KR950004887Y1 - 고순도 알루미늄 정제장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고순도 알루미늄 정제장치

제1도는 본 고안에 따른 알루미늄 정제장치를 나타낸 도면이다.

제2도는 본 고안에 따른 알루미늄 정제장치의 교반용 프로펠러(4)의 부분확대도이다.

제3도는 종래의 알루미늄 정제장치를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가열장치 2 : 도가니

3 : 회전냉각체 4 : 프로펠러

5 : 용융알루미늄 6 : 정제알루미늄

7 : 냉각관 8 : 사암판

본 고안은 고순도 알루미늄 정제장치에 관한것으로서, 더욱 상세하게는 순도가 낮은 알루미늄을 보다 고순도의 알루미늄으로 정제하는데 사용되는 정제장치로서, 회전냉각체의 하부에 유속저하용 프로펠러 교반기를 설치하여 용융알루미늄과 회전냉각체와의 상대속도를 증가시킴으로서 보다 고순도의 알루미늄을 제조할 수 있는 알루미늄정제장치에 관한 것이다.

일반적으로 일루미늄중에 포함되어 있는 미량불순물, 특히 알루미늄과 공정을 형성하는 Fe, Si, Cu, Mg 등의 불순물을 제거하기 위한 방법으로는 용융알루미늄을 냉각, 응고시킴으로써 이에 수반되어 정출되는 초정 알루미늄을 선택적으로 얻을 수 있는 편석응고법이 사용되고 있다. 이러한 편석응고원리를 이용하여 알루미늄을 보다 고순도의 알루미늄으로 정제할 수 있는 정제장치는 용융알루미늄을 가열 유지시키기 위한 도가니와, 도가니 내부의 용융알루미늄중에 침적되어 자유로이 회전할 수 있는 회전냉각체로 구성되어 있어서 회전냉각체를 회전시키면 그 주면에 고순도 알루미늄이 정출되도록 되어 있다. 예를들면 첨부한 도면 제3도와 같이 도가니의 내주면에 다수의 용융알루미늄 유속저하용 사암판(8)이 원주방향으로 일정하게 설치되어있고, 사암판(8) 상단이 용융알루미늄의 용액면보다도 아래쪽에 오도록 설계된 고순도 알루미늄 정제장치가 알려져 있다. [일본특공소 62-235433호]

또한, 회전냉각체 하면에서 정출되는 알루미늄의 순도가 주면에서 정출되는 알루미늄의 순도보다 낮아 정제 호율을 떨어뜨리는 문제점을 해결하기 위하여 회전체 하면의 두께가 주면두께의 3배가 되도록하여 하면에서의 알루미늄 정출을 방지하도록 되어있는 장치도 소개되어 있다.[일본특공소 61-47888호]

그러나, 이와같이 사암판을 설치하여 정제작업을 할 경우 사암판 설치부분만 용융알루미늄을 교반시키게 되고 도가니 하부의 용융알루미늄은 정체되기 때문에, 사암판이 설치되어 있는 부분의 용융알루미늄에 대해서만 정제작업이 진행되므로 낮은 순도의 알루미늄을 얻게 되는 문제가 있었다.

따라서, 본 고안에서는 회전냉각체의 하부에 프로펠러 교반기를 부착하여 용융알루미늄 전체를 직접하부 또는 상부방향으로 교반시킴으로써, 용융알루미늄의 유속저하가 일어나, 회전냉각체와 용융알루미늄의 상대속도가 증가하게되므로서, 보다 고순도의 알루미늄을 얻을 수 있는 정제장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안은 가열장치(1)가 설치되어 있는 도가니(2)의 내부에 상하자유로이 이동하면서 회전할 수 있도록 회전냉각체(3)가 설치되어 있는 알루미늄 정제장치에 있어서, 상기 회전냉각체(3)의 하부면 중앙에 교반용 프로펠러(4)가 설치되어 있는 구조의 고순도 알루미늄의 정제장치를 그 특징으로 한다.

여기서, 미설명부호 5는 도가니(2)내부의 용융알루미늄, 6은 회전냉각체(3)에 부착되어 있는 상태를 나타낸 정제알루미늄, 7은 회전냉각체(3)상부에 설치되어 냉각매체를 회전냉각체(3)내부로 주입할 수 있도록 형성된 냉각관, 8은 종래의 가열장치에서 도가니(2)벽면에 설치한 사암판이다.

이하, 본고안의 작용 및 효과를 첨부도면과 함께 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 고순도 알루미늄의 정제장치는 가열장치(1)가 부설되어 있는 도가니(2)와, 그 내부에 상하자유로이 이동하면서 회전할 수 있도록 설치된 회전냉각체(3) 및 상기 회전냉각체의 하부에 부설되어 있는 교반용 프로펠러(4)로 이루어진다.

