KR20160033875A - Thermal reduction appratus and method for metal production - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속의 열환원 장치 및 열환원 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 금속의 제련방법은 건식제련, 습식제련, 전해제련, 염소제련으로 나눌 수 있는데, 철 및 대부분의 비철금속은 건식 제련을 통해 순수 금속을 얻는다.In general, metal smelting methods can be divided into dry smelting, wet smelting, electrolytic smelting, and chlorine smelting. Iron and most nonferrous metals obtain pure metals through dry smelting.
일반적인 비철금속의 건식제련 공정은 단광(briquette) 형태로 소결한 금속을 상압 또는 진공 분위기에서 고온으로 가열하여 순수금속을 열환원하게 된다.Typical non-ferrous metal smelting processes heat the sintered metal in briquette form to high temperature in atmospheric or vacuum atmosphere to thermally reduce the pure metal.
예를 들어, 마그네슘 금속을 열환원법으로 제련하기 위해서는 금속제의 원통형 리토르트 내에 소성된 돌로마이트와 페로실리콘 등의 환원제가 혼합된 단광을 장입하여 고온으로 가열한다. 가열과 동시에 리토르트 내의 압력을 진공으로 유지하면, 산화마그네슘은 실리콘에 의하여 환원되어 마그네슘 증기가 발생된다.For example, in order to smelten a magnesium metal by a thermal reduction method, a single light mixed with a calcined dolomite and a reducing agent such as ferro silicon is charged into a metal cylindrical cylinder and heated to a high temperature. When the pressure in the retort is maintained at the same time as the heating, the magnesium oxide is reduced by the silicon and magnesium vapor is generated.
마그네슘 증기는 진공펌프에 의해 리토르트의 일측부에 장입되어 있는 응축관으로 이동하고 열영동(온도)에 의해 응축관의 내부 벽면부터 마그네슘 증기가 응축하기 시작하여 중심방향으로 점차적으로 마그네슘이 축적된다.The magnesium vapor moves to the condensation tube which is charged to one side of the retort by the vacuum pump, and the magnesium vapor starts to condense from the inner wall surface of the condensation tube by the thermophoresis (temperature), and magnesium accumulates gradually toward the center direction .
마그네슘 증기의 발생과 응축이 완료된 후 마그네슘이 응축된 응축관은 리토르트로 부터 분리하여 마그네슘을 회수한다. After the generation and condensation of the magnesium vapor is completed, the condensation tube in which the magnesium is condensed is separated from the litter to recover the magnesium.
그러나, 이러한 배치식 제조 장치는 일정 시간대의 환원으로 일일 생산성 제한, 불연속적 장입 및 배출로 리토르트 내 열손실 발생, 일관 공정의 자동화 어려움 등 한계를 가지므로 연속적으로 금속을 열환원 시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.However, such a batch-type manufacturing apparatus has limitations such as limitation of daily productivity due to reduction of a certain time period, generation of heat loss due to discontinuous charging and discharging, and difficulty in automation of a continuous process, .
이에, 금속을 연속으로 열환원 시키기 위한 열환원 장치 및 열환원 방법을 제공한다.Accordingly, there is provided a thermal reduction device and a thermal reduction method for successively thermally reducing metal.
또한, 환원실의 폐열을 회수하여 이용할 수 있도록 된 열환원 장치 및 열환원 방법을 제공한다.The present invention also provides a thermal reduction apparatus and a thermal reduction method that can recover and utilize waste heat of a reduction chamber.
본 실시예의 열환원 장치는, 피환원물이 예열되는 예열부, 상기 예열부에 연결되고 피환원물의 열환원반응이 일어나는 환원부, 상기 환원부에 연결되며 피환원물이 유입되어 외부로 배출되는 냉각부, 상기 예열부와 환원부 사이에 설치되는 제1 게이트밸브, 상기 환원부와 냉각부 사이에 설치되는 제2 게이트밸브, 상기 환원부에 연결되고 금속기체가 응축되는 응축기를 포함하고, 상기 예열부는 피환원물이 1차 예열되는 제1 예열부와, 상기 제1 예열부와 환원부 사이에 연결되어 제1 예열부를 거친 피환원물이 2차 예열되는 제2 예열부를 포함할 수 있다.The heat reducing apparatus of this embodiment includes a preheating unit for preheating the object to be reduced, a reducing unit connected to the preheating unit and causing a thermal reduction reaction of the reduced material, a reducing unit connected to the reducing unit, A first gate valve disposed between the preheating unit and the reducing unit, a second gate valve disposed between the reducing unit and the cooling unit, and a condenser connected to the reducing unit to condense the metal gas, The preheating unit may include a first preheating unit in which the reductant is first preheated, and a second preheater that is connected between the first preheating unit and the reducing unit to secondarily preheat the object to be reducted through the first preheating unit.
상기 열환원 장치는 상기 피환원물을 예열부에서 배출부로 이송하기 위한 이송장치를 더 포함할 수 있다.The thermal reduction apparatus may further include a transfer device for transferring the reduced material from the preheating section to the discharge section.
