KR102473273B1 - 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템 - Google Patents

고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원료 광물을 파쇄, 분쇄, 분급하는 일련의 과정을 거쳐 희소광물 자원을 생성하는 고체 광물질의 추출을 위한 부유선광 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어수단에 의해 제어되는 원료공급수단, 시약혼합수단 및 부유선광수단을 포함하는 부유선광 시스템에 있어서, 상기 부유선광수단은 상기 시약혼합수단과 연결되되 에어공급부를 통해 외부에서 광물슬러리에 공급되는 에어에 의해 광물을 부유시킬 수 있는 버블을 생성하는 투입부선기, 조선부선기, 청소부선기 및 정선부선기를 포함하되, 상기 에어공급부는 상기 제어수단의 제어를 통해 부유시키고자 하는 광물의 부유특성에 따라 에어의 공급량과 압력이 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템{Flotation system for extracting solid mineral material}
본 발명은 원료 광물을 파쇄, 분쇄, 분급하는 일련의 과정을 거쳐 희소광물 자원을 생성하는 고체 광물질의 추출을 위한 부유선광 시스템에 관한 것이다.
텅스텐, 금, 니켈 등의 각종 고체 광물질을 자원화는 과정에서 생산능력의 확충에 의한 회수율 증대와 더불어 인력과 운영비용을 절감하기 위한 선광시스템의 효율화가 요구된다.
극미량으로 존재하는 희소광물의 경우 원료의 분말/분체와 물을 섞어서 처리하는 습식공정(Wet Process) 기반의 부유선광(Flotation Process)이 보편적으로 활용된다.
예컨대, 국방, 과학, 반도체, 절삭공구 등의 분야에서 초고강도, 고인성, 내열성을 갖춘 소재의 주요 성분으로 사용되는 텅스텐은 원료광물인 회중석(Schellite, CaWO4) 중에 혼재되어 있어 부유선광(Flotation Process) 시스템을 활용한 자동화 방식으로 추출할 수 있다.
고체 광물질의 부유선광에 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1774846호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2012-0014524호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 텅스텐 원광에 소다회를 첨가하여 분쇄하여 혼합물을 제조하는 단계; 끓는 물에 혼합물을 투입하고 반응시켜 수침출시키는 단계; 고액분리하고 액체를 회수하여 수침출 단계로 이송하는 단계; 및 텅스텐 원광 중 95% 이상이 액상으로 침출되었을 때 액체를 회수하는 단계; 등을 포함하며, 이러한 구성을 통해 초 저품위 텅스텐 원광으로부터 액상으로 회수하는 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 각종 부유선광에 필요한 기기를 원격 관리하는 제어장치를 설치하고, 인터넷망과 연결된 부유선광 중앙통합제어장치는 선광장치들을 원격지에서 컴퓨터 등의 통신장비를 이용하여 제어장치에 접속함으로써 부유선광장치들을 원격제어하며, 이를 통해 원석공급, 분쇄, 선별, 물공급, 시약투입, 침전, 탈수 등의 자동화로 비금속광물을 생산하는 효과를 기대한다.
그러나, 종래의 기술들은 부선용 공업용수인 상수원의 지역별ㆍ계절별 온도변화가 심하기 때문에 광물의 부선, 정광품위는 물론, 회수하고자 하는 광물의 부유 특성을 고려하지 않은 상태에서 작업이 이루어지기에 회수율에 큰 영향을 주고 결과적으로 경제성을 저하시키는 요인으로 지적되는 문제점이 존재한다.
