KR20020008411A - 서스펜션 용융제련로의 정광 버너에 미분재를 균일하게장입하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 노내로 장입될 미분재를 서스펜션 용련로의 정광 버너에 균일하게 장입하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 미분 정광 콘베이어와 실제 버너의 중간에 진동 장입기가 있고, 정광 장입관은 그 미분 정광을 분배하는 블레이드를 구비하고 있다.

Description

서스펜션 용융제련로의 정광 버너에 미분재를 균일하게 장입하는 장치{EQUIPMENT FOR THE EVEN FEED OF PULVEROUS MATERIAL TO A CONCENTRATE BURNER OF SUSPENSION SMELTING FURNACE}

서스펜션 용련로(熔鍊爐)에 있어서, 정광, 용제, 연도내(煙道內) 입자 같은 미분재의 장입은, 노의 반응 샤프트(reaction shaft)의 상단에 위치한 정광 버너를 통하여 실시된다. 편의상, 여기서부터는, 정광 버너를 통하여 노내로 장입되는 모든 미분재를 총칭하여 "정광"으로 호칭하기로 한다. 정광 버너의 작업이 성공적으로 이루어지려면, 정광과 공정용 공기가 정광 버너로부터 반응 공간부, 즉, 서스펜션 용련로의 반응 샤프트의 상부로 배출될 때, 그 정광과 공기가 균일하게 혼합되는 것이 매우 중요하다. 만일 그렇게 되지 않으면, 한 쪽에서는, 공정용-공기/정광 비율의 목표치에 대해 정광이 많은 반응-과부족 정광이 되고, 또 한쪽에서는,공정용-공기/정광 비율의 목표치에 대해 정광이 부족한 과다-반응 정광이 되어, 반응을 통해서 다량의 마그네타이트가 생성된다. 마그네타이트는, 느리게 용해되며, 생성되는 슬래그의 질을 저하시키는 바, 마그네타이트가 생성되면 슬래그의 점도가 증가되며, 슬래그의 점도가 높으면 노하부에서 매트와 슬래그의 분리가 늦어진다.

또한 불량한 정광 분배는 반응 샤프트의 온도 분포(profile)에도 확실한 영향을 미친다. 노내에 고온부가 형성되면, 정광에 의해 자연발생적으로 형성되어 반응 샤프트를 보호하는 라이닝(lining)이 상당한 열 응력을 받게 되고, 최악의 경우에는, 반응 샤프트의 벽이 파괴될 수 있다. 또한, 정광 분배가 불량하여 버너가 제대로 기능하지 못할 때, 먼지의 형성이 더 현저하게 일어난다고 알려져 왔다.

종래의 기술에 있어서는, 주로 레들러(redler) 또는 스크래이퍼(scraper) 콘베이어를 이용하여, 정광 장입 사일로(silo)로부터 정광 버너로 정광을 장입하는데, 정광은, 먼저 정광 버너의 호퍼로 장입되고 나서, 정광 장입관을 따라 실제 정광 버너 그 자체로 장입된다. 상기 장치는 사용되는 공간에 맞춰서 구성되므로, 콘베이어와 정광 장입관이 서로 직각으로 놓일 수 있으며, 그로 인해, 정광 버너 호퍼내에서의 흐름 방향이 변경될 때, 약간의 유동성을 갖는 상태의 정광이 액체처럼 거동하여, 정광 장입관의 단면내에서 정광의 흐름과 특히 정광의 분포가 불균일해지며, 결국은 정광 버너내로의 정광의 분배가 불균일해진다.

대부분의 경우에, 정광은 별도로 된 2개의 정광 콘베이어를 이용하여 정광 버너에 장입된다. 그러한 경우에, 정광 버너로의 정광의 분배는 콘베이어의 동기 여부에 의존한다. 장시간동안 하나의 콘베이어만을 작동시키면, 정광 장입관내에정광이 불균일하게 분배되기 때문에, 전술한 바와 유사한 문제점을 야기시킨다.

