KR20080068194A - 니켈 환원 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 니켈의 정련을 위한 니켈 환원 열처리 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치는 환원성 분위기로 유지되는 챔버와, 상기 챔버의 가열을 위한 가열부를 갖추고 니켈 산화물을 환원반응시켜 정련하는 니켈 환원 열처리 장치에 있어서, 바인더와 혼합된 니켈 산화물을 공급하기 위한 로딩부와, 상기 로딩부의 후단에 설치되고 이송된 니켈 산화물을 예열하는 프리히팅부와, 상기 프리히팅부에서 예열된 니켈 산화물을 환원성 분위기로 유지하며 소결하는 히팅부와, 상기 히팅부에 설치되어 환원성 분위기의 유지를 위해 공급된 환원성 가스의 누출을 차단하는 가스커튼부와, 상기 히팅부로부터 배출되는 소결된 니켈을 냉각하기 위해 다단으로 이루어진 냉각부와, 상기 로딩부에서 로딩된 니켈을 상기 프리히팅부, 상기 히팅부, 상기 냉각부로 순차적으로 이송하는 이송부를 포함한다.

환원, 열처리, 모터, 히터, 가열, 성형, 질소, 수소, 냉각

Description

니켈 환원 열처리 장치 {NICKEL REDUCTION AND THERMAL TREATRMENT APPARATUS}

도 1의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치의 정면도와 평면도.

도 2는 본 발명에 사용되는 히터를 도시한 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 니켈의 제련방법을 도시한 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 니켈 환원 열처리 장치 20 : 이송부

22 : 구동모터 25 : 컨베이어 벨트

27 : 이송롤러 30 : 프리히팅 및 성형부

32 : 프리히터 34, 44 : 금속 발열체

35, 45 : 세라믹 튜브 40 : 히팅부

42 : 주히터 50 : 냉각부

52 : 냉각유닛 70a, 70b : 가스커튼부

72a, 72b : 질소분사유닛 74a, 74b : 질소 공급원

80 : 수소 공급원 82 : 밸브

85 : 질소 공급원 87 : 밸브

본 발명은 니켈의 정련을 위한 니켈 환원 열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 니켈의 소결전에 이를 예열하는 프리히팅 및 성형부가 마련된 니켈 환원 열처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 니켈(NICKEL)은 황을 포함하여 다른 금속과 혼합된 상태로 존재한다. 이러한 혼합물 형태의 니켈을 정련하기 위해 먼저 혼합물로부터 니켈 산화물로 만들고, 이를 환원반응을 통해 열처리하여 불순물을 제거하여 니켈을 정련한다.

이와 같이, 환원반응을 통해 니켈을 정련하는 방법은, 먼저 니켈 분말을 입도의 크기에 따라 분류하고 불순물을 제거한다. 그리고, 이러한 니켈 분말을 소정의 형상으로 성형시 형태를 유지할 수 있도록 그 형태를 유지할 수 있도록 바인더를 혼합한다. 다음으로 상기 혼합물을 1차 소성하여 소정의 덩어리 형태, 즉 그레뉼(granule)화 한다. 이와 같이 1차 소성된 소성체는 가열로로 이동되어 소결되는 과정에서 환원반응에 의해 순도가 높아진 니켈로 정련된다.

이때, 상기 가열로로는 배치로(batch furnace)가 사용되며, 수소 또는 질소와 같은 환원제를 사용한다. 또한, 가열시 공기와 접촉하지 않도록 진공상태에서 사용하는 진공로(vacuum furnace)도 사용된다.

최근에는, 수소와 질소 같은 환원성 분위기를 유지한 상태로 연속적으로 진 행하는 연속로가 개발되어 사용되고 있다.

