KR20180055488A - 철광석의 유동환원특성 실험장치 - Google Patents

철광석의 유동환원특성 실험장치 Download PDF

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Abstract

고온 및 고압에서 유동층 환원로내 분환원철의 질량변화를 실시간으로 측정함으로써 철광석의 환원시 연속적으로 실시간 무게 감량을 파악할 수 있도록, 분광의 환원특성을 분석하기 위하여 철광석의 반응을 위해 시료와 반응가스가 주입되는 반응관; 상기 반응관에 열을 공급하여 시료와 반응가스의 환원반응을 촉진할 수 있도록 반응관의 외측에 이격된 상태로 개폐가능하게 설치되는 히터; 상기 반응관에서 반응된 시료의 무게를 연속적으로 실시간 측량할 수 있도록 반응관과 연결되어 그 상부에 설치되는 저울; 상기 반응관의 일측에 연통되게 설치되어 반응관 내부로 시료를 장입하는 시료 장입부; 및 상기 반응관의 상부에 플렉시블한 주입관을 통해 연결설치되어 반응관 내부로 반응가스를 주입하는 반응가스 주입부를 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치를 제공한다.

Description

철광석의 유동환원특성 실험장치{APPARATUS FOR TESTING REDUCTION OF IRON ORE}
철광석의 유동환원특성을 실험하면서 실시간 철광석의 무게를 측정할 수 있는 실험장치를 개시한다.
파이넥스(FINEX) 프로세스는 분광과 분탄을 사용하여 용선을 제조하는 공정기술이다. 파이넥스 프로세스는 분광을 사전처리 없이 사용하기 위해 다단의 유동층형 환원로로 구성되어 있다. 이 공정기술의 효율은 환원된 분광의 최종 환원율이 높을수록 개선될 수 있다.
그러므로, 이를 위해 각 단계별 광석의 환원특성을 분석하는 것이 필요하다. 실험실에서 각 단계별 유동층 내의 분광의 환원특성을 모사하기 위해서는 일반적으로 각 단의 유동층에 대응되는 가스 조성에 해당하는 가스를 실험실 크기의 유동층형 환원로에 주입한 후 일정 시간이 경과한 후에 환원된 분광을 실험로에서 냉각시킨 후 빼내어 환원율 측정하였다.
그러나, 이는 시간에 따라 환원속도가 어떻게 달라지는지 확인하기 어렵고 환원율의 측정시간도 많이 소요되었다. 광석의 환원속도를 측정하기 위해서는 배가스의 조성을 실시간 모니터링 하여 산소량의 변화를 합산하여 구하는 방법이 있으나 이는 가스분석기를 사용해야 하는 불편함이 있다.
실시간으로 환원율을 분석하는 다른 방법으로는 반응시간에 따른 질량 변화를 측정하는 방법이 있는 데, 열중량 측정기는 고정층형으로 유동층에서의 환원거동과는 상이하여 적용이 곤란하다.
또한, 광석은 환원이 진행되면서 구조가 변화하고 유동층 내에서 서로 충돌하기 때문에 마모와 분화가 발생한다. 이러한 현상은 광석의 입도 변화를 초래하고 그에 따라 환원속도에 영향을 줄 수 있다.
고온 및 고압에서 유동층 환원로내 분환원철의 질량변화를 실시간으로 측정함으로써 철광석의 환원시 연속적으로 실시간 무게 감량을 파악할 수 있도록 된 철광석의 유동환원특성 실험장치를 제공한다.
철광석의 유동환원특성 실험장치는, 분광의 환원특성을 분석하기 위하여 철광석의 반응을 위해 시료와 반응가스가 주입되는 반응관; 상기 반응관에 열을 공급하여 시료와 반응가스의 환원반응을 촉진할 수 있도록 반응관의 외측에 이격된 상태로 개폐가능하게 설치되는 히터; 상기 반응관에서 반응된 시료의 무게를 연속적으로 실시간 측량할 수 있도록 반응관과 연결되어 그 상부에 설치되는 저울; 상기 반응관의 일측에 연통되게 설치되어 반응관 내부로 시료를 장입하는 시료 장입부; 및 상기 반응관의 상부에 플렉시블한 주입관을 통해 연결설치되어 반응관 내부로 반응가스를 주입하는 반응가스 주입부를 포함한다.
