KR20160033124A - 알루미늄 드로스 처리 - Google Patents

Abstract

알루미늄 드로스로부터 알루미늄 금속을 회수하기 위한 공정 및 장치가 개시되었으며, 이 공정은 용융 알루미늄을 포함하는 용광로로부터 드로스 처리 리셉터클로 알루미늄 드로스를 스키밍하고, 드로스로 채워진 리셉터클을 수송하여 락킹 디바이스에 장착하며, 락킹 디바이스 아래에 배치된 용융 알루미늄을 받기 위해 리셉터클 내의 배출구(12)로부터 컨테이너(42) 내로 알루미늄을 부을 때까지 리셉터클을 흔드는 것을 포함한다.

Description

알루미늄 드로스 처리{ALUMINIUM DROSS PROCESSING}

본 발명은 알루미늄 드로스를 처리하기 위한 장치 및 공정에 관한 것이다.

모든 1차 알루미늄 생산자, 알루미늄의 재융해 또는 재활용 업자는 용융 알루미늄 금속이 용광로 대기와 반응할 때 공기 드로스와 접촉하는 용융 알루미늄과 관련된 모든 공정이 형성된다는 사실과 마주한다[1]. 이 맥락에서 '알루미늄'이라는 용어는 다양한 합금 금속들과 합금된 알루미늄을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '드로스(dross)'는 알루미늄 산화물 및 트랩된(trapped) 회수가능한 알루미늄 금속을 포함하는 용광로 내의 용융 알루미늄 금속의 표면 상에서 부유하는 고체 불순물 덩어리를 지칭한다. 드로스는 일반적으로 융용물의 질량의 1% 내지 10%를 나타내고, 공정에 따라 평균적으로 산화물층 내에 분산된 자유 알루미늄 금속 질량의 30% 내지 60%를 평균적으로 포함할 수 있지만, 더 높거나 더 낮은 내용물이 발생할 수 있다[2][3]. 용광로로부터 갓 제거된 드로스는 물론 뜨겁지만, 대부분의 드로스 처리 방법들은 종종 처리를 위해 긴 거리에 걸쳐 수송된, 냉각이 가능해진 드로스에 대해 실시된다. 통상적으로, 알루미늄 금속의 회수는 회전식 염 용광로(RSF; rotary salt furnace) 공정을 이용하여 수행되었다. RSF 공정에서, 오일 또는 가스 연료를 사용한 용광로가 드로스로 가득 채워지고, (드로스 질량의 50%에 이르는) 염속(salt flux)이 추가된다. 염은 반응성 대기로부터 금속을 보호하고 금속의 응집 및 분리를 용이하게 하며, 그에 따라 금속 회수를 증가시킨다. 염을 사용하는 것은 비용 증가, 환경적 위험 및 안전상 위험과 같은 뚜렷한 단점들을 발생시킨다. "조제 황산 나트륨(salt cake)"으로 지칭되는 비금속 부산물은 알루미늄 산화물과 알루미늄 질화물, 금속과 염들의 혼합물이다. 1톤보다 많은 조제 황산 나트륨이 처리된 매 1톤의 드로스마다 생산되며 이에 대한 환경적 염려가 늘어가고 있다[4]. 특히 유럽에서는, 더욱 엄격한 규제가 조제 황산 나트륨 매립 폐기의 금지를 야기하였다. 무염(salt-free) 공정을 개발하기 위한 목적으로 전세계의 서로 다른 위치에서 이렇게 상당한 연구 및 개발 활동이 수행되어왔다.

알칸 플라스마 아크 드로스 처리 공정(The Alcan plasma arc dross treatment process)

US4,960,460은 알칸 플라스마 아크 드로스 처리 공정을 개시한다. 가스 또는 연료 버너를 이용하는 대신, RSF에서와 같이, 회전식 용광로 내의 차지(charge)를 가열하기 위해 요구되는 열을 제공하기 위해 플라스마 토치(plasma torch)가 사용된다. 토치는 대기 조성의 근접 제어를 가능하게 하는 회전식 용광로의 충전구(charging door) 상에 장착된다. 플라스마 토치는 공기 또는 질소와 같은 공정 가스가 연속적으로 주입되는 작은 간격에 의해 분리되는 두 개의 물-냉각(water-cooled) 내부 전극으로 구성된다. 차가운 드로스가 충전되고, 문이 닫히며 높은 전압을 인가하여 토치 전극들 사이의 전기 아크를 개시한다. 아크는 가스를 매우 높은 온도까지 가열하며, 용광로가 회전되는 동안에 차지가 700-800℃까지 가열된다. 공정 가스로서 공기 또는 질소를 이용하여 동작하는 플라스마 아크에 의한 드로스의 가열 동안에, 플라스마 가스가 드로스 내에 포함된 자유 금속의 일부와 반응할 때 추가적인 산소 및 질소가 형성된다. 용광로의 회전은 산화물 필름을 파열하는 기계적 스터링(stirring)을 제공하여, 용융 금속을 자유롭게 하고 금속 회수를 향상시킨다. 비금속 산물(NMP; non-metallic product)로 지칭되는 드로스의 산화물 부분은 합금 조성에 따른 알루미늄 질화물과 마그네슘 산화물의 가변적인 양을 갖는 대부분 알루미나(alumina)를 함유하는 잿빛 가루이다[5]. 토치가 전극 유지보수를 위해 주기적으로 제거되어야만 하기 때문에 이러한 공정은 높은 정도의 유지보수를 요구한다.

하이드로 -퀘벡 드로스카 그래파이트 아크 공정(The Hydro-Quebec DROSCAR graphite arc process)

드로스카(DROSCAR)는 알루미늄 융해점 위로 차지를 가열하기 위해 두 개의 그래파이트 전극들 사이에서 스트레치되고 유지되는 DC 전기 아크를 사용한다. 에너지 전달 메커니즘은 주로 아크로부터의 복사(radiation) 및 가열된 내화물(refractories)과 차지 사이의 전도(conduction)이다. 용광로는 기계적인 스터링을 제공하도록 드로스의 가열 동안 회전한다. 회전은 또한 차지 또는 내화물 상의 핫스팟(hot spot)의 형성을 방지하며, 에너지 전달을 향상시킨다. 가열이 완료되었을 때, 금속이 사이드 탭 홀(side tap hole)을 통해 용광로로부터 탭핑된다(tapped)[6]. 이러한 공정이 그래파이트 아크를 사용하기 때문에, 냉각수에 대한 필요성이 존재하지 않으며 플라스마 아크 기술에 대한 경우에서만큼 유지보수가 철저하지 않다.

알루렉 공정(The ALUREC process)

알루렉 공정은 용광로의 동일한 면 상에 위치된 배기 가스 포트 및 산소 연료 버너를 포함하는 회전식의 기울일 수 있는 컨버터 타입 용광로를 사용한다. 이러한 설계는 고에너지 효율을 생산하고 용광로 대기의 우수한 제어를 가능하게 한다[4]. 산소 연료 버너는 컨버터 내화 벽을 짧은 시간 내에 1000℃까지 가열한다. 용광로 회전을 통해서, 전도에 의해 열이 차지까지 전달되며, 열은 혼합에 의해 차지 내에서 추가로 분배된다. 열은 또한 직접 복사를 통해서 불꽃으로부터 차지로 전달된다. 금속은 컨버터의 바닥에서 수집되며 고체 NMP가 상단에서 부유한다. 금속은 NMP와 별개로 탭핑되며 용해로 또는 보온로(holding furnace) 내에 직접 반환될 수 있거나 또는 쏘우(sow) 또는 T-잉곳(ingot)으로 주조할 수 있다. NMP는 컨버터 마우스를 통해 배출된다[6]. 산소 연료 버너로부터의 배기 가스는 질소를 함유하지 않으며 배기 가스의 부피는 작다. 감소된 배기 가스 부피 및 증가된 불꽃 온도는 더욱 에너지 효율적인 공정을 발생시킨다.

