형태로 배치되는 한 쌍의 샤프트(22), 상기 한 쌍의 샤프트(22)에 각각 고정되고 서로 맞물리는 형태로 배치되는 복수의 블레이드(23), 상기 바디(21)의 양측 내벽면에서 상기 블레이드(23)와 맞물리도록 배치되는 복수의 사이드 블레이드(24), 상기 한 쌍의 샤프트(22)가 서로 반대 방향으로 회전하도록 연결하는 한 쌍의 연결기어(25) 및 상기 한 쌍의 샤프트(22) 중 어느 하나에 회전 구동력을 제공하는 구동모터(26)를 포함한다.
본 실시예에서는 기어 분쇄기(20)와 스크류 분쇄기를 이용하여 고형 폐슬러지를 분쇄하는 것으로 예를 들어 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 고형 폐슬러지를 필요한 크기로 분쇄하기 위한 다양한 형태의 분쇄 방법 및 공정이 적용될 수 있을 것이다.
상기 열풍 급기단계(S140)는 급기팬으로 외기를 도입하고, 도입된 외기를 열원을 이용해 대략 200~300℃로 가열하여 열풍을 제공한다. 구체적으로 열풍 급기단계(S140)에서 제공되는 열풍은 외기를 직화 방식으로 가열함으로써 산소가 희박한 상태 즉, 무산소상태의 열풍을 제공함으로써 폐슬러지를 건조 및 열처리하는 과정에서 실리콘의 산화를 최소화하는 것이 바람직하다.
상기 열처리 건조단계(S150)는 상기 열풍 급기단계(S140)에서 제공되는 열풍을 이용해 비산화성 분위기에서 상기 고형 폐슬러지를 열처리하여 유분이 제거된 고순도 실리콘 분말을 제조하는 것으로서, 상기 분쇄단계(S130)에서 분쇄된 폐슬러지를 열풍 건조기를 따라 이송하면서 미립화하는 미립화단계(S151), 상기 열풍 급기단계(S140)에서 제공되는 열풍을 열풍 건조기로 제공하여 미립화된 폐슬러지 분말을 건조 및 열처리하는 1차 열처리단계(S152); 및 상기 1차 열처리단계(S152)를 통과한 폐슬러지 분말과 열풍을 사이클론 건조기로 투입하여 폐슬러지를 2차 건조 및 열처리하여 실리콘 분말을 제조하는 2차 열처리단계(S153);를 포함한다.
상기 1차 열처리단계(S152)는 고속회전하는 복수의 칼날에 폐슬러지 분말을 통과시켜 600㎚이하로 미립화하고, 열풍을 이용해 미립화된 폐슬러지 분말을 건조 및 열처리한다.
예컨대, 상기 복수의 칼날은 회전샤프트(22)에 연결되어 고속회전하는 수평접선식칼날(horizontal knives) 4세트로 구성될 수 있으며, 상기 회전샤프트(22)를 지지하는 베어링부에는 과열방지를 위한 냉각장치가 설치될 수 있다.
즉, 상기 1차 열처리단계(S152)에서는 열풍 건조기 내에서 고속회전하는 복수의 칼날을 이용해 상기 분쇄단계(S130)를 통과한 대략 10mm 정도의 크기를 갖는 고형 폐슬러지를 600㎚이하로 미립화하고, 열풍 건조기 내에서 고속회전하는 복수의 칼날을 이용해 열풍 건조기로 유입된 열풍을 회전시켜 회전기류를 형성함에 따라 미립화된 폐슬러지 분말과 열풍의 접촉을 증가시킴으로써 폐슬러지 분말의 건조 및 열처리 효율을 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 복수의 칼날은 상기 열풍 건조기의 내벽면 형상에 대응하는 형상으로 이루어진 특수칼날(character knives)을 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 미립화된 폐슬러지 분말이 상기 열풍 건조기 내벽면에 침전되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상기 2차 열처리단계(S153)는 이중 원통으로 구성된 사이클론 건조기로 미립화된 폐슬러지 분말과 열풍을 공급하고, 건조된 폐슬러지 분말과 열풍을 각각 분리 배출하는 것으로서, 사이클론 건조기의 하부에는 폐슬러지로부터 제조된 실리콘 분말이 분리 배출되는 건조분말 배출구가 형성되고, 상부에는 열풍 배출구가 형성된다. 이러한 사이클론 건조기를 이용한 건조 및 분리 기술은 공지기술에 해당하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 한편, 상기 열풍 배출구를 통해 배출되는 열풍은 미세입자 포집 공정 및 제습 공정을 거쳐 다시 열풍 급기단계(S140)로 제공될 수 있다.
