KR20130036177A - 광체의 열적 처리를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

광체의 열적 처리를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광석으로부터 금속을 추출하기 위한 개선된 시스템에 관한 것이다.

Description

광체의 열적 처리를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR THE THERMAL PROCESSING OF ORE BODIES}
본 발명은 광석으로부터 금속을 추출하기 위한 개선된 시스템에 관한 것이다.
광석은 광물 또는 적어도 하나의 금속이 추출될 수 있는 가치있는 구성성분으로 이루어진 광물의 집합체를 의미한다. 광석은 금속으로부터 원치않는 유기물 및 광물들, 또는 다른 무기물질을 분리하기 위해서 처리되어야 한다. 일단 광석이 처리되면, 금속들을 분리하기 위하여 정제될 것이다. 예를 들면, 회분법은 납으로부터 은을 분리하기 위하여 사용되는 정제법이다. 여기에서 사용되는 것처럼 복합광들(complex ores)은 총 유기물 및 무기물에 대한 금속의 비율이 낮은 광석 또는 총 유기물 및 무기물로부터 금속을 분리하기 어려운 광석을 의미한다.
알려진 처리방법들로는 석회 및/또는 시안화물을 광석 슬러리나 다른 유사한 침출 공정에 노출시키는 것이다. 그러나, 이러한 방법들은 복합광을 다룰 때 비효율적이고 비용이 많이 든다. 결과적으로, 복합광에 포함된 금속들은 추출되지 않을수도 있다. 비록 광석을 처리하기 위한 알려진 방법들이 효율적이고 비용이 싸다 할지라도, 그것들은 환경에 유해하다. 이러한 방법들은 자연환경으로 유해한 가스, 화학물질 및 미처리된 물을 방출한다. 알려진 방법들은 또한 많은 에너지 공급을 필요로 한다.
여기에 개시된 발명 시스템은 복합광들을 효율적이고 싼 비용으로 처리할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다. 또한, 상기 발명 시스템은 환경친화적이다. :
(1) 배기가스는 현재의 지역, 주 및 연방 규제 한도를 충족하거나 상당히 아래이다.
(2) 처리용수는 지역 하수 시스템에 방출될 수 있도록 BACT(Best Available Control Technology)를 사용하여 다루어지고 처리된다.
(3) 동력공급은 더욱 효율적으로 사용될 수 있도록 조정된다.
A. 종래기술
동 기술분야에서 광물과 야금 광석 및 농후사료에 대한 열처리가 광물에 물리적이고 화학적인 변화를 초래하여 금속들의 회수를 가능하게 한다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 처리는 순수한 금속이나 중간 화합물 또는 훨씬 정제된 원료로서의 적절한 합금들과 같은 시장성 있는 상품들을 생산한다. 동 기술분야에서 플라즈마 환경이 금속을 정제하기 위하여 열적 처리를 할 수 있는 고온을 제공할 수 있다는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 플라즈마 환경은 아이언 슬래그(iron slag)를 순수한 철로 바꾸기 위하여 사용되어 왔다. 더욱 상세하게는, 저온 플라즈마 토치는 처리된 광석에 열적 및 물리적 변화를 발생시키기 위하여 사용되어 왔다. 통상적으로 광석은 챔버 또는 반응기에 배치되고 플라즈마 토치에 의해 가열된다. 이러한 형태의 시스템은 또한 용광로로써 고려될 수 있다. 용광로 환경에서 총 유기물 및 무기물은 단지 열을 가하는 것으로는 제거될 수 없다. 통상적으로, 광석이 처리될 수 있는 환경을 만들기 위해서는 환경적으로 유해한 화학물질이 부가되어야만 한다.