이코센트 공정(The ECOCENT process)

이코센트 공정에서 뜨거운 드로스가 어떠한 유동 염 첨가물도 없이 컨버터로 공급되며, 이때 온도 및 점도와 같은 분리에 대한 관련 파라미터들이 조정될 수 있다[7]. 또한, 드로스의 큰 덩어리가 이후 금속의 분리를 향상시키도록 더 작은 조각들로 파쇄된다. 온도를 균등화하고 조정한 후에 뜨거운 드로스가 원심분리기 내에 가능한 한 신속하게 부어진다. 원심분리기의 레이들(ladle) 또는 대안적으로 주형 내에 원심력이 드로스의 주요 구성성분인 알루미늄 산화물로부터의 금속의 분리를 위해 사용된다. 원심분리가 종료되자마자 액체 알루미늄이 다시 용광로로 다시 부어질 수 있거나 또는 잉곳에 붓도록 사용될 수 있다. 이러한 공정이 뜨거운 드로스의 고유 에너지를 활용하기 때문에, 추가적인 에너지 입력이 요구되지 않고, 더욱 통상적인 드로스 공정 기술에 비교하여 50% 미만의 에너지 소비를 발생시킨다.

드로스리트 공정(The DROSRITE process)

WO 97/39155는 알루미늄 드로스를 처리하기 위한 DROSRITE 공정을 개시한다. 뜨거운 드로스가 알루미늄 보온로로부터의 스키밍(skimming) 직후에 사전가열된 내화물 라이닝된(refractory-lined) 회전식 용광로로 충전된다. 드로스리트 용광로는 아르곤 대기 하에서 밀봉되고 유지된다. 차지를 부드럽게 회전시키기 위해 필요하기 때문에, 용광로가 회전된다. 탭 홀이 개방되며, 금속은 수용 용기 또는 레이들 내에 부어진다. 그 다음 용광로 구멍 내에 제어된 양의 산소가 주입되고, 산소 주입이 중단되는 시점인 전형적으로 800-900℃의 범위 내의 타깃 값까지 온도를 증가시키도록 잔여물 내에 함유된 회수 불가능한 알루미늄 금속의 일부를 연소시킨다. 이러한 공정은 어떠한 외부 에너지 입력도 요구하지 않으며; 공정 에너지가 고체 잔여물로부터 추출되고, 용광로 내화물 벽 내에 저장되며, 새로 생긴 드로스의 다음 배치로 방출된다.

전술된 드로스 처리 공정들은 상당한 양의 외부 에너지의 입력을 요구하거나 복잡하고 값비싼 장치를 필요로 한다. 이코센트 및 드로스리트 공정에서 에너지 요구는 크게 감소되지만 초기 자본 비용 및 유지 비용이 높다. 따라서, 유동 염들을 사용하지 않거나 복잡하고 값비싼 장치를 사용하지 않는 에너지 효율적인 드로스 처리 공정 및 장치에 대한 요구가 명백하게 존재한다.

[1] MFS Engineering Ltd Catalogs. "ROTARY DROSS COOLING SYSTEMS" Switzerland: Kreuzlingen; 1997. page 1-6.

[2] Ruff WS. "FROM WASTE TO VALUABLE RAW MATERIAL REFINEMENT OF ALUMINIUM DROSS" Aluminium 1998; 74:1-2.

[3] Gripenberg H, Mullerthann M, Jager N. "SALT-FREE DROSS PROCESSING WITH ALUREC - TWO YEARS EXPRIENCE" Light Metals 1997:1171-1175.

[4] Gripenberg H, Grab H, Flesch G, Mullerthann M. "ALUREC - A NEW SALT-FREE PROCESS" In: Quenean PB, Peterson RD(편집자들). 1995년 11월 12일-15일, 앨라배마주 Point Clear에서 열린 Third International Symposium on Recycling of Metals and Engineered Materials. The Mineral, Metals and Materials Society; 1995. page 819-828.

[5] Lavoie S, Dube G. "A SALT-FREE TREATMENT OF ALUMINIUM DROSS USING PLASMA HEATING" J Metals 1991;2:54-55.

[6] Drouet MG, Meunier J, Laflamme CB, Handfield MD, Biscaro A, Lemire C. "A ROTARY ARC FURNACE FOR ALUMINIUM DROSS PROCESSING" In: Quenean PB, Peterson RD(편집자들). 1995년 11월 12일-15일, 앨라배마주 Point Clear에서 열린 Third International Symposium on Recycling of Metals and Engineered Materials. The Mineral, Metals and Materials Society; 1995. page 803-812.

[7] Kos B. "A NEW CONCEPT FOR DIRECT DROSS TREATMENT BY CENTRIFUGING OF HOT DROSS IN COMPACT TYPE ECOCENT MACHINES" Light Metals 1997:1167-9.

본 발명은 이제 에너지 효율적이고 유동 염들을 필요로 하지 않는 알루미늄 드로스 처리 공정을 제공하며, 이러한 공정에서 단순하고 비용이 낮은 장치가 사용될 수 있다.

제1 양태에서, 본 발명은 알루미늄 드로스의 처리에 의해 알루미늄 드로스로부터 알루미늄 금속을 회수하기 위한 공정에 관련되며, 이 공정은:

드로스를 생산하는 용융 알루미늄(molten aluminium)을 포함하는 용광로로부터 뜨거운 드로스를 수송하는 단계 -뜨거운 드로스는 산화물 및 금속 알루미늄의 초기 내용물을 포함하고 드로스 처리 리셉터클(dross processing receptacle) 내에 포함되어 이를 부분적으로 채움- ;

리셉터클로부터 용융 알루미늄을 붓기 위한 적어도 하나의 배출구를 각각 구비하는 대향하는 단부 벽들을 포함하는 드로스 처리 리셉터클 -배출구는 리셉터클의 바닥과 리셉터클을 닫는 제거가능한 리드(lid) 사이의 높이 부분 길(height part way)에 위치됨- ;

리셉터클의 대향하는 단부들을 교대로 낮추도록 리셉터클을 흔들기 위해 락킹 디바이스(rocking device) 상에 드로스 처리 리셉터클을 배치하는 단계;

배출구 밖으로 용융 알루미늄을 붓기 위해 리셉터클의 대향하는 단부들을 교대로 낮추도록 락킹 디바이스를 동작시키는 단계; 및

상기 금속 알루미늄의 초기 내용물의 적어도 70 wt%이 부어질 때까지 흔들기 및 붓기를 계속하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 뜨거운 드로스가 드로스 처리 리셉터클의 총 내부 부피의 40%까지, 드로스 처리 리셉터클의 총 내부 부피의 50%까지, 드로스 처리 리셉터클의 총 내부 부피의 60%까지, 또는 드로스 처리 리셉터클의 총 내부 부피의 70%까지 채운다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 뜨거운 드로스의 온도가 600℃와 860℃ 사이이고, 바람직하게는 630℃와 830℃ 사이이고, 더욱 바람직하게는 650℃와 810℃ 사이이며, 가장 바람직하게는 680℃와 780℃ 사이이다.

