KR20040027347A - A refining machine for Magnesium - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마그네슘 증류정제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마그네슘의 수득률이 높으면서도 정제된 마그네슘을 용이하게 수거할 수 있는 새로운 구성의 마그네슘 증류정제장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnesium distillation purification apparatus, and more particularly, to a magnesium distillation purification apparatus of a new configuration that can easily collect purified magnesium while having a high yield of magnesium.
마그네슘합금은 전자파 차폐효과가 있어서 전자, 통신부품 소재로서, 사용될 뿐만 아니라, 가볍고 강도가 높아서 자동차, 항공기 등과 같은 수송기계용 부품소재로도 널리 사용되고 있다. 이러한 마그네슘합금의 사용량이 급격하게 증가하는 추세에 있으므로 수명이 다하여 폐기되는 제품으로부터 회수되는 스크랩의 발생 잠재력이 증가하고 있다.Magnesium alloy is not only used as a material for electronic and communication components because of the electromagnetic shielding effect, and is also widely used as a material for transportation machinery such as automobiles and aircrafts due to its light and high strength. Since the amount of the magnesium alloy is increasing rapidly, the generation potential of scrap recovered from a product that is disposed of at the end of its life is increasing.
한편, 주조용 마그네슘합금은 AM(Mg-Al-Mn) 및 AZ(Mg-Al-Mn)계 합금이 주종을 이루고 있으며, 이러한 마그네슘합금에 있어서 알루미늄은 마그네슘의 주조조직을 미세화하여 기계적 성질을 향상시키며, 아연은 강도와 주조성을, 그리고 망간은 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 따라서 일반적인 마그네슘합금에는 알루미늄이 6~10%, 아연이 1~3%, 그리고 망간이 약 0.3% 정도로 첨가되며, 소량의 지르코늄이나 희토류금속이 첨가되기도 하고, 소량의 철, 니켈, 구리, 실리콘 등이 불순물로 함유되는 것이 보통이다.On the other hand, the casting magnesium alloy is mainly composed of AM (Mg-Al-Mn) and AZ (Mg-Al-Mn) -based alloy, aluminum in these magnesium alloys to improve the mechanical properties by miniaturizing the casting structure of magnesium Zinc has the effect of improving strength and castability, and manganese. Therefore, general magnesium alloys contain 6-10% of aluminum, 1-3% of zinc, and about 0.3% of manganese. A small amount of zirconium or rare earth metal is added, and a small amount of iron, nickel, copper, silicon, etc. It is common to contain this impurity.
그런데 마그네슘 제품 및 합금원소로 첨가되는 알루미늄은 산소와의 친화력이 강하기 때문에 용해 및 주조작업 과정에서 대기중의 산소와 반응하여 산화물을 형성함으로써 제품과 용탕을 오염시키고, 산화규소와 같이 산소와의 친화력이 상대적으로 약한 산화물들과 접촉하면 이들을 환원시키므로 용탕 중 불순원소의 함량을 증가시키며, 대기 중의 수분으로부터 수소 가스를 흡수하기 쉬운 문제가 있다.However, aluminum added to magnesium products and alloying elements has a strong affinity with oxygen, which contaminates the product and the melt by forming oxides by reacting with oxygen in the atmosphere during melting and casting, and affinity with oxygen like silicon oxide. When contacted with these relatively weak oxides are reduced, thereby increasing the content of impurities in the molten metal, there is a problem that is easy to absorb hydrogen gas from moisture in the atmosphere.
이와 같은 이유로 인해 일단 대기 중에서 용해 및 주조과정을 거쳐 제조된 제품의 수명이 다하여 폐기되거나 제품의 생산과정에서 발생된 스크랩은 산화물과 불순원소를 함유하고 있으며, 이러한 스크랩을 새로운 제품을 생산하기 위한 용해재료로 다시 사용하기는 곤란하며, 재사용하는 경우에도 청정원료와의 혼합비를 제한하거나 불순물의 정제과정을 거쳐야 할 필요가 있다.For this reason, scraps generated at the end of the life cycle of a product manufactured by melting and casting in the atmosphere or produced during production of the product contain oxides and impurities, and these scraps are melted to produce new products. It is difficult to use it again as a material, and even when it is reused, it is necessary to limit the mixing ratio with clean materials or to purify impurities.
