KR20150122327A - Apparatus and method for collecting liquied metal of metal smelting equipment - Google Patents

Apparatus and method for collecting liquied metal of metal smelting equipment Download PDF

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KR20150122327A
KR20150122327A KR1020140048189A KR20140048189A KR20150122327A KR 20150122327 A KR20150122327 A KR 20150122327A KR 1020140048189 A KR1020140048189 A KR 1020140048189A KR 20140048189 A KR20140048189 A KR 20140048189A KR 20150122327 A KR20150122327 A KR 20150122327A
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이창규
이고기
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

The present invention provides an apparatus for collecting molten metal of metal smelting equipment capable of more easily and conveniently collecting molten metal at high temperature smelted inside an electrolytic bath, and for continuously collecting molten metal at high temperature inside an electrolytic bath. According to the present invention, the apparatus for collecting molten metal of metal smelting equipment capable of collecting molten metal smelted in a crucible of metal smelting equipment comprises: an electrolytic bath filled with electrolyte; a heater for heating the electrolytic bath; a cathode material and an anode material installed inside electrolyte for applying current for electrolyzing to electrolyte; and a crucible arranged in the lower part of the anode material inside the electrolytic bath, and wherein smelted molten metal is contained. The collecting apparatus includes: a collecting mold filled with molten metal discharged from the crucible; and a collecting part installed between the crucible and the collecting mold, and for selectively discharging molten metal into the collecting mold while molten metal is moved from the crucible and stored in a molten state.

Description

금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치 및 용융 금속 수거 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COLLECTING LIQUIED METAL OF METAL SMELTING EQUIPMENT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a molten metal collecting apparatus and a molten metal collecting method for a metal smelting apparatus,

본 발명은 전해 공정을 통해 금속을 제련하는 금속 제련 설비에서 제조된 금속을 수거하기 위한 용융 금속 수거장치 및 수거 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a molten metal collecting apparatus and a collecting method for collecting metals manufactured in a metal smelting facility for smelting metal through an electrolytic process.

예를 들어, 주로 자석용으로 사용되는 네오디늄(Nd;Neodynium) 금속의 제련 방법은 전기분해공정을 이용한 전해공정을 통해 이루어진다. 네오디늄에 대한 전해공정은 전해질로 LiF와 NdF3의 용융염이 사용되고, 양극재로는 그라파이트(graphite)가 사용되고, 음극재로 몰리브데늄(Mo;Molybdenum)이 사용된다.For example, the smelting method of neodynium (Nd) metal, which is mainly used for magnets, is performed through an electrolytic process using an electrolysis process. In the electrolytic process for neodymium, a molten salt of LiF and NdF 3 is used as an electrolyte, graphite is used as a cathode material, and molybdenum (Mo) is used as an anode material.

원료인 Nd 산화물(Nd2O3) 또는 Nd/Pr 혼합산화물(Nd2O3/Pr6O11)을 전해질에 투입하여 금속을 제조한다.Nd oxide (Nd 2 O 3 ) or Nd / Pr mixed oxide (Nd 2 O 3 / Pr 6 O 11 ) as a raw material is charged into the electrolyte to produce a metal.

대략 1100℃ 이상의 용융염에 상기 원료를 투입하고 설비에 전기를 인가하게 되면 음극재에서 Nd 금속 또는 Nd/Pr 금속이 액상으로 형성된다. When the raw material is charged into a molten salt of about 1100 ° C or more and electricity is applied to the equipment, Nd metal or Nd / Pr metal is formed into a liquid phase in the anode material.

액상인 용융 금속은 용융염과의 비중차에 의해 설비의 전해조 하부에 설치된 Mo 도가니에 가라앉게 된다. 전해조 하부에 가라앉은 액상의 용융 금속은 전해조 외부에서 Mo 재질의 바스켓으로 퍼올리거나, 도가니 자체를 전해조에서 외부로 빼내서 수거한다.The molten metal in the liquid phase sinks into the Mo crucible, which is placed under the electrolytic bath of the facility, due to the difference in specific gravity with the molten salt. The liquid molten metal sinking in the lower part of the electrolytic cell is raised from the outside of the electrolytic cell to a basket made of Mo or the crucible itself is taken out from the electrolytic cell and collected.

전해조 내에서 제련된 고온의 용융 금속을 보다 용이하고 간편하게 수거할 수 있도록 된 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치 및 용융 금속 수거 방법을 제공한다.A molten metal collecting apparatus and a molten metal collecting method of a metal smelting facility capable of collecting molten metal at high temperatures smelted in an electrolytic bath more easily and easily.

또한, 전해조 내에서 제련된 고온의 용융 금속을 연속적으로 수거할 수 있도록 된 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치 및 용융 금속 수거 방법을 제공한다.The present invention also provides a molten metal collection device and a molten metal collection method of a metal smelting facility capable of continuously collecting smelted high-temperature molten metal in an electrolytic bath.

이를 위해 본 실시예의 장치는 전해질이 채워지는 전해조와, 전해조를 가열하는 가열기, 전해질 내에 설치되어 전해질에 전기분해를 위한 전류를 인가하는 양극재와 음극재, 전해조 내부에서 음극재 하부에 배치되어 제련된 용융 금속이 담겨지는 도가니를 포함하는 금속 제련 설비의 도가니에서 제련된 용융 금속을 수거하기 위한 금속 제련 설비의 용융 금속 수거장치로, 상기 수거장치는 도가니에서 배출된 용융 금속이 채워지는 회수몰드와, 도가니와 회수몰드 사이에 설치되어 도가니로부터 용융 금속을 이동시켜 용융 상태로 저장하고 회수몰드로 용융 금속을 선택적으로 배출하는 회수부를 포함할 수 있다. To this end, the apparatus of this embodiment comprises an electrolytic cell filled with an electrolyte, a heater for heating the electrolytic cell, a cathode material and an anode material provided in the electrolyte for applying an electric current for electrolysis to the electrolyte, A molten metal collecting device for collecting molten metal smelted in a crucible of a metal smelting facility including a crucible in which molten metal is contained, the collecting device comprising a recovery mold for filling the molten metal discharged from the crucible And a collecting unit disposed between the crucible and the recovering mold, for moving the molten metal from the crucible and storing the molten metal in a molten state, and selectively discharging the molten metal to the collecting mold.