본 발명의 바람직한 온도 범위 위의 온도에 있는 뜨거운 드로스는 사전냉각된 드로스를 추가 및 혼합함으로써 온도 범위 내의 온도로 감소될 수 있고, 이때 사전냉각된 드로스의 온도는 680℃ 미만이다. 이러한 사전냉각된 드로스는 뜨거운 드로스와 동일한 금속 합금 내용물을 갖는다.

본 발명의 바람직한 온도 범위 아래의 온도에 있는 뜨거운 드로스는 뜨거운 드로스 내에 공기를 불어넣음으로써 온도 범위 내의 온도로 증가될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 리셉터클의 바닥이 수평 위치로부터 65°와 85° 사이의 각도에 있도록, 바람직하게는 수평 위치로부터 70°와 80° 사이의 각도에 있도록 락킹 디바이스가 대향하는 단부를 낮춘다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 금속 알루미늄의 초기 내용물의 적어도 80 wt%, 바람직하게는 적어도 90 wt%이 부어질 때까지 흔들기 및 붓기가 계속된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 락킹 디바이스가 뜨거운 드로스가 유래하는 용광로의 500m 내에, 바람직하게는 250m 내에, 더욱 바람직하게는 100m 내에, 그리고 가장 바람직하게는 50m 내에 위치된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 부어진 금속 알루미늄이 뜨거운 드로스가 유래하는 용광로로 반환될 수 있거나, 또는 실질적으로 동일한 합금 내용물을 갖는 알루미늄의 배치(batch)와 혼합될 수 있다.

다른 양태에서, 본 발명은 알루미늄 드로스로부터 알루미늄 금속을 회수하기 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는:

두 개의 대향하는 단부 벽들, 두 개의 대향하는 측벽들, 바닥 및 제거가능한 리드를 포함하는 리셉터클 -대향하는 단부 벽들 각각이 리셉터클로부터 용융 알루미늄을 붓기 위한 적어도 하나의 배출구를 포함하고, 배출구 또는 배출구들이 리셉터클의 바닥과 리셉터클을 닫는 리드 사이의 높이 부분 길에 위치됨- ;

지지 구조물 상에 장착되고, 리셉터클을 락킹 디바이스에 장착하기 위한 마운팅(mounting) 및 마운팅을 흔들기 위한 락킹 메커니즘을 포함하는 락킹 디바이스; 및

배출구로부터 붓는 용융 알루미늄을 받기 위한 컨테이너를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 바닥에 인접한 대향하는 벽들의 적어도 부분들이 바닥의 방향으로 수렴한다. 바람직하게는, 리셉터클의 상부 부분이 직육면체 형태이고 리셉터클의 하부 부분이 프루스토-피라미드(frusto-pyramidal) 형태이도록 대향하는 벽들이 상부 부분에서 평행하고 하부 부분에서 바닥의 방향으로 수렴한다. 여전히 바람직하게, 리셉터클로부터 용융 알루미늄을 붓기 위한 배출구가 대향하는 단부 벽들에서 리셉터클의 상부 부분과 하부 부분 사이에 형성된 접합부에 위치된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 제거가능한 리드가 고정 메커니즘(fastening mechanism)에 의해 리셉터클에 부착된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 리셉터클이 마운팅의 마운팅 프로젝션을 수신하기 위한 적어도 하나의 마운팅 채널을 더 포함한다. 바람직하게는, 락킹 디바이스에 리셉터클을 장착하기 위한 마운팅이 마운팅 채널을 연결하기 위한 적어도 하나의 수평으로 돌출하는 돌출부를 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 리셉터클이 외부 냉각 핀(fin)들을 더 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 제거가능한 리드가 중앙 지지 빔을 더 포함하고, 중앙 지지 빔이 세로 축에 대해 자유롭게 회전하도록 브라켓에 의해 리드에 부착되며, 적어도 하나의 마운팅 채널이 중앙 지지 빔의 상부 측에 부착된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 락킹 메커니즘은 유압 장치 또는 전동기이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 알루미늄 드로스로부터 알루미늄 금속을 회수하기 위한 장치의 리셉터클, 마운팅 및 컨테이너가 하우징 내에 밀폐되고, 하우징이 절연된 박스이고, 바람직하게는 절연된 스틸 박스이며, 하우징이 통기 시스템을 포함한다.

도 1은 드로스 처리 리셉터클의 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 2는 드로스 처리 리셉터클용 리드의 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 3은 락킹 디바이스의 바람직한 실시예를 도시한 도면.
도 4는 반자동 회전 알루미늄 드로스 하우징(SARAH) 유닛의 측면도.
도 5는 반자동 회전 알루미늄 드로스 하우징(SARAH) 유닛의 후면도. 후방 벽 패널(45)은 단지 설명을 위한 목적으로 제거되었다.

드로스 처리 공정

본 발명에 따라 알루미늄 드로스를 처리하기 위한 공정이 본질적으로 다음과 같이 수행될 수 있다:

리셉터클이 용광로의 앞에 배치된다. 뜨거운 드로스가 리셉터클이 대략 1/2 채워질 때까지 용광로로부터 리셉터클 내로 직접 스키밍된다. 드로스 스키밍을 위해 경과된 시간(리셉터클을 대략 절반 채우기 위해 소요되는 시간)은, 드로스 내의 이용가능한 알루미늄의 "연소 손실"을 발생시키는 테르밋(thermiting)을 발생시킬 수 있는 산소와 뜨거운 드로스의 반응을 최소화하고 용광로로 도입되는 주변 공기의 양 및 용광로로부터의 열 손실의 양을 최소화하기 위해, 바람직하게는 8분 미만, 더욱 바람직하게는 5분 미만이다. 더욱이, 스키밍 시간을 최소화하는 것은 스키밍된 뜨거운 드로스로부터의 열 손실을 최소화한다.

스키밍된 드로스의 온도는 운영자에 의한 시각적 관찰에 의해 질적으로 평가될 수 있다. 최적의 공정 조건을 위해서 뜨거운 드로스는 바람직하게는 노란색/오렌지색이다. 만약 드로스가 공정을 위한 바람직한 최적 온도 아래에 있으면(680℃ 미만) 드로스가 짙은 적색을 갖는 반면, 만약 드로스가 바람직한 최적 온도 위에 있으면(780℃ 초과) 드로스가 밝은 노란색/흰색을 띈다. 드로스가 너무 차가운 경우에서, 자유 알루미늄 금속이 고체화되기 시작하고, 따라서 공기가 리셉터클 내로 불어 들어가 온도를 증가시키고 자유 알루미늄 금속을 용융 상태로 유지하는 자유 알루미늄 금속의 일부의 테르밋을 발생시킨다. 드로스가 너무 뜨거운 경우에 자유 알루미늄이 테르밋을 시작하고, 바람직하게는 동일한 합금 내용물을 갖는 사전-냉각된 드로스가 드로스 공정 리셉터클에 추가되어 온도를 감소시키고 연소 손실을 최소화하기 위해 뜨거운 드로스와 혼합된다. 대안적으로, 기구의 온도 측정 수단이 사용될 수 있다. 그러나, 시각적 관찰 드로스 온도 평가 방법은 온도 측정에 소비하는 시간에 대한 필요성을 제거한다.