그러나, 이러한 연속로는 환원제로 사용되는 수소가 공기와 접촉할 경우 폭발할 위험성이 있어 공기와 산소의 직접적인 접촉을 방지하기 위한 구조가 필요하다. 또한, 니켈은 순도를 높이기 위해 고온으로 소결된 후, 냉각하는 과정을 거치는데, 이때 소결된 성형체를 급냉할 경우 열변형이 방지되어 제품의 품질을 저하시킨다. 한편, 성형체는 소결과정 전에 바인더가 제거되지 못할 경우, 탄소와 같은 불순물이 발생하므로 이를 제거하는 공정을 필요로 한다. 이와 같이, 바인더를 제거하는 공정은 비교적 높은 온도로 이루어지며, 이에 따라 히터의 가열을 위한 전력의 소모가 증가하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고온으로 소결하는 과정에서 수소가 공기와 신뢰성 있게 차단되도록 하여 폭발의 위험을 막을 수 있고, 고온으로 가열된 성형체가 단계적으로 냉각되도록 하여 열변형을 방지할 수 있으며, 성형체의 소결전에 성형체가 예열되도록 하여 불순물의 발생을 저감시킬 수 있고, 이에 따라 바인더의 제거에 사용되는 전력소모가 저감되도록 하여 생산비용을 절감할 수 있는 니켈 환원 열처리 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치는 환원성 분위기로 유지되는 챔버와, 상기 챔버의 가열을 위한 가열부를 갖추고 니켈의 산화물을 환원반응시켜 정련하는 니켈 환원 열처리 장치에 있어서, 바인더와 혼합 된 니켈 산화물을 공급하기 위한 로딩부와, 상기 로딩부의 후단에 설치되고 이송된 니켈 산화물을 예열하는 프리히팅 및 성형부와, 상기 프리히팅 및 성형부에서 예열된 니켈 산화물을 환원성 분위기로 유지하며 소결하는 히팅부와, 상기 히팅부에 설치되어 환원성 분위기의 유지를 위해 공급된 환원성 가스의 누출을 차단하는 가스커튼부와, 상기 히팅부로부터 배출되는 소결된 니켈을 냉각하기 위해 다단으로 이루어진 냉각부와, 상기 로딩부에서 로딩된 니켈을 상기 프리히팅 및 성형부, 상기 히팅부, 상기 냉각부로 순차적으로 이송하는 이송부를 포함한다.

또한, 상기 프리히팅 및 성형부는 금속발열체로 이루어진 프리히터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 히팅부는 금속발열체로 이루어진 주히터를 포함할 수 있다. 더불어, 상기 환원성 가스는 수소가스일 수 있다. 또한, 상기 니켈 환원 열처리 장치는 질소공급원과 수소공급원에 연결된 채 질소와 수소를 작업영역으로 선택적으로 공급하는 가스공급유닛을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 가스커튼부는 상기 프리히팅 및 성형부의 입구 및 상기 냉각부의 출구에 설치되어 환원성 가스의 누출을 막기 위해 고압의 질소가스를 분사하는 질소분사유닛을 포함할 수 있다. 또한, 상기 냉각부는 후단으로 갈수록 냉각 온도가 낮아지도록 배치된 다단의 냉각부일 수 있다. 또한, 상기 이송부는 컨베이어 벨트와, 상기 컨베이어 벨트를 구동하는 구동모터와, 상기 컨베이어 벨트를 연결하는 메쉬벨트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이송부는 노심관으로 둘러싸여져 이동하되, 상기 프리히팅 및 성형부를 통과하는 노심관은 STS310S로 형성되고, 상기 히팅부를 통과하는 노심관은 인코넬로 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치에 대해 설명하고자 한다.

도 1의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치의 정면도와 평면도이다.

도 1을 참고하면, 니켈 환원 열처리 장치(10)는 작업영역으로 니켈 산화물을 연속적으로 공급하는 이송부(20)가 설치되고, 상기 이송부(20)의 진행선상에는 프리히팅 및 성형부(30), 히팅부(40) 그리고 냉각부(50)가 순차적으로 설치된다.

