KR101633608B1 - Thermal reduction apparatus and method for manufacturing magnesium - Google Patents

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박대규
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Abstract

The present invention relates to a thermal reduction apparatus capable of continuously producing a large amount of magnesium by treating a large amount of briquette. The thermal reduction apparatus comprises: a heat reduction chamber wherein a briquette is contained and a heat reduction process is performed; one or more burners which are installed in the heat reaction chamber, heating the briquette; a supply unit, connected to an upper end of a heat reduction chamber, to supply the briquette into the heat reduction chamber; a discharge unit, installed in a lower end of the heat reduction chamber, to discharge slag produced through the heat reduction process; and one or more condensers, installed outside the heat reduction chamber and selectively connected to the heat reduction chamber, to cause magnesium vapor to condense.

Description

마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법{THERMAL REDUCTION APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING MAGNESIUM}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thermal reduction apparatus for manufacturing magnesium,

본 발명은 대량의 단광을 열환원시켜 연속적으로 마그네슘을 제조하기 위한 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal reduction apparatus for magnesium production and a magnesium production method for continuously producing magnesium by thermally reducing a large amount of single light.

일반적으로, 마그네슘 금속을 만드는 방법은 전해법과 규소열환원법으로 크게 나눌 수 있다. 전해법은 마그네사이트와 돌로마이트, 사문암 원료를 습식제련을 통해 염화칼슘을 만들고 이를 원료로 전해제련을 통해 마그네슘을 제조한다. 전해법의 경우 현재는 염호나 광산에서 채굴되는 카날라이트를 원료로 사용하므로 전처리공정의 생략이 가능한 저렴한 전해공정만이 상용화설비로 가동되고 있다.In general, the method of making magnesium metal can be divided into electrolytic method and silicon thermal reduction method. The electrolysis method produces calcium chloride by wet smelting of magnesite, dolomite and serpentine raw materials, and magnesium is produced by electrolytic smelting as a raw material. In the case of the electrolytic method, since the canalite mined in the salt mine or the mine is used as the raw material, only a low-cost electrolytic process capable of omitting the pretreatment process is operated as a commercialization facility.

열환원법은 2000년대에 이르러 급속히 발전된 마그네슘제련법으로, 기본적으로 값싼 석탄을 돌로마이트의 소성과 열환원로의 열원으로 직접 사용한다. 이러한 1세대 피죤열환원 설비의 경우 다량의 분진발생과 함께 석탄사용에 따른 SOx, NOx 및 CO 등 환경오염원의 배출이 필연적으로 수반된다.The heat reduction method is a rapidly developed magnesium smelting method that has been developed in the 2000s, and basically cheap coal is directly used as the heat source of the calcination and heat reduction furnace of dolomite. In the first-generation Pigeon thermal reduction facility, a large amount of dust is generated and the emission of environmental pollutants such as SOx, NOx, and CO due to the use of coal is inevitably accompanied.

종래의 피죤(Pidgeon) 열환원법은 수평형 내열강 재질의 리토트(Retort)의 외부가열을 통해 마그네슘을 제조하는 것으로, 진공 중 약 10시간의 환원시간과 2~3시간의 배출 및 장입시간이 요구되는 단속 조업 설비로써, 소규모에서도 마그네슘을 제조할 수 있는 장점이 있는 반면, 대량의 마그네슘제조시 생산성에 한계가 있다. The conventional Pidgeon heat reduction method is to produce magnesium through external heating of a retort of a horizontal heat resistant steel material, and requires a reduction time of about 10 hours in vacuum and a discharge and charging time of 2 to 3 hours , It is advantageous to manufacture magnesium even at a small scale, but productivity is limited when a large amount of magnesium is produced.

특히, 피죤(Pidgeon) 열환원법에서 사용되는 열환원 반응관 형상은 한쪽 끝이 막힌 구조이면서 직경이 약 300mm로 제한되므로, 마그네슘 제조용 장입원료를 수작업에 의존하여 장입해야 하고 제품의 배출 역시 인력에 의존하여 이루어지게 된다. 또한, 챔버당 반응관 설치 개수가 8~14개 정도로 제한되어 대량 생산에는 조업상 한계성을 가진다. Particularly, the shape of the heat reduction reaction tube used in the Pidgeon thermal reduction method is a structure with one end closed and the diameter is limited to about 300 mm. Therefore, it is necessary to recharge the magnesium ingestion material depending on the manual operation, . Also, the number of reaction tubes per chamber is limited to about 8 to 14, which limits the operation in mass production.

이에, 다량의 단광원료를 처리하여, 대량의 마그네슘을 연속적으로 제조할 수 있도록 된 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.Accordingly, there is provided a thermal reduction apparatus for magnesium production and a magnesium production method which can continuously produce a large amount of magnesium by treating a large amount of a light source.

또한, 종래 내열강 재질의 반응관을 사용하지 않고 마그네슘을 제조할 수 있도록 된 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a thermal reduction apparatus for magnesium production and a magnesium production method that can manufacture magnesium without using a reaction tube made of a heat resistant steel material.

또한, 열환원 챔버 내부로 단광을 연속적으로 장입하고, 단광의 장입 배출 시간을 최소화할 수 있도록 된 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a thermal reduction apparatus for magnesium production and a method for manufacturing magnesium, which can continuously charge monochromatic light into the thermal reduction chamber and minimize charging and discharging time of monochromatic light.

또한, 응축작업을 교대로 수행할 수 있어 응축기로부터 석출되는 마그네슘 크라운의 회수율을 높일 수 있도록 된 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a thermal reduction device for magnesium production and a magnesium production method capable of increasing the recovery rate of the magnesium crown deposited from the condenser by alternately performing the condensation operation.

또한, 진공열환원 반응이 용이하게 이루어질 수 있도록 된 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a thermal reduction apparatus for magnesium production and a magnesium production method that can be easily performed in a vacuum thermal reduction reaction.

또한, 진공시스템의 병렬사용에 따라 복수 응축기내 마그네슘 증기의 유입을 용이하게 하고, 열환원 챔버 내 마그네슘 증기의 유동을 균일하게 하여, 고착으로 인한 열환원 챔버 내 장해나 응축기 장해를 최소화할 수 있도록 된 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.In addition, according to the parallel use of the vacuum system, the introduction of the magnesium vapor in the multiple condensers is facilitated, the flow of the magnesium vapor in the heat reduction chamber is made uniform, and the obstacle in the heat reduction chamber and the trouble of the condenser are minimized A thermal reduction device for producing magnesium, and a method for producing magnesium.

또한, 환원잔재물을 밀폐조건하에서 연속적으로 배출할 수 있는 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a thermal reduction apparatus for magnesium production and a magnesium production method capable of continuously discharging the reduced residue under an airtight condition.

또한, 공정 자동화와 고생산성의 조업이 가능한 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.Also provided are a thermal reduction device for magnesium production and a magnesium production method capable of automating processes and operating with high productivity.

또한, 마그네슘 생산시 소요되는 에너지를 줄일 수 있도록 된 마그네슘 제조용 열환원 장치 및 마그네슘 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a thermal reduction device for magnesium production and a magnesium production method capable of reducing the energy required for magnesium production.

본 실시예의 열환원 장치는, 원료인 단광을 수용하며 열환원 공정이 이루어지는 열환원 챔버와, 상기 열환원 챔버 내부에 설치되어 단광을 가열하는 적어도 하나 이상의 버너, 상기 열환원 챔버 상단에 연결되어 단광을 공급하는 공급부, 상기 열환원 챔버 하단에 설치되어 열환원 공정이 완료된 슬래그를 배출하는 배출부, 상기 열환원 챔버 외부에 배치되고 열환원 챔버와 선택적으로 연결되어 마그네슘 증기의 응축이 이루어지는 적어도 하나 이상의 응축기를 포함할 수 있다.The thermal reduction apparatus of the present embodiment includes a thermal reduction chamber that receives a source of monochromatic light and that performs a thermal reduction process, at least one burner installed inside the thermal reduction chamber to heat monochromatic light, A discharging unit installed at a lower end of the thermal reduction chamber and discharging the slag after the thermal reduction process is completed; at least one or more than one of the at least one or more discharge cells arranged outside the thermal reduction chamber and selectively connected to the thermal reduction chamber to condense the magnesium vapor And a condenser.

상기 열환원챔버와 응축기를 연결하는 연결관에 설치되어 연결관을 선택적으로 개폐하는 차단밸브를 더 포함할 수 있다. And a shutoff valve installed in a connection pipe connecting the heat reduction chamber and the condenser to selectively open and close the connection pipe.