드로스가 공정을 위한 바람직한 온도에 있는 것으로 간주되면(노란색/오렌지색, 대략 680-780℃), 리드가 리셉터클 상에 장착되고 고정 메커니즘을 이용하여 선택적으로 고정된다. 닫힌 드로스 처리 리셉터클이 그 다음 락킹 디바이스 상에 장착된다. 스키밍과 락킹 디바이스로의 장착 사이의 경과된 시간은 바람직하게는 8분 미만이고 더욱 바람직하게는 5분 미만이다.

리셉터클은 락킹 디바이스 아래에 위치한 용융 알루미늄을 받기 위해 알루미늄을 리셉터클 내의 배출구로부터 컨테이너 내로 부을 때까지 락킹 디바이스에 의해 천천히 흔들린다(컨트롤러를 운영하는 운영자에 의해 제어되어, 리셉터클의 바닥이 수평 위치로부터 대략 70° 내지 80°의 각도에 있도록 리셉터클의 일 단부를 낮춘다). 용융 알루미늄이 컨테이너 내로 흐르는 것을 중단할 때, 운영자는 리셉터클 내의 용융 알루미늄의 응집을 장려하고 컨테이너 내로의 연속적인 금속 흐름을 장려하도록 반대 방향으로 리셉터클을 천천히 흔든다. 이러한 공정은 리셉터클로부터 더 이상 알루미늄이 흐르지 않을 때까지; 이 단계에서는 뜨거운 드로스 내의 회수가능한 알루미늄의 90%까지 컨테이너 내에서 회수될 때까지 반복된다. 락킹 디바이스에서의 처리 시간은 합금 조성에 따라 달라지며 전형적으로 15분 내지 45분 사이이다.

끝이 낮춰진 하나의 점으로부터 다른 점까지의 리셉터클의 흔들기는 60초까지 소요될 수 있다. 각 회전 속도는 예를 들어 4°/초 내지 8°/초이다. 일부 종래 기술 공정들에서 발생하는 것과 같은 드로스의 과도하게 활발한 외란(disturbance)이 드로스를 압축할 수 있으며 더 이상 회수되도록 충분히 자유롭게 배출하지 않는 용융 알루미늄 내에 가두어진다.

회수된 금속은 컨테이너 내에서 냉각될 수 있다. 이것이 고체화되면, 알루미늄의 질량이 측정되고 이것이 유래한 용광로로 반환되며; 신속한 왕복 시간으로 인해 알루미늄 금속의 조성이 금속이 유래한 용광로 내의 금속과 실질적으로 동일하다. 대안적으로 회수된 금속은 실질적으로 동일한 합금 내용물의 알루미늄의 배치와 혼합될 수 있거나 또는 서로 다른 조성의 배치의 조성을 변경하도록 사용될 수 있다.

뜨거운 드로스 처리 후에, 드로스 리셉터클이 락킹 디바이스로부터 제거되고 잔여 드로스가 제2 단계 처리 시설로 수송되기 이전에 강제로 냉각되고 질량이 측정되는 냉각 구역으로 수송된다. 제2 단계 냉각 드로스 처리는 종래 기술에 알려진 방법들: 기계적 처리(즉, 분쇄, 파쇄, 크기 분리) 및 전류 분리('에디 전류 분리')를 이용하여 남아있는 드로스를 처리한다.

대안적으로, 드로스 처리 공정이 자동화될 수 있다. 이러한 자동화 공정은 다음과 같이 수행될 수 있다. (리드를 포함하는) 드로스 처리 리드가 바닥에 내장된 레일 시스템을 통해 용광로 앞으로 수송될 수 있다. 리셉터클이 용광로 앞에 있으면, 리드가 로봇 팔에 의해 들어 올려질 수 있고, 스키밍 공정의 시작을 트리거링한다. 레일 시스템은 용광로, 질량 측정 브릿지 및 이전에 기술된 회전자 설치가 위치된 드로스 처리 영역 사이의 루프 트랙일 수 있다.

원하는 드로스 부피에 도달하면 센서가 리셉터클 내의 충진(filling) 레벨을 측정하고 (컴퓨터 내장된 운영 체제 상에서 구동하는) 애플리케이션 소프트웨어에 신호를 전송하도록 사용될 수 있다. 센서는 당업계에 알려진 임의의 적합한 충진 레벨 센서일 수 있다. 리셉터클이 상응하는 리드로 밀봉된 동안에 스키밍이 중단될 수 있으며 그 다음 질량 측정 브릿지로 수송될 수 있다. 다음의 빈 리셉터클이 레일 시스템을 통해 용광로 앞으로 이동하며 스키밍 공정이 계속될 수 있다.

채워진 리셉터클은 드로스 처리 영역으로 이동하기 이전에 자동으로 질량이 측정될 수 있다.

각 스키밍 동작에 있어서, 운영자는 합금 조성 및 드로스의 예측되는 온도 양상에 기초하여 (애플리케이션 소프트웨어로 프로그램된) 드로스 처리 프로그램을 선택할 수 있다. 프로그램은 드로스 온도 및 이전에 결정된 리셉터클 충진 질량에 대한 감각 정보를 포함할 수 있다.

드로스 리셉터클의 배출구를 통한 액체 금속의 유출이, 예를 들어 용융 알루미늄을 받기 위한 컨테이너 아래의 가벼운 장벽 또는 질량 센서에 의해 모니터링될 수 있다. 모니터링 디바이스는 회전 장비에게 금속의 유출을 가능하게 하기 위한 동작을 재개하거나 또는 움직임을 중단하라고 지시하는 신호를 애플리케이션 소프트웨어에 전송한다.

드로스 처리 리셉터클에는 드로스의 온도를 모니터링하기 위해 온도 모니터링 디바이스, 바람직하게는 서모커플(thermocouple)이 장착될 수 있다. 드로스가 630℃과 860℃ 사이의 바람직한 온도 범위 내에 있는 한 개입이 발생하지 않을 것이다.

온도가 860℃를 초과하면 모니터링 디바이스가 애플리케이션 소프트웨어에 신호를 전송하며, 이는 드로스의 테르밋을 중단시켜 860℃ 미만으로 냉각시키는 것을 가능하게 하도록 리셉터클의 리드를 통해 드로스 처리 리셉터클 내로의 아르고 가스의 방출을 발생시킨다.

온도가 630℃ 아래로 떨어지면 모니터링 디바이스가 애플리케이션 소프트웨어에 신호를 전송하며, 이는 바람직한 온도 범위 내로 드로스를 재가열하기 위해 자유 알루미늄 금속의 연소(테르밋)를 개시하도록 드로스 처리 리셉터클 내에 산소의 방출을 발생시킨다.

리셉터클로부터의 금속의 유출을 모니터하는 디바이스가 3 회전 주기 동안 임의의 금속 흐름을 기록하는 것에 실패하면 소프트웨어 애플리케이션은 공정이 완료되도록 결정한다. 그 다음 드로스 처리 리셉터클이 락킹 디바이스로부터 제거될 수 있으며 지정된 냉각 구역으로 수송될 수 있다.

