KR102542524B1

KR102542524B1 - 함철부산물 처리 장치

Info

Publication number: KR102542524B1
Application number: KR1020210036160A
Authority: KR
Inventors: 김준용; 채희권; 곽지훈
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2023-06-12
Also published as: KR20220131071A

Abstract

본 발명은 제철 공정 시 발생하는 함철부산물을 재활용할 수 있도록 재처리하는 함철부산물 처리 장치에 관한 것으로서, 원통 형상으로 형성되어 내부에 함철부산물이 처리될 수 있는 처리 공간이 형성되고, 상기 함철부산물이 상단부에 형성된 투입구로 투입되어 상기 처리 공간에서 처리된 후 하단부에 형성된 배출구로 배출되는 회전 튜브와, 서로 높이가 다른 복수의 지지부 조합으로 형성되어 상기 회전 튜브를 경사지게 지지하고, 상기 회전 튜브를 회전시키는 구동부와, 상기 회전 튜브의 외경면에 형성되어 상기 회전 튜브를 가열하는 가열부 및 상기 회전 튜브의 상기 배출구의 인근에 설치되어, 상기 배출구로 배출되는 상기 함철부산물을 냉각시키는 냉각부를 포함할 수 있다.

Description

함철부산물 처리 장치{Apparatus for treating iron-containing by-product}

본 발명은 함철부산물 처리 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제철 공정 시 발생하는 함철부산물을 재활용할 수 있도록 재처리하는 함철부산물 처리 장치에 관한 것이다.

일반적인 제철공정은 제선공정, 제강공정, 연속주조공정, 압연공정을 포함한다. 제선공정은 고로에 철광석을 넣고 코크스를 태워서 철광석 중의 산소를 제거하고 용해시켜 용선을 만드는 공정이고, 제강공정은 용선을 전로에 장입한 후 산소를 불어 넣어 용선 중의 불순물을 제거하고 필요한 성분을 첨가하여 원하는 성분과 적정 온도의 용강을 생산하는 공정이다. 연속주조공정은 생산된 용강을 주형에 주입하고 연속적으로 인발하고 냉각시켜 반제품의 슬래브, 블롬, 빌릿을 제조하는 공정이며, 압연공정은 연속주조에서 생산된 반제품을 열연, 후판, 선재, 형강, 봉강 공장으로 이송시켜 재가열한 후 열연 압연기에서 소정의 형상 및 치수를 갖는 제품을 생산하는 공정이다.

이와 같은, 제철공정은 분진 및 슬러지 형태의 함철부산물을 발생시킨다. 일반적으로, 함철부산물의 재활용을 위해 로타리 킬른(Rotary kiln)을 이용한 처리 장치를 활용한다. 로타리 킬른은, 회전 튜브를 경사지게 설치한 후 회전 튜브를 서서히 회전시키면서 경사진 면을 따라 소성 또는 반응시키고자 하는 원료를 외부의 가열된 열원에 의해 소성 또는 환원시키는 장치이다. 예컨대, 로타리 킬른은, 주로 원료 주입구에서 원료를 투입하면 경사진 회전 튜브의 내면을 따라 원료가 이동하면서 환원이 이루어질 수 있다. 이때, 환원분위기는, 분위기 가스를 주입함으로써 이루어질 수 있으며, 회전 튜브에 일정 경사각을 줌으로써 경사진 회전 튜브를 따라 원료가 이동하면서 각 구간 별로 건조, 반응 및 냉각을 시키는 구조이다.

중국실용신안등록공보 제207456153호(공개일자: 2018년 6월 5일)