상기 응축기는 두 개가 구비되어 열환원 챔버 상부 외측면에 간격을 두고 연결되고, 상기 두 개의 응축기는 서로 교대로 마그네슘 증기를 응축시키는 구조일 수있다.The condenser may include two condensers, and the condensers may be spaced apart from the upper surface of the heat reduction chamber. The two condensers may alternatively condense the magnesium vapor.

상기 응축기는 열환원 챔버의 상부 외측면에 접선방향을 따라 배치되어 열환원 챔버에 연결 설치될 수 있다. The condenser may be arranged along the tangential direction on the upper outer surface of the thermal reduction chamber and connected to the thermal reduction chamber.

상기 응축기에 연결되어 응축기 내부에 진공을 형성하는 진공펌프를 더 포함할 수 있다. And a vacuum pump connected to the condenser to form a vacuum inside the condenser.

상기 버너는 열환원 챔버 내부에 연장 설치되고, 외측면에는 외측으로 돌출되어 단광 사이로 연장되고 외주면을 따라 간격을 두고 배치되어 단광에 열을 전달하는 복수개의 핀이 형성된 구조일 수 있다. The burner may include a plurality of fins extending inside the thermal reduction chamber and protruding outwardly from the outer side, extending between the two ends of the burner, spaced apart along the outer circumferential surface of the thermal reduction chamber,

상기 공급부는 단광 성형기에 연결되어 성형된 단광이 수용되는 장입호퍼와, 상기 열환원 챔버 상단에 설치되고 장입호퍼의 단광공급라인과 연결되어 단광이 투입되는 투입관, 상기 장입호퍼의 단광공급라인에 설치되어 단광공급라인을 개폐하는 진공 차단밸브를 포함할 수 있다.The supply unit includes a charging hopper for receiving a single beam formed by being connected to a single-beam molding machine, a charging tube installed at an upper end of the thermal reduction chamber and connected to a single-beam supply line of the charging hopper, And may include a vacuum shut-off valve that opens and closes the single light supply line.

상기 배출부는 상기 열환원 챔버 하단에 연통 설치되어 슬래그가 저장되는 배출챔버와, 상기 배출챔버 하단을 개폐하는 하단 진공밸브, 상기 배출챔버의 상단을 개폐하는 하단 진공밸브를 포함할 수 있다.The discharge unit may include a discharge chamber communicating with a lower end of the thermal reduction chamber to store slag, a lower vacuum valve for opening and closing the discharge chamber lower end, and a lower vacuum valve for opening and closing an upper end of the discharge chamber.

상기 열환원챔버 하부에 설치되어 슬래그를 냉각시키고 열을 회수하는 열교환부를 더 포함할 수 있다. And a heat exchange unit installed under the thermal reduction chamber to cool the slag and recover the heat.

상기 열교환부는 상기 열환원 챔버 하단과 상기 배출챔버 사이에 연통 설치되는 열교환챔버와, 열교환챔버 내부에 설치되고 냉각 매체가 유통되는 냉각관, 상기 냉각관으로 냉각용 매체를 유통시키는 구동부를 포함할 수 있다. The heat exchange unit may include a heat exchange chamber provided in communication with the lower end of the thermal reduction chamber and the discharge chamber, a cooling pipe installed in the heat exchange chamber and through which the cooling medium flows, and a driving unit for circulating the cooling medium through the cooling pipe. have.

상기 열교환부는 냉각 매체가 공기이고, 냉각관을 거쳐 가열된 공기는 상기 버너로 공급되는 구조일 수 있다.The heat exchanger may be configured such that the cooling medium is air and the heated air is supplied to the burner.

본 실시예의 마그네슘 제조 방법은, 단광을 열환원 챔버로 공급하는 단계, 열환원 챔버에서 단광을 가열하여 마그네슘 증기를 생성하는 단계, 마그네슘 증기를 열환원 챔버에서 열환원 챔버 외부에 배치된 응축기로 공급하는 단계, 응축기에서 마그네슘 증기를 응축하는 단계, 응축된 마그네슘을 고상으로 분리 배출하는 단계를 포함하고, 상기 마그네슘 분리 배출시, 열환원 챔버와 응축기의 연결을 차단하고 열환원 챔버에서 단광 가열 과정을 계속 진행하는 구조일 수 있다. The magnesium production method of this embodiment includes the steps of supplying monochromatic light to a thermal reduction chamber, generating magnesium vapor by heating monochromatic light in the thermal reduction chamber, supplying magnesium vapor to the condenser disposed outside the thermal reduction chamber in the thermal reduction chamber A step of condensing the magnesium vapor in the condenser, and a step of separating and discharging the condensed magnesium into a solid phase. In the magnesium separation and discharge, the connection between the heat reduction chamber and the condenser is cut off, It may be a structure that continues.

상기 마그네슘 증기의 응축 단계는 두 개의 응축기로 마그네슘 증기를 교대로 공급하여 마그네슘 증기를 교대로 응축시키는 구조일 수 있다.The condensing step of the magnesium vapor may be a structure in which magnesium vapor is alternately supplied by alternately supplying magnesium vapor with two condensers.

상기 마그네슘 증기 공급 단계는 열환원 챔버에서 생성된 마그네슘 증기를 열환원 챔버의 접선 방향으로 이동시켜 공급하는 구조일 수 있다.The magnesium vapor supplying step may be a structure for supplying the magnesium vapor generated in the thermal reduction chamber by moving the magnesium vapor in the tangential direction of the thermal reduction chamber.

상기 마그네슘 증기 공급 단계는 응축기 내에 진공압을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The magnesium vapor supply step may include forming vacuum pressure in the condenser.

상기 제조 방법은 열환원 공정이 완료된 슬래그를 배출하는 단계를 더 포함하고, 상기 슬래그 배출단계는 열환원 챔버의 하단에 연결된 배출챔버로 슬래그가 이송되는 단계와, 배출챔버 상단을 차단하는 단계, 배출챔버 하단을 개방하여 슬래그를 배출하는 단계, 배출챔버 하단을 차단하는 단계, 배출챔버 상단을 개방하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the slag discharging step includes the steps of transferring slag to a discharge chamber connected to the lower end of the thermal reduction chamber, blocking the upper end of the discharge chamber, discharging Opening the bottom of the chamber to drain the slag, blocking the bottom of the discharge chamber, and opening the top of the discharge chamber.

상기 제조 방법은 슬래그 배출 전에 슬래그를 냉각하며 슬래그의 열을 회수하는 열회수 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include a heat recovery step of recovering the heat of the slag by cooling the slag before discharging the slag.

상기 제조 방법은 열회수 단계에서 가열된 공기를 열환원 챔버의 버너용 공기로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include supplying air heated in the heat recovery step to air for burner in the thermal reduction chamber.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 종래 반응관을 열환원로 챔버에 장착하고 외부 가열하여 반응관 별로 크라운을 회수하는 방식과 달리, 자기열교환식 가스버너에 의한 내부가열방식을 통해 다량의 단광원료를 하나의 진공 밀폐형 열환원 챔버에 장입하고 가열하고, 열환원 챔버 외측에 연결되고 진공펌프에 의해 진공 조건을 갖는 복수개의 응축기를 통해 마그네슘 크라운을 제조할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, unlike the conventional method in which the reaction tube is mounted in the heat reduction chamber and the crown is recovered for each reaction tube by external heating, the internal heating method using the self- It is possible to manufacture the magnesium crown through the plurality of condensers having the vacuum condition by the vacuum pump connected to the outside of the thermal reduction chamber and heating the raw material in one vacuum sealed thermal reduction chamber.

또한, 열환원 챔버 좌우 측면상에 연결된 복수의 응축기를 통해 응축작업을 교대로 수행하므로 장입배출시간을 최소화하면서 응축기에 석출된 마그네슘 크라운의 회수율을 최대화하고 마그네슘의 생산효율을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, since the condensing operation is alternately performed through the plurality of condensers connected on the left and right sides of the thermal reduction chamber, the recovery rate of the magnesium crown deposited on the condenser can be maximized and the production efficiency of the magnesium can be improved while minimizing the charging and discharging time.

또한, 단광을 연속적으로 장입하고 배출하면서, 응축기의 교대 작업을 통해 연속적으로 마그네슘을 생산할 수 있게 된다.Further, the magnesium can be continuously produced through the alternating operation of the condenser while continuously charging and discharging the single light.

또한, 열환원 챔버에 설치된 응축기를 통해 진공펌프가 연결되어 열환원 챔버와 응축기를 동시에 진공분위기로 만들 수 있어, 진공 열환원 반응이 용이하게 이루어진다.In addition, a vacuum pump is connected through a condenser provided in the heat reduction chamber, so that the heat reduction chamber and the condenser can be simultaneously brought into a vacuum atmosphere, thereby facilitating the vacuum heat reduction reaction.

