KR20170050267A - 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고순도 용융소금 제조 및 소금 기화정제장치에 관한 것으로서, 1차적으로 소금을 고온(1000℃내외)으로 가열하여 고순도 순수소금인 용융소금을 얻고, 2차적으로 소금을 고온으로 가열시킬 때 발생하는 소금증기를 1400℃이상의 열을 추가로 가하여 기화시킨 후, 냉각하여 고순도 순수소금인 기화소금을 제조함으로써, 소금내의 유해성분이 제거된 고순도의 순수소금을 용이하게 생산할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 진공공간이 형성되는 진공박스와, 진공박스 내부에 소금덩어리를 고열로 용융할 수 있도록 형성되는 용융부와, 상기 용융부의 하부에 녹아내리는 용융소금을 받는 공간인 저장부와, 상기 용융부의 상부에 소금의 증기를 기화시킬 수 있는 기화부, 그리고 소금의 증기가 이동할 수 있도록 설치되는 연통부와, 상기 용융부의 상부에 설치되고 연통부로 연결되어 소금증기를 냉각시키는 냉각공간이 형성되는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치{PRODUCTION OF HIGH PURITY SMELTING SALT AND SALT EVAPORATION REFINERY}

본 발명은 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 1차 소금을 고온(1000℃내외)에서 가열하여 용융한 고순도 용융소금과 소금을 고온으로 가열시킬 때 발생하는 소금증기를 2차 고온(1400℃이상)을 가하여 증발시킨 후 냉각한 고순도 기화소금을 제조함으로써, 소금 내의 유해성분이 제거된 고순도의 용융소금 및 기화소금을 용이하게 생산할 수 있도록 하는 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치에 관한 것이다.

일반적으로 소금은 암염층에서 얻을 수도 있으나 그 대부분이 해수로부터 제조된다.

해수로부터 제조되는 소금으로는, 해수를 증발시켜 만든 천일염과 해수를 가열 건조시켜 만든 해수염이 있으며, 식생활 등에서는 정제한 소금을 사용하게 된다.

해수로부터 제조되는 소금은, 환경 오염 등으로 인해 각종 불순물을 함유하고 있기 때문에 정제를 해야 식염으로 사용할 수 있는 것이 오늘날의 현실이다.

종래의 소금 정제방법은 특허공개 제1994-0023382호에 공지된 바와 같이, 천일염 또는 해수염을 로(Furnace)에 넣고 가열하여 450℃내지 550℃에서 30분 내지 1시간 동안 유지시킨 다음, 550℃내지 600℃에서 30분 내지 1시간 동안 가열한 후, 다시 600℃내지 800℃에서 30분 내지 1시간 동안 숙성시켜 정제하고 있다.

그런데 상기한 소금 정제방법은 인체에 유해한 불순물중 가스나 간수는 제거를 하지만, 중금속인 미네랄은 그대로 함유하게 되므로, 이렇게 정제된 소금은 순도가 낮고 인체에 유해한 성분 및 중금속이 잔류하게 되므로, 보다 더 고순도가 요구되는 건강의료용 소금 등으로 사용하기에는 부적합한 문제점이 있다.

또한, 상기한 소금에는 인체에 유해한 성분 및 중금속이 잔류한 상태이기 때문에 식염으로 장기간 사용시 건강을 해치는 문제점이 있다.

상기한 소금 정제방법 외에, 천일염 등을 800℃-1000℃정도로 가열하여 용융시킨 다음 불순물을 제거한 후 냉각시켜 정제 소금을 제조하는 종래의 소금제조 방법인 특허공개 제10-1133915호에서 공지된 바와 같이,