한국 등록특허공보 제1774846호 "저품위 텅스텐 원광으로부터 텅스텐 회수방법" (공개일자 : 20170905) 한국 공개특허공보 제2012-0014524호 "부유선광 원격제어시스템" (공개일자 : 20120217)
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 물리/화학적 특성, 열전도도, 전기전도도가 다른 텅스텐, 금, 니켈 등의 희소광물을 광액슬러리 상태로 버블을 통해 부유선광하는 과정에서 해당 희소광물의 서로 다른 부유특성을 고려하여 버블 생성에 필요한 에어의 공급량이나 압력의 제어는 물론, 광액온도 변화를 부가하여 최적의 부선특성을 유지하는 고체 광물질의 추출을 위한 부유선광 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템은 제어수단에 의해 제어되는 원료공급수단, 시약혼합수단 및 부유선광수단을 포함하는 부유선광 시스템에 있어서, 상기 부유선광수단은 상기 시약혼합수단과 연결되되 에어공급부를 통해 외부에서 광물슬러리에 공급되는 에어에 의해 광물을 부유시킬 수 있는 버블을 생성하는 투입부선기, 조선부선기, 청소부선기 및 정선부선기를 포함하되, 상기 에어공급부는 상기 제어수단의 제어를 통해 부유시키고자 하는 광물의 부유특성에 따라 에어의 공급량과 압력이 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 각각의 상기 투입부선기, 상기 조선부선기, 상기 청소부선기 및 상기 정선부선기는 광액슬러리가 수용되는 부유용기와, 상기 부유용기 내에서 회전가능하게 설치되어 상기 에어공급부와 관 연결되어 회전과 동시에 에어를 배출하여 미세버블이 생성되는 기류를 발생시켜 광물을 부유시키는 버블생성부재와, 상기 부유용기의 개구된 상부측에 회전가능하게 설치되어 그 회전을 통해 부유된 광물을 버블박스로 이송시키는 스키머 및 상기 부유용기 상부에 설치되어 부유광물의 존재 여부를 감지하여 그 감지정보를 상기 제어수단에 전송하는 버블확인센서를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 버블생성부재는 상기 부유용기 상부측에 회전가능하게 설치되되 상기 제어수단에 의해 제어되는 모터와, 상기 에어공급부와 관 연결되는 외관과 상기 외관 내부에서 상기 모터와 회전가능하게 결합하는 내관을 포함하는 이중관 구조로 이루어져 광액슬러리에 침수될 수 있게 종방향으로 길이를 갖도록 상기 부유용기 내측으로 삽입되는 회전축 및 상기 내관 하부에 횡방향으로 설치되어 회전하되 그 회전에 의해 상기 외관을 통해 광액슬러리 내에 기류를 발생시켜 상기 외관에서 배출되는 에어를 통해 광물을 부유시키는 로터를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에어공급부를 통해 광액슬러리에 공급되는 에어의 압력은 1.0 ~ 1.5kg/㎠ 이며, 상기 모터는 주파수영역 0 ~ 60㎐를 갖는 가변속이 가능한 모터인것이 바람직하다.
또한, 상기 원료공급수단은 저장빈의 원료를 분쇄밀과 분급기로 이송하면서 용수를 부가하여 30~50%의 고체 상태의 광물원료를 생성하며, 상기 제어수단에 의해 제어되는 상기 시약혼합수단은 해당 광물원료에 다단계로 부선시약을 혼합하여 설정된 물성의 광액슬러리를 생성하되 상기 투입부선기와 연결되는 투입컨디셔너, 상기 조선부선기와 연결되는 조선컨디셔너, 상기 청소부선기와 연결되는 청소컨디셔너 및 상기 정선부선기와 연결되는 정선컨디셔너를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어수단은 각각의 상기 투입컨디셔너, 상기 조선컨디셔너, 상기 청소컨디셔너 및 상기 정선컨디셔너에 개별적으로 히팅챔버를 구비하고, 상기 투입부선기, 상기 조선부선기, 상기 청소부선기 및 상기 정선부선기에 각각 설치되는 온도감지기와 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어수단은 마이컴 회로를 갖춘 제어기를 기반으로 하고, 상기 저장빈의 광물원료 이송량을 검출하는 중량검출기, 상기 분급기에서 광물원료의 입도를 검출하는 입도검출기, 용수와 광액슬러리의 온도를 검출하는 온도검출기, 광물원료와 광액슬러리의 물성을 검출하는 공정검출기의 신호를 입력하여 설정된 알고리즘으로 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어기는 원료와 용수의 온도 및 투입량에 대응하여 광액슬러리의 온도 변화를 유발하고, 모의제어 가능한 HMI(Human Machine Interface) 화면으로 입출력을 중개하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 물리/화학적 특성, 열전도도, 전기 전도도가 다른 희소광물을 광액슬러리 상태로 부유선광하는 과정에서 부유광물의 특성에 따라 필요한 에어의 공급량이나 압력을 제어수단에 의해 제어하여 유효광물을 획득할 수 있음은 물론, 광액온도 조절로 최적의 부선특성을 유지하여 정광품위와 회수율을 고려한 측면에서 경제성을 향상하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템을 개략적으로 나타내는 배관도.
