KR20150051194A

KR20150051194A - 금속 광물의 풍력을 이용한 건식 비중 선광법

Info

Publication number: KR20150051194A
Application number: KR1020150043632A
Authority: KR
Inventors: 정인관
Original assignee: 정인관
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-05-11

Abstract

(1) 기술분야
본 발명은 금속 광물의 선광법에 관한 것으로서 종래는 물에 의하여 광물과 불순물(맥석)의 비중의 차이를 이용하여 선광을 하여왔다. 본 발명은 물에 의한 비중 선광법(습식 비중 선광법) 대신에 풍력에 의한 건식 비중 선광법에 관한 것으로서 선광매체를 바꾸는 목적은 물 없이 선광이 가능한 점, 전천후 작업이 가능한 점, 공해에서 완전 자유러운 점, 여러곳에 300％이상의 경쟁력 제고가 되기 때문이다.
(2) 해결하려는 과제.
모든 금속 광물은 분쇄, 선광 제련을 거쳐 채광된 저품위의 광석이 비로서 100％ 품위의 상품이 되어지므로 시장에서 거래하게 되는데, 분쇄 선광을 하여 금속 광물과 불순물(맥석)을 분리하는 과정을 정광과정이라고도 하며 비로서 제련소에 보내는 거래단위가 된다. 종래는 선광과정을 광물과 불순물(맥석)의 비중의 차를 이용물로서 선광을 하여 왔는데(습식 선광법) 본 발명은 물대신 풍력을 이용하여 선광을 하려는 것이다.(건식 선광법)
3) 과제의 해결 수단
물을 풍력으로 바꾸자면 위선 먼저 8가지 어려운 과제를 해결하여야 된다. 1) 전공정이 밀폐속에서 이루어져야 된다 2) 공정이 전자동으로 간편 단순하게 되어야 한다. 3) 전기계와 기계 사이의 원자재 운반공정이 밀폐속에서 공기 콘베어로 처리되어야 한다. 4) 비중차 선광이 연속적으로 쉽게 간편하게 끝나야 된다. 5) 무인 자동화공정이 되어야 한다. 6) 건식 분쇄공정에서 분진발생이 전혀 없어야 된다. 7) MCC와 control panel이 전자동화가 되어야 한다. 8) 한텀(한라인)이 종래와 같아야 좋다. 위 8가지 해결 조건중 한가지가 불가해도 풍력을 이용한 건식 금속 광물의 비중 선광법은 불가능하다.
4) 효과 등.
물에 의한 금속 광물의 비중 선광이 풍력에 의한 비중 선광방법으로 바뀌면 1) 물없어도 추운 겨울에도 작업할 수 있는 전천후 작업이 가능하고, 2) 공해에서 완전 자유러우며, 3) 기업조건이 여러곳에서 300％이상의 경쟁력이 생겨 금속 광업 접근성이 아주 편해질 수 있으며 여러곳에 반대급부가 파생될 수 있다.

Description

금속 광물의 풍력을 이용한 건식 비중 선광법{Dry Concentrate Method Of Metal Ore Use the Wind Power}

본 발명은 금속 광물의 선광법에 관한 것으로서 종래는 물에 의하여 광물과 분순물(맥석)의 비중의 차이를 이용하여 선광을 하여 왔다 본 발명은 물에 의한 비중 선광법(습식 비중 선광법이라고도 함) 대신에 풍력에 의한 건식 비중 선광법에 관한 것이다.

*지구는 111가지의 원소(원자)로 구성되어 있다 광물은 원소끼리의 화합물을 말하는데 5가지의 조건이 맞아야 한다. 1) 자연산이냐? 2) 무기 기원이냐? 3) 고체냐? 4) 화합물이냐? 5) 결정질이냐 이다. 암석은 광물의 집합체로 볼 수 있다. 광물은 실용학적으로 금속 광물과 비금속 광물로 나뉘어지며 비금속 광물은 생긴 그 상태대로 산업에 이용하게 되며 금속 광물은 광석을 분쇄, 선광, 제련과정을 거쳐 금속 광물을 추출한 다음에 산업에 이용하게 된다.