본 발명은, 미분재(微粉材)를 서스펜션(suspension) 용융제련로(이하 '용련로'로 약칭함)의 정광 버너에 장입하는 장치로서, 노내로 미세하게 분산되는 고체 장입물을 정광 버너에 균일하게 분배되게 해주는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 미분재 콘베이어와 실제의 버너 사이에 진동 장입기가 배치되고, 정광 장입관은 미분재를 분배하기 위한 블레이드를 구비하고 있다.

도 1 은, 서스펜션 용련로와 이의 장입 장치를 보여주는 기본 구성도이다.

도 2 는, 본 발명에 따른 정광 버너의 장입 장치의 정면도로서, 일부를 수직 단면으로 보여준다.

도 3A 와 3B 는, 각각, 정광 장입관과 배출통로부의 배치에 대한 실시예의 수직 단면도와 수평 단면도이다.

도 4A 와 4B 는, 각각, 정광 장입관과 배출통로부의 배치에 대한 또다른 실시예의 수직 단면도와 수평 단면도이다.

도 5A, 5B, 5C 는, 각각, 정광 장입관과 배출통로부의 배치에 대한 또다른 실시예를 도시하는 데, 도 5C 는 수평 단면도이고, 도 5A 와 5B는, 각각, 도 5C의 A-A 선과 B-B 선을 따라 절취한 단면도이다.

전술한 문제점을 해결하고자, 서스펜션 용련로의 정광 버너에 미분재를 균일하게 장입하는 장치를 개발하였다. 정광 콘베이어로부터 배출된 미분 정광이 실제 버너의 바로 앞에 있는 짧은 진동 장입기에 이송되는데, 이 장입기의 주파수는, 정광이 장입기내에 채워져서 그 장입기의 수평 표면을 따라 균일하게 분포되도록 조절된다. 상기 진동 장입기로부터 정광 버너로 미분 정광을 장입시키는 정광 장입관에 칸막이를 설치하는 것이 바람직하다. 본 발명의 본질적인 특징은, 청구항에 명확하게 기술되어 있다.

정광 장입 장치에 속하는 진동 장입기는, 그 장입기로부터 나오는 정광의 흐름이 정광 버너의 수직축선에 수직하도록 실제 정광 버너에 대하여 배치되어, 정광의 흐름이 그 장입기를 지난 후에 원하는 양으로 균일하게 분배될 수 있게 한다. 전술한 바에 의하면, 정광의 흐름 방향이 변경되는 것은 결점이 되지만, 본 발명에 있어서는 결점이 되지 않는데, 그 이유는, 정광 장입관의 단면 전체에 걸쳐서 정광이 균일하게 분배되도록 해주는 칸막이가 진동 장입기의 하류에 배치되기 때문이다. 상기 장입기내에 작은 스프레더(spreader)를 설치하면, 특정 지점에의 정확한 분산이 더 잘 이루어지므로 균일한 분배가 더 확실하게 달성된다. 상기 진동 장입기와 정광 버너의 사이의 장입관을 칸막이 또는 블레이드로 분할해주면, 진동 장입기에 의해 달성된 정광 분배가 유지된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 장입 장치는, 장입기가 하나인 경우에 있어, 정광의 흐름을 시간상 및 공간상으로 균일하게 분배하여 그 작동이 우수하다. 그러나, 2개의 정광 콘베이어가 배치되어 있고, 그 2개의 콘베이어가 비동기로 작동되어야 하는 경우에는, 정광의 분배가 불균일해진다. 그러한 문제점은, 그러한 비동기 장입이 정규적인 것인지 아니면 비정규적인 것인지에 따라 , 2가지 방법으로 해결될 수 있다.

원해서든 원치 않든 간에, 비동기 장입이 매우 정규적으로 실시되어야 한다면, 정광 버너 자체의 양측 정광 유입부를 4개의 구획으로 분할하여, 균일하게 분할된 환형의 배출 통로부의 4개 구획으로 정광이 유입되게 하는 것이 바람직하다.

