KR20140055042A - 원료 선별장치 및 그 선별방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원료 선별장치 및 그 선별방법에 관한 것으로서, 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 장치로서, 원료를 마련하는 과정과; 상기 원료를 하전기로 이동시켜 하전시키는 과정과; 상기 하전된 원료를 이격되어 구비되어 전극부재의 둘레를 따라 회전하는 회전 시트를 구비하는 전극판 사이로 낙하시켜 선별하는 과정;을 포함하고, 상기 선별하는 과정에서 상기 하전된 원료를 상기 하전된 원료와 서로 반대의 극성을 갖는 상기 회전 시트의 표면에 부착시켜 선별하여, 원료, 예컨대 석탄 중에 함유된 회분, 황 등과 같은 불순물을 효과적으로 선별할 수 있다.

Description

원료 선별장치 및 그 선별방법{Sorting apparatus for raw material and the method thereof}

본 발명은 원료 선별장치 및 그 선별방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료, 예컨대 석탄 중에 함유된 회분, 황 등과 같은 불순물을 효과적으로 선별할 수 있는 원료 선별장치 및 그 선별방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서 사용하는 석탄은 크게 코크스 제조용 탄과, 고로 PCI(Pulverized coal injection)용 탄, 그리고 소결용 탄이 있다.

코크스 제조용 석탄의 경우 석탄을 간접적으로 가열하면 매우 뻑뻑한 액체 상태로 변하는 성질이 있는데 이 같은 상변이 현상을 이용하여 분 상태의 석탄을 덩어리 모양의 코크스로 만든다. 이러한 성질은 모든 석탄이 다 가지고 있는 것은 아니며 일부 종류의 석탄만이 가지고 있는 특성으로, 역청 같은 액체 상태를 갖는다하여 역청탄이라 부른다. 역청탄의 경우 매장량이 한정되어 있으며, 수요대비 공급량이 부족하기 때문에 높은 가격을 형성하고 있다.

코크스는 철광석과 함께 고로 상부를 통해 차례로 장입되어 열을 발생시켜 철광석을 용융시키고 고로 하부로 슬래그 형태로 배출된다. 고로에 열을 공급하는 방법은 고로 상부로 코크스를 투입하는 방법 이외에 고로 하부로 열풍과 함께 파쇄된 석탄을 넣는 방법이 있으며 이를 PCI용 탄이라고 한다. PCI용 탄은 짧은 시간에 충분히 잘 타야 하므로 얼마나 파쇄가 잘 되어있는지와 얼마나 높은 열량을 가지고 있는지가 매우 중요하다. 이와 같이 열을 발생시키는 과정에서 발생하는 폐가스는 대기 중으로 방산되지 않고 가스 형태의 열원으로 회수되기 때문에 다양한 종류의 석탄 사용이 가능하다.

소결용 탄은 철광석 등과 같은 분광에 열을 가해 소결광을 만드는 과정에서 분광에 열을 공급하는 용도로 사용된다. 소결과정에서는 소결용 탄이 직접 연소되며, 연소시 발생하는 폐가스는 굴뚝을 통해 외부로 배출하는 공정이기 때문에 소결용 무연탄은 발열량이 높고, 질소산화물(NOx)의 저감을 위해 질소 함량이 낮은 무연탄이 주로 사용된다.

한편, 석탄으로부터 회분 구성 광물 및 황(S) 성분을 제거하기 위한 연구는 오래전부터 체계적으로 이루어져 왔으나 선별효율이 높고 경제성을 갖춘 건식선별기술에 대한 개발은 아직도 해결해야 할 숙제로 남아있다.

일반적인 석탄의 선별공정은 스파이럴, 지그 및 중액 등을 이용하는 비중선별, 포수제와 기포제 등을 이용하는 부유선별 등 습식처리공정이 주로 사용되고 있다. 습식처리공정의 경우 사용한 용수의 재활용과 폐수를 처리하기 위한 부수적인 공정과, 선별된 석탄 정광의 수분제거를 위한 탈수와 건조공정이 필요하기 때문에 공정이 복잡해지고 선별에 필요한 비용 또한 증가하게 된다. 그러나 석탄은 가격이 저렴한 에너지 광물이기 때문에 석탄을 경제적으로 선광하기 위해서는 건식으로 처리가 가능한 기술의 개발이 반드시 필요하다 할 것이다.