상기 회수부는 상기 도가니 하부에 설치되어 용융 금속이 이송되는 이동관과, 이동관 출측에 연결되어 이동관을 통해 배출되는 용융 금속이 수용되는 회수조와, 상기 회수조에 열을 가해 용융 금속의 용융 상태를 유지시키는 가열부, 상기 회수조와 회수몰드 사이에 연결되어 회수조 내의 용융 금속이 배출되는 배출관을 포함할 수 있다.The recovering unit includes a moving pipe installed at a lower portion of the crucible to transport the molten metal, a recovery tank connected to the moving pipe outlet for receiving the molten metal discharged through the moving pipe, and a heating unit for heating the molten metal in the recovery tank, And a discharge pipe connected between the recovery tank and the recovery mold to discharge molten metal in the recovery tank.

상기 회수조는 가열기 내부에 설치되어, 상기 가열기가 회수조에 대한 가열부를 이루는 구조일 수 있다.The recovery tank may be provided inside the heater, and the heater may constitute a heating unit for the recovery tank.

상기 회수조는 상기 전해조에 이웃하여 배치되고, 상기 이동관은 도가니의 하부 측면과 회수조의 하부 측면 사이를 연결한 구조일 수 있다.The recovery tank may be disposed adjacent to the electrolytic cell, and the moving pipe may be a structure in which a lower surface of the crucible is connected to a lower surface of the recovery tank.

상기 배출관은 일단이 회수조 하부로 연장되고 타단은 회수몰드 하부로 연장된 사이펀 구조일 수 있다.The discharge pipe may be a siphon structure in which one end extends to the bottom of the recovery tank and the other end extends to the bottom of the recovery mold.

상기 회수부는 회수몰드 교체시 배출관을 통한 용융 금속의 배출을 차단하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.The recovering unit may further include a controller for blocking the discharge of the molten metal through the discharge pipe when the recovering mold is replaced.

상기 제어부는 회수조에 내부로 연장되고 상하로 이동되어 회수조에서의 용융 금속 수위를 조절하는 조절봉과, 상기 조절봉을 상하로 이동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.The control unit may include an adjusting rod extending inside the recovery tank and moving up and down to adjust the level of the molten metal in the recovery tank, and a driving unit for moving the adjusting rod up and down.

본 실시예의 수거 방법은 금속 전해 제련 단계와, 제련되어 전해조의 도가니에 채워진 용융 금속을 이동관을 통해 전해조 외부의 회수조로 이동하는 단계, 회수조 내의 용융 금속 레벨 상승 단계, 회수조 내의 용융 금속을 사이펀 구조의 배출관을 통해 압력차를 이용하여 회수몰드로 배출하는 단계를 포함할 수 있다.The collecting method of this embodiment includes a metal electrolytic smelting step, a step of moving the molten metal filled in the crucible of the electrolytic bath through a moving pipe to the recovery tank outside the electrolytic bath, the step of raising the molten metal level in the recovery tank, And discharging it to the collection mold using the pressure difference through the discharge pipe of the structure.

상기 수거 방법은 금속의 전해 제련 전에 회수조 내부에 용융 금속을 주입하여 이동관을 통한 전해질이 배출되는 것을 차단하는 회수조 내부 준비 단계를 더 포함할 수 있다.The collecting method may further include a step of preparing a recovering vessel for injecting molten metal into the recovery vessel to prevent the discharge of the electrolyte through the moving vessel before the electrolytic smelting of the metal.

상기 회수조 내부 준비 단계는 회수조 내에 전해질을 넣는 단계를 더 포함하여 회수조로 이동된 용융 금속을 외부와 차단하는 구조일 수 있다. The step of preparing the inside of the recovery tank may further include the step of inserting an electrolyte into the recovery tank to block the molten metal transferred to the recovery tank from the outside.

상기 수거 방법은 배출관을 통한 용융 금속의 배출을 차단하는 단계와, 회수몰드를 교체하는 단계를 더 포함할 수 있다.The collection method may further include blocking the discharge of the molten metal through the discharge pipe and replacing the collection mold.

상기 용융 금속 배출 차단 단계는 회수조 내의 용융 금속 내에 삽입된 조절봉을 상하로 이동시켜 용융 금속의 수위를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.The molten metal discharge interception step may include moving the control rod inserted in the molten metal in the recovery vessel up and down to regulate the level of the molten metal.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 종래 바스켓을 이용하여 도가니에서 용융 금속을 퍼올리는 경우 발생되는 용융 금속 부착 문제나 용융 금속 이송을 위해 구현되어야 하는 복잡한 구조 및 과정을 최소화할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to minimize the problem of adhesion of molten metal generated when the molten metal is poured in the crucible by using the conventional basket, and the complicated structure and process to be realized for transferring the molten metal.

또한, 보다 간단한 설비 구성을 통해 도가니의 용융 금속을 수거할 수 있게 된다.Further, the molten metal of the crucible can be collected through a simpler arrangement of the equipment.