드로스 처리 리셉터클의 바람직한 실시예

도 1은 리셉터클의 상부 부분이 직육면체 형태이고 하부 부분이 프루스토-피라미드 형태이도록 리셉터클의 대향하는 벽들(10, 11)이 상부 부분에서 평행하고 하부 부분의 바닥의 방향으로 수렴하는 리셉터클의 바람직한 실시예를 도시한다. 이러한 전반적인 설계는 알루미늄 금속의 연소('테르밋')를 감소시키는 동시에 뜨거운 드로스로부터의 열 손실을 최소화한다.

리셉터클은 용융 알루미늄이 리셉터클을 나가는 것을 가능하게 하도록 배출구(12)를 더 포함하고, 이러한 배출구는 리셉터클의 상부 부분과 하부 부분 사이에 형성된 접합부에 배치된다. 드로스 처리 공정 동안에 리셉터클은 70-80°의 각도로 흔들린다. 동시에 이러한 접합부는 리셉터클의 최하단 부분이 되며(즉, 지면에 가장 가까운 점이다), 따라서 용융 알루미늄이 중력으로 인해 이러한 위치에서 자연적으로 모일 것이기 때문에 배출구를 위한 최적의 위치이며, 결과적으로 리셉터클로부터 배출될 수 있는 알루미늄 금속의 양을 최대화한다.

드로스 처리 리셉터클은 하나 이상의 장착 채널(14)을 더 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서 이러한 장착 채널(14)은 리셉터클 내의 바닥의 아랫면에 부착된다.

드로스 처리 리셉터클은 리셉터클의 표면 영역을 증가시킴으로써 초과 열을 분산시키는 리셉터클의 외부 표면에 부착된 냉각 핀(16)들을 더 포함할 수 있다. 또한, 냉각 핀(16)들은 드로스 처리 리셉터클을 보강한다.

드로스 처리 리셉터클은 용융 알루미늄을 담기에 적합한 종래 기술에서 알려진 임의의 재료로부터 제조될 수 있다. 이러한 적합한 재료는 스틸을 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지는 않는다.

드로스 처리 리셉터클용 제거가능한 리드의 바람직한 실시예

도 2는 냉각 지지 핀들(20) 및 가로 냉각 지지 요소들(22, 22')이 부착될 수 있는 베이스 플레이트(18)를 포함하는 제거가능한 리드의 바람직한 실시예를 도시한다. 이러한 냉각 핀들 및 냉각 지지 요소들은 리드의 표면 영역을 증가시킴에 따라 초과 열이 소멸될 수 있는 더 넓은 영역을 제공함으로써 리드를 냉각시킬 수 있다. 또한, 냉각 지지 핀들(20) 및 냉각 지지 요소들(22, 22')은 리드의 열 유도 변형을 감소시키기 위한 것일 수 있다.

중앙 지지 빔(24)은 중앙 지지 빔이 베이스 플레이트를 세로로 이등분하도록 브라켓(bracket)(26)에 의해 베이스 플레이트(18)에 부착될 수 있다. 브라켓 및 중앙 지지 빔은 리드의 유지 동안에 제거 및/또는 대체될 수 있다. 중앙 지지 빔의 상부 측이 하나 이상의 장착 채널(14)에 부착되고, 이것은 예를 들어 지게차를 운전하는 운영자가 리드를 들어올려 리셉터클의 상단 상에 리드를 배치하는 것을 가능하게 한다. 중앙 지지 빔은 자신의 세로 축에 대해 회전할 수 있으며, 이것은 리드가 리셉터클 상에 장착되는 공정을 쉽게 만든다.

리드의 구성요소들 각각은 용융 알루미늄을 담기에 적합한 종래 기술에서 알려진 임의의 재료로부터 제조될 수 있다. 이러한 적합한 재료는 스틸을 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지는 않는다.

리드를 드로스 처리 리셉터클에 부착하기 위한 고정 메커니즘

위에서 언급된 바와 같이, 리드는 고정 메커니즘을 이용하여 리셉터클에 고정될 수 있다. 이러한 고정 메커니즘은 두 개의 무거운 물체들이 가역적으로 결합되는 것을 가능하게 하는 종래 기술에서 알려진 임의의 적합한 메커니즘일 수 있다. 고정 메커니즘은 적어도 두 개의 잠금장치(fastener)를 포함하고, 드로스 처리 리셉터클 및 제거가능한 리드 모두가 잠금장치를 리셉터클 및 리드 모두에 부착함으로써 리드를 리셉터클에 고정시키는 것을 가능하게 하는 브라켓을 더 포함할 수 있다. 이러한 잠금장치들은 조임 나사(threaded fastener)일 수 있지만, 이것으로 제한되지는 않는다.

바람직한 실시예에서, 드로스 처리 리셉터클은 각각의 끝 벽(10)의 외측 면에 부착된 두 개의 J-볼트 버팀목(J-bolt strut)(15)을 포함하고, 리드는 리드의 각 단부에 부착된 두 개의 J-볼트 브라켓(30)을 포함하며, 이러한 리드는 4개의 J-볼트들에 의해 리셉터클에 고정되고, 이때 각 J-볼트의 U-섹션이 각 버팀목(15) 상에 훅되고(hooked), 각 J-볼트의 직선 섹션이 각 브라켓(30) 내의 간격을 통과하며 각 J-볼트가 각 J-볼트의 직선 섹션의 나사산이 있는(threaded) 단부 섹션에 나사산이 있는 암나사를 부착함으로써 고정된다. 이러한 타입의 J-볼트 고정 메커니즘은 당업계에 알려져 있다.

락킹 디바이스의 바람직한 실시예

도 3은 콘크리트 지지부(36)에 의해 콘크리트 지지 구조물(34)에 장착되는 마운팅을 포함하는 락킹 디바이스의 바람직한 실시예를 도시한다. 마운팅은 두 개의 수평으로 돌출하는 돌출부(40)가 부착되는 두 개의 마운팅 지지부(38)가 부착되는 턴테이블(32)을 포함한다. 수평으로 돌출하는 돌출부들은 바람직하게는 이러한 돌출부들이 마운팅 지지부에 단단하게 부착될 수 있도록 'L' 형태를 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 리셉터클은 바닥의 아랫면에 부착된 두 개의 마운팅 채널(14)을 포함하고 락킹 디바이스는 두 개의 수평으로 돌출하는 돌출부(40)를 포함하며, 수평으로 돌출하는 돌출부들을 각 마운팅 채널 내에 삽입함에 따라 리셉터클이 락킹 디바이스에 장착되는 것을 가능하게 하도록 이러한 채널들(14) 및 돌출부들(40)이 거리 d만큼 각각 분리된다.

컨테이너(42)는 동작 중에 드로스 처리 리셉터클로부터 떨어지는 용융 알루미늄 금속을 수집하도록 락킹 디바이스 아래에 위치된다. 이러한 컨테이너는 용융 알루미늄을 담기에 적합한 임의의 컨테이너일 수 있다.