상기 건조분말 수집단계(S160)는 상기 열처리 건조단계(S150)에서 제조된 실리콘 분말을 수집하는 것으로서, 사이클론 건조기의 건조분말 배출구에 설치된 거름망(sieve)을 이용해 열처리 건조단계(S150)에서 배출되는 실리콘 분말 중에 포함된 이물질을 걸러내는 단계 및 상기 거름망 상측에 영구자석을 설치하여 실리콘 분말 중에 포함된 철 분말을 걸러내는 단계를 포함하며, 이를 통해 도 5와 같은 실리콘 분말을 회수할 수 있다.
상기 거름망은 실리콘 잉곳의 절삭과정에서 발생된 웨이퍼 조각, 와이어 강선 조각 또는 톤백 보푸라기 등의 이물질을 걸러내기 위한 것으로서, 50mesh(0.355mm) 규격의 망목을 가질 수 있으며, 이러한 거름망의 규격은 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있을 것이다.
상기 열풍 배기단계(S170)는 배기팬의 회전속도를 이용해 상기 열풍 건조기와 사이클론 건조기로 제공된 열풍 기류의 풍량을 제어하는 것으로서, 상기 배기팬은 인버터에 의해 회전속도가 제어될 수 있도록 구성되고, 상기 배기팬의 회전속도는 열풍의 온도와 실리콘 분말의 수분율을 고려하여 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 표 2와 같이 공급열풍의 온도가 180~230℃일 때에는 배출풍량을 적절하게 설정하더라도 열풍의 공급 온도가 낮기 때문에 폐슬러지 분말이 충분하게 건조되지 않아 실리콘 분말의 수분율이 높다. 또한, 공급열풍의 온도가 230~260℃이고 배출풍량이 80Hz인 경우의 1% 미만의 수분율을 가지면서 생산량이 가장 우수함을 알 수 있다. 다만, 공급열풍의 온도가 260℃를 초과하는 경우에는 1% 미만의 수분율을 가지면서 생산량도 우수하지만 공급열원의 과부하로 인해 장기간 공정 운영이 어렵다. 따라서 공급열원의 안정성을 확보하는 경우 260℃ 이상의 열풍온도로 공정을 진행하는 것도 가능할 것이다. 한편, 배출풍량이 40Hz인 경우에는 열풍 기류가 원활하게 형성되지 않고, 건조기 내에 열풍이 정체됨에 따라 제품 생산이 불가능하다.
즉, 공급열풍 온도가 높고 배출풍량이 높으면 생산량과 수분율이 좋고, 공급열풍 온도가 높고 배출풍량이 낮으면 열풍 기류가 원활하게 이동하지 않아 생산이 불가하며, 공급열풍 온도가 낮고 배출풍량이 낮으면 열풍 기류가 원활하게 이동하지 않아 생산이 불가하며 수분율은 상승한다.
본 실시예에 따르면, 급기팬을 이용해 열풍 건조기의 열풍 공급구에 공급하는 동시에 배기팬을 이용해 사이클론 건조기의 열풍 배출구에서 열풍을 배출함에 따라, 열풍 건조기와 사이클론 건조기 내에서 열풍 정체 구간이 발생하지 않도록 할 수 있다.
특히, 상기와 같은 건조 및 열처리에 이용되는 열풍은 산소가 희박한 상태, 즉 무산소 상태이므로 상기 열처리 건조단계(S150)를 비산화성 분위기에서 수행할 수 있어 폐슬러지의 산화를 최소화할 수 있으며, 열풍온도를 230~260℃로 설정하여 고온 건조 및 유분 제거를 위한 열처리가 동시에 이루어지도록 할 수 있다.
