WO2014171612A1 - 원료 선별장치 및 그 선별방법 - Google Patents

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WO2014171612A1
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raw material
belt
charging
charged
sorting
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PCT/KR2013/012161
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박종력
양영철
김정아
서인국
장동석
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C7/00—Separating solids from solids by electrostatic effect
    • B03C7/003—Pretreatment of the solids prior to electrostatic separation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C7/00—Separating solids from solids by electrostatic effect
    • B03C7/02—Separators
    • B03C7/12—Separators with material falling free
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
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    • B03C7/006—Charging without electricity supply, e.g. by tribo-electricity, pyroelectricity
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    • B03C7/00—Separating solids from solids by electrostatic effect
    • B03C7/02—Separators
    • B03C7/08—Separators with material carriers in the form of belts

Definitions

  • the present invention relates to a raw material sorting apparatus and a sorting method thereof, and more particularly, to a raw material sorting apparatus and a sorting method capable of effectively sorting impurities such as ash and sulfur contained in a raw material such as coal.
  • the coal used in steel mills includes coking coal, blast furnace coal (Pulverized coal injection) coal, and sinter coal.
  • coal for coke production the coal is indirectly heated to a very stiff liquid state.
  • This phase change is used to make coal in the form of coal into a lump-like coke.
  • This property is not all coal has, but only some types of coal, and is called bituminous coal because it has a liquid state such as bitumen.
  • bituminous coal the reserves are limited and the price is high because supply is insufficient for demand.
  • the coke is charged with iron ore through the top of the blast furnace in order to generate heat to melt the iron ore and discharge it in slag form into the bottom of the blast furnace.
  • the method of supplying heat to the blast furnace is a method of putting coal crushed together with the hot air into the bottom of the blast furnace, which is called a coal for PCI (Pulverized Coal Injection).
  • PCI bullets burn well enough in a short time, so it's important to know how well they are broken and how high they are. As such, the waste gas generated in the process of generating heat is recovered as a heat source in the form of gas without being released into the atmosphere, and thus various types of coal can be used.
  • Sinter coal is used to supply heat to spectroscopy in the process of making sintered ores by applying heat to spectroscopy such as iron ore.
  • the sintering coal is directly burned, and the waste gas generated during combustion is discharged to the outside through the chimney. Therefore, the anthracite coal for sintering has high calorific value and low anthracite coal in order to reduce NOx. Mainly used.
  • the general coal sorting process is mainly a wet treatment process such as specific gravity screening using spiral, jig and heavy liquid, and floating screening using a catcher and foaming agent.
  • wet treatment process additional processes for recycling and waste water used, and dehydration and drying processes for removing water from the selected coal concentrates are complicated and the cost required for the screening increases.
  • coal is an inexpensive energy mineral, so in order to beneficiate it economically, it is necessary to develop a dry processable technology.
  • the expected effects of removing ash and sulfur from coal include increased calorific value of coal, stabilization of combustion, increased thermal efficiency of the power plant by reducing coal ash, and improved production efficiency of steelmaking furnace by slag reduction.
  • the present invention provides a raw material sorting apparatus and a method for sorting the same, which can improve the raw material sorting efficiency by shortening the time required for charging the raw material by increasing the charging efficiency of the raw material.
  • the present invention provides a raw material sorting apparatus and a method for sorting the same, which can easily remove impurities contained in the raw materials.
  • the present invention provides a raw material sorting apparatus and a method for sorting the same, which can suppress or prevent environmental pollution.
  • a raw material sorting device a main component constituting a raw material and an apparatus for sorting impurities, comprising: a raw material feeder for supplying raw materials; A charge charger for charging the raw material supplied from the raw material feeder; An electrostatic separator for separating the charged material from the charger according to polarity; And a sorting storage for separating and collecting the raw materials sorted and dropped by the electrostatic sorting device, wherein the charging unit includes a charging chamber in which a space for charging the raw material supplied from the raw material feeder is formed, and the charging It is provided to be rotatable inside the chamber, characterized in that it comprises a charged rotor for impacting the raw material supplied from the raw material feeder by the rotational force.
  • the charged chamber may include a charged plate having an inclined surface inclined toward the center side of the charged chamber and a heating device for heating the charged chamber.
  • the charged rotor may include a rotating shaft, a driving device for providing rotational force to the rotating shaft, a distributor provided at an upper portion of the rotating shaft, and a lower portion of the distributor, and at least one radially connected to an outer circumferential surface of the rotating side. It may include a blade and a rotating plate provided on the lower blade, connected to the outer peripheral surface of the rotating shaft.
  • the distributor may be formed in a conical or polygonal horn shape.
  • Concave-convex structures may be formed on the surfaces of the blades and the rotating plate.
  • the electrostatic separator may include a negative electrode plate disposed in an up and down direction, and a positive electrode plate spaced apart from the negative electrode plate and provided in an up and down direction, and the negative electrode plate and the positive electrode plate may be disposed to be inclined such that a lower portion thereof faces outward.
  • the negative electrode plate and the positive electrode plate may be formed to adjust at least one of distance and angle.
  • the electrostatic separator includes a pair of electrode members spaced apart from each other and disposed in an up and down direction, and a rotating sheet surrounding the electrode member and rotating in an up and down direction, wherein the pair of electrode members have different polarities.
  • One side of the rotating sheet may be provided with a scraper for separating the raw material attached to the rotating sheet.
  • the electrostatic separator includes: a lower conveyor including a first belt driven in a caterpillar manner and a first electrode body provided in an inner region of the first belt; An upper conveyor provided to be spaced apart from an upper portion of the lower conveyor and including a second belt driven in a caterpillar manner and a second electrode body having a polarity different from that of the first electrode body in an inner region of the second belt; It may include.
  • the lower conveyor is connected to a pair of lower drive shafts so that the first belt is driven in a caterpillar manner, and the first electrode body is disposed between the pair of lower drive shafts, and a first inner side of the first belt
  • a first deionizer is disposed
  • the upper conveyor is connected to a pair of upper drive shafts such that the second belt is driven in a caterpillar manner, and the second electrode body is disposed between the pair of upper drive shafts, and the second The second deionizer may be disposed at one side of the inner region of the belt.
  • a scraper may be provided outside at least one of the first belt and the second belt.
  • the first belt and the second belt may be made of an electrically conductive material.
  • the upper conveyor may be provided with a tension shaft for maintaining the tension of the second belt by lifting the return portion of the second belt in the upper region in the inner region of the second belt.
  • the upper conveyor and the lower conveyor may be arranged so that at least a portion thereof overlaps, and opposing surfaces of the upper conveyor and the lower conveyor may be arranged side by side.
  • the top of the partition wall is provided with a rotating wall for guiding the main component and impurities to the open upper end of the first storage unit and the second storage unit, the rotation wall is hingedly coupled to the top of the partition wall It can be rotated to the upper region of the first storage unit or the upper region of the second storage unit.
  • a raw material sorting method includes a main component constituting a raw material and a method for sorting impurities, including: preparing a raw material; Transferring the raw material to a charged electric charge; And dropping the charged raw material between the negative electrode plate and the positive electrode plate provided to be spaced apart from each other.
  • the raw material collides with the rotating charged rotor, and is charged first.
  • Raw materials that are scattered may collide with the inner wall of the charging chamber provided to surround the charged rotor and be charged secondary.
  • the raw material In the process of charging the raw material may be heated a charge to charge the raw material.
  • the raw material is coal
  • the main component is carbon
  • the impurities may be at least one of ash and sulfur.
  • the raw material sorting apparatus and its sorting method according to the embodiment of the present invention can easily remove impurities contained in the raw materials. Purity of the raw materials used in the process may be improved by selecting the main components and impurities by using the positive electrode difference of the components contained in the raw materials. As a result, it is possible to use low-cost and low-quality raw materials containing a large amount of impurities, thereby reducing manufacturing costs.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a raw material sorting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a raw material sorting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing the structure of the charger shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a state of use of the raw material sorting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a state of use of the raw material sorting apparatus according to a modification of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a state of use of the raw material sorting apparatus according to another modified example of the present invention.
  • the present invention relates to a sorting apparatus and a method for sorting impurities contained in a raw material, and can be used to sort out the main components and impurities constituting the raw material by using the difference in the positive electrode properties of the main constituent and the impurities.
  • a description will be given by taking an example of a raw material sorting device for sorting carbon particles, which are the main raw materials of coal, and sulfur particles, ash particles, and the like, from coal used in the iron making process.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a raw material sorting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a raw material sorting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is shown in Figure 2
  • a diagram showing the structure of a charger. 4 is a view showing a state of use of the raw material sorting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the raw material sorting device is configured to separate raw materials charged from the raw material feeder 100 for supplying raw materials, the charged battery 200 for charging the raw material supplied from the raw material feeder 100, and the charged raw materials in the charged battery 200 according to polarity. It includes a sorting reservoir 400 for collecting the raw material that is sorted by the electrostatic separator 300 and the electrostatic separator 300 falls.
  • the raw material feeder 100 includes a raw material storage unit 110 for storing raw materials, such as coal, and a hopper 112 for moving the raw material discharged from the raw material storage unit 110 to the charger 200.
  • a raw material storage unit 110 for storing raw materials, such as coal
  • a hopper 112 for moving the raw material discharged from the raw material storage unit 110 to the charger 200.
  • the raw material storage unit 110 stores raw materials, for example, coal, crushed to a predetermined size, and discharges the raw material cut out by a predetermined amount from the raw material storage unit 110 to the hopper 112.
  • the hopper 112 inputs the raw material cut out from the raw material reservoir 110 to the charger 200, and a supply pipe 114 for moving the raw material extends into the charger 200 at the lower end of the hopper 112. It is formed.
  • the hopper 112 may be formed to have an inclined surface so that the raw material cut out from the raw material reservoir 110 may be smoothly discharged to the charger 200, and the raw material has a constant speed to the charger 200 and is uniformly provided. Cyclone uneven structure may be formed on the inner wall to be discharged.