상기 예열부는 1차 예열부와 2차 예열부 사이에 설치되는 제3 게이트밸브를 더 포함할 수 있다. The preheater may further include a third gate valve disposed between the first preheater and the second preheater.
상기 예열부는 상기 환원부의 폐열을 상기 1차 예열부로 공급하여 피환원물을 예열하는 구조일 수 있다.The preheating unit may be configured to preheat the reductant by supplying waste heat of the reductant unit to the first preheating unit.
상기 예열부는 상기 환원부와 상기 1차 예열부 사이에 연결되어 환원실의 폐열을 1차 예열부로 공급하는 배관과, 상기 배관을 개폐하는 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.The preheater may further include a pipe connected between the reducing unit and the first preheating unit to supply waste heat of the reducing chamber to the first preheating unit, and an on-off valve for opening and closing the pipe.
상기 1차 예열부는 피환원물을 300 ~ 400℃로 가열하는 구조일 수 있다.The primary preheating unit may be configured to heat the object to be reduced to 300 to 400 캜.
상기 2차 예열부는 피환원물을 700 ~ 800℃로 가열하는 구조일 수 있다.The secondary preheating unit may be configured to heat the reduced material to 700 to 800 ° C.
상기 환원부는 내부에 설치된 제1 차단막, 및 상기 환원부의 내부에 제1 차단막과 이격되어 설치된 제2 차단막을 포함할 수 있다.The reducing unit may include a first blocking layer disposed inside and a second blocking layer disposed inside the reducing unit so as to be spaced apart from the first blocking layer.
상기 예열부와 상기 환원부는 하나 이상의 온도 조절 장치를 더 포함할 수 있다.The preheating unit and the reducing unit may further include at least one temperature control device.
상기 예열부, 상기 환원부 및 상기 냉각부는 하나 이상의 진공 장치를 포함할 수 있다.The preheating portion, the reducing portion, and the cooling portion may include at least one vacuum device.
상기 환원부는 내부에 제1 게이트밸브와 제1 차단막 사이의 제1 공간과, 제1 차단막과 제2 차단막 사이의 제2 공간 및 제2 차단막과 제2 게이트밸브 사이의 제3 공간을 구비하고, 상기 응축기는 제2 공간에 연결될 수 있다.Wherein the reducing portion has a first space inside the first gate valve and the first blocking film, a second space between the first blocking film and the second blocking film, and a third space between the second blocking film and the second gate valve, The condenser may be connected to the second space.
상기 제2 공간의 온도는 상기 제1 공간 및 상기 제3 공간의 온도보다 높게 설정될 수 있다. The temperature of the second space may be set to be higher than the temperature of the first space and the third space.
상기 제2 공간은 1100℃ ~ 1300℃로 설정될 수 있다.The second space may be set at 1100 ° C to 1300 ° C.
상기 제1 공간 및 상기 제3 공간은 800℃ ~ 1000℃로 설정될 수 있다.The first space and the third space may be set at 800 ° C to 1000 ° C.
상기 제1 차단막 및 상기 제2 차단막은 그래파이트로 이루어질 수 있다.The first barrier layer and the second barrier layer may be made of graphite.
상기 피환원물은 마그네슘 단광이 환원제와 함께 소성된 소성체일 수 있다.The object to be reduced can be a sintered body in which the magnesium mono-ray is fired together with the reducing agent.
본 실시예의 열환원 방법은, 피환원물을 예열하는 단계와, 예열된 피환원물을 환원부로 이송하는 단계, 환원부에서 피환원물을 열환원반응시키는 단계, 환원부에서 열환원반응을 통해 생성된 금속 증기를 응축하여 금속을 회수하는 단계, 열환원반응을 거친 피환원물을 냉각부로 이송하는 단계, 피환원물을 냉각하여 배출하는 단계를 포함하고, 상기 피환원물 예열 단계는 피환원물을 1차 예열하는 단계와, 1차 예열된 피환원물을 2차 예열하는 단계를 포함할 수 있다.The heat reduction method of the present embodiment includes a step of preheating a material to be reduced, a step of transferring the preheated material to a reducing section, a step of performing a thermal reduction reaction of the material to be reduced in the reducing section, A step of condensing the generated metal vapor to recover the metal, a step of transferring the reduced material subjected to the thermal reduction reaction to the cooling part, and a step of cooling and discharging the reduced material, wherein the preheating step Preheating the water first, and secondary preheating the first preheated reductant.
상기 예열단계에서 상기 환원부의 폐열을 피환원부가 1차 예열되는 1차 예열부로 공급하는 단계를 더 포함하여, 환원부의 폐열을 이용하여 피환원물을 1차 예열하는 구조일 수 있다.The preheating step may further include supplying the waste heat of the reducing part to the primary preheating part in which the reducing part is firstly preheated, so that the reductant is firstly preheated using the waste heat of the reducing part.