석탄으로부터 회분 및 유황을 제거함으로써 기대할 수 있는 효과는 석탄의 발열량 증가와 연소의 안정화, 석탄회 저감에 의한 발전소의 열효율 상승 및 슬래그 저감에 의한 제철용 로의 생산효율 향상 등이 있다. 또한 회분 및 황에 의한 보일러 및 로 내부의 마모 및 부식감소 등으로 설비보수에 필요한 시간이 단축되고 조업효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 석탄의 연소시 발생하는 석탄회와 아황산가스 등을 제거하기 위해서는 집진설비나 탈황시설 등의 추가적인 공정의 설치와 운전 비용이 필요하므로, 연소 전에 석탄의 회분 및 황 함량을 최소화할 수 있는 기술은 매우 중요하다 할 수 있다. 또한 국내외적으로 강화되고 있는 환경오염문제에 대하여 대처하기 위해서라도 석탄의 회분 및 황 성분을 효과적으로 선별할 수 있는 기술의 개발은 반드시 필요하다.

KR 974206 B KR 459988 B US 2011-36758 A

본 발명은 원료 중에 함유된 불순물을 용이하게 제거할 수 있는 원료 선별장치 및 그 선별방법을 제공한다.

본 발명은 저가의 저품위 원료를 사용 가능하게 하는 원료 선별장치 및 그 선별방법을 제공한다.

본 발명은 환경 오염을 억제 혹은 방지할 수 있는 원료 선별장치 및 그 선별방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 선별장치는, 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 장치로서, 원료를 공급하는 원료공급기와; 상기 원료공급기에서 공급되는 원료를 하전시키는 하전기와; 상기 하전기에서 하전된 원료를 극성에 따라 분리시키기 위한 정전 선별기; 및 상기 정전 선별기에서 선별되어 낙하하는 원료를 분리하여 수집하는 선별 저장기;를 포함하고, 상기 정전 선별기는 이격되어 배치되는 전극부재와, 상기 전극부재의 외부를 감싸며 회전하는 회전 시트를 구비하는 전극판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 원료공급기는, 원료를 저장하는 원료 저장기와; 상기 원료 저장기에서 배출되는 원료를 상기 하전기로 이동시키는 가스공급기를 포함할 수도 있다. 이때, 상기 가스공급기의 전방에는 제습기가 구비될 수도 있다.

상기 하전기는 상기 원료공급기에서 공급되는 원료가 이동하며 하전되는 하전관을 포함할 수도 있다. 상기 하전관의 내부에는 요철구조가 형성될 수도 있고, 상기 하전관에는 가열장치가 구비될 수도 있다.

또한, 상기 하전관의 단부에는 상기 하전기에서 하전된 원료를 수집하여 상기 정전 선별기에 투입하는 보조 하전기가 구비될 수도 있으며, 상기 보조 하전기는 사이클론 방식으로 구동될 수도 있다.

상기 보조 하전기에는 상기 하전된 원료 중에 포함된 분진 및 수분을 집진하는 집진기가 구비될 수도 있다.

상기 전극판은 음극판과, 상기 음극판과 이격되어 구비되는 양극판을 포함하고, 상기 음극판과 상기 양극판은 하부가 외측을 향하도록 경사지게 배치될 수도 있다.

상기 음극판과 양극판은 거리 및 각도 중 적어도 어느 한 가지를 조절할 수 있도록 형성될 수도 있다.

상기 회전 시트는 PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PVDC(polyvinylidene chloride) 및 PI(polyimide), PET(polyethyleneterephthalate) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수도 있다.