  • the charger 200 may include a charging chamber 210 and a charging rotor 220 provided inside the charging chamber 210.
  • the charging chamber 210 has a space in which the raw material discharged from the raw material feeder 100 is formed, and the raw material discharged from the raw material feeder 100 is charged inside the charging chamber 210.
  • the charged plate 212 may be formed integrally with the charged chamber 210, or may be separately installed in the charged chamber 210.
  • the charged plate 212 impinges on the charged rotor 220 so that the charged or uncharged raw material can be charged while being collided and rubbed on the surface while being scattered by the rotational force of the charged rotor 220.
  • the charging plate 212 may be formed using a material capable of charging a raw material such as carbon particles, ash particles, sulfur particles, or the like, or may be formed as a coating on the surface of the charging plate 212. Copper, Teflon, etc. may be used as such a material.
  • the heating device 230 may be provided in the charging chamber 210 to improve the charging efficiency of the coal particles.
  • the heating device 230 may be formed of an induction heating coil, a planar heating element, or the like, and may be formed to surround the outside of the charging chamber 210 to uniformly heat the charging chamber 210.
  • the charging chamber 210 may be heated to a temperature of 200 ° C. or lower using the heating device 230 to improve the charging efficiency of coal particles such as carbon, sulfur, and ash.
  • the charging rotor 220 is installed at the lower center of the charging chamber 210, and impacts the raw material supplied from the raw material feeder 100 so that the carbon particles and the ash particles of the raw material have a negative charge (-) or a positive charge (+). Charge it.
  • the charged rotor 220 is provided on the rotating shaft 222, the upper side of the rotating shaft 222, a plurality of blades 224 disposed radially around the rotating shaft 222, and is provided below the blade 224 and the rotating shaft Rotating plate 225 connected to the 222, the distributor 226 provided on the upper portion of the rotating shaft 222 and a driving device 228 for providing a rotational force to the rotating shaft 222.
  • the charging rotor 220 may be fixedly installed on the support 214 that is fixedly installed across the charging chamber 210.
  • the driving device 228 of the charging rotor 220 may be fixed to the support 214 to install the charging rotor 220 in the charging chamber 210, and to the structure of the charging chamber 210 and the charging rotor 220. Accordingly, the charging rotor 220 may be installed in the charging chamber 210 in various ways.
  • the rotary shaft 222 is disposed in the vertical direction in the lower center of the charging chamber 210, and rotates by the rotational force provided from the driving device 228.
  • the blade 224 is radially connected to the outer circumferential surface of the rotating shaft 222 to rotate together with the rotation of the rotating shaft 222.
  • the blade 224 is a means for impacting the raw material discharged from the raw material feeder 100 to substantially charge the raw material.
  • the blade 224 has a larger contact area with the raw material for smooth charging of the raw material. Therefore, the blade 224 may be formed in a shape in which a plate having an area is disposed in the vertical direction, and may be connected in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the rotation shaft 222 or inclined obliquely as necessary. .
  • an uneven structure may be formed on the surface of the blade 224 to increase the contact area with the raw material particles.
  • the rotating plate 225 may be provided below the blade 224.
  • the rotating plate 225 prevents the raw material discharged from the raw material feeder 100 from being directly discharged to the electrostatic separator 300 provided at the lower portion of the charger 200.
  • the rotating plate 225 also serves to charge the raw material particles like the blade 224. Therefore, like the blade 224, the rotating plate 225 may be formed of a material such as copper or Teflon, which can charge the raw material particles, and a concave-convex structure for increasing the contact area with the raw material particles may be formed on the surface thereof. have.
  • the distributor 226 is disposed above the rotation shaft 222 and may be formed in the shape of a cone, a polygonal pyramid, or the like.
  • the distributor 226 may be disposed directly below the supply pipe 114 of the hopper 112 through which the raw material is discharged, and uniformly distributes the raw material discharged through the supply pipe 114 to the space between the blades 224. Play a role. That is, when the raw material discharged from the supply pipe 114 is biased into the space between the specific blades 224, the collision is limited to the raw material particles and the blade 224, thereby lowering the charging efficiency of the raw material particles.
  • the distributor 226 is disposed below the supply pipe 114 through which the raw material is discharged so that the raw material is uniformly supplied to the space between the blades 224.
  • the distributor 226 may be formed in a polygonal pyramid shape having the same surface as the number of spaces formed between the blades 224. For example, when eight blades 225 are provided, since eight spaces are formed between the blades 225, the distributor 226 may be formed in an octagonal pyramid shape.
  • the coal particles are supplied to the charged rotor 220, causing collision between the coal particles, collision between the coal particles and the charged material, and friction by the rotational force of the charged rotor 220, and being negatively charged (-) or positively charged (+). It is charged to have At this time, the carbon (C) component which is the main raw material among the coal particles is charged to have a positive charge, and the ash particles are charged to have a negative charge.
  • the principle that coal particles are charged is that when the particles collide or rub against different particles or charged materials, the electrons move in the same direction as the Fermi level of the two materials due to the difference in the work function. Therefore, when the particles are separated from each other after collision or friction, excessive or insufficient electrons occur and the particles are positively charged (+) or negatively charged ( ⁇ ).
  • the charged coal particles and the uncharged coal particles in the charged rotor 220 are scattered around the charged rotor 220 by the rotational force of the charged rotor 220 to partially charge plate 212 in the charged chamber 210. ) And the rest is discharged to the outside of the charge chamber 210, that is, the electrostatic separator 300.
  • Coal particles scattered around the charged rotor 220 are repeatedly collided and scattered between the charged plate 212 and the charged rotor 220 while the charged coal particles charged by the charged rotor 220 may further improve the degree of charge.
  • Coal particles, which were not charged may be charged, thereby improving the overall charging efficiency. This configuration can improve the charging efficiency of the coal particles in a relatively short path, thereby reducing the structure and size of the entire installation.
  • the coal particles passing through the charger 200 are discharged to the electrostatic separator 300 under the charger 200.
  • the electrostatic separator 300 is a power supply device 360 for supplying power to the separation chamber 310, the electrode plates 320a and 320b and the electrode plates 320a and 320b which are spaced apart from each other in the separation chamber 310. ).
  • the sorting chamber 310 prevents the dust generated from falling and sorting of the coal particles charged in the charger 200, and a space in which the charged coal particles can be sorted by the electrode plates 320a and 320b. To form.
  • the electrode plates 320a and 320b may include a negative electrode plate 320a for separating positively charged carbon particles, and a positive electrode plate 320b for separating negatively charged sulfur particles and ash.
  • An electrode member 322 is formed to have a predetermined area inside or on one side of the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b. In this case, the electrode member 322 may be arranged in various forms such as a lattice form.
  • the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b are spaced apart from each other, and disposed to face each other, and may be disposed such that the distance from the upper side to the lower side, for example, is farther apart from the outside of the sorting chamber 310.
  • the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b may be inclined to have an inclined surface.
  • the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b may be disposed at an angle of about 20 to 60 ° C., and the upper and lower portions of the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b may be disposed on the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b.
  • An angle adjusting device (not shown) for adjusting the angle is provided to adjust the angle between the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b within the range given according to the amount or sorting efficiency of coal particles discharged from the charger 200. You can also adjust.
  • the angle between the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b may be increased.
  • the angle between the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b may be reduced to increase the sorting efficiency.
  • a vibrating member may be provided on the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b to be attached to the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b to drop the sorted raw material and discharge the selected raw material to the sorting reservoir 400.
  • the vibration member may be intermittently or periodically operated to drop the raw material attached to the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b to improve the sorting efficiency.
  • the power supply device 360 supplies power to each electrode member 322.
  • the coal particles charged through this configuration fall between the electrode plates 320a and 320b, that is, between the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b, and the positively charged carbon particles, the negatively charged sulfur particles, and ash It is selected while moving toward the electrode plates 320a and 320b having opposite polarities.
  • the lower part of the electrostatic separator 300 is provided with a sorting reservoir 400 for storing coal particles sorted by the electrode plates 320a and 320b.
  • the sorting reservoir 400 includes a first reservoir 410 provided under the negative electrode plate 320a to store positively charged carbon particles, and sulfur particles and ash particles having a negative charge provided under the positive electrode plate 320b. It includes a second storage unit 420 for storing.
  • a third ring for storing particles that are not charged by the charging unit 200 or unselected by the electrode plates 320a and 320b between the first and second reservoirs 410 and 420. It may include a reservoir 430.
  • Particles stored in the third reservoir 430 is transferred to the raw material reservoir 110 by using a recovery device (not shown), such as a transfer pipe, a conveyor belt, and the like, which are separately provided to charge the charger 200 and the electrostatic separator 300. Can be reselected afterwards.
  • a recovery device such as a transfer pipe, a conveyor belt, and the like, which are separately provided to charge the charger 200 and the electrostatic separator 300. Can be reselected afterwards.
  • a separator 440 may be provided between the reservoirs 410, 420, and 430 to prevent the particles sorted from the correction separator 300 from being mixed with each other.
  • FIG. 5 is a view showing a state of use of the raw material sorting apparatus according to a modification of the present invention.
  • the raw material sorting device according to a modification of the present invention has a different structure from the raw material sorting device and the electrostatic sorting device described above.
  • the electrostatic separator includes rotating sheets 325a and 325b for rotating the electrode plates 320a and 320b shown in FIGS. 3 and 4 in the vertical direction surrounding the electrode member 322. It was. That is, the electrostatic separator includes a pair of electrode members 322 having different polarities and disposed in an up and down direction, and rotating sheets 325a and 325b surrounding the electrode member 322 and rotating in an up and down direction.
  • the rotating sheets 325a and 325b have different polarities, and are connected to a driving means 328 such as a pulley and a motor to rotate along the surface of the electrode member 322 and thus to charge coal particles charged in the charged electric machine 200. Can be screened efficiently.
  • the coal particles attached to the electrode plates 320a and 320b are continuously sorted by the charged coal particles.