그러나, 이러한 종래의 로타리 킬른을 이용한 함철부산물 처리 장치는, 반응 및 환원이 완료되어 회전 튜브의 하단부에 형성된 배출구를 통해 배출되는 함철부산물이, 배출구로부터 자유 낙하하는 과정에서 공랭(Air cooling) 과정을 거치게 되고, 공랭으로 서서히 냉각되는 과정에서 재산화가 발생하여 회수 철원의 순도가 낮아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 함철부산물 처리 장치의 회전 튜브에서 반응 및 환원이 완료되어 배출되는 회수 철원의 재산화를 방지하고 환원 상태를 유지시킬 수 있는 함철부산물 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 함철부산물 처리 장치가 제공된다. 상기 함철부산물 처리 장치는, 원통 형상으로 형성되어 내부에 함철부산물이 처리될 수 있는 처리 공간이 형성되고, 상기 함철부산물이 상단부에 형성된 투입구로 투입되어 상기 처리 공간에서 처리된 후 하단부에 형성된 배출구로 배출되는 회전 튜브; 서로 높이가 다른 복수의 지지부 조합으로 형성되어 상기 회전 튜브를 경사지게 지지하고, 상기 회전 튜브를 회전시키는 구동부; 상기 회전 튜브의 외경면에 형성되어 상기 회전 튜브를 가열하는 가열부; 및 상기 회전 튜브의 상기 배출구의 인근에 설치되어, 상기 배출구로 배출되는 상기 함철부산물을 냉각시키는 냉각부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 상기 회전 튜브의 상기 배출구의 인근 하측에 설치되어, 상기 배출구로부터 낙하하는 상기 함철부산물을 수용하는 수용함; 및 상기 수용함의 상측에 설치되어, 상기 배출구로부터 낙하하는 상기 함철부산물에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사노즐;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 상기 수용함의 하측에 설치되어, 상기 함철부산물을 냉각시킨 후 상기 수용함의 하측으로 낙하하는 상기 냉각수를 수용하는 냉각수 수조; 및 상기 냉각수 수조에 수용된 상기 냉각수를 상기 냉각수 분사노즐로 순환시키는 순환 라인;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 상기 순환 라인 상에 설치되어, 상기 냉각수 분사노즐로 순환되는 상기 냉각수를 소정의 온도 이하로 냉각시키는 열교환기;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 상기 회전 튜브의 상기 배출구의 인근 하측에 설치되어, 상기 배출구로부터 낙하하는 상기 함철부산물을 수용하는 수용함; 및 상기 수용함의 상측에 설치되어, 상기 배출구로부터 낙하하는 상기 함철부산물에 압축공기를 분사하는 공기 분사노즐;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 회전 튜브의 내경면에 링 형상으로 돌출되게 형성되어, 상기 회전 튜브의 상기 처리 공간에서 이동하는 상기 함철부산물의 이동 속도를 제어하는 이동 속도 제어부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 회전 튜브는, 상기 투입구로 투입된 상기 함철부산물이 건조되는 건조 구간; 건조된 상기 함철부산물이 반응하는 반응 구간; 및 반응이 완료된 상기 함철부산물이 냉각되어 상기 배출구를 통해 배출되는 냉각 구간;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이동 속도 제어부는, 상기 함철부산물의 이동 방향을 기준으로 상기 회전 튜브의 상기 냉각 구간의 끝단에 상기 회전 튜브의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 1 방지턱;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 방지턱은, 링 형상의 몸체의 내경면을 따라 복수의 돌출부가 소정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이동 속도 제어부는, 상기 회전 튜브의 상기 반응 구간과 상기 냉각 구간의 경계 부분에 상기 회전 튜브의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 2 방지턱; 및 상기 회전 튜브의 상기 건조 구간과 상기 반응 구간의 경계 부분에 상기 회전 튜브의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 3 방지턱;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이동 속도 제어부는, 상기 회전 튜브의 각 구간별로 상기 함철부산물이 이동하는 속도를 서로 다르게 제어할 수 있도록, 상기 제 1 방지턱과 상기 제 2 방지턱 및 상기 제 3 방지턱이 서로 다른 높이로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 이동 속도 제어부는, 상기 회전 튜브의 각 구간별로 상기 함철부산물이 이동하는 속도를 동일하게 제어할 수 있도록, 상기 제 1 방지턱과 상기 제 2 방지턱 및 상기 제 3 방지턱이 동일한 높이로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 가열부는, 상기 회전 튜브의 외경면에 상기 건조 구간과 대응되는 부분에 형성되어 상기 회전 튜브를 제 1 온도로 가열시키는 제 1 히터; 상기 회전 튜브의 외경면에 상기 반응 구간과 대응되는 부분에 형성되어 상기 회전 튜브를 상기 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도로 가열시키는 제 2 히터; 및 상기 회전 튜브의 외경면에 상기 냉각 구간과 대응되는 부분에 형성되어 상기 회전 튜브를 상기 제 1 온도 및 상기 제 2 온도 보다 낮은 제 3 온도로 가열시키는 제 3 히터;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 구동부는, 제 1 높이로 형성되어 상기 회전 튜브의 상기 투입구 인근을 지지하는 제 1 지지부; 상기 제 1 높이 보다 낮은 제 2 높이로 형성되어 상기 회전 튜브의 중간 부분을 지지하는 제 2 지지부; 및 상기 제 2 높이 보다 낮은 제 3 높이로 형성되어 상기 회전 튜브의 상기 배출구 인근을 지지하는 제 3 지지부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제 1 지지부와 상기 제 2 지지부 및 상기 제 3 지지부는, 상단부에 회전 롤러가 설치되어 상기 회전 튜브의 외경면에 형성된 복수의 라이딩 링을 지지하고, 상기 회전 롤러의 구동으로 상기 회전 튜브를 회전 구동시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 구동부는, 경사지게 지지되는 상기 회전 튜브의 경사 각도를 조절할 수 있도록, 상기 제 1 지지부와 상기 제 2 지지부 및 상기 제 3 지지부 중 적어도 어느 하나가 높이 조절이 가능한 실린더로 구성될 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전 튜브의 배출구 주변에 물이나 압축 공기와 같은 냉각 매체를 분사할 수 있는 냉각 장치를 설치하여, 회전 튜브에서 반응 및 환원이 완료되어 배출되는 회수 철원의 냉각 속도를 조절함으로써, 회수 철원의 재산화를 최소화할 수 있다.