또한, 열환원 챔버에 대해 응축기가 접선방향으로 연결됨으로써, 응축기에 마그네슘 증기의 유입을 용이하게 하는 동시에 응축기 내에서 마그네슘 증기의 유동에 의해 응축이 용이하게 된다.Further, the condenser is tangentially connected to the thermal reduction chamber, thereby facilitating the introduction of magnesium vapor into the condenser and facilitating condensation by the flow of magnesium vapor in the condenser.

또한, 열환원 챔버 하단부로 배출되는 환원 슬래그의 열을 회수하여 재이용함으로써, 마그네슘 제조에 소요되는 에너지 사용량을 보다 줄일 수 있게 된다.In addition, the heat of the reducing slag discharged to the lower end of the thermal reduction chamber is recovered and reused, so that the energy consumption for manufacturing magnesium can be further reduced.

도 1은 본 실시예에 따른 열환원 장치의 구성을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 열환원 장치의 개략적인 평면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a thermal reduction apparatus according to this embodiment.
2 is a schematic plan view of the thermal reduction apparatus according to the present embodiment.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1은 본 실시예에 따른 열환원 장치의 구성을 도시한 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 실시예에 따른 열환원 장치의 개략적인 평면도이다.Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a thermal reduction apparatus according to the present embodiment, and Fig. 2 is a schematic plan view of a thermal reduction apparatus according to this embodiment.

마그네슘 제조공정은, 제조된 마그네슘 단광을 열환원 반응이 이루어지는 열환원 챔버에 장입하고 가열하여 마그네슘 증기를 생성한 후, 마그네슘 증기를 응축하는 과정을 거친다.In the magnesium manufacturing process, the produced magnesium monochromes are charged into a thermal reduction chamber where a thermal reduction reaction is performed, heated to produce magnesium vapor, and then magnesium vapor is condensed.

단광 제조를 위해, 먼저 광산에서 채굴되는 백운석(Dolomite)을 일정한 입도로 분쇄한 후, 소성로를 통해 소성하여 소성 돌로마이트를 제조한다. 이어서, 환원제로 사용되는 실리콘(Si)을 약 70%이상(통상은 72∼85%) 함유하는 페로실리콘과 형석을 일정비율로 첨가하여 분쇄하고 혼합한 후 성형기(200)에서 성형하여 단광을 형성하게 된다. 제조된 단광은 성형기(200) 하부에 연결된 장입호퍼(111)를 통해 열환원 챔버(120)로 공급된다. For the production of single-phase light, dolomite mined in a mine is first pulverized to a predetermined particle size, and then fired through a firing furnace to produce fired dolomite. Subsequently, ferrosilicon and fluorite containing about 70% or more (usually 72 to 85%) of silicon (Si) used as a reducing agent are added at a certain ratio and pulverized and mixed, and then molded in a molding machine 200 to form single . The produced single light is supplied to the heat reduction chamber 120 through the charging hopper 111 connected to the lower portion of the molding machine 200.

열환원 챔버(120)에 구비된 버너(122)를 이용하여 장입된 단광을 고온으로 가열하면서 열환원 챔버 내부를 진공 분위기로 만들어주면 다음과 같은 반응식 1에 의해 마그네슘 증기와 환원슬래그가 만들어진다.The magnesium vapor and the reducing slag are produced according to the following reaction formula 1 when the inside of the thermal reduction chamber is made to be a vacuum atmosphere while the single light charged by the burner 122 provided in the heat reduction chamber 120 is heated to a high temperature.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

2MgOCaO + Si(Fe) → 2Mg + Ca2SiO4 + Fe2MgOCaO + Si (Fe) → 2Mg + Ca 2 SiO 4 + Fe

여기서 촉매로는 분말상의 CaF2 를 혼합하여 사용한다.Here, CaF 2 in powder form is used as a catalyst.

생성된 마그네슘 증기는 응축기(120)를 통해 응축되어 마그네슘 크라운으로 제조되고 환원슬래그는 열환원 챔버(111)에서 배출 처리된다.The generated magnesium vapor is condensed through the condenser 120 to be made into a magnesium crown, and the reducing slag is discharged from the heat reduction chamber 111.

본 실시예의 열환원 장치(100)는 단광의 공급과 슬래그의 배출이 이루어지는 과정에서 마그네슘 증기의 생성과 응축이 연속적으로 수행되어 마그네슘을 연속적으로 생산할 수 있게 된다.In the heat reducing apparatus 100 of the present embodiment, the generation and condensation of magnesium vapor are continuously performed in the process of supplying monochromatic light and discharging slag, so that magnesium can be continuously produced.

도 1은 본 실시예에 따른 마그네슘 제조용 열환원 장치를 도시하고 있다. Fig. 1 shows a thermal reduction apparatus for producing magnesium according to this embodiment.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 마그네슘 제조용 열환원 장치(100)는 원료인 단광을 수용하며 열환원 공정이 이루어지는 열환원 챔버(120)와, 상기 열환원 챔버(120) 내부에 설치되어 단광을 가열하는 적어도 하나 이상의 버너(122), 상기 열환원 챔버(120) 상단에 연결되어 단광을 공급하는 공급부(110), 상기 열환원 챔버(120) 하단에 설치되어 열환원 공정이 완료된 슬래그를 배출하는 배출부(150), 상기 열환원 챔버(120) 외부에 배치되고 열환원 챔버(120)와 선택적으로 연결되어 마그네슘 증기의 응축이 이루어지는 적어도 하나 이상의 응축기(130)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the thermal reduction apparatus 100 for manufacturing magnesium according to the present embodiment includes a thermal reduction chamber 120 that receives a source of monochromatic light and performs a thermal reduction process, A supply part 110 connected to the upper end of the heat reduction chamber 120 to supply a single light; a heat recovery unit 120 installed at a lower end of the heat reduction chamber 120 to perform a heat reduction process; At least one condenser 130 disposed outside the heat reduction chamber 120 and selectively connected to the heat reduction chamber 120 to condense the magnesium vapor.

또한, 상기 열환원 장치(100)는 상기 응축기(130)에 연결되어 응축기(130) 내부에 진공을 형성하는 진공펌프(140)를 더 포함한다.The thermal reduction apparatus 100 further includes a vacuum pump 140 connected to the condenser 130 to form a vacuum inside the condenser 130.

본 실시예에서 상기 진공펌프(140)는 응축기(130)에 연결되어, 응축기(130) 및 응축기(130)와 연결된 열환원 챔버(120) 내부에 진공을 형성하게 된다. 이에, 열환원 챔버(120) 내부 가스는 열환원 챔버(120)에서 응축기(130)를 통해 진공펌프(140)로 흡입 배출되므로, 열환원 챔버(120) 내부에서 응축기(130)로의 가스 흐름이 형성된다. 따라서, 열환원 챔버(120) 내에서 생성된 마그네슘 증기는 진공펌프(140)의 구동에 따라 응축기(130)로 이동하게 된다.The vacuum pump 140 is connected to the condenser 130 to form a vacuum inside the thermal reduction chamber 120 connected to the condenser 130 and the condenser 130. The gas in the heat reduction chamber 120 is sucked and discharged through the heat reduction chamber 120 through the condenser 130 and the vacuum pump 140 so that the gas flow to the condenser 130 inside the heat reduction chamber 120 . Accordingly, the magnesium vapor generated in the heat reduction chamber 120 moves to the condenser 130 according to the driving of the vacuum pump 140.

상기 공급부(110)는 단광 성형기(200)에 연결되어 성형된 단광이 수용되는 장입호퍼(111)와, 상기 열환원 챔버(120) 상단에 설치되고 장입호퍼의 단광공급라인(112)과 연결되어 단광이 투입되는 투입관(114), 상기 장입호퍼의 단광공급라인에 설치되어 단광공급라인을 개폐하는 진공 차단밸브(116)를 포함한다.The supply unit 110 is connected to the single light supply line 112 of the charging hopper and is installed at the upper end of the heat reduction chamber 120, And a vacuum shut-off valve 116 installed on the single-beam supply line of the charging hopper and opening and closing the single-beam supply line.