플라즈마 반응기를 사용하여 광석을 처리하기 위해서는 몇 가지 사항들이 고려되어야만 한다. 첫째, 용융 또는 다른 반응이 일어날 수 있도록 공급 광석이 플라즈마 토치에 의해 발생되는 고온에 충분히 오랫동안 노출되어야만 한다는 것이 치명적이다. 둘째, 토치 소모품은 높은 실패율 및 엄청난 비효율성을 보인다. 셋째, 종래의 반응벽들에서는 고열이 실패를 야기한다는 것이 알려져 있다. 넷째, 종래의 반응기는 산업 효율면에서 운영할 수 없다. 산업 효율면에서 광석을 처리하는 것은 (a) 짧은 기간 내에 수백만 파운드의 광석을 처리할 수 있는 반응기; (b) 일정한 반응기 온도; (c) 낮은 실패율 및 플라즈마 토치와 다른 반응 요소의 재료 분해; 및 (d) 쉽게 접근할 수 있는 반응기 파트;를 필요로 한다. 다섯째, 처리된 광석을 효율적으로 모을 수 있는 능력은 필수적이다. 마지막으로, 알려진 반응기들은 에너지면에서 비효율적이다.
B. 발명 시스템
발명 시스템은 산업 효율에서 자연환경으로 유해한 화학물질이나 가스의 방출 없이 금속만을 남기고 원치않는 유기물 및 무기물을 제거할 수 있도록 복합광을 처리하기 위한 유도 가열과 함께 플라즈마 토치를 조합하는 독특한 구조를 제공한다. 도 1-3에 본 발명 시스템이 개시되어 있다. 그러나, 상기 발명 시스템은 많은 다른 형태를 포함할 수 있고, 여기서 제시된 실시예들에 한정되지는 않는다는 것을 알아야 할 것이다.
도 1을 참고하면, 제1 실시예로서 상기 발명 시스템은 AMT 반응기(10)(AMT ReactorTM), 백 하우스(700) 및 기체 배기 시스템(800)을 포함한다. 광석은 (1)에서 상기 발명 시스템으로 들어가고, AMT 반응기(10)에 의해 처리된다. 가장 단순한 시나리오로, 처리된 광석은 (2)에서 발명 시스템으로부터 제거된다.
광석이 AMT 반응기(10)를 통해 처리됨에 따라, 카본, 유황, 산소 및 그것의 다양한 조합물과 같은 가스를 방출한다. (3)에서 가스들이 AMT 반응기(10)를 떠남에 따라 저밀도의 광석입자들은 고온의 백 하우스(이하에서 " 백 하우스")(700)로 들어올 수 있다. 백 하우스(700)는 광석 입자들을 포획하는 복수 개의 필터들을 포함한다. 상기 광석 입자들 중 일부는 금속을 함유한 상태에서 백 하우스(700)로 들어오기 때문에, 회수된 광석 입자들은 원치않는 물질을 제거하기 위하여 화학적으로 처리(50)된다. 바람직한 실시예에서 화학적 처리(50)는 산성 처리이거나 베이스 처리일 수 있다.
가스들은 백 하우스(700)에서 기체 배기 시스템(800)으로 계속해서 이동한다. 상기 기체 배기 시스템(800)은 AMT 반응기(10)로부터 들어온 처리 가스들을 포획하고 정화한다. 상기 기체 배기 시스템(800)은 처리 가스들이 AMT 반응기(10)로부터 배기 가스 시스템(800) 측으로 이동할 수 있도록 진공상태 또는 대기압 이하에서 작동한다.
도 2를 참고하면, 제2 실시예로서 상기 발명 시스템은 제2 용융 시스템(900)을 추가로 포함한다. 종종, 금속들은 원치않는 유기물 및 무기물에 안착되어 AMT 반응기(10)에서 완벽하게 처리되지 못한다. 이러한 경우에, 상기 광석은 제2 용융 시스템(900)을 통해 처리된다. 예를 들면, 상기 제2 용융 시스템(900)은 제2의 AMT 반응기(10) 또는 유도 코일일 수 있다. 비록 제2 용융 시스템(900)이 사용된다 하더라도, 원하는 금속은 (7)에서 제2 용융 시스템(900)을 떠날 때 여전히 원치않는 유기물 및 무기물에 둘러싸여져 있다. 남아있는 원치않는 유기물 및 무기물을 제거하기 위하여 광석은 화학적 반응기(50)에서 추가로 처리된다.