상기 이송부(20)는 작업물의 이송을 위한 컨베이어 벨트(25)와, 상기 컨베이어 벨트(25)를 구동하는 구동모터(22)를 포함하며, 이에 따라 상기 컨베이어 벨트(25)가 무한궤도를 이루며 순환한다.

이때, 상기 컨베이어 벨트(25)는 메쉬벨트가 연결되어 니켈 산화물을 이송하게 된다. 상기 메쉬벨트는 한국표준규격에서 정의되는 STS314로 이루어진다.

또한, 상기 컨베이어 벨트(25)에는 처짐의 방지 및 구동력을 정확하게 전달하기 위한 이송롤러(27) 또는 복수의 아이들러(미도시됨)가 더 설치될 수 있다. 상기 이송부(20)는 상기 구동모터(22)의 속도제어를 통해 컨베이어 벨트(25)의 속도 및 이에 따른 처리 대상물의 이송속도를 제어할 수 있다.

상기 이송부(20)는 니켈 산화물이 바인더와 혼합된 상태로 공급되고, 그 후단에 설치된 프리히팅 및 성형부(30)로 니켈 산화물과 바인더의 혼합물을 공급한다.

상기 니켈 산화물, 즉 니켈옥사이드 분말은 55~80%의 순도와 100~325메 쉬(mesh)의 입도로 이루어진다. 또한, 상기 바인더는 구리 스텐아린산염(Zinc Stearate), 아크로왁스(Acro Wax), 당밀, 피브이에이(PVA), 피브이비(PVB), 페놀수지(phenol resin) 등이 대표적으로 사용될 수 있으며, 상기의 바인더는 단독으로 사용되거나 다른 바인더와 혼합된 상태로 사용될 수 있다.

상기 프리히팅 및 성형부(30)는 이송된 니켈 산화물과 바인더의 혼합물을 예열하는 동시에 소정의 형태를 갖추도록 성형한다. 이를 위해, 상기 프리히팅 및 성형부(30)는 공급되는 니켈 산화물과 바인더를 혼합하기 위한 믹서기가 포함되며, 상기 믹서기에서 혼합된 혼합물을 가열하는 금속발열체로 이루어진 다수의 히터(32)를 포함한다. 상기 히터(32)는 니켈 산화물에 소결과정 전에 예열이 진행되도록 하여 환원 소결시 환원방응이 쉽게 일어날 수 있다.

여기서, 상기히터(32)는 하나의 제어부에 의해 일괄적으로 제어되거나, 미리 설정된 조건에 따라 개별적으로 작동하도록 제어할 수 있다.

여기서, 상기 히터(32)는 금속발열체로 이루어진 것으로 설명하고 있으나, 고주파 유도코일을 포함하는 고주파 유도발열식 또는 천연가스와 같은 연소용 연료를 공급하여 이를 태워 발열하면 화염발열식이 사용되는 것도 가능하다.

한편, 상기 프리히팅 및 성형부(30)를 통과하며 예열된 니켈옥사이드의 산화물과 바인더의 혼합물은 히팅부(40)로 공급된다. 상기 히팅부(40)는 가열시 니켈옥사이드가 공기와 접촉하여 분순물이 발생하는 것을 방지하고, 상기 히팅부(40)의 내부를 환원성 분위기로 유지하기 위해 불활성 가스가 사용된다.

상기 불활성 가스는 수소(H₂)가스가 사용되며, 이에 따라 상기 수소가스가 니켈옥사이드의 산소(O)성분과 환원반응을 일으키며 물(H₂O)성분으로 환원된다. 또한, 이때 발생된 물성분은 내부의 온도가 고온으로 유지됨에 따라 수증기 상태로 배출될 수 있다.

한편, 상기 히팅부(40)로 공급되는 수소는 액화수소를 기화시켜 순도 99.99% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하나, 암모니아 가스를 분해하여 정제한 후 수소가스만을 추출하여 사용하는 것도 가능하다.