상기 진공 차단밸브(116)는 단광 공급시 개방작동되어 단광공급라인(112)을 통해 열환원 챔버(120) 내부로 단광을 공급하고, 단광을 공급하지 않을 때에는 단광공급라인(112)을 차단하여 열환원 챔버(120) 내부의 진공압을 유지시킨다. 상기 공급부(110)는 필요시 진공 차단밸브(116)를 개방하여 단광을 열환원 챔버(120)에 공급한다. 본 실시예의 열환원 장치는 공급부(110)를 통해 단광을 계속 열환원 챔버(120)로 공급하여 마그네슘 증기를 연속적으로 생산할 수 있게 된다.The vacuum shut-off valve 116 is opened when the single light is supplied to supply single light into the heat reduction chamber 120 through the single light supply line 112 and shut off the single light supply line 112 when the single light is not supplied Thereby maintaining the vacuum pressure inside the thermal reduction chamber 120. The supply unit 110 opens the vacuum shut-off valve 116 to supply the single light to the heat reduction chamber 120, if necessary. The heat reducing apparatus of the present embodiment can continuously supply the single light to the heat reduction chamber 120 through the supply unit 110 to continuously produce the magnesium vapor.

열환원 챔버(120)는 예를 들어 원통형태로 이루져 진공열환원 반응이 실시되는 반응관(retort)으로, 상부에 설치된 투입관(114)을 통해 단광이 공급되고, 하부에 설치된 배출부(150)를 통해 슬래그가 배출된다.The heat reduction chamber 120 is, for example, a cylindrical tube and is a reaction tube through which a vacuum heat reduction reaction is performed. The heat reduction chamber 120 is supplied with a single light through an injection pipe 114 installed at an upper portion thereof, 150). ≪ / RTI >

열환원 챔버(120)는 내부에 소성돌로마이트, 페로실리콘 및 형석분말이 혼합 성형된 성형체 단광을 수용한다. 열환원 챔버(120)의 내부로 단광을 가열하는 열원으로써, 복수개의 자기 열교환식 버너(122)가 배열 설치된다. 상기 자기 열교환식 버너(122)는 석탄가스나 LNG가스 등을 열원으로 사용하여 연소열을 생성한다.The thermal reduction chamber 120 accommodates a molded body monofilament in which fired dolomite, ferrosilicon, and fluorite powder are mixed and molded therein. A plurality of magnetic heat exchanging burners 122 are arranged as a heat source for heating the single light to the inside of the heat reduction chamber 120. The self heat exchanging burner 122 generates combustion heat by using coal gas, LNG gas, or the like as a heat source.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 자기 열교환식 버너(122)는 원통형태의 열환원 챔버(120) 내부에 간격을 두고 배열 설치된다. 상기 자기 열교환식 버너(122)는 열환원 챔버(120) 상단에 설치되어 열환원 챔버(120) 내부에 수직으로 연장된다. As shown in FIG. 2, the self-heat-exchange type burners 122 are arranged in a space within a cylindrical heat reduction chamber 120. The self heat exchanging burner 122 is installed at the upper end of the thermal reduction chamber 120 and extends vertically into the thermal reduction chamber 120.

또한, 상기 버너(122)의 외측면에는 외측으로 돌출되어 단광 사이로 연장되는 복수개의 핀(124)이 설치된다. 상기 핀(124)은 버너(122)의 외주면을 따라 간격을 두고 설치되며, 각 핀(124)은 버너(122)의 축방향을 따라 길게 연장형성된다. 상기 핀은 버너(122)의 열을 단광에 전달하게 된다. 이에, 열환원 챔버(120) 내부에 장입된 단광에 고른 열을 가할 수 있게 된다. 상기 자기 열교환식 버너(122)는 단광을 열환원 반응 온도까지 승온하여 일정한 온도로 유지시키게 된다. 열환원 반응을 통해 열환원 챔버(120) 내에서 마그네슘 증기가 생성된다.Further, a plurality of fins 124 protruding outwardly and extending between the light ends are provided on the outer surface of the burner 122. The pins 124 are spaced apart along the outer circumferential surface of the burner 122 and each pin 124 is elongated along the axial direction of the burner 122. The pin transfers the heat of the burner 122 to the single light. Accordingly, it is possible to apply even heat to the single light charged in the thermal reduction chamber 120. The self heat exchanging burner 122 raises the temperature of the single light to the heat reduction reaction temperature and maintains it at a constant temperature. Magnesium vapor is produced in the thermal reduction chamber 120 through a thermal reduction reaction.

상기 열환원 챔버(120)는 열손실을 최소화하기 위해, 내부는 단열재인 내화물로 축조되며, 외부와 밀폐되어 내부에 진공분위기를 형성 유지할 수 있도록 외피는 철 재질로 이루어질 수 있다. In order to minimize heat loss, the thermal reduction chamber 120 is formed of a refractory material, which is a heat insulating material, and the outer shell may be made of an iron material so that the inside of the thermal reduction chamber 120 is sealed with the outside and a vacuum atmosphere is formed therein.

이에, 단광은 열환원 챔버(120) 상부를 통해 장입되고 열환원 챔버(120) 내부에서 고온대를 거쳐 하부로 서서히 이동하면서 승온과 함께 열환원 반응이 진공 하에서 진행된다. 열환원 챔버(120) 내부의 고온 반응대에서 열환원 반응에 의해 생성되는 마그네슘 증기는 진공펌프(140)에 의해 압력차에 의해 단광층을 빠져나와 열환원 챔버(120) 외측에 배치된 응축기(130)로 이동되고, 응축기(130)에서 마그네슘 증기는 고상의 응축 크라운으로 형성된다. 그리고, 열환원 챔버(120) 고온대에서 환원이 완료된 슬래그는 하부로 서서히 이동하여 열환원 챔버(120) 하단에 연결된 배출부(150)를 통해 일정한 간격으로 배출 처리된다.Accordingly, the single light is charged through the upper part of the thermal reduction chamber 120 and gradually moved to the lower part through the high temperature zone inside the thermal reduction chamber 120, and the thermal reduction reaction proceeds under vacuum with the temperature rise. The magnesium vapor generated by the thermal reduction reaction in the high temperature reaction chamber inside the thermal reduction chamber 120 is discharged from the single-layered layer by the pressure difference by the vacuum pump 140, 130, and the magnesium vapor in the condenser 130 is formed into a solid condensed crown. The slag, which has been reduced in the high temperature zone of the heat reduction chamber 120, is gradually moved to the lower portion and discharged through the discharge unit 150 connected to the lower end of the heat reduction chamber 120 at a predetermined interval.

본 실시예에서, 상기 응축기(130)는 두 개가 구비되어 열환원 챔버(120)의 상부 측면에 대향 배치된다. 상기 두 개의 응축기(130)에는 각각 진공펌프(140)가 연결된다. In this embodiment, two condensers 130 are provided and are disposed opposite the upper side of the thermal reduction chamber 120. A vacuum pump 140 is connected to each of the two condensers 130.

상기 두 개의 응축기(130)는 서로 교대로 마그네슘 증기를 응축시키는 구조로 되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 응축기(130)는 열환원 챔버(120)의 상부 외측면에 접선방향을 따라 배치되어 열환원 챔버(120)에 연결 설치된다. 이에, 열환원 챔버(120)에서 생성된 마그네슘 증기가 열환원 챔버(120)의 내주면을 따라 흐르면서 열환원 챔버(120)에 접선방향으로 배치된 응축기(130)로 보다 용이하게 흘러 나갈 수 있게 된다. 따라서, 마그네슘 증기를 응축기(130)로 보다 원활하게 이동시킬 수 있고, 더불어 응축기(130) 내에서 마그네슘 증기의 유동에 의해 응축이 보다 용이하게 진행될 수 있다.The two condensers 130 have a structure in which magnesium vapor is condensed alternately with each other. 2, the condenser 130 is disposed along the tangential direction on the upper outer surface of the thermal reduction chamber 120, and is connected to the thermal reduction chamber 120. As shown in FIG. The magnesium vapor generated in the thermal reduction chamber 120 flows along the inner circumferential surface of the thermal reduction chamber 120 and flows more easily into the condenser 130 arranged in the tangential direction to the thermal reduction chamber 120 . Accordingly, the magnesium vapor can be more smoothly transferred to the condenser 130, and condensation can proceed more easily by the flow of the magnesium vapor in the condenser 130.

상기 응축기(130)는 열환원 챔버(120)에 대해 별도로 구비되어 열환원 챔버(120)의 측면에 분리가능하게 장착된다. 상기 열환원 챔버(120)의 측면에는 접선방향으로 연결관(132)이 연통 설치되고, 상기 연결관(132)에 응축기(130)가 연결 설치된다. 상기 연결관(132)에는 연결관(132)을 선택적으로 개폐하는 차단밸브(134)가 설치된다. 상기 연결관(132)은 차단밸브(134)를 고열로부터 보호하기 위해 내부에 불활성가스가 공급되는 구조일 수 있다.The condenser 130 is separately provided for the heat reduction chamber 120 and is detachably mounted on the side of the heat reduction chamber 120. A connection pipe 132 is connected to the side of the thermal reduction chamber 120 in a tangential direction and a condenser 130 is connected to the connection pipe 132. The connection pipe 132 is provided with a shutoff valve 134 for selectively opening and closing the connection pipe 132. The connection pipe 132 may be structured such that an inert gas is supplied therein to protect the shutoff valve 134 from high temperature.

