KR20070014821A

KR20070014821A - 석회석자원 활용 극대화와 고품위탄산칼슘제조를 위한새로운 공정

Info

Publication number: KR20070014821A
Application number: KR1020050069780A
Authority: KR
Inventors: 김병환
Original assignee: 주식회사 태영이엠씨
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-02-01

Abstract

고품위 탄산칼슘 제조시 기존의 탄산칼슘 제조업체들이 사용하지 않던 석회광석 선별시 색도탐지 컴퓨터분석 선별 (Computerized Optical Separtion)공정을 도입해서 고백색도 석회석광석 선별 공정에서 수작업을 기계화함으로써 자원낭비 방지, 인건비 절감, 품질일관성 유지 및 대량처리가 가능하게 하고, 석회분말이 액상에서도 자력선별이 가능한 분체 탄산칼슘 제조시 냉각고자력선별(Cryo-Filtering)공정 적용을 창안함으로써 철분 및 기타 자성 불순물을 제거할 수 있고 탈수과정이 필요 없어 대량처리를 가능케 한 것이다.

석회석, 탄산칼슘, 백색도, 광석회수율, 옵티칼, 색도탐지, 컴퓨터분석, 슬러리, 냉각고자력선별기

Description

석회석자원 활용 극대화와 고품위탄산칼슘제조를 위한 새로운 공정{NEW PROCESS FOR MANUFACTURING HIGH GRADE CaCO3 }

도 1은 새로 창안한 고품위 탄산칼슘 제조 공정

도 2는 기존의 일반적인 고백색도 석회광석 선별 공정도

도 3은 새로 창안한 광석 선별 공정도

도 4는 새로 창안한 광석 선별의 원리도

도 5는 기존의 탄산칼슘 제조시 불순물 제거 공정도

도 6은 새로 창안한 불순물 제거 공정도

도 7은 냉각고자력선별기 단면도

탄산칼슘은 주로 석회석, 방해석, 백운석 등 천연광물자원의 주성분으로, 100％ 순수 탄산칼슘의 경우 분체하면 순백색(백색도100％) 분말이 된다.

하지만 순수 탄산칼슘을 자연상에서 대량 확보하는 것은 불가능하다.

자연상에서 생산된 상기 광석들을 분체하여 제조한 탄산칼슘은 철, 마그네슘, 알루미나, 석영 등 미량의 불순물을 포함하고 있는데, 이것들은 백색도 저하의 원인이 된다. 미세 분말상 또는 액상 탄산칼슘은 제지, 플라스틱, 페인트 산업과 고무, 제약 등 제조업 여러 분야에서 충진제 또는 코팅제로 쓰인다.

탄산칼슘 중 제지에서 사용되는 탄산칼슘은 특히 불순물이 적은 고백색도(코팅제의 경우 백색도 95％ 이상)의 것이 요구되는데, 석회석을 분체하여 분말상 또는 액상 탄산칼슘을 만들 경우, 백색도 저하의 원인이 되는 불순물을 경제적으로 제거하여 백색도를 높여야 하므로 이에 대한 많은 연구가 이루어져 왔다.

탄산칼슘 제조업체들은 백색도를 높이기 위한 방안으로는, 첫째, 석회석 광석 중 백색도가 떨어지는 광석은 육안으로 판별, 수작업으로 골라내는 방법, 둘째, 분체시 입상에서 전통적 자력선별기(전자석)로 철분을 제거하는 방법, 셋째, 액상에서 부유선광을 이용하여 불순물을 제거하는 방법 등을 사용하고 있다.

제지용 탄산칼슘 제조용 석회석은 광산에서부터 백색도가 높은 광석을 선별해야 하는데, 기존의 광산들은 백색도가 높은 광석을 채광하기 위하여 처음부터 백색도가 낮은 광석 부분은 채광하지도 않는 경우도 있다. 채광하더라도 1차 파쇄 이후 인력으로 육안 선별을 해야 하므로 아예 입도가 65mm 보다 작은 입도의 광석은 손으로 선별해내기 곤란하므로 1차 스크린 선별에서 걸러진다.

육안선별은 1차 파쇄 이후 다음 공정으로 들어가는 이송 공정 중 벨트 콘베어 양쪽에 수선부들이 늘어서서 이송되는 광석 중 색도가 떨어지는 광석을 손으로 골라내는 작업이다. 이 작업은 65mm 이상 입도에서 이루어지므로, 보다 작은 입도에서는 색도 미달의 작은 광석만 골라내면 되지만, 이 입도에서는 좋은 부분도 일부의 티 때문에 전부 폐기되어 자원의 낭비도 심하며, 노동자 개개인의 주관적 판 단에 의한 것이므로 품질의 균질성도 떨어질 수 밖에 없고, 인력의 한계로 대량처리의 고효율을 기대할 수 없는 문제를 안고 있다. 물론 기계 아닌 수작업이므로, 처리량에 비례하여 많은 수선부를 쓰고 있다.