상기 반응관은 그 하부에 설치되어 실험이 완료된 시료를 배출하는 시료 배출부를 더 포함할 수 있다.
상기 반응관은 그 하단부에 연결설치되어 실험이 완료된 반응가스를 배출하는 배기가스 배출부를 더 포함할 수 있다.
상기 히터는 상기 반응관에 나선형으로 감겨져 반응가스와 예열반응을 할 수 있도록 된 예열관을 더 포함할 수 있다.
상기 시료 장입부는 시료가 담겨져 공급되는 시료 장입 빈과, 이 시료 장입 빈과 연결되어 시료의 공급통로가 되는 시료 장입 단관 및, 이 시료 장입 단관과 연결되어 공급되는 시료를 상기 반응관에 자동으로 공급할 수 있는 시료 장입 밸브를 포함한다.
상기 시료 장입 빈은 극미분의 시료가 원활한 흐름을 유지할 수 있도록 그 빈의 각도를 45°이상 90°이하로 설계하는 구조이다.
상기 시료 장입 단관은 상기 시료 장입 빈에 탈부착 가능하도록 그 상하단에 각각 분리용 클립이 설치되어 시료 장입 후 시료 장입 단관을 분리할 수 있는 구조이다.
상기 시료 배출부는 상기 반응관의 하단부에 설치되어 실험이 완료된 시료를 외부로 배출할 수 있도록 개폐작동을 하는 분산판과, 이 분산판의 하부에 연결되어 분산판을 승하강시킬 수 있도록 된 위치조절용 로드 및, 상기 분산판을 통해 배출되는 시료를 담아 보관하는 시료 배출용 챔버를 포함한다.
상기 반응관의 하단에 상기 분산판을 수용하면서 반응관의 하단 보다 직경이 큰 분산판 이동용 관이 연결설치되어 이 분산판 이동용 관 내부에서 분산판이 승하강함으로써 반응관의 시료 및 반응가스를 배출할 수 있는 구조이다.
상기 배기가스 배출부는 상기 반응관에 연결된 배기가스 배출관에 설치되어 반응관에서 발생하는 배기가스를 외부로 배출하는 배출 밸브와, 상기 배기가스 배출관의 배출구 입구에 설치되어 배출되는 배기가스가 유입되는 배기가스 배출 포집기 및, 상기 배기가스 배출 포집기의 후방에 설치되어 배기가스 배출 포집기에 흡입력을 부여하는 배기가스 배출 펌프를 포함한다.
상기 배기가스 배출 포집기의 입구에는 포집용 호퍼가 설치되고, 상기 포집용 호퍼 내부에 상기 배기가스 배출관의 배출구 입구가 50mm 이상 삽입된 상태를 유지하는 구조이다.
상기 배기가스 배출 포집기는 그 후방에 설치되어 배출되는 배기가스를 정화시키는 2단 싸이클론과, 이 2단 싸이클론에 연결되어 배기가스를 다시 정화하는 백 필터 및 이 백 필터에 연결되어 분진을 포집하는 잔류분진 포집 챔버를 포함한다.
상기 반응관은 반응관이 히터에 닿거나 진동에 의해 반응관이 회전되는 것을 막아주기 위해 반응관을 히터와 떨어진 상태로 유지 및 고정하는 반응관 고정부를 더 포함할 수 있다.
상기 반응관 고정부는 상기 반응관 상부에 부착 설치되는 중앙 자석과, 이 중앙 자석의 외측에 각각 배치되면서 중앙 자석과 다른 극을 갖는 외측 자석 및, 이 외측 자석의 후방에 설치되어 외측 자석을 고정하는 자석 고정부를 포함한다.
상기 반응관 고정부는 상기 중앙 자석과 외측 자석이 이루는 힘의 균형을 통해 반응관이 상기 히터에 접촉되지 않은 상태로 고정을 유지할 수 있는 구조이다.
상기 반응관은 그 상부에 설치되어 반응관의 기울어짐과 상기 히터와의 접촉을 방지하도록 그 위치를 조절하는 반응관 위치조절부를 더 포함한다.