상기 전극판의 일측에 상기 회전 시트에 부착되는 원료를 분리시키는 스크래퍼가 구비될 수도 있고, 상기 전극판 사이로 낙하하는 미들링을 회수하여 상기 원료 공급기로 공급하는 회수장치가 구비될 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 선별방법은, 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 장치로서, 원료를 마련하는 과정과; 상기 원료를 하전기로 이동시켜 하전시키는 과정과; 상기 하전된 원료를 이격되어 구비되어 전극부재의 둘레를 따라 회전하는 회전 시트를 구비하는 전극판 사이로 낙하시켜 선별하는 과정;을 포함하고, 상기 선별하는 과정에서 상기 하전된 원료를 상기 하전된 원료와 서로 반대의 극성을 갖는 상기 회전 시트의 표면에 부착시켜 선별하는 것을 특징으로 한다.

상기 원료를 하전시키는 과정에서 상기 원료를 하전시키는 하전기를 가열할 수도 있다.

상기 하전기는 상온에서 200℃ 범위에서 가열될 수도 있다.

상기 선별하는 과정에서 상기 회전 시트의 일측에 배치되는 스크래퍼를 상기 회전 시트에 접촉시켜 상기 회전 시트에 부착된 원료를 분리하여 선별 저장기에 수집할 수도 있다.

상기 하전된 원료 중 상기 전극판에 의해 선별되지 않은 미들링은 회수하여 일련의 과정을 반복하여 재선별할 수도 있다.

이때, 상기 원료는 석탄이고, 상기 주성분은 탄소이고, 상기 불순물은 회분 및 황 중 적어도 어느 하나일 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 원료 선별장치 및 그 선별방법은, 원료에 함유된 불순물을 용이하게 제거할 수 있다. 원료 중에 함유되는 성분의 정전극성 차이를 이용하여 주성분과 불순물을 선별하여 공정에 사용되는 원료의 순도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 불순물이 다량 함유되는 저가 및 저품위의 원료의 사용이 가능해져 제조 비용을 절감할 수 있다.

또한, 석탄 등과 같은 원료에 함유된 불순물, 예컨대 회분(ash contents), 황 등에 의한 환경 오염도 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 구성을 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 개략적인 구조를 보여주는 도면.
도 3은 원료 선별장치의 하전기의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 4는 선별기의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 5는 선별기의 측면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 사용 상태를 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명은 원료에 함유된 불순물을 선별하기 위한 선별장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 원료를 구성하는 주성분과 불순물의 정전극성 차이를 이용하여 원료를 구성하는 주성분과 불순물을 선별하는데 사용할 수 있다. 이하에서는 제철공정에서 사용되는 석탄으로부터 회분과 황을 선별하는 원료 선별장치 및 그 선별방법을 예로 들어 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 구성을 보여주는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 개략적인 구조를 보여주는 도면이고, 도 3은 원료 선별장치의 하전기의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 4는 선별기의 내부 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 5는 선별기의 측면도이다.

원료 선별장치는 원료를 공급하는 원료공급기(100)와, 원료공급기(100)에서 공급되는 원료를 하전시키는 하전기(200)와, 하전기(200)에서 하전된 원료를 극성에 따라 분리시키기 위한 정전 선별기(300) 및 정전 선별기(300)에서 선별되어 낙하하는 원료를 수집하는 선별 저장기(400)를 포함한다.

원료공급기(100)는 원료, 예컨대 석탄을 저장하는 원료 저장기(110)와, 원료 저장기(110)에서 배출되는 원료를 하전기(200)로 이동시키는 가스공급기(120)를 포함한다.

원료 저장기(110)는 소정의 크기로 분쇄된 석탄을 저장하며, 원료 저장기(110)의 하부에는 석탄을 하전기(200)로 공급하기 위한 원료공급배관(112)이 구비된다. 그리고 원료공급배관(112)에는 원료 저장기(110) 내에 수용된 석탄을 일정 량씩 절출하기 위한 제1밸브(114)가 구비된다.

