KR20060129260A - 서스펜션 용융 제련로용 공급 시스템 - Google Patents

서스펜션 용융 제련로용 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

서스펜션 용융 제련로에 일정하며 연속적인 공급분을 제공하기 위한 공급 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 미세 입자 공급물용 중간 저장통과, 미세 입자 재료의 공급률을 정확히 제어하기 위한 공급률 제어기, 및 공급물을 상기 노의 버너가 형성된 서스펜션 용융 제련로의 높이까지 상승시키기 위한 공압식 컨베이어를 포함한다. 이러한 설비에서, 저장통의 중량이 있는 구조물은 지표 가까이에 위치되며 노의 상부 및 주위의 구조물은 종래보다 실질적으로 가볍게 설계된다.

Description

서스펜션 용융 제련로용 공급 시스템{SUPPLY SYSTEM FOR SUSPENSION SMELTING FURNACE}
본 발명은 서스펜션 용융 제련로(suspension smelting furnace)에 미립 물질을 공급하기 위한 공급 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 서스펜션 용융 제련로의 버너에 미립 물질을 함유하는 공급 금속 농축물의 이송에 대한 방법 및 설비에 관한 것이다.
서스펜션 제련은 구리,니켈 또는 납 농축물과 같은 미세하게 나눠어진 금속 농축물로부터 매트(matte) 또는 금속을 생산하는 방법이다. 일반적으로, 서스펜션 용융 제련로는 부유물 중의 건조된 농축물을 하소하거나 용융하기 위한 원형의 수직 반응 샤프트와, 용융된 적하물 및 슬래그로부터 분리된 매트 또는 금속을 모으기 위한 침전노(hearth) 및, 폐가스 및 연진(flue dust)용 흡수 샤프트를 포함한다.
금속 농축물의 용융은 주로 수직 반응 샤프트에서 발생한다. 금속 농축물, 산소 농축 에어, 및 유동물의 슬래그 형성제는 상기 반응 샤프트의 상부를 통하여 반응 샤프트 내로 공급된다.
다양한 종류의 농축물 및 유동물은 혼합되어 회전 건조기, 증기 건조기 또는 플래시 건조기에서 건조된다. 건조된 공급물은 농축 버너가 탑재된 반응 샤프트의 상부로 이송된다. 반응 샤프트에서 고상 및 가스 사이의 반응을 바람직하게 실시하기 위해서 몇몇 다른 방식의 농축 버너가 개발되어 왔다.
서스펜션 용융은 정련 금속 농축물의 고용량 방법이다. 현대의 서스펜션 용융 제련로의 생산 용량은 건조된 농축물의 수천 (2000 ~ 5000) 톤 범위의 일일 농축 생산량을 특징으로 한다. 현대의 서스펜션 용융 제련로의 작동 동안에 이용률이 높은 것은 필수적이다. 목표로 하는 바는 몇 백 시간 동안에 노의 전작동을 연속적으로 유지하는 것이다. 불필요한 중단 시간이 줄어들게 되어 융해로의 버너에 대한 농축물 공급 시스템의 연속적이며 안정적인 작동을 가능하게 한다.
농축물의 연속적이며 안정적인 공급을 제공하려는 문제를 해결하기 위한 공지된 접근법은 반응 샤프트의 상부 높이로 버너 가까이에 농축물용 중간 저장통을 만드는 것이다. 일정한 공급률은 저장통과 버너 사이에 배치된 공급 제어 유닛으로 이루어진다. 건조된 농축물은 공압식 컨베이어로 저장통 내부로 상승될 수 있다. 중간 저장통의 양은 서스펜션 용융 제련로의 3 ~ 4 시간 공급량 (즉, 농축물의 100 ~ 600 톤) 에 대략 상당하는 것이어야 한다. 노의 높이가 20 m 를 초과하면, 중간통의 제작은 규모가 커지게 되며, 많은 비용이 요구된다.
본 발명은 상기 진술된 문제점을 해결하고, 서스펜션 용융 제련로의 버너에 안정적이며 연속적인 농축물 공급을 제공하기 위한 향상된 방법 및 설비를 제공한다. 본 발명은 농축물 통의 중량이 있는 구조물을 반응 샤프트 상부 높이의 밑에 (즉, 지면 가까이에) 위치시킨다는 착상에 근거한 것이다. 보다 구체적으로, 농축물통의 출구는 반응 샤프트의 상부 높이 밑에 위치되어 지면 가까이에 위치된다.
