KR102522083B1 - 연속 용해로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용해로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐 전기전자 제품류를 연속 용해하는 연속 용해로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 연속 용해로는 상부에 투입구가 형성되는 제1 구획부와, 상기 제1 구획부의 하부에 결합되는 제2 구획부와, 상기 제2 구획부의 하부에 결합되는 제3 구획부로 이루어지는 금속재 상부 용해로; 상기 제3 구획부의 하부에 결합되어 금속 용탕이 생성되고, 측벽에 용탕이 배출되는 용탕배출구 및 슬래그가 배출되는 슬래그 배재구가 형성되는 하부 용해로; 및 상기 상부 용해로를 냉각시키기 위하여 상기 상부 용해로로 냉각수를 공급하는 냉각부를 포함하고, 상기 상부 용해로의 내벽과 외벽 사이에는 냉각수가 수용되는 수용공간이 형성되고, 상기 제3 구획부에는 상기 수용공간으로 냉각수가 유입되는 냉각수 입수관이 형성되며, 상기 제1 구획부에는 냉각수가 상기 냉각부로 배출되는 회수관이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

연속 용해로{CONTINUOUS MELTING FURNACE}
본 발명은 용해로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐 전기전자 제품류를 연속 용해하는 연속 용해로에 관한 것이다.
일반적으로 용해로는 금속을 용해시키는 데 사용하는 노(爐)를 의미한다. 이러한 용해로는 여러 가지 종류와 형식이 있으며 크게 반사로, 도가니로, 전기로, 용선로(鎔銑爐) 등으로 나눌 수 있다. 이들은 금속의 제련과 합금 제조용 용해작업에 대부분 사용된다. 최근 자원 재활용의 중요성이 날로 커짐에 따라 이와 같은 목적이 아닌, 빈캔, 고철 등의 폐금속을 용해하여 재활용하는데 사용되는 용해로 관련 기술이 공지되고 있다. 아울러 용해로의 열원으로써 값비싼 화석연료 대신 가연성 폐자원을 활용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
도 1은 특허 공개번호 10-2008-0017398에 개시된 종래의 연속 용해로의 개략적인 구성도이다.
종래의 연속 용해로는 피용해재를 수용하고, 상부에 배기구가 형성되는 예열 타워(31); 상기 예열 타워(31)의 하방으로 설치되고, 상기 예열 타워(31)로부터 피용해재의 공급을 제공받는 용해용 도가니를 구비한 용해용 도가니로(11); 및 상기 용해용 도가니를 가열하는 가열 버너(3)를 포함하는 것으로, 피용해재의 용해량을 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
하지만 종래 기술은 가열된 도가니의 냉각 기능이 없는 단점이 있다.
특허 등록 번호 제 10-2106831 호{등록일: 2020년 04월 27일}
본 발명은 하나의 용기를 4개의 부분으로 구획하여 형성한 후 하나의 용기로 결합시킨 것으로, 피용해재인 폐 전기전자 제품류의 투입, 가열 및 금속 분리용 용탕 배출, 슬래그 배출이 연속적으로 이루어질 수 있으며, 금속 용탕 생성과정에서 금속재로 제작된 용기 부분을 냉각시켜 용기의 파손을 방지할 수 있는 연속 용해로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 연속 용해로는 상부에 투입구가 형성되는 제1 구획부와, 상기 제1 구획부의 하부에 결합되는 제2 구획부와, 상기 제2 구획부의 하부에 결합되는 제3 구획부로 이루어지는 금속재 상부 용해로; 상기 제3 구획부의 하부에 결합되어 금속 용탕이 생성되고, 측벽에 용탕이 배출되는 용탕배출구 및 슬래그가 배출되는 슬래그 배재구가 형성되는 하부 용해로; 및 상기 상부 용해로를 냉각시키기 위하여 상기 상부 용해로로 냉각수를 공급하는 냉각부를 포함하고, 상기 상부 용해로의 내벽과 외벽 사이에는 냉각수가 수용되는 수용공간이 상기 내벽의 전체에 접촉하도록 수조 형태로 형성되고, 상기 제3 구획부에는 상기 수용공간으로 냉각수가 유입되는 냉각수 입수관이 형성되며, 상기 제1 구획부에는 냉각수가 상기 냉각부로 배출되는 회수관이 형성된다.
상기 제3 구획부에 공기 라인이 형성되고, 상기 공기 라인을 통해 상기 상부 용해로 내부로 연소용혼합가스를 공급하는 공급부를 더 포함한다.