또한, 도가니 내의 용융 금속을 연속적으로 배출시킬 수 있고, 회수몰드를 교체하는 작업 중에도 도가니 내부의 용융 금속을 계속 배출시킬 수 있어, 작업 효율을 높일 수 있게 된다.In addition, the molten metal in the crucible can be continuously discharged, and the molten metal in the crucible can be continuously discharged during the operation of replacing the recovered mold, thereby improving the working efficiency.

도 1은 본 실시예에 따른 용융 금속 수거 장치를 구비한 금속 제련 설비의 구성을 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 공정을 도시한 개략적인 순서도이다.1 is a schematic view showing the construction of a metal smelting facility equipped with a molten metal collection device according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic flowchart showing the molten metal collection process of the metal smelting facility according to the present embodiment.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

이하 설명은 금속 중 네오디늄 금속(Nd 금속 또는 Nd/Pr 금속)을 전해 제련하여 수거하는 공정을 예로서 설명한다. 본 실시예는 이에 한정되지 않으며 네오디늄 금속 이외의 금속에 대한 전해 제련 공정에 모두 적용가능하다 할 것이다. The following description will exemplify the process of electrolytically collecting neodymium metal (Nd metal or Nd / Pr metal) in the metal. The present embodiment is not limited to this and may be applied to electrolytic smelting processes for metals other than neodymium metal.

도 1은 본 실시예에 따른 용융 금속 수거장치를 구비한 금속 제련 설비를 개략적으로 도시하고 있다. Fig. 1 schematically shows a metal smelting facility equipped with a molten metal collection device according to the present embodiment.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 금속 제련 설비(100)는 전해질이 채워지는 전해조(10)와, 전해조(10)를 가열하는 가열기(20), 전해질 내에 설치되어 전해질에 전기분해를 위한 전류를 인가하는 양극재(30)와 음극재(32), 전해조(10) 내부에서 음극재(32) 하부에 배치되어 제련된 용융 금속이 담겨지는 도가니(40), 도가니(40)에서 제련된 용융 금속을 수거하기 위한 용융 금속 수거장치를 포함한다.As shown in the figure, the metal smelting facility 100 of the present embodiment includes an electrolytic bath 10 filled with an electrolyte, a heater 20 heating the electrolytic bath 10, an electrolytic bath 20 installed in the electrolytic bath, A molten metal smelted in the crucible 40 is introduced into the crucible 40 through the crucible 40. The molten metal is melted in the crucible 40, And collecting the molten metal.

전해조(10) 외측에는 가열기(20)가 구비되어 전해조(10) 내부를 가열한다. 전해조(10) 내에는 가열기(20)에 의해 1100℃ 정도로 용융된 전해질이 채워진다. 상기 전해질은 LiF와 NdF3의 용융염이 사용될 수 있다. 전해질 내에는 원료인 Nd 산화물(Nd2O3) 또는 Nd/Pr 혼합산화물(Nd2O3/Pr6O11)이 투입된다.A heater (20) is provided outside the electrolyzer (10) to heat the inside of the electrolyzer (10). The electrolytic bath 10 is filled with the electrolyte melted at about 1100 DEG C by the heater 20. [ As the electrolyte, a molten salt of LiF and NdF 3 may be used. The raw material Nd oxide (Nd 2 O 3 ) or the Nd / Pr mixed oxide (Nd 2 O 3 / Pr 6 O 11 ) is injected into the electrolyte.

전해조(10) 내에 배치된 그라파이트 재질의 양극재(30)와 몰리브데늄 재질의 음극재(32)에 전류를 인가하게 되면 전기분해 공정(전해 공정)이 이루어지면서 Nd 원료가 환원되어 음극재(32) 표면에 액상의 용융 금속이 생성된다. 음극재(32) 표면에 생성된 액상의 용융 금속은 비중이 대략 7 정도로 용융 상태인 전해질의 비중(대략 3.4)보다 높기 때문에 비중차에 의해 전해조(10) 하부로 가라앉게 된다.When an electric current is applied to the anode material 30 of the graphite material and the anode material 32 of the molybdenum material disposed in the electrolytic bath 10, the electrolytic process (electrolysis process) is performed and the Nd material is reduced, 32 molten metal is produced on the surface of the molten metal. Since the molten metal in the liquid phase produced on the surface of the anode material 32 is higher than the specific gravity (approximately 3.4) of the molten electrolyte, the specific gravity of the molten metal is reduced to the lower portion of the electrolytic bath 10 by the specific gravity difference.

이에, 용융 금속은 전해조(10) 내부에서 음극재(32) 밑에 배치되어 있는 도가니(40)로 가라앉아 도가니(40) 내에 쌓이게 된다.The molten metal is then accumulated in the crucible 40 while sinking to the crucible 40 disposed under the cathode material 32 in the electrolytic bath 10.

상기 도가니(40) 내에 쌓인 용융 금속은 본 실시예에 따른 수거장치를 통해 전해조(10) 외부로 수거된다.The molten metal accumulated in the crucible 40 is collected outside the electrolyzer 10 through the collection apparatus according to the present embodiment.