이를 위해, 상기 히팅부(40)는 수소를 공급받기 위해 수소 공급원(80)이 연결되며, 그 연결라인에는 밸브(82)가 설치된다. 한편, 상기 히팅부(40)의 내부에 공기가 차있을 경우, 수소를 공급하게 되면 폭발할 위험성이 있으므로, 상기 히팅부(40)의 내부를 폭발의 위험성이 없는 질소가스로 충진한 후, 수소를 공급하는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 히팅부(40)는 질소를 공급받기 위해 질소 공급원(85)이 연결되고, 그 연결라인에는 밸브(87)가 설치된다. 따라서, 상기 히팅부(40)는 상기 각각의 밸브(82, 87)를 조절하여 수소가스와 질소가스의 공급을 절환할 수 있다.

더불어, 상기 수소가스는 대기 상에서 공기와 접촉할 경우 폭발이 일어나므로, 상기 수소가스가 외부로 노출되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 니켈 환원 열처리 장치(10)의 작업영역의 입구 및 출구에는 수소가스의 노출을 차단하는 가스 커튼부(70a, 70b)가 설치된다.

상기 가스 커튼부(70a, 70b)는 상기 프리히팅 및 성형부(30)의 입구 및 상기 히팅부(40)의 출구에 각각 설치되며 상기 수소가스의 누출을 막기 위해 고압의 질소가스를 분사하는 질소분사유닛(72a, 72b)과, 질소 공급원(74a, 74b)을 포함한다. 상기 질소 분사 유닛(72a, 72b)은 상기 프리히팅 및 성형부(30)의 입구 및 상기 냉각부(50)의 출구로 질소가스를 분사하여 내부의 산소가 외부의 공기와 만나는 것을 차단하는 격벽으로 작용된다. 이때, 상기 질소 분사 유닛(72a, 72b)은 내부를 수소분위기로 조성하기 전에 또는 수소분위기를 조성한 후에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 히팅부(40)는 금속발열체로 이루어진 다수의 주히터(42)를 포함하며, 상기 주히터(42)는 가열 및 소정의 온도 특성을 갖는 온도 프로파일을 조성할 수 있도록 소정의 패턴으로 배열되는 다수개로 이루어진다.

또한, 상기 주히터(42)는 온도를 조절하여 바인더를 제거하고, 바인더가 제거된 니켈옥사이드는 상기 수소가스와 환원에 의해 순수 니켈로 제련된다. 이때, 상기 니켈의 순도는 가열되는 온도와 관계가 있으며, 일반적으로 상기 히팅부(40)의 온도가 높을 수록 니켈의 순도가 높아진다. 일례로, 상기 주히터(42)의 온도가 약 900℃를 유지할 경우, 97.0% 중량%의 니켈이 획득되고, 상기 주히터(42)의 온도가 약 1,200℃를 유지할 경우, 99.8 중량%의 니켈이 획득된다.

한편, 상기 컨베이어 벨트(25)는 노심관으로 둘러 싸여져 니켈 산화물을 이송한다. 상기 노심관은 통과하는 작업영역에 따라 그 재질이 서로 다르게 사용될 수 있다. 즉, 상기 프리히팅 및 성형부(30)의 노심관은 한국표준규격에서 정의되 는 STS310S로 제작되고, 상기 히팅부는 환원작업시 매우 높은 온도에서 진행되므로 인코넬강(inconel steel)으로 제작되는 것이 바람직한데, 특히 인코넬강은 Ni를 주성분으로 하여, 15wt% Cr, 6~7wt% Fe, 2.5wt% Ti, 1wt% 미만의 Al, Mn, Sn을 첨가하여 제조된 내열합금으로, STS310S에 비해 대략 2배의 내열수명을 갖는다.