  • the electrode plates 320a and 320b are replaced with the rotary sheets 325a and 325b to retreat the portion where the coal particles are attached and the portion where the coal particles are not attached to the selection area, that is, in the charger 200. Exposure to areas where charged coal particles are discharged allows for efficient screening of coal particles.
  • Such rotating sheets 325a and 325b may be manufactured using synthetic resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride (PVDC), polyimide (PI), and polyethylene terephthalate (PET). And, it may be formed to a thickness enough to transmit the electric field generated from the electrode member 322.
  • synthetic resins such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride (PVDC), polyimide (PI), and polyethylene terephthalate (PET). And, it may be formed to a thickness enough to transmit the electric field generated from the electrode member 322.
  • the scraper 340 may be provided at one side of the rotating sheets 325a and 325b, preferably at an outer side thereof.
  • the scraper 340 is provided to be in contact with the surfaces of the rotating sheets 325a and 325b, preferably in the width direction of the rotating sheets 325a and 325b, so that the particles attached to the rotating sheets 325a and 325b are rotated. 325b).
  • the scraper 340 since the rotation sheets 325a and 325b are configured to adjust the angle, the scraper 340 may be configured to be movable in the left and right directions according to the angle formed by the rotation sheets 325a and 325b.
  • FIG. 6 is a view showing a state of use of the raw material sorting apparatus according to another modified example of the present invention.
  • the raw material sorting apparatus has a difference in the structure and the arrangement position of the electrostatic sorter and the sorting storage shown in FIG. 5.
  • the electrostatic separator 500 may be implemented as a double conveyor type spaced apart in the vertical direction.
  • the electrostatic separator 500 is a means for electrostatic screening while transferring carbon and fine powder charged with different polarities in the charged electric machine 200 between the conveyors, and includes a lower conveyor 510 and an upper conveyor 520. At this time, both the lower conveyor 510 and the upper conveyor 520 are driven in a caterpillar manner.
  • the lower conveyor 510 is a means for sorting the carbon particles charged to the positive charge in the charge 200, is provided in the lower portion of the charge 200 to discharge the positively charged and negatively charged raw material.
  • the lower conveyor 510 is connected to the pair of lower drive shafts 512 such that the first belt 514 is driven in a caterpillar manner, and a first polarity (-) polarity is added between the pair of lower drive shafts 512.
  • the electrode body 516 is disposed.
  • a first deionizer 518 is disposed in the leading region in the direction in which the carbon particles are transported among the internal regions of the first belt 514.
  • the transfer path of the carbon particles is formed on the upper side of the first belt 514, the return portion is formed on the lower side of the first belt 514.
  • the first electrode body 516 is disposed to be adjacent to the transport path side of the first belt 514 in the inner region of the first belt 514, and the first deionizer 518 is the first belt 514. It may be disposed on one side of the first belt 514 in which the moving direction of the first belt 514 is changed in the. In this case, in order to smoothly sort the carbon particles, the first deionizer may be provided below one side of the first belt 514 on which the return unit is formed.
  • Carbon particles of the raw material discharged from the charges 200 through this configuration are transported in a state attached to the transport path of the first belt 514, and then the charged state is released while passing through the first deionizer 518. It is discharged to the sorting reservoir 600 apart from the one belt (514).
  • the upper conveyor 520 is a means for sorting the sulfur particles and ash particles charged to the negative charge in the electric charge 200, it is provided to be spaced apart on the lower conveyor 510. Like the lower conveyor 510, the upper conveyor 520 is connected to the pair of upper drive shafts 522 so that the second belt 524 is driven in a caterpillar manner, and a pair in the inner space of the second belt 524.
  • the second electrode body 526 to which the negative polarity is added is disposed between the upper driving shafts 522.
  • a second deionizer 528 is disposed in the leading region of the inner region of the second belt 524 in a direction in which raw materials, ie, sulfur particles, ash particles, and the like are transferred.
  • the second electrode body 526 and the second deionizer 528 are sequentially arranged in the direction in which the raw material is transferred.
  • the lower side of the second belt 524 that is, the surface facing the first belt 514, the transfer path of the sulfur particles, ash particles are formed
  • the return portion is formed on the upper side of the second belt 524.
  • the second electrode body 526 is disposed to be adjacent to the conveying path side of the second belt 524 in the inner region of the second belt 524
  • the second deionizer 528 is the second belt 524. It may be disposed on one side of the second belt 524 is changed in the moving direction of the second belt 524 in the.
  • the second deionizer may be provided before the end of the transfer path, that is, the return unit.
  • the sulfur particles and ash particles charged as negative charges among the raw materials discharged from the charges 200 to the lower conveyor 510 are moved along the transport path of the first belt 514 and then charged to the positive charges.
  • the moving state is attached to the transfer path of 524 and is transported while passing through the second deionizer 528 is released from the second belt 524 is discharged to the sorting reservoir 600.
  • the return portion of the second belt 524 may be lifted upward to maintain the tension of the second belt 524.
  • the outside of the first belt 514 and the second belt 524 is provided with a scraper (519, 529), respectively, without being discharged to the sorting reservoir 600, the first belt 514 and the second belt (524) Raw material remaining in the) may be separated and discharged to the sorting reservoir 600.
  • the scrapers 519 and 529 are provided in front of the rotational direction of the first belt 514 and the second belt 524 to effectively remove the raw material remaining on the first belt 514 and the second belt 524. Can be separated and removed.
  • first belt 514 and the second belt 524 are made of an electrically conductive material so as to be charged to the corresponding polarities by the polarity addition of the first electrode body 516 and the second electrode body 526, respectively. Do.
  • first electrode body 516 and the second electrode body 526 it is preferable that a high voltage of 1 to 60 KV is applied to the first electrode body 516 and the second electrode body 526, and the shapes of the first electrode body 516 and the second electrode body 526 are wire mesh and rods. It can be implemented in various shapes such as a plate, but it is preferable to use a wire mesh form to increase the sorting efficiency.
  • the first electrode body 516 and the second electrode body 526 may be manufactured and arranged in one or more numbers.
  • the first deionizer 518 and the second deionizer 528 are disposed at the ends of the first belt 514 and the second belt 524, respectively, charged carbon particles and sulfur particles, respectively, to have polarity. And neutralize the surface of the ash particles so that the polarity disappears.
  • the charged carbon particles, the sulfur particles, and the ash particles in the charger 200 are attached and transported by electrostatic force to the first belt 514 and the second belt 524 having different polarities.
  • the adhesion with the first belt 514 and the second belt 524 dissipates.
  • the positions of the first deionizer 518 and the second deionizer 528 are changed in various ways depending on the placement of the lower conveyor 510 and the upper conveyor 520 and the position of the sorting reservoir 600 which will be described later. Can be.
  • the arrangement of the lower conveyor 510 and the upper conveyor 520 may be variously arranged according to the content ratio and the mineral properties of the carbon particles, the sulfur particles, and the ash particles. For example, the parallel type and the inclined type ), And a cross belt type.
  • the lower conveyor and the upper conveyor are arranged in parallel with each other in a parallel type as shown in FIG. 6.
  • the area in which the raw material is supplied from the lower conveyor 510 is disposed so as not to overlap with the upper conveyor 520.
  • the leading region that is, the one end of the lower end conveyor in the conveying direction of the raw materials. It was arranged so as not to overlap with one end of 510.
  • the sorting reservoir 600 is disposed under the tip region of the electrostatic sorting unit 500 and is attached to the lower conveyor 510 and the upper conveyor 520 to store the sorted carbon particles, sulfur particles, and ash particles while being distinguished from each other. to be.
  • the sorting reservoir 600 is divided into a first storage 610 in which carbon particles are stored by the partition wall 630, and a second storage 620 in which sulfur particles and ash particles are stored.
  • the first storage unit 610 and the second storage unit 620 are respectively opened, the carbon particles falling from the lower conveyor 510 and the upper conveyor 520, sulfur particles and ash particles are stored, respectively.
  • the first storage unit 610 may be disposed under the tip region of the lower conveyor 510
  • the second storage unit 620 may be disposed under the tip region of the upper conveyor 520.
  • the top of the partition wall 630 is provided with a rotating wall 640 that separates the carbon particles, sulfur particles and ash particles to guide to the open top of the first storage unit 610 and the second storage unit 620. do.
  • Rotating wall 640 is hinged to the upper end of the partition wall 630 is rotated to the upper region of the first storage unit 610 or the upper region of the second storage unit 620.
  • coal is used as a raw material, and a method of selecting carbon particles, which are the main component of coal, and sulfur, ash, and the like, which are impurity components, will be described.
  • the electric power supply device 360 of the charged rotor 220 and the electrostatic separator 300 of the charger 200 is operated.
  • the coal provided in the raw material reservoir 110 is cut out by a predetermined amount to the charger 200 through the hopper 112 and the supply pipe 114. At this time, the coal provided in the raw material reservoir 110 is crushed to a predetermined size to facilitate the sorting.
  • the raw material is discharged to the upper portion of the charging rotor 220 inside the charging chamber 210, and at this time, it is constantly supplied to the space between the blades 224 by the distributor 226 provided on the rotating shaft 222 of the charging rotor 220. do.
  • the charged rotor 220 may rotate at a speed of about 3000 to 5000 rpm, and the coal particles discharged to the upper portion of the charged rotor 220 by the rotational speed collide with the blade 224 and the rotating plate 225 while rubbing. It is primarily charged to have a positive charge and a negative charge.
  • the coal particles collided with the blades and the rotating plate 225 of the charged rotor 220 are scattered to the surroundings and are charged secondary while colliding and rubbing against the charged plate 212 surrounding the charged rotor 220.
  • the coal particles not charged by the charging rotor 220 is charged while colliding with the charged plate 212 or other coal particles, and the coal particles charged by the charged rotor 220 are charged plate 212 or other
  • the degree of charge increases as they collide and rub against the coal particles.
  • the coal particles are repeatedly scattered and collided in the charge chamber 210 and the charge rate is also increased.