금속 광물의 대표적 광물은 금, 은, 연, 동, 철, 니켈, 그럼, 등등으로서 국가나 집단의 부의 상징이며 선진 후진을 가름하기도 하며 경제력을 평가하는 잣대가 된다. 우리나라는 59가지의 원소만을 법정 광물로 지정하여 광업법으로 관장하고 전담 부서와 전담 장관이 있다. 특히 우리나라는 광물중에서 1) 유연탄 2) 우라늄, 3) 철, 4) 구리 5) 아연 6) 니켈을 6대 정략 광물이라 하여 국력을 경주 수급에 신경을 쓰고 있다. 지구상에서 원소는 모든 물체의 근원요소이지만 59종 광물은 모든 산업(공업)의 원천이며 경제의 근원 인프라로서 2012년 나라의 세계 수출 6위의 위업을 달성한 원자재인 것이다. 우리나라는 자원(원소)의 극빈국으로서 6대 정략 광물은 국가발전의 핵심원소인데 우리나라는 부존 자체가 거이 없는 것이다. 2012년도 통계에 의하면 우리나라는 유연탄 수입 세계 1위 철광석 수입 세계 3위 동광 수입 세계 4위이며 외화 약 400억불이 지불된 바 있다. 선광기술은 금속 광물을 광석에서 광물 원소를 추출하여 순도(품위)를 높이는 원천기술로서 금속 광물을 얻기 위한 100％ 필수과정이며 금속 광물 이외의 불순물(맥석)을 제거하는 절대공정이며 정광공정이라고도 한다. 금속 광물은 선광과정을 거치면 비로서 제련소에 매광조건이 된다. 희귀금속 광물 금, 은, 일 경우 불순물(맥석)의 함유량은 99％가 넘는 것이 상식이며 구리광석일 경우 평균 불순물(맥석) 함량이 95％ 수준이 평균수치이다.

선광이 없는 광물은 없으며 광물하면 이미 선광과정을 거친 것이다. 선광과정을 거치지 않는 광물은 광석일 뿐이며 특히 금속 광물에 있어 선광은 광업의 인프라로서 필수의 절대과정이라 할 수 있다.

금속 광물을 얻으려면 반듯이 광석을 분쇄하는 공정을 거쳐 광석을 가루로 만들고(입도＃100매슈 이상) 선광이란 과정을 거치고 다음으로 제련과정을 거쳐 순도 100％의 광물을 얻는다. 본 발명의 한계는 분쇄와 선광까지를 말하는 것으로서 광물을 얻는 중간과정으로 금속 광물이 아닌 불순물(맥석이라고 함)을 제거하는 과정을 말한다. 원래 땅속에 묻혀 있는 광물은 품위가 매우 낮으며 희귀금속 금, 은의 경우 품위(성분)측정단위를 1톤의 100만의 1 즉(g)를 사용하며 기타 광물은 100분율 ％을 사용한다. 광물의 순도를 높이기 위해 분쇄와 선광의 과정을 꼭 거치는데 광물마다의 특성중의 하나가, 비중(무개)이 모두 다르다는 점이다. 비중의 기준은 4℃의 물의 무개를 "1"로 할 때 금속 광물의 비중은 금(Au)은 19.3, 은(Ag)은 10.5, 철(Fe)은 7.9, 구리(Cu)는 9, 닉켈(Ni)은 8.9, 텅스탠(W)은 19.3 맥석 비중은 약 1.8 등등이다. 종래기술은 채광된 광석을 모두 가루로 만들고(분쇄) 각 금속 광물과 불순물(맥석)의 비중의 차를 이용하여 광물과 불순물을 분리하여 왔다 습식 비중 선광법이라 하고 현제까지 금속 광물 선광 현장에서는 유일한 이 방법만을 사용하고 있다.

그러나 그 비용과 기술력과 기능력 과정이 몹시 방대하고 어렵고 힘들고 비용발생을 감당하기 어렵고 시간이 많이 소비되고 공해에 완전 자유롭지 못하고 겨울철 물의 동결기간은 작업이 중단되는 등 많은 개선책 마련에 시간과 신경을 쓰면서 그럭저럭 현제까지 오고 있다. 그러나 금속 광물의 매장량과 선광설비(분쇄설비 포함)만 완비되고 가동이 되면 하루 아침에 국가의 위상이 달라진다.("예" 남아공, 칠례, 일본 모로코 등) 그러므로 강대국이 아니면 선광설비는 한 국가의 능력으로 불가능한 것으로 인식되 매이져들이 동원되어 왔다. 근대에 와서 많은 국가들이 여러면에서 산업이 진흥되고 기술이 발달하여 왔다. 그러면서, 경제의 인프라가 자원(소재)인 것을 깨달으면서, 자국 자원 보호정책이 심각하게 팽배해지고 있다. 본 발명의 해결코저 하는 과제는 물을 이용한 금속 광물의 습식 비중 선광법을 물 대신에 풍력을 이용하여 동일한 효과 이상을 얻으려는데 있다. 무척 어려운 문제가 도사리고 있지만 문제점, 어려운점이 해결해지면 경쟁력 차원만이 아닌 많은, 좋은 반대급부와 후방효과가 올 것으로 보고 있다.