가스공급기(120)는 원료 저장기(110)에서 원료공급배관(112)으로 절출되는 석탄을 하전기(200)로 이동시키기 위한 가스, 예컨대 공기를 공급한다. 가스공급기(120)에는 원료공급배관(112)으로 가스를 공급하기 위한 가스공급배관(122)이 연결되고, 가스공급배관(122)에는 공급되는 가스량을 조절하기 위한 제2밸브(123)가 구비된다. 또한, 가스공급기(120)에는 가스공급배관(122)을 통해 원료공급배관(112)으로 공급되는 가스 중에 함유된 수분을 제거함으로써 석탄의 하전 및 선별 효율의 저하를 억제하기 위한 제습기(124)가 구비될 수도 있다. 제습기(124)는 가스공급기(120)의 전방, 예컨대 가스공급기(120)와 제2밸브(123) 사이에 구비될 수 있다.

하전기(200)는 원료공급기(100)에서 공급되는 석탄을 이동시키며 하전시키기 위한 하전관(202)을 포함한다.

하전관(202)은 중공의 관형상으로 이루어지며, 석탄이 하부에서 상부 방향으로 이동하도록 상하방향으로 배치된다. 하전관(202)의 내벽에는 나사산 등과 같은 요철구조(203)가 형성될 수 있다. 요철구조(203)는 석탄 입자와 하전관(202)의 내벽 간의 충돌 및 마찰 확률을 높이기 위한 것으로서 석탄 입자의 하전 효율을 높일 수 있다. 또한, 하전관(202) 내부에는 구리(Cu) 등과 같은 하전물질이 형성될 수도 있다. 이와 같은 구성을 통해 석탄 입자는 하전관(202)을 따라 이동하면서 석탄 입자 간의 충돌, 석탄 입자와 하전물질 간의 충돌 및 마찰을 통해 음전하(-) 또는 양전하(+)를 갖도록 하전된다. 이때, 석탄 입자 중 주원료인 탄소(C) 성분은 양전하를 띠도록 하전되고, 황(S) 성분 및 회분은 음전하를 띠도록 하전된다. 석탄 입자가 하전되는 원리는 입자가 서로 다른 입자 또는 하전물질에 충돌 또는 마찰하게 되면 일함수(work function) 값의 차이에 의해 두 물질의 페르미 준위가 같아지는 방향으로 전자의 이동이 일어나게 되고, 이로 인해 충돌 또는 마찰 후 입자가 서로 분리되면 전자의 과잉 또는 부족 현상이 발생하여 입자는 양전하(+) 또는 음전하(-)를 띠게 되는 것이다.

이때, 석탄 입자의 하전 효율을 향상시키기 위하여 하전관(202)에 가열장치(204)를 구비할 수도 있다. 가열장치(204)는 유도가열코일이나 면상발열체 등으로 형성될 수도 있으며, 하전관(202)의 외주면을 감싸도록 형성되어 하전관(202)을 균일하게 가열할 수 있다. 하전관(202)은 가열장치(204)를 이용하여 200℃ 이하의 온도로 가열함으로써 탄소, 황, 회분 등 석탄 입자의 하전 효율을 향상시킬 수도 있다.

상하방향으로 배치되는 하전관(202)은 원료공급배관(112)과의 연결을 위해 그 하부가 원료공급관 측으로 절곡되어 형성되고, 그 상부는 원료를 정전 선별기(300)에 투입하기 위하여 정전 선별기(300) 측으로 절곡되어 형성될 수 있다. 이때, 정전 선별기(300) 측으로 절곡된 하전관(202)의 상부에서 하전된 석탄 입자의 하전율이 저하될 수도 있다. 이에 정전 선별기(300)의 상부에 하전된 석탄 입자의 하전효율을 향상시키는 동시에 하전된 석탄 입자의 이동 방향을 제어하는 보조 하전기(204)가 구비될 수도 있다. 보조 하전기(204)는 하전된 입자를 내부에서 회오리와 같이 회전시키며 하전시키는 사이클론 방식으로 구동될 수 있다. 보조 하전기(204)에는 하전관(202)을 따라 이동하면서 하전된 석탄 입자 중에 포함된 수분을 제거하는 동시에, 미세 분진을 제거하기 위한 집진장치(210)가 구비될 수도 있다. 원료공급기(100)에서 석탄을 하전기(200)로 이동시키기 위해 공급되는 가스, 즉 공기는 제습기(124)에 의해 수분이 제거된 상태지만, 석탄 중에 함유된 수분은 하전 효율을 향상시키기 위해 하전관(202)을 가열하는 과정에서 증발하여 하전관(202) 내에 존재할 수 있다. 이와 같이 하전관(202) 내에 수분이 존재하면 석탄 입자의 하전 효율이 저하되므로 집진장치(210)에서 분진을 제거하는 동시에 수분을 제거한 후 보조 하전기(204)에서 하전된 석탄 입자를 다시 하전시킴으로써 하전 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