그러나, 종래의 버너 형태에 있어서는, 전술한 바와 같은 장치를 변경하려면상당한 수정을 필요로 한다. 따라서, 종래의 정광 버너에 있어서 하나의 장입기가조업시에 거의 사용되지 않는다면, 조업을 중단시키고, 정광 장입관과 배출 통로부의 내부에 추가로 블레이드를 설치하여, 일측에서만 장입되는 장입물을 4개의 구획으로 분배되게 하는 편이 더 수월하다. 상기 블레이드는, 2개의 정광 장입기중 어느 것이 가동되더라도 뒤집어서 사용될 수 있도록 설계된다.

도 1 은, 자용로(flash-smelting furnace)(1)를 도시하는데, 미분 정광이 정광 버너(2)를 통하여 그 안으로 장입된다. 정광은, 콘베이어(4)상에 있는 탱크(3)로부터 배출통로부(5)의 상부로 이송되어, 연속적인 흐름 형태로 상기 배출통로부(5)를 통하여 노(1)의 반응 샤프트(6)의 상부(7)로 낙하하게 된다. 반응 가스는, 가스 공급 엘리먼트(8)를 통하여, 반응 샤프트에 평행한 정광 통로부 주위를 지나 반응 샤프트의 상부에 도달하게 된다.

도 2 는, 본 발명에 따른 정광 버너에 정광을 균일하게 분배하는 장치를 상세히 도시하고 있는데, 정광과 반응 가스가 각각 2 방향에서 공급된다. 정광은 컨베이어에 의해서 정광 탱크(3)로 이송되는데, 그 정광 탱크의 하단부에는 진동 장입기(9)가 연결되어 있다. 이 진동 장입기는 정광의 균일한 분배를 확실히 달성하기 위하여 스프레더(spreader)를 더 구비하고 있는데, 도면에서는 그 스프레더의 도시를 생략하였다. 상기 진동 장입기는 정광 장입관(10)에 연결되는데, 정광은 그 정광 장입관을 통하여 배출 통로부(5)로 흘러내려간다. 정광 분배기(11)는 배출 통로부의 중앙에 배치된다. 활주(滑走) 표면부(12)의 하부에는 구멍이 나 있으며, 그구멍을 통하여, 수평으로 공급된 공기가 정광을 상방으로 퍼뜨린다. 정광 분배기는 종래 기술에 개시되어 있으므로, 여기서는 그에 관련된 장치에 대한 더 이상의 설명은 생략한다.

정광 버너에 대한 가스 공급 조절부(13)도 상부가 2 갈래로 나뉘어져 있으며, 각각의 하부가 정광 배출 통로부(5)를 둘러싼 환형 장입 장치(14)에서 합쳐진다. 가스는 상기 가스 공급 조절부로부터 반응 샤프트의 상부(7)로 주입된다. 정광 버너의 전체 구성에는, 반응 가스 공급 엘리먼트, 정광 장입 엘리먼트, 및 중앙에 위치한 정광 분배기가 포함되며, 필요하다면, 추가로 연료 및/또는 가스 공급 엘리먼트를 정광 분배기의 내부에 배치할 수 있다.

도 3A 와 3B 는, 정광 장입관(10)의 내부를 칸막이로 분할함에 의해, 정광을, 서로 반대측에 있는 2개의 정광 장입관으로부터 배출 통로부(5)로 균일하게 장입하는 방법을 보여준다. 정광 장입관의 내부에 칸막이(15)를 설치하면, 그 정광 장입관은 기본적으로 동일한 크기를 갖는 2개의 통로부(16)로 분할된다. 상기 배출 통로부 내부의 칸막이는 정광 분배기(11)까지 연장되어 있다. 또한, 배출 통로부(5)에는, 정광 장입관의 칸막이에 수직하게 칸막이 또는 블레이드(17)가 설치된다. 따라서, 정광의 흐름은 서로 대칭인 4개의 구획(18)을 통하여 노내부로 분배된다. 필요하다면, 상기 구획들의 크기를 서로 상이하게 할 수도 있다.