상기 반응관 위치조절부는 상기 반응관의 상부에서 4방향으로 연결설치되는 연결부재와, 이 연결부재의 수직 상부에 각각 설치되어 연결부재를 위치이동시킬 수 있는 위치조절 체인과, 이 위치조절 체인의 상부에 설치되어 위치조절 체인을 승하강시킴으로써 상기 반응관의 위치를 조절할 수 있는 위치조절나사 및, 이 위치조절나사를 수직되게 고정하는 고정부재를 포함한다.
본 장치에 따르면, 철광석을 고온이나 상압 또는 고압에서 환원가스에 의해 환원시키는 경우 연속적으로 철광석의 실시간 무게 감량을 나타낼 수 있고, 철광석의 유동환원 실험중 반응관의 무게측정이 오직 반응에 의한 무게 측정만 가능하기 때문에 실험 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 철광석의 유동환원특성 실험장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 실험장치의 반응관 주변부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 실험장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 실험장치의 시료 장입부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 실험장치의 시료 배출부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 실험장치의 배기가스 배출부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 배기가스 배출부의 배기가스 배출 포집기 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 실시예에 따른 실험장치의 반응관 고정부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9은 본 실시예에 따른 실험장치의 반응관 위치조절부를 개략적으로 도시한 도면이다.
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.
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.
도 1은 본 실시예에 따른 철광석의 유동환원특성 실험장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 실험장치의 반응관 주변부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 실험장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 철광석을 유동환원측정하면서 실시간 그 무게를 측정하여 고온 및 고압에서의 철광석 반응을 실험하는 철광석의 유동환원특성 실험장치를 개시한다.
본 실시예에서 상기 철광석의 유동환원특성 실험장치는, 분광의 환원특성을 분석하기 위하여 철광석의 반응을 위해 시료와 반응가스가 주입되는 반응관(10)과, 상기 반응관(10)에 열을 공급하여 시료와 반응가스의 환원반응을 촉진할 수 있도록 반응관(10)의 외측에 이격된 상태로 개폐가능하게 설치되는 히터(20)와, 상기 반응관(10)에서 반응된 시료의 무게를 연속적으로 실시간 측량할 수 있도록 반응관(10)과 연결되어 그 상부에 설치되는 저울(30)과, 상기 반응관(10)의 일측에 연통되게 설치되어 반응관(10) 내부로 시료를 장입하는 시료 장입부(40) 및, 상기 반응관(10)의 상부에 플렉시블한 주입관(51)을 통해 연결설치되어 반응관(10) 내부로 반응가스를 주입하는 반응가스 주입부(50)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 철광석의 유동환원특성 실험장치는 상기 반응관(10)에 히터(20)를 통해 열을 공급하고, 상기 히터(20)에 시료를 주입하는 시료 장입부(40)가 연결설치되며, 상기 히터(20)에 반응가스를 주입하는 반응가스 주입부(50)가 연결설치되고, 상기 반응관(10)의 상부에는 반응관(10)의 무게를 실시간 측정할 수 있는 상기 저울(30)이 연결설치된다.
또한, 상기 반응관(10)은 그 하부에 설치되어 실험이 완료된 시료를 배출하는 시료 배출부(60) 및 반응관(10)의 하단부에 연결설치되어 실험이 완료된 반응가스를 배출하는 배기가스 배출부(70)를 더 포함할 수 있다.
그러므로, 상기 실험장치를 이용하여 고온 및 고압에서 유동층 환원로내 분환원철의 질량변화를 실시간으로 측정할 수 있다.
이를 위해, 시료를 상기 시료 장입부(40)에 장입하고, 상기 히터(20)에 의해 목표 온도까지 승온하며, 시료를 장입한 후 장입된 상온의 온도가 목표 온도에 도달하면 반응가스 주입부(50)로 반응가스를 투입하여 시료를 유동하면서 반응을 실시한다.
반응이 완료되면, 시료의 냉각을 위해 상기 히터(20)의 전원을 중단하고 시료의 온도가 완전히 냉각하면, 상기 시료 배출부(60)로 시료를 배출한다. 이때 실시간 고온에서 분환원철의 질량변화를 측정하기 위해 반응관(10)의 무게 변화를 측정하는 것이 필요하다.