상기 공급부는, LPG를 저장하는 LPG 탱크, 상기 LPG 탱크와 상기 공기 라인을 연결하는 LPG 라인, 상기 LPG 라인에 설치되어 LPG의 양을 개량하는 가스 개량기, 상기 LPG 라인에 설치되어 상기 LPG의 공급량을 제어하는 제어 밸브를 구비한 LPG 공급부; 산소를 저장하는 산소 탱크 및 상기 산소 탱크에 저장된 상기 산소를 상기 공기 라인으로 공급하는 산소 라인을 구비한 산소 공급부; 및 상기 공기 라인을 통하여 상기 제3 구획부로 공기를 송풍하여 공급하는 송풍기를 포함한다.
상기 냉각부는 상기 냉각수를 저장하는 냉각 수조, 상기 냉각 수조와 상기 냉각수 입수관을 연결하는 냉각수 라인, 상기 냉각수 라인에 설치되어 상기 냉각 수조에 저장된 상기 냉각수를 상기 제3 구획부에 형성된 수용공간으로 공급하는 순환 펌프, 및 상기 회수관과 냉각 수조를 연결하여 상기 제1 구획부에 형성된 수용공간으로 차오르는 냉각수를 상기 냉각 수조로 회수하는 회수라인을 포함한다.
상기 냉각부는 상기 냉각 수조와 냉각수 입수관을 연결하는 비상 냉각 라인, 및 상기 순환 펌프가 고장난 경우 동작하여 상기 비상 냉각 라인을 통하여 상기 제3 구획부에 형성된 수용공간으로 냉각수를 펌핑하는 비상용 펌프를 더 포함한다.
상기 제3 구획부에는 상기 하부 용해로에 용융되어 있는 금속 용탕을 관찰할 수 있는 복수의 제련 관측구가 상기 수용공간을 관통하여 상기 하부 용해로의 내부를 향해 하향 경사지게 형성된다.
본 발명에 따르면, 금속 용탕의 생성 및 배출과 폐 전기전자 제품류의 투입이 연속적, 반복적으로 이루어짐으로써 작업효율이 향상될 수 있다.
또한, 상부 용해로는 제1 구획부, 제2 구획부 및 제3 구획부로 분리하여 금속재로 제작됨으로써 복잡하거나 다양한 형상으로 제작하기 용이하다.
또한, 제1 구획부, 제2 구획부 및 제3 구획부에 수용공간을 형성하고, 수용공간으로 냉각수를 공급하여 순환시킴으로써 고열에 의한 상부 용해로의 파손을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한 제어 밸브 및 가스 개량기에 의해 LPG의 공급량을 제어할 수 있다.
도 1은 특허 공개번호 10-2008-0017398에 개시된 종래의 연속 용해로의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 용해로를 나타낸 전체 구성도이다.
도 3은 상부 용해로 및 하부 용해로를 분리하여 나타낸 단면도.
도 4는 상부 용해로와 하부 용해로의 결합상태를 나타낸 단면도.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 연속 용해로를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 용해로를 나타낸 전체 구성도이고, 도 3은 상부 용해로(100) 및 하부 용해로(200)를 분리하여 나타낸 단면도이며, 도 4는 상부 용해로(100)와 하부 용해로(200)의 결합상태를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연속 용해로는 내부에 폐 전기전자 제품류를 넣고 연속으로 용해하여 금속을 분리하는 용해로로서, 상부 용해로(100), 하부 용해로(200), 공급부 및 냉각부(400)를 포함한다.
상부 용해로(100)는 제1 구획부(110), 제2 구획부(120) 및 제3 구획부(130)로 구분할 수 있다. 상부 용해로(100)는 제1 구획부(110), 제2 구획부(120) 및 제3 구획부(130)로 분리하여 금속재로 제작됨으로써 복잡하거나 다양한 형상으로 제작하기 용이하다. 제1 구획부(110), 제2 구획부(120) 및 제3 구획부(130)는 각각 원통형상의 내벽(102)과 외벽(103)으로 이루어지며, 내벽(102)과 외벽(103) 사이에 냉각수가 수용되는 수용공간(101)이 내벽(102)의 전체에 접촉하도록 수조 형태로 형성된다. 이러한 제1 구획부(110), 제2 구획부(120) 및 제3 구획부(130)가 결합하여 하나의 상부 용해로(100)가 되며, 각각에 형성된 수용공간(101)은 서로 연결되어 하나의 공간이 된다.