보조 하전기(204)에는 하전된 석탄 입자를 정전 선별기(300)로 배출하는 배출관(206)이 구비될 수 있다.

또한, 배출관(206) 하부에는 보조 하전기(204) 내부에서 회전하면서 배출되는 하전된 석탄 입자의 이동 속도를 완충시키기 위한 완충판(302)이 구비될 수도 있다. 완충판(302)은 한 쌍이 이격되어 구비되어 그 사이로 하전된 석탄 입자를 정전 선별기(300)로 배출시키도록 형성된다. 완충판(302)은 보조 하전기(204)에서 고속으로 배출되는 하전된 석탄 입자가 외부로 유출되는 것을 억제할 수도 있다. 또한, 완충판(302)에는 진동장치(304)가 구비될 수도 있다. 진동장치(304)는 완충판(302)을 진동시켜 배출구를 통해 배출되는 하전된 석탄 입자의 진행 속도를 더욱 완화시킬 수 있다. 또한, 진동장치(304)는 완충판(302)으로 배출되는 하전된 석탄 입자를 완충판(302) 사이에 분산시켜 정전 선별기(300) 사이로 균일하게 투입될 수 있도록 할 수도 있다.

정전 선별기(300)는 서로 이격되어 배치되는 전극판(320a, 320b) 및 전력공급장치(360)를 포함한다. 정전 선별기(300)는 하전된 석탄 입자들이 낙하 및 선별되면서 발생하는 분진이 확산되는 것을 방지하기 위하여 챔버(301) 내에 설치될 수도 있다. 전극판(320a, 320b)은 양전하를 띠는 탄소 입자를 분리하기 위한 음극판(320a)과, 음전하를 띠는 황 입자 및 회분을 분리하기 위한 양극판(320b)을 포함할 수 있다. 음극판(320a)과 양극판(320b)은 소정의 면적을 갖도록 형성되는 전극부재(322)를 포함하여 구성되며, 전극부재(322)는 격자형태로 배열되도록 형성될 수도 있다. 음극판(320a)과 양극판(320b)은 서로 이격되어 대향하도록 배치되며, 상부에서 하부로 갈수록 이격거리가 멀어지도록 배치될 수 있다. 즉, 음극판(320a)과 양극판(320b)은 경사면을 가지도록 기울어져 배치될 수 있다. 이때, 음극판(320a)과 양극판(320b)은 20 내지 60℃ 정도의 각도를 이루며 배치될 수 있으며, 음극판(320a)과 양극판(320b)의 상부(또는 하부)에는 음극판(320a)과 양극판(320b)의 각도를 조절하기 위한 각도조절장치(326)가 구비되어 상기 제시된 범위 내에서 상기 음극판(320a)과 양극판(320b) 간의 각도를 조절할 수도 있다. 전극부재(322)는 커넥터(325)를 통해 각도조절장치(326)에 연결될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 음극판(320a)과 양극판(320b)은 하전기(200)(또는 보조 하전기(204))에서 배출되어 음극판(320a)과 양극판(320b)의 사이로 낙하하는 하전된 석탄 입자의 양이나 선별 효율에 따라 그 각도를 조절할 수 있다. 예컨대 음극판(320a)과 양극판(320b) 사이로 낙하하는 석탄 입자의 양이 많은 경우 음극판(320a)과 양극판(320b) 간의 각도를 증가시킬 수 있다. 또는 선별 효율을 증가시키기 위해서 음극판(320a)과 양극판(320b) 간의 각도를 감소시킬 수 있다.

전력공급장치(360)는 각각의 전극부재(322)에 전력을 공급한다.