도 4A 와 4B 는, 정광이 하나의 장입관을 통해서만 장입되는 장입 형태를 보여준다. 이 경우에 있어서도, 정광 장입관(10)은 정광 분배기(11)까지 연장되는 칸막이(15)에 의해서 분할되어 있다. 배출 통로부(5)에서 정광 버너까지는, 상기장입관의 칸막이(15)와 대략 동일한 방향을 갖는 블레이드(19)에 의해서 추가로 분할되어 4개의 구획으로 나뉘어진다. 상기 4개의 구획 중에서, 내측 구획(20)(정광의 흐름 방향에서 보았을 때)은 외측 구획(21)보다 단면적이 작다. 또한, 미사용된 장입관의 칸막이는 구획 사이에서 연속하는 칸막이로 기능한다. 제 2 장입관이 없다면, 배출 통로부의 후방부(정광의 흐름 방향에서 보았을 때)는 정광 장입관의 칸막이(15)와 동일한 방향에 있는 판에 의해 둘로 분할된다. 구획의 크기가 상이함으로 인하여, 장입물의 분배에 있어서 어느 정도의 불균일성이 야기될 수 있지만, 이 방법은, 일반적으로 일시적인 용도로 사용되기 위한 것이며, 어떠한 경우라도 배출 통로부가 분할되지 않는 종래의 방법을 사용하는 경우보다는 양호한 결과를 제공한다.

도 5A, 5B, 및 5C 는, 본 발명에 따른 또다른 실시예를 도시한 것으로, 정광 장입관(10)이 복수의 칸막이로 분할되는 경우을 보여주고 있다. 중앙의 칸막이(15)는 배출 통로부내에서 반경방향으로 배치되어, 전술한 실시예에서와 마찬가지로 정광 장입관과 배출 통로부를 각각 2개의 구획으로 분할하고 있다. 이 경우에 있어서, 정광 장입관내의 외측의 칸막이(22)는 중앙의 칸막이(15)와 기본적으로 평행하다. 배출 통로부내의 블레이드(23)도, 정광 장입관내의 외측 칸막이에 대체로 평행하지만, 정광 분배기(11)에 이어지지는 않으며, 배출 통로부와 정광 분배기의 벽 사이에 위치한다. 칸막이와 블레이드의 형상을 변형하여도, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 실시예를 달성할 수 있음에 유의해야 한다.

Claims (8)

1. 정광 버너(2)가 반응 가스 공급 엘리먼트(13, 14), 정광 장입 엘리먼트(5, 10), 및 정광 분배기(11)로 구성된, 서스펜션 용련로의 정광 버너로 미분 정광을 균일하게 장입하는 장치로서, 진동 장입기(9)가, 정광 탱크(3)와 정광 장입관(10) 사이에 배치되고, 그 정광 장입관(10)이, 미분 정광을 분배하기 위한 적어도 하나의 칸막이(15)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정광 장입관(10)이, 정광을 분배하기 위한 블레이드(19, 23)를 구비하고 있는 환형의 배출 통로부(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 정광 장입관(10)의 중앙의 분할 칸막이(15)가, 환형의 배출 통로부(5)내에 있는 정광 분배기(11)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 배출 통로부(5)의 블레이드(19)가, 상기 정광 장입관의 칸막이(15)에 기본적으로 수직하게 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 배출 통로부(5)의 블레이드(19)가, 상기 정광 장입관의 중앙의 칸막이(15)에 평행하게 배치되어 정광 분배기(11)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 정광 장입관(10)이, 기본적으로 평행한 복수의 칸막이(15, 22)에 의해 분할되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 배출 통로부(5)의 블레이드(19, 23)가, 상기 정광 장입관의 칸막이(15, 22)에 기본적으로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 미분 정광 탱크(3), 진동 장입기(9), 및 정광 장입관(10)이, 각각 2개인 것을 특징으로 하는 장치.