상기 차단밸브(134)는 응축기(130)로 유입되는 마그네슘 증기를 차단하며, 열환원 챔버(120) 내부와 응축기(130) 사이를 밀폐하여 열환원 챔버(120) 내부의 진공을 유지한다. 상기 두 개의 응축기(130)에 연결된 각 차단밸브(134)는 각각 교대로 작동하여 각 응축기(130)에 마그네슘 증기를 교대로 공급하게 된다. The shutoff valve 134 blocks the magnesium vapor flowing into the condenser 130 and closes the space between the heat reduction chamber 120 and the condenser 130 to maintain a vacuum inside the heat reduction chamber 120. The shut-off valves 134 connected to the two condensers 130 alternately operate to supply magnesium vapor to the respective condensers 130 alternately.

열환원 챔버(120)에 설치된 상기 두 개의 응축기(130)는 열환원 챔버(120)에 장입되는 단광의 양을 기반으로 일정한 시간 주기로 차단밸브(134)를 교대로 개방 작동함으로써, 마그네슘 증기를 응축시키게 된다. The two condensers 130 installed in the thermal reduction chamber 120 alternately open the shutoff valve 134 at regular time intervals based on the amount of the single light charged into the thermal reduction chamber 120, .

응축기(130)에서 마그네슘 증기의 응축이 완료되면, 연결관(132)에 설치된 차단밸브(134)를 폐쇄 작동하여 열환원 챔버(120)와 응축기(130) 사이를 차단한다. 그리고 응축기(130) 선단에 설치된 커버(136)를 개방하고, 응축기(130) 내부에 배치되어 마그네슘 증기가 크라운으로 응축된 응축튜브(138)를 외부로 인출하여 마그네슘 크라운을 분리 수거한다. 응축기(130)에는 새로운 응축튜브를 설치하고 응축기 선단의 뚜껑을 닫아 다음 응축 공정을 준비한다.When the condensation of the magnesium vapor is completed in the condenser 130, the shutoff valve 134 installed in the connection pipe 132 is closed to block the connection between the heat reduction chamber 120 and the condenser 130. The cover 136 installed at the front end of the condenser 130 is opened and the magnesium crown is separated and collected by discharging the condensation tube 138 disposed inside the condenser 130 and condensed with the magnesium vapor as the crown. A new condensation tube is installed in the condenser 130, and the lid of the condenser tip is closed to prepare the next condensation process.

상기한 구조 외에, 연결관(132)에서 응축기(130) 자체를 분리시키는 구조 역시 적용가능하다. 즉, 연결관(132)에서 응축기(130)를 분리하고 분리된 응축기(130)에서 마그네슘 크라운을 분리 수거한다. 응축기(130)가 분리된 연결관(132)에는 새로운 응축기를 장착하여 다음 응축 공정을 준비한다. In addition to the above structure, a structure for separating the condenser 130 itself from the coupling pipe 132 is also applicable. That is, the condenser 130 is separated from the connecting pipe 132 and the magnesium crown is separated and collected from the separated condenser 130. A new condenser is installed in the connection pipe 132 from which the condenser 130 is separated to prepare for the next condensation process.

두 개의 응축기(130) 중 하나의 응축기(130)를 통해 마그네슘 크라운의 분리 작업을 진행하는 중에, 다른 응축기(130)는 차단밸브(134)를 개방하여 마그네슘 증기가 응축기(130)로 이동되도록 함으로써, 마그네슘의 응축 작업을 진행할 수 있다.During the separation operation of the magnesium crown through one of the two condensers 130, the other condenser 130 opens the shut-off valve 134 so that the magnesium vapor is moved to the condenser 130 , And magnesium can be condensed.

이와 같이, 두 개의 응축기(130) 중 하나는 차단밸브(134)가 개방되어 응축 작업을 수행하고 나머지 응축기(130)는 차단밸브(134)가 닫혀진 상태에서 응축된 마그네슘 크라운의 분리 수거 작업을 수행할 수 있다. 이에, 두 개의 응축기(130)가 교대로 마그네슘을 응축시킴으로써 마그네슘 크라운의 분리 수거시에도 계속해서 마그네슘 증기의 응축작업이 진행되어 마그네슘의 생산 효율을 극대화할 수 있게 된다.In this way, one of the two condensers 130 performs the condensation operation by opening the shutoff valve 134, and the remaining condenser 130 performs the separated collecting operation of the condensed magnesium crown in a state where the shutoff valve 134 is closed can do. Accordingly, the two condensers 130 alternately condense the magnesium, so that the magnesium vapor continues to be condensed even when the magnesium crown is separated and collected, thereby maximizing the production efficiency of magnesium.

열환원 챔버(120) 상부를 통해 장입된 단광은 하부로 서서히 이동하면서 승온, 열환원 과정을 거치면서 함유된 마그네슘 성분이 증기화하여 제거되고 슬래그화된다. 단광에서 마그네슘 성분이 제거되고 남은 잔재물인 슬래그는 열환원 챔버(120) 상부로 단광이 공급됨에 따라 하부로 서서히 이동되어 배출부(150)를 통해 열환원 챔버(120)에서 배출 처리된다.The single light charged through the upper part of the heat reduction chamber 120 is gradually moved to the lower part, and the magnesium component contained therein is vaporized and removed by slagging as the temperature is increased and the heat is reduced. The slag, which is the remnant of the magnesium, is removed from the heat reduction chamber 120 through the discharge unit 150 as the monochromatic light is supplied to the upper part of the heat reduction chamber 120.

본 실시예에서, 상기 배출부(150)는 상기 열환원 챔버(120) 하단에 연통 설치되어 슬래그가 저장되는 배출챔버(152)와, 상기 배출챔버(152) 하단을 개폐하는 하단 진공밸브(156), 상기 배출챔버(152)의 상단을 개폐하는 상단 진공밸브(154)를 포함한다. The discharge unit 150 includes a discharge chamber 152 in which slag is stored and installed at the lower end of the thermal reduction chamber 120 and a lower vacuum valve 156 for opening and closing the lower end of the discharge chamber 152. [ And an upper vacuum valve 154 for opening and closing the upper end of the discharge chamber 152.

또한, 본 장치는 상기 열환원 챔버(120) 하부에 설치되어 슬래그를 냉각시키고 열을 회수하는 열교환부(160)를 더 포함한다. 상기 열교환부(160)는 상기 열환원 챔버(120) 하단과 상기 배출챔버(152) 사이에 연통 설치되는 열교환 챔버(162)와, 열교환 챔버(162) 내부에 설치되고 냉각 매체가 유통되는 냉각관(164), 상기 냉각관(164)으로 냉각용 매체를 유통시키는 구동부(166)를 포함할 수 있다. 상기 열교환부(160)는 냉각 매체가 공기이고, 냉각관(164)을 거쳐 가열된 공기는 상기 버너(122)로 공급되는 구조일 수 있다. 상기 구동부(166)는 예를 들어 송풍용 펌프일 수 있다.The apparatus further includes a heat exchange unit 160 disposed under the heat reduction chamber 120 to cool the slag and recover heat. The heat exchange unit 160 includes a heat exchange chamber 162 communicating with the lower end of the thermal reduction chamber 120 and the discharge chamber 152 and a cooling pipe 162 installed inside the heat exchange chamber 162, (164), and a driving unit (166) for circulating the cooling medium through the cooling pipe (164). The heat exchanger 160 may be configured such that the cooling medium is air and the heated air is supplied to the burner 122 through the cooling pipe 164. The driving unit 166 may be, for example, a blowing pump.

상기 열교환 챔버(162)는 열환원 챔버(120) 하단과 배출챔버(152) 사이에 연결 설치된다. 상기 열교환 챔버(162)는 열환원 챔버(120)의 하단으로 열환원 챔버(120) 내부에 설치되는 버너(122)가 없는 영역으로 이해할 수 있다. 슬래그는 버너(122)가 없는 열교환 챔버(162)로 이동되면서 서서히 냉각된다. The heat exchange chamber 162 is connected between the lower end of the thermal reduction chamber 120 and the discharge chamber 152. The heat exchange chamber 162 is an area without the burner 122 installed in the heat reduction chamber 120 as the lower end of the heat reduction chamber 120. The slag is gradually cooled while being moved to the heat exchange chamber 162 without the burner 122. [

상기 열교환 챔버(162)는 내부에 설치된 냉각관(164)이 설치되고, 냉각관(164)을 통해 냉각매체인 상온의 공기가 유통되어, 슬래그의 온도를 400℃ 이하로 떨어뜨리게 된다.The heat exchange chamber 162 is provided with a cooling pipe 164 provided therein and air at a normal temperature which is a cooling medium flows through the cooling pipe 164 to drop the temperature of the slag to 400 ° C or less.