이에 따라, 함철부산물의 완전한 환원 반응으로 유해성분이 제거된 철원을 재산화 방지를 통해 높은 M-Fe의 함량을 유지한 상태로 회수하여 소내에서 재활용 함으로써, 재활용률 개선이나 환경부담금 저감과 같은 경제적인 효과도 가질 수 있는 함철부산물 처리 장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 함철부산물 처리 장치의 회전 튜브 내부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 절취선 A-A를 따라 취한 이송 속도 제어부의 절단면을 개략적으로 나타내는 절단 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 함철부산물 처리 장치(100)의 회전 튜브(10) 내부를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(200)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(300)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(100)는, 크게, 회전 튜브(10)와, 구동부(20)와, 가열부(30) 및 냉각부(50)를 포함할 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 튜브(10)는, 인코넬(Inconel) 재질의 원통 형상으로 형성되어 내부에 함철부산물(1)이 처리 될 수 있는 처리 공간이 형성되고, 함철부산물(1)이 상단부에 형성된 투입구(11)로 투입되어 상기 처리 공간에서 처리된 후 하단부에 형성된 배출구(12)로 배출될 수 있도록 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

더욱 구체적으로, 원통 형상으로 형성되는 회전 튜브(10)는, 후술될 구동부(20)에 의해 투입구(11)가 배출구(12) 보다 높게 위치할 수 있도록 상기 소정 각도로 경사지게 형성되어, 투입구(11)를 통해 투입된 함철부산물(1)이 회전 튜브(10)의 상기 처리 공간에서 함철부산물(1)이 소정의 속도로 경사로를 따라 이동할 수 있다.

이때, 제철공정 과정에서 철, 카본, 아연, 염소 및 알카리가 포함된 분진(Dust) 또는 슬러지(Sludge) 형태로 발생하는 함철부산물(1)은, 도시되진 않았지만, 스크류 피더(Screw feeder)에 의해 투입량이 일정하게 제어되면서 회전 튜브(10)의 투입구(11)로 투입될 수 있다. 그러나, 함철부산물(1)은, 반드시 상기 스크류 피더에 국한되지 않고 컨베이어 벨트 등 다양한 이송 장치에 의해 이송되어 회전 튜브(10)의 투입구로 투입될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동부(20)는, 서로 높이가 다른 복수의 지지부 조합으로 형성되어 회전 튜브(10)를 상기 소정 각도로 경사지게 지지하고, 회전 튜브(10)를 회전시킬 수 있다.