본 실시예에서 상기 수거장치는 도가니(40) 안의 용융 금속을 연속적으로 회수하는 구조로 되어 있다. 이를 위해 본 수거장치는 도가니(40)에서 배출된 용융 금속이 채워지는 회수몰드(50)와, 도가니(40)와 회수몰드(50) 사이에 설치되어 도가니(40)로부터 용융 금속을 이동시켜 용융 상태로 저장하고 회수몰드(50)로 용융 금속을 선택적으로 배출하는 회수부를 포함한다.In this embodiment, the collecting device has a structure for continuously recovering the molten metal in the crucible 40. To this end, the collecting device includes a collecting mold 50 filled with the molten metal discharged from the crucible 40, a molten metal 50 disposed between the crucible 40 and the collecting mold 50 to move molten metal from the crucible 40, And a recovery unit for selectively storing the molten metal in the recovery mold 50. [

이와 같이, 관로를 통해 용융 금속을 전해조(10) 외부로 배출하면서 도가니(40)와 회수몰드(50) 사이에 구비된 회수부가 용융 금속을 임시 저장하는 중간 버퍼 역할을 수행함으로써, 도가니(40)에서 용융 금속을 간편하면서도 연속적으로 수거할 수 있게 된다.As described above, while the molten metal is discharged to the outside of the electrolytic bath 10 through the conduit, the recovering unit provided between the crucible 40 and the recovering mold 50 serves as an intermediate buffer for temporarily storing the molten metal, The molten metal can be collected easily and continuously.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 회수부는 상기 도가니(40) 하부에 설치되어 용융 금속이 이송되는 이동관(60)과, 이동관(60) 출측에 연결되어 이동관(60)을 통해 배출되는 용융 금속이 수용되는 회수조(62)와, 상기 회수조(62)에 열을 가해 용융 금속의 용융 상태를 유지시키는 가열부, 상기 회수조(62)와 회수몰드(50) 사이에 연결되어 회수조(62) 내의 용융 금속이 배출되는 배출관(70)을 포함한다.1, the collecting unit includes a moving pipe 60 provided below the crucible 40 and through which the molten metal is conveyed, a molten metal discharging through the moving pipe 60 connected to the moving outflow side of the moving pipe 60, A heating unit for maintaining the melted state of the molten metal by applying heat to the recovery tank 62 and a heating unit connected between the recovery tank 62 and the recovery mold 50, And a discharge pipe 70 through which the molten metal in the molten metal is discharged.

상기 회수조(62)는 외측에 배치된 가열부에 의해 가열되어 도가니(40)에서 배출된 용융 금속을 회수몰드(50)로 이송하기 전까지 임시로 수용하면서 용융된 상태로 유지하게 된다.The recovering tank 62 is heated by the heating unit disposed on the outside and temporarily held in the melted state until the molten metal discharged from the crucible 40 is transferred to the recovery mold 50.

본 실시예에서, 상기 가열부는 전해조(10)에 설치된 가열기(20)가 이용되는 구조로 되어 있다. 이를 위해, 상기 회수조(62)는 가열기(20) 내측에서 전해조(10)와 이웃하여 배치되며, 가열기(20)가 회수조(62) 외측을 감싸며 설치된다. 이에, 상기 가열기(20)는 전해조(10)와 더불어 회수조(62)에 열을 가하게 되고, 회수조(62) 내부로 이송된 금속은 계속 용융 상태를 유지하게 된다. In the present embodiment, the heating unit has a structure in which the heater 20 provided in the electrolytic bath 10 is used. The recovery tank 62 is disposed adjacent to the electrolyzer 10 in the heater 20 and the heater 20 is installed around the recovery tank 62. Thus, the heater 20 applies heat to the recovery tank 62 together with the electrolytic bath 10, and the metal transferred into the recovery tank 62 is kept in a molten state.

또 다른 실시예로 상기 회수조(62)는 전해조(10) 내부 형성할 수 있다. 전해조(10) 내부에 전해조를 두 영역으로 나누는 수직 격벽을 설치하여 전해조(10)와 구분되는 별도의 영역을 구획하고, 이 영역을 회수조(62)로 사용할 수 있다. In another embodiment, the recovery tank 62 may be formed in the electrolytic bath 10. A vertical partition wall dividing the electrolytic cell into two regions may be provided in the electrolytic bath 10 to separate a separate region from the electrolytic bath 10 and this region may be used as the collecting bath 62.

상기 회수조(62)와 전해조(10) 내부의 도가니(40) 사이에는 용융 금속이 이송되는 이동관(60)이 설치된다. 상기 이동관(60)은 전해조(10) 측면을 관통하여 도가니(40)의 하부 측면과 회수조(62)의 하부 측면 사이를 연결한 구조로 되어 있다. 상기 이동관(60)은 용융 금속을 도가니(40)에서 회수조(62)로 이송하는 통로 역할을 수행한다. A moving pipe 60 through which molten metal is transferred is installed between the recovery tank 62 and the crucible 40 inside the electrolyzer 10. The moving pipe 60 has a structure in which the lower side of the crucible 40 is connected to the lower side of the recovery tank 62 through the side surface of the electrolyzer 10. The moving pipe 60 serves as a path for transferring the molten metal from the crucible 40 to the collection tank 62.

이에, 도가니(40)에 내로 모아진 용융 금속은 전해조(10) 내에 채워진 전해질의 수압을 받아 이동관(60)을 통해 회수조(62)로 이송된다.The molten metal collected in the crucible 40 is transferred to the recovery tank 62 through the moving pipe 60 under the pressure of the electrolyte filled in the electrolytic bath 10.

상기 회수몰드(50)는 용기 형태로 이루어져 가열기(20) 외측에 배치된다. 상기 회수몰드(50)는 회수조(62)와 배출관(70)을 통해 연통되어, 회수조(62) 내부의 용융 금속은 배출관(70)을 통해 회수몰드(50) 내로 배출된다.The recovery mold 50 is in the form of a container and disposed outside the heater 20. [ The recovered mold 50 communicates with the recovery tank 62 via the discharge pipe 70 and the molten metal in the recovery tank 62 is discharged through the discharge pipe 70 into the recovery mold 50.