이 과정에서, 냉각관(164)을 통해 상온의 공기가 고온의 슬래그를 지나면서 열교환이 이루어져 승온된다. 즉, 슬래그의 폐열을 이용하여 상온의 공기를 승온시킬 수 있게 된다. In this process, the air at room temperature is passed through the cooling pipe 164 to the high-temperature slag, and the heat exchange is performed to raise the temperature. That is, it is possible to raise the temperature of the room-temperature air by using the waste heat of the slag.

본 실시예에서, 승온된 공기는 열환원 챔버(120)에 설치된 버너(122)의 연소용 공기로 공급한다. 이에, 버려지는 슬래그의 폐열을 회수하여 버너(122)의 연소용 공기의 승온 에너지로 사용할 수 있게 된다.In this embodiment, the heated air is supplied to the combustion air of the burner 122 installed in the thermal reduction chamber 120. Thus, the waste heat of the slag to be discarded can be recovered and used as the heating energy of the combustion air of the burner 122.

열교환 챔버(162)를 거쳐 냉각된 슬래그는 서서히 아래로 이동되어 배출부(150)를 통해 배출 처리된다. 배출챔버(152)로 내려간 슬래그는 배출챔버(152) 하단에 설치된 하단 진공밸브(156)를 개방하여 외부로 배출된다. 이 때, 상기 배출챔버(152)의 상단 진공밸브(154)는 닫혀져 있는 상태로 열환원 챔버(120) 내부의 진공은 그대로 유지된다. 이에, 열환원 챔버(120) 내부에서 열환원 공정을 계속 진행하는 상태에서 배출챔버(152)의 하단 진공챔버를 개방하여 슬래그 배출 작업을 수행할 수 있다. 상기 배출챔버(152)는 진공펌프(140)와 연결되어 슬래그 배출 과정에서 일정한 진공도를 계속 유지할 수 있다.The slag cooled through the heat exchange chamber 162 is slowly moved downward and discharged through the discharge unit 150. The slag that has gone down to the discharge chamber 152 opens the lower vacuum valve 156 installed at the lower end of the discharge chamber 152 and is discharged outside. At this time, the vacuum inside the thermal reduction chamber 120 is maintained while the upper vacuum valve 154 of the discharge chamber 152 is closed. Thus, the slag discharging operation can be performed by opening the lower vacuum chamber of the discharge chamber 152 in a state of continuing the thermal reduction process inside the thermal reduction chamber 120. The discharge chamber 152 is connected to the vacuum pump 140 to maintain a constant degree of vacuum during the slag discharge process.

이하, 본 실시예에 따른 마그네슘 제조 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the magnesium manufacturing process according to this embodiment will be described.

본 실시예의 마그네슘 제조 방법은, 단광을 열환원 챔버(120)로 공급하는 단계와, 열환원 챔버(120)에서 단광을 가열하여 마그네슘 증기를 생성하는 단계, 마그네슘 증기를 열환원 챔버(120)에서 열환원 챔버(120) 외부에 배치된 응축기(130)로 공급하는 단계, 응축기(130)에서 마그네슘 증기를 응축하는 단계, 응축된 마그네슘을 고상으로 분리 배출하는 단계, 상기 마그네슘 분리 배출시, 열환원 챔버(120)와 응축기(130)의 연결을 차단하고 열환원 챔버(120)에서 단광 가열 과정을 계속 진행하는 단계를 포함한다. The magnesium manufacturing method of this embodiment includes the steps of supplying monochromatic light to the thermal reduction chamber 120, heating the monochromatic light in the thermal reduction chamber 120 to generate magnesium vapor, supplying the magnesium vapor to the thermal reduction chamber 120 A step of supplying magnesium to the condenser 130 disposed outside the heat reduction chamber 120, a step of condensing the magnesium vapor in the condenser 130, a step of separating and discharging the condensed magnesium into a solid phase, Shutting off the connection between the chamber 120 and the condenser 130 and continuing the monochromatic heating process in the heat reduction chamber 120.

성형기를 거쳐 제조된 단광은 장입호퍼에 저장되며, 필요시 열환원 챔버(120)에 계속 공급된다. 단광은 열환원 챔버(120) 내부에서 버너(122)에 의해 가열된다. 열환원 반응에 의해 단광으로부터 마그네슘 증기가 생성된다. 열환원 챔버(120)로 공급된 단광은 열환원 반응을 거치면서 아래로 하강하게 되고, 단광의 이동량에 맞춰 새로운 단광을 열환원 챔버(120)로 계속 공급한다. 이와 같이 단광을 계속 열환원 챔버(120)로 공급함으로써, 연속적으로 마그네슘 증기를 생성할 수 있게 된다.The single light produced through the molding machine is stored in the charging hopper and is continuously supplied to the heat reduction chamber 120 when necessary. The single light is heated by the burner 122 inside the heat reduction chamber 120. Magnesium vapor is generated from the single light by the thermal reduction reaction. The single light supplied to the heat reduction chamber 120 is lowered down through the thermal reduction reaction, and the new single light is continuously supplied to the heat reduction chamber 120 in accordance with the amount of movement of the single light. Thus, by continuously supplying the single light to the heat reduction chamber 120, magnesium vapor can be continuously generated.

열환원 챔버(120)에서 생성된 마그네슘 증기는 진공펌프(140)의 구동에 따라 응축기(130)에 진공압을 형성함으로써, 열환원 챔버(120)에서 응축기(130)로 이동하여 마그네슘 크라운으로 응축된다. The magnesium vapor generated in the heat reduction chamber 120 is condensed in the magnesium crown by moving to the condenser 130 in the heat reduction chamber 120 by forming the vacuum pressure in the condenser 130 according to the driving of the vacuum pump 140. [ do.

열환원 챔버(120)로 공급되는 단광의 장입 속도를 기반으로 일정 시간 경과 후 마그네슘 크라운의 응축이 완료되면 응축기(130)와 열환원 챔버(120) 사이에 설치된 차단밸브(134)가 폐쇄작동되면서 응축기(130)와 열환원 챔버(120)의 연결이 차단된다. When condensation of the magnesium crown is completed after a lapse of a predetermined time based on the charging rate of the single light supplied to the heat reduction chamber 120, the shutoff valve 134 installed between the condenser 130 and the heat reduction chamber 120 is closed The connection between the condenser 130 and the heat reduction chamber 120 is cut off.

이때, 열환원 챔버(120) 내부에서는 단광에 대한 열환원 반응이 계속 이루어져 마그네슘 증기의 생성은 계속 이루어진다. 그리고, 마그네슘 증기 응축이 완료된 응축기(130) 외에 다른쪽 응축기(130)는 열환원 챔버(120)와의 사이에 설치된 차단밸브(134)가 개방작동되면서 열환원 챔버(120)와 연결된다. 이에, 열환원 챔버(120)에서 계속 생성되는 마그네슘 증기는 다른쪽 응축기(130)로 이동되어 응축된다.At this time, in the heat reduction chamber 120, the thermal reduction reaction for the single light is continued, and the magnesium vapor is continuously generated. In addition to the condenser 130 in which the magnesium vapor condensation is completed, the other condenser 130 is connected to the heat reduction chamber 120 while the shutoff valve 134 provided between the condenser 130 and the heat reduction chamber 120 is opened. Thus, magnesium vapor continuously generated in the heat reduction chamber 120 is transferred to the other condenser 130 and condensed.

이와 같이, 두 개의 응축기(130)가 열환원 챔버(120)에 교대로 연결되어 응축 작업이 교대로 수행된다. 이에, 열환원 챔버(120)를 통해 연속적으로 마그네슘 증기를 생성하고 이를 두 개의 응축기(130)에 교대로 이동하여 응축시킬 수 있게 된다.Thus, the two condensers 130 are alternately connected to the thermal reduction chamber 120, and the condensation operation is performed alternately. Thus, magnesium vapor can be continuously generated through the heat reduction chamber 120, and the magnesium vapor can be alternately moved and condensed to the two condensers 130.

마그네슘 증기의 응축이 완료된 응축기(130)는 열교환 챔버(162)에서 분리하여 응축된 마그네슘 크라운을 분리 수거한다.The condenser 130 in which condensation of the magnesium vapor is completed separates from the heat exchange chamber 162 and separately collects the condensed magnesium crown.