더욱 구체적으로, 구동부(20)는, 제 1 높이(H1)로 형성되어 회전 튜브(10)의 투입구(11) 인근을 지지하는 제 1 지지부(21)와, 제 1 높이(H1) 보다 낮은 제 2 높이(H2)로 형성되어 회전 튜브(10)의 중간 부분을 지지하는 제 2 지지부(22) 및 제 2 높이(H2) 보다 낮은 제 3 높이(H3)로 형성되어 회전 튜브(10)의 배출구(12) 인근을 지지하는 제 3 지지부(23)를 포함할 수 있다.

이때, 구동부(20)는, 경사지게 지지되는 회전 튜브(10)의 경사 각도를 조절할 수 있도록, 제 1 지지부(21)와 제 2 지지부(22) 및 제 3 지지부(23) 중 적어도 어느 하나가 높이 조절이 가능한 실린더로 구성될 수 있다. 이러한, 상기 실린더는, 유압 실린더, 공압 실린더, 공압 실린더 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 상기 실린더의 길이의 가변에 따라 회전 튜브(10)의 경사 각도를 다양하게 조절할 수 있다.

또한, 구동부(20)의 제 1 지지부(21)와 제 2 지지부(22) 및 제 3 지지부(23)는, 상단부에 회전 롤러(R)가 설치되어 회전 튜브(10)의 외경면에 형성된 복수의 라이딩 링(13)을 지지하고, 회전 롤러(R)의 구동으로 회전 튜브(10)를 회전 구동시킬 수 있다. 아울러, 본 실시예에서는, 구동부(20)가 3개의 지지부로 구성된 것을 예로 들었지만, 반드시 이에 국한되지 않고, 회전 튜브(10)의 길이나 투입되는 함철부산물(1)의 무게를 고려하여 설계자가 매우 다양한 개수로 구성할 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 가열부(30)는, 회전 튜브(10)의 외경면에 형성되어 회전 튜브(10)를 가열할 수 있다. 더욱 구체적으로, 가열부(30)는, 회전 튜브(10)의 외경면에 직접 설치되거나 소정 거리 이격되게 설치되어 회전 튜브(10)를 구간별로 다른 온도로 가열할 수 있다.

예컨대, 회전 튜브(10)는, 내부의 상기 처리 공간에서 이동하는 함철부산물(1)을 건조, 가열(반응) 및 냉각 시킬 수 있도록, 투입구(11)로 투입된 함철부산물(1)이 건조되는 건조 구간(S1)과, 건조된 함철부산물(1)이 반응하는 반응 구간(S2) 및 반응이 완료된 함철부산물(1)이 냉각되어 배출구(12)를 통해 배출되는 냉각 구간(S3)으로 구성되어 구간 별로 서로 다른 온도가 요구될 수 있다.

더욱 구체적으로, 회전 튜브(10)의 건조 구간(S1)은, 투입구(11)로 투입된 함철부산물(1)에 포함된 수분을 건조시키고 반응에 필요한 온도까지 예열시킬 수 있도록, 1,200℃ 이하의 온도가 요구될 수 있으며, 반응 구간(S2)은, 수분이 건조된 함철부산물(1)이 환원 반응이 일어날 수 있도록 1,200℃ 이상의 온도가 요구될 수 있고, 냉각 구간(S3)은, 반응이 완료된 함철부산물(1)이 냉각될 수 있도록 900℃ 정도의 온도가 요구될 수 있다. 이대, 회전 튜브(10)의 내부에서 함철부산물(1)의 반응이 용이하게 일어날 수 있도록, 회전 튜브(10)의 내부에는 분위기 가스가 주입되어 환원 분위기가 형성될 수 있다.

이와 같이, 회전 튜브(10)의 구간 별로 다른 온도가 요구됨으로써, 가열부(30)는, 회전 튜브(10)의 외경면에 건조 구간(S1)과 대응되는 부분에 형성되어 회전 튜브(10)를 제 1 온도로 가열시키는 제 1 히터(31)와, 회전 튜브(10)의 외경면에 반응 구간(S2)과 대응되는 부분에 형성되어 회전 튜브(10)를 상기 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도로 가열시키는 제 2 히터(32) 및 회전 튜브(10)의 외경면에 냉각 구간(S3)과 대응되는 부분에 형성되어 회전 튜브(10)를 상기 제 1 온도 및 상기 제 2 온도 보다 낮은 제 3 온도로 가열시키는 제 3 히터(33)로 구성되어, 회전 튜브(10)를 구간 별로 서로 다른 온도로 가열시킬 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각부(50)는, 회전 튜브(10)의 배출구(12)의 인근에 설치되어, 배출구(12)로 배출되는 함철부산물(1)을 냉각시킬 수 있다.