바람직한 실시예에서, 락킹 메커니즘(44)은 유압 장치이며, 이러한 유압 장치는 마운팅을 회전시킨다. 운영자는 마운팅을 회전시키는 유압 장치를 제어함으로써 장착된 드로스 처리 리셉터클의 락킹 속도를 수동으로 제어할 수 있다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 락킹 메커니즘(44)은 바람직하게는 통합된 기어박스를 포함하는 전동기이며, 이러한 전동기가 마운팅을 회전시킨다. 운영자는 마운팅을 회전시키는 전동기를 제어함으로써 장착된 드로스 처리 리셉터클의 락킹 속도를 수동으로 제어할 수 있다. 바람직하게는, 전동기 및 락킹 디바이스의 구동계(drivetrain)가 3개의 부분들: 1) 3상(three phase) 가역 모터; 2) 기어 유닛; 및 3) 모터로부터 기어 유닛으로 전력을 전달하는 브레이크/클러치 유닛을 포함한다. 3상 가역 모터는 바람직하게는 적어도 4.5톤의 질량을 회전시킬 수 있으며, 기어 유닛은 바람직하게는 드로스 처리 공정 동안에 드로스 처리 장치의 흔들기를 돕기 위해 (반전 잠금 없이) 가역적이다.

반자동 회전 알루미늄 드로스 하우징(SARAH)

도 4는 드로스 처리 공정에서 사용하기 위한 알루미늄 드로스 처리 장치의 다른 바람직한 실시예, 즉 반자동 회전 알루미늄 드로스 하우징(SARAH) 유닛의 측면도를 도시한다. 도 5는 오직 설명을 위한 목적으로 SARAH 유닛의 후방 벽 패널(45)이 제거된 SARAH 유닛의 후면도를 도시한다.

SARAH 유닛은 외부 수직 에지 상에 힌지된 적어도 하나의, 바람직하게는 두 개의 바깥방향 스윙 도어(48)를 포함하는 절연된 박스(46), 바람직하게는 절연된 스틸 박스를 포함하고, 도어들 각각은 (도시되지 않은) 윈도우를 포함할 수 있으며 운영자는 이러한 윈도우를 통해서 내부에서 발생하는 드로스 처리 공정을 관찰할 수 있다.

폐쇄 회로 TV(CCTV) 시스템(도시되지 않음)이 드로스 처리 공정을 모니터링하기 위해 SARAH 유닛의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 CCTV 시스템은 두 개의 카메라를 포함하고, 각 카메라는 각각 SARAH 유닛의 절연된 박스의 외부 좌측 또는 우측 벽 상에 설치되며, 이러한 카메라들은 개별적으로 설치된 윈도우(도시되지 않음)를 통해 드로스 처리 공정을 관찰하도록 위치되며, 이러한 윈도우들은 각각 SARAH 유닛의 절연된 박스의 좌측 및 우측 벽들 내에 위치되어 있다. 카메라들은 운영자가 드로스 처리 리셉터클로부터의 알루미늄 금속 흐름을 모니터링하고 제어할 수 있도록 SARAH 유닛의 외부에 위치된 모니터에 접속될 수 있다.

SARAH 유닛은 전술된 바와 같이 드로스 처리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 락킹 디바이스(턴테이블(32), 콘크리트 지지 구조물(34), 콘크리트 지지부(36), 마운팅 지지부(38), 수평으로 돌출하는 돌출부(40) 및 컨테이너(42))는 점선 박스(43)에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이(절연된 박스를 나타냄, 도 3의 측면도를 참조), 절연된 박스의 외부에 배치된 락킹 메커니즘(44)과 함께 SARAH 유닛의 절연된 박스 내에 선택적으로 위치될 수 있다. 대안적으로, SARAH 유닛은 전술된 바와 같이 드로스 처리 장치의 하나 이상의 구성요소와 함께, 또는 그에 대한 대안적인 선택으로서, 아래의 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다.

SARAH 유닛의 락킹 디바이스는 적어도 하나, 바람직하게는 두 개의 수평으로 돌출하는 돌출부(40)가 장착되는 SARAH 유닛의 절연된 박스(46) 내에 위치된 회전 플레이트(50), 바람직하게는 회전 스틸 플레이트의 형태인 마운팅을 포함할 수 있다. 사용시에 수평으로 돌출하는 돌출부(들)는 드로스 처리 리셉터클의 바닥의 아랫면에 부착된 마운팅 채널(들)(14) 내에 삽입되고, 그에 따라 리셉터클이 락킹 디바이스에 장착되는 것을 가능하게 하며, 락킹 디바이스는 리셉터클 내의 배출구(12)로부터 알루미늄이 쏟아지도록 장착된 드로스 처리 리셉터클을 흔든다.

컨테이너(42)는 동작 중에 드로스 처리 리셉터클의 배출구(12)로부터 떨어지는 용융 알루미늄 금속을 수집하도록 락킹 디바이스의 아래에 위치된다. 이러한 컨테이너(42)는 용융 알루미늄을 담기에 적합한 임의의 컨테이너일 수 있다.

회전 플레이트는 바람직하게는 드로스 처리 공정 동안 드로스 처리 리셉터클의 질량의 일부를 지탱하고 회전 방향의 제어를 도움으로써 락킹 디바이스를 지원하는 가이드 휠(52) 상에 위치한다. 회전 플레이트는 바람직하게는 점성 커플링을 통해서 결과적으로 락킹 메커니즘(56)에 접속될 수 있는 드라이브 섀프트(drive shaft)(54)에 접속될 수 있고, 락킹 메커니즘은 바람직하게는 전동기이고, 전동기는 바람직하게는 통합된 기어박스를 포함하며, 락킹 메커니즘은 절연된 박스(46)의 외부에 위치된다.

드라이브 섀프트(54)는 가요성 커플링(58)을 통해 락킹 메커니즘에 선택적으로 접속되고, 이러한 커플링은 손상된 경우에 쉽게 대체될 수 있다. 가요성 커플링은 드로스 처리 공정의 개시 및 중단 동안의 충격에 대한 완충작용을 제공함으로써, 장치의 동작상 기계적 부분들의 수명을 연장한다.

드라이브 섀프트는 무거운 부하, 바람직하게는 적어도 4.5톤의 질량을 견딜 수 있는 축받이대(plummer block) 하우징 어셈블리(60)에 의해 지지될 수 있다. 이러한 타입의 축받이대 하우징 어셈블리는 당업계에 알려져 있으며, 주철과 같은 임의의 적합한 재료로부터 제조될 수 있다.

락킹 메커니즘 및 드라이브 섀프트 어셈블리는 바람직하게는 와이드 베이스(wide base)(62) 상에 장착된다. 와이드 베이스를 이용하여 질량 부하가 베이스에 걸쳐 균일하게 분포된다. 베이스(62)는 바람직하게는 볼트들을 통해 바닥재에 정박된다.

뜨거운 드로스로부터의 매연과 먼지가 바람직하게는 절연된 박스의 상부 표면 내에 위치된 통기관(venting conduit)(64)에 의해 SARAH 유닛 내로부터 환기되고, 이러한 통기관은 바람직하게는 루버 후드(louvered hood)이며, 이것은 바람직하게는 SARAH 유닛에 인접하게 설치된 소형 탈진(de-dusting) 유닛, 바람직하게는 CE 인증된 링글러(Ringler) 탈진 유닛에 (도관형 물체를 통해) 접속된다. SARAH 통기 시스템은 드로스 처리 공정 동안 방출되는 가스들 및 입자성 물질이 억제되고, 수집되고 및/또는 처리됨으로써 SARAH 유닛으로부터 유해한 가스들 및 입자성 물질들의 누출을 방지하도록 하는 밀봉된 시스템일 수 있다.