또한, 상기 히팅부(40)는 외벽부에 내부의 온도 구배를 일정하게 유지하기 위한 단열재가 설치되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 히팅부(40)에서 고온으로 가열된 니켈은 다단으로 이루어진 냉각부(50)로 배출된다. 상기 냉각부(50)는 후단으로 갈수록 냉각 온도가 낮아지도록 배치된 다단의 냉각부(50)로 이루어진다. 이와 같이, 상기 냉각부(50)는 점차 온도가 낮아지는 다단으로 이루어짐에 따라 니켈이 열변형없이 냉각될 수 있다.

상기 냉각부(50)는 노심관을 둘러싸는 복수의 수냉자켓을 갖는 다수의 냉각유닛(52)을 포함한다. 상기 냉각유닛(52)은 서로 독립된 구조로 설치되므로 그 조립 및 보수가 용이하다. 게다가 상기 다수의 냉각유닛(52)들을 흐르는 냉각수의 양을 조절하여 배출되는 니켈을 단계별로 냉각시킬 수 있다.

또한, 상기 냉각부(50)는 물을 직접 분사하여 냉각시키는 것도 가능하며, 이를 위해 물의 공급을 위한 스프레이 노즐을 포함할 수 있다. 이때, 상기 냉각부(50)로 공급되는 냉각수는 내부의 수소가스와 화학적 반응이 일어나지 않도록 이온화 처리된 탈이온수(deionized water)가 사용되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉각부(50) 중 마지막에 배치되는 냉각부(50)는 임의의 가열수단 및 냉각수단의 설치없이 외부의 공기에 의해 냉각이 이루어지도록 구성된다. 이와 같이 구성된 냉각부(50)는 제련된 니켈이 급랭되는 것을 막아주는 한편 그 하류측에 마련된 냉각유닛(52)의 수명을 연장시키는 데에도 기여한다.

한편, 상기 프리히팅존의 프리히터(32) 및 상기 히팅존의 주히터(42)를 구성하는 금속발열체의 소재로는 Ni-Cr 계, Ni-Cr-Fe 계, Cr-Al-Fe, Si-C계 등의 합금발열체 또는 플라티튬(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등의 순금속 발열체가 이용될 수 있다.

도 2는 본 발명에 사용되는 히터를 도시한 구성도로서, 상기 프리히터(32) 및 주히터(42)는 세라믹 튜브(35, 45) 상에 코일형으로 이루어진 금속 발열체(34, 44)가 감겨진 형태로 이루어진다.

더 나아가, 상기 히팅부(40)는 복수의 온도센서를 구비하며, 이러한 복수의 온도센서에 의해 측정된 온도값을 이용하여 장치의 제어부(미도시됨)는 상기 프리히터(32) 또는 주히터(42)의 온도 프로파일을 제어할 수 있다. 이때, 상기 온도센서는 0~1600℃의 온도번위에서 사용가능한 R형 열전대를 이용한 온도센서가 적합하다.

도 3은 본 발명에 따른 니켈의 제련방법을 도시한 순서도로서, 이를 참고하여 니켈의 제련방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 니켈 산화물을 입도의 크기에 따라 분류하고 불순물을 제거한다.

상기 니켈 산화물에 상기 바인더를 혼합하는 방법으로는 볼밀(ball mill)법, 어트리션밀(attrition mill)을 비롯한 각종 습식, 건식 혼합방법을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 니켈 산화물에 바인더를 혼합한 후 이를 믹서로 투입하여 혼합 하는 방법을 사용한다. 혼합시간은 약 30분~120으로 하였으나, 충분한 혼합을 위해 그 이상의 시간으로 유지할 수 있다.(S11 참조)

한편, 전술된 방법 이외에도 니켈 산화물과 바인더를 혼합하는 방법은, 성형성을 높이기 위해서 니켈 산화물을 스프레이 드라이(spray drying)방법을 사용하여 과립형태로 제조한 후 이를 성형시 사용할 수도 있다. 이 경우에는 성형시 야기될 수 있는 성형체의 밀도구배를 방지하므로 소성체에서 발생될 수 있는 굽힘(warping), 균열(cracking) 등을 예방할 수 있다.