상기의 바람직한 실시예 및 그것의 분명한 변화를 갖는 일부 실시예에서 발명 시스템의 구성요소들은 고온 덕팅(ducting)을 갖추어 서로 부착된다. 실시예와 관계없이 상기 발명 시스템은 광석 공급률에서 기체 배기 시스템(800)을 통하여 배출되는 가스들의 형태까지 모든 것을 제어하기 위하여 적절한 I/O시스템을 사용한다. 상기 I/O 제어 시스템은 AMT 반응기(10)로 들어오고, 백 하우스(700) 및 기체 배기 시스템(800)을 통과하는 유량을 동시에 측정한다. 그것은 가스들이나 다른 독소물질들이 외부환경으로 배출되기 전에 적절하게 처리될 수 있도록 순간적으로 작동 환경을 조정한다. 결과적으로, 배출된 유해 가스 및 물질의 총량은 상당히 모니터되고 모든 배출 가스 및 물질은 적절하게 처리되고 모든 지역, 주 또는 연방 규제 한도들을 충족하거나 그 이하이다.
본 발명의 다른 특징 및 장점들은 수반되는 도면들을 참조하여 바람직한 실시예로써 이하의 상세한 설명에 표현될 것이다.
도 1은 본 발명 시스템의 바람직한 제1 실시예를 나타내는 흐름도;
도 2는 본 발명 시스템의 바람직한 제2 실시예를 나타내는 흐름도;
도 3은 AMT 반응기의 단면도.
도 4는 AMT 반응기의 상세단면도.
도 5는 본 발명 시스템의 개략도.
도 6은 토치 차단 밸브의 개략도.
도 7a는 일 실시예에 따른 광석 공급 시스템의 단면도.
도 7b는 다른 실시예에 따른 광석 공급 시스템의 단면도.
도 8은 제4 챔버 차단 밸브의 개략도.
도 9는 통상적인 플라즈마 토치의 단면도.
본 발명은 바람직한 실시예로써 개시된 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 그러나 이러한 본 발명은 많은 다른 형태를 포함할 수 있고, 본 개시물이 동 기술분야에서 발명의 범위를 완전하게 전달할 수 있도록 제공된다 할지라도 여기서 제시된 실시예로 한정되어서는 안 된다.
장치
바람직한 실시예에서, 본 발명 시스템은 AMT 반응기(10), 백 하우스(700) 및 기체 배기 시스템(800)을 포함한다. 다른 실시예에서, 본 발명 시스템은 AMT 반응기(10), 백 하우스(700), 기체 배기 시스템(800) 및 제2 용융 시스템(900)을 포함한다.
AMT 반응기( AMT Reactor TM )(10) : 도 3-5를 참고하면, 상기 AMT 반응기(10)는 제1챔버 또는 공급 챔버(100), 제2챔버 또는 반응 챔버(200) 및 플라즈마 토치(300)를 포함한다. 상기 플라즈마 토치(300)는 공급 챔버(100)를 통해 반응 챔버(200) 내로 들어간다.
상기 플라즈마 토치(300)는 활성단 및 비활성단을 갖고, 상기 활성단은 어노드 단이다(도 9 참고). 상기 활성단은 반응 챔버(200) 내에 배치된다. 삽입 깊이는 변화될 수 있고 제한되는 것은 아니지만 토치의 크기 및 AMT 반응기의 크기와 같은 인자들에 의존한다.