상기 예열 단계는 1차 예열 후 1차 예열부에서 피환원물을 2차 예열하기 위한 2차 예열부로 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The preheating step may further include a step of transferring the reductant from the first preheater to the second preheater for second preheating.
상기 열환원 방법은 피환원물을 연속적으로 공급하여 상기 과정을 연속적으로 진행할 수 있다.In the thermal reduction method, the reduction target can be continuously supplied to continuously perform the above process.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 피환원물을 연속적으로 환원부에 공급하여 연속적으로 금속을 열환원 시킬 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the reduced material can be continuously supplied to the reducing section to thermally reduce the metal continuously.
또한, 리토르트를 사용하여 외부에서 가열하는 경우에는 리토르트가 열에 의하여 손상되는 문제점이 있으나, 본 실시예에 의한 열환원 장치는 내부에서 피환원물을 가열하므로 열환원 장치의 수명이 증가된다.In addition, when heating is performed from the outside by using the retort, there is a problem that the retort is damaged by heat. However, the thermal reduction apparatus according to the present embodiment heats the reductant in the inside, and therefore the lifetime of the thermal reduction apparatus is increased.
또한, 환원실의 폐열을 회수하여 피환원물을 예열함으로써, 에너지 소모를 줄이고 생산성을 높일 수 있게 된다.In addition, by collecting the waste heat of the reduction chamber and preheating the reduction target, energy consumption can be reduced and productivity can be improved.
도 1은 본 실시예에 따른 열환원 장치의 구성도이다.
도 2 내지 제 8은 본 실시예에 의한 열환원장치의 작동 상태를 순차적으로 나타낸 구성도들이다.1 is a configuration diagram of a thermal reduction apparatus according to the present embodiment.
FIGS. 2 to 8 are structural views sequentially showing the operating states of the thermal reduction apparatus 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.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 의한 열환원 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a thermal reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 을 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 열환원 장치는, 피환원물(1)이 예열되는 예열부(10), 상기 예열부에 연결되고 피환원물의 열환원반응이 일어나는 환원부(20), 상기 환원부에 연결되며 피환원물이 유입되어 외부로 배출되는 냉각부(30), 상기 예열부와 환원부 사이에 설치되는 제1 게이트밸브(40), 상기 환원부와 냉각부 사이에 설치되는 제2 게이트밸브(41), 상기 환원부에 연결되고 금속기체가 응축되는 응축기(60)를 포함한다.1, the apparatus for reducing heat according to an embodiment of the present invention includes a
상기 예열부(10)는 피환원물이 1차 예열되는 제1 예열부(11)와, 상기 제1 예열부와 환원부 사이에 연결되어 제1 예열부를 거친 피환원물이 2차 예열되는 제2 예열부(12)를 포함한다. 또한, 1차 예열부(11)와 2차 예열부 사이에는 제3 게이트밸브(42) 더 설치된다. The
이와 같이 본 실시예의 경우 예열부를 두 개로 분리하고, 피환원물을 1차 예열한 후 2차 예열을 거쳐 환원부로 이송함으로써, 예열 효율을 높여 환원부에서의 금속 환원율을 보다 극대화할 수 있게 된다.As described above, in the present embodiment, the preheating unit is divided into two, the preheated material is first preheated, and then transferred to the reducing unit through the second preheating. Thus, the preheating efficiency can be increased and the metal reduction ratio in the reducing unit can be maximized.
상기 1차 예열부(11)는 피환원물이 들어오는 제1 개구부 및 제1 개구부에 대향하여 형성되어 1차 예열된 피환원물이 나가는 제2 개구부를 구비하는 1차 예열부 몸체(13)와, 상기 제1 개구부에 개폐가능하게 결합되는 제1 도어(14), 상기 1차 예열부 몸체(13)의 일면을 관통하여 설치되는 진공장치(70)를 포함한다. 상기 제2 개구부는 제3 게이트 밸브(42)에 의하여 개폐될 수 있다.The
본 실시예에서, 상기 1차 예열부는 상기 환원부의 폐열을 이용하여 피환원물을 예열하는 구조일 수 있다. 이를 위해, 상기 환원부와 상기 1차 예열부 사이에 배관이 연결 설치되어 상기 환원실의 폐열을 1차 예열부로 공급하는 구조로 되어 있다. 상기 배관 일측에는 필요에 따라 상기 배관을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브가 설치된다. 이에, 필요시 개폐밸브를 개방작동하게 되면 환원로의 고열이 배관을 통해 제1 예열부로 공급된다. 따라서, 환원부에서 발생된 폐열을 회수하여 제1 예열부 내의 피환원물을 예열에 이용할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 실시예에서 제1 예열부에 별도의 온도조절장치를 설치하지 않고 환원부의 폐열을 이용하여 피환원물을 1차 예열함으로서, 에너지의 소모를 최소화하고 금속의 생산 원가를 낮출 수 있게 된다.In the present embodiment, the primary preheating unit may be a structure for preheating the object to be reduced using the waste heat of the reducing unit. To this end, piping is connected between the reducing unit and the primary preheating unit to supply the waste heat of the reducing chamber to the primary preheating unit. On one side of the pipe, an on-off valve for selectively opening and closing the pipe is installed as required. Accordingly, when the open / close valve is opened, high heat of the reducing furnace is supplied to the first preheating unit through the pipe. Therefore, the waste heat generated in the reducing unit can be recovered, and the reductant in the first preheating unit can be used for preheating. In this way, in the present embodiment, by using the waste heat of the reduction unit without installing a separate temperature control unit in the first preheating unit, the preheated material is firstly preheated, thereby minimizing energy consumption and lowering the production cost of the metal do.