SARAH 유닛이 밀폐된 시스템이기 때문에, 그 내부의 환경의 통제가 용이하며, 그에 따라 드로스 내의 알루미늄 금속의 제어되지 않은 초과 테르밋을 통한 원치 않는 "연소 손실"에 의한 회수가능한 알루미늄의 손실을 최소화한다. 환경의 통제는 SARAH 유닛 내의 대기 내의 산소 레벨을 제어함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 이것은 사전선택된 산소 대 (질소 또는 아르곤과 같은, 그러나 이것으로 제한되지는 않는) 비활성 기체의 비율을 포함하는 입력 가스를 SARAH 유닛에 제공함으로써 달성될 수 있지만, 당업계에 알려진 밀폐된 시스템의 환경 제어에 적합한 임의의 방법이 사용될 수 있다.

현재 기술에 대한 장점들

본 명세서에 기술된 뜨거운 드로스 처리 방법을 알루미늄 감손된(depleted) 드로스를 처리하기 위한 당업계에 알려진 차가운 드로스 처리 방법들과 결합함으로써, 드로스로부터 회수가능한 알루미늄 금속의 최대 회수가 가능하고 남아있는 모든 알루미늄 드로스가 재활용됨에 따라 매립에 대한 필요성이 존재하지 않고 위험한 조제 황산 나트륨이 생산되지 않는다. 또한, 공정은 매우 비용 효율적이고: 뜨거운 드로스 처리 공정이 에너지의 어떠한 외부 입력도 요구하지 않기 때문에 매우 에너지 효율적이며, 폐기물 처리 비용이 존재하지 않고 장비/장치 유지 비용이 낮다.

또한, 장치의 단순성으로 인해, 뜨거운 드로스 처리 공정을 연속적으로 구동하는 것이 가능하다. 예를 들어, 만약 본 명세서에 기술된 것과 같은 3개의 드로스 처리 리셉터클들이 차례로 사용되고 하나 또는 두 개의 드로스 처리 리셉터클이 세척/유지보수/오염제거의 목적으로 사용되지 않는다면, 드로스 처리를 위해 이용가능한 리셉터클이 여전히 하나 존재한다. 세척/유지보수/오염제거로 인한 장치 정지 시간에 대한 필요성이 존재하지 않거나 거의 존재하지 않기 때문에 이는 현재의 기술에 대한 뚜렷한 향상이다.

또한, SARAH 유닛은 드로스 처리가 억제된 환경에서 발생할 수 있기 때문에 안전상의 우려를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 운영자를 최소화하고 잠재적으로 유해한 가스들 및 입자성 물질들에 대한 환경적 노출을 최소화한다.

드로스 처리 공정의 예

스키밍: 834kg 드로스

합금: 3105 시리즈

드로스 내의 회수가능한 알루미늄: 378kg

회수된 알루미늄: 337kg

산출량: 89%

드로스 내의 회수가능한 알루미늄의 양은 WO 2010/027267 및 WO 01/20300에 개시된 것과 같은 당업계에 알려진 방법들에 의해 결정되었다.

알루미늄 드로스는 리셉터클이 대략 절반 가량 채워질 때까지 운영자가 운전하는 스키밍 툴이 장착된 지게차를 이용하여 특별히 설계된 드로스 처리 리셉터클 내에 스키밍된다. 절반이 채워진 드로스 처리 리셉터클은 운영자가 운전하는 지게차에 의해 지정된 드로스 처리 영역으로 수송된다.

운영자는 드로스가 노란색/오렌지색으로 탈 때까지 시각적 관찰을 통해 드로스의 온도를 질적으로 조사하고 온도를 변경한다. 바람직한 처리 온도 범위에 도달하면, 운영자가 지게차를 이용하여 리셉터클 상에 리드가 장착되고 4개의 J-볼트를 이용하여 제자리에 수동으로 고정된다.

밀봉된 드로스 처리 리셉터클은 그 다음 운영자가 운전하는 지게차에 의해 락킹 디바이스 상에 장착된다. 운영자는 그 다음 용융 알루미늄 금속을 배출구로부터 회전자 아래에 위치된 컨테이너 내로 쏟기 시작할 때까지 리셉터클의 바닥이 수평으로부터 70°와 80° 사이의 각도에 있도록 드로스 처리 리셉터클을 흔든다. 알루미늄 금속의 흐름이 배출구 밖으로 쏟아지는 것을 중단할 때, 용융 알루미늄 금속을 배출구로부터 반대편 끝 벽으로 쏟기 시작할 때까지 리셉터클이 다시 70°와 80° 사이의 각도로 반대 방향으로 기울어진다.

공정이 완료되면 컨테이너 내의 알루미늄이 자연적으로 냉각되고 캘리브레이션된 스케일로 수송된다. 운영자는 금속 및 컨테이너의 총 중량을 기록한다(937kg). 빈 컨테이너는 사전결정되었으며(600kg) 순 금속 질량이 질량 차(337kg)에 의해 결정되었다. 드로스 처리 리셉터클 내부의 잔여 알루미늄 산화물이 캘리브레이션된 스케일로 수송되며 운영자가 리셉터클의 총 중량을 기록한다(1978kg). 빈 알루미늄 드로스 처리 리셉터클은 사전결정되었으며(1481kg) 순 드로스 질량이 질량 차(497kg)에 의해 결정되었다.

용광로 스키밍 = 순 회수 알루미늄 337kg + 순 드로스 질량 497kg = 834kg

알루미늄 회수 백분율= (회수된 알루미늄 kg / 드로스 내의 회수가능한 알루미늄 kg) * 100 = (337/378)*100 = 89%

절연된 바닥 상에 펼침으로써 강제로 냉각된 리셉터클 내부의 잔여 알루미늄 드로스가 2차 처리 빌딩으로 수송된다. 냉각되면, 드로스 내의 남아있는 알루미늄 금속이 기계적 분리 시스템 및 전류 분리를 이용하여 회수된다.

본 명세서에서, 달리 명백하게 지시되지 않는 한, 오직 하나의 조건만이 만족될 것을 요구하는 연산자 'XOR(exclusive or)'에 대조적으로, 단어 '또는'은 언급된 조건들 중 하나 또는 둘 모두가 만족될 때 참값을 반환하는 연산자의 의미로 사용된다. '~으로 구성되는(comprising)'이라는 단어는 '~으로 이루어지는(consisting of)'을 의미하기보다는 '~을 포함하는(including)'의 의미로 사용된다. 위에서 인정된 모든 종래의 가르침들이 본 명세서에 참조로서 포함되었다. 본 명세서의 임의의 종래에 공개된 문서에 대한 인정이 호주 또는 다른 곳에서 본 출원시에 공통의 일반적인 지식이라는 인정 또는 표현인 것으로 받아들여져서는 안된다.