AMT 반응기 각각의 부품을 냉각하기 위하여 알려진 방법들이 사용된다. 더욱 자세하게는 AMT 반응기(10) 부품들은 냉각수 매니폴드를 통해 순환수 및 냉각수에 의해 냉각된다. 상기 매니폴드는 앞서 언급된 적절한 I/O 시스템에 의해 제어된다. AMT 반응기(10)에 전기 동력을 제공하기 위하여 알려진 방법들이 사용된다. 플라즈마 토치는 동 기술분야에 잘 알려져 있다. 일반적인 플라즈마 토치가 도 9에 도시되어 있다. 연소 가스는 캐소드에서 토치로 들어오고 전기적인 아크 측으로 이동하고 플라즈마로 되어 어노드 쓰로트(throat)를 통해 나간다. 이 경우에 캐소드는 양극으로 충전되고 어노드는 음극으로 충전된다. 둘 다 서로에 대해서 전기적으로 고립되어 있다. 플라즈마로 되는 유도가스는 아크가 어노드에서 회수되고 종결되기 전에 공급된 광석을 열적으로 반응시킬 수 있도록 어노드 쓰로트를 지나 플라즈마 아크를 발휘하는 속도로 도입된다. 공기, 산소, 질소, 수소, 아르곤, CH4, C2H4 및 C3H6를 포함하는 많은 다른 형태의 연소 가스들이 플라즈마 토치에 사용된다.
바람직한 실시예에서, 상기 플라즈마 토치(300)는 연소가스가 토치에서 아크 형태의 흐름을 발생시키는 어노드 및 전극에 접하는 플라즈마 토치(300)안으로 공급되는 형태이다. 플라즈마 토치 극성은 비 전송 모드에서 작동하도록 설정된다. 전송 모드에서 플라즈마 토치 아크는 토치의 어노드로부터 음극성을 갖는 워크 피스(work piece)까지 고리 모양으로 이동한다. 아크의 크기는 어노드 및 워크 피스 사이의 거리에 의해 사이즈가 제한된다. 비 전송 플라즈마 토치는 음극성 및 양극성 둘 다 갖는다. AMT 반응기에서 아크는 전극으로부터 토치 노즐까지 고리모양으로 이동하고 결과적으로 크기 제한을 갖지 않으며, 광석은 AMT 반응기를 통해 계속적으로 처리된다.
바람직한 실시예에서, 공급 챔버(100)는 입구단(110)이 출구단(120)보다 더 큰 직경을 갖는 원뿔 형상이다. 상기 입구단(110)은 플라즈마 토치를 수용할 수 있는 충분한 크기의 직경을 갖고, 플라즈마 토치는 광석에서 반응이 일어날 수 있는 충분한 온도를 발생시키도록 충분한 크기를 갖는다. 이에 한정하는 것은 아니지만 플라즈마 토치(300)의 전압은 다양한 요인들 사이에서 처리되는 광석의 형태 및 AMT 반응기의 크기를 포함하는 다양한 요인들에 의존하여 변화될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
바람직한 실시예에서, 공급 챔버(10)의 벽들은 기울어져 있다. 기울어진 공급 챔버(100) 벽들은 AMT 반응기(10) 안으로 광석의 공급율에 대한 더 많은 조정을 가능하게 한다. 예를 들면, 공급 챔버(100) 벽이 기울어져 있지 않다면 더 작은 밀도를 갖는 광석은 반응 챔버(200)로 적절하게 들어가지 못한다. 공급 챔버(100)의 벽들은 대략 60도로 기울어져 있다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니며 AMT 반응기(10)의 크기 및 토치의 크기와 광석의 형태를 포함하는 인자들에 의존하여 상기 각도는 변화될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 플라즈마 토치(300)는 헬륨을 사용하여 작동된다. 헬륨은 비싸기 때문에 일단 플라즈마 토치(300)가 작동되면 아르곤을 사용한다. 그러나, 비용 및 온도와 같은 고려사항과는 별도로, 알려지거나 알려지지 않은 연소가스가 플라즈마 토치(300)를 작동시키기 위하여 사용될 수 있다.