더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각부(50)는, 회전 튜브(10)의 배출구(12)의 인근 하측에 설치되어, 배출구(12)로부터 자유 낙하하는 함철부산물(1)을 수용하는 수용함(51) 및 수용함(51)의 상측에 설치되어, 배출구(12)로부터 낙하하는 함철부산물(1)에 냉각매체로서 냉각수(W)를 분사하는 냉각수 분사노즐(52)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 냉각수 분사노즐(52)로부터 분사되는 냉각수(W)가 배출구(12)로부터 자유 낙하하는 함철부산물(1)을 급냉시킴으로써, 반응 튜브(10)의 내부에서 반응 및 환원이 완료된 함철부산물(1)이 재산화되는 것을 최소화시킬 수 있다.

예컨대, 배출구(12)로부터 자유 낙하하는 함철부산물(1)이 공랭에 의해 서서히 냉각될 경우, 회수된 함철부산물(1)의 M-Fe의 함량이 기준 함량 대비 15% 수준인 것으로 나타났지만, 냉각수(W)와 같은 냉각매체를 이용하여 배출구(12)로부터 자유 낙하하는 함철부산물(1)을 급냉시킬 경우, M-Fe의 함량이 기준 함량 대비 70% 수준으로 나타나, 회수 철원을 배출되는 과정에서 냉각매체를 이용하여 급냉시킬 경우에 재산화를 최소화시킬 수 있는 것으로 나타났다. 여기서, M-Fe는, 회수 철원에 포함된 메탈 Fe의 %를 의미하며, 더욱 구체적으로, 산소가 붙지 않은 순철의 %를 의미한다.

또한, 냉각부(50)는, 수용함(51)의 하측에 냉각수 수조(53)를 설치하여, 함철부산물(1)을 냉각시킨 후 수용함(51)의 하측으로 낙하하는 냉각수(W)를 수용하고, 냉각수 수조(53)에 수용된 냉각수(W)를 순환 라인(54)을 통해 냉각수 분사노즐(52)로 순환시킴으로써, 냉각수(W)를 순환하여 재사용할 수 있다. 이때, 수용함(51)의 하면은 다수의 관통홀이 형성된 망 형태로 형성되어, 함철부산물(1)을 냉각시킨 후의 냉각수(W)가 수용함(51)의 하측으로 용이하게 낙하되도록 유도할 수 있다.

이외에도, 도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(200)와 같이, 냉각부(50)는, 순환 라인(54) 상에 열교환기(55)가 설치되어, 순환 라인(54)을 통해 냉각수 분사노즐(52)로 순환되는 냉각수(W)를 소정의 온도 이하로 냉각시킴으로써, 냉각수(W)에 의한 함철부산물(1)의 급냉 효과를 더욱 극대화시킬 수도 있다. 이때, 도시되진 않았지만, 순환 라인(54) 상에는 필터부가 추가로 설치되어, 함철부산물(1)을 급냉시킨 후 냉각수(W)에 포함된 이물질을 순환 과정에서 걸러낼 수도 있다.

또한, 도 4에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(300)와 같이, 냉각부(50)는, 냉각매체를 반드시 냉각수(W)로 사용하지 않고 압축공기(a)로 이용할 수도 있다.

더욱 구체적으로, 냉각부(50)는, 회전 튜브(10)의 배출구(12)의 인근 하측에 설치되어, 배출구(12)로부터 낙하하는 함철부산물(1)을 수용하는 수용함(51) 및 수용함(51)의 상측에 설치되어, 배출구(12)로부터 낙하하는 함철부산물(1)에 압축공기(a)를 분사하는 공기 분사노즐(56)을 포함함으로써, 압축공기(a)를 냉각매체로 사용하여 반응이 완료된 함철부산물(1)을 급냉시킬 수도 있다.