본 발명의 목적, 취지, 내용이 물을 이용한 금속 광물의 비중차를 이용한 습식 비중 선광법을 풍력을 이용한다는 조건의 차 외에는 같은 내용이다. 즉 풍력을 이용한 금속 광물의 비중차를 이용한 건식 비중 선광법이다. 매체가 물대신 풍력을 이용하는 것 뿐인데, 습식이 건식으로 바꾸어지는 문제는 대단한 결론차를 얻을 수 있다. 그러나 물대신에 풍력을 사용하는데는 절대 불가능으로 생각되는 전제조건이 해결되어야 한다. 1) 모든 과정(공정)이 밀폐속에서 이루어져야 한다.(완전 밀폐속이 아니면 분진 소동을 피할길이 없고, 무조건 낙제이다) 2) 공정이 전자동으로 간편하게 이루어져야 한다.(복잡하면 밀폐공간의 작업이 불가하다) 3) 기계 기계간의 운반공정이 전부 공기 콘베어로 이루어져야 한다. 4) 비중 선광이 자동으로 간단하게 완벽하게 처리되어야 한다(조정장치까지) 5) 무인 자동화 공장처럼, 전자동화로 연속작업이 이루어져야 된다. 6) 건식 분쇄 미분쇄 공정에서 분진발생율이 100％ 없어야 되며 순간적으로 이루어져야 한다. 7) 각 전동기(모터)의 기동, 정지 비상 차단, 제어, 적산, 조정, 계전이 완전 연속 자동화가 가능하여야 된다. 8) 1텀(한라인)의 능력(Capacity)을 같게할 필요가 있다.(시간당 5TON 일일 100TON)

본 발명은 상기 8항목의 기술상의 문제점, 고려할 점, 극복할 점을 숙고하여 Plant을 설계하였고, 필요한 부문을 보완하며 제작을 필하고, 가동시험도 마쳤다. 분쇄공정의 내마모성 부품은 스웨댄 전문회사와 공조하여 텅스탠 소결강으로 보완도 필하였다. 개선, 개혁, 발명이 쉽지 않음은 공지하고 있는 사실이다. 실용화에 하자없도록 준비하고 있다.

금속 광물의 풍력에 의한 건식 비중 선광법이 성공하여 가능해짐으로서의 발명의 효과를 예거한다면 다음과 같다 1) 엄청난 투자가 필요한 많은 시간이 소요될 정치식 Plant의 고정관념에서 이동 Plant가 가능하여진다. 2) 전천후 설비가 가능하므로서 전천후 작업이 가능하여진다.(동절작업이 가능해지며, 물 없이 작업이 이루어질 수 있다) 3) Plant 제작비, 설치비 설치시간 등이 300％이하로 경쟁력에 차등이 생긴다. 4) 공해에서 완전 자유러울 수 있다.(맥석의 리싸이클 이용 및 AS에서의 해방) 5) 모든 경비와 시간이 300％이상 절감되므로서, 유동성 대비에 여유러워진다. 6) 설치면적이 300％이하로 축소가 가능해짐으로서 여러곳에 많은 여유가 생긴다. 7) 동력이 300％이상 절감되므로서, 이동식 발전기 사용이 가능해지며, 동력애로에서 해방이 된다. 8) 여러곳에 자금, 기술, 기능, 인력, 동력 유동성 대비에, 부담이 300％이하로 절감되므로서, 경쟁력이 급상승된다. 전술한 모든 효과가 외국에서 광업을 할 수 있는 기회 포착, 지주율 확보, 광업권 혹은 지분확보 등등의 기회로 연결될 수도 있으며 여러가지 여유가 생길 수 있다.

본 발명인 금속 광물의 풍력에 의한 건식 비중 선광법 설비의 기계 일람의 번호에 의한 간단한 설명은 다음과 같다. ① Jaw crusher(파쇄기) ② Belt-conveyor(이송기) ③ Mill concentrator(선광미분기) ④ EX-hust-Fan(배풍기) ⑤ Classifire(분리기) ⑥ Cyclon(포집기) ⑦ Screw conveyor(스크리우 이송기) ⑧ Dust collector(집진기) ⑨ M·C·C control panel(전동기 자동제어 판넬) ⑩ Weiht scale(계량기)이다 본 선광법 기본 설비는 종래와 같이 시간당 5톤, 1일 100톤이며 필요에 따라 1 텀을 ×10하면 1일 천톤의 선광설비가 된다. ①②번 기계 이외의 전공정이 밀폐된 공간(DUCT)에서 이루어지며 완료된다. 본 선광법의 설비의 핵심은 전자동으로 연속적으로 금속 광물과 불순물(맥석)을 분리하는 ⑤번 Classifier(원심분리기)와 원료 투입 필요한 풍력 투입 미분된 광석의 배출 적당한 풍량과 풍력을 조절 시간당 5톤의 원광석(-50^MM)을 순간적으로 미분쇄 처리하는 ③번 선광 미분쇄기와 배풍기이면서 흡풍을 (Negative) 강하게 유도하여 분진발생을 억제하며 공기 콘베어 역활을 감당하는 ④번 Exhaust Fan(배풍기)에 있다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다. [도 4]의 사용 기계류 일람에 준하여 설명하면

① Jaw crusher(파쇄기)→광석 크기 Ø250^MM이하를 시간당 5톤을 투입하면 파쇄기는 그 즉시 크기 Ø50^MM이하로 분쇄하여 ② 이송기 위에 떨구어준다.