도 4 및 도 8을 참고하면, 상기 공급 챔버(100)는 광석 공급 시스템(550)을 추가로 포함한다. 상기 광석 공급 시스템은 적어도 하나의 공급 호퍼(555) 및 스크류 공급 시스템(580)을 포함한다. 상기 스크류 공급 시스템은 스크류 컨베이어(556) 및 공급 챔버 밸브(557)를 포함한다.(도 7 참조) 최적으로는, 상기 광석 공급 시스템(550)은 어느 하나가 AMT 반응기(10) 측으로 배출하는 동안 다른 공급 호퍼(555)에 적재될 수 있도록 적어도 두 개의 공급 호퍼(555)를 갖는다.
공급 챔버(100)로 광석을 전달하기 위하여 산소가 적어도 하나의 공급 호퍼(555)에서 흡입된다. 상기 적어도 하나의 공급 호퍼(555)는 운반 가스로 뒤채움된다. 공급 챔버 밸브(557) 및 스크류 컨베이어(556)가 개방 위치에 있을 때 공급 광석 및 가스는 AMT 반응기(10)측으로 전달되고 공급 챔버(100) 및 적어도 하나의 공급 튜브(101)를 통해서 반응 챔버(200) 안으로 전달된다. 상기 광석 공급 시스템(550)은 플라즈마 토치가 AMT 반응기 내로 삽입되는 동일 축을 따라 공급 광석 및 운반 가스를 전달한다. 바람직한 실시예에서, 질소는 운반 가스로써 사용된다.
도 4-6을 참고하면, 상기 반응 챔버(200)는 튜브 형상이고 입구단(210) 및 출구단(220)을 포함한다. 반응 챔버(200)의 길이는 이에 한정하는 것은 아니지만, AMT 반응기(10)의 크기, 토치(300)의 크기 및 광석 공급율을 포함하는 다양한 요인들에 따라 정해진다.
상기 공급 챔버(100)의 출구단(120)과 반응 챔버(200)의 입구단(210)은 플랜지(130)를 매개로 결합된다. 반응 챔버(200)는 흑연(230)에 의해 반경방향으로 둘러싸여진다. 상기 흑연(230)은 절연되고 히팅 코일(240)에 의해 둘러싸여진다. 바람직한 실시예에서 히팅 코일(240)은 유도 코일(240)이다. 흑연(230)은 흑연 절연체(231) 및 내화 라이닝(미도시)에 의해 반경방향으로 절연된다. 유도 코일(240)의 목적은 (a) 비교적 일정한 온도로 반응기 온도를 유지하기 위한 것과 (b) 반응기를 통과할 때 광석을 섞는 전자기장을 생성하기 위한 두 가지이다. 이러한 구조에서 흑연은 필요한만큼 성장하거나 수축하는 것이 허용된다.
반응 챔버(200) 및 흑연(230) 사이의 영역은 AMT 반응기(10) 외부의 이동으로부터 재료를 유지하고 코일을 연소하는 직접적인 플라즈마 아크로부터 유도 코일(240)을 보호하기 위하여 밀봉되어야 한다.
AMT 반응기 챔버(200)의 출구단(220)은 내화 베이스판(233)을 통과해 돌출한다. 유도 코일(240)은 내화 베이스판(233)에 의해 지지되고, 내화 베이스판(233)은 냉각된 베이스판(234) 위에 배치된다.이러한 구조는 필요한 만큼 AMT 반응기 챔버(200)의 팽창을 허용한다.
플라즈마 토치(300)는 토치 차단 밸브(320)와 결합되는 토치 밀봉 하우징(310)을 통해 AMT 반응기의 챔버(200)로 삽입된다.(도 6 참조). 상기 토치 차단 밸브(320)는 그것 자체와 AMT 반응기 사이, 챔버(200)와 그것 자체의 토치 밀봉 하우징(310) 사이에 진공 밀봉을 야기한다. 토치 밀봉 하우징(310)은 비 전도 물질로 이루어진다.