그러나, 반응 튜브(10)의 배출구(12)로부터 낙하하는 함철부산물(1)을 급냉시키는 냉각매체는, 도 1 내지 도 4와 같이, 상술한 실시예들에 반드시 국한되지 않고, 함철부산물(1)을 급냉시킬 수 있는 모든 종류의 냉각매체가 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 함철부산물 처리 장치(100, 200, 300)에 따르면, 회전 튜브(10)의 배출구(12) 주변에 물이나 압축 공기와 같은 냉각 매체를 분사할 수 있는 냉각부(50)를 설치하여, 회전 튜브(10)에서 반응 및 환원이 완료되어 배출되는 회수 철원의 냉각 속도를 조절함으로써, 회수 철원의 재산화를 최소화할 수 있다.

그러므로, 함철부산물(1)의 완전한 환원 반응으로 유해성분이 제거된 철원을 재산화 방지를 통해 높은 M-Fe의 함량을 유지한 상태로 회수하여 소내에서 재활용 함으로써, 재활용률 개선이나 환경부담금 저감과 같은 경제적인 효과를 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(400)를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 절취선 A-A를 따라 취한 이송 속도 제어부(40)의 절단면을 개략적으로 나타내는 절단 단면도이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(500)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(400)는, 회전 튜브(10)의 내경면에 링 형상으로 돌출되게 형성되어, 회전 튜브(10)의 처리 공간에서 이동하는 함철부산물(1)의 이동 속도를 제어하는 이동 속도 제어부(40)를 더 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 이동 속도 제어부(40)는, 함철부산물(1)의 이동 방향을 기준으로 회전 튜브(10)의 냉각 구간(S3)이 끝단에 회전 튜브(10)의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 1 방지턱(41)을 포함할 수 있다.

이때, 제 1 방지턱(41)은, 링 형상의 몸체(41a)의 내경면을 따라 복수의 돌출부(41b)가 소정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 이러한, 제 1 방지턱(41)은, 투입되는 함철부산물(1)의 양이나 기타 작업 조건에 따라서 이동 속도를 용이하게 제어할 수 있도록, 작업자의 필요에 따라 돌출부(41b)의 개수를 조절하거나 돌출부(41b)의 돌출 높이를 자유롭게 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(500)와 같이, 이동 속도 제어부(40)는, 제 1 방지턱(41) 이외에도, 회전 튜브(10)의 반응 구간(S2)과 냉각 구간(S3)의 경계 부분에 회전 튜브(10)의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 2 방지턱(42) 및 회전 튜브(10)의 건조 구간(S1)과 반응 구간(S2)의 경계 부분에 회전 튜브(10)의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 3 방지턱(43)을 더 포함할 수 있다.

이와 같이, 회전 튜브(10)의 각 구간 별로 이동 속도 제어부(40)가 설치되어, 회전 튜브(10) 내부에서 이동하는 함철부산물(1)의 이동 속도를 구간별로 동일하게 제어하거나 다르게 제어하는 등, 함철부산물(1)의 이동 속도를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다. 여기서, 제 2 방지턱(42) 및 제 3 방지턱(43)은, 상술한 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 함철부산물 처리 장치(400)의 이동 속도 제어부(40)의 제 1 방지턱(41)의 구성 요소들과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 제 2 방지턱(42) 및 제 3 방지턱(43)의 상세한 설명은 생략한다.

예컨대, 회전 튜브(10)의 각 구간별로 함철부산물(1)이 이동하는 속도를 동일하게 제어할 경우에는, 이동 속도 제어부(40)의 제 1 방지턱(41)과 제 2 방지턱(42) 및 제 3 방지턱(43)이 동일한 높이로 형성될 수 있으며, 회전 튜브(10)의 각 구간별로 함철부산물(1)이 이동하는 속도를 서로 다르게 제어할 경우에는, 이동 속도 제어부(40)의 상기 제 1 방지턱(41)과 상기 제 2 방지턱(42) 및 상기 제 3 방지턱(43)이 서로 다른 높이로 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 함철부산물 처리 장치(400, 500)는, 회전 튜브(10)의 내부에 함철부산물(1)의 이동 속도를 제어하는 이동 속도 제어부(40)가 설치되어, 회전 튜브(10)의 열변형으로 인한 내부 함철부산물(1)의 반응 구간(S2) 내 빠른 이동으로 발생하는 불완전 반응을 방지하고, 일정한 온도와 시간 내에서 환원 반응을 완료함으로써 회수율을 높일 수 있다.