마그네슘 스크랩의 정련방법으로서, 불활성가스(아곤 또는 질소) 또는 불활성가스와 황산의 혼합가스를 취입하여 용탕을 교반하는 방법이 제안되고 있지만, 이 방법은 용탕 중에 함유된 가스성분의 제거효과는 어느 정도 기대할 수 있으나, 용탕과 비중차가 작은 산화물(MgO, Al2O3)을 부상시켜 분리제거하는 것이 쉽지 않고, 특히 철, 니켈, 구리, 규소 등의 불순원소들의 정련효과는 기대할 수 없는 단점이 있다.As a method for refining magnesium scrap, a method of blowing inert gas (argon or nitrogen) or a mixed gas of inert gas and sulfuric acid has been proposed, but this method has some effect of removing gaseous components contained in the melt. It can be expected, but it is not easy to separate and remove molten oxide and oxides having a small specific gravity difference (MgO, Al 2 O 3 ), and the refining effect of impurities such as iron, nickel, copper, and silicon is not expected. .
그와 같이 종래의 마그네슘합금의 정련방법은 단순히 불규칙한 형상의 마그네슘 스크랩을 용해하여 일정한 형상으로 주조함으로써 취급하기 용이하게 정형화는 정도에 불과하며, 이에 따라 종래 방법으로는 마그네슘 스크랩을 재생 및 재활용하는 데 한계가 있으므로, 재생한 스크랩을 반복 사용하는 경우는 산화물과 불순원소들이 농축되는 문제점이 발생하게 된다.As such, the conventional refining method of magnesium alloy is simply to form a simple shape by dissolving and casting the irregular shaped magnesium scrap into a certain shape, and accordingly, the conventional method is for regenerating and recycling magnesium scrap. Since there is a limit, when the recycled scrap is used repeatedly, a problem arises in that oxides and impurities are concentrated.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 마그네슘의 수득률이 높으면서도 마그네슘이 응축된 응축판을 가열로에서 탈거시킨 후 사용자가 편리한 위치로 이동시켜 마그네슘을 용이하게 수거할 수 있어서 편리하고 실용적인 새로운 구성의 마스네슘 증류정제장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to remove the condensation plate condensed with magnesium in a heating furnace while the magnesium yield is high, the user can easily collect the magnesium by moving to a convenient location It is to provide a magnesium distillation purification apparatus of a new configuration, which is convenient and practical.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 보인 측면도1 is a side view showing an embodiment of the present invention
도 2는 상기 실시예의 정면도2 is a front view of the embodiment
도 3은 상기 실시예의 작동상태도3 is an operating state diagram of the embodiment
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10. 기대 20. 가열로10. Expectation 20. Furnace
30. 증발부 40. 응축부30. Evaporator 40. Condenser
50. 응축판 60. 진공펌프50. Condenser 60. Vacuum pump
70. 실린더70. Cylinder
본 발명에 따르면, 소정높이의 기대(10)와, 상기 기대(10)의 상부에 설치되며 내부에는 히터(22)가 장착된 가열로(20)를 포함하며, 상기 가열로(20)는 전면에 투입구(32)가 형성되며 투입된 마그네슘스크랩이 가열되어 마그네슘증기가 발생되는 증발부(30)와, 상기 증발부(30)와 연통되도록 증발부(30)의 후방에 위치되며 바닥에는 응축판(50)이 구비된 응축부(40)로 이루어지고, 상기 응축판(50) 또는 응축판(50)의 둘레부에는 배기공(48)이 형성되고, 상기 배기공(48)에는 진공펌프(60)가 연결되어, 상기 증발부(30)에서 발생되는 마그네슘증기가 응축판(50)을 향해 흐를 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 증류정제장치가 제공된다.According to the present invention, a base 10 having a predetermined height and a heating furnace 20 installed above the base 10 and mounted with a heater 22 therein, and the heating furnace 20 has a front surface. An inlet 32 is formed in the evaporator 30 to which magnesium scraps are heated to generate magnesium vapor, and is located at the rear of the evaporator 30 so as to communicate with the evaporator 30, and a condensation plate at the bottom thereof. 50 is provided with a condensation unit 40, an exhaust hole 48 is formed in the condensation plate 50 or the circumference of the condensation plate 50, the vacuum hole 60 in the exhaust hole 48 ) Is connected, magnesium distillation purification apparatus is provided, characterized in that configured to flow toward the condensation plate 50, the magnesium vapor generated in the evaporator (30).