도 2는 본 발명에 따른 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템의 주요부를 나타내는 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템의 제어회로를 나타내는 블록도.
이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이며, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템에 관하여 상세히 설명한다.
먼저, 연속공정 방식을 기반으로 텅스텐, 금, 니켈 등의 희소광물의 정광을 추출하는 시스템을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 텅스텐(WO3)의 경우 원료광물인 회중석(Schellite , CaWO4) 중에 혼재되어 있는 미량(05 wt% 내외)의 희소광물을 부유선광으로 추출한다.
본 발명에 따르면 원료공급수단이 저장빈(10)의 원료를 분쇄밀(12)과 분급기(14)로 이송하면서 용수를 부가하여 30~50%의 고체 상태의 광물원료를 생성하는 구조로 설치된다.
도 1을 참조하면, 원료공급수단를 구성하는 저장빈(10), 분쇄밀(12), 분급기(14), 급수기(16) 등이 CM 모듈로 나타난다. 원료는 협의적으로 저장빈(10)에 저장된 광물을 의미하지만 광의적으로 후속 공정으로 이송되는 광물원료도 포함한다.
분쇄밀(12)은 볼밀분쇄기로 한정되지 않고 조크러셔, 롤크러셔, 스크린선별기 등을 포함할 수 있다.
분급기(14)는 사이클론 또는 시프터(shifter) 방식으로 분급하며 분쇄밀(12)와 연계하여 광물원료의 입도를 조절한다.
급수기(16)는 상수도 또는 지하수를 용수로 사용하며 pH를 설정된 범위로 유지하는 구성을 포함할 수 있다.
이와 같이 원료공급수단에서 대략 75㎛의 입도를 유지하면서 대략 30~50% 고체를 포함한 슬러리(액상) 상태의 광물원료를 생성해야 후속된 부유선광을 통한 정광품위 및 회수율 향상에 적합한 공정조건을 만족한다.
또한, 본 발명에 따르면 시약혼합수단(20)이 상기 광물원료에 다단계로 부선시약을 혼합하여 설정된 물성의 광액슬러리를 생성하는 구조를 이룬다.
도 1에서 시약혼합수단(20)의 적어도 일부를 모듈 구조로 탑재한 FL 모듈이 나타난다.
원료공급수단의 분급기(14)의 하류단에 시약혼합수단(20)이 연결되어 특정한 부선시약을 설정된 양으로 공급한다.
또한, 본 발명에 따르면 부유선광수단(30)이 상기 시약혼합수단(20)의 단계별로 광액슬러리에서 유효광물을 회수하는 구조를 이루고 있다.
도 1에서 부유선광수단(30)의 적어도 일부를 모듈 구조로 탑재한 FL 모듈이 나타난다.
부유선광수단(30)은 시약혼합수단(20)과 단계별로 혼재되어 다단계의 부유선광을 수행하면서 정광의 품위를 점차 높인다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 시약혼합수단(20)은 투입컨디셔너(21), 조선컨디셔너(23), 청소컨디셔너(25)(26) 및 정선컨디셔너(28)로 구성하고, 상기 부유선광수단(30)은 투입부선기(31), 조선부선기(33), 청소부선기(35)(36) 및 정선부선기(38)로 구성하는 것을 특징으로 한다.
도 1에서, 시약혼합수단(20)을 구성하는 컨디셔너들과 부유선광수단(30)을 구성하는 부선기/선광기들이 교호로 혼재된 상태를 나타낸다.
광액슬러리의 이송경로는 투입컨디셔너(21), 투입부선기(31), 조선컨디셔너(23), 조선부선기(33), 청소컨디셔너(25)(26), 청소부선기(35)(36), 정선컨디셔너(28), 정선부선기(38), 정광 프로덕트 및 폐기물처리 순으로 이어진다.
보다 구체적으로, 투입컨디셔너(21)는 특정한 부선시약(Mo+S)과 광액(슬러리)이 잘 섞이도록 고속으로 혼합하여 1차부선을 위한 최적을 상태로 만든다.
조건이 성숙된 광액슬러리는 펌핑 또는 자유낙하 방식으로 투입부선기(31)로 이송된다.
투입부선기(31)는 1차로 처리 또는 회수하고자 하는 광물을 부유선광하여 다음 공정으로 이송한다.