일측 응축기(130)로부터 마그네슘 크라운을 분리수거하는 과정에서도 다른쪽 응축기(130)로부터 마그네슘 증기의 응축이 계속 진행되므로, 마그네슘을 연속적으로 생산할 수 있게 된다.The condensing of the magnesium vapor continues from the other condenser 130 in the process of separately collecting and collecting the magnesium crown from the one-side condenser 130, so that magnesium can be continuously produced.

또한, 본 제조 방법은 열환원 공정이 완료된 슬래그를 배출하는 단계를 더 포함한다. 상기 슬래그 배출단계는 열환원 챔버(120)의 하단에 연결된 배출챔버(152)로 슬래그가 이송되는 단계와, 배출챔버(152) 상단을 차단하는 단계, 배출챔버(152) 하단을 개방하여 슬래그를 배출하는 단계, 배출챔버(152) 하단을 차단하는 단계, 배출챔버(152) 상단을 개방하는 단계를 포함한다. 이에, 슬래그 배출 과정에서 배출챔버(152) 상단이 차단되어 열환원 챔버(120) 내부의 진공이 유지되어 열환원 챔버(120)를 통해 계속 마그네슘 증기 생성 작업을 연속적으로 수행할 수 있게 도니다. In addition, the present manufacturing method further includes a step of discharging the slag after the thermal reduction process has been completed. The slag discharging step includes transferring slag to a discharge chamber 152 connected to the lower end of the thermal reduction chamber 120, blocking the upper end of the discharge chamber 152, opening the lower end of the discharge chamber 152, Shutting off the bottom of the discharge chamber 152, and opening the top of the discharge chamber 152. Accordingly, the upper end of the discharge chamber 152 is shut off during the slag discharge process, so that the vacuum inside the thermal reduction chamber 120 is maintained, thereby continuously performing the magnesium vapor production operation through the thermal reduction chamber 120.

또한, 슬래그 배출 전에 슬래그를 냉각하며 슬래그의 열을 회수하는 열회수 단계를 더 거칠 수 있으며, 열회수 단계에서 가열된 공기는 열환원 챔버(120)의 버너(122)에 연소용 공기로 공급할 수 있다. 이에, 버너(122)의 연소용 공기 승온을 위해 별도의 에너지를 사용하지 않아도 되므로 에너지를 절감할 수 있게 된다.The heat recovery step may further include a heat recovery step for recovering the heat of the slag by cooling the slag before discharging the slag. The heated air may be supplied to the burner 122 of the heat reduction chamber 120 as combustion air. Accordingly, since energy for burning air of the burner 122 is not required to be increased, energy can be saved.

(실시예)(Example)

본 실시예에 따른 열환원 장치를 이용하여 마그네슘을 제조하였다. 열환원 장치는 내부 직경이 3m이고, 높이 1.8m이며, 내화물을 축조하여 내부에 약 5톤의 단광이 수용될 수 있는 크기로 챔버를 형성하였다. 열환원 장치에는 7개의 내부가열용 자기열교환식 버너를 설치하여, 챔버 내부를 1220℃로 가열하였다. 챔버 내부에는 약 5톤의 단광이 계속 체류할 수 있도록 상부 호퍼를 통해 단광을 연속적으로 장입하면서 환원 조업을 진행하였다. 조업 과정에서 챔버 내 반응온도는 1200℃ 이상으로 일정하게 유지하였다.Magnesium was produced using the thermal reduction apparatus according to this embodiment. The thermal reduction unit has an inner diameter of 3 m and a height of 1.8 m, and a refractory is built to form a chamber having a size capable of accommodating about 5 tons of single light therein. In the heat reduction apparatus, seven internal heating self-heat exchange burners were provided, and the inside of the chamber was heated to 1220 占 폚. The inside of the chamber was continuously loaded with single light through the upper hopper so that about 5 tons of single light could be continuously retained. The reaction temperature in the chamber was kept constant above 1200 ℃ during the operation.

본 실시예에서 사용한 단광 제조용 원료광석은 주성분의 함량이 MgO 20.67중량%, CaO가 31.05중량%인 백운석광석을 소성하여 사용하였으며, 열환원로에 장입되는 단광은 소성백운석 : 환원제(Si가 75%인 FeSi) : 형석(CaF2)를 각각 82 : 16 : 2 무게 퍼센트(wt%) 비율로 혼합하여 만들어 사용하였다.The raw material ore used in this embodiment was calcined with dolomite ore having a main component content of 20.67% by weight of MgO and 31.05% by weight of CaO, and the single light charged in the heat reduction furnace was composed of calcined dolomite: (FeSi): fluorite (CaF 2 ) were mixed at a ratio of 82: 16: 2 weight percent (wt%).

챔버내 열환원반응을 위한 진공은 챔버 측면에 설치된 수평원통형 응축기를 통해 연결된 진공펌프를 사용하여 수행하였다. 조업 중 진공도는 진공라인 상에 설치된 진공센서로 측정한 결과 0.02~0.05torr로 일정한 진공도를 나타내었다. 연속적인 열환원 조업을 통해 얻어진 마그네슘 크라운은 챔버에 설치된 직경 40cm, 길이 4m 크기인 2개의 응축기를 통해 약 6~8시간을 주기로 배출하여 1일당 3회 꼴로 크라운을 연속적으로 수거하였다.Vacuum for the thermal reduction reaction in the chamber was performed using a vacuum pump connected through a horizontal cylindrical condenser installed on the side of the chamber. During the operation, the degree of vacuum was measured with a vacuum sensor installed on the vacuum line, and the vacuum degree was 0.02 to 0.05 torr. The magnesium crown obtained through the continuous heat reduction operation was discharged through the two condensers having a diameter of 40 cm and a length of 4 m installed in the chamber for about 6 to 8 hours, and the crown was continuously collected three times per day.

본 실시예에 따른 조업 결과, 1회 배출시 크라운을 약 500kg 정도로 수거할 수 있었다. 따라서, 본 실시예의 열환원 챔버장치를 통해 1일 단광 사용량 10톤으로 약 1.5톤/1일의 크라운을 연속적으로 얻을 수 있었다. 이때 슬래그 배출량은 약 일당 8.5톤이다. 이와 같이, 본 실시예의 열환원 장치를 통해 다량의 크라운을 연속적으로 생산할 수 있음을 알 수 있다.As a result of the operation according to the present embodiment, the crown could be collected to about 500 kg at the time of one discharge. Thus, a crown of about 1.5 tons / day was continuously obtained at a single light amount of 10 tons per day through the heat reduction chamber device of this embodiment. At this time, the slag discharge amount is about 8.5 tons per day. Thus, it can be seen that a large amount of crown can be continuously produced through the thermal reduction apparatus of this embodiment.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.

100 : 열환원 장치 110 : 공급부
111 : 장입호퍼 112 : 단광공급라인
114 : 투입관 116 : 진공 차단밸브
120 : 열환원 챔버 122 : 버너
124 : 핀 130 : 응축기
132 : 연결관 134 : 차단밸브
140 : 진공펌프 150 : 배출부
152 : 배출챔버 154 : 상단 진공밸브
156 : 하단 진공밸브 160 : 열교환부
162 : 열교환 챔버 164 : 냉각관100: thermal reduction device 110:
111: charging hopper 112: single light supply line
114: inlet pipe 116: vacuum shutoff valve
120: heat reduction chamber 122: burner
124: pin 130: condenser
132: connection pipe 134: shutoff valve
140: Vacuum pump 150:
152: exhaust chamber 154: upper vacuum valve
156: lower vacuum valve 160: heat exchanger
162: heat exchange chamber 164: cooling pipe

Claims (18)