여기서, 상기 저울(30)에 반응관(10)이 매달려있는 상태로 반응관(10)이 상기 히터(20)에 닿지 않고 실험중 반응관(10)은 단독으로 자유롭게 제작되어 반응에 의한 무게 측정이 가능하다. 철광석의 유동환원 실험중 상기 반응관(10)의 무게 측정이 오직 반응에 의한 무게 측정만 가능한 구조이다.
그리고, 상기 히터(20)는 상기 반응관(10)에 나선형으로 감겨져 반응가스와 예열반응을 할 수 있도록 된 예열관(21)을 더 포함할 수 있다.
상기 예열관(21)은 반응가스의 예열장치로서 반응관(10)의 상부에서 하부로 그 외부를 회전하면서 감아 설치되고, 이를 통해 가스 체류시간을 늘려 반응가스 예열을 통해 반응가스를 승온시키며, 상기 예열관(21)은 고온에서 사용가능한 SUS 310S로 제작됨이 바람직하다.
도 4는 본 실시예에 따른 실험장치의 시료 장입부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 실험장치는 시료를 상기 반응관(10)에 장입할 수 있도록 된 시료 장입부(40)가 설치된다.
즉, 상기 시료 장입부(40)는 시료가 담겨져 공급되는 시료 장입 빈(41)과, 이 시료 장입 빈(41)과 연결되어 시료의 공급통로가 되는 시료 장입 단관(42) 및, 이 시료 장입 단관(42)과 연결되어 공급되는 시료를 상기 반응관(10)에 자동으로 공급할 수 있는 시료 장입 밸브(43)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시료 장입 빈(41)은 극미분의 시료가 원활한 흐름을 유지할 수 있도록 그 빈의 각도를 45°이상 90°이하로 설계하는 구조이고, 상기 시료 장입 단관(42)은 상기 시료 장입 빈(41)에 탈부착 가능하도록 그 상하단에 각각 분리용 클립(44)이 설치되어 시료 장입 후 시료 장입 단관(42)을 분리할 수 있는 구조이다.
여기서, 상기 반응관(10)의 셋팅(Setting)이 완료되면, 상기 반응관(10) 하부로 질소가스를 소량(15L/min) 넣으면서 상기 히터(20)를 가동하여 반응관(10) 내부온도가 목표온도로 도달하게 하고, 상기 시료 장입 단관(42)에 분리용 클립(44)을 체결하여 상기 시료 장입 빈(41)과 반응관(10)을 연결한 후, 시료를 시료 장입 빈(41)에 장입하고 상기 시료 장입 밸브(43)를 오픈하여 시료 장입을 완료한다.
시료 장입이 완전히 완료된 후 상기 분리용 클립(44)을 해체하게 되면, 상기 반응관(10) 자체만 상기 저울(30)에 메달려 있어 반응에 따른 실시간 무게를 평량할 수 있고, 시료가 장입되면 가스 유량을 올려 목적 유속으로 시료를 유동환원하여 실험을 실시하면, 무게 감량/증가가 화면의 그래프로 표시될 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 실험장치의 시료 배출부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 실험장치는 반응관(10)에 장입된 시료를 외부로 배출할 수 있도록 된 시료 배출부(60)가 설치된다.
즉, 상기 시료 배출부(60)는 상기 반응관(10)의 하단부에 설치되어 실험이 완료된 시료를 외부로 배출할 수 있도록 개폐작동을 하는 분산판(61)과, 이 분산판(61)의 하부에 연결되어 분산판(61)을 승하강시킬 수 있도록 된 위치조절용 로드(62) 및, 상기 분산판(61)을 통해 배출되는 시료를 담아 보관하는 시료 배출용 챔버(63)를 포함한다.
또한, 상기 반응관(10)의 하단에 상기 분산판(61)을 수용하면서 반응관(10)의 하단 보다 직경이 큰 분산판 이동용 관(64)이 연결설치되어 이 분산판 이동용 관(64) 내부에서 분산판(61)이 승하강함으로써 반응관(10)의 시료 및 반응가스를 배출할 수 있는 구조이다.
실험전에 상기 시료 배출용 챔버(63)를 상기 반응관(10) 하부에 조립한 상태에서 상기 분산판(61)의 위치를 조절하는 상기 위치조절용 로드(62)를 상부로 밀어 시료 배출용 챔버(63)의 하부에서 고정한다.