또한, 이후의 기존 선광 공정에서는 불순물 제거로 백색도를 올리고자 전통적 자력선별기(전자석)로 철분을 제거하는 방법과 탄산칼슘 액상으로 만들어 부유선광을 이용하여 불순물을 제거하는 방법 등을 사용하고 있다.

이런 기존의 처리 방법들은 육안 판별 및 수작업으로 인한 품질 일관성 유지 곤란, 대량 처리 곤란, 고 인건비 등의 문제를 안고 있고, 전통적 자력선별기는 액상에서 사용이 불가능한 점, 부유선광은 많은 공간을 차지하고 처리 이후 탈수과정이 필요하고 원가가 많이 드는 점 등 많은 문제를 가지고 있다.

첫째, 육안과 주관적 판단에 의한 석회석 광석의 선별을 100％ 기계화함으로써 수많은 인원 절감, 품질의 균질성을 이룰 수 있고, 선별가능 입도 범위를 65mm 이상에서 8mm 이상으로 넓혀 자원낭비를 최소화 하고자 하였고,

둘째, 고백색도 탄산칼슘 제조시 액상에서는 부유선광 외에는 불순물 제거 방법이 없었으므로 공간을 많이 차지하고, 비용이 많이 들 수밖에 없었는데, 새로운 공정은 이송중인 액상 산물을 직접 여과하여 철분 등 자성을 띠거나 자화된 모든 불순물을 제거함으로써 선광장 공간도 최소화하고 공정도 간편화 되어 원가도 절감되고 백색도도 2％ 이상 상승시키고자 하였음.

첫째, 석회광석 선별시 색도탐지 컴퓨터분석 선별(Computerized Optical Separtion)공정 도입이다.

이것은 도 2와 같은 종래의 제지용 석회석광석 선별 공정에서 수작업을 도 3과 같이 기계화함으로써 인건비를 줄이고 품질일관성 유지 및 대량처리가 가능하게 한다.

색도탐지 컴퓨터분석 선별 원리는 도 4에서와 같이 벨트 콘베어 위에 폐쇄회로 카메라를 설치하여 이송되는 광석의 천연색 화상을 컴퓨터로 전송하고 컴퓨터에서는 받은 화상의 모든 정보를 분석, 미리 프로그램으로 설정된 기준에 적합, 부적합을 판정한 다음 부적합한 광석은 컴퓨터의 지시에 의해 벨트 콘베어 끝에서 공기 노즐이 압축 공기로 불어내어 선별하는 것이다.

둘째, 석회분말이 액상에서도 자력선별이 가능한 분체 탄산칼슘 제조시 냉각고자력선별(Cryo-Filtering)공정 적용이다.

이 공정은 도 5와 같은 종래의 공정에서는 분말상에서만 가능한 전자석에 의한 자력선별기를 쓰는 공정이었으나, 새로 창안한 공정은 도 6과 같이 강력한 자성을 계속적으로 낼 수 있는 냉각고자력선별기(High Magnetic Cryo-Filter)를 공정에 도입한 공정으로 이는 액상에서 자성 및 일시적으로 고자력에 의해 자화된 모든 불순물을 제거할 수 있고(백색도 2％ 이상 증가), 부유선광과는 달리 공정이 단순하여 좁은 공간에서 효과적으로 대량처리가 가능하여 원가절감을 이룰 수 있다.

냉각고자력기의 원리는 전자석은 계속 가동시킬 경우 열로 인해 자력이 순간적으로 떨어지는 현상이 있으나, 이를 도 7과 같은 냉각헤드를 통하여 냉매를 순환 시키면 강력한 자성을 내서 통과하는 탄산칼슘 슬러리에서 자성 물질 및 고자력에 의해 순간적으로 자화된 불순물을 걸러내는 것이다.

1. 인원절감: 수선부 8∼30명(규모에 따른 석회석광산 현 실정) -> 0명

2. 선별 품질의 균질성: 육안, 인력 -> 자동분석기 기계화 선별

3. 자원낭비 최소화: 선별가능입도 +65mm -> +8mm(광석회수율30％ -> 70％)

4. 탄산칼슘 공장 공간 최소화

5. 탄산칼슘 공장에서 액상 자력선별을 가능케 하고 백색도 향상(2％이상)

Claims

석회석 광산 또는 탄산칼슘 제조 공장에서의 도 3과 같은 색도탐지 컴퓨터 분석 선별을 이용한 공정
탄산칼슘 제조 공장에서 탄산칼슘 정제 공정 중 도 6과 같은 냉각고자력선별기(High Magnetic Cryo-Filter)를 이용한 공정