버너의 공급물은 미립물이며, 농축물과 유동물의 건조된 혼합물과 또한 종종 연진을 포함한다. 서스펜션 융해소에서, 배기 가스로부터 회수된 연진을 재사용하는 것은 일반적인 것이다. 상기 공급물은 공압식 컨베이어로 반응 샤프트의 상부 높이로 이송된다. 공급률은 저장통과 공압식 컨베이어 사이에 형성된 공급률 제어기로 제어된다.
주목할 만한 이점이 본 발명에 의해 달성된다. 농축 혼합물을 서스펜션 용융 제련로 내부로 공급하기 위한 설비는 간단하고 구조물은 가벼워지게 된다. 또한, 본 발명의 설비 및 방법은 현재 사용되는 구조물보다 낮은 비용을 필요로 한다. 상기 설비 및 방법은 농축 건조물로부터의 갑작스런 공급 중단을 방지한다.
본 발명의 설비는 서스펜션 용융 제련로의 농축 버너에 미립물을 연속적이고 일정하게 공급한다. 농축 버너는 서스펜션 용융 제련로의 반응 샤프트의 상부에 형성되어 있다. 본 발명의 설비는 미립물을 위한 입구와 출구를 가지는 통, 정확히 제어된 공급률로 입상체를 공급하기 위한 공급 제어 유닛, 및 입상체를 서스펜션 용융 제련로의 상부 높이까지 이송시키도록 형성된 공압식 컨베이어를 포함한다. 미립물을 위한 통 출구는 반응 샤프트 상부보다 실질적으로 낮은 높이에 위치되어 있다. 공급 제어 유닛은 통의 출구로부터 미립물을 수용하며 공압식 컨베이어에 입상체를 공급하도록 형성되어 있다. 공압식 컨베이어는 공급 제어 유닛에 의해 제공된 공급률과 동일한 공급률로 농축 버너에 제공되도록 형성되어 있다.
본 발명의 방법은 금속 농축물을 포함하는 미립물을 연속적이며 제어되게 공급하기 위한 서스펜션 용융 제련로의 반응 샤프트의 상부에 형성된 농축 버너를 제공한다. 상기 방법은 버너보다 낮은 높이에 출구를 가지는 통에 미립물을 공급하는 단계와, 서스펜션 용융 제련로의 한 시간 이상의 공급물에 상당하는 미립물의 저장물을 상기 통에 형성 및 유지시키는 단계와, 공압식 컨베이어에 미립물의 중단되지 않고 제어된 공급물을 제공하는 공급률 제어 유닛에 미립물을 공급하는 단계, 및 공압 컨베어어로 서스펜션 용융 제련로의 버너에 상기 미립물을 이송시키는 단계를 포함한다.
농축 버너 내부로 공급될 미립물은 건조된 금속 농축물과 유동물의 혼합물이다. 또한, 서스펜션 노의 공급 혼합물은 서스펜션 노의 흡수 샤프트 이후의 배출 가스로부터 회수된 3 ~ 15% 의 연진을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 농축물의 통 출구는 중량 감소 공급 제어기에 적합하도록 되어 있다. 중량 감소 공급기의 작동 및 원리는 미국 특허 문헌 6,446,836 에 설명되어 있다. 공급 제어기는 상기 농축물을 희박상 공압식 컨베이어 내부로 공급하도록 되어 있다. 이송된 미립물의 밀집도는 1kg 공기당 10 ~ 50kg 고형물이며, 이송압은 일반적으로 1 ~ 3bar 이다. 공압식 컨베이어는 입상체를 반응 샤프트의 상부에 상승시키며, 공압식 컨베이어는 재료를 농축 버너 내부로 곧장 공급하도록 되어 있다. 농축 버너 내부로의 공급률은 공급 제어기에 의해 제공된 공급률과 동일하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 농축물의 통 출구는 밀집상 공압식 컨베이어의 공급 제어기에 적합하도록 되어 있다. 공압식 컨베이어와 이 공압식 컨베이어의 공급 제어기의 압력은 약 6bar 이다. 이송된 미립물의 밀집도는 1kg 공기당 50 ~ 150kg 고형물이다. 공압식 컨베이어는 미립물을 농축 버너 내부로 바로 공급하도록 형성되어 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 농축물의 통 출구는 중량 감소 방식 공급 제어기에 적합하도록 되어 있다. 공급 제어기는 상기 농축물을 에어 리프트식 공압식 컨베이어 내부로 공급하도록 되어 있다. 에어 리프트시 압력은 약 0.3bar 이다. 에어 리프트식 컨베이어에는 고형물로부터 대부분의 가압 공기가 분리되는 팽창 용기가 제공되어 있다. 상기 고형물은 에어락 (air-lock) 공급기를 통하여 에어 슬라이드식 컨베이어로 공급되며, 이는 상기 농축물을 농축 버너 내부로 공급하도록 형성되어 있다. 에어 슬라이드식 컨베이어에 의해 제공된 질량 유동은 중량 감소 제어기에 의해 제공된 공급률과 동일하게 되어 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시형태의 설비를 나타내는 개략도.