상기 배출관(70)은 가열기(20)를 관통하여 가열기(20) 내측에 위치한 회수조(62)와 가열기(20) 외측에 배치된 회수몰드(50) 사이를 연결한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배출관(70)은 사이펀 구조를 이룬다. 즉, 상기 배출관(70)은 뒤집어진 U 자 형태를 이루어 일측 선단은 회수조(62) 하부로 연장되고 타측 선단은 회수몰드(50) 하부로 연장된다.The discharge pipe 70 passes through the heater 20 and connects between the recovery tank 62 located inside the heater 20 and the recovery mold 50 disposed outside the heater 20. As shown in Fig. 1, the discharge pipe 70 has a siphon structure. That is, the discharge pipe 70 has an inverted U-shape and one end extends to the lower portion of the recovery tank 62 and the other end extends to the lower portion of the recovery mold 50.

이에, 회수조(62) 내에 용융 금속이 일정 높이로 차오르게 되면 회수조(62) 내부로 연장된 배출관(70)의 선단과 회수몰드(50) 내부로 연장된 배출관(70)의 선단간의 압력 차이가 발생한다. 이에, 회수조(62) 내의 용융 금속은 배출관(70)을 통해 회수몰드(50) 내부로 이동하여 회수몰드(50)로 수거된다.When the molten metal reaches a certain height in the recovery tank 62, the pressure between the tip of the discharge pipe 70 extending into the recovery tank 62 and the tip of the discharge pipe 70 extending into the recovery mold 50 A difference occurs. The molten metal in the recovery vessel 62 is then transferred through the discharge pipe 70 into the recovery mold 50 and collected in the recovery mold 50.

이와 같이, 전해조(10) 내에서 제련된 용융 금속은 전해조(10)에서 회수조(62)로 이송된 후 배출관(70)을 통해 회수몰드(50)로 배출되어 수거된다. 회수몰드(50)에 일정량 이상 용융 금속이 수거되면 회수몰드(50)를 교체한다. 본 장치는 상기 회수몰드(50)를 교체하는 과정에서 전해조(10)로부터 제련된 용융 금속을 회수조(62)로 계속 수거하고 배출관(70)을 통해서는 용융 금속이 배출되지 않도록 함으로써, 금속을 연속적으로 수거할 수 있게 된다.The molten metal smelted in the electrolytic bath 10 is transferred from the electrolytic bath 10 to the recovery bath 62 and then discharged through the discharge pipe 70 to the recovery mold 50 and collected. When the molten metal is collected in the collection mold 50 at a predetermined amount or more, the collection mold 50 is replaced. The present apparatus continuously collects the molten metal smelted from the electrolytic bath 10 in the process of replacing the recovered mold 50 and prevents the molten metal from being discharged through the discharge pipe 70, It is possible to collect them continuously.

이를 위해, 상기 회수부는 회수몰드(50) 교체시 배출관(70)을 통한 용융 금속의 배출을 차단하고 전해조(10)로부터 용융 금속의 배출은 계속 이루어질 수 있도록 하는 제어부를 더 포함한다. To this end, the collecting unit further includes a control unit for shutting off the discharge of the molten metal through the discharge pipe 70 and replacing the recovered mold 50 so that the discharge of the molten metal from the electrolytic bath 10 can be continued.

상기 제어부는 회수조(62)에 내부로 연장되고 상하로 이동되어 회수조(62)에서의 용융 금속 수위를 조절하는 조절봉(80)과, 상기 조절봉(80)을 상하로 이동시키기 위한 구동부(82)를 포함한다.The control unit includes a control rod 80 extending to the inside of the recovery tank 62 and moved up and down to adjust the level of the molten metal in the recovery tank 62 and a drive unit 80 for moving the control rod 80 up and down. (82).

상기 조절봉(80)은 고온의 용융 금속에 파손되지 않도록 내열성 재질로 이루어질 수 있다. 상기 조절봉(80)은 길게 연장된 봉 형상의 구조로 이루어지며 회수조(62) 내에 수직으로 연장된다. 상기 조절봉(80)의 하단은 회수조(62) 내의 용융 금속 내부에 삽입되며, 상단은 회수조(62) 위쪽으로 연장되어 구동부(82)와 연결된다.The control rod 80 may be made of a heat resistant material so as not to be damaged by molten metal at a high temperature. The control rod 80 has a long rod-shaped structure and extends vertically in the recovery vessel 62. The lower end of the control rod 80 is inserted into the molten metal in the recovery tank 62 and the upper end thereof is connected to the driving unit 82 by extending above the recovery tank 62.

상기 구동부(82)는 조절봉(80)을 조절봉(80)의 축방향을 따라 상하로 이동시키기 위한 것으로, 예를 들어 조절봉(80)의 축방향으로 배치된 구동실린더를 포함할 수 있다. 상기 구동부(82)는 구동실린더에 한정되지 않으며, 상기 조절봉(80)을 상하로 이동시키는 구동력을 제공하면 모두 적용가능하다.The driving unit 82 is for moving the adjusting rod 80 up and down along the axial direction of the adjusting rod 80 and may include a driving cylinder arranged in the axial direction of the adjusting rod 80 . The driving unit 82 is not limited to the driving cylinder, and can be applied to the driving unit 80 if it provides a driving force to move the adjusting rod 80 up and down.

상기 조절봉(80)이 회수조(62) 내의 용융 금속에서 상하로 이동됨에 따라 용융 금속 내에서 조절봉(80)이 차지하는 부피가 달라지게 된다. 이에, 조절봉(80)의 상하 이동에 따라 회수조(62)의 용융 금속 수위가 달라지게 된다. 이와 같이, 회수조(62) 내의 용융 금속 수위를 낮춤으로서 배출관(70) 양단에 걸리는 압력차를 줄여 사이펀 작용이 일어나지 않도록 함으로써, 용융 금속이 배출관(70)을 통해 이송되는 것을 차단할 수 있게 된다.As the control rod 80 moves up and down from the molten metal in the recovery vessel 62, the volume of the control rod 80 in the molten metal is varied. Accordingly, the molten metal level of the collection tank 62 is changed by the upward and downward movement of the control rod 80. As described above, by reducing the molten metal level in the collection tank 62, the pressure difference across the discharge pipe 70 is reduced to prevent the siphon action from occurring, thereby preventing the molten metal from being fed through the discharge pipe 70.