본 실시예에서, 상기 1차 예열부는 피환원물을 300 ~ 400℃로 가열하게 되며, 상기 2차 예열부는 피환원물을 700 ~ 800℃로 가열하게 된다. 피환원물은 예열부를 거치면서 수분 및 결정수가 제거된다.In the present embodiment, the primary preheating unit heats the reductant to 300-400 ° C, and the secondary preheater heats the reductant to 700-800 ° C. Water and water are removed from the reductant through the preheating section.
상기 2차 예열부(12)는 상기 1차 예열부(11)와 대응되는 구조를 이룬다. 상기 2차 예열부(12)는 1차 예열된 피환원물이 들어오는 제3 개구부 및 제3 개구부에 대향하여 형성되어 2차 예열된 피환원물이 나가는 제4 개구부를 구비하는 2차 예열부 몸체(15), 상기 2차 예열부 몸체(15)의 일면을 관통하여 설치되는 진공장치(70), 및 2차 예열부 몸체(15)에 설치되어 피환원물을 예열하는 온도 조절 장치(80)를 포함한다. 상기 2차 예열부에서 피환원물을 예열하기 위한 온도 조절 장치는 예를 들어, 히터일 수 있다. 상기 제3 개구부는 제3 게이트 밸브(42)에 의하여 개폐될 수 있다. 상기 제4 개구부는 제1 게이트 밸브(40)에 의하여 개폐될 수 있다.The
또한, 상기 예열부(10)는, 진공 상태를 유지하기 위하여 상기 1차 예열부 몸체와 2차 예열부 몸체의 일면을 관통하여 진공장치를 설치할 수 있다. 상기 진공장치는 예를 들어, 진공펌프일 수 있다.Also, the preheating
상기 예열부(10) 정확하게는 제2 예열부(12)와 환원부(20) 사이, 상기 환원부(20)와 냉각부(30) 사이, 및 상기 제1 예열부(11)와 제2 예열부(12) 사이에는 각각 제1 게이트 밸브(40) 내지 제3 게이트 밸브(42)가 설치된다. 제1 게이트 밸브 내지 제3 게이트밸브는 모두 동일한 구조로 이루어지며, 이하 제1 게이트밸브를 예로서 설명한다. 상기 제1 게이트밸브(40)는 게이트 밸브 몸체(43)와, 게이트 밸브 몸체의 내부에 결합되는 제1 분리막(44), 및 제2 분리막(45)을 포함할 수 있다. Precisely between the
또한, 상기 게이트 밸브(40)는 상기 게이트 밸브 몸체(43)의 일면을 관통하여 형성되는 불활성 가스 주입부(90)를 포함할 수 있다. 상기 불활성 가스는 아르곤일 수 있다. The
또한, 상기 게이트 밸브(40)는 상기 게이트 밸브 몸체(43)의 일면을 관통하여 진공장치를 설치되는 진공장치(70)를 포함할 수 있다. 상기 진공장치는 진공펌프일 수 있다.In addition, the
피환원물의 예열이 완료되면, 상기 예열부의 제2 예열부(12)와 상기 환원부(20) 사이의 제1 게이트 밸브(40)를 열고 피환원물을 환원부(20)로 장입한다. After the preheating of the reductant is completed, the first gate valve (40) between the second preheater (12) of the preheater and the reductant (20) is opened and the reductant is charged into the reductant (20).
상기 환원부(20)는 피환원물이 들어오는 제5 개구부와 상기 제5 개구부에 대향하는 위치에 형성되어 피환원물이 나가는 제6 개구부를 포함하는 환원부 몸체(21), 및 환원부 몸체 내에 설치되는 제1 차단막(51), 및 상기 제1 차단막(51)과 이격되어 설치된 제2 차단막(52)을 포함할 수 있다. The reducing
또한, 상기 환원부는 피환원물(1)을 가열하기 위하여 온도 조절장치(80)를 환원부 몸체에 설치할 수 있다. 상기 온도 조절장치(80)는 히터일 수 있다.In addition, the reducing unit may be provided with a
상기 환원부 몸체는 제1 차단막과 제2 차단막에 의해 3개의 영역으로 구획된다. 상기 환원부 몸체는 내부에 제1 게이트밸브와 제1 차단막 사이의 제1 공간(201)과, 제1 차단막과 제2 차단막 사이의 제2 공간(202), 및 제2 차단막과 제2 게이트밸브 사이의 제3 공간(203)을 구비한다.The reducing unit body is divided into three regions by a first blocking film and a second blocking film. The reducing unit body includes a
상기 제2 공간의 온도는 상기 제1 공간 및 상기 제3 공간의 온도보다 높게 설정될 수 있다. The temperature of the second space may be set to be higher than the temperature of the first space and the third space.