아울러, 상기 건조분말 수집단계(S160)에서 수집된 실리콘 분말은 냉각, 압축, 포장 과 같은 후속 공정을 거쳐 재활용될 수 있다.
지금부터는 상술한 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
실리콘 가공 공정에서 발생한 슬러리는 절삭유와 실리콘 분말이 혼합된 상태이며, 탈수단계(S110)를 통해 40~55% 수분을 함유한 상태의 벌크 타입으로 제공된다.
또한, 탈수단계(S110)를 거쳐 제공된 벌크 상태의 고형 폐슬러지는 톤백과 같은 컨테이너에 채워진 상태로 유통 및 보관되는데, 이러한 상태에서는 폐슬러지가 외기에 노출되므로 산화가 진행되는 문제가 있다. 이에 따라, 본 실시예의 저장단계(S120)에서는 상기와 같이 상측이 개방된 컨테이너의 상측 개구를 밀봉캡(10)으로 마감함으로써, 장기간 유통 및 보관시에도 폐슬러지의 산화를 최소화할 수 있다.
이어, 상기 저장단계(S120)에서 유통 및 보관된 폐슬러지로부터 실리콘 분말을 회수하기 위해, 컨테이너에 저장된 고형 폐슬러지를 인출하고, 분쇄단계(S130)를 통해 10㎣ 이하로 분쇄한 다음 열처리 건조단계(S150)의 열풍 건조기로 제공한다.
한편, 상기 열풍 건조기의 열풍 공급구에는 열풍 급기단계(S140)를 통해 대략 200~300℃로 가열된 무산소 상태의 열풍이 공급되므로, 열풍을 이용한 건조 및 열처리가 비산화성 분위기에서 진행될 수 있어 실리콘의 산화를 최소화할 수 있으며, 고온 가열 및 열처리가 가능해 건조 및 열처리 효율을 향상시킬 수 있다.
열처리 건조단계(S150)의 미립화단계(S151)에서는 상기 열풍 건조기의 내부에서 고속회전하는 복수의 칼날을 이용해 열풍 건조기 내부로 제공된 고형 폐슬러지를 600㎚이하로 미립화하고, 1차 열처리단계(S152)에서는 열풍 건조기 내부로 제공된 열풍을 이용해 미립화된 폐슬러지 분말을 건조하는 동시에 열처리하여 폐슬러지에 포함된 유분을 제거한다. 이때, 상기 열풍 건조기 내부로 공급된 열풍은 고속회전하는 복수의 칼날에 의해 회전기류를 형성하게 됨에 따라 미립화된 폐슬러지 분말을 효과적으로 건조 및 열처리할 수 있다.
이어, 2차 열처리단계(S153)에서는 상기 열풍 건조기를 통과한 폐슬러지 분말과 열풍을 사이클론 건조기에 투입하여 회전시킴으로써 2차 건조 및 열처리를 수행함으로써 실리콘 분말을 회수하는 동시에, 원심력과 중력을 이용해 실리콘 분말을 하부의 건조분말 배출구로 배출하고, 열풍은 상부의 열풍 배출구로 배출한다.