조선컨디셔너(23)는 3단계로 부선시약과 광액을 혼합하여 최적의 조건(물성)을 유지하며, 이후 청소컨디셔너(25)(26)와 청소부선기(35)(36)를 거치면서 동일한 방식으로 광액슬러리의 숙성도를 높이고 정선컨디셔너(28)와 정선부선기(38)를 거치면서 맥석으로부터 유효광물인 고품위 정광을 회수한다.
한편, 본 발명에서의 부유선광수단(30)인 각각의 투입부선기(31), 조선부선기(33), 청소부선기(35)(36) 및 정선부선기(38)는 서로 동일 구조를 갖도록 형성되되 유효광물의 원활한 획득을 위해 부유용기(110), 버블생성부재(120), 에어공급부(160), 스키머(130) 및 버블확인센서(150)의 구성을 포함한다.
예컨대 부유용기(110)는 광물슬러리의 수용을 위해 상부가 개구된 속이 빈 탱크(Tank)의 형상으로 형성되며, 그 내부에는 제어기(50)에 의해 제어되는 버블생성부재(120)가 삽입되어 외부에서 공급되는 에어의 배출과 함께 해당 광액슬러리에 기류를 생성시켜 유효광물을 부유시킬 수 있는 버블의 생성이 가능하게 한다.
이를 위해, 부유광물을 부유시키기 위한 버믈을 생성하는 버블생성부재(120)는 모터(121), 이중관 구조를 갖는 회전축(122) 및 로터(125)의 구성을 포함한다.
제어기(50)에 의해 제어되는 모터(121)는 인가되는 전원에 의해 구동축이 회전하되 그 구동축과 결합하는 회전축(122)이 함께 회전할 수 있는 구조를 갖도록 부유용기(110) 상부에 설치된다.
이때, 모터(121)는 회전속도의 변속이 가능하되 주파수영역이 0 ~ 60㎐인 VSD(Variable Speed Drive) 모터를 사용하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 저압의 압축기나 기타 공기발생장치를 사용할 수 있다.
이러한 모터(121)의 사용을 통해 특히, 텅스텐은 물론, 금, 니켈 등의 각종 고체 광물질을 자원화는 과정에서 생산능력의 확충에 의한 회수율 증대효과를 극대화할 수 있게 된다.
회전축(122)은 도시한 바와 같이, 상부가 모터(121)와 회전가능하게 결합하되 그 하부에는 로터(125)가 결합할 수 있게 종방향으로 설치되며, 광액슬러리에 침수될 수 있게 부유용기(110) 내측으로 삽입되는 수직방향으로 길이를 갖는 기둥형상을 갖는다.
여기서, 회전축(122) 외면은 제어기(50)에 의해 제어되는 에어공급부(160)와 관 연결되어 외부에서 공급되는 에어가 상기 회전축(122)을 통해 이동하여 광액슬러리 내부에서 배출될 수 있는 구조를 갖는다.
이를 위해, 회전축(122)은 동심원을 갖되 서로 독립되는 이중관의 구조를 이루도록 외관(123)과 내관(124)을 포함하며, 상기 외관(123)과 상기 내관(124) 사이에는 에어가 이동할 수 있는 이동로가 형성되어 상기 외관(123) 외면과 연결되는 상기 에어공급부(160)를 통해 버블을 생성하기 위한 에어를 공급받는다.
여기서, 외관(123)은 에어공급부(160)의 연결을 위해 무회전 방식으로 모터(121) 외면에 설치되며, 내관(124)은 상기 외관(123) 내부에 이동로가 형성될 수 있게 길이방향으로 삽입배치되되 그 상부는 구동축과 결합하여 해당 구동축의 회전을 통해 상기 내관(124)이 회전할 수 있도록 한다.
이때, 외관(123) 하부는 부유용기(110) 내부의 수용면적과 대비하여 전체적으로 광액슬러리에 에어가 공급될 수 있도록 상기 외관(123)을 중심으로 다수의 연장관이 방사상으로 돌출 형성된 구조를 가지며, 상기 연장관 외면에는 이동로를 통해 공급된 에어가 배출되기 위한 노즐이 다수 구비되어 버블의 형태로 해당 에어가 배출될 수 있는 구조를 갖는다.