이러한 구조는 AMT 반응기(10)의 나머지 부분에서 토치(300)를 전기적으로 고립시킨다. 토치(300)의 유지보수를 수행하기 위하여, 토치 차단 밸브(320)는 AMT 반응기 챔버(200) 내의 공기를 유지할 수 있도록 밀봉되고, 토치(300)는 AMT 반응기(10)에서 들어올려진다.
공급 챔버(100) 및 반응 챔버(200)는 제3챔버(500)에 의해 둘러싸인다. 상기 제3챔버(500)는 입자 및 배기가스가 백 하우스(700) 안으로 들어가는 것을 허용한다. 바람직한 실시예에서 상기 제3챔버(500)는 적어도 하나의 챔버 도어(530)를 포함한다. 상기 챔버 도어(530)는 유지보수를 위한 접근을 허용한다. 제3챔버(500)는 튜브 형상이고 입구단(510) 및 출구단(520)을 포함한다.
AMT 반응기(10)를 작동시키고 저산소 환경을 만들기 위하여 진공 펌프를 이용하여 AMT 반응기의 챔버(200)에서 공기가 흡입된다. 그런 다음 시스템은 밸브를 통하여 진공 펌프를 차단한다. AMT 반응기(10)는 대기압 근처까지 불활성 가스로 뒤채움된다. 그런다음 토치(300)는 점화되고 공급 광석 및 가스의 혼합물이 채워진다. 적어도 하나의 공급 호퍼(555)는 산소를 제거하기 위하여 흡입된다. 그런다음 적어도 하나의 공급 호퍼(555)는 바람직하게는 연소 가스와 같은 가스로 뒤채움되고, 공급 튜브(101)를 통해 AMT 반응기 안으로 광석이 투입된다.
도 7을 참고하면, 앞서의 제1실시예에서 적어도 하나의 공급 튜브(101)는 단순히 광석을 반응 챔버(200) 측으로 방출한다. 도 7B를 참고하면, 앞서의 제2실시예에서 적어도 하나의 공급 튜브(101)는 광석을 플라즈마 토치(300)에 더 가깝게 전달할 수 있도록 연장된 길이를 갖는다. 연장된 공급 튜브(101)는 조절가능하고 기울어져 있다. 각도는 상기 공급 챔버(200) 벽들의 각도와 유사하다. 각도 및 길이는 처리되어지는 광석의 형태에 따라 달라진다.
상기 제3챔버(500)의 출구단(520)은 퀀치 링(quench ring)(550)을 갖는다. 상기 퀀치 링(55)은 복수 개의 가스 노즐을 포함한다. 처리된 광석이 AMT 반응기의 챔버(200)를 통해 낙하할 때 상기 퀀치 링(550)을 통과하여 지나가고 거기서 가스에 의해 뿌려진다. 바람직하게는, 상기 퀀치 가스는 비활성가스이다. 분무의 목적은 (1) 처리된 광석을 세분화하고 냉각시키기 위한 두 가지이다. 바람직하게는 상기 가스 노즐은 적어도 하나의 퀀치 링(550)의 중심 측을 향하고 제4챔버(600)의 출구단(620) 측으로 하향되어 있다.
제4챔버(600)는 입구단(610) 및 출구단(620)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 제4챔버는 입구단(610)의 직경이 출구단(620)의 직경보다 더 큰 원뿔 형상이다. 제3챔버(500)의 출구단(520)은 제4챔버(610)의 입구단(610)과 연결된다. 제4챔버(600)의 출구단(620)은 하부 콘 차단 밸브(540)를 포함한다.(도 8 참조) 상기 하부 콘 차단 밸브(540)는 처리된 광석이 수집 캔이나 호퍼 측으로 제거되고 수집되는 동안 장치를 저 산소 환경으로 유지한다.
백 하우스
상술한 바와 같이 AMT 반응기(10)의 입자들은 백 하우스(700) 측으로 흐른다. 백 하우스(700)는 제3챔버(500)에 부착된다. 상술한 바와 같이 입자는 부압에 의해 AMT 반응기(10)에서 백 하우스(700)까지 흐른다. 백 하우스(700)는 가스들이 기체 배기 시스템으로 들어가기 전에 광석 입자들을 여과하는 적어도 하나의 필터를 포함한다.