한편, 전극부재(322)의 둘레에는 전극부재(322)의 상하 길이방향을 따라 회전하도록 구비되는 회전 시트(329)가 구비될 수도 있다. 전극부재(322)의 하부(또는 상부)에는 풀리 등과 같은 구동장치(328)가 구비되어 회전 시트(329)를 전극ㅂ부재(322)의 외부에서 회전시킬 수도 있다. 회전 시트(329)는 PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PVDC(polyvinylidene chloride), PI(polyimide), PET(polyethyleneterephthalate)등과 같은 합성수지를 이용하여 제조될 수 있으며, 전극부재(322)에서 발생하는 전기장을 투과시킬 정도의 두께로 형성될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면 회전 시트(329)는 하부에 구비되는 구동장치(328)의 구동을 통해 회전하는데, 회전 시트(329)의 상부측은 각도조절장치(326)에 접촉되어 있어 회전 시 각도조절장치(326)와의 마찰에 의해 회전 시트(329)가 손상될 수 있다. 따라서 각도조절장치(326)에서 전극부재(322)가 연결되는 중심부는 고정되고, 그 외주면을 회전 가능하도록 형성함으로써 회전 시트(329)가 원활하게 회전할 수 있도록 할 수도 있다.

이와 같은 구성을 통해 하전된 석탄 입자는 전극판(320a, 320b) 사이, 즉 음극판(320a)과 양극판(320b) 사이로 낙하하면서 양전하를 띠는 탄소 입자와, 음전하를 띠는 황 입자 및 회분이 서로 반대 극성을 띠는 전극판(320a, 320b) 쪽으로 이동한다. 이에 전극부재(322)의 둘레를 따라 회전하는 회전 시트(329)에 각각의 입자가 부착되고, 회전 시트(329)에 부착된 입자는 회전 시트(329)의 표면에 부착된 상태로 회전 시트(329)와 함께 회전하게 된다.

전극판(320a, 320b)의 일측, 바람직하게는 외측에는 스크래퍼(340)가 구비될 수 있다. 스크래퍼(340)는 회전 시트(329)의 표면, 바람직하게는 회전 시트(329)의 폭방향을 따라 접촉되도록 구비되어 회전 시트(329)에 부착된 입자를 회전 시트(329)로부터 분리한다. 이때, 전극판(320a, 320b)은 각도 조절이 가능하도록 구성되기 때문에 스크래퍼(340)는 전극판(320a, 320b)이 이루는 각도에 따라 좌우방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

전극판(320a, 320b) 하부에는 복수의 선별 저장기(410, 420, 430)가 구비된다. 선별 저장기(410, 420, 430)는 음극판(320a) 측에 하나, 양극판(320b) 측에 하나 그리고 음극판(320a)과 양극판(320b) 사이에 하나가 구비될 수 있다. 각각의 선별 저장기(410, 420, 430)는 나란하게 구비되고, 인접한 선별 저장기(410, 420, 430)의 상부에는 상부에서 낙하하는 석탄 입자, 예컨대 탄소 입자, 황 입자 및 회분이 상호 혼합되지 않도록 분리판(350)이 구비될 수 있다. 분리판(350)은 경사면을 갖도록 형성되고, 각도조절장치(352)에 의해 경사면의 기울기를 조절할 수 있도록 구성되어 전극판(320a, 320b)으로부터 낙하하는 석탄 입자가 선별 저장기(410, 420, 430)로 원활하게 유입될 수 있도록 한다.