  • the charged coal particles in the charge 200 are discharged to the electrostatic separator 300, the positively charged carbon particles move to the negative electrode plate 320a side, the negatively charged sulfur particles, ash particles to the positive electrode plate 320b side. Move and sift.
  • the coal particles sorted by the negative electrode plate 320a are introduced into the first reservoir 410, and the sulfur particles and ash particles sorted by the positive electrode plate 320b are introduced into the second reservoir 420.
  • the particles that are not charged by the middle ring or the negative electrode plate 320a and the positive electrode plate 320b that are not charged in the charge device 200 are provided between the first reservoir 410 and the second reservoir 420.
  • 3 may be injected into the reservoir 430.
  • Particles introduced into the third reservoir 430 may be transferred to the raw material reservoir 110 and may be sorted through reselection.
  • the purity of the raw material used in the process can be improved by selecting the main component and the impurities by using the positive electrode difference of the components contained in the raw material. As a result, it is possible to use low-cost and low-quality raw materials containing a large amount of impurities, thereby reducing manufacturing costs.

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Abstract

본 발명은 원료 선별장치 및 그 선별방법에 관한 것으로서, 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 장치로서, 원료를 공급하는 원료공급기와; 상기 원료공급기에서 공급되는 원료를 하전시키는 하전기와; 상기 하전기에서 하전된 원료를 극성에 따라 분리시키기 위한 정전 선별기; 및 상기 정전 선별기에서 선별되어 낙하하는 원료를 분리하여 수집하는 선별 저장기;를 포함하고, 상기 하전기는 내부에 상기 원료공급기에서 공급되는 원료를 하전시키기 위한 공간이 형성되는 하전 챔버와, 상기 하전 챔버 내부에 회전 가능하도록 구비되며, 회전력에 의해 상기 원료공급기에서 공급되는 원료에 충격을 가하는 하전 로터를 포함하는 것을 특징으로 하고, 원료, 예컨대 석탄 중에 함유된 회분, 황 등과 같은 불순물을 효과적으로 선별할 수 있다.

Description

원료 선별장치 및 그 선별방법
본 발명은 원료 선별장치 및 그 선별방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료, 예컨대 석탄 중에 함유된 회분, 황 등과 같은 불순물을 효과적으로 선별할 수 있는 원료 선별장치 및 그 선별방법에 관한 것이다.
일반적으로 제철소에서 사용하는 석탄은 크게 코크스 제조용 탄과, 고로 PCI(Pulverized coal injection)용 탄, 그리고 소결용 탄이 있다.
코크스 제조용 석탄의 경우 석탄을 간접적으로 가열하면 매우 뻑뻑한 액체 상태로 변하는 성질이 있는데 이 같은 상변이 현상을 이용하여 분 상태의 석탄을 덩어리 모양의 코크스로 만든다. 이러한 성질은 모든 석탄이 다 가지고 있는 것은 아니며 일부 종류의 석탄만이 가지고 있는 특성으로, 역청 같은 액체 상태를 갖는다하여 역청탄이라 부른다. 역청탄의 경우 매장량이 한정되어 있으며, 수요대비 공급량이 부족하기 때문에 높은 가격을 형성하고 있다.
코크스는 철광석과 함께 고로 상부를 통해 차례로 장입되어 열을 발생시켜 철광석을 용융시키고 고로 하부로 슬래그 형태로 배출된다. 고로에 열을 공급하는 방법은 고로 상부로 코크스를 투입하는 방법 이외에 고로 하부로 열풍과 함께 파쇄된 석탄을 넣는 방법이 있으며 이를 PCI(Pulverized Coal Injection)용 탄이라고 한다. PCI용 탄은 짧은 시간에 충분히 잘 타야 하므로 얼마나 파쇄가 잘 되어있는 지와 얼마나 높은 열량을 가지고 있는지가 매우 중요하다. 이와 같이 열을 발생시키는 과정에서 발생하는 폐가스는 대기 중으로 방산되지 않고 가스 형태의 열원으로 회수되기 때문에 다양한 종류의 석탄 사용이 가능하다.
소결용 탄은 철광석 등과 같은 분광에 열을 가해 소결광을 만드는 과정에서 분광에 열을 공급하는 용도로 사용된다. 소결과정에서는 소결용 탄이 직접 연소되며, 연소시 발생하는 폐가스는 굴뚝을 통해 외부로 배출하는 공정이기 때문에 소결용 무연탄은 발열량이 높고, 질소산화물(NOx)의 저감을 위해 질소 함량이 낮은 무연탄이 주로 사용된다.
한편, 석탄으로부터 회분 구성 광물 및 황(S) 성분을 제거하기 위한 연구는 오래 전부터 체계적으로 이루어져 왔으나 선별효율이 높고 경제성을 갖춘 건식선별기술에 대한 개발은 아직도 해결해야 할 숙제로 남아있다.
일반적인 석탄의 선별공정은 스파이럴, 지그 및 중액 등을 이용하는 비중선별, 포수제와 기포제 등을 이용하는 부유선별 등 습식처리공정이 주로 사용되고 있다. 습식처리공정의 경우 사용한 용수의 재활용과 폐수를 처리하기 위한 부수적인 공정과, 선별된 석탄 정광의 수분제거를 위한 탈수와 건조공정이 필요하기 때문에 공정이 복잡해지고 선별에 필요한 비용 또한 증가하게 된다. 그러나 석탄은 가격이 저렴한 에너지 광물이기 때문에 석탄을 경제적으로 선광하기 위해서는 건식으로 처리가 가능한 기술의 개발이 반드시 필요하다 할 것이다.
석탄으로부터 회분 및 유황을 제거함으로써 기대할 수 있는 효과는 석탄의 발열량 증가와 연소의 안정화, 석탄회 저감에 의한 발전소의 열효율 상승 및 슬래그 저감에 의한 제철용 로의 생산효율 향상 등이 있다. 또한 회분 및 황에 의한 보일러 및 로 내부의 마모 및 부식감소 등으로 설비보수에 필요한 시간이 단축되고 조업효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 석탄의 연소시 발생하는 석탄회와 아황산가스 등을 제거하기 위해서는 집진설비나 탈황시설 등의 추가적인 공정의 설치와 운전 비용이 필요하므로, 연소 전에 석탄의 회분 및 황 함량을 최소화할 수 있는 기술은 매우 중요하다 할 수 있다. 또한 국내외적으로 강화되고 있는 환경오염문제에 대하여 대처하기 위해서라도 석탄의 회분 및 황 성분을 효과적으로 선별할 수 있는 기술의 개발은 반드시 필요하다.
본 발명은 원료의 하전 효율을 높여 원료의 하전에 필요한 시간을 단축시켜 원료 선별 효율을 향상시킬 수 있는 원료 선별장치 및 그 선별방법을 제공한다.
본 발명은 원료 중에 함유된 불순물을 용이하게 제거할 수 있는 원료 선별장치 및 그 선별방법을 제공한다.
본 발명은 환경 오염을 억제 혹은 방지할 수 있는 원료 선별장치 및 그 선별방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 원료 선별장치는, 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 장치로서, 원료를 공급하는 원료공급기와; 상기 원료공급기에서 공급되는 원료를 하전시키는 하전기와; 상기 하전기에서 하전된 원료를 극성에 따라 분리시키기 위한 정전 선별기; 및 상기 정전 선별기에서 선별되어 낙하하는 원료를 분리하여 수집하는 선별 저장기;를 포함하고, 상기 하전기는 내부에 상기 원료공급기에서 공급되는 원료를 하전시키기 위한 공간이 형성되는 하전 챔버와, 상기 하전 챔버 내부에 회전 가능하도록 구비되며, 회전력에 의해 상기 원료공급기에서 공급되는 원료에 충격을 가하는 하전 로터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하전 챔버는, 내부에 상기 하전 챔버의 중심측을 향하도록 기울어진 경사면을 갖는 하전 플레이트와, 상기 하전 챔버를 가열하는 가열장치를 포함할 수 있다.
상기 하전 로터는, 회전축과, 상기 회전축에 회전력을 제공하는 구동장치와, 상기 회전축의 상부에 구비되는 분배기와, 상기 분배기의 하부에 구비되며, 상기 회전측의 외주면에 방사상으로 연결되는 적어도 하나의 블레이드 및 상기 블레이드 하부에 구비되며, 상기 회전축의 외주면에 연결되는 회전판을 포함할 수 있다.
상기 분배기는 원뿔 또는 다각형 뿔 형상으로 형성될 수 있다.
상기 블레이드와 상기 회전판의 표면에는 요철구조가 형성될 수 있다.
상기 정전 선별기는 상하방향으로 배치되는 음극판과, 상기 음극판과 이격되어 상하방향으로 구비되는 양극판을 포함하고, 상기 음극판과 상기 양극판은 하부가 외측을 향하도록 경사지게 배치될 수 있다.
상기 음극판과 양극판은 거리 및 각도 중 적어도 어느 한 가지를 조절할 수 있도록 형성될 수 있다.
상기 정전 선별기는, 서로 이격되어 구비되고, 상하방향으로 배치되는 한 쌍의 전극부재와, 상기 전극부재를 둘러싸고 상하방향으로 회전하는 회전 시트를 포함하고, 상기 한 쌍의 전극부재는 서로 다른 극성을 가질 수 있다.
상기 회전 시트의 일측에는 상기 회전 시트에 부착되는 원료를 분리시키는 스크래퍼가 구비될 수 있다.
상기 정전 선별기는 무한궤도 방식으로 구동되는 제 1 벨트와, 상기 제1밸트 내부 영역에 구비되는 제1전극체를 포함하는 하부 컨베이어와; 상기 하부 컨베이어의 상부에 이격되도록 구비되고, 무한궤도 방식으로 구동되는 제 2 벨트와, 상기 제 2 벨트의 내부 영역에 상기 제1전극체와 다른 극성을 갖는 제 2 전극체를 포함하는 상부 컨베이어;를 포함할 수 있다.