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 응축부(40)의 바닥에는 하향으로 개구되는 개구부(42)가 형성되어 상기 응축판(50)은 이 개구부(42)에 착탈가능하게 밀착설치되고, 상기 기대(10)의 내부 양측에는 전후방향으로 연장된 적어도 한쌍의 수평가이드레일(72) 및 수직방향으로 연장되는 수직가이드레일(74)이 서로 슬라이드가능하게 연결설치되며, 상기 수평가이드레일(72)과 수직가이드레일(74) 중 하나의 가이드레일(72)은 기대(10)에 고정설치되며, 나머지 가이드레일(74)에는 수평의 연결대(76)가 연결되어 이 연결대(76)에는 상기 응축판(50)의 하측으로 위치되는 실린더(70)와 결합되고, 상기 응축판(50)은 상기 실린더(70)와 연결되어 상기 개구부(42)에 밀착되거나 또는 하강되어 전방으로 인출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 증류정제장치가 제공된다.According to another feature of the invention, the bottom of the condenser 40 is formed with an opening 42 which opens downward, the condensation plate 50 is detachably attached to the opening 42, the base At least one pair of horizontal guide rails 72 extending in the front-rear direction and the vertical guide rails 74 extending in the vertical direction are slidably connected to each other on both sides of the inner side 10, and the horizontal guide rails 72 and One guide rail 72 of the vertical guide rail 74 is fixed to the base 10, the other guide rail 74 is connected to the horizontal connecting rod 76 is connected to the condenser plate (76) It is coupled to the cylinder 70 is located below the 50, the condensation plate 50 is connected to the cylinder 70 is characterized in that it is configured to be in close contact with the opening 42 or lowered and withdrawn forward Magnesium Distillation Purifier .
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예를 보인 측단면도와 정면도로서, 본 발명은 도시된 바와 같이, 바닥면에 안착되는 소정높이의 기대(10)와, 상기 기대(10)의 상부에 장착되는 가열로(20)를 포함하는 마그네슘의 증류 정제장치이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 are a cross-sectional side view and a front view showing an embodiment of the present invention, the present invention, as shown, the base 10 of a predetermined height seated on the bottom surface, and on the base 10 It is a distillation purification apparatus of magnesium including a heating furnace 20 to be mounted.
상기 가열로(20)는 내부에 히터(22)가 장착되어 원하는 온도로 가열할 수 있도록 구성된 것으로, 이 가열로(20)의 내부는 전면에 투입구(32)가 형성되어 투입된 마그네슘 스크랩에서 마그네슘증기가 증발되는 증발부(30)와, 이 증발부(30)와 연통되도록 증발부(30)의 후방에 위치되는 응축부(40)로 이루어진다. 상기 응축부(40)는 도시된 바와 같이, 증발부(30)의 후방에서 하향으로 절곡되어 이루어진다. 미설명부호 31은 상기 투입구(32)를 개폐하는 도어이다.The heating furnace 20 is configured to be heated to a desired temperature by mounting a heater 22 therein, the inside of the heating furnace 20 is formed in the inlet 32 is formed on the front of the magnesium steam in the injected magnesium scrap The evaporator 30 is evaporated, and the condensation unit 40 is located behind the evaporator 30 so as to communicate with the evaporator 30. The condensation unit 40 is bent downward from the rear of the evaporator 30, as shown. Reference numeral 31 is a door that opens and closes the inlet 32.
그리고 상기 응측부(40)의 바닥면에는 개구부(42)가 형성되어, 상기 응축판(50)은 이 개구부(32)를 커버하도록 착탈가능하게 장착된다. 이러한 응축판(50)은 그 하측에 위치되도록 기대(10) 내부에 구비되는 실린더(70)에 연결되는데, 실린더(70)에 의해 상승되어 개구부(42)에 밀착가압되며, 실린더(70)에 의해 하강되어 개구부(42)에서 분리된다. 또 이 응축판(50)은 내부에 냉각수 흐르는 통로(52)가 형성되어 수냉된다.In addition, an opening 42 is formed in the bottom surface of the measurement part 40, and the condensation plate 50 is detachably mounted to cover the opening 32. The condensation plate 50 is connected to the cylinder 70 provided inside the base 10 so that the condensation plate 50 is positioned below, and is lifted up by the cylinder 70 to be pressed against the opening 42, and to the cylinder 70. It descends and separates from the opening part 42. In addition, the condensation plate 50 is formed with a passage 52 through which cooling water flows and is cooled by water.