도 2 는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태의 설비를 나타내는 개략도.
도 3 은 본 발명의 하나 이상의 실시형태의 설비를 나타내는 개략도.
도 1 의 설비에서 보면, 금속 농축물과 유동제의 건조된 혼합물이 파이프 (48) 를 통하여 통 (10) 으로 공급된다. 통의 출구 (46) 는 농축 혼합물을 중량 감소 공급 제어기 (11) 내부로 공급하도록 형성되어 있다. 나사식 컨베이어 (14) 는 농축 혼합물의 정확한 질량 유동을 희박 상 공압식 컨베이어인 공압식 컨베이어 (12) 내부로 이송시킨다. 공압식 컨베이어 (12) 는 농축 혼합물을 서스펜션 용융 제련로 (16) 의 농축 버너 (13) 로 상승 이송시킨다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 통 (10) 의 출구 (46) 는 반응 샤프트 (15) 및 농축 버너 (13) 상부보다 낮게 실질적으로 위치되어 있다. 연진은 통 (17) 으로 공급된다. 농축 혼합물과 연진의 공급비는 주의 깊게 조절되어야 한다. 따라서, 연진은 공급률 제어기 (18) 내부로 공급되며, 연진의 제어된 질량 유동은 나사식 컨베이어 (19) 를 통하여 공압식 컨베이어 (12) 내부로 공급된다. 농축 혼합물과 연진의 유동은 연속적이어서 서스펜션 용융 제련로 (16) 의 연속 작동이 보장된다.
도 2 에는 금속 농축물과 유동제의 건조된 혼합물이 파이프 (47) 를 통하여 통 (20) 으로 공급되는 것이 도시되어 있다. 통의 출구 (45) 는 공압식 컨베이어 (22) 의 공급 제어기 (21) 를 탑재하기 위해서 농축 혼합물을 중간압 챔버 (24) 내부로 공급하도록 형성되어 있다. 공압식 컨베이어 (22) 는 밀집상 공압식 컨베이어이다. 농축 혼합물의 정확한 질량 유동은 공압식 컨베이어 (22) 내부로 공급된다. 공압식 컨베이어 (22) 는 상기 농축 혼합물을 서스펜션 용 융 제련로 (26) 의 농축 버너 (23) 로 상승 이송시킨다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 통 (20) 의 출구 (45) 는 반응 샤프트 (25) 와 농축 버너 (23) 의 상부보다 실질적으로 낮게 위치되어 있다. 연진은 통 (27) 내부로 공급된다. 농축 혼합물과 연진의 공급비는 주의 깊게 재차 제어된다. 따라서, 연진은 탑재 챔버 (29) 를 통하여 공압식 컨베이어 (22) 의 공급률 제어기 (28) 내부로 공급되며, 연진의 제어된 질량 유동은 공압식 컨베이어 (22) 로 농축 버너 (23) 까지 이송된다. 농축 혼합물과 연진의 유동은 연속적이어서, 서스펜션 용융 제련로 (26) 의 연속 작동이 보장된다.
도 3 에는 금속 농축물과 유동제의 건조된 혼합물이 파이프 (43) 를 통하여 통 (30) 으로 공급되는 것이 나타나 있다. 통의 출구 (44) 는 공압식 컨베이어 (32) 의 탑재를 위하여 농축 혼합물을 중량 감소 공급 제어기 (31) 내부로 공급하도록 형성되어 있다. 공압식 컨베이어 (32) 는 에어 리프트식 컨베이어이다. 농축 혼합물의 정확한 질량 유동이 나사식 컨베이어 (34) 를 통하여 공압식 컨베이어 (32) 내부로 공급된다. 공압식 컨베이어 (32) 는 농축 혼합물을 팽창 용기 (40) 까지 상승시키며, 상기 팽창 용기 (40) 에는 입상체가 에어 슬라이드식 컨베이어 (42) 상의 에어 락 공급기를 통하여 공급된다. 서스펜션 용융 제련로 (36) 의 농축 버너 (33) 에는 정확히 제어된 연속 공급물이 제공된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 통 (30) 의 출구 (44) 는 반응 샤프트 (35) 및 농축 버너 (33) 의 상부보다 실질적으로 낮게 위치되어 있다. 연진은 통 (37) 내부로 공급된다. 농축 혼합물과 연진의 공급비는 공급률 제어기 (31, 38) 로 재차 주의깊게 제어된다. 따라서, 연진의 유동은 중량 감소 제어기 (38) 로 제어되며 나사식 컨베이어 (39) 를 통하여 에어 리프트식 컨베이어 (32) 내부로 공급된다. 농축 혼합물과 연진의 유동은 연속적이어서, 서스펜션 용융 제련로 (36) 의 연속작동이 보장된다.