하전기(200)를 따라 이동하는 과정에서 하전되지 못한 입자들 또는 하전된 석탄 입자들 중 전극판(320a, 320b)에 부착되지 못한 입자들은 전극판(320a, 320b) 사이로 그대로 낙하하게 된다. 이렇게 낙하하는 석탄 입자, 예컨대 미들링은 음극판(320a)과 양극판(320b) 사이에 구비되는 선별 저장기(430)로 투입된다. 선별 저장기(430)에 저장된 미들링은 별도로 마련된 이송배관, 컨베이어벨트 등과 같은 회수장치(500)를 통해 원료공급기(100) 측으로 이송될 수 있다. 원료공급기(100) 측으로 이송된 미들링은 미들링 저장기(520)에 저장되고, 미들링 저장기(520)는 원료공급배관(112)에 미들링 공급배관(522)으로 연결될 수 있다. 미들링 공급배관(522)에는 미들링의 배출량을 조절하기 위한 제3밸브(524)가 구비될 수 있다. 미들링 저장기(520)에서 배출되는 미들링은 미들링 공급배관(522)을 통해 원료공급배관(112)으로 유입되고, 가스공급기(120)에서 공급되는 가스를 이용하여 하전기(200)로 이동시킬 수 있다. 하전기(200)에서는 원료공급배관(112)으로부터 공급되는 석탄 원료, 미들링 또는 그 혼합물을 하전시켜 정전 선별기(300)로 투입하여 주원료인 탄소 성분과 불순물인 회분 및 황 성분을 선별할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 형태에 따른 원료 선별방법에 대해서 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 사용 상태를 보여주는 도면이다.

원료 저장기(110)에 마련된 원료, 예컨대 석탄을 원료공급배관(112)으로 불출하고, 가스공급기(120)에서는 가스, 예컨대 공기를 가스공급배관(122)으로 공급하여 원료공급배관(112)으로 불출된 석탄을 하전기(200)로 이동시킨다. 이때, 가스공급기(120)에서 공급되는 공기는 그 전방에 구비되는 제습기(124)를 거치면서 수분이 제거된다.

하전기(200)로 이동된 석탄은 하전관(202)을 따라 상승 이동하면서 석탄 입자 간, 하전물질 및 하전관(202) 내벽의 요철구조(203)와 충돌 및 마찰을 반복하면서 성분별로 음전하 및 양전하를 갖도록 하전된다. 여기서는 석탄 중의 탄소 입자는 양전하로, 황 입자와 회분은 음전하로 하전된다. 석탄 입자를 하전시킬 때 가열수단으로 하전관(202)을 소정 온도 200℃ 이하의 온도로 가열함으로써 하전 효율을 향상시킬 수도 있다.

하전관(202)을 따라 이동하면서 하전된 입자들은 하전관(202) 말단의 보조 하전기(204)를 거치면서 하전효율이 높아지고, 미세한 분진 및 수분은 집진장치(210)를 통해 제거된다.

하전된 입자들은 보조 하전기(204)에서 완충판(302)을 거쳐 정전 선별기(300)로 투입된다.

정전 선별기(300)의 전극판(320a, 320b)은 전력공급장치(360)로부터 약 10000 내지 30000V의 전압을 인가받아 음극판(320a)과 양극판(320b)은 각각 음전하와 양전하를 띠게 된다. 정전 선별기(300)로 투입된 입자들은 전극판(320a, 320b) 사이로 낙하하면서 양전하로 하전된 탄소 입자는 음극판(320a)에, 음전하로 하전된 황 입자 및 회분은 양극판(320b)에 부착된다. 보다 바람직하게는 입자들은 음극판(320a)과 양극판(320b)의 둘레를 회전하도록 구비되는 회전 시트(329)의 표면에 부착된다. 그리고 전극판(320a, 320b), 즉 음극판(320a)과 양극판(320b)에 부착되지 못한 입자들은 전극판(320a, 320b) 사이로 그대로 낙하하게 된다. 이때, 회전 시트(329)는 하전된 입자가 낙하하는 정전 선별기(300)의 중심부에서는 하강하고 외측에서는 상승하는 방향으로 회전하는 것이 좋다. 이는 낙하하는 입자가 회전 시트(329)에 용이하게 부착되도록 하기 위함이다.