도 6은 본 실시예에 따른 실험장치의 배기가스 배출부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 배기가스 배출부의 배기가스 배출 포집기 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 실험장치는 반응관(10)에 주입된 반응가스로부터 생성되는 배기가스를 외부로 배출할 수 있도록 된 배기가스 배출부(70)가 설치된다.
즉, 상기 배기가스 배출부(70)는 상기 반응관(10)에 연결된 배기가스 배출관(71)에 설치되어 반응관(10)에서 발생하는 배기가스를 외부로 배출하는 배출 밸브(72)와, 상기 배기가스 배출관(71)의 배출구 입구에 설치되어 배출되는 배기가스가 유입되는 배기가스 배출 포집기(73) 및, 상기 배기가스 배출 포집기(73)의 후방에 설치되어 배기가스 배출 포집기(73)에 흡입력을 부여하는 배기가스 배출 펌프(74)를 포함한다.
또한, 상기 배기가스 배출 포집기(73)의 입구에는 포집용 호퍼(75)가 설치되고, 상기 포집용 호퍼(75) 내부에 상기 배기가스 배출관(71)의 배출구 입구가 50mm 이상 삽입된 상태를 유지하는 구조이다.
또한, 상기 배기가스 배출 포집기(73)는 그 후방에 설치되어 배출되는 배기가스를 정화시키는 2단 싸이클론(73a)과, 이 2단 싸이클론(73a)에 연결되어 배기가스를 다시 정화하는 백 필터(73b) 및 이 백 필터(73b)에 연결되어 분진을 포집하는 잔류분진 포집 챔버(73c)를 포함한다.
여기서, 상기 반응관(10) 배기가스 라인의 상기 배출 밸브(72) 후단에 삿갓모양의 배기가스 배출 포집기(73)를 설치하여 반응관(10)에서 배출되는 반응가스 라인과 배기가스 라인을 분리하여 무게 평량에 영향을 주지 않게 한다. 상기 반응관(10)의 배기가스 라인에 배기가스 배출 밸브(72)를 설치하여 이 가압용 배출 밸브(72)를 조절함으로써 고압(5bar)에서 실험을 진행할 수 있다.
그리고, 상기 반응관(10)과 연결된 배기가스 배출관(71)은 상기 배기가스 배출 포집기(73) 내부로 삽입되어 있어 반응관(10) 무게 평량에 영향을 주지않고, 상기 배기가스 배출 포집기(73)에서 포집된 배기가스는 배기가스 배출 펌프(74)에 의해 옥외로 배출되어 이그니터(Ignitor)에 의해 연소된 다음 대기로 배출된다.
다시 말하자면, 상기 배기가스 배출 펌프(74)의 기동에 의해 상기 2단 싸이클론(73a)을 거쳐 백 필터(73b)에서 잔류분진 포집 챔버(73c)를 통해 상기 이그니터(Ignitor)에서 유해가스를 연소하고 최종 대기로 방출한다.
도 8은 본 실시예에 따른 실험장치의 반응관 고정부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 반응관(10)은 반응관(10)이 히터(20)에 닿거나 진동에 의해 반응관(10)이 회전되는 것을 막아주기 위해 반응관(10)을 히터(20)와 떨어진 상태로 유지 및 고정하는 반응관 고정부(80)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 반응관 고정부(80)는 상기 반응관(10) 상부에 부착 설치되는 중앙 자석(81)과, 이 중앙 자석(81)의 외측에 각각 배치되면서 중앙 자석(81)과 다른 극을 갖는 외측 자석(82) 및, 이 외측 자석(82)의 후방에 설치되어 외측 자석(82)을 고정하는 자석 고정부(83)를 포함한다.
또한, 상기 반응관 고정부(80)는 상기 중앙 자석(81)과 외측 자석(82)이 이루는 힘의 균형을 통해 반응관(10)이 상기 히터(20)에 접촉되지 않은 상태로 고정을 유지할 수 있는 구조이다.