농축 버너 (13, 23, 33) 는 어떠한 방식의 금속 농축 버너이어도 좋다. 특히 본 발명의 설비에 알맞은 농축 버너는 슬리브(sleeve) 방식 버너 및 디퓨저(diffuser) 방식 버너이다. 슬리브 방식 버너의 원리는 미국 특허 문헌 6238457 에 개시되어 있으며 디퓨저 방식 버너의 원리는 WO 02/055746 에 개시되어 있다.

Claims (14)

  1. 서스펜션 용융 제련로의 반응 샤프트 상부에 형성된 농축 버너에 미립물을 연속적이며 일정하게 공급하는 설비로서,
    미립물을 위한 입구 및 출구를 가지는 통,
    정확히 제어된 공급률로 상기 미립물을 공급하기 위한 공급 제어 유닛 및,
    미립물을 서스펜션 용융 제련로의 상부 높이까지 이송시키도록 형성된 공압식 컨베이어를 포함하는 상기 설비에 있어서,
    미립물용 통의 출구는 반응 샤프트 상부보다 실질적으로 낮은 높이에 위치되며,
    공급 제어 유닛은 통의 출구로부터 미립물을 수용하며 공압식 컨베이어에 미립물을 공급하도록 형성되어 있으며,
    상기 공압식 컨베이어는 공급 제어 유닛에 의해 제공된 공급률과 동일한 공급률로 농축 버너에 제공하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
  2. 제 1 항에 있어서, 미립물은 금속 농축물을 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  3. 제 1 항에 있어서, 미립물은 금속 농축물 및 유동제를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  4. 제 1 항에 있어서, 미립물은 금속 농축물, 유동제 및 연진을 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  5. 제 1 항에 있어서, 금속 농축물 및 유동제의 건조된 혼합물용 제 1 통, 연진용 제 2 통, 금속 농축물과 유동제의 혼합물용 제 1 공급률 제어기, 및 연진용 제 2 공급률 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공압식 컨베이어는 희박상 공압식 컨베이어인 것을 특징으로 하는 설비.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공압식 컨베이어는 밀집상 공압식 컨베이어인 것을 특징으로 하는 설비.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공압식 컨베이어는 에어 리프트식 공압 컨베이어이며, 상기 에어 리프트식 공압 컨베이어에는 에어 락(air-lock) 공급기 및 에어 슬라이드식 컨베이어를 통하여 서스펜션 용융 제련로의 버너 내부로 입상체가 공급되도록 형성된 팽창 용기가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 설비.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 제어 유닛은 중량 감소 제어기이며, 상기 공압식 컨베이어는 희박상 공압식 컨베이어인 것을 특징으로 하는 설비.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 제어 유닛은 중량 감소 제어기이며 상기 공압식 컨베이어는 에어 리프트식 공압 컨베이어인 것을 특징으로 하는 설비.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농축 버너는 슬리브 방식 버너 또는 디퓨저 방식 버너인 것을 특징으로 하는 설비.
  12. 서스펜션 용융 제련로의 반응 샤프트의 상부에 형성된 농축 버너에, 금속 농축물을 포함하는 미립물을 연속적이며 제어되게 공급하기 위한 방법에 있어서,
    버너보다 낮은 높이에 출구를 가지는 통에 미립물을 공급하는 단계와,
    서스펜션 용융 제련로의 한 시간 이상의 공급물에 상당하는 미립물의 저장물을 상기 통에 형성 및 유지시키는 단계와,
    공압 제어기에 미립물을 연속적이며 제어되게 공급해주는 공급률 제어 유닛에 미립물을 공급하는 단계 및,
    상기 공압식 컨베이어로 서스펜션 용융 제련로의 버너에 상기 미립물을 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 공급률 제어는 중량 감소 방식 제어기의 원리에 따라 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 연진을 공압식 컨베이어 내부로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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