이 과정에서 전해 제련 설비는 계속 작동되어 용융 금속을 생산하고, 생산된 용융 금속은 도가니(40)에서 이동관(60)을 통해 회수조(62)로 이송된다. 상기 회수조(62)는 배출관(70)을 통한 용융 금속의 배출이 차단된 상태에서 조절봉(80)을 상하로 이동시켜 이동관(60)을 통해 이송되는 용융 금속을 수용하는 버퍼 역할을 수행하게 된다.In this process, the electrolytic smelting facility is continuously operated to produce molten metal, and the produced molten metal is transferred from the crucible 40 to the recovery vessel 62 through the moving pipe 60. The recovery vessel 62 serves as a buffer for receiving molten metal transferred through the moving pipe 60 by vertically moving the control rod 80 in a state where the discharge of the molten metal through the discharge pipe 70 is blocked do.

본 장치는 상기와 같이, 간단하게 회수조(62) 내부 수위를 조절하는 것으로 용융 금속의 배출을 차단할 수 있어, 설비를 멈추지 않고 전해 제련 공정을 연속적으로 수행하면서 용융 금속을 회수할 수 있게 된다. As described above, the present apparatus is capable of simply shutting off the discharge of molten metal by adjusting the water level in the recovery tank 62 so that the molten metal can be recovered while continuing the electrolytic smelting process without stopping the equipment.

이하, 도 2를 참조하여 본 실시예의 금속 수거 공정에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the metal collection process of this embodiment will be described with reference to FIG.

전해 설비가 가동되면 양극재(30)와 음극재(32)에 전류가 인가되어 금속의 전해 제련 공정이 진행된다. 전해 제련 공정에 따라 Nd 원료가 환원되어 음극재(32) 표면에 액상의 금속이 생성되고, 액상의 금속은 전해질과의 비중차에 의해 도가니(40) 내부로 가라앉게 된다. When the electrolytic facility is operated, current is applied to the cathode material 30 and the anode material 32, and the electrolytic smelting process of the metal proceeds. The Nd raw material is reduced according to the electrolytic smelting process to produce a liquid metal on the surface of the cathode material 32 and the liquid metal sinks into the crucible 40 due to the difference in specific gravity with respect to the electrolyte.

본 실시예는 전해 제련 공정에 앞서, 회수조(62) 내부에 용융 금속을 주입하여 이동관(60)을 통한 전해질이 배출되는 것을 차단하는 회수조(62) 내부 준비 과정을 거친다. 상기 이동관(60)은 개방된 상태로 용융 금속이 없는 상태에서는 전해조(10) 내부의 전해질이 이동관(60)을 통해 회수조(62)로 흘러나가게 된다. 이에, 상기와 같이, 회수조(62) 내부 준비 과정을 통해, 회수조(62) 내에 용융 금속을 주입함으로써, 용융 금속이 이동관(60)을 막아 전해질의 배출을 차단하게 된다.In this embodiment, before the electrolytic smelting process, a preparation vessel 62 is prepared for injecting molten metal into the collection tank 62 to block the discharge of the electrolyte through the moving pipe 60. In the state where the moving pipe 60 is open and the molten metal is not present, the electrolyte inside the electrolytic bath 10 flows out to the collecting bath 62 through the moving pipe 60. As described above, molten metal is injected into the recovery tank 62 through the preparation process of the recovery tank 62 to block the discharge of the electrolyte by blocking the molten metal.

상기 회수조(62) 내부로 주입되는 용융 금속은 이동관(60)을 통해 도가니(40) 내부로 유입되므로, 이동관(60)을 막을 정도면 충분하며 그 주입량에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.Since the molten metal injected into the recovery tank 62 flows into the crucible 40 through the moving pipe 60, it is enough to close the moving pipe 60, and the amount of the molten metal to be injected is not particularly limited.

또한, 회수조(62) 내부 준비 과정에서 상기 회수조(62) 내에 수용되는 용융 금속이 대기와 접촉되어 산화되는 것을 방지할 수 있도록, 회수조(62) 내에 전해질을 더 넣을 수 있다.In addition, in order to prevent the molten metal contained in the recovery vessel 62 from being oxidized by contact with the atmosphere during the preparation of the inside of the recovery vessel 62, electrolyte may be further contained in the recovery vessel 62.

회수조(62) 내부로 투입되는 전해질은 비중 차에 의해 회수조(62) 내에 투입되거나 회수조(62) 내로 이송된 용융 금속 위쪽에서 상층을 형성하여 용융 금속과 대기 사이를 차단한다. The electrolyte injected into the recovery tank 62 is injected into the recovery tank 62 due to the specific gravity difference or forms an upper layer above the molten metal transferred into the recovery tank 62 to block the molten metal from the atmosphere.