기체 배기 시스템
상술한 바와 같이 기체 배기 시스템(800)은 진공이나 대기압 이하에서 작동한다. 이는 가스가 백 하우스(700)에서 기체 배기 시스템(800) 측으로 흐를 수 있도록 한다. 기체 배기 시스템(800)은 중성의 가스들이 대기로 배출되기 전에 AMT 반응기(10)에서 얻은 황 및 다른 유해한 가스들을 걸러내는 알려진 방법들을 사용한다.
제2 용융 시스템
일부 사례에서 AMT 반응기(10)를 통해 광석을 처리한 후에 가치 있는 금속을 추출하는 것이 어려울 수도 있다. 이러한 경우 광석은 제2 용융 시스템(900)을 통해 처리된다. 일례로, 이 시스템은 유도 가열 시스템이나 용광로일 수 있다.
공정 최적화
발명 시스템이 최적으로 가동되기 위해서 공급 광석은 미세한 망 크기 및 0-20%의 습도 수준으로 공급 챔버(100)로 전달된다. 고습도 함량을 갖는 광석은 서로 뭉칠 것이다. 뭉친 광석은 더 무겁고 결과적으로 AMT 반응기의 챔버(200)를 통해 너무 빨리 낙하하여 체공시간이 감소된다. 또한 고습도 함량은 토치 헤드와 같은 소모품들을 더욱 빨리 연소시킨다.
반응 챔버(200)는 반응 챔버(200)에서 산소를 제거함으로써 광석을 처리하기 위한 준비가 된다. 이는 진공 펌프 시스템을 사용함으로써 수행된다. 바람직한 실시예에서, 일단 반응 챔버(200)의 압력이 0psia에 근접하면, AMT 반응기의 챔버(200)는 연소가스로 채워진다. 최적으로는 AMT 반응기(10)는 대략 0-2psia에서 작동한다. 바람직한 실시예에서, 플라즈마 토치가 대략 25000°F로 작동하는 동안 반응 챔버(200)는 약 3000°F로 유지된다. 이러한 파라미터들은 AMT 반응기의 크기, 광석의 형태 및 공급율에 따라 달라질 수 있다.

Claims (4)

  1. (a) 비-전송 모드에서 작동하는 플라즈마 토치의 진입을 수용하기 위한 제1개구부를 갖는 챔버를 포함하는 반응기;
    여기서, 상기 토치는 활성단 및 비활성단을 갖고;
    여기서, 상기 토치는 상기 활성단이 챔버내로 연장되어 제1개구부로부터 이격되고 상기 비활성단이 제1개구부에 가장 근접한 챔버에 고정되는 형태로 상기 제1개구부를 통하여 작동가능하게 배치되고 ;
    여기서, 상기 챔버는 제1개구부 근처에 광석 및 운반가스의 진입을 위하여 상기 챔버 측으로 구속된 경로를 갖는 제2개구부를 추가적으로 포함하고, 상기 제2개구부는 상기 제1개구부에 근접하고; 광석 및 운반 가스의 경로는 상기 플라즈마 토치의 주축에 대하여 동일한 축을 따르고;
    여기서, 상기 챔버는 자기장을 형성하는 고주파 교류를 전달하고 반응기 온도의 제어를 도와주는 유도 코일에 의해 반경방향으로 둘러싸여지고, 상기 자기장은 광석이 반응기를 통과할 때 광석을 섞어주고;
    (b) 입자 광석을 포획하기 위한 복수 개의 필터를 포함하는 백 하우스;
    (c) 상기 반응기 및 백 하우스를 나가는 유독 가스들을 제거하기 위한 필터 시스템을 포함하는 기체 배기 시스템;을 포함하는 광석을 처리하기 위한 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    제2 용융 시스템을 추가적으로 포함하는 광석을 처리하기 위한 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    대기로 유독한 화학물질, 가스 및 물의 배출을 방지할 수 있도록 상기 시스템의 온도 및 가스들을 계속적으로 모니터하는 I/O 시스템을 추가적으로 포함하는 광석을 처리하기 위한 시스템.