아울러 배출관의 돌출길이는 로터(125)의 회전에 간섭을 주지않을 정도의 돌출길이를 갖도록 한다.
나아가 내관(124) 하부에는 횡방향으로 길이를 갖는 로터(125)가 구비되어 상기 내관(124)과 함께 회전하여 그 회전을 통해 광액슬러리에 기류를 형성시켜 에어의 배출을 통해 발생한 버블이 기류의 이동방향을 따라 부상하면서 해당 버블에 유효광물이 흡착되어 부유할 수 있도록 한다.
이 과정에서 부유한 유효광물은 스키머(130)의 회전을 통해 수거되어 버블박스(140)로 수집될 수 있게 안내된다.
버블확인센서(150)는 버블을 통해 부유용기(110) 상부로 부유된 유효광물의 존재 여부를 촬영된 영상 등을 통해 감지하며, 그 감지정보를 제어기(50)에 전송시켜 상술한 스키머(130)의 동작은 물론, 해당 부유광물의 부유 정도에 따른 에어공급부(160)의 공급량이나 압력 등을 제어할 수 있도록 한다.
이때, 제어기(50)는 부유광물의 종류나 해당 부유광물의 부유 특성에 따라 부유용기(110)에 수용되는 광액슬러리의 체적과 대비하여 에어공급부(160)를 통해 최소 1.3배 이상의 에어를 발생할 수 있는 공급량과 1.0 ~ 1.5kg/㎠ 의 압력(또는 풍량)을 갖도록 상기 에어공급부(160)와 관 연결된 에어조절부(59)를 통해 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따르면 제어수단이 상기 광액슬러리의 온도를 설정된 범위로 유지하는 구조를 이루고 있다.
제어수단은 원료공급수단, 시약혼합수단(20), 부유선광수단(30)의 주요 공정에 대한 기본적 제어를 수행한다. 즉, 제어수단은 저장빈(10)의 원료 투입량, 분쇄밀(12)과 분급기(14)의 회전수, 급수기(16)의 용수량, 시약혼합수단(20)의 시약 투입량과 교반 속도, 부유선광수단(30)의 가동율 등을 실시간으로 제어한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 시약혼합수단(20)의 투입컨디셔너(21), 조선컨디셔너(23), 청소컨디셔너(25)(26), 및 정선컨디셔너(28)에 개별적인 히팅챔버(40)를 구비하고, 투입부선기(31), 조선부선기(33), 청소부선기(35)(36) 및 정선부선기(38)에 각각 설치된 온도감지기(TI)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제어수단에 포함되는 히팅챔버(40)가 모든 컨디셔너(21)(23)(25)(26)(28)에 설치된 상태를 예시한다.
부유선광에 있어서 급수기(16)를 통하여 다량의 용수가 사용된다. 용수는 지역별/계절별 온도변화가 심하여 광물의 부선 및 정광품위와 회수율에 큰 영향을 준다.
그럼에도 급수기(16)에서 용수를 승온하는 것은 보일러 설비가 커질뿐더러 배관이 길고 공정이 복잡하여 광액의 온도가 낮아지고 에너지효율도 낮아진다. 반면, 대략 원통형 구조인 조선컨디셔너(21)(23)(25)(26)(28)에 대한 에너지원으로 전기, 가스, 액체연료 방식의 히팅챔버(40)를 탑재하면 설비비용의 절감, 공정관리의 유연성과 더불어 에너지 효율을 높일 수 있다.
열전도도와 전기전도도가 다른 텅스텐, 금, 니켈, 구리 등은 양산에서 광액의 온도 변화에 따라 최적의 부선특성을 찾을 수 있다.
이때, 희소광물(특히 Ca계 회중석)의 효율적인 회수를 위한 부유선광 공정 과정에서 광액슬러리온도는 20℃ ~ 50℃ 범위, 바람직하게는 25℃ ~ 35℃ 범위로 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 원료공급수단의 급수기(16)를 비롯한 일부 영역에 예열기(45)를 더 부가할 수도 있다. 예열기(45)는 소형의 전기구동식으로 설치 가능하며, 급작스런 공정 온도의 변화가 발생하는 경우에 일시적으로 활용한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 마이컴 회로를 갖춘 제어기(50)를 기반으로 하고, 상기 저장빈(10)의 광물원료 이송량을 검출하는 중량검출기(52), 상기 분급기(14)에서 광물원료의 입도를 검출하는 입도검출기(54), 용수와 광액슬러리의 온도를 검출하는 온도검출기(56), 광물원료와 광액슬러리의 물성을 검출하는 공정검출기(58)의 신호를 입력하여 설정된 알고리즘으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 제어수단을 구성하는 제어기(50), 중량검출기(52), 입도검출기(54), 온도검출기(56), 공정검출기(58) 등이 나타난다.