원료인 단광을 수용하며 열환원 공정이 이루어지는 열환원 챔버,
상기 열환원 챔버 내부에서 단광 사이에 설치되어 열환원 챔버 내부에서 단광을 직접 가열하는 적어도 하나 이상의 버너,
상기 열환원 챔버 상단에 연결되어 단광을 공급하는 공급부,
상기 열환원 챔버 하단에 설치되어 열환원 공정이 완료된 슬래그를 배출하는 배출부, 및
상기 열환원 챔버 외부에 배치되고 열환원 챔버와 선택적으로 연결되어 마그네슘 증기의 응축이 이루어지는 적어도 하나 이상의 응축기
를 포함하는 마그네슘 제조용 열환원 장치.A heat reduction chamber for receiving a single light source as a raw material and performing a heat reduction process,
At least one or more burners provided between the monochromatic light in the thermal reduction chamber to directly heat the monochromatic light in the thermal reduction chamber,
A supply unit connected to the upper end of the thermal reduction chamber to supply a single light,
A discharge unit installed at the lower end of the thermal reduction chamber for discharging the slag after the thermal reduction process is completed,
At least one condenser disposed outside the thermal reduction chamber and selectively connected to the thermal reduction chamber to condense the magnesium vapor,
And a heat-reducing device for producing magnesium. 제 1 항에 있어서,
상기 응축기에 연결되어 응축기 내부에 진공을 형성하는 진공펌프를 더 포함하는 마그네슘 제조용 열환원 장치.The method according to claim 1,
And a vacuum pump connected to the condenser to form a vacuum inside the condenser. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열환원챔버와 응축기를 연결하는 연결관에 설치되어 연결관을 선택적으로 개폐하는 차단밸브를 더 포함하는 마그네슘 제조용 열환원 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
And a shut-off valve installed on a connection pipe connecting the heat reduction chamber and the condenser to selectively open and close the connection pipe. 제 3 항에 있어서,
상기 응축기는 두 개가 구비되어 열환원 챔버 상부 외측면에 간격을 두고 연결되고, 상기 두 개의 응축기는 서로 교대로 마그네슘 증기를 응축시키는 구조의 마그네슘 제조용 열환원 장치.The method of claim 3,
Wherein the two condensers are connected to the outer surface of the upper part of the heat reduction chamber with a gap therebetween, and the two condensers alternately condense the magnesium vapor. 제 4 항에 있어서,
상기 응축기는 열환원 챔버의 상부 외측면에 접선방향을 따라 배치되어 열환원 챔버에 연결 설치된 마그네슘 제조용 열환원 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the condenser is disposed along a tangential direction on an upper outer surface of the heat reduction chamber and connected to the heat reduction chamber. 제 5 항에 있어서,
상기 공급부는 단광 성형기에 연결되어 성형된 단광이 수용되는 장입호퍼와, 상기 열환원 챔버 상단에 설치되고 장입호퍼의 단광공급라인과 연결되어 단광이 투입되는 투입관, 상기 장입호퍼의 단광공급라인에 설치되어 단광공급라인을 개폐하는 진공 차단밸브를 포함하는 마그네슘 제조용 열환원 장치.6. The method of claim 5,
The supply unit includes a charging hopper for receiving a single beam formed by being connected to a single-beam molding machine, a charging tube installed at an upper end of the thermal reduction chamber and connected to a single-beam supply line of the charging hopper, And a vacuum shut-off valve for opening and closing the single-light supply line. 제 6 항에 있어서,
상기 배출부는 상기 열환원 챔버 하단에 연통 설치되어 슬래그가 저장되는 배출챔버와, 상기 배출챔버 하단을 개폐하는 하단 진공밸브, 상기 배출챔버의 상단을 개폐하는 하단 진공밸브를 포함하는 마그네슘 제조용 열환원 장치.The method according to claim 6,
And a lower vacuum valve for opening and closing the upper end of the discharge chamber, wherein the discharge unit includes a discharge chamber in communication with the lower end of the thermal reduction chamber for storing slag, a lower vacuum valve for opening and closing the lower end of the discharge chamber, . 제 7 항에 있어서,
상기 열환원챔버 하부에 설치되어 슬래그를 냉각시키고 열을 회수하는 열교환부를 더 포함하는 마그네슘 제조용 열환원 장치.8. The method of claim 7,
And a heat exchange unit provided below the heat reduction chamber for cooling the slag and recovering heat. 제 8 항에 있어서,
상기 열교환부는 상기 열환원 챔버 하단과 상기 배출챔버 사이에 연통 설치되는 열교환챔버와, 열교환챔버 내부에 설치되고 냉각 매체가 유통되는 냉각관, 상기 냉각관으로 냉각용 매체를 유통시키는 구동부를 포함하는 마그네슘 제조용 열환원 장치.9. The method of claim 8,
Wherein the heat exchanging unit includes a heat exchange chamber provided in communication with the lower end of the heat reduction chamber and the discharge chamber, a cooling tube provided inside the heat exchange chamber and through which the cooling medium flows, and a driving unit for circulating the cooling medium through the cooling tube. Thermal reduction apparatus for manufacturing. 제 9 항에 있어서,
상기 열교환부는 냉각 매체가 공기이고, 냉각관을 거쳐 가열된 공기는 상기 버너로 공급되는 구조의 마그네슘 제조용 열환원 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the heat exchanger is configured such that the cooling medium is air and the heated air is supplied to the burner. 제 10 항에 있어서,
상기 버너는 열환원 챔버 내부에 연장 설치되고, 외측면에는 외측으로 돌출되어 단광 사이로 연장되고 외주면을 따라 간격을 두고 배치되어 단광에 열을 전달하는 복수개의 핀이 형성된 구조의 마그네슘 제조용 열환원 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the burner is extended inside the heat reduction chamber and has a plurality of fins protruding outwardly from the outer side to extend between the minute lights and spaced apart along the outer circumferential surface to transmit heat to the minute light. 단광을 열환원 챔버로 공급하는 단계, 열환원 챔버 내부에 설치된 적어도 하나 이상의 버너를 통해 열환원 챔버 내의 단광을 직접 가열하여 마그네슘 증기를 생성하는 단계, 마그네슘 증기를 열환원 챔버에서 열환원 챔버 외부에 배치된 응축기로 공급하는 단계, 응축기에서 마그네슘 증기를 응축하는 단계, 및 응축된 마그네슘을 고상으로 분리 배출하는 단계를 포함하고,
상기 마그네슘 분리 배출시, 열환원 챔버와 응축기의 연결을 차단하고, 열환원 챔버에서 단광 가열 과정을 계속 진행하는 마그네슘 제조 방법.A step of supplying a single light to the heat reduction chamber, directly heating the single light in the heat reduction chamber through at least one or more burners installed in the heat reduction chamber to generate magnesium vapor, and supplying magnesium vapor to the outside of the heat reduction chamber To a placed condenser, condensing the magnesium vapor in the condenser, and separating and discharging the condensed magnesium in solid phase,
Wherein the magnesium is separated and discharged, the connection between the heat reduction chamber and the condenser is cut off, and the single heat heating process is continued in the heat reduction chamber. 제 12 항에 있어서,
상기 마그네슘 증기 공급 단계는 응축기 내에 진공압을 형성하는 단계를 포함하는 마그네슘 제조 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the magnesium vapor supplying step comprises forming a vacuum pressure in the condenser. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 마그네슘 증기의 응축 단계는 두 개의 응축기로 마그네슘 증기를 교대로 공급하여 마그네슘 증기를 교대로 응축시키는 마그네슘 제조 방법.The method according to claim 12 or 13,
Wherein the magnesium vapor is condensed by alternately supplying magnesium vapor with two condensers to alternately condense the magnesium vapor. 제 14 항에 있어서,
상기 마그네슘 증기 공급 단계는 열환원 챔버에서 생성된 마그네슘 증기를 열환원 챔버의 접선 방향으로 이동시켜 공급하는 마그네슘 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the magnesium vapor is supplied by moving the magnesium vapor generated in the heat reduction chamber in a tangential direction of the heat reduction chamber. 제 15 항에 있어서,
열환원 공정이 완료된 슬래그를 배출하는 단계를 더 포함하고,
상기 슬래그 배출단계는 열환원 챔버의 하단에 연결된 배출챔버로 슬래그가 이송되는 단계와, 배출챔버 상단을 차단하는 단계, 배출챔버 하단을 개방하여 슬래그를 배출하는 단계, 배출챔버 하단을 차단하는 단계, 및 배출챔버 상단을 개방하는 단계를 포함하는 마그네슘 제조 방법.16. The method of claim 15,
Further comprising the step of discharging the slag after the thermal reduction process has been completed,
The slag discharging step includes the steps of transferring the slag to a discharge chamber connected to the lower end of the thermal reduction chamber, blocking the upper end of the discharge chamber, opening the lower end of the discharge chamber to discharge the slag, And opening the top of the discharge chamber. 제 16 항에 있어서,
상기 제조 방법은 슬래그 배출 전에 슬래그를 냉각하며 슬래그의 열을 회수하는 열회수 단계를 더 포함하는 마그네슘 제조 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the method further comprises a heat recovery step of recovering the heat of the slag by cooling the slag before discharging the slag. 제 17 항에 있어서,
상기 열회수 단계에서 가열된 공기를 열환원 챔버의 버너용 공기로 공급하는 단계를 더 포함하는 마그네슘 제조 방법.18. The method of claim 17,
And supplying air heated in the heat recovery step to the air for burner in the heat reduction chamber.
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