구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 구획부(110)는 상부에 피용해재인 폐 전기전자 제품류를 투입하기 위한 투입구(111)가 형성되고, 제1 구획부(110)에는 회수관(112)이 형성된다. 제2 구획부(120)는 제1 구획부(110)와 제3 구획부(130) 사이에 결합된다. 제3 구획부(130)에는 냉각수 입수관(131)이 형성된다. 그리고 제3 구획부(130)에는 제3 구획부(130)의 둘레를 따라 복수의 제련 관측구(132)가 형성된다. 즉 제3 구회부에는 작업자가 여러 방향에서 용해로 내부의 금속 용탕의 상태를 관찰할 수 있도록 복수의 제련 관측구(132)가 형성된다. 제련 관측구(132)는 긴 관형태로 이루어져 제3 구획부(130)의 외측으로 돌출되고, 제3 구획부(130)에 형성되어 있는 수용공간(101)을 관통하여 하부 용해로(200)의 내부를 향해 하향 경사지게 형성된다. 또한, 제3 구획부(130)에는 상부 용해로(100) 내부로 혼합 가스를 공급하기 위한 공기 라인(133)이 연결된다.
하부 용해로(200)는 상부에 상부 용해로(100)가 결합된다. 즉 하부 용해로(200)의 상부에는 제3 구획부(130)가 결합된다. 이러한 하부 용해로(200)는 비금속재료로 제작되고, 내부에 폐 전기전자 제품류가 투입되어 용융됨으로써 금속 용탕이 생성된다. 그리고 하부 용해로(200)에는 폐 전기전자 제품류가 용융된 용탕이 배출되는 용탕 배출구(210) 및 슬래그가 배재하는 슬래그 배재구(220)가 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공급부는 공기 라인(133)을 통하여 상기 제3 구획부(130) 내부에 공기 및/또는 산소, 및 LPG로 이루어진 혼합 가스를 공급한다. 공급부는 LPG 공급부(310), 산소 공급부(320), 및 송풍기(330)를 포함한다.
LPG 공급부(310)는 LPG를 저장하는 LPG 탱크, LPG 탱크와 상기 공기 라인(133)을 연결하는 LPG 라인, LPG 라인에 설치되어 LPG의 양을 개량하는 가스 개량기, LPG 라인에 설치되어 LPG의 공급량을 제어하는 제어 밸브를 구비한다.
산소 공급부(320)는 산소를 저장하는 산소 탱크 및 산소 탱크에 저장된 산소를 공기 라인(133)으로 공급하는 산소 라인를 구비한다.
송풍기(330)는 공기 라인(133)을 통하여 제3 구획부(130) 내부로 공기를 송풍하여 공급한다. 도 5는 도 2에 도시된 송풍기(330), 공기 라인(133), 산소 라인을 확대한 확대도이다.
전술한 바와 같이 공급부에 의해 용해로 내부로 혼합 가스가 공급되고, 투입구(111)를 통해 폐 전기전자 제품류와 함께 발화수단(직접 불씨 투입 등)이 투입되어 용해로 내부에서 연소함으로써 발생되는 고열에 의해 폐 전기전자 제품류가 용융된다. 이후, 폐 전기전자 제품류가 용융되어 용탕이 생성되면 작업자는 제련 관측구(132)를 통해 금속 용탕의 상태를 지속적으로 관찰할 수 있고, 작업자의 판단에 따라 적절한 시기에 슬래그 배재구(220)를 통해 금속 용탕 상부로 떠오르는 슬래그를 배출시키거나 용탕배출구를 통해 금속 용탕을 배출시킬 수 있다. 이러한 금속 용탕의 생성 및 배출과정에 이어 추가적으로 폐 전기전자 제품류가 투입될 수 있다. 즉 금속 용탕의 생성 및 배출과 폐 전기전자 제품류의 투입이 연속적, 반복적으로 이루어질 수 있다.
냉각부(400)는 상부 용해로(100)에 형성되어 있는 수용공간(101)으로 냉각수를 투입 및 순환시킴으로써 상부 용해로(100)를 냉각시킨다. 용해로 내부에서 금속 용탕을 생성하기 위해서는 고열이 발생하며 금속으로 제작된 상부 용해로(100)는 고열에 의해 녹아 파손될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 수용공간(101)으로 냉각수를 공급하여 순환시킴으로써 고열에 의한 상부 용해로(100)의 파손을 방지할 수 있다.
구체적으로 냉각부(400)는 냉각수를 저장하는 냉각 수조(410), 냉각 수조(410)와 냉각수 입수관(131)을 연결하는 냉각수 라인(420), 냉각수 라인(420)에 설치되어 냉각 수조(410)에 저장된 냉각수를 제3 구획부(130)에 형성된 수용공간(101)으로 공급하는 순환 펌프(430), 및 회수관(112)과 냉각 수조(410)를 연결하여 제1 구획부(110)에 형성된 수용공간(101)으로 차오르는 냉각수를 상기 냉각 수조(410)로 회수하는 회수라인(440)을 포함하여 이루어진다.