상기 제1 차단막 및 상기 제2 차단막은 그래파이트로 이루어질 수 있다.The first barrier layer and the second barrier layer may be made of graphite.
또한, 상기 제1 차단막 및 상기 제2 차단막은 공압실린더에 의하여 승하강 될 수 있다.In addition, the first barrier film and the second barrier film can be raised and lowered by a pneumatic cylinder.
본 실시예에서, 상기 응축기(60)는 상기 제2 공간에 환원부 몸체(21)를 관통하여 설치될 수 있다. 또한, 상기 응축기와 연결되어 진공장치(70)를 설치할 수 있다. 상기 진공장치는 진공펌프일 수 있다.In the present embodiment, the
또한 상기 제1 공간 및 상기 제3 공간은 환원부 몸체를 관통하여 형성되는 불활성 가스 주입부(90)를 포함할 수 있다. 상기 불활성 가스는 아르곤일 수 있다.The first space and the third space may include an inert
또한, 상기 제1 공간 및 제3 공간에 환원부 몸체(21)를 관통하여 응축기(60)를 더 설치할 수 있다. 또한 상기 응축기와 연결되는 진공장치(70)를 설치할 수 있다. Further, the
상기 냉각부(30)는, 환원부를 거친 피환원물이 유입되는 제7 개구부 및 제7 개구부에 대향하여 형성되고 피환원물이 배출되는 제8 개구부를 구비하는 냉각부 몸체(31), 상기 제8 개구부에 개폐가능하게 결합되는 제2 도어(32), 및 상기 냉각부 몸체의 일면을 관통하여 설치되는 하나 이상의 진공장치를 포함할 수 있다.The cooling section (30) includes a cooling section body (31) having an eighth opening opposed to a seventh opening and a seventh opening through which a material to be reduced flows through the reducing section flows, and an eighth opening through which the reduced material is discharged, A
또한, 본 실시예의 장치는 상기 피환원물을 이송하기 위한 이송장치(100)를 포함할 수 있다. 상기 이송장치는 예를 들어, 컨베이어 또는 푸셔(pusher)일 수 있다.Further, the apparatus of this embodiment may include a
상기 이송장치(100)는 피환원물을 예열부에서부터 냉각부까지 연속적으로 그리고 순차적으로 이동시킨다. 이에, 본 장치는 복수개의 피환원물을 연속적으로 열환원 처리하여 금속을 회수할 수 있게 된다.The
이하 본 발명의 일실시예에 의한 열환원 과정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a heat reduction process according to an embodiment of the present invention will be described.
도 2 내지 도 8은 본 실시예의 열환원장치에 의한 피환원물 열환원 과정을 순차적으로 나타내고 있다. 이하 설명은 상기 피환원물로, 마그네슘 단광이 환원제와 함께 소성된 소성체인 경우를 예로서 설명한다. 본 실시예는 이에 한정하지 않으며, 다양한 금속의 환원에 모두 적용 가능하다.Figs. 2 to 8 sequentially show a process of reducing the reduced material by the thermal reduction apparatus of the present embodiment. The following description will be made on the assumption that the magnesium mono-light is fired together with the reducing agent as the above-mentioned reduced material as an example. The present embodiment is not limited to this, and can be applied to reduction of various metals.
도 2에 도시된 바와 같이, 1차 예열부에 피환원물이 장입되면 제1 도어(12)가 닫히고 피환원물이 1차 예열된다. 환원부와 제1 예열부를 연결하는 배관의 개폐밸브를 구동하여 배관을 개방하게 되면, 환원부의 고열이 제1 예열부로 공급된다. 1차 예열부(11)는, 1차 예열부 몸체로 공급된 환원부의 고열에 의해 설정된 온도 범위로 가열되어 유지된다. 1차 예열부는 300 - 400℃의 온도로 유지되어 피환원물을 예열한다. 1차 예열부는 피환원물을 1차 예열하는 과정에서 진공장치에 의해 진공 상태를 유지한다.As shown in FIG. 2, when the reductant is charged into the primary preheating unit, the
1차 예열이 완료되면 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 예열부와 2차 예열부 사이의 제3 게이트 밸브(42)를 열고 피환원물을 2차 예열부(12)로 이동한다. When the primary preheating is completed, as shown in FIG. 3, the
제3 게이트 밸브 몸체 내부는 불활성 가스 주입부(90)를 통하여 불활성가스가 주입되어 불활성가스 분위기가 유지된다. 또한, 진공 장치(70)에 의하여 진공으로 유지된다. 따라서 예열된 피환원물이 공기와 접촉하여 반응하는 것을 방지할 수 있다.In the third gate valve body, an inert gas is injected through the inert
피환원물이 2차 예열부로 장입되면 제3 게이트 밸브가 닫히고, 피환원물이 2차 예열된다. 2차 예열부는, 700 - 800℃의 온도로 유지되어 피환원물을 2차 예열한다. 2차 예열 과정은 상기 온도 조건에 서 대략 1시간 정도 진행될 수 있다. 2차 예열부는 피환원물을 2차 예열하는 과정에서 진공장치에 의해 진공 상태를 유지한다.When the reductant is charged into the second preheating portion, the third gate valve is closed, and the reductant is secondarily preheated. The secondary preheating portion is maintained at a temperature of 700 to 800 ° C to secondarily preheat the reductant. The secondary preheating process may proceed for about one hour under the above temperature conditions. The secondary preheating section maintains the vacuum state by the vacuum device during the second preheating of the reductant.