또한, 이동 속도 제어부(40)가 복수의 방지턱(41, 42, 43)으로 구성되어, 회전 튜브(10)의 내부에 함철부산물(1)의 이동 속도를 구간별로 제어하여, 회전 튜브(10)의 열변형으로 인한 내부 함철부산물(1)의 건조 구간(S1), 반응 구간(S2) 및 냉각 구간(S3) 내 빠른 이동으로 발생하는 불완전 반응을 방지하고, 각 구간별로 일정한 온도와 시간 내에서 건조, 환원, 냉각 반응을 완료함으로써 회수율을 더욱 높일 수도 있다.

또한, 회전 튜브(10)의 배출구(12) 주변에 물이나 압축 공기와 같은 냉각 매체를 분사할 수 있는 냉각부(50)를 설치하여, 회전 튜브(10)에서 반응 및 환원이 완료되어 배출되는 회수 철원의 냉각 속도를 조절함으로써, 회수 철원의 재산화를 최소화할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 함철부산물
10: 회전 튜브
11: 투입구
12: 배출구
20: 구동부
21: 제 1 지지부
22: 제 2 지지부
23: 제 3 지지부
30: 가열부
31: 제 1 히터
32: 제 2 히터
33: 제 3 히터
40: 이동 속도 제어부
41: 제 1 방지턱
41a: 몸체
41b: 복수의 돌출부
42: 제 2 방지턱
43: 제 3 방지턱
50: 냉각부
51: 수용함
52: 냉각수 분사노즐
53: 냉각수 수조
54: 순환 라인
55: 열교환기
56: 공기 분사노즐
S1: 건조 구간
S2: 반응 구간
S3: 냉각 구간
R: 회전 롤러
100, 200, 300, 400, 500: 함철부산물 처리 장치