이러한 정제장치를 이용하여 알루미늄을 정제하기 위해서는 우선, 정제할 알루미늄을 도가니(1)내부에서 용해시킨 후 이 용융알루미늄(5)이 항상 그 응고온도 이상의 온도에서 가열 되어 용융상태가 유지되도록 한다.

한편, 회전냉각체(3)의 냉각관(7)을 통해 회전냉각체(3)에 냉각매체를 주입하되, 알루미늄이 부착되어야 하는 부위(측면부)는 용융알루미늄의 응고온도다 낮게 유지하고 알루미늄이 부착되어서는 안되는 부위(상단부, 하단부)는 그 응고온도 보다 높게 되도록 예열한 후, 정제작업을 수행할 속도로 회전시켜 균일한 회전속도가 되면 회전냉각체(3)를 정제할 용융 알루미늄(5)중에 침적한다.

이렇게하여 초정알루미늄이 회전냉각체(3)주변에 정출되면 응고계면 근방에 배출된 불순물을 분산 혼합시키게 되며, 액상중에서의 응고계면근방에 있는 불순물 농화층 두께를 얇게 하여 상기 불순물 농화층에서의 액상중 온도구배가 커져 회전냉각체(3)의 표면에 고순도 알루미늄(6)이 부착되게 된다.

따라서, 상기 온도구배를 크게하여 정제효율을 높이기위해서는 냉각체(3)와 용융알루미늄(5)과의 상대속도를 크게 해주어야 하는데, 냉각체(3)의 회전에 수반하여 용융알루미늄(5)도 냉각체 회전방향과 같은 방향으로 흐르는 와류가 발생하게 된다. 본 고안에서는 이러한 와류를 줄이고 상대속도를 높이기 위하여 상기의 회전냉각체(3)하부면에 그와 일체로 형성되어 회전하게 되는 교반용 프로펠러(4)를 설치한 것이다.

본 고안에 다른 교반용 프로펠러(4)는 용융알루미늄(5)을 상부 또는 하부방향으로 교반시켜 용융알루미늄(5)과 회전냉각체(3)의 상대속도를 증가시킴으로서 보다 고순도의 알루미늄을 얻을 수 있는 것이다. 이러한 프로펠러(4)는 회전냉각체(3)에 부착된 정제알루미늄(6)의 탈거가 용이하도록 회전냉각체(3)의 하부지름보다 그 직경을 다소 작게 설치한다.

이때, 회전냉각체(3)하부에 같이 붙어서 회전하는 프로펠러교반기(4)는 초정이 정출되어 있는 응고계면 근방의 불순물을 하부쪽으로 끌어 당김에 따라 액상중의 응고계면 근방에 있는 불순물을 하부쪽으로 끌어 당김에 따라 액상중의 응고게면 근방에 있는 불순물 농화층 두께를 짧은 시간에 얇게 만들어 주고 곧바로 보다 고온의 용융알루미늄이 뒤따라 오도록 해줌으로서 액상중 온도구배가 커서 회전냉각체(3)의 표면에 고순도의 정제알루미늄(6)이 부착되도록 해준다. 이와같이 정제작업을 하여 정제 종료시점에서 회전하고 있는 상태로 용융알루미늄(5)과 정제알루미늄(5)과 정제알루미늄(6)을 분리시킴으로써 보다 고순도의 알루미늄을 얻게 되는 것이다.

한펴, 이러한 본 고안에 따른 알루미늄 정제장치를 이용할 경우 종래의 실험시료순도가 99.8%(불순물 : Fe 1000ppm, Si 500pm, Cu 60ppm)인 것을 500RPM으로 회전냉각체를 회전시키는 경우 순도 99.954%(불순물 Fe 370ppm, Si 80ppm, Cu 6.5ppm)의 정제알루미늄을 얻을수가 있었다.

이와같이, 본 고안에 따른 고순도알루미늄 정제장치는 유속저하용 프로펠러가 부착되어 있어서 알루미늄 정제시 회전체 주면에 초정이 정출되어 응고계면 근방에 배출된 불순물을 상부 또는 하부방향으로 보내게 되어, 액상중의 응고계면근방에 있는 불순물 농화층 두께를 얇게 만들고, 뒤따라오는 보다 고온의 용융알루미늄으로 그 자리를 채움에 따라 액상중 온도구배가 커져 보다 고순도의 알루미늄을 얻을 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. 가열장치(1)가 설치되어 있는 도가니(2)의 내부에 상하 자유로이 이동하면서 회전할 수 있도록 회전냉각체(3)가 설치되어 있는 알루미늄 정제장치에 있어서, 상기 회전냉각체(3)의 하부면에는 교반용 프로펠러(4)가 그 회전냉각체(3)와 일체로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고순도 알루미늄의 정제장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 교반용 프로펠러(4)는 그 직경이 상기 회전냉각체(3)의 하부면의 직경보다 작게 형성된 것임을 특징으로 하는 고순도 알루미늄의 정제장치.