금속의 전해 제련 공정을 통해 생성되어 도가니(40) 내로 가라앉은 용융 금속은 이동관(60)을 통해 회수조(62)로 이동된다. 용융 금속이 회수조(62) 내부로 이동함에 따라 회수조(62) 내부의 용융 금속 레벨이 상승하게 된다. 회수조(62) 내부 용융 금속 레벨이 사이펀 구조의 배출관(70) 양 선단에 걸리는 압력차가 커져 회수조(62) 내의 용융 금속은 배출관(70)을 통해 회수몰드(50)로 배출된다.The molten metal generated through the electrolytic smelting process of the metal and sinking into the crucible 40 is transferred to the recovery vessel 62 through the moving pipe 60. As the molten metal moves into the recovery vessel 62, the molten metal level in the recovery vessel 62 rises. The molten metal in the recovery tank 62 is discharged to the recovery mold 50 through the discharge pipe 70 because the pressure difference between the inner surface of the recovery tank 62 and the discharge pipe 70 of the siphon structure is increased.

이와 같이, 전해조(10) 내의 도가니(40) 내부로 모아진 용융 금속을 이동관(60)과 배출관(70)을 통해 회수몰드(50)로 배출시켜 수거함으로써, 종래와 비교하여 매우 간편하게 융용 금속을 수거할 수 있게 된다.As described above, the molten metal collected in the crucible 40 in the electrolytic bath 10 is discharged to the collection mold 50 through the moving pipe 60 and the discharge pipe 70 and collected, .

여기서, 상기 회수몰드(50)에 용융 금속이 일정량 이상 채워지면, 배출관(70)을 통한 용융 금속의 배출을 차단하고, 용융 금속 배출이 차단된 상태에서 회수몰드(50)를 교체하는 과정을 거친다.Here, when the molten metal is filled in the collection mold 50 more than a predetermined amount, the discharge mold 70 is interrupted to discharge the molten metal, and the collection mold 50 is replaced in a state where the molten metal discharge is blocked .

즉, 본 실시예의 수거 공정은 이동관(60)을 통한 용융 금속의 이동은 계속 유지한 상태에서 배출관(70)을 통한 용융 금속의 배출은 차단하게 된다. 이에, 회수몰드(50)를 교체하여 연속적으로 용융 금속을 수거할 수 있게 된다.That is, the collection process of this embodiment blocks the discharge of the molten metal through the discharge pipe 70 while the movement of the molten metal through the moving pipe 60 is maintained. Thus, the molten metal can be continuously collected by replacing the recovery mold 50. [

본 실시예에서, 상기 용융 금속 배출 차단 과정은 회수조(62) 내의 용융 금속 내에 삽입된 조절봉(80)을 상하로 이동시켜 용융 금속의 수위를 조절함으로써 이루어진다.In this embodiment, the molten metal discharge interception process is performed by moving the control rod 80 inserted in the molten metal in the collection vessel 62 up and down to regulate the level of the molten metal.

용융 금속에 삽입되어 있던 조절봉(80)이 위쪽으로 이동하게 되면 용융 금속에 대해 조절봉(80)이 차지하고 있던 부피가 줄면서, 회수조(62) 내에서 용융 금속의 수위는 내려가게 된다. 회수조(62) 내의 용융 금속 수위가 낮아지면 사이펀 구조인 배출관(70)의 회수조(62)쪽 선단에 걸리는 압력이 줄면서 배출관(70) 양단에 걸리는 압력 차이가 작아지게 된다.When the control rod 80 inserted in the molten metal moves upward, the volume of the control rod 80 is reduced with respect to the molten metal, and the level of the molten metal in the recovery vessel 62 is lowered. When the molten metal level in the recovery tank 62 is lowered, the pressure applied to the tip of the siphon tube 70 on the side of the recovery tank 62 decreases, and the pressure difference across the discharge tube 70 becomes smaller.

이에, 회수조(62) 내에 용융 금속은 배출관(70)을 통과할 충분한 압력을 받지 못하여 회수조(62) 내에 머물게 되고, 배출관(70)을 통해 용융 금속의 배출은 차단된다. 그리고, 배출관(70)으로부터 용융 금속의 배출이 차단된 상태에서 회수몰드(50)를 교체한다. Thus, the molten metal in the recovery vessel 62 does not receive sufficient pressure to pass through the discharge pipe 70 and remains in the recovery vessel 62, and the discharge of the molten metal through the discharge pipe 70 is blocked. Then, the recovery mold 50 is replaced in a state where the discharge of the molten metal from the discharge pipe 70 is blocked.

회수몰드(50)가 교체되면 조절봉(80)을 아래쪽으로 이동시켜 다시 용융 금속의 수위를 높임으로써, 배출관(70) 양단에 걸리는 압력차를 높여 용융 금속을 회수몰드(50)로 배출한다. When the recovery mold 50 is replaced, the control rod 80 is moved downward to raise the level of the molten metal again, thereby increasing the pressure difference across both ends of the discharge pipe 70 and discharging the molten metal to the recovery mold 50.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.

10 : 전해조 20 : 가열기
30 : 양극재 32 : 음극재
40 : 도가니 50 : 회수몰드
60 : 이동관 70 : 배출관
80 : 조절봉 82 : 구동부10: electrolytic bath 20: heater
30: cathode material 32: anode material
40: Crucible 50: Reclaimed mold
60: moving pipe 70: discharge pipe
80: control rod 82:

Claims (12)