또한, 건조분말 수집단계(S160)에서는 상기 사이클론 건조기의 건조분말 배출구에 설치된 거름망을 이용해 실리콘 분말 중에 포함된 이물질을 제거하고, 거름망 상측에 배치된 영구자석을 이용해 철 분말을 제거함으로써, 분리된 실리콘 분말의 상품성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 실시예에서는 열풍 급기단계(S140)에서 급기팬을 이용해 열풍 건조기의 열풍 공급구에 열풍 공급압력을 제공하는 동시에, 열풍 배기단계(S170)에서 배기팬을 이용해 사이클론 건조기의 열풍 배출구에 열풍 배기압력을 제공한다. 이에 따라 열풍 건조기와 사이클론 건조기 내에서 열풍 정체 구간이 발생하지 않으므로 건조 및 열처리 효율이 향상되어 실리콘 분말의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10:밀봉캡, 11:상면커버, 12:측면커버,
13:개폐구, 14:밴드, 20:기어 분쇄기,
21:바디, 22:샤프트, 23:블레이드,
24:사이드 블레이드, 25:연결기어, 26:구동모터,
S110:탈수단계, S120:저장단계, S130:분쇄단계,
S140:열풍 급기단계, S150:열처리 건조단계,
S151:미립화단계, S152:1차 열처리단계,
S153:2차 열처리단계, S160:건조분말 수집단계,
S170:열풍 배기단계
13:개폐구, 14:밴드, 20:기어 분쇄기,
21:바디, 22:샤프트, 23:블레이드,
24:사이드 블레이드, 25:연결기어, 26:구동모터,
S110:탈수단계, S120:저장단계, S130:분쇄단계,
S140:열풍 급기단계, S150:열처리 건조단계,
S151:미립화단계, S152:1차 열처리단계,
S153:2차 열처리단계, S160:건조분말 수집단계,
S170:열풍 배기단계
Claims (11)
- 실리콘 가공 공정에서 발생하는 절삭유가 포함된 폐슬러지를 분쇄하는 분쇄단계;
열원 및 급기팬을 이용해 열풍을 제공하는 열풍 급기단계;
상기 열풍 급기단계에서 제공되는 열풍을 이용해 폐슬러지를 건조 및 열처리하여 유분이 제거된 실리콘 분말을 제조하는 열처리 건조단계; 및
배기팬을 이용해 상기 열처리 건조단계에서 사용된 열풍의 배기 풍량을 제어하되, 열풍의 온도와 건조된 실리콘 분말의 수분율을 고려하여 배기팬의 회전속도를 제어하는 열풍 배기단계;를 포함하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 열풍 급기단계에서 제공되는 열풍의 온도는 200~300℃로 설정되는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 분쇄단계는 벌크 형태로 제공되는 고형 폐슬러지를 기어 분쇄기를 통과시켜 100㎣ 이하로 분쇄하는 1차 분쇄단계와, 스크류 분쇄기를 통과시켜 10㎣ 이하로 분쇄하는 2차 분쇄단계를 포함하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 열처리 건조단계는, 상기 분쇄단계에서 분쇄되어 열풍 건조기로 공급된 된 폐슬러지를 미립화하는 미립화단계; 및 상기 열풍 건조기 내에서 열풍을 이용해 미립화된 폐슬러지를 건조 및 열처리하는 1차 열처리단계;를 포함하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 제 5항에 있어서,
상기 미립화단계는 열풍 건조기 내에서 고속회전하는 복수의 칼날을 이용해 폐슬러지를 미립화하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 제 6항에 있어서,
상기 미립화단계에서 복수의 칼날을 통과하는 폐슬러지는 600㎚ 이하로 미립화되는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 제 5항에 있어서,
상기 열처리 건조단계는, 상기 1차 열처리단계를 통과한 폐슬러지와 열풍을 사이클론 건조기로 투입하여 폐슬러지를 2차 건조 및 열처리하는 2차 열처리단계;를 포함하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 열처리 건조단계에서 제조된 실리콘 분말을 수집하는 건조분말 수집단계;를 포함하되,
상기 건조분말 수집단계는 거름망을 이용해 열처리 건조단계에서 배출되는 실리콘 분말 중에 포함된 이물질을 걸러내는 단계를 포함하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 제 9항에 있어서,
상기 건조분말 수집단계는 영구자석을 이용해 실리콘 분말 중에 포함된 철 분말을 걸러내는 단계를 포함하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 분쇄단계에 앞서, 상기 실리콘 가공 공정에서 발생하는 절삭유가 포함된 폐슬러지를 탈수처리하는 탈수단계; 및
상측이 개방된 컨테이너에 저장한 다음 밀봉캡으로 컨테이너의 상측 개구를 마감하여 폐슬러지의 산화를 방지하는 저장단계;를 수행하는 실리콘 가공 공정에서 발생하는 폐슬러지로부터 실리콘을 회수하는 방법.
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