이후 회전 시트(329)에 부착된 입자들은 회전 시트(329)를 따라 회전하다가 회전 시트(329) 외측에 구비되는 스크래퍼(340)에 접촉되어 회전 시트(329)로부터 분리되면서 선별 저장기(410, 420)로 투입된다. 그리고 전극판(320a, 320b) 사이로 낙하하는 입자, 즉 미들링은 전극판(320a, 320b) 사이에 구비되는 선별 저장기(430)로 투입되어 회수장치(500)에 의해 미들링 저장기(520)로 이송된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 원료 공급기 200: 하전기
202: 하전관 204: 보조 하전기
210: 집진기 300: 정전 선별기
320a, 320b: 전극판 329: 회전 시트
400: 선별 저장기

Claims (20)

1. 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 장치로서,
   원료를 공급하는 원료공급기와;
   상기 원료공급기에서 공급되는 원료를 하전시키는 하전기와;
   상기 하전기에서 하전된 원료를 극성에 따라 분리시키기 위한 정전 선별기; 및
   상기 정전 선별기에서 선별되어 낙하하는 원료를 분리하여 수집하는 선별 저장기;
   를 포함하고,
   상기 정전 선별기는 이격되어 배치되는 전극부재와, 상기 전극부재의 외부를 감싸며 회전하는 회전 시트를 구비하는 전극판을 포함하는 원료 선별장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 원료공급기는,
   원료를 저장하는 원료 저장기와;
   상기 원료 저장기에서 배출되는 원료를 상기 하전기로 이동시키는 가스공급기를 포함하는 원료 선별장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 가스공급기의 전방에는 제습기가 구비되는 원료 선별장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 하전기는 상기 원료공급기에서 공급되는 원료가 이동하며 하전되는 하전관을 포함하는 원료 선별장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 하전관의 내부에는 요철구조가 형성되는 원료 선별장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 하전관에는 가열장치가 구비되는 원료 선별장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 하전관의 단부에는 상기 하전기에서 하전된 원료를 수집하여 상기 정전 선별기에 투입하는 보조 하전기가 구비되는 원료 선별장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 보조 하전기는 사이클론 방식으로 구동되는 원료 선별장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 보조 하전기에는 상기 하전된 원료 중에 포함된 분진 및 수분을 집진하는 집진기가 구비되는 원료 선별장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극판은 음극판과, 상기 음극판과 이격되어 구비되는 양극판을 포함하고, 상기 음극판과 상기 양극판은 하부가 외측을 향하도록 경사지게 배치되는 원료 선별장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 음극판과 양극판은 거리 및 각도 중 적어도 어느 한 가지를 조절할 수 있도록 형성되는 원료 선별장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 회전 시트는 PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PVDC(polyvinylidene chloride) 및 PI(polyimide), PET(polyethyleneterephthalate) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 원료 선별장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 전극판의 일측에 상기 회전 시트에 부착되는 원료를 분리시키는 스크래퍼가 구비되는 원료 선별장치.
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극판 사이로 낙하하는 미들링을 회수하여 상기 원료 공급기로 공급하는 회수장치가 구비되는 원료 선별장치.
15. 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 장치로서,
    원료를 마련하는 과정과;
    상기 원료를 하전기로 이동시켜 하전시키는 과정과;
    상기 하전된 원료를 이격되어 구비되어 전극부재의 둘레를 따라 회전하는 회전 시트를 구비하는 전극판 사이로 낙하시켜 선별하는 과정;을 포함하고,
    상기 선별하는 과정에서 상기 하전된 원료를 상기 하전된 원료와 서로 반대의 극성을 갖는 상기 회전 시트의 표면에 부착시켜 선별하는 원료 선별방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 원료를 하전시키는 과정에서 상기 원료를 하전시키는 하전기를 가열하는 원료 선별방법.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 하전기는 상온에서 200℃ 범위에서 가열되는 원료 선별방법.
18. 청구항 15에 있어서,
    상기 선별하는 과정에서 상기 회전 시트의 일측에 배치되는 스크래퍼를 상기 회전 시트에 접촉시켜 상기 회전 시트에 부착된 원료를 분리하여 선별 저장기에 수집하는 원료의 선별방법.
19. 청구항 15에 있어서,
    상기 하전된 원료 중 상기 전극판에 의해 선별되지 않은 미들링은 회수하여 일련의 과정을 반복하여 재선별하는 원료 선별방법.
20. 청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료는 석탄이고, 상기 주성분은 탄소이고, 상기 불순물은 회분 및 황 중 적어도 어느 하나인 원료 선별방법.

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