  4. (a) 챔버의 공기를 흡입하는 단계;
    (b) 플라즈마 토치를 점화하는 단계;
    (c) 교류를 상기 유도 코일에 인가하는 단계;
    (d) 공급 광석 및 운반 가스의 혼합물로 반응 챔버를 뒤채움하는 단계를 포함하는 제 1항의 시스템을 이용한 광석을 처리하는 방법.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015088494A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-18 Global Metal Technologies Llc Apparatus and method for thermal extraction of metals
CN104520453A (zh) 2011-11-10 2015-04-15 先进磁工艺股份有限公司 用于分离的磁电-等离子体分离器及方法
US9035116B2 (en) 2012-08-07 2015-05-19 Kior, Inc. Biomass feed system including gas assist
WO2014183177A1 (pt) * 2013-05-14 2014-11-20 Pereira Filho Alberto Carlos Processo para redução de minério de ferro em reator com tochas de plasma em regime transiente
CA2843057A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-10 Vaughn K. Boyman Apparatus and method for thermal extraction of metals
CN110589814B (zh) * 2019-10-17 2021-07-23 山东微滕新材料科技有限公司 一种石墨材料加工机械及加工方法
CN113731594B (zh) * 2021-09-23 2023-04-14 黄景振 一种化妆品用较软植物种子研磨装置
CN115896449B (zh) * 2022-12-01 2024-07-02 中冶长天国际工程有限责任公司 一种三段式生球团制备工艺及其制备装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1989448A (en) * 1932-08-07 1935-01-29 Hasselmann Otto Auxiliary device for pistols
US1991501A (en) * 1933-09-15 1935-02-19 George D Gettemuller Shaving preparation
US3942975A (en) * 1971-08-18 1976-03-09 The Boeing Company Method and apparatus for reducing matter to constituent elements and separating one of the elements from the other elements
US3925177A (en) 1973-01-30 1975-12-09 Boeing Co Method and apparatus for heating solid and liquid particulate material to vaporize or disassociate the material
JPS5532317A (en) 1978-08-28 1980-03-07 Asahi Chemical Ind High frequency magnetic field coupling arc plasma reactor
US4571259A (en) * 1985-01-18 1986-02-18 Westinghouse Electric Corp. Apparatus and process for reduction of metal oxides
US4745338A (en) 1986-04-22 1988-05-17 University Of Alabama Electromagnetically sustained plasma reactor
US4883258A (en) * 1988-09-15 1989-11-28 Foster Atwood P Plasma furnace
US5017754A (en) * 1989-08-29 1991-05-21 Hydro Quebec Plasma reactor used to treat powder material at very high temperatures
CA2047807A1 (fr) * 1991-07-24 1993-01-25 My Dung Nguyen Handfield Vitrification des cendres
CN1057131C (zh) * 1996-05-28 2000-10-04 L及C斯泰因米勒(非洲)(私人)有限公司 流化床处理电弧炉粉尘
US6313429B1 (en) * 1998-08-27 2001-11-06 Retech Services, Inc. Dual mode plasma arc torch for use with plasma arc treatment system and method of use thereof
RU2182185C1 (ru) * 2001-07-11 2002-05-10 Лежава Карл Ильич Способ плазменного нагрева шихты в ферросплавном производстве
US20080298425A1 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Tinomics, Llc Method and apparatus for melting metals using both alternating current and direct current
RU2410446C1 (ru) * 2009-12-01 2011-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ангарская государственная техническая академия (ГОУВПО АГТА) Способ обработки минеральных руд

Also Published As

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CA2745813A1 (en) 2011-12-27
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