그리고 상기 가열로(20)의 증발부(30)에는 아르곤가스 등의 불활성기체가 저장된 저장탱크와 연결되어 불활성기체가 공급되는 급기공(38)이 형성되고, 응축판(50)에는 진공펌프(60)와 연결되어 가열로(20) 내부의 가스를 배출시키는 배기공(48)이 형성된다.In addition, the evaporator 30 of the heating furnace 20 is connected to a storage tank in which an inert gas such as argon gas is stored, and an air supply hole 38 for supplying an inert gas is formed, and a vacuum pump ( 60 is connected to the exhaust hole 48 is formed to discharge the gas in the furnace 20.
한편, 상기 기대(10)의 내부 양측에는 전후수평방향으로 한쌍의 수평가이드레일(72)이 설치되고, 이 수평가이드레일(72)에는 전후로 슬라이드가능하도록 좌우 수직가이드레일(74)이 상하수직방향으로 설치된다. 그리고 수직가이드레일(74)의 하단부에는 수평의 연결대(76)가 결합되는데, 이 연결대(76)에 상기 실린더(70)가 결합되어 수직가이드레일(74)이 수평가이드레일(72)을 따라 전후로 슬라이드되면 실린더(70)도 함께 슬라이드된다. 이때 상기 응축판(50)의 저면 좌우양측단부에는 상기 수직가이드레일(74)에 슬라이드가능하게 연결되는 브라켓(71)이 구비되어 응축판(50)이 승강시 수직가이드레일(74)에 가이드되어 유동되지 않고 안정되게 승강되도록 구성된다. 필요에 따라서는 상기 수직가이드레일(74)이 기대(10)에 결합되고, 수평가이드레일(72)에 연결대(76)가 결합되어 실린더(70)가수평가이드레일(72)에 연결될 수도 있다.On the other hand, a pair of horizontal guide rails 72 are installed at both sides of the base 10 in the front and rear horizontal directions, and the left and right vertical guide rails 74 are vertically and vertically disposed so as to be slidable back and forth in the horizontal guide rails 72. Is installed. A horizontal connecting rod 76 is coupled to the lower end of the vertical guide rail 74. The cylinder 70 is coupled to the connecting rod 76 so that the vertical guide rail 74 is moved back and forth along the horizontal guide rail 72. When it slides, the cylinder 70 also slides together. At this time, the bottom left and right both ends of the condensation plate 50 is provided with a bracket 71 slidably connected to the vertical guide rails 74 so that the condensation plate 50 is guided to the vertical guide rails 74 during the lifting and lowering. It is configured to move up and down stably without flowing. If necessary, the vertical guide rail 74 may be coupled to the base 10, and the connecting guide 76 may be coupled to the horizontal guide rail 72 to be connected to the cylinder evaluation guide rail 72.
이상과 같이 구성되는 본 발명을 이용하여 마그네슘을 정제하는 경우에는, 먼저, 흑연도가니로 이루어진 용기(39)에 마그네슘스크랩을 담아 가열로(20)의 증발부(30)에 안치시킨다. 그리고 상기 진공펌프(60)를 작동시켜 가열로(20)의 내부, 즉, 증발부(30)와 응축부(40)를 진공으로 만든 다음, 급기공(38)을 통해 가열로(20) 내부에 아르곤가스를 주입하고 히터(22)를 작동시켜 가열로(20) 내부를 가열한다. 이때 가열로(20)의 온도를 마그네슘의 융점이상으로 승온시키는데, 바람직하게는 경제성 등을 고려하여 단위시간당 마그네슘의 수득율을 높이기 위해 가열온도를 750℃ 이상으로 조절한다.In the case of refining magnesium using the present invention constituted as described above, first, the magnesium scrap is placed in a container 39 made of a graphite crucible and placed in the evaporator 30 of the heating furnace 20. Then, the vacuum pump 60 is operated to make the interior of the heating furnace 20, that is, the evaporator 30 and the condensation unit 40 in a vacuum, and then, through the air supply hole 38, the interior of the heating furnace 20. Argon gas is injected into the furnace and the heater 22 is operated to heat the inside of the heating furnace 20. At this time, the temperature of the heating furnace 20 is raised above the melting point of magnesium. Preferably, the heating temperature is adjusted to 750 ° C. or higher in order to increase the yield of magnesium per unit time in consideration of economical efficiency.