그러므로, 상기 반응관 고정부(80)의 자석을 통해 반응관(10)이 상기 히터(20)에 닿거나 실험중 시료의 유동에 의해 반응관(10)이 진동을 일으켜 회전하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 실험중 상기 반응관(10)의 시료가 유동이 되기 때문에 심하게 진동이 발생하면서 반응관(10)이 회전을 하는데, 이때 반응관(10)에 연결된 각종 라인이 상기 히터(20)에 닿아 무게측정이 어렵게 되며, 이를 방지하기 위해 상기 반응관(10) 상부에 중앙 자석(81)을 부착하고, 그 양 옆에 2개의 외측 자석(82)을 설치하여 양 옆의 자석을 상기 자석 고정부(83)로 고정함으로써 상기 반응관(10)이 히터(20)에 닿지 않도록 자석의 같은 극성의 반발력을 이용하여 서로 조절하여 조정한다.
도 9은 본 실시예에 따른 실험장치의 반응관 위치조절부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 반응관(10)은 그 상부에 설치되어 반응관(10)의 기울어짐과 상기 히터(20)와의 접촉을 방지하도록 그 위치를 조절하는 반응관 위치조절부(90)를 더 포함한다.
즉, 상기 반응관 위치조절부(90)는 상기 반응관(10)의 상부에서 4방향으로 연결설치되는 연결부재(91)와, 이 연결부재(91)의 수직 상부에 각각 설치되어 연결부재(91)를 위치이동시킬 수 있는 위치조절 체인(92)과, 이 위치조절 체인(92)의 상부에 설치되어 위치조절 체인(92)을 승하강시킴으로써 상기 반응관(10)의 위치를 조절할 수 있는 위치조절나사(93) 및, 이 위치조절나사(93)를 수직되게 고정하는 고정부재(94)를 포함한다.
그러므로, 상기 반응관(10)과 히터(20)가 접촉되는 경우 상기 반응관 위치조절부(90)를 이용하여 반응관(10)의 위치를 조절함으로써 반응관(10)과 히터(20)가 일정 간격을 두고 유지될 수 있도록 하는 바, 상기 반응관(10)의 위치가 기울어질 경우 상기 위치조절나사(93)를 조절하여 기울어진 쪽의 위치조절 체인(92)을 상방향으로 올려 반응관(10)의 위치를 조절할 수 있다.
따라서, 상기 철광석의 유동환원특성 실험장치를 통해 철광석을 고온이나 상압 또는 고압에서 환원가스에 의해 환원시키는 경우 연속적으로 철광석의 실시간 무게 감량을 나타낼 수 있고, 철광석의 유동환원 실험중 반응관의 무게측정이 오직 반응에 의한 무게 측정만 가능하기 때문에 실험 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.
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.
10 : 반응관 20 : 히터
21 : 예열관 30 : 저울
40 : 시료 장입부 41 : 시료 장입 빈
42 : 시료 장입 단관 43 : 시료 장입 밸브
44 : 분리용 클립 50 : 반응가스 주입부
51 : 주입관 60 : 시료 배출부
61 : 분산판 62 : 위치조절용 로드
63 : 시료 배출용 챔버 64 : 분산판 이동용 관
70 : 배기가스 배출부 71 : 배기가스 배출관
72 : 배출 밸브 73 : 배기가스 배출 포집기
73a : 2단 싸이클론 73b : 백 필터
73c : 잔류분진 포집 챔버 74 : 배기가스 배출 펌프
75 : 포집용 호퍼 80 : 반응관 고정부
81 : 중앙 자석 82 : 외측 자석
83 : 자석 고정부 90 : 반응관 위치조절부
91 : 연결부재 92 : 위치조절 체인
93 : 위치조절나사 94 : 고정부재

Claims (17)

  1. 분광의 환원특성을 분석하기 위하여 철광석의 반응을 위해 시료와 반응가스가 주입되는 반응관;
    상기 반응관에 열을 공급하여 시료와 반응가스의 환원반응을 촉진할 수 있도록 반응관의 외측에 이격된 상태로 개폐가능하게 설치되는 히터;
    상기 반응관에서 반응된 시료의 무게를 연속적으로 실시간 측량할 수 있도록 반응관과 연결되어 그 상부에 설치되는 저울;
    상기 반응관의 일측에 연통되게 설치되어 반응관 내부로 시료를 장입하는 시료 장입부; 및