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② Belt-conveyor(이송기)→①번 파쇄기에서 파쇄된 -50^MM 광석을 ③ 선광 미분쇄기 홉바까지 이송하는 역활로서, 분쇄된 원료를 시간당 5톤을 균등하게 보내는 역활 담당으로 제1공정이라고 한다.

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③ Mill-concentrator(선광 미분쇄기)→5가지 기능을 갖는다. A) 시간당 5톤의 일차 분쇄된 원료를 정량 공급하는 기능, B) 순간 미분쇄기능(투입된 원료는 3초내에 미분쇄) C) 시간당 5톤의 분쇄된 미분가루와 해당 풍량과 완전 혼합하는 기능, D) 순간 비중 원심분리기 ⑤번으로 풍송하는 기능, E) 적합한 풍량 풍압을 유지하는 기능.(분진발생이 생기지 않토록)

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④ Exhaust-Fan(배풍기)→필요한 풍량과 풍압을 만들고, 적절하게 조절 흡풍기능은 강하게 배풍기능은 약하게!

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⑤ Classifier(연속식 원심분리기)→순간 연속식 풍력 원심분리기이다. 배풍기의 흡풍기능으로 ⑥번 포집기에 들어가기전 순간적으로 원심분리기능으로 무거운 금속 광물은 외각으로 튕겨져 원심분리기속에 포집되어 로-타리 벤에 의해 금속 광물 용기에 배출된다. 내부의 비중이 가벼운 불순물은 연속식 흡풍력에 빨려 흡풍관(Duct)을 통하여 ⑥번 포집기에 원심포집력으로 포집되고 빈 흡풍은 흡풍기로 빨려 드러간다.

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⑥ Cyclon(포집기)→포집된 불순물(맥석)은 ⑦번 스크리우 이송기를 통하여 불순물 용기(M³BAG)에

⑦ Screw conveyor(스크리우 이송기)→계중! 창고에 이송된다.(특수용도로 Recycling됨)

⑧ Dust-collector(집진기)→흡풍기능을 강화시키기 위해 송풍기능에 분기관(Duct)을 통해 순환풍량을 30％±를 집진기로 보내어 배풍처리한다. 송풍라인과 선광 미분쇄기는 순환 풍압보다 -압이 되므로 분진발생이 억제된다.

⑨ M·C·C. control panel(전동기 자동제어판)→각 전동기, 입.출력, 부하조절, 비정상신호, 정상신호, 적산가동율 가득율 생산성 모두가 ⑨번 기능에 속한다. 책임감, 고도의 숙련성, 전체의 집집력이 요구되는 곳이다

⑩ Weiht scale(계중기)→참고로 비치한 저울(수동)이므로 생산에 영향을 주지 않는다. 상황에 따라 Hoist를 설치할 수 있다.

순서 기계별로 기능임무 등 목적에 준해서 발명을 실시하기 위한 구체적 설명을 하였다. 설명내용대로 금속 광물 원석을 정량 투입하면 풍력을 이용한 건식 비중 선광방법에 의하여 금속 광물과 불순물(맥석)이 비중차로 정확히 선광되어 지정용기에 연속적으로 비축된다.

Claims

A) 정량공급기(Feeder)기능과 B) 순간 미분쇄기능(투입원료를 3초내 미분쇄) C) 시간당 5톤의 미분쇄된 광석분을 풍력에 따라 운반되도록 바람속에 균일하게 혼합하는 기능, D) 미분화된 원료 광석분말을 시간당 5톤이상을 균일하게 비중분리기에 풍송하는 기능, E) 전 밀폐된 풍량이 같아 풍압이 같은 상황속에서 약간의 부족한 풍압상황을 주어 분진발생을 억제하는 풍압조정기능을 갖는 선광 미분쇄기(Mill-concentrator③)
시간당 5톤이상을 연속적으로 분진발생 없이 비중차로 금속 광물과 불순물(맥석)을 풍력으로만 분리하는 능력을 갖고 있는 비중원심분리 Classifire(분리기)⑤
흡풍과정에서 시간당 5톤이상의 미분화된 금속 광물 원료를 두가지의 완전한 비중분리와 포집과 집진을 분진발생 없이 처리하는 능력을 갖는 배풍기 ④ Exhaust-Fan