이와 같이, 피환원물을 단번에 예열하지 않고 1,2차에 걸쳐 나눠 예열하고, 더욱이, 1차 예열시에는 환원부의 폐열을 이용함으로써, 보다 적은 에너지를 이용하면서도 예열 효율을 높일 수 있게 된다. 1,2차 예열과정을 거쳐 피환원물은 수분 및 결정수가 제거된다.As described above, the preheated product is preheated by dividing the preheated raw material into the first and second raw materials. In addition, by using the waste heat of the reducing portion at the first preheating, the preheating efficiency can be increased while using less energy. After the first and second preheating process, the reductant is removed from water and crystal water.
도 4에 도시된 바와 같이, 피환원물의 예열이 완료되면, 상기 예열부와 상기 환원부 사이의 제1 게이트 밸브(40)를 열고 피환원물을 환원부(20)로 장입한다. As shown in FIG. 4, when the preheated material is completed, the
피환원물(1)은 예열부에서 환원부의 제1 공간(201)으로 장입된다. 이때, 제1 차단막은 닫힌 상태이다. 제1 차단막에 의해 환원부 몸체 내부에서 제2 공간으로부터 제1 공간 내로 금속증기가 유입되는 것이 방지되고, 제2 공간으로부터 제1 공간으로의 열전달이 차단된다.The reductant (1) is charged into the first space (201) of the reducing part in the preheating part. At this time, the first blocking film is in a closed state. The metal vapor is prevented from flowing into the first space from the second space inside the reducing unit body by the first blocking film and the heat transfer from the second space to the first space is blocked.
또한, 제1 공간(201)은 예열부(10)의 온도보다 높고 제2 공간(202)의 온도보다 낮은 상태로 유지된다. 이때의 온도범위는 800℃ ~ 1000℃ 일 수 있다. 또한, 제1 공간은 진공상태로 유지되고 있다.Also, the
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 공간으로 피환원물의 장입이 완료되면, 상기 예열부와 상기 환원부 사이의 제1 게이트 밸브(40)가 닫히고, 제1 차단막(51)이 열리면서 피환원물이 제2 공간(202)으로 장입된다. 이때, 제2 차단막은 금속증기의 유출 및 열전달을 차단하기 위하여 닫힌 상태이다.5, when charging the reductant into the first space, the
피환원물이 제2 공간을 완전히 진입되면, 제1 차단막은 닫힌다. 그리고, 제1 공간에 불활성 가스 주입부(90)를 통하여 불활성 가스가 주입되고, 제1 공간에 설치된 진공 장치를 가동하게 되면, 제2 공간에서 제1 공간으로 유출된 금속기체는 제1 공간에 설치된 응축기로 이동한다. 이에 제2 공간에서 유출된 금속 증기를 제1 공간에 설치된 응축기를 통해 포집 처리할 수 있다.When the reductant completely enters the second space, the first blocking film is closed. When the inert gas is injected into the first space through the inert
제2 공간에서는 피환원물이 금속기체 형태로 환원되며, 환원된 금속기체는 응축기(60)에서 응축된다. 제2 공간은 진공상태를 유지하고 있으며, 제2 공간의 온도범위는 1100℃ ~ 1300℃ 로 유지될 수 있다. In the second space, the reductant is reduced to the form of a metal gas, and the reduced metal gas condenses in the condenser (60). The second space may be maintained in a vacuum state, and the temperature range of the second space may be maintained at 1100 ° C to 1300 ° C.
도 6에 도시된 바와 같이, 피환원물의 환원이 완료되면, 제2 차단막이 열리면서 제3 공간(203)으로 피환원물이 장입된다. 이때 환원부와 냉각부 사이에 설치된 게이트 밸브는 닫힌 상태이다.As shown in FIG. 6, when the reduction of the reduced material is completed, the reduced material is charged into the
피환원물이 제3 공간으로 완전히 이동되면 제2 차단막이 닫힌다. 이때, 제3 공간에 불활성 가스 주입부를 통하여 불활성 가스가 주입되고, 제3 공간에 설치된 진공 장치를 가동하게 되면, 제2 공간에서 유출된 금속기체는 제3 공간에 설치된 응축기로 이동한다. 이에 의하여 2 공간에서 유출된 금속 증기를 제3 공간에 설치된 응축기에서 포집할 수 있다.When the reductant is completely moved to the third space, the second blocking film is closed. At this time, the inert gas is injected into the third space through the inert gas injection unit. When the vacuum apparatus installed in the third space is operated, the metal gas flowing out of the second space moves to the condenser installed in the third space. Thus, the metal vapor discharged from the two spaces can be collected in the condenser provided in the third space.