이와 같이 바인더와 혼합된 니켈 산화물은 가압성형(pressing))하면 소정의 덩어리 형태, 즉 그레뉼(granule)화된다.(S12 참조) 이와 같이 그레뉼화된 니켈 산화물와 바인더의 혼합물은 성형성에 좋지 않을 영향을 줄 수 있기 때문에 재분쇄 공정을 거칠 수 있다.

전술한 바와 같이 니켈 산화물을 성형하는 공정으로는 가압성형 이외에도, 정수압성형(cold isostatic pressing), 사출성형(injection molding), 압출성형(extruding), 슬립성형(slip casting) 등의 방법이 사용될 수 있으며, 그 밖에도 가능한 많은 방법이 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용된 가압성형방법은, 성형품의 모양이 각인된 2개의 롤러(roller), 호퍼(hopper), 유압실린더, 모터(motor)를 구비하는 성형장치에서 전술한 혼합물을 호퍼(hopper)로 이송한 후, 상기 롤러에 통과시키면서 20~300톤의 압력을 가하여 성형체를 제조한다.

또한, 상기와 같이 제조된 성형체는 바인더에 의해 그 형태가 유지되는 바, 이를 환원로에서 반응시킬 경우, 바인더의 구성성분의 하나인 탄소(C)가 잔류할 수 있다. 따라서, 혼합물의 환원반응전에 바인더를 제거하는 공정이 필요하며, 본원발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치를 통해 바인더를 제거하는 공정과, 환원반응을 동시에 할 수 있다.

이를 위해 니켈 산화물과 바인더의 혼합물을 본 발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치(10)로 공급한다.

한편, 상기 니켈 환원 열처리 장치(10)는 질소 공급원(85)과 연결된 밸브(87)를 열어 작업영역의 공기를 밀어내고 질소 분위기로 유지한다. 그리고, 가스커튼부(70a, 70b)를 작동시키면, 질소 공급원((74a, 74b)과 연결된 질소분사유닛(72a, 72b)를 통해 질소가 배출되어 입구 및 출구에 질소층의 격벽을 형성하여 작업영역의 내부가 질소분위기로 유지되도록 한다. 다음으로 수소 공급원(80)과 연결된 밸브(82)를 열어 작업영역의 내부를 수소가스 분위기로 유지시킨다.

이와 같이, 상기 니켈 환원 열처리 장치(10)의 세팅이 완료되면, 니켈 환원 열처리 장치(10)의 이송부(20)로 혼합물을 공급하여 연속적으로 이동되도록 한다.

이와 같이, 이송부(20)에 의해 이송되는 혼합물은 프리히팅 및 성형부(30)의 작업영역으로 공급된다. 상기 프리히팅 및 성형부(30)는 먼저 믹서기를 이용하여 니켈 산화물과 바인더를 혼합하고, 그 혼합물을 예열하며 소정의 형태로 성형한다.

이때, 상기 니켈 산화물과 바인더의 혼합물은 성형 및 예열되는 과정에서 대부분의 바인더 성분이 제거된다. 또한, 상기 혼합물은 예열에 의해 반응속도가 증가되도록 하며, 급격한 온도 상승을 방지하여 열변형에 의한 물성 변형을 차단한 다.(S13 참조)

전술된 과정을 거쳐 바인더 성분이 제거된 니켈 산화물은 수소가스가 충진된 히팅부(40)로 공급된다. 상기 히팅부(40)는 주히터(42)를 작동시켜 내부가 900~1,200℃의 온도로 유지되도록 하다. 그리고, 상기 니켈 산화물은 상기 히팅부(40)를 통과하는 과정에서 소결되고, 이과정에서 니켈 산화물에 포함된 산소가 작업영역의 수소가스와 환원반응하여 수증기 상태로 제거되고, 이에 따라 순도가 높은 니켈로 제련된다.(S14 참조)

다음으로, 고순도로 제련된 니켈은 냉각부(50)로 이송되어 냉각된다. 이때, 상기 냉각부(50)는 냉각유닛(52)의 수냉자켓으로 냉각수를 공급하여 상기 작업영역을 통과하는 제련된 니켈을 냉각한다.