전해질이 채워지는 전해조와, 전해조를 가열하는 가열기, 전해질 내에 설치되어 전해질에 전기분해를 위한 전류를 인가하는 양극재와 음극재, 전해조 내부에서 음극재 하부에 배치되어 제련된 용융 금속이 담겨지는 도가니를 포함하는 금속 제련 설비의 도가니에서 제련된 용융 금속을 수거하기 위한 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치로,
상기 용융 금속 수거 장치는 도가니에서 배출된 용융 금속이 채워지는 회수몰드와, 도가니와 회수몰드 사이에 설치되어 도가니로부터 용융 금속을 이동시켜 용융 상태로 저장하고 회수몰드로 용융 금속을 선택적으로 배출하는 회수부를 포함하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치.An electrolytic bath filled with an electrolyte, a heater for heating the electrolytic bath, a cathode material and an anode material provided in the electrolyte for applying an electric current for electrolysis to the electrolyte, a crucible containing molten metal disposed under the cathode material inside the electrolytic bath, A molten metal collecting device for a metal smelting facility for collecting molten metal smelted in a crucible of a metal smelting facility,
The molten metal collecting device is provided between a crucible and a recovering mold. The molten metal collecting device is disposed between the crucible and the recovering mold. The molten metal collecting device removes molten metal from the crucible and stores the molten metal in a melted state. A molten metal collecting device of a metal smelting facility. 제 1 항에 있어서,
상기 회수부는 상기 도가니 하부에 설치되어 용융 금속이 이송되는 이동관과, 이동관 출측에 연결되어 이동관을 통해 배출되는 용융 금속이 수용되는 회수조와, 상기 회수조에 열을 가해 용융 금속의 용융 상태를 유지시키는 가열부, 상기 회수조와 회수몰드 사이에 연결되어 회수조 내의 용융 금속이 배출되는 배출관을 포함하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치.The method according to claim 1,
The recovering unit includes a moving pipe installed at the lower part of the crucible to transport the molten metal, a collecting vessel connected to the moving pipe outlet for receiving the molten metal discharged through the moving pipe, and a heating unit for heating the collecting vessel to heat the molten metal And a discharge pipe connected between the collection tank and the collection mold for discharging the molten metal in the collection tank. 제 2 항에 있어서,
상기 배출관은 일단이 회수조 하부로 연장되고 타단은 회수몰드 하부로 연장된 사이펀 구조의 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the discharge pipe has one end extending to the bottom of the recovery vessel and the other end extending to the bottom of the recovery mold. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 회수부는 회수몰드 교체시 배출관을 통한 용융 금속의 배출을 차단하기 위한 제어부를 더 포함하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치.The method according to claim 2 or 3,
Wherein the collecting unit further comprises a control unit for shutting off the discharge of molten metal through the discharge pipe when the recovered mold is replaced. 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는 회수조에 내부로 연장되고 상하로 이동되어 회수조에서의 용융 금속 수위를 조절하는 조절봉과, 상기 조절봉을 상하로 이동시키기 위한 구동부를 포함하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the control unit includes an adjusting rod which extends inward into the collection tank and moves up and down to adjust a molten metal level in the collection tank, and a driving unit for moving the control rod in the vertical direction. 제 5 항에 있어서,
상기 회수조는 가열기 내부에 설치되어, 상기 가열기가 회수조에 대한 가열부를 이루는 구조의 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the recovery tank is provided inside the heater, and the heater forms a heating unit for the recovery tank. 제 6 항에 있어서,
상기 회수조는 상기 전해조에 이웃하여 배치되고, 상기 이동관은 도가니의 하부 측면과 회수조의 하부 측면 사이를 연결한 구조의 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 장치.The method according to claim 6,
Wherein the recovery tank is disposed adjacent to the electrolytic cell and the moving pipe is connected between a lower side of the crucible and a lower side surface of the recovery tank. 금속 전해 제련 단계와,
제련되어 전해조의 도가니에 채워진 용융 금속을 이동관을 통해 전해조 외부의 회수조로 이동하는 단계,
회수조 내의 용융 금속 레벨 상승 단계,
회수조 내의 용융 금속을 사이펀 구조의 배출관을 통해 압력차를 이용하여 회수몰드로 배출하는 단계
를 포함하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 방법.A metal electrolytic smelting step,
Moving the molten metal filled in the crucible of the electrolytic bath to a recovery tank outside the electrolytic bath through a moving pipe,
A molten metal level rising step in the recovery tank,
Discharging the molten metal in the recovery tank to the recovery mold using a pressure difference through a discharge pipe of the siphon structure
Wherein the molten metal is recovered from the molten metal. 제 8 항에 있어서,
상기 수거 방법은 금속의 전해 제련 전에 회수조 내부에 용융 금속을 주입하여 이동관을 통한 전해질이 배출되는 것을 차단하는 회수조 내부 준비 단계를 더 포함하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 방법.9. The method of claim 8,
The method for collecting molten metal according to claim 1, further comprising the step of preparing a recovering vessel for inserting molten metal into the recovery vessel to prevent the discharge of the electrolyte through the moving vessel before electrolytic smelting of the metal. 제 9 항에 있어서,
상기 회수조 내부 준비 단계는 회수조 내에 전해질을 넣는 단계를 더 포함하여 회수조로 이동된 용융 금속을 외부와 차단하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the step of preparing the inside of the recovery tank further includes the step of inserting an electrolyte into the recovery tank to block the molten metal transferred to the recovery tank from the outside. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수거 방법은 배출관을 통한 용융 금속의 배출을 차단하는 단계와, 회수몰드를 교체하는 단계를 더 포함하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 방법.11. The method according to any one of claims 8 to 10,
Wherein the collection method further comprises blocking the discharge of molten metal through the discharge pipe and replacing the collection mold. 제 11 항에 있어서,
상기 용융 금속 배출 차단 단계는 회수조 내의 용융 금속 내에 삽입된 조절봉을 상하로 이동시켜 용융 금속의 수위를 조절하는 단계를 포함하는 금속 제련 설비의 용융 금속 수거 방법.12. The method of claim 11,
The molten metal withdrawal step includes moving the control rod inserted in the molten metal in the recovery vessel up and down to regulate the level of the molten metal.
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CN109440139A (en) * 2018-11-30 2019-03-08 中国工程物理研究院材料研究所 A kind of double cup type ceramic crucibles and preparation method thereof for molten salt electrolysis of metals refining

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