    상기 반응관의 상부에 플렉시블한 주입관을 통해 연결설치되어 반응관 내부로 반응가스를 주입하는 반응가스 주입부를 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응관은 그 하부에 설치되어 실험이 완료된 시료를 배출하는 시료 배출부를 더 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응관은 그 하단부에 연결설치되어 실험이 완료된 반응가스를 배출하는 배기가스 배출부를 더 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터는 상기 반응관에 나선형으로 감겨져 반응가스와 예열반응을 할 수 있도록 된 예열관을 더 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 시료 장입부는 시료가 담겨져 공급되는 시료 장입 빈과, 이 시료 장입 빈과 연결되어 시료의 공급통로가 되는 시료 장입 단관 및, 이 시료 장입 단관과 연결되어 공급되는 시료를 상기 반응관에 자동으로 공급할 수 있는 시료 장입 밸브를 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 시료 장입 빈은 극미분의 시료가 원활한 흐름을 유지할 수 있도록 그 빈의 각도를 45°이상 90°이하로 설계하는 구조의 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 시료 장입 단관은 상기 시료 장입 빈에 탈부착 가능하도록 그 상하단에 각각 분리용 클립이 설치되어 시료 장입 후 시료 장입 단관을 분리할 수 있는 구조의 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 시료 배출부는 상기 반응관의 하단부에 설치되어 실험이 완료된 시료를 외부로 배출할 수 있도록 개폐작동을 하는 분산판과, 이 분산판의 하부에 연결되어 분산판을 승하강시킬 수 있도록 된 위치조절용 로드 및, 상기 분산판을 통해 배출되는 시료를 담아 보관하는 시료 배출용 챔버를 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반응관의 하단에 상기 분산판을 수용하면서 반응관의 하단 보다 직경이 큰 분산판 이동용 관이 연결설치되어 이 분산판 이동용 관 내부에서 분산판이 승하강함으로써 반응관의 시료 및 반응가스를 배출할 수 있는 구조의 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 배기가스 배출부는 상기 반응관에 연결된 배기가스 배출관에 설치되어 반응관에서 발생하는 배기가스를 외부로 배출하는 배출 밸브와, 상기 배기가스 배출관의 배출구 입구에 설치되어 배출되는 배기가스가 유입되는 배기가스 배출 포집기 및, 상기 배기가스 배출 포집기의 후방에 설치되어 배기가스 배출 포집기에 흡입력을 부여하는 배기가스 배출 펌프를 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 배기가스 배출 포집기의 입구에는 포집용 호퍼가 설치되고, 상기 포집용 호퍼 내부에 상기 배기가스 배출관의 배출구 입구가 50mm 이상 삽입된 상태를 유지하는 구조의 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 배기가스 배출 포집기는 그 후방에 설치되어 배출되는 배기가스를 정화시키는 2단 싸이클론과, 이 2단 싸이클론에 연결되어 배기가스를 다시 정화하는 백 필터 및 이 백 필터에 연결되어 분진을 포집하는 잔류분진 포집 챔버를 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응관은 반응관이 히터에 닿거나 진동에 의해 반응관이 회전되는 것을 막아주기 위해 반응관을 히터와 떨어진 상태로 유지 및 고정하는 반응관 고정부를 더 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 반응관 고정부는 상기 반응관 상부에 부착 설치되는 중앙 자석과, 이 중앙 자석의 외측에 각각 배치되면서 중앙 자석과 다른 극을 갖는 외측 자석 및, 이 외측 자석의 후방에 설치되어 외측 자석을 고정하는 자석 고정부를 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 반응관 고정부는 상기 중앙 자석과 외측 자석이 이루는 힘의 균형을 통해 반응관이 상기 히터에 접촉되지 않은 상태로 고정을 유지할 수 있는 구조의 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응관은 그 상부에 설치되어 반응관의 기울어짐과 상기 히터와의 접촉을 방지하도록 그 위치를 조절하는 반응관 위치조절부를 더 포함하는 철광석의 유동환원특성 실험장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 반응관 위치조절부는 상기 반응관의 상부에서 4방향으로 연결설치되는 연결부재와, 이 연결부재의 수직 상부에 각각 설치되어 연결부재를 위치이동시킬 수 있는 위치조절 체인과, 이 위치조절 체인의 상부에 설치되어 위치조절 체인을 승하강시킴으로써 상기 반응관의 위치를 조절할 수 있는 위치조절나사 및, 이 위치조절나사를 수직되게 고정하는 고정부재를 포함한다.철광석의 유동환원특성 실험장치.
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