Claims

원통 형상으로 형성되어 내부에 함철부산물이 처리될 수 있는 처리 공간이 형성되고, 상기 함철부산물이 상단부에 형성된 투입구로 투입되어 상기 처리 공간에서 처리된 후 하단부에 형성된 배출구로 배출되는 회전 튜브;
서로 높이가 다른 복수의 지지부 조합으로 형성되어 상기 회전 튜브를 경사지게 지지하고, 상기 회전 튜브를 회전시키는 구동부;
상기 회전 튜브의 외경면에 형성되어 상기 회전 튜브를 가열하는 가열부;
상기 회전 튜브의 상기 배출구의 인근에 설치되어, 상기 배출구로 배출되는 상기 함철부산물을 냉각시키는 냉각부; 및
상기 회전 튜브의 내경면에 링 형상으로 돌출되게 형성되어, 상기 회전 튜브의 상기 처리 공간에서 이동하는 상기 함철부산물의 이동 속도를 제어하는 이동 속도 제어부;를 포함하고,
상기 회전 튜브는,
상기 투입구로 투입된 상기 함철부산물이 건조되는 건조 구간;
건조된 상기 함철부산물이 반응하는 반응 구간; 및
반응이 완료된 상기 함철부산물이 냉각되어 상기 배출구를 통해 배출되는 냉각 구간;을 포함하고,
상기 이동 속도 제어부는,
상기 함철부산물의 이동 방향을 기준으로 상기 회전 튜브의 상기 냉각 구간의 끝단에 상기 회전 튜브의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 1 방지턱;을 포함하고,
상기 제 1 방지턱은,
링 형상의 몸체의 내경면을 따라 복수의 돌출부가 소정 간격으로 이격되게 배치되고,
상기 구동부는,
제 1 높이로 형성되어 상기 회전 튜브의 상기 투입구 부분을 지지하는 제 1 지지부;
상기 제 1 높이 보다 낮은 제 2 높이로 형성되어 상기 회전 튜브의 중간 부분을 지지하는 제 2 지지부; 및
상기 제 2 높이 보다 낮은 제 3 높이로 형성되어 상기 회전 튜브의 상기 배출구 부분을 지지하는 제 3 지지부;를 포함하고,
상기 구동부는,
경사지게 지지되는 상기 회전 튜브의 경사 각도를 조절할 수 있도록, 상기 제 1 지지부와 상기 제 2 지지부 및 상기 제 3 지지부 중 적어도 어느 하나가 높이 조절이 가능한 실린더로 구성되는, 함철부산물 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각부는,
상기 회전 튜브의 상기 배출구의 인근 하측에 설치되어, 상기 배출구로부터 낙하하는 상기 함철부산물을 수용하는 수용함; 및
상기 수용함의 상측에 설치되어, 상기 배출구로부터 낙하하는 상기 함철부산물에 냉각수를 분사하는 냉각수 분사노즐;
을 포함하는, 함철부산물 처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 냉각부는,
상기 수용함의 하측에 설치되어, 상기 함철부산물을 냉각시킨 후 상기 수용함의 하측으로 낙하하는 상기 냉각수를 수용하는 냉각수 수조; 및
상기 냉각수 수조에 수용된 상기 냉각수를 상기 냉각수 분사노즐로 순환시키는 순환 라인;
을 더 포함하는, 함철부산물 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 냉각부는,
상기 순환 라인 상에 설치되어, 상기 냉각수 분사노즐로 순환되는 상기 냉각수를 소정의 온도 이하로 냉각시키는 열교환기;
를 더 포함하는, 함철부산물 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각부는,
상기 회전 튜브의 상기 배출구의 인근 하측에 설치되어, 상기 배출구로부터 낙하하는 상기 함철부산물을 수용하는 수용함; 및
상기 수용함의 상측에 설치되어, 상기 배출구로부터 낙하하는 상기 함철부산물에 압축공기를 분사하는 공기 분사노즐;
을 포함하는, 함철부산물 처리 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 이동 속도 제어부는,
상기 회전 튜브의 상기 반응 구간과 상기 냉각 구간의 경계 부분에 상기 회전 튜브의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 2 방지턱; 및
상기 회전 튜브의 상기 건조 구간과 상기 반응 구간의 경계 부분에 상기 회전 튜브의 내경면을 따라 링 형상으로 돌출되게 형성되는 제 3 방지턱;
을 더 포함하는, 함철부산물 처리 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 이동 속도 제어부는,
상기 회전 튜브의 각 구간별로 상기 함철부산물이 이동하는 속도를 서로 다르게 제어할 수 있도록, 상기 제 1 방지턱과 상기 제 2 방지턱 및 상기 제 3 방지턱이 서로 다른 높이로 형성되는, 함철부산물 처리 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 이동 속도 제어부는,
상기 회전 튜브의 각 구간별로 상기 함철부산물이 이동하는 속도를 동일하게 제어할 수 있도록, 상기 제 1 방지턱과 상기 제 2 방지턱 및 상기 제 3 방지턱이 동일한 높이로 형성되는, 함철부산물 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가열부는,
상기 회전 튜브의 외경면에 상기 건조 구간과 대응되는 부분에 형성되어 상기 회전 튜브를 제 1 온도로 가열시키는 제 1 히터;
상기 회전 튜브의 외경면에 상기 반응 구간과 대응되는 부분에 형성되어 상기 회전 튜브를 상기 제 1 온도 보다 높은 제 2 온도로 가열시키는 제 2 히터; 및
상기 회전 튜브의 외경면에 상기 냉각 구간과 대응되는 부분에 형성되어 상기 회전 튜브를 상기 제 1 온도 및 상기 제 2 온도 보다 낮은 제 3 온도로 가열시키는 제 3 히터;
를 포함하는, 함철부산물 처리 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 제 1 지지부와 상기 제 2 지지부 및 상기 제 3 지지부는,
상단부에 회전 롤러가 설치되어 상기 회전 튜브의 외경면에 형성된 복수의 라이딩 링을 지지하고, 상기 회전 롤러의 구동으로 상기 회전 튜브를 회전 구동시키는, 함철부산물 처리 장치.
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