또한, 제3 공간(203)은 냉각부(30)의 온도보다 높고 제2 공간(202)의 온도보다 낮은 상태로 유지된다. 이때의 온도범위는 800℃ ~ 1000℃ 일 수 있다. 또한, 제3 공간은 진공상태로 유지되고 있다.The
도 7에 도시된 바와 같이, 제3 공간(203)으로 피환원물의 장입이 완료되면, 환원부와 냉각부 사이에 설치된 제2 게이트 밸브(41)가 열리고, 피환원물은 진공상태의 냉각부(30)로 장입된다. 이때, 제2 도어는 닫힌 상태이다.7, when the charging of the material to be reducted is completed in the
이때, 게이트 밸브 몸체(43) 내부는 불활성 가스 주입부(90)를 통하여 불활성가스가 주입되어 불활성가스 분위기가 유지될 수 있다.At this time, the inside of the
피환원물의 냉각이 완료되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 냉각부를 상압으로 변환한 후 제2 도어를 열고 피환원물을 배출한다. 냉각부에서의 피환원물 냉각은 공랭 방식을 이용할 수 있다.When cooling of the reduced material is completed, as shown in FIG. 8, the cooling unit is converted to normal pressure, and then the second door is opened to discharge the reduced material. The cooling of the reductant in the cooling section can be performed by an air cooling method.
도 2 내지 도 8에서는 발명의 이해를 쉽게하기 위하여 피환원물이 하나인 경우를 예로 들어 설명하였으나, 도 1 과 같이 하나 이상의 피환원물이 연속적으로 장입되고 배출되면서 피환원물을 열환원할 수 있다.In order to facilitate understanding of the present invention, the present invention has been described with reference to FIGS. 2 to 8. However, as shown in FIG. 1, one or more objects to be reducted are continuously charged and discharged, have.
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 : 예열부 11 : 제1 예열부
12 : 제2 예열부 13 : 1차 예열부 몸체
14 : 제1 도어 15 : 2차 예열부 몸체
20 : 환원부 21 : 환원부 몸체
201: 제1 공간 202: 제2 공간
203: 제3 공간 30 : 냉각부
31 : 냉각부 몸체 32 : 제2 도어
40 : 제1 게이트 밸브 41 : 제2 게이트 밸브
42 : 제3 게이트 밸브 43 : 게이트 밸브 몸체
44 : 제1 분리막 45 : 제2 분리막
51 : 제1 차단막 52 : 제2 차단막
60 : 응축기 70 : 진공장치
80 : 온도조절장치 90 : 불활성가스 주입부
100: 이송 장치10: preheating part 11: first preheating part
12: second preheater 13: primary preheater body
14: first door 15: secondary preheating body
20: Reduction unit 21: Reduction unit body
201: first space 202: second space
203: third space 30: cooling section
31: cooling unit body 32: second door
40: first gate valve 41: second gate valve
42: third gate valve 43: gate valve body
44: first separator 45: second separator
51: first blocking film 52: second blocking film
60: condenser 70: vacuum device
80: Temperature control device 90: Inert gas injection part
100: Feeding device
Claims (20)
상기 예열부는 피환원물이 1차 예열되는 제1 예열부와, 상기 제1 예열부와 환원부 사이에 연결되어 제1 예열부를 거친 피환원물이 2차 예열되는 제2 예열부를 포함하는 금속의 열환원 장치.A preheating unit preheated by the preheated material, a reducing unit connected to the preheating unit and causing a thermally reducing reaction of the reduced material, a cooling unit connected to the reducing unit and flowing the reduced material to be discharged to the outside, A second gate valve disposed between the reducing unit and the cooling unit; and a condenser connected to the reducing unit and condensing the metal gas,
The preheating unit may include a first preheater for preheating the object to be reheated, and a second preheating unit connected between the first preheating unit and the reducing unit to secondarily preheat the object to be reducted through the first preheating unit Thermal reduction device.
상기 피환원물을 예열부에서 배출부로 이송하기 위한 이송장치를 더 포함하는 금속의 열환원 장치.The method according to claim 1,
And a transfer device for transferring the reduced material from the preheating part to the discharge part.
상기 예열부는 1차 예열부와 2차 예열부 사이에 설치되는 제3 게이트밸브를 더 포함하는 금속의 열환원 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the preheater further comprises a third gate valve installed between the first preheater and the second preheater.
상기 1차 예열부는 피환원물을 300 ~ 400℃로 가열하는 금속의 열환원 장치.The method of claim 3,
Wherein the primary preheating unit heats the reduced material to 300 to 400 캜.