제어기(50)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 갖춘 마이컴 회로로 구성하며, 중량검출기(52)는 저장빈(10)의 하부에 로드셀을 설치하여 구현한다.
이외에 분쇄밀(12)의 부하전류를 검출할 수도 있으며, 온도검출기(56)는 급수기(16)와 조선컨디셔너(23)에 설치되지만 이외에 주요 공정에도 배치된다.
공정검출기(58)는 분쇄밀(12), 분급기(14)는 물론 시약혼합수단(20)과 부유선광수단(30)의 주요부로 이송되는 광물원료ㆍ광액슬러리의 농도와 유량을 검출한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기(50)는 원료와 용수의 온도ㆍ투입량에 대응하여 광액슬러리의 온도 변화를 유발하고, 모의제어 가능한 HMI(Human Machine Interface) 화면으로 입출력을 중개하는 것을 특징으로 한다.
도 2 및 도 3에서, 제어기(50)는 입력인터페이스에 연결된 검출수단의 신호를 입력하고 설정된 알고리즘에 따라 출력인터페이스를 통하여 히팅챔버(40)의 신호를 출력한다.
제어기(50)는 저장빈(10)로부터 투입되는 원료량에 대비하여 급수기(16)를 통한 용수량을 2~3배 범위로 유지한다. 이 과정에서 급수기(16)를 통한 용수 온도에 대응하는 조선컨디셔너(23)의 광액온도 변화가 중요하다.
HMI는 인간-기계 인터페이스(Human-Machine Interface)로서 부유선광 공정에 연관된 데이터를 작업자가 용이하게 인지하고 원격에서 지시를 전달할 수 있도록 조력한다.
HMI 화면은 PC의 모니터에 소프트웨어적으로 구현되지만 별도의 감시반 형태의 하드웨어적으로 구현될 수도 있다.
어느 경우에 있어서나, 제어기(50)의 제반 알고리즘은 메모리에 프로그램과 데이터 형태로 저장되고 실행된다. 양산에서 희소광물의 종류에 대응한 조선컨디셔너(23)에서의 최적 광액온도는 실시간으로 연산되고 해당 데이터는 메모리에 축적 및 갱신된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 종래와는 차별적으로 물리/화학적 특성, 열전도도, 전기 전도도가 다른 희소광물을 광액슬러리 상태로 부유선광하는 과정에서 부유광물의 특성에 따라 필요한 에어의 공급량이나 압력을 제어수단에 의해 제어하여 유효광물을 획득할 수 있음은 물론, 광액온도 조절로 최적의 부선특성을 유지하여 정광품위와 회수율을 고려한 측면에서 경제성을 향상하는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
10: 저장빈
12: 분쇄밀 14: 분급기
16: 급수기
20: 시약혼합수단
21: 투입컨디셔너 23: 조선컨디셔너
25, 26: 청소컨디셔너 28: 정선컨디셔너
30: 부유선광수단
31: 투입부선기 33: 조선부선기
35, 36: 청소부선기 38: 정선부선기
40: 히팅챔버
45: 예열기
50: 제어기
52: 중량검출기 54: 입도검출기
56: 온도검출기 58: 공정검출기
59: 에어조절부
110: 부유용기
120: 버블생성부재
121: 모터 122: 회전축
123: 외관 124: 내관
125: 로터
130: 스키머
140: 버블박스
150: 버블확인센서
160: 에어공급부

Claims (8)

  1. 제어수단에 의해 제어되는 원료공급수단, 시약혼합수단(20) 및 부유선광수단(30)을 포함하는 부유선광 시스템에 있어서,
    상기 부유선광수단(30)은 상기 시약혼합수단(20)과 연결되되 에어공급부(160)를 통해 외부에서 광물슬러리에 공급되는 에어에 의해 광물을 부유시킬 수 있는 버블을 생성하는 투입부선기(31), 조선부선기(33), 청소부선기(35)(36) 및 정선부선기(38)를 포함하되,
    상기 에어공급부(160)는 상기 제어수단의 제어를 통해 부유시키고자 하는 광물의 부유특성에 따라 에어의 공급량과 압력이 제어될 수 있도록 하며,