이와 같이 하여 가열로(20) 내부, 즉, 증발부(30)와 응축부(40)의 온도가 목표온도에 도달하면 아르곤가스의 공급을 중단하고, 가열로(20) 내부의 가스를 배출시켜 감압한다. 이때 바람직하게는 가열로(20)의 진공도가 30mmHg 이하로 유지되며, 목표온도가 유지되도록 제어한다. 이와 같이 하면 마그네슘스크랩에서 마그네슘이 기화되고, 생성된 마그네슘증기는 응축판(50)에 응축된다.In this way, when the temperature of the inside of the furnace 20, that is, the evaporator 30 and the condenser 40 reaches the target temperature, the supply of argon gas is stopped and the gas inside the furnace 20 is discharged. Depressurize. At this time, preferably, the vacuum degree of the heating furnace 20 is maintained at 30 mmHg or less, and controlled to maintain the target temperature. In this way, magnesium is vaporized in the magnesium scrap, and the produced magnesium vapor is condensed on the condensation plate 50.
마그네슘이 응축판(50)에 부착되어 응축될 때에는 마그네슘입자들이 응축판(80)에 견고하게 부착되지 못하고 또 마그네슘입자들 끼리도 견고하게 결합되지 못하므로 응축판(50)이 상부에 위치되어 마그네슘이 응축판(50)의 하측으로 응축되어 성장되는 경우에는 마그네슘이 응축판(50)에서 떨어질 우려가 있으나, 본 발명에서는 응축판(50)이 응축부(40)의 바닥에 구비되어 마그네슘이 상향으로 응축되어 성장되므로 이러한 염려가 없다.When magnesium is attached to the condensation plate 50 and condensed, the magnesium particles are not firmly attached to the condensation plate 80 and the magnesium particles are not firmly bonded to each other. When condensed and grown under the condensation plate 50, magnesium may fall from the condensation plate 50. However, in the present invention, the condensation plate 50 is provided at the bottom of the condensation unit 40 so that magnesium is upward. There is no such concern because it grows condensed.
또한, 전술한 바와 같이 가열로(20)의 진공도가 30mmHg 이하로 유지되도록 하기 위해서는 정제과정에서 진공펌프(70)가 작동되어야 하는데, 이에 의해 마그네슘증기가 배기공(48) 쪽으로 흐르게 된다. 그리고 전술한 바와 같이, 배기공(48)이 응축판(50)에 형성되어 있으므로 마그네슘증기가 응축판(50)을 향해 흐르게 되므로 마그네슘증기가 더욱 효과적으로 응축된다. 또한, 이때 바람직하게는 응축부(40)의 온도는 증발부(30)에 비해 다소 낮은 온도가 유지되도록 제어된다.In addition, as described above, in order to maintain the vacuum degree of the heating furnace 20 at 30 mmHg or less, the vacuum pump 70 should be operated in the purification process, whereby magnesium vapor flows toward the exhaust hole 48. As described above, since the exhaust hole 48 is formed in the condensation plate 50, since magnesium vapor flows toward the condensation plate 50, the magnesium vapor condenses more effectively. In this case, preferably, the temperature of the condensation unit 40 is controlled to maintain a somewhat lower temperature than the evaporation unit 30.
이와 같이 하여 일정시간 동안 마그네슘을 정제한 다음에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(70)를 작동시켜 응축판(50)을 하강시켜 응축부(40)에서 탈거시키고, 응축판(50)을 전방으로 슬라이드시켜 마그네슘을 수거한다.After purifying magnesium for a predetermined time in this manner, as shown in FIG. 3, the cylinder 70 is operated to lower the condensing plate 50 to be removed from the condensing unit 40, and the condensing plate 50 is removed. Slide forward to collect magnesium.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 이와 같은 본 발명은 마그네슘 스크랩으로부터 마그네슘을 용이하게 정제하여 높은 수득률을 얻을 수 있으며, 응축판이 가열로의 바닥에 구비되어 마그네슘이 상부로 성장되면서 응축되므로 정제과정에서 마그네슘이 가열로 내부로 떨어질 우려가 없으며, 또한, 응축판이 상하 좌우로 이송되도록 구성되어 상용자가 마그네슘을 수거하기 용이한 위치로 응축판을 이송시켜 마그네슘을 수거할 수 있으므로 사용이 편리하다.As described above, according to the present invention, the present invention can obtain a high yield by easily purifying magnesium from magnesium scrap, and the condensation plate is provided at the bottom of the furnace to condense as magnesium grows to the top, There is no fear that magnesium may fall into the heating furnace, and the condensate plate may be moved up, down, left, and right, so that a commercial user may collect the magnesium by transporting the condensate plate to a position where the magnesium is easily collected.
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