Claims (32)

1. 알루미늄 드로스를 처리함으로써 알루미늄 드로스로부터 알루미늄 금속을 회수하기 위한 공정으로서,
   드로스를 생산하는 용융 알루미늄(molten aluminium)을 포함하는 용광로로부터 뜨거운 드로스를 수송하는 단계 -상기 뜨거운 드로스는 산화물 및 금속 알루미늄의 초기 내용물을 포함하고 드로스 처리 리셉터클(dross processing receptacle) 내에 포함되어 이를 부분적으로 채움- ;
   상기 리셉터클로부터 용융 알루미늄을 붓기 위한 적어도 하나의 배출구를 각각 구비하는 대향하는 단부 벽들을 포함하는 상기 드로스 처리 리셉터클 -상기 배출구는 상기 리셉터클의 바닥과 상기 리셉터클을 닫는 제거가능한 리드(lid) 사이의 높이 부분 길(height part way)에 위치됨- ;
   상기 리셉터클의 대향하는 단부들을 교대로 낮추도록 상기 리셉터클을 흔들기 위해 락킹 디바이스(rocking device) 상에 상기 드로스 처리 리셉터클을 배치하는 단계;
   상기 배출구 밖으로 용융 알루미늄을 붓기 위해 상기 리셉터클의 상기 대향하는 단부들을 교대로 낮추도록 상기 락킹 디바이스를 동작시키는 단계; 및
   상기 금속 알루미늄의 초기 내용물의 적어도 70 wt%이 부어질 때까지 흔들기 및 붓기를 계속하는 단계를 포함하는, 공정.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 뜨거운 드로스가 상기 드로스 처리 리셉터클의 총 내부 부피의 40%까지 채우는, 공정.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 뜨거운 드로스가 상기 드로스 처리 리셉터클의 총 내부 부피의 50%까지 채우는, 공정.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 뜨거운 드로스가 상기 드로스 처리 리셉터클의 총 내부 부피의 60%까지 채우는, 공정.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 뜨거운 드로스가 상기 드로스 처리 리셉터클의 총 내부 부피의 70%까지 채우는, 공정.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 뜨거운 드로스의 온도가 600℃와 860℃ 사이인, 공정.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 뜨거운 드로스의 온도가 630℃와 830℃ 사이인, 공정.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 뜨거운 드로스의 온도가 650℃와 810℃ 사이인, 공정.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 뜨거운 드로스의 온도가 680℃와 780℃ 사이인, 공정.
10. 제 6 항 내지 제 9 항에 있어서,
    상기 온도 범위 위의 온도에 있는 상기 뜨거운 드로스가 사전냉각된 드로스를 추가 및 혼합함으로써 상기 온도 범위 내의 온도로 감소되고, 상기 사전냉각된 드로스의 온도는 680℃ 미만인, 공정.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 사전냉각된 드로스가 상기 뜨거운 드로스와 동일한 금속 합금 내용물을 갖는, 공정.
12. 제 6 항 내지 제 9 항에 있어서,
    상기 온도 범위 아래의 온도에 있는 상기 뜨거운 드로스가 상기 뜨거운 드로스 내에 공기를 불어넣음으로써 상기 온도 범위 내의 온도로 증가되는, 공정.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셉터클의 상기 바닥이 수평 위치로부터 65°와 85° 사이의 각도에 있도록 상기 락킹 디바이스가 상기 대향하는 단부를 낮추는, 공정.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셉터클의 상기 바닥이 수평 위치로부터 70°와 80° 사이의 각도에 있도록 상기 락킹 디바이스가 상기 대향하는 단부를 낮추는, 공정.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 알루미늄의 초기 내용물의 적어도 80 wt%이 부어질 때까지 상기 흔들기 및 붓기가 계속되는, 공정.
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 알루미늄의 초기 내용물의 적어도 90 wt%이 부어질 때까지 상기 흔들기 및 붓기가 계속되는, 공정.
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 락킹 디바이스가 상기 뜨거운 드로스가 유래하는 상기 용광로의 500m 내에 위치되는, 공정
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 부어진 금속 알루미늄이 상기 뜨거운 드로스가 유래하는 상기 용광로로 반환되는, 공정.
19. 알루미늄 드로스로부터 알루미늄 금속을 회수하기 위한 장치로서,
    두 개의 대향하는 단부 벽들, 두 개의 대향하는 측벽들, 바닥 및 제거가능한 리드를 포함하는 리셉터클 -상기 대향하는 단부 벽들 각각이 상기 리셉터클로부터 용융 알루미늄을 붓기 위한 적어도 하나의 배출구를 포함하고, 상기 배출구 또는 배출구들이 상기 리셉터클의 상기 바닥과 상기 리셉터클을 닫는 상기 리드 사이의 높이 부분 길에 위치됨- ;
    지지 구조물 상에 장착되고, 상기 리셉터클을 상기 락킹 디바이스에 장착하기 위한 마운팅(mounting) 및 상기 마운팅을 흔들기 위한 락킹 메커니즘을 포함하는 락킹 디바이스; 및
    상기 배출구로부터 붓는 용융 알루미늄을 받기 위한 컨테이너를 포함하는, 장치.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 바닥에 인접한 상기 대향하는 벽들의 적어도 부분들이 상기 바닥의 방향으로 수렴하는, 장치.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 리셉터클의 상부 부분이 직육면체 형태이고 상기 리셉터클의 하부 부분이 프루스토-피라미드(frusto-pyramidal) 형태이도록 상기 대향하는 벽들이 상기 상부 부분에서 평행하고 상기 하부 부분에서 상기 바닥의 방향으로 수렴하는, 장치.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 리셉터클로부터 용융 알루미늄을 붓기 위한 상기 배출구가 상기 대향하는 단부 벽들에서 상기 리셉터클의 상기 상부 부분과 상기 하부 부분 사이에 형성된 접합부에 위치되는, 장치.
23. 제 19 항에 있어서,
    상기 제거가능한 리드가 고정 메커니즘(fastening mechanism)에 의해 상기 리셉터클에 부착되는, 장치.
24. 제 19 항에 있어서,
    상기 리셉터클이 상기 마운팅의 마운팅 프로젝션을 수신하기 위한 적어도 하나의 마운팅 채널을 더 포함하는, 장치.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 락킹 디바이스에 상기 리셉터클을 장착하기 위한 상기 마운팅이 상기 마운팅 채널을 연결하기 위한 적어도 하나의 수평으로 돌출하는 돌출부를 포함하는, 장치.
26. 제 19 항에 있어서,
    상기 리셉터클이 외부 냉각 핀(fin)들을 더 포함하는, 장치.
27. 제 19 항에 있어서,
    상기 제거가능한 리드가 중앙 지지 빔을 더 포함하고, 상기 중앙 지지 빔이 세로 축에 대해 자유롭게 회전하도록 브라켓에 의해 상기 리드에 부착되며, 상기 적어도 하나의 마운팅 채널이 상기 중앙 지지 빔의 상부 측에 부착되는, 장치.
28. 제 19 항에 있어서,
    상기 락킹 메커니즘이 유압 장치인, 장치.
29. 제 19 항에 있어서,
    상기 락킹 메커니즘은 전동기인, 장치.
30. 제 19 항에 있어서,
    상기 리셉터클, 상기 마운팅 및 상기 컨테이너가 하우징 내에 밀폐되는, 장치.
31. 제 30 항에 있어서,
    상기 하우징이 절연된 박스인, 장치.
32. 제 30 항에 있어서,
    상기 하우징이 통기 시스템을 포함하는, 장치.

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