상기 하부 컨베이어는 한 쌍의 하부 구동축에 상기 제 1 벨트가 무한궤도 방식으로 구동되도록 연결되고, 상기 한 쌍의 하부 구동축 사이에 상기 제 1 전극체가 배치되며, 상기 제 1 벨트의 내부영역 일측에는 제 1 탈이온화기가 배치되고, 상기 상부 컨베이어는 한 쌍의 상부 구동축에 상기 제 2 벨트가 무한궤도 방식으로 구동되도록 연결되고, 상기 한 쌍의 상부 구동축 사이에 상기 제 2 전극체가 배치되며, 상기 제 2 벨트의 내부영역 일측에는 제2탈이온화기가 배치될 수 있다.
상기 제 1 벨트 및 제 2 벨트 중 적어도 어느 하나의 외측에는 스크래퍼가 구비될 수 있다.
상기 제 1 벨트 및 제 2 벨트는 전기 전도성 재료로 이루어질 수 있다.
상기 상부 컨베이어는 상기 제 2 벨트의 내부영역에서 상기 제 2 벨트의 리턴부를 상부방향으로 리프팅시켜 상기 제 2 벨트의 텐션을 유지시키는 텐션축이 배치될 수 있다.
상기 상부 컨베이어와 상기 하부 컨베이어는 적어도 일부가 중첩되도록 배치되고, 상기 상부 컨베이어와 상기 하부 컨베이어의 대향하는 면은 나란하게 배치될 수 있다.
상기 구획벽의 상단에는 주성분과 불순물을 물질을 구분하여 상기 제 1 저장부와 제 2 저장부의 개구된 상단으로 안내하는 회동벽이 구비되고, 상기 회동벽은 상기 구획벽의 상단에 힌지방식으로 결합되어 제 1 저장부의 상단영역 또는 제 2 저장부의 상단영역으로 회동할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 원료 선별방법은, 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 방법으로서, 원료를 마련하는 과정과; 상기 원료를 하전기로 이동시켜 하전시키는 과정과; 상기 하전된 원료를 이격되어 구비되는 음극판과 양극판 사이로 낙하시켜 선별하는 과정;을 포함하고, 상기 하전시키는 과정에서 상기 원료가 회전하는 하전 로터에 충돌하여 1차적으로 하전되고, 상기 하전 로터에 충돌하여 비산되는 원료가 상기 하전 로터를 둘러싸도록 구비되는 하전 챔버의 내벽에 충돌하여 2차적으로 하전될 수 있다.
상기 원료를 하전시키는 과정에서 상기 원료를 하전시키는 하전기를 가열할 수 있다.
상기 원료는 석탄이고, 상기 주성분은 탄소이고, 상기 불순물은 회분 및 황 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 원료 선별장치 및 그 선별방법은, 원료에 함유된 불순물을 용이하게 제거할 수 있다. 원료 중에 함유되는 성분의 정전극성 차이를 이용하여 주성분과 불순물을 선별하여 공정에 사용되는 원료의 순도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 불순물이 다량 함유되는 저가 및 저품위의 원료의 사용이 가능해져 제조 비용을 절감할 수 있다.
그리고 비교적 작은 공간에서도 원료를 효율적으로 하전시킬 수 있으므로 설비 전체 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 컨베이어 타입의 정전 선별기를 사용하는 경우 대량의 원료를 연속적으로 선별하여 공정 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원료 선별장치의 구성을 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원료 선별장치의 개략적인 구조를 보여주는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 하전기의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원료 선별장치의 사용 상태를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 원료 선별장치의 사용 상태를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 다른 변형 예에 따른 원료 선별장치의 사용 상태를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명은 원료에 함유된 불순물을 선별하기 위한 선별장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 원료를 구성하는 주성분과 불순물의 정전극성 차이를 이용하여 원료를 구성하는 주성분과 불순물을 선별하는데 사용할 수 있다. 이하에서는 제철공정에서 사용되는 석탄으로부터 석탄을 구성하는 주원료인 탄소 입자와, 불순물인 황 입자, 회분 입자 등을 선별하는 원료 선별장치를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 하전기의 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원료 선별장치의 사용 상태를 보여주는 도면이다.
원료 선별장치는 원료를 공급하는 원료공급기(100)와, 원료공급기(100)에서 공급되는 원료를 하전시키는 하전기(200)와, 하전기(200)에서 하전된 원료를 극성에 따라 분리시키기 위한 정전 선별기(300) 및 정전 선별기(300)에서 선별되어 낙하하는 원료를 수집하는 선별 저장기(400)를 포함한다.
원료공급기(100)는 원료, 예컨대 석탄을 저장하는 원료 저장기(110)와, 원료 저장기(110)에서 배출되는 원료를 하전기(200)로 이동시키는 호퍼(112)를 포함한다.
원료 저장기(110)는 소정의 크기로 분쇄된 원료, 예컨대 석탄을 저장하며, 원료 저장기(110)에서 일정량씩 절출되는 원료를 호퍼(112)로 배출한다.
호퍼(112)는 원료 저장기(110)에서 절출되는 원료를 하전기(200)로 투입하며, 호퍼(112)의 하단에는 원료가 이동하는 공급배관(114)이 하전기(200) 내부로 연장되어 형성된다. 호퍼(112)는 원료 저장기(110)에서 절출된 원료가 하전기(200)로 원활하게 배출될 수 있도록 경사면을 갖도록 형성될 수 있으며, 원료가 하전기(200)로 일정한 속도를 가지며 균일하게 배출될 수 있도록 내벽에 사이클론 형태의 요철 구조가 형성될 수도 있다.
하전기(200)는 하전 챔버(210)와, 하전 챔버(210) 내부에 구비되는 하전 로터(220)를 포함할 수 있다.
하전 챔버(210)는 내부에 원료공급기(100)로부터 배출되는 원료가 하전될 수 있는 공간이 형성되고, 하전 챔버(210) 내부에는 원료 공급기(100)에서 배출되는 원료가 하전 챔버(210) 하부에 구비되는 정전 선별기(300)로 직접 빠져나가는 것을 방지하기 위하여 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 형태의 경사면을 갖는 하전 플레이트(212)가 형성된다. 이와 같은 하전 플레이트(212)는 하전 챔버(210)와 일체로 형성될 수도 있고, 하전 챔버(210) 내부에 별도로 설치될 수도 있다. 하전 플레이트(212)는 하전 로터(220)에 충돌하여 하전된 원료나 하전되지 않은 원료가 하전 로터(220)의 회전력에 의해 비산되면서 그 표면에 충돌 및 마찰되면서 하전될 수 있도록 한다. 이에 하전 플레이트(212)는 원료, 예컨대 탄소 입자, 회분 입자, 황 입자 등을 하전시킬 수 있는 재질을 이용하여 형성되거나 하전 플레이트(212) 표면에 코팅체로 형성될 수도 있다. 이와 같은 재질로는 구리, 테프론 등이 사용될 수 있다.
이때, 석탄 입자의 하전 효율을 향상시키기 위하여 하전 챔버(210)에 가열장치(230)를 구비할 수도 있다. 가열장치(230)는 유도가열코일이나 면상발열체 등으로 형성될 수도 있으며, 하전 챔버(210)의 외측을 감싸도록 형성되어 하전 챔버(210)를 균일하게 가열할 수 있다. 하전 챔버(210)는 가열장치(230)를 이용하여 200℃ 이하의 온도로 가열함으로써 탄소, 황, 회분 등 석탄 입자의 하전 효율을 향상시킬 수도 있다.
하전 로터(220)는 하전 챔버(210)의 하부 중심에 설치되며, 원료공급기(100)에서 공급되는 원료에 충격을 가하여 원료의 탄소 입자와 회분 입자가 음전하(-) 또는 양전하(+)를 갖도록 하전시킨다.
하전 로터(220)는 회전축(222)과, 회전축(222) 상부측에 구비되며 회전축(222)을 중심으로 방사상으로 배치되는 복수의 블레이드(224)와, 블레이드(224)의 하부에 구비되며 회전축(222)에 연결되는 회전판(225), 회전축(222)의 상부에 구비되는 분배기(226) 및 회전축(222)에 회전력을 제공하는 구동장치(228)를 포함한다. 하전 로터(220)는 하전 챔버(210)를 가로지르며 고정 설치되는 지지대(214)에 고정 설치될 수 있다. 예컨대 하전 로터(220)의 구동장치(228)를 지지대(214)에 고정하여 하전 로터(220)를 하전 챔버(210) 내에 설치할 수도 있으며, 하전 챔버(210)와 하전 로터(220)의 구조에 따라 다양한 방법으로 하전 로터(220)를 하전 챔버(210) 내에 설치할 수 있다.
회전축(222)은 하전 챔버(210)의 하부 중심부에 상하방향으로 배치되고, 구동장치(228)로부터 제공되는 회전력에 의해 회전한다.
블레이드(224)는 회전축(222)의 외주면에 방사상으로 연결되어 회전축(222)의 회전에 따라 함께 회전한다. 블레이드(224)는 원료 공급기(100)로부터 배출되는 원료에 충격을 가해 원료를 실질적으로 하전시키는 수단으로서, 원료의 원활한 하전을 위해 원료와의 접촉 면적이 넓을수록 좋다. 따라서 블레이드(224)는 면적을 갖는 플레이트가 상하방향으로 배치되는 형상으로 형성될 수 있으며, 필요에 따라서는 회전축(222)의 길이방향에 대하여 직교하는 방향으로 연결되거나 비스듬하게 기울기를 가지며 연결될 수도 있다. 또한, 블레이드(224)의 표면에 요철구조를 형성하여 원료 입자와의 접촉 면적을 증가시킬 수도 있다.
블레이드(224)의 하부에는 회전판(225)이 구비될 수도 있다. 회전판(225)은 원료 공급기(100)에서 배출되는 원료가 하전기(200)의 하부에 구비되는 정전 선별기(300)로 직접 배출되는 것을 방지한다. 또한, 회전판(225)도 블레이드(224)와 마찬가지로 원료 입자를 하전시키는 역할을 한다. 따라서 회전판(225)도 블레이드(224)와 마찬가지로 원료 입자를 하전시킬 수 있는 구리, 테프론 등과 같은 재질로 형성될 수 있으며, 그 표면에는 원료 입자와의 접촉 면적을 증가시키기 위한 요철 구조가 형성될 수 있다.