또한, 냉각부(400)는 냉각 수조(410)와 냉각수 입수관(131)을 연결하는 비상 냉각 라인(450), 및 순환 펌프(430)가 고장난 경우 동작하여 비상 냉각 라인(450)을 통하여 제3 구획부(130)에 형성된 수용공간(101)으로 냉각수를 펌핑하는 비상용 펌프(460)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 상부 용해로,
101(101a, 101b, 101c) : 수용공간,
102(102a, 102b, 102c) : 내벽,
103(103a, 103b, 103c) : 외벽,
110 : 제1 구획부,
111 : 투입구,
112 : 회수관,
120 : 제2 구획부,
130 : 제3 구획부,
131 : 냉각수 입수관,
132 : 제련 관측구,
133 : 공기 라인,
200 : 하부 용해로,
210 : 용탕 배출구,
220 : 슬래그 배재구,
310 : LPG 공급부,
320 : 산소 공급부,
330 : 송풍기,
400 : 냉각부,
410 : 냉각 수조,
420 : 냉각수 라인,
430 : 순환 펌프,
440 : 회수라인,
450 : 비상 냉각 라인,
460 : 비상용 펌프,

Claims (6)

  1. 상부에 투입구가 형성되는 제1 구획부와, 상기 제1 구획부의 하부에 결합되는 제2 구획부와, 상기 제2 구획부의 하부에 결합되는 제3 구획부로 이루어지는 금속재 상부 용해로;
    상기 제3 구획부의 하부에 결합되어 금속 용탕이 생성되고, 측벽에 용탕이 배출되는 용탕배출구 및 슬래그가 배출되는 슬래그 배재구가 형성되는 하부 용해로; 및
    상기 상부 용해로를 냉각시키기 위하여 상기 상부 용해로로 냉각수를 공급하는 냉각부를 포함하고,
    상기 상부 용해로의 내벽과 외벽 사이에는 냉각수가 수용되는 수용공간이 상기 내벽의 전체에 접촉하도록 수조 형태로 형성되고, 상기 제3 구획부에는 상기 수용공간으로 냉각수가 유입되는 냉각수 입수관이 형성되며, 상기 제1 구획부에는 냉각수가 상기 냉각부로 배출되는 회수관이 형성되며;
    상기 냉각부는 상기 냉각수를 저장하는 냉각 수조, 상기 냉각 수조와 상기 냉각수 입수관을 연결하는 냉각수 라인, 상기 냉각수 라인에 설치되어 상기 냉각 수조에 저장된 상기 냉각수를 상기 제3 구획부에 형성된 수용공간으로 공급하는 순환 펌프, 및 상기 회수관과 냉각 수조를 연결하여 상기 제1 구획부에 형성된 수용공간으로 차오르는 냉각수를 상기 냉각 수조로 회수하는 회수라인을 포함하는 연속 용해로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 구획부에 공기 라인이 형성되고,
    상기 공기 라인을 통해 상기 상부 용해로 내부로 연소용혼합가스를 공급하는 공급부를 더 포함하는 연속 용해로.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공급부는,
    LPG를 저장하는 LPG 탱크, 상기 LPG 탱크와 상기 공기 라인을 연결하는 LPG 라인, 상기 LPG 라인에 설치되어 LPG의 양을 개량하는 가스 개량기, 상기 LPG 라인에 설치되어 상기 LPG의 공급량을 제어하는 제어 밸브를 구비한 LPG 공급부;
    산소를 저장하는 산소 탱크 및 상기 산소 탱크에 저장된 상기 산소를 상기 공기 라인으로 공급하는 산소 라인을 구비한 산소 공급부; 및
    상기 공기 라인을 통하여 상기 제3 구획부로 공기를 송풍하여 공급하는 송풍기를 포함하는 연속 용해로.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 냉각 수조와 냉각수 입수관을 연결하는 비상 냉각 라인, 및 상기 순환 펌프가 고장난 경우 동작하여 상기 비상 냉각 라인을 통하여 상기 제3 구획부에 형성된 수용공간으로 냉각수를 펌핑하는 비상용 펌프를 더 포함하는 연속 용해로.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3 구획부에는 상기 하부 용해로에 용융되어 있는 금속 용탕을 관찰할 수 있는 복수의 제련 관측구가 상기 수용공간을 관통하여 상기 하부 용해로의 내부를 향해 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 용해로.
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