    상기 원료공급수단은 저장빈(10)의 원료를 분쇄밀(12)과 분급기(14)로 이송하면서 용수를 부가하여 30~50%의 고체 상태의 광물원료를 생성하며,
    상기 제어수단에 의해 제어되는 상기 시약혼합수단(20)은 해당 광물원료에 다단계로 부선시약을 혼합하여 설정된 물성의 광액슬러리를 생성하되 상기 투입부선기(31)와 연결되는 투입컨디셔너(21), 상기 조선부선기(33)와 연결되는 조선컨디셔너(23), 상기 청소부선기(35)(36)와 연결되는 청소컨디셔너(25)(26) 및 상기 정선부선기(38)와 연결되는 정선컨디셔너(28)를 포함하고,
    상기 제어수단은 각각의 상기 투입컨디셔너(21), 상기 조선컨디셔너(23), 상기 청소컨디셔너(25)(26) 및 상기 정선컨디셔너(28)에 개별적으로 히팅챔버(40)를 구비하고, 상기 투입부선기(31), 상기 조선부선기(33), 상기 청소부선기(35)(36) 및 상기 정선부선기(38)에 각각 설치되는 온도감지기(TI)와 연결되는 것을 특징으로 하는 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 투입부선기(31), 상기 조선부선기(33), 상기 청소부선기(35)(36) 및 상기 정선부선기(38)는
    광액슬러리가 수용되는 부유용기(110);
    상기 부유용기(110) 내에서 회전가능하게 설치되어 상기 에어공급부(160)와 관 연결되어 회전과 동시에 에어를 배출하여 미세버블이 생성되는 기류를 발생시켜 광물을 부유시키는 버블생성부재(120);
    상기 부유용기(110)의 개구된 상부측에 회전가능하게 설치되어 그 회전을 통해 부유된 광물을 버블박스(140)로 이송시키는 스키머(130); 및
    상기 부유용기(110) 상부에 설치되어 부유광물의 존재 여부를 감지하여 그 감지정보를 상기 제어수단에 전송하는 버블확인센서(150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버블생성부재(120)는
    상기 부유용기(110) 상부측에 회전가능하게 설치되되 상기 제어수단에 의해 제어되는 모터(121);
    상기 에어공급부(160)와 관 연결되는 외관(123)과 상기 외관(123) 내부에서 상기 모터(121)와 회전가능하게 결합하는 내관(124)을 포함하는 이중관 구조로 이루어져 광액슬러리에 침수될 수 있게 종방향으로 길이를 갖도록 상기 부유용기(110) 내측으로 삽입되는 회전축(122); 및
    상기 내관(124) 하부에 횡방향으로 설치되어 회전하되 그 회전에 의해 상기 외관(123)을 통해 광액슬러리 내에 기류를 발생시켜 상기 외관(123)에서 배출되는 에어를 통해 광물을 부유시키는 로터(125);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에어공급부(160)를 통해 광액슬러리에 공급되는 에어의 압력은 1.0 ~ 1.5kg/㎠ 이며, 상기 모터(121)는 주파수영역 0 ~ 60㎐를 갖는 가변속이 가능한 모터인것을 특징으로 하는 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어수단은 마이컴 회로를 갖춘 제어기(50)를 기반으로 하고, 상기 저장빈(10)의 광물원료 이송량을 검출하는 중량검출기(52), 상기 분급기(14)에서 광물원료의 입도를 검출하는 입도검출기(54), 용수와 광액슬러리의 온도를 검출하는 온도검출기(56), 광물원료와 광액슬러리의 물성을 검출하는 공정검출기(58)의 신호를 입력하여 설정된 알고리즘으로 제어하는 것을 특징으로 하는 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어기(50)는 원료와 용수의 온도 및 투입량에 대응하여 광액슬러리의 온도 변화를 유발하고, 모의제어 가능한 HMI(Human Machine Interface) 화면으로 입출력을 중개하는 것을 특징으로 하는 고체 광물질의 추출을 위한 고효율 부유선광 제어시스템.
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