분배기(226)는 회전축(222)의 상부에 배치되며, 원뿔, 다각뿔 등의 형상으로 형성될 수 있다. 분배기(226)는 원료가 배출되는 호퍼(112)의 공급배관(114) 직하부에 배치될 수 있으며, 공급배관(114)을 통해 배출되는 원료를 블레이드(224)의 사이 공간으로 균일하게 분배하는 역할을 한다. 즉, 공급배관(114)에서 배출되는 원료가 특정 블레이드(224) 사이 공간으로 편중되면 원료 입자와 블레이드(224)에 충돌이 제한되어 원료 입자의 하전 효율이 낮아지는 문제점이 있다. 따라서 원료가 배출되는 공급배관(114) 하부에 분배기(226)를 배치함으로써 원료가 블레이드(224) 사이사이 공간으로 균일하게 공급되도록 하였다. 이때, 분배기(226)를 다각뿔 형상으로 형성하는 경우에는 블레이드(224) 사이에 형성되는 공간의 개수와 동일한 면을 갖는 다각뿔 형상으로 형성할 수 있다. 예컨대 블레이드(225)가 8개로 구비되는 경우, 블레이드(225)의 사이에는 8개의 공간이 형성되므로, 분배기(226)는 팔각뿔 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 석탄 입자는 하전 로터(220)로 공급되면서 하전 로터(220)의 회전력에 의해 석탄 입자 간의 충돌, 석탄 입자와 하전물질 간의 충돌 및 마찰을 일으키며 음전하(-) 또는 양전하(+)를 갖도록 하전된다. 이때, 석탄 입자 중 주원료인 탄소(C) 성분은 양전하를 띠도록 하전되고, 회분입자는 음전하를 띠도록 하전된다. 석탄 입자가 하전되는 원리는 입자가 서로 다른 입자 또는 하전물질에 충돌 또는 마찰하게 되면 일함수(work function) 값의 차이에 의해 두 물질의 페르미 준위가 같아지는 방향으로 전자의 이동이 일어나게 되고, 이로 인해 충돌 또는 마찰 후 입자가 서로 분리되면 전자의 과잉 또는 부족 현상이 발생하여 입자는 양전하(+) 또는 음전하(-)를 띠게 되는 것이다.
또한, 하전 로터(220)에서 하전된 석탄 입자와 하전되지 않은 석탄 입자는 하전 로터(220)의 회전력에 의해 일부는 하전 로터(220) 주변으로 비산하여 하전 챔버(210) 내에서 하전 플레이트(212)에 충돌하고, 나머지는 하전 챔버(210) 외부, 즉 정전 선별기(300)로 배출된다. 그리고 하전 로터(220) 주변으로 비산된 석탄 입자들은 하전 플레이트(212)와 하전 로터(220) 사이에서 충돌과 비산을 반복하면서 하전 로터(220)에 의해 하전된 석탄 입자는 하전 정도가 더 향상될 수 있으며, 하전되지 않았던 석탄 입자는 하전됨으로써 전체적인 하전 효율을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 비교적 짧은 경로에서 석탄 입자의 하전 효율을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 설비 전체의 구조 및 크기를 감소시킬 수 있다.
하전기(200)를 통과한 석탄 입자는 하전기(200) 하부의 정전 선별기(300)로 배출된다.
정전 선별기(300)는 선별 챔버(310)와, 선별 챔버(310) 내부에 서로 이격되어 배치되는 전극판(320a, 320b) 및 전극판(320a, 320b)에 전원을 공급하는 전력공급장치(360)를 포함한다.
선별 챔버(310)는 하전기(200)에서 하전된 석탄 입자들이 낙하 및 선별되면서 발생하는 분진이 확산되는 것을 방지하고, 하전된 석탄 입자들이 전극판(320a, 320b)에 의해 선별될 수 있는 공간을 형성한다.
전극판(320a, 320b)은 양전하를 띠는 탄소 입자를 분리하기 위한 음극판(320a)과, 음전하를 띠는 황 입자 및 회분을 분리하기 위한 양극판(320b)을 포함할 수 있다. 음극판(320a)과 양극판(320b)의 내부 또는 일측에는 소정의 면적을 갖도록 형성되는 전극부재(322)를 포함할 수 있다. 이때, 전극부재(322)는 격자형태 등 다양한 형태로 배열될 수 있다. 음극판(320a)과 양극판(320b)은 서로 이격되어 대향하도록 배치되며, 상부에서 하부로 갈수록, 예컨대 선별 챔버(310)의 외측으로 이격거리가 멀어지도록 배치될 수 있다. 즉, 음극판(320a)과 양극판(320b)은 경사면을 가지도록 기울어져 배치될 수 있다. 음극판(320a)과 양극판(320b)은 20 내지 60℃ 정도의 각도를 이루며 배치될 수 있으며, 음극판(320a)과 양극판(320b)의 상부(또는 하부)에는 음극판(320a)과 양극판(320b)의 각도를 조절하기 위한 각도조절장치(미도시)가 구비되어 하전기(200)에서 배출되는 석탄 입자들의 양이나 선별 효율에 따라 상기 제시된 범위 내에서 상기 음극판(320a)과 양극판(320b) 간의 각도를 조절할 수도 있다. 예컨대 음극판(320a)과 양극판(320b) 사이로 낙하하는 석탄 입자의 양이 많은 경우 음극판(320a)과 양극판(320b) 간의 각도를 증가시킬 수 있다. 또는 선별 효율을 증가시키기 위해서 음극판(320a)과 양극판(320b) 간의 각도를 감소시킬 수 있다.
그리고 도시되어 있지는 않지만, 음극판(320a) 및 양극판(320b)에 진동부재를 구비하여 음극판(320a) 및 양극판(320b)에 부착되어 선별된 원료를 떨어뜨려 선별 저장기(400)로 배출시킬 수도 있다. 이때, 진동부재는 단속적 또는 주기적으로 작동하여 음극판(320a) 및 양극판(320b)에 부착된 원료를 떨어뜨림으로써 선별 효율을 향상시킬 수 있다.
전력공급장치(360)는 각각의 전극부재(322)에 전력을 공급한다.
이와 같은 구성을 통해 하전된 석탄 입자는 전극판(320a, 320b) 사이, 즉 음극판(320a)과 양극판(320b) 사이로 낙하하면서 양전하를 띠는 탄소 입자와, 음전하를 띠는 황 입자 및 회분이 서로 반대 극성을 띠는 전극판(320a, 320b) 쪽으로 이동하며 선별된다.
정전 선별기(300)의 하부에는 전극판(320a, 320b)에 의해 선별된 석탄 입자를 저장하는 선별 저장기(400)가 구비된다. 선별 저장기(400)는 음극판(320a) 하부에 구비되어 양전하를 띠는 탄소 입자를 저장하는 제1저장기(410)와, 양극판(320b) 하부에 구비되어 음전하를 띠는 황 입자 및 회분 입자를 저장하는 제2저장기(420)를 포함한다. 또한, 제1저장기(410)와 제2저장기(420) 사이에 하전기(200)에서 하전되지 않은 미들링이나, 전극판(320a, 320b)에 의해 선별되지 않은 입자들을 저장하는 제3저장기(430)를 포함할 수 있다. 제3저장기(430)에 저장된 입자들은 별도로 마련된 이송배관, 컨베이어 벨트 등과 같은 회수 장치(미도시)를 이용하여 원료 저장기(110)로 이송시켜 하전기(200) 및 정전 선별기(300)를 거쳐 재선별할 수도 있다.
그리고 각각의 저장기(410, 420, 430) 사이에는 정정 선별기(300)에서 선별된 입자들이 서로 혼합되는 것을 억제하기 위한 분리판(440)이 구비될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 변형 예에 따른 원료 선별 장치에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 원료 선별장치의 사용 상태를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 원료 선별장치는 앞서 설명한 원료 선별장치와 정전 선별기의 구조가 상이하다.
도 5를 참조하면, 변형 예에 따른 정전 선별기는 도 3 및 도 4에 도시된 전극판(320a, 320b)을 전극부재(322)를 둘러싸고 상하방향으로 회전하는 회전 시트(325a, 325b)로 구성하였다. 즉, 정전 선별기는 서로 다른 극성을 갖지며 상하방향으로 배치되는 한 쌍의 전극부재(322)와, 전극부재(322)를 둘러싸고 상하방향으로 회전하는 회전시트(325a, 325b)를 포함한다. 으로 회전 시트(325a, 325b)는 서로 다른 극성을 가지며, 풀리, 모터 등과 같은 구동수단(328)에 연결되어 전극부재(322)의 표면을 따라 회전하며 하전기(200)에서 하전된 석탄 입자들의 효율적으로 선별할 수 있다. 즉, 전극판(320a, 320b)의 표면에 하전된 석탄 입자가 부착되는 경우, 전극판(320a, 320b)에 부착된 석탄 입자가 하전기(200)에서 지속적으로 배출되는 하전된 석탄 입자의 선별을 방해하므로, 전극판(320a, 320b)을 회전 시트(325a, 325b)로 대체함으로써 석탄 입자가 부착된 부분을 후퇴시키고 석탄 입자가 부착되지 않은 부분을 선별 영역, 다시 말해서 하전기(200)에서 하전된 석탄 입자가 배출되는 영역에 노출시킴으로써 석탄 입자를 효율적으로 선별할 수 있도록 한다. 이와 같은 회전 시트(325a, 325b)는 PE(polyethylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PVDC(polyvinylidene chloride), PI(polyimide), PET(polyethyleneterephthalate)등과 같은 합성수지를 이용하여 제조될 수 있으며, 전극부재(322)에서 발생하는 전기장을 투과시킬 정도의 두께로 형성될 수 있다.
회전 시트(325a, 325b)의 일측, 바람직하게는 외측에는 스크래퍼(340)가 구비될 수 있다. 스크래퍼(340)는 회전 시트(325a, 325b)의 표면, 바람직하게는 회전 시트(325a, 325b)의 폭방향을 따라 접촉되도록 구비되어 회전 시트(325a, 325b)에 부착된 입자를 회전 시트(325a, 325b)로부터 분리한다. 이때, 회전 시트(325a, 325b)은 각도 조절이 가능하도록 구성되기 때문에 스크래퍼(340)는 회전 시트(325a, 325b)이 이루는 각도에 따라 좌우방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 변형 예에 따른 원료 선별장치의 사용 상태를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 변형 예에 따른 원료 선별장치는 도 5에 도시된 정전 선별기와 선별저장기의 구조 및 배치 위치에 차이점이 있다.
정전 선별기(500)는 상하방향으로 이격배치되는 이중 컨베이어 타입으로 구현될 수 있다. 정전 선별기(500)는 하전기(200)에서 각각 다른 극성으로 하전된 카본과 미분을 컨베이어 사이로 이송하면서 정전선별하는 수단으로서, 하부 컨베이어(510)와 상부 컨베이어(520)로 이루어진다. 이때 하부 컨베이어(510)와 상부 컨베이어(520) 모두 무한궤도 방식으로 구동된다.
하부 컨베이어(510)는 하전기(200)에서 양전하로 하전된 탄소 입자를 선별하는 수단으로서, 양전하 및 음전하로 하전된 원료가 배출되는 하전기(200)의 하부에 구비된다. 하부 컨베이어(510)는 한 쌍의 하부 구동축(512)에 제 1 벨트(514)가 무한궤도 방식으로 구동되도록 연결되고, 한 쌍의 하부 구동축(512) 사이에는 (-) 극성이 부가되는 제 1 전극체(516)가 배치된다. 그리고, 제 1 벨트(514)의 내부영역 중 탄소 입자가 이송되는 방향으로 선단영역에는 제 1 탈이온화기(deionizer; 518)가 배치된다. 이때, 제1벨트(514)의 상부측에는 탄소 입자의 이송로가 형성되고, 제1벨트(514)의 하부측에는 리턴부가 형성된다. 그리고 제1전극체(516)는 제1벨트(514)의 내부 영역에서 제1벨트(514)의 이송로 측에 인접하도록 배치되고, 제1탈이온화기(518)는 제1벨트(514)의 내부에서 제1벨트(514)의 이동 방향이 변경되는 제1벨트(514)의 일측에 배치될 수 있다. 이때, 탄소 입자의 원활한 선별을 위해 제1탈이온화기는 리턴부가 형성되는 제1벨트(514)의 일측 하부에 구비되는 것이 좋다. 이러한 구성을 통해 하전기(200)에서 배출된 원료 중 탄소 입자는 제1벨트(514)의 이송로에 부착된 상태로 이송되다가 제1탈이온화기(518)를 지나가면서 하전 상태가 해제되어 제1벨트(514)에서 떨어져 선별 저장기(600)로 배출된다.
상부 컨베이어(520)는 하전기(200)에서 음전하로 하전된 황 입자, 회분 입자를 선별하는 수단으로서, 하부 컨베이어(510) 상부에 이격되도록 구비된다. 상부 컨베이어(520)는 하부 컨베이어(510)와 마찬가지로 한 쌍의 상부 구동축(522)에 제 2 벨트(524)가 무한궤도 방식으로 구동되도록 연결되고, 제2벨트(524)의 내부 공간에서 한 쌍의 상부 구동축(522) 사이에는 (-) 극성이 부가되는 제 2 전극체(526)가 배치된다. 그리고 제 2 벨트(524)의 내부영역 중 원료, 즉 황 입자, 회분 입자 등이 이송되는 방향으로 선단영역에는 제 2 탈이온화기(528)가 배치된다. 그래서 원료가 이송되는 방향으로 제 2 전극체(526)와 제 2 탈이온화기(528)가 순차적으로 배치된다. 이때, 제2벨트(524)의 하부측, 즉 제1벨트(514)와 대향하는 면에는 황 입자, 회분 입자의 이송로가 형성되고, 제2벨트(524)의 상부측에는 리턴부가 형성된다. 그리고 제2전극체(526)는 제2벨트(524)의 내부 영역에서 제2벨트(524)의 이송로 측에 인접하도록 배치되고, 제2탈이온화기(528)는 제2벨트(524)의 내부에서 제2벨트(524)의 이동 방향이 변경되는 제2벨트(524)의 일측에 배치될 수 있다. 이때, 황 입자, 회분 입자의 원활한 선별을 위해 제2탈이온화기는 이송로의 끝단, 즉 리턴부가 시작되기 전에 구비되는 것이 좋다. 이러한 구성을 통해 하전기(200)에서 하부 컨베이어(510)로 배출된 원료 중 음전하로 하전된 황 입자, 회분 입자는 제1벨트(514)의 이송로를 따라 이동하다가 양전하로 하전된 제2벨트(524)의 이송로로 이동 및 부착되어 이송되다가 제2탈이온화기(528)를 지나가면서 하전 상태가 해제되어 제2벨트(524)에서 떨어져 선별 저장기(600)로 배출된다. 여기에서 제2벨트(524), 특히 제2벨트(524)의 이송로가 자중에 의해 하방으로 쳐지는 것을 방지하기 위하여 제 2 벨트(524)의 내부영역에 텐션축(522a)을 구비함으로써 제 2 벨트(524)의 리턴부를 상부방향으로 리프팅시켜 제 2 벨트(524)의 텐션을 유지시킬 수도 있다.
또한, 제1벨트(514) 및 제2벨트(524)의 외측에는 스크래퍼(519, 529)를 각각 설치하여 선별 저장기(600)로 배출되지 않고 제1벨트(514) 및 제2벨트(524)에 잔류하는 원료를 분리시켜 선별 저장기(600)로 배출시킬 수도 있다. 이때, 스크래퍼(519, 529)는 제1벨트(514) 및 제2벨트(524)의 회전 방향에 대해서 전방에 구비되어 제1벨트(514) 및 제2벨트(524)에 잔류하는 원료를 효과적으로 분리 및 제거할 수 있다.
한편, 제 1 벨트(514) 및 제 2 벨트(524)는 제 1 전극체(516) 및 제 2 전극체(526)의 극성 부가에 의해 각각 해당되는 극성으로 하전되도록 전기 전도성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
제 1 전극체(516) 및 제 2 전극체(526)는 1 ~ 60KV의 고전압이 인가되는 것이 바람직하고, 제 1 전극체(516) 및 제 2 전극체(526)의 형상은 와이어메쉬, 봉, 판 등의 다양한 형상으로 구현할 수 있으나 선별효율을 높이기 위해서는 와이어메쉬 형태를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 전극체(516) 및 제 2 전극체(526)는 하나 또는 그 이상의 개수로 제작되어 배치될 수 있다.
제 1 탈이온화기(518) 및 제 2 탈이온화기(528)는 각각 제 1 벨트(514) 및 제 2 벨트(524)의 끝부분에 배치되어 각각 극성을 갖도록 하전된 탄소 입자와, 황 입자 및 회분 입자의 표면을 중화시켜 극성이 없어지도록 한다. 그래서 하전기(200)에서 각각 하전된 탄소 입자와, 황 입자 및 회분 입자가 서로 다른 극성을 갖는 제1벨트(514)와 제2벨트(524)에 정전력에 의해 부착되어 이송되다 제 1 탈이온화기(518) 및 제 2 탈이온화기(528) 근처에서 표면이 중화되면서 제 1 벨트(514) 및 제 2 벨트(524)와의 부착력이 소멸된다.
따라서 제 1 탈이온화기(518) 및 제 2 탈이온화기(528)의 위치는 하부 컨베이어(510) 및 상부 컨베이어(520)의 배치 및 후술되는 선별 저장기(600)의 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
하부 컨베이어(510)와 상부 컨베이어(520)의 배치는 탄소 입자와 황 입자 및 회분 입자의 함량비와 광물학적 특성에 따라 다양하게 배치될 수 있는데, 예를 들어 평행 타입, 인클라인드 타입(Inclined type), 크로스 벨트 타입(Cross belt type) 등으로 배치될 수 있다.
본 변형 예에서는 도 6에 도시된 바와 같이 평행 타입으로 하부 컨베이어와 상부 컨베이어를 서로 평행하게 배치하였다. 이때, 하전기(200)에서 하부 컨베이어(510)로 원료를 원활하게 공급하기 위하여 하부 컨베이어(510)에서 원료가 공급되는 영역은 상부 컨베이어(520)와 중첩되지 않도록 배치하였다.
또한, 선별된 미분이 후술되는 선별 저장기(600)로 낙하되도록 하기 위하여 선별 저장기(600)로 원료가 배출되는 상부 컨베이어(520)에서 원료의 이송방향으로 선단영역, 즉 일측 단부는 하부 컨베이어(510)의 일측 단부와 중첩되지 않도록 배치하였다.
선별 저장기(600)는 정전 선별기(500)의 선단영역 하부에 배치되어 하부 컨베이어(510) 및 상부 컨베이어(520)에 부착되어 선별된 탄소 입자와 황 입자 및 회분 입자가 각각 구별되면서 저장되는 수단이다. 선별 저장기(600)는 구획벽(630)에 의해 탄소 입자가 저장되는 제 1 저장부(610)와, 황 입자 및 회분 입자가 저장되는 제 2 저장부(620)로 구획된다.
제 1 저장부(610) 및 제 2 저장부(620)는 각각 상부가 개구되어 하부 컨베이어(510) 및 상부 컨베이어(520)에서 낙하되는 탄소 입자와, 황 입자 및 회분 입자가 각각 저장된다. 그래서 제 1 저장부(610)는 하부 컨베이어(510)의 선단영역 하부에 배치되고, 제 2 저장부(620)는 상부 컨베이어(520)의 선단영역 하부에 배치될 수 있다. 이때, 구획벽(630)의 상단에는 탄소 입자와 황 입자 및 회분 입자를 구분하여 제 1 저장부(610)와 제 2 저장부(620)의 개구된 상단으로 안내하는 회동벽(640)이 구비된다. 회동벽(640)은 구획벽(630)의 상단에 힌지방식으로 결합되어 제 1 저장부(610)의 상단영역 또는 제 2 저장부(620)의 상단영역으로 회동된다.
이하에서는 본 발명의 원료선별장치를 이용하여 원료를 선별하는 방법에 대해서 설명한다. 여기에서는 원료로 석탄을 이용하였으며, 석탄의 주성분인 탄소 입자와, 불순물 성분인 황, 회분 등을 선별하는 방법에 대해서 설명한다.
원료 선별 공정이 시작되면, 하전기(200)의 하전 로터(220)와 정전 선별기(300)의 전력공급장치(360)을 작동시킨다. 이외에도 전원 공급이 필요한 가열장치(230) 등에도 전원을 공급하여 하전 챔버(210)를 일정 온도, 예컨대 200℃ 정도까지 예열시키는 것이 좋다.
원료 저장기(110)에 마련된 석탄을 호퍼(112)와 공급배관(114)을 통해 하전기(200)에 일정량씩 절출한다. 이때, 원료 저장기(110)에 마련된 석탄은 선별을 용이하게 하기 위하여 일정 크기로 파쇄된 상태이다.
원료는 하전 챔버(210) 내부의 하전 로터(220) 상부로 배출되고, 이때 하전 로터(220)의 회전축(222) 상부에 구비되는 분배기(226)에 의해 블레이드(224) 사이 공간으로 일정하게 공급된다. 하전 로터(220)는 3000 내지 5000rpm 정도의 속도로 회전할 수 있으며, 이와 같은 회전 속도에 의해 하전 로터(220) 상부로 배출되는 석탄 입자는 블레이드(224) 및 회전판(225)에 충돌 및 마찰하면서 양전하 및 음전하를 띠도록 1차적으로 하전된다. 하전 로터(220)의 블레이드 및 회전판(225)에 충돌한 석탄 입자는 주변으로 비산하여 하전 로터(220)를 감싸고 있는 하전 플레이트(212)에 충돌 및 마찰하면서 2차적으로 하전되게 된다. 이때, 하전 로터(220)에 의해 하전되지 않은 석탄 입자는 하전 플레이트(212)나 다른 석탄 입자들과 충돌하면서 하전되고, 하전 로터(220)에 의해 하전된 석탄 입자들은 하전 플레이트(212)나 다른 석탄 입자들과 충돌 및 마찰하면서 하전 정도가 증가하게 된다. 또한, 석탄 입자들은 하전 챔버(210) 내부에서 비산 및 충돌을 반복하며 하전율도 증가하게 된다.
하전기(200)에서 하전된 석탄 입자들은 정전 선별기(300)로 배출되는데, 양전하로 하전된 탄소 입자는 음극판(320a)측으로 이동하고, 음전하로 하전된 황 입자, 회분 입자들은 양극판(320b)측으로 이동하여 선별된다.
음극판(320a)에 의해 선별된 석탄 입자는 제1저장기(410)으로 투입되고, 양극판(320b)에 의해 선별된 황 입자 및 회분 입자는 제2저장기(420)로 투입된다. 이때, 하전기(200)에서 하전되지 않은 미들링이나 음극판(320a) 및 양극판(320b)에 의해 선별되지 않은 입자들은 제1저장기(410)와 제2저장기(420) 사이에 구비되는 제3저장기(430)로 투입될 수 있다. 제3저장기(430)로 투입된 입자들은 다시 원료 저장기(110)로 이송되어 재선별 작업을 통해 선별될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 원료 선별장치 및 그 선별 방법은, 원료 중에 함유되는 성분의 정전극성 차이를 이용하여 주성분과 불순물을 선별하여 공정에 사용되는 원료의 순도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 불순물이 다량 함유되는 저가 및 저품위의 원료의 사용이 가능해져 제조 비용을 절감할 수 있다.

Claims (19)

  1. 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 장치로서,
    원료를 공급하는 원료공급기와;
    상기 원료공급기에서 공급되는 원료를 하전시키는 하전기와;
    상기 하전기에서 하전된 원료를 극성에 따라 분리시키기 위한 정전 선별기; 및
    상기 정전 선별기에서 선별되어 낙하하는 원료를 분리하여 수집하는 선별 저장기;
    를 포함하고,
    상기 하전기는 내부에 상기 원료공급기에서 공급되는 원료를 하전시키기 위한 공간이 형성되는 하전 챔버와,
    상기 하전 챔버 내부에 회전 가능하도록 구비되며, 회전력에 의해 상기 원료공급기에서 공급되는 원료에 충격을 가하는 하전 로터를 포함하는 원료 선별장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하전 챔버는,
    내부에 상기 하전 챔버의 중심측을 향하도록 기울어진 경사면을 갖는 하전 플레이트와,
    상기 하전 챔버를 가열하는 가열장치를 포함하는 원료 선별장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 하전 로터는,
    회전축과,
    상기 회전축에 회전력을 제공하는 구동장치와,
    상기 회전축의 상부에 구비되는 분배기와,
    상기 분배기의 하부에 구비되며, 상기 회전측의 외주면에 방사상으로 연결되는 적어도 하나의 블레이드 및
    상기 블레이드 하부에 구비되며, 상기 회전축의 외주면에 연결되는 회전판을 포함하는 원료 선별장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 분배기는 원뿔 또는 다각형 뿔 형상으로 형성되는 원료 선별장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 블레이드와 상기 회전판의 표면에는 요철구조가 형성되는 원료 선별장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 정전 선별기는
    상하방향으로 배치되는 음극판과,
    상기 음극판과 이격되어 상하방향으로 구비되는 양극판을 포함하고,
    상기 음극판과 상기 양극판은 하부가 외측을 향하도록 경사지게 배치되는 원료 선별장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 음극판과 양극판은 거리 및 각도 중 적어도 어느 한 가지를 조절할 수 있도록 형성되는 원료 선별장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 정전 선별기는,
    서로 이격되어 구비되고, 상하방향으로 배치되는 한 쌍의 전극부재와,
    상기 전극부재를 둘러싸고 상하방향으로 회전하는 회전 시트를 포함하고,
    상기 한 쌍의 전극부재는 서로 다른 극성을 갖는 원료 선별장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 회전 시트의 일측에는 상기 회전 시트에 부착되는 원료를 분리시키는 스크래퍼가 구비되는 원료 선별장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 정전 선별기는
    무한궤도 방식으로 구동되는 제 1 벨트와, 상기 제1밸트 내부 영역에 구비되는 제1전극체를 포함하는 하부 컨베이어와;
    상기 하부 컨베이어의 상부에 이격되도록 구비되고, 무한궤도 방식으로 구동되는 제 2 벨트와, 상기 제 2 벨트의 내부 영역에 상기 제1전극체와 다른 극성을 갖는 제 2 전극체를 포함하는 상부 컨베이어;를 포함하는 원료 선별장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 하부 컨베이어는 한 쌍의 하부 구동축에 상기 제 1 벨트가 무한궤도 방식으로 구동되도록 연결되고, 상기 한 쌍의 하부 구동축 사이에 상기 제 1 전극체가 배치되며, 상기 제 1 벨트의 내부영역 일측에는 제 1 탈이온화기가 배치되고,
    상기 상부 컨베이어는 한 쌍의 상부 구동축에 상기 제 2 벨트가 무한궤도 방식으로 구동되도록 연결되고, 상기 한 쌍의 상부 구동축 사이에 상기 제 2 전극체가 배치되며, 상기 제 2 벨트의 내부영역 일측에는 제2탈이온화기가 배치되는 원료 선별장치.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 벨트 및 제 2 벨트 중 적어도 어느 하나의 외측에는 스크래퍼가 구비되는 원료 선별장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제 1 벨트 및 제 2 벨트는 전기 전도성 재료로 이루어지는 원료 선별장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 상부 컨베이어는 상기 제 2 벨트의 내부영역에서 상기 제 2 벨트의 리턴부를 상부방향으로 리프팅시켜 상기 제 2 벨트의 텐션을 유지시키는 텐션축이 배치되는 원료 선별장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 상부 컨베이어와 상기 하부 컨베이어는 적어도 일부가 중첩되도록 배치되고, 상기 상부 컨베이어와 상기 하부 컨베이어의 대향하는 면은 나란하게 배치되는 원료 선별장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 구획벽의 상단에는 주성분과 불순물을 물질을 구분하여 상기 제 1 저장부와 제 2 저장부의 개구된 상단으로 안내하는 회동벽이 구비되고,
    상기 회동벽은 상기 구획벽의 상단에 힌지방식으로 결합되어 제 1 저장부의 상단영역 또는 제 2 저장부의 상단영역으로 회동되는 원료 선별장치.
  17. 원료를 구성하는 주성분과, 불순물을 선별하기 위한 방법으로서,
    원료를 마련하는 과정과;
    상기 원료를 하전기로 이동시켜 하전시키는 과정과;
    상기 하전된 원료를 이격되어 구비되는 음극판과 양극판 사이로 낙하시켜 선별하는 과정;을 포함하고,
    상기 하전시키는 과정에서 상기 원료가 회전하는 하전 로터에 충돌하여 1차적으로 하전되고, 상기 하전 로터에 충돌하여 비산되는 원료가 상기 하전 로터를 둘러싸도록 구비되는 하전 챔버의 내벽에 충돌하여 2차적으로 하전되는 원료 선별방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 원료를 하전시키는 과정에서 상기 원료를 하전시키는 하전기를 가열하는 원료 선별방법.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
    상기 원료는 석탄이고, 상기 주성분은 탄소이고, 상기 불순물은 회분 및 황 중 적어도 어느 하나인 원료 선별방법.
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