이때, 상기 냉각부(50)는 후단으로 갈수록 온도가 낮아지도록 배치되는 바, 냉각이 진행될수록 제련된 니켈이 서서히 냉각되고, 이에 따라 열변형 없이 냉각이 이루어진다.(S15 참조)

전술된 바와 같은 공정을 거쳐 제련된 니켈은 순도가 높게 제련될 수 있다. 일례로 니켈옥사이드를 제련할 경우, 97~99.8%의 순도로 제련할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 니켈 환원 열처리 장치는 고온으로 소결하는 과정에서 수소가 공기와 신뢰성 있게 차단되도록 하여 폭발의 위험을 막을 수 있고, 고온으로 가열된 성형체가 단계적으로 냉각되도록 하여 열변형을 방지할 수 있으며, 성형체의 환원반응전에 예열이 되도록 하여 환원 효율을 향상시킬 수 바인더의 제거에 사용되는 전력소모가 저감되도록 하여 생산비용을 절감할 수 있다.

Claims (9)

1. 환원성 분위기로 유지되는 챔버와, 상기 챔버의 가열을 위한 가열부를 갖추고 니켈 산화물을 환원반응시켜 정련하는 니켈 환원 열처리 장치에 있어서,

   바인더와 혼합된 니켈 산화물을 작업영역으로 이송하는 이송부와,

   상기 이송부의 후단에 설치되고 이송된 니켈 산화물을 예열하는 프리히팅 및 성형부와,

   상기 프리히팅 및 성형부로부터 공급된 니켈 산화물과 바인더의 혼합물을 환원성 분위기로 유지하며 소결하는 히팅부와,

   상기 히팅부에 설치되어 환원성 분위기의 유지를 위해 공급된 환원성 가스의 누출을 차단하는 가스커튼부와,

   상기 히팅부로부터 배출되는 소결된 니켈을 냉각하기 위해 다단으로 이루어진 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈 환원 열처리 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 프리히팅 및 성형부는 금속발열체로 이루어진 프리히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈 환원 열처리 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 히팅부는 금속발열체로 이루어진 주히터를 포함하는 것을 특징으로 하 는 니켈 환원 열처리 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 환원성 가스는 수소가스인 것을 특징으로 하는 니켈 환원 열처리 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 환원성 열처리 장치는 질소공급원과 수소공급원에 연결된채 질소와 수소를 작업영역의 선택적으로 공급하는 가스공급유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈 환원 열처리 장치.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가스커튼부는 상기 프리히팅 및 성형부의 입구 및 상기 냉각부의 출구에 설치되어 환원성 가스의 누출을 막기 위해 고압의 질소가스를 분사하는 질소분사유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈 환원 열처리 장치.
7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 냉각부는 후단으로 갈수록 냉각 온도가 낮아지도록 배치된 다단의 냉각부인 것을 특징으로 하는 니켈 환원 열처리 장치.
8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이송부는 컨베이어 벨트와,

   상기 컨베이어 벨트를 구동하는 구동모터와,

   상기 컨베이어 벨트를 연결하는 메쉬벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈 환원 열처리 장치.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 이송부는 노심관으로 둘러싸여져 이동하되,

   상기 프리히팅 및 성형부를 통과하는 노심관은 STS310S로 형성되고,

   상기 히팅부를 통과하는 노심관은 인코넬로 형성되는 것을 특징으로 하는 니켈 환원 열처리 장치.

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