상기 2차 예열부는 피환원물을 700 ~ 800℃로 가열하는 금속의 열환원 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the secondary preheating unit heats the reductant to 700 to 800 ° C.
상기 예열부는 상기 환원부의 폐열을 상기 1차 예열부로 공급하여 피환원물을 예열하는 구조의 금속의 열환원 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the preheating unit supplies the waste heat of the reducing unit to the first preheating unit to preheat the reductant.
상기 예열부는 상기 환원부와 상기 1차 예열부 사이에 연결되어 환원실의 폐열을 1차 예열부로 공급하는 배관과, 상기 배관을 개폐하는 개폐밸브를 더 포함하는 금속의 열환원 장치.The method according to claim 6,
Wherein the preheating unit further comprises a pipe connected between the reducing unit and the first preheating unit to supply waste heat of the reducing chamber to the first preheating unit, and an on-off valve for opening and closing the pipe.
상기 환원부는 내부에 설치된 제1 차단막, 및 상기 환원부의 내부에 제1 차단막과 이격되어 설치된 제2 차단막을 포함하는 금속의 열환원 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the reducing unit includes a first blocking film disposed inside and a second blocking film disposed inside the reducing unit so as to be spaced apart from the first blocking film.
상기 2차 예열부와 상기 환원부는 하나 이상의 온도 조절 장치를 더 포함하는 금속의 열환원 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the secondary preheating part and the reducing part further comprise at least one temperature adjusting device.
상기 예열부, 상기 환원부 및 상기 냉각부는 하나 이상의 진공 장치를 더 포함하는 금속의 열환원 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the preheating portion, the reducing portion, and the cooling portion further comprise at least one vacuum device.
상기 환원부는 내부에 제1 게이트밸브와 제1 차단막 사이의 제1 공간과, 제1 차단막과 제2 차단막 사이의 제2 공간 및 제2 차단막과 제2 게이트밸브 사이의 제3 공간을 구비하고, 상기 응축기는 제2 공간에 연결되는 금속의 열환원 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the reducing portion has a first space inside the first gate valve and the first blocking film, a second space between the first blocking film and the second blocking film, and a third space between the second blocking film and the second gate valve, And the condenser is connected to the second space.
상기 제1 차단막 및 상기 제2 차단막은 그래파이트로 이루어진 금속의 열환원 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the first barrier layer and the second barrier layer are made of graphite.
상기 피환원물은 마그네슘 단광이 환원제와 함께 소성된 소성체인 금속의 열환원 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the object to be reduced is a sintering furnace in which the magnesium monochromate is fired together with a reducing agent.
상기 제2 공간의 온도는 상기 제1 공간 및 상기 제3 공간의 온도보다 상대적으로 높게 설정된 금속의 열환원 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the temperature of the second space is set to be higher than the temperature of the first space and the third space.
상기 제2 공간은 1100℃ ~ 1300℃로 설정된 금속의 열환원 장치.15. The method of claim 14,
And the second space is set at 1100 ° C to 1300 ° C.
상기 제1 공간 및 상기 제3 공간은 800℃ ~ 1000℃로 설정된 금속의 열환원 장치.16. The method of claim 15,
Wherein the first space and the third space are set at 800 ° C to 1000 ° C.
상기 피환원물 예열 단계는 피환원물을 1차 예열하는 단계와, 1차 예열된 피환원물을 2차 예열하는 단계를 포함하는 금속의 열환원 방법.A step of preheating the material to be preheated, a step of transferring the preheated reduced material to a reducing section, a step of subjecting the reduced material to a thermal reduction reaction in the reducing section, a step of condensing the metal vapor generated through the thermal reduction reaction in the reducing section, , Transferring the reduced material subjected to the thermal reduction reaction to the cooling section, cooling and discharging the reduced material,
Wherein the preheating step of the reducing material includes a first preheating step of subjecting the reductant to a second preheating step of preheating the first preheated reductant.
상기 예열단계에서 상기 환원부의 폐열을 피환원부가 1차 예열되는 1차 예열부로 공급하는 단계를 더 포함하여, 환원부의 폐열을 이용하여 피환원물을 1차 예열하는 금속의 열환원 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the waste heat of the reducing unit is supplied to the primary preheating unit in which the reducing unit first preheats the waste heat in the preheating step so that the reduced material is first preheated using the waste heat of the reducing unit.
상기 예열 단계는 1차 예열 후 1차 예열부에서 피환원물을 2차 예열하기 위한 2차 예열부로 이송하는 단계를 더 포함하는 금속의 열환원 방법.19. The method of claim 18,
Wherein the preheating step further comprises the step of transferring the reductant from the first preheating unit to the second preheating unit for second preheating after the first preheating.
상기 열환원 방법은 피환원물을 연속적으로 공급하여 상기 과정을 연속적으로 진행하는 금속의 열환원 방법.20. The method according to any one of claims 17 to 19,
Wherein the thermal reduction method continuously supplies the reduced material to continuously perform the process.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |