WO2021070985A1 - 고효율 유가 입자 회수장치 - Google Patents

고효율 유가 입자 회수장치 Download PDF

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valuable metal
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최종원
이계중
김진한
이길봉
이영수
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Korea Institute of Energy Research KIER
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Definitions

  • the present invention relates to a high-efficiency valuable particle recovery device, and more particularly, first recovering valuable metals contained in dust using swirling flow and corona discharge, and fine dust contained in dust through electrostatic spraying and bag filter filtration. It relates to a valuable metal recovery device that can completely remove valuable metals and is effective in removing fine dust.
  • Fe-Al alloy Fe-Cu alloy, carbon steel and stainless steel
  • a heating and melting device such as an electric furnace is used, and at this time, iron (Fe), chromium (Cr), and nickel ( Valuable metals such as Ni) are widely used.
  • the valuable metal used for example, the dust generated in the stainless steel making process, contains about 28 wt% to 32 wt% of iron oxide, about 9 wt% to 11 wt% of chromium oxide, and nickel. Although about 3 wt% to 4 wt% of oxides contain valuable metals present in the form of oxides, they are collectively collected and removed together with harmful heavy metals and treated as specific wastes.
  • Korean Patent Publication No. 1681196 Korean Patent Publication No. 2012-0116556, and Korean Patent Publication No. 1126549 are known.
  • Korean Patent Publication No. 1681196 discloses a positive electrode rod extending in a vertical direction and having a positive electrode plate at the bottom thereof; A disk-shaped insulating plate mounted on the upper surface of the positive electrode plate in a stacked structure; A negative electrode block provided on the insulating plate and having a negative electrode plate mounted in a stacked structure on an upper surface of the insulating plate and having a through hole through which the positive rod penetrates; A cathode cylinder mounted on the anode block so as to surround the anode rod penetrating the cathode block, and having an inner surface spaced apart from the anode rod; A first insulating block 500 having a cylindrical shape seated on the upper surface of the negative electrode plate and discharging the waste liquid flowing into the lower sidewall in a spiral manner and then discharging it to the upper surface; A cylindrical anode case seated on the first insulating block and coated with an anode layer on an inner diameter; Disclosed is a valuable metal recovery apparatus comprising a second
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 2012-0116556 discloses a driving roller provided on one side of the support unit and rotating by receiving power from a driving motor; An electromagnet roller provided on the horizontal line of the driving roller and rotating to correspond to the rotation of the driving roller; An idle roller provided on a vertical line of the electromagnet roller and rotating to correspond to the rotation of the driving roller; And a belt connecting a driving roller, an electromagnet roller, and an idle roller, and a heavy metal and valuable metal recovery device using magnetic force.
  • Korean Patent Publication No. 1126549 includes a collecting unit for collecting dust generated in the melting furnace, a separation unit connected to the collecting unit to separate particulate and vapor phases, and a cooling means connected to the separation unit. And a collection unit in which the valuable metals are recovered, a dust collection unit connected to the collection unit to transfer harmful gas to remove harmful components, a discharge unit connected to the dust collection unit to discharge clean gas, and particulates separated from the separation unit.
  • An apparatus for recovering valuable metals from steelmaking dust comprising a storage unit in which harmful components removed from the dust collecting unit are stored, and a method for recovering valuable metals using the same are disclosed.
  • Patent Document 1 Korean Registered Patent Publication No. 1681196
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 2012-0116556
  • Patent Document 3 Korean Registered Patent Publication No. 1126549
  • the present invention has been conceived to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a valuable metal recovery device having a simple structure capable of easily recovering the valuable metal contained in dust.
  • Another object of the present invention is to provide a valuable metal recovery device capable of completely removing even harmful fine dust contained in dust.
  • Valuable metal recovery device of the present invention for solving the above problems, the lower end is made of a conical portion of the upper gwanghaehyeop, and the upper side sealed by the first insulating member 140 is an inlet for introducing dust containing valuable metal particles
  • the first body portion 100 having an empty space portion 110 is formed to be deflected outward from the center of the axis; Through the first insulating member 140, one side extends to a predetermined depth of the first body part 100, and the other side protrudes to the outside of the first body part 100 to induce the introduced dust to rotate.
  • a first turning induction core 120 A discharge rod 130 positioned so as to penetrate the first insulating member 140 and extend to a predetermined depth at one side of the first body portion 100 and protrude to the outside of the first body portion 100 at the other side;
  • a second body portion 200 having an empty space portion at the lower end of which is made of a conical portion of the upper and lower side, and the other side of the first orbiting induction core 120 is connected to communicate with the side surface;
  • a second turning induction core 210 positioned at a predetermined depth in the second body portion 200 and having an empty interior to induce the introduced dust to turn;
  • a liquid supply pipe 220 positioned vertically inside the second body part 200 provided with one or more spray nozzles 230;
  • A'+' lead wire 310 connected to the first body part 100 and the second body part 200;
  • And a'-' lead wire 320 connected to the liquid supply pipe 220.
  • the liquid supply pipe 220 is a main pipe 221 positioned horizontally, two or more branch pipes 222 vertically positioned downward while communicating with the main pipe 221
  • the spray nozzle 230 may be horizontally connected to the outside of the branch pipe 222.
  • the shape surrounding the branch pipe 222 so that the dust introduced into the second body part 200 can move upward through the inner space part of the second turning induction core 210 may be further provided.
  • a bag filter 250 may be further provided on the second body part 200 and provided in the inner space part, and above the liquid supply pipe 220.
  • the bag filter 250 may include a horizontal support 251, and one or more vertical filtration units 252 connected to the horizontal support 251 and vertically positioned upwards. have.
  • the second orbiting induction core 210 may be vertically positioned to penetrate the horizontal support part 251.
  • the liquid supply pipe 220 is connected to the horizontal support portion 251, the horizontal support portion 251 upwardly
  • a bag filter 250 consisting of one or more vertical filtration units 252 positioned vertically is provided, and one side of the second pivoting induction core 210 passes through the second insulating member 240 and is positioned below the other.
  • the side is located at the top through the horizontal support portion 251, the space portion 270 communicating with the outlet 280 of the second body portion 200 between the second insulating member 240 and the horizontal support portion 251 Is provided, and a protrusion 131 may be provided on the outer surface of the discharge rod 130.
  • FIG. 1 is a perspective view of a valuable metal recovery apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a valuable metal recovery apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A′ of the valuable metal recovery device shown in FIG. 2.
  • FIG. AA' is a cross-sectional view.
  • the present invention is a device capable of contributing to air quality improvement by recovering valuable metals contained in dust generated in various industrial sites such as steel making process, smelting process, and iron making process, and further removing harmful fine dust.
  • a valuable metal recovery device as shown in Figs. 1 and 2, a cyclone-shaped first body part 100 employing an electric dust collection method for recovering valuable metals contained in dust,
  • the lower portion employs an electrostatic spraying method
  • the upper portion includes a cyclone-shaped second body portion 200 to which a filtration method is applied.
  • the first body portion 100 has a predetermined height and inner diameter, and the bottom portion is for carrying out the settled particles to the outside.
  • the particle discharge pipe 150 is provided in a conical shape of an upper and lower narrow side with an empty inside, and the upper end is a vertical tube cylindrical shape sealed by the first insulating member 140.
  • an inlet 110 for inducing dust containing valuable metals is attached to the upper side so as to be deflected outward from the center of the axis.
  • one side of the first body part 100 extends to a predetermined depth of the space and the other side of the first body part 100 protrudes to the outside of the first body part 100 to induce the introduced dust to rotate. 120) is positioned to vertically penetrate the first insulating member 140. Therefore, when dust containing valuable metals flows downwards along the inner circumferential surface of the first body part 100 by the first orbiting induction core 120, the flow velocity decreases. The contained valuable metal particles settle.
  • first body portion 100 extending to a predetermined depth, the other side of the first body portion 100, the discharge rods 130 protruding outward to surround the first turning induction core 120, four, more Preferably, there are 6 locations.
  • the discharge rod 130 discharges ions through application of a high voltage, and the generated ions are charged by applying electric charges to the valuable metal particles contained in the dust, thereby improving the separation efficiency of the valuable metal particles from the dust.
  • a'+' lead wire 310 is connected to the first body part 100, and a'-' lead wire 320 is connected to the discharge rod 130, and then the high voltage Is applied. Then, the generated negative (-) ions are attached to the particulate matter to be charged, and the charged particulate matter is attached to the inner surface of the first body 100 by an electric force, so that even a small particulate matter can be removed.
  • a protrusion 131 having a triangular cross-section is further provided on the outer surface of the discharge rod 130.
  • the amount of ion emission may be reduced.
  • the protrusion 131 of a triangular cross section is provided on the outer surface of the discharge rod 130, the amount of ion emission does not decrease even if the distance between the discharge rod 130 and the first body part 100 is long, so that the first body part 100 There is an advantage that the diameter of) can be freely set.
  • the second body part 200 has a predetermined height and an inner diameter, and the lower end is provided with a slurry discharge pipe 260 for discharging the slurry containing fine dust particles attached and settled by electrostatic spray to the outside. It is a conical shape of Sanggwanghahyup.
  • first body portion 100 so that the air discharged from the first body portion 100 can be introduced into the second body portion 200 under a predetermined position on the side surface, more specifically, the second insulating member 240 to be described later.
  • a second orbiting induction core 210 with an empty inside that guides the dust introduced into the second body portion 200 to rotate is disposed vertically.
  • a second insulating member 240 having a predetermined thickness is provided to prevent a short while dividing the inner space of the second body part 200 into upper and lower portions, and while penetrating the center of the second insulating member 240
  • a second orbiting induction core 210 of a long cylindrical shape with an empty interior is provided in a lower space on one side and an upper space on the other side.
  • the main pipe 221 positioned horizontally is positioned above the second insulating member 240, and communicates with the main pipe 221 to form the second insulating member 240.
  • a liquid supply pipe 220 made of a branch pipe 222 equipped with a spray nozzle 230 positioned vertically downward through penetration is further provided.
  • the branch pipes 222 may be provided with four or more, more preferably six or more, in a shape surrounding the second orbiting induction core 210.
  • two nozzles 230 are preferably provided on the same horizontal line so as to face each of the inner side of the second orbiting induction core 210 and the second body 200, and the height is increased along the length direction of the nozzle 230. It is more preferable that two or more other pairs are provided.
  • the diameter of the droplets is very small, and in particular, the generated droplets have the same polarity as the poles applied to the nozzle and have a very high charge amount, so that the aggregation phenomenon between droplets does not appear. Since the initial diameter can be maintained for a long time, it is possible to collect fine dust having a particle diameter of 0.1 ⁇ m or less.
  • the high voltage is not particularly limited as long as it is possible to electrostatic spray and is a voltage at which the heat transfer of the insulating material is destroyed, but it may be preferably 10 kV to 50 kV.
  • a bag filter 250 is further provided in the inner space of the second body part 200.
  • the second orbiting induction core 210 is connected to the horizontal support 251 and the horizontal support 251 penetrating the central portion so as to be vertically upward.
  • a bag filter 250 made of one or more vertical filtering units 252 located may be provided.
  • the particle discharge pipe 140 is provided with a separate discharge valve, and is closed when dust is flowing into the first body part 100, and the discharge valve is opened when a certain amount of valuable metal particles are accumulated. To recover the valuable metal particles.
  • the impurities can be removed through a known purification method.
  • a separate discharge valve is also provided in the sludge discharge pipe 260, and when dust is introduced into the first body part 100, it is closed, and when a certain amount of sludge is accumulated, the discharge valve is opened to discharge the sludge.
  • the'+' lead wire 310 is connected to the first body portion 100 and the second body portion 200, and the'-' lead wire 320 is connected to the discharge rod 130 and the main tube 221, and A high voltage is applied while supplying water to the tube 221. Then, negative (-) ions are generated inside the first body portion 100 and fine droplets are generated inside the second body portion 200.
  • fine dust is captured in fine droplets generated by electrostatic spraying and collected in the slurry discharge pipe 260 in the form of a slurry, and dust containing some fine dust is collected by the second turning induction core 210 Go to the top via.
  • the fine dust that has moved upward is completely removed by the bag filter 250, and the clean air is discharged to the outside through the outlet 280.
  • the valuable metal recovery device of the present invention since it recovers valuable metals contained in dust generated in various industrial sites such as steel making process, smelting process, and steel making process using rotating flow and constant power, recovery is very easy. In addition, since it is recovered by a dry method, there is an advantage in that impurities contained in the recovered valuable metal particles can be easily separated and purified.
  • an electrostatic spraying device and a bag filter are added, and thus fine dust can be completely removed at high efficiency and low cost, thereby contributing to air quality improvement.

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Abstract

본 발명은 하단은 상광하협의 원추부로 이루어지고, 제1 절연부재에 의해 밀폐된 상단 측면에는 유가금속 입자가 포함된 분진을 유입하는 입구가 축중심에서 외측으로 편향되도록 형성된 빈 공간부를 갖는 제1 몸체부; 상기 제1 절연부재를 관통하여 일측은 제1 몸체부 소정 깊이까지 연장되고 타측은 제1 몸체부 외부로 돌출되어 유입된 분진이 선회하도록 유도하는 내부가 비어 있는 제1 선회유도코어; 상기 제1 절연부재를 관통하여 일측은 제1 몸체부 소정 깊이까지 연장되고 타측은 제1 몸체부 외부로 돌출되도록 위치하는 방전봉; 하단은 상광하협의 원추부로 이루어지며, 상기 제1 선회유도코어의 타측이 측면과 연통되도록 연결된 빈 공간부를 갖는 제2 몸체부; 상기 제2 몸체부에 소정 깊이로 위치하여 유입된 분진이 선회하도록 유도하는 내부가 비어 있는 제2 선회유도코어; 1개 이상의 분무노즐이 구비된 상기 제2 몸체부 내부에 수직으로 위치하는 액체 공급관; 상기 제1 몸체부와 제2 몸체부와 연결된 '+' 리드선; 및 상기 액체 공급관과 연결된 '-' 리드선을 포함하는 것을 특징으로 하는 유가금속 회수장치에 관한 것이다.

Description

고효율 유가 입자 회수장치
본 발명은 고효율 유가 입자 회수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선회류와 코로나 방전을 이용하여 분진에 포함되어 있는 유가금속을 먼저 회수하고, 정전분무와 백필터 여과를 통해 분진에 포함된 미세먼지를 완벽하게 제거할 수 있는 유가금속회수와 미세먼지 제거에 효과적인 유가금속 회수장치에 관한 것이다.
Fe-Al계 합금, Fe-Cu계 합금, 탄소강 및 스테인레스 생산을 위한 제강 공정에서는 전기로(electric furnace)와 같은 가열 용융 장치를 이용하고 있으며, 이때 철(Fe), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)과 같은 유가 금속이 많이 사용되고 있다.
가열 용융 장치를 이용한 상기와 같은 공정 중에는 각종 중금속성분을 포함한 다량의 분진이 발생하는 것이 일반적이며, 따라서 이들 물질은 유해 물질로 취급되어 폐기물 관리법에 의거 지정 폐기물로 분류되어 있다.
그러나 상기와 같은 공정에서 발생하는 분진에는 사용한 유가 금속, 예를 들면, 스테인레스 제강 공정에서 발생한 분진은 철 산화물이 약 28 wt% 내지 32 wt%, 크롬 산화물이 약 9 wt% 내지 11 wt% 및 니켈 산화물이 약 3 wt% 내지 4 wt%가 산화물 형태로 존재하는 유가 금속을 포함하고 있음에도 불구하고, 유해 중금속과 함께 일괄적으로 포집 제거하여 특정 폐기물로 처리하고 있는 상황이다.
한편, 유가금속 회수와 관련된 선행문헌으로는 한국등록특허공보 제1681196호, 한국공개특허공보 제2012-0116556호 및 한국등록특허공보 제1126549호가 알려져 있다.
한국등록특허공보 제1681196호에는 수직방향으로 길게 연장되되 하단에 양극판이 구비된 양극봉; 상기 양극판 상면에 적층구조로 안착되는 원반형상의 절연판; 상기 절연판 상에 마련되되 상기 절연판 상면에 적층구조로 안착되는 음극판이 구비되고 중심부에 상기 양극봉이 관통되는 관통공이 형성된 음극블록; 상기 음극블록을 관통한 양극봉을 둘러싸도록 상기 음극블록 상에 안착되며, 내측면이 상기 양극봉과 이격되는 음극원통; 상기 음극판의 상면에 안착되는 원통형상을 이루며, 측벽 하부로 유입된 폐액을 나선형으로 유동시킨 후 상면으로 배출하는 제1 절연블록(500); 상기 제1 절연블록 상에 안착되며, 내경에 양극층이 코팅된 원통형상의 양극케이스; 상기 양극케이스의 상면에 안착되는 원통형상을 이루며, 저면으로 유입된 폐액을 나선형으로 유동시킨 후 측벽 상부로 배출하는 제2 절연블록을 포함하는 유가금속 회수장치가 개시되어 있다.
또한 한국공개특허공보 제2012-0116556호에는 지지부의 일측에 구비되어 구동모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 구동 롤러; 구동 롤러의 수평선 상에 구비되어 구동 롤러의 회전에 대응되도록 회전하는 전자석 롤러; 전자석 롤러의 수직선상에 구비되어 구동롤러의 회전에 대응되도록 회전하는 아이들 롤러; 및 구동 롤러, 전자석 롤러 및 아이들 롤러를 연결하는 벨트를 포함하는 자력을 이용한 중금속 및 유가금속 회수장치가 개시되어 있다.
또한 한국등록특허공보 제1126549호에는 융해로에서 발생하는 분진을 포집하는 포집부와, 상기 포집부에 연결되어 입자상과 증기상에 따라 분리하는 분리부와, 상기 분리부에 연결되어 냉각수단이 구비되며, 상기 유가금속이 회수되는 회수부와, 상기 회수부에 연결되어 유해가스가 이송되어 유해성분이 제거되는 집진부와, 상기 집진부에 연결되어 청정가스가 방출되는 토출부 및 상기 분리부에서 분리된 입자상과 상기 집진부에서 제거된 유해성분이 저장되는 저장부를 포함하여 구성되는 제강분진에서 유가금속을 회수하는 장치 및 이를 이용하여 유가금속을 회수하는 방법이 개시되어 있다.
그러나 상기 선행문헌에서는 유가금속 회수를 위한 장치가 매우 복잡하거나 배가스에 포함된 유가금속 회수에는 적용하기 어렵다. 또한 분진형태로 배출되는 유가금속의 회수가 가능한 경우에도 회수효율이 낮고, 분진에 함유된 유해한 미세먼지를 제거할 수 없다는 문제점이 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 한국등록특허공보 제1681196호
(특허문헌 2) 한국공개특허공보 제2012-0116556호
(특허문헌 3) 한국등록특허공보 제1126549호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 먼지에 포함된 유가금속을 손쉽게 회수할 수 있는 구조가 간단한 유가금속 회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 발명에서는 먼지에 포함되어 있는 유해한 미세먼지까지도 완벽하게 제거할 수 있는 유가금속 회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 유가금속 회수장치는, 하단은 상광하협의 원추부로 이루어지고, 제1 절연부재(140)에 의해 밀폐된 상단 측면에는 유가금속 입자가 포함된 분진을 유입하는 입구(110)가 축중심에서 외측으로 편향되도록 형성된 빈 공간부를 갖는 제1 몸체부(100); 상기 제1 절연부재(140)를 관통하여 일측은 제1 몸체부(100) 소정 깊이까지 연장되고 타측은 제1 몸체부(100) 외부로 돌출되어 유입된 분진이 선회하도록 유도하는 내부가 비어 있는 제1 선회유도코어(120); 상기 제1 절연부재(140)를 관통하여 일측은 제1 몸체부(100) 소정 깊이까지 연장되고 타측은 제1 몸체부(100) 외부로 돌출되도록 위치하는 방전봉(130); 하단은 상광하협의 원추부로 이루어지며, 상기 제1 선회유도코어(120)의 타측이 측면과 연통되도록 연결된 빈 공간부를 갖는 제2 몸체부(200); 상기 제2 몸체부(200)에 소정 깊이로 위치하여 유입된 분진이 선회하도록 유도하는 내부가 비어 있는 제2 선회유도코어(210); 1개 이상의 분무노즐(230)이 구비된 상기 제2 몸체부(200) 내부에 수직으로 위치하는 액체 공급관(220); 상기 제1 몸체부(100)와 제2 몸체부(200)와 연결된 ‘+’ 리드선(310); 및 상기 액체 공급관(220)과 연결된 ‘-’ 리드선(320)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 유가금속 회수장치에서, 상기 액체 공급관(220)은 수평하게 위치하는 메인관(221), 상기 메인관(221)과 연통되면서 하방으로 수직하게 위치하는 2개 이상의 분기관(222)으로 이루어지되, 상기 분무노즐(230)은 분기관(222) 외측으로 수평하게 연결될 수 있다.
또한 본 발명의 유가금속 회수장치에서, 상기 제2 몸체부(200)로 유입된 분진이 제2 선회유도코어(210) 내부 공간부를 통과하여 상부로 이동할 수 있도록 상기 분기관(222)을 감싸는 형상의 제2 절연부재(240)가 더 구비될 수 있다.
또한 본 발명의 유가금속 회수장치에서, 상기 제2 몸체부(200) 내부 공간부에 마련되되, 상기 액체 공급관(220) 상부에 백필터(250)가 더 구비될 수 있다.
또한 본 발명의 유가금속 회수장치에서, 상기 백필터(250)는 수평 지지부(251), 상기 수평 지지부(251)와 연결되어 상방으로 수직하게 위치하는 1개 이상의 수직 여과부(252)로 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 유가금속 회수장치에서, 상기 제2 선회유도코어(210)는 상기 수평 지지부(251)를 관통하도록 수직으로 위치할 수 있다.
또한 본 발명의 유가금속 회수장치에서, 상기 제2 몸체부(200) 내부 공간부에 마련되되, 상기 액체 공급관(220) 상부에는 수평 지지부(251), 상기 수평 지지부(251)와 연결되어 상방으로 수직하게 위치하는 1개 이상의 수직 여과부(252)로 이루어진 백필터(250)가 구비되고, 상기 제2 선회유도코어(210)는 일측은 제2 절연부재(240)를 관통하여 아래에 위치하고 타측은 상기 수평 지지부(251)를 관통하여 상부에 위치하고, 상기 제2 절연부재(240)와 수평 지지부(251) 사이에는 제2 몸체부(200)의 출구(280)와 연통되는 공간부(270)가 마련되고, 상기 방전봉(130) 외표면에는 돌기부(131)가 구비될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유가금속 회수장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유가금속 회수장치의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 유가금속 회수장치의 A-A′단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 유가금속 회수장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유가금속 회수장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유가금속 회수장치의 단면도 그리고 도 3은 도 2에 도시한 유가금속 회수장치의 A-A′단면도이다.
본 발명은 제강공정, 제련공정, 제철공정 등 각종 산업현장에서 발생하는 먼지(dust)에 포함되어 있는 유가금속을 회수하고 나아가 유해한 미세먼지를 제거하여 공기질 개선에도 기여할 수 있는 장치로서이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유가금속 회수장치는 도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 분진에 포함된 유가금속 회수를 위하여 전기집진방식을 채용하고 있는 사이클론 형상의 제1 몸체부(100), 분진에 포함된 미세먼지 제거를 위하여 하부는 정전분무방식을 채용하며 상부는 여과방식이 적용된 사이클론 형상의 제2 몸체부(200)를 포함하여 이루어진다.
먼저 전기집진방식을 채용하는 제1 몸체부(100)의 구성에 관해 구체적으로 설명하면, 제1 몸체부(100)는 소정의 높이와 내경을 가지며, 저부에는 침강한 입자를 외부로 반출하기 위한 입자 배출관(150)이 구비되고 내부가 비어 있는 상광하협의 원추형상이고, 상단은 제1 절연부재(140)에 의해 밀폐되는 수직관체 원통형이다. 또 상단 측면에는 유가금속이 포함된 분진을 유도하는 입구(110)가 축중심에서 외측으로 편향되도록 부착되어 있다.
그리고 일측은 제1 몸체부(100) 공간부의 소정 깊이까지 연장되고 타측은 제1 몸체부(100) 외부로 돌출되어 유입된 분진이 선회할 수 있도록 유도하는 내부가 비어 있는 제1 선회유도코어(120)가 제1 절연부재(140)를 수직으로 관통하도록 위치한다. 따라서 유가금속이 포함된 분진이 입구(110)로 유입되면 제1 선회유도코어(120)에 의해 제1 몸체부(100) 내주면을 따라 하향으로 선회유동하면서 유속이 감소하기 때문에 중력에 의해 분진에 포함된 유가금속 입자가 침강한다.
게다가 일측은 제1 몸체부(100) 소정 깊이까지 연장되고 타측은 제1 몸체부(100) 외부로 돌출된 방전봉(130)이 제1 선회유도코어(120)를 감싸는 모양으로 4개, 보다 바람직하게는 6개 위치하고 있다.
방전봉(130)은 고전압 인가를 통하여 이온을 방출시키고, 발생된 이온은 분진에 포함되어 있는 유가금속 입자에 전하를 부여하여 대전함으로써, 분진으로부터 유가금속 입자의 분리효율을 향상시키기 위한 것이다.
상기 구성과 작동원리에 관하여 보다 구체적으로 설명하면, 제1 몸체부(100)에는 ‘+’ 리드선(310)을 연결하고, 방전봉(130)에는 ‘-’ 리드선(320)을 연결한 후 고전압을 인가한다. 그러면 발생한 마이너스(-) 이온이 입자상 물질에 부착하여 대전되고, 이렇게 대전된 입자상 물질은 전기적 힘에 의해 제1 몸체부(100) 내면에 부착되기 때문에 크기가 작은 입자상 물질도 제거가 가능하다.
한편, 상기 방전봉(130) 외표면에는 삼각형 단면을 갖는 돌기부(131)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 고전압을 인가하여 이온을 방출시키는 경우, 방전 전극으로 작용으로 방전봉(130)과 집진 전극으로 작용하는 제1 몸체부(100) 간의 거리가 너무 떨어져 있을 경우 이온 방출량이 감소할 수 있다. 하지만 방전봉(130) 외표면에 삼각형 단면의 돌기부(131)를 구비시키면 방전봉(130)과 제1 몸체부(100) 사이의 간격이 멀어도 이온 방출량이 감소하지 않으므로, 제1 몸체부(100)의 직경을 자유롭게 설정할 수 있다는 장점이 있다.
다음은 제2 몸체부(200)에 관하여 설명하기로 한다. 제2 몸체부(200)는 소정의 높이와 내경을 가지며, 하단은 정전분무에 의해 부착 침강한 미세먼지입자가 포함된 슬러리를 외부로 반출하기 위한 슬러리 배출관(260)이 구비된 내부가 비어 있는 상광하협의 원추형상이다.
그리고 측면 소정위치, 보다 상세하게는 후술할 제2 절연부재(240) 아래에는 제1 몸체부(100)로부터 배출되는 공기가 제2 몸체부(200)로 유입될 수 있도록 제1 몸체부(100)로부터 연장된 제1 선회유도코어(120)의 타측이 연통되도록 연결된다. 또한 제1 몸체부(100)와 동일하게 제2 몸체부(200)로 유입된 분진이 선회하도록 유도하는 내부가 비어 있는 제2 선회유도코어(210)가 수직으로 배치된다.
제2 몸체부(200) 내부 공간부를 상부와 하부로 구획하면서 쇼트를 방지할 수 있도록 소정의 두께를 갖는 제2 절연부재(240)가 구비되고, 제2 절연부재(240)의 중앙을 관통하면서 일측은 하부 공간, 타측은 상부 공간에 위치하는 내부가 비어 있는 긴 원통형의 제2 선회유도코어(210)가 마련된다.
그리고 정정분무를 통해 미세한 액적이 생성될 수 있도록, 수평하게 위치하는 메인관(221)이 제2 절연부재(240) 상부에 위치하고, 메인관(221)과 연통되면서 제2 절연부재(240)를 관통하여 하방으로 수직하게 위치하는 분무노즐(230)이 장착된 분기관(222)으로 이루어진 액체 공급관(220)이 더 구비된다.
여기서, 분기관(222)은 제2 선회유도코어(210)를 감싸는 모양으로 4개이상, 보다 바람직하게는 6개 이상 구비될 수 있다. 또 노즐(230)은 제2 선회유도코어(210)와 제2 몸체부(200) 내측면을 각각 향하도록 동일한 수평선상에서 2개가 구비되는 것이 바람직하고, 노즐(230)의 길이방향을 따라 높이가 다른 2쌍 이상 구비되는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같은 구성에 대해, 제2 몸체부(200)에는 ‘+’ 리드선(310)을 연결하고, 액체 공급관(220)에는 ‘-’ 리드선(320)을 연결한 후 고전압을 인가하면, 노즐(230)을 통하여 미세한 액적들이 제2 몸체부(200) 내부 벽면과 제2 선회유도코어(210)를 향하여 분사된다.
종래 액체 분무 방식을 이용한 장치는 분무하는 액적이 크기 때문에 입경이 작은 입자, 즉 미세먼지를 포집하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 과량의 액체를 사용할 수밖에 없어 이로 인한 2차 처리비용이 증가한다는 문제점이 있다.
그러나 본 발명에서는 정전분무방식을 이용하여 액적을 발생시키기 때문에 액적의 직경이 매우 작고, 특히 발생된 액적은 노즐에 가한 극과 같은 극성을 띄며 매우 높은 하전량을 가지고 있어 액적간의 응집현상이 나타나지 않으므로 장시간 초기의 직경을 유지할 수 있어 0.1 ㎛ 이하의 입경을 갖는 미세먼지도 포집하는 것이 가능하다.
상기와 같은 고전압을 이용한 정전분무방식(Electrospray)의 원리를 설명하면, 전도성 액체를 노즐에 통과시키면서 양(+)과 음(-)의 고전압을 인가하면 노즐과 액체속의 이온들이 척력과 인력에 의해 액체표면으로 이동하게 된다. 이때, 쿨롱반발력이 표면장력 이상의 힘이 되면 미세한 액적으로 분사되며, 전극에 걸리는 전압이 작을 경우 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력 보다 작기 때문에 액적이 분무되지 않지만, 전압을 증가시키게 되면 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력보다 커지게 되면서, 모세관 팁에서 액적이 분무되는 원리이다.
여기서, 상기 고전압은 정전분무가 가능하며 절연재의 전열이 파괴되는 전압이라면 특별히 제한하지 않지만, 바람직하게는 10kV 내지 50kV 일 수 있다.
제2 몸체부(200) 내부 공간부에는 백필터(250)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 보다 상세하게 설명하면, 액체 공급관(220)과 소정 거리 이격된 상부 공간에는 제2 선회유도코어(210)가 중앙부를 관통하는 수평 지지부(251), 수평 지지부(251)와 연결되어 상방으로 수직하게 위치하는 1개 이상의 수직 여과부(252)로 이루어진 백필터(250)가 구비될 수 있다.
정전분무에 의해 미세먼지가 효과적으로 제거될 수 있으나, 보다 완벽한 제거를 위하여 정전분무를 거친 분진을 백필터(250)로 유도하여 남아 있는 미세분진을 완벽히 제거한다.
한편, 제2 절연부재(240)와 백필터(250)의 수평 지지부(251) 사이에는 백필터(250)를 통과하여 정화된 공기가 배출될 수 있도록 제2 몸체부(200)의 출구(280)와 연통되는 공간부(270)가 마련된다.
도면에는 도시하지 않았지만 입자 배출관(140)은 별도의 배출밸브가 구비되어 있으며, 제1 몸체부(100)로 먼지가 유입되고 있는 경우에는 닫혀 있고, 일정량의 유가금속 입자가 쌓이게 되면 배출밸브를 개방하여 유가금속 입자를 회수한다. 물론 회수한 유가금속 입자들에는 일부 불순물이 혼입될 수 있으므로 공지의 정제방법을 통해 불순물을 제거할 수 있다.
슬러지 배출관(260)에도 별도의 배출밸브가 구비되어 있으며, 제1 몸체부(100)로 먼지가 유입되고 있는 경우에는 닫혀 있고, 일정량의 슬러지가 쌓이게 되면 배출밸브를 개방하여 슬러지를 배출시킨다.
이하 본 발명에 따른 유가금속 회수장치의 작동상태에 관하여 설명하기로 한다.
먼저, ‘+’ 리드선(310)은 제1 몸체부(100)와 제2 몸체부(200), ‘-’ 리드선(320)은 방전봉(130)과 메인관(221)에 연결하고, 메인관(221)으로 물을 공급하면서 고전압을 인가한다. 그러면 제1 몸체부(100) 내부에서는 마이너스(-) 이온이 발생하며 제2 몸체부(200) 내부에서는 미세한 액적이 발생한다.
상기 조작과 함께 또는 후에, 제강공정, 제련공정, 제철공정 등 각종 산업현장에서 발생하는 먼지(dust)를 제1 몸체부(100) 측면의 입구(110)로 유입시키면, 먼지에 포함되어 있던 유가금속 입자들은 제1 몸체부(100) 아래의 입자 배출관(150)으로 포집되고, 대부분의 유가금속 입자들이 제거된 먼지는 제1 선회유도코어(120)를 경유하여 제2 몸체부(200)로 유입된다.
제2 몸체부(200)에서는 정전분무에 의해 발생한 미세액적에 미세먼지가 포획되어 슬러리 형태로 슬러리 배출관(260)으로 포집되고, 일부의 미세먼지가 포함된 분진은 제2 선회유도코어(210)를 경유하여 상부로 이동한다.
상부로 이동한 먼지는 백필터(250)에 의해 미세먼지가 완벽히 제거되고, 깨끗해진 공기는 출구(280)를 통해 외부로 배출된다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
(부호의 설명)
100 : 제1 몸체부
110 : 입구
120 : 제1 선회유도코어
130 : 방전봉 131 : 돌기부
140 : 제1 절연부재
150 : 입자 배출관
200 : 제2 몸체부
210 : 제2 선회유도코어
220 : 액체 공급관
221 : 메인관 222 : 분기관
230 : 분무노즐
240 : 제2 절연부재
250 : 백필터
251 : 수평 지지부 252 : 수직 여과부
260 : 슬러리 배출관
270 : 공간부
280 : 출구
300 : 전원공급부
310 : ‘+’ 리드선 320 : ‘-’ 리드선
본 발명의 유가금속 회수장치에 의하면, 선회유동과 정전력을 이용하여 제강공정, 제련공정, 제철공정 등 각종 산업현장에서 발생하는 먼지에 포함되어 있는 유가금속을 회수하기 때문에, 회수가 매우 용이하고 또한 건식방법으로 회수하기 때문에 회수한 유가금속 입자들에 포함되어 있는 불순물을 쉽게 분리 정제할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명의 유가금속 회수장치에 의하면, 정전분무장치와 백필터가 부가되어 있고, 따라서 고효율 저비용으로 미세먼지를 완벽하게 제거할 수 있으므로 공기질 개선에도 기여할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 하단은 상광하협의 원추부로 이루어지고, 제1 절연부재(140)에 의해 밀폐된 상단 측면에는 유가금속 입자가 포함된 분진을 유입하는 입구(110)가 축중심에서 외측으로 편향되도록 형성된 빈 공간부를 갖는 제1 몸체부(100);
    상기 제1 절연부재(140)를 관통하여 일측은 제1 몸체부(100) 소정 깊이까지 연장되고 타측은 제1 몸체부(100) 외부로 돌출되어 유입된 분진이 선회하도록 유도하는 내부가 비어 있는 제1 선회유도코어(120);
    상기 제1 절연부재(140)를 관통하여 일측은 제1 몸체부(100) 소정 깊이까지 연장되고 타측은 제1 몸체부(100) 외부로 돌출되도록 위치하는 방전봉(130);
    하단은 상광하협의 원추부로 이루어지며, 상기 제1 선회유도코어(120)의 타측이 측면과 연통되도록 연결된 빈 공간부를 갖는 제2 몸체부(200);
    상기 제2 몸체부(200)에 소정 깊이로 위치하여 유입된 분진이 선회하도록 유도하는 내부가 비어 있는 제2 선회유도코어(210);
    1개 이상의 분무노즐(230)이 구비된 상기 제2 몸체부(200) 내부에 수직으로 위치하는 액체 공급관(220);
    상기 제1 몸체부(100)와 제2 몸체부(200)와 연결된 ‘+’ 리드선(310); 및
    상기 액체 공급관(220)과 연결된 ‘-’ 리드선(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유가금속 회수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 공급관(220)은 수평하게 위치하는 메인관(221), 상기 메인관(221)과 연통되면서 하방으로 수직하게 위치하는 2개 이상의 분기관(222)으로 이루어지되, 상기 분무노즐(230)은 분기관(222) 외측으로 수평하게 연결된 것을 특징으로 하는 유가금속 회수장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 몸체부(200)로 유입된 분진이 제2 선회유도코어(210) 내부 공간부를 통과하여 상부로 이동할 수 있도록 상기 분기관(222)을 감싸는 형상의 제2 절연부재(240)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 유가금속 회수장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 몸체부(200) 내부 공간부에 마련되되, 상기 액체 공급관(220) 상부에 백필터(250)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 유가금속 회수장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 백필터(250)는 수평 지지부(251), 상기 수평 지지부(251)와 연결되어 상방으로 수직하게 위치하는 1개 이상의 수직 여과부(252)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유가금속 회수장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 선회유도코어(210)는 상기 수평 지지부(251)를 관통하도록 수직으로 위치하는 것을 특징으로 하는 유가금속 회수장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제2 몸체부(200) 내부 공간부에 마련되되, 상기 액체 공급관(220) 상부에는 수평 지지부(251), 상기 수평 지지부(251)와 연결되어 상방으로 수직하게 위치하는 1개 이상의 수직 여과부(252)로 이루어진 백필터(250)가 구비되고,
    상기 제2 선회유도코어(210)는 일측은 제2 절연부재(240)를 관통하여 아래에 위치하고 타측은 상기 수평 지지부(251)를 관통하여 상부에 위치하고,
    상기 제2 절연부재(240)와 수평 지지부(251) 사이에는 제2 몸체부(200)의 출구(280)와 연통되는 공간부(270)가 마련되고,
    상기 방전봉(130) 외표면에는 돌기부(131)가 구비된 것을 특징으로 하는 유가금속 회수장치.
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