상기 종래 기술은 발열선이 내장된 일자형 전기히터를 위쪽에 나란하게 설치하고 열을 내려오게 해서 소금을 녹이기 때문에 열 손실이 많고, 열이 위로 향하는 성질을 고려할 때 위를 덮고 있는 내벽인 알루미나 세라믹 재질이 열에 의해 금이 가면서 불순물이 떨어짐으로 인해, 소금을 장시간 가열하여 용융상태로 보관하는 고순도 소금을 만들기에는 열손실이 많고 순수 소금을 만드는데 한계가 있는 구조적 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 소금을 1000℃내외의 고온에서 1차 용융하고, 2차로 1400℃이상의 고온을 가함으로써, 소금내의 유해한 성분을 용이하게 분리하여 고순도의 소금을 제조할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 용융소금의 순도를 높이기 위한 것으로, 소금의 불순물 제거는 물론이고, 외부의 불순물 유입을 원천적으로 방지하기 위한 것으로, 친환경적으로 고순도의 소금을 용이하게 제조할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 소금을 용융하여 얻어지는 고순도 용융소금과 기화하여 냉각된 고순도 기화소금의 결정을 동시에 얻을 수 있으므로, 열효율을 높여 단가를 절감할 수 있도록 하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 진공공간을 만들어줄 진공박스(500)안에 V자 열선이 배치되어 고열로 소금을 용융할 수 있는 용융부 소금덩어리(300)와, 상기 소금덩어리(300) 위에 적층되는 소금을 기화시킬 수 있는 가스버너가 설치되는 기화부 소금덩어리(200)와, 상기 소금덩어리(200)위에 적층되는 상기 용융부의 상부에 설치되고 연통부로 연결되어 기화열을 냉각시키는 냉각공간이 형성되는 냉각부 소금덩어리(100)와, 상기 용융부의 소금이 기화되어 이동할 수 있도록 설치되는 연통부(10)와, 상기 용융부 소금덩어리(300)에서 녹아내리는 용융소금을 받는 저장부 소금그릇(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 용융부의 소금덩어리는, 도면1과 같이 용융소금을 굳혀 직육면체의 덩어리로 만들고, 소금이 용융될 수 있도록 고열(1000℃내외)을 가할 수 있는 복수개의 석영관전기발열장치가 V자식으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기한 기화부의 소금덩어리는, 도면1과 같이 용융소금을 굳혀 직육면체의 속이 빈 덩어리로 만들고, 상기 용융부에서 소금이 용융되면서 나오는 소금증기가 이동할 수 있는 공간과 상기 연통부를 연결할 수 있는 공간을 포함하고, 소금증기 및 기화부의 소금을 고열(1400℃이상)을 가하여 기화시킬 수 있는 다수 개의 가스버너가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기한 연통부는, 상기 기화부인 소금덩어리와 상기 냉각부인 소금덩어리의 냉각공간을 연통시켜 소금 증기가 이동할 수 있도록 석영관으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 냉각부는, 도면1과 같이 돔 형태로 용융소금을 굳혀 내부에 냉각수파이프를 설치하여 만들고, 상기 냉각공간의 냉각수파이프에 냉각수를 공급하고 배출할 수 있는 냉각수순환펌프와, 상기 냉각수순환펌프의 타측 미세한 가스를 배출하는 가스배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 저장부는, 도면1과 같이 상기 용융부에서 소금이 녹아내리는 것을 받는 그릇으로, 용융소금벽돌로 만드는 것을 특징으로 한다.

상기한 진공박스는, 냉각수순환펌프와 진공펌프가 외부에 연결되며, 가스버너가 통과할 수 있는 구멍과 가스배출구가 연결되는 것을 특징으로 하며, 상기 진공박스의 한쪽 면은 여닫을 수 있는 구조로 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기한 소금덩어리 및 소금그릇은 일반적인 소금용융방법(850℃-1000℃)에 의해 1차 불순물을 제거한 용융소금으로 만드는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 소금을 1400℃의 고온으로 가열함으로써, 소금내의 유해한 성분을 용이하게 분리 제거하고, 고순도 용융소금과 기화소금을 동시에 얻으므로 열효율을 높여 고순도 소금의 제조단가를 낮추는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 소금을 용융하기 위해 종래기술에서 용융소금로의 내벽(알루미나 세라믹재질), 단열재(석면시트) 및 내화벽돌을 사용하면서 생기는 불순물의 유입을 원천적으로 방지하여 보다 순수한 고순도의 소금을 생산할 수 있으며, 환경오염을 낮추는 친환경적인 효과가 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 소금 정제장치를 도시한 도면.
도 2는, 도 1에 나타낸 상기 용융부에 설치되는 V자 석영관 발열장치의 측면 도면.
도 3은, 도 1에 나타낸 소금 기화정제장치에 의한 고순도 기화소금 정제 과정을 개략적으로 도시한 블록도.
도 4는, 도 1에 나타낸 고순도 용융소금 제조 과정을 개략적으로 도시한 블록도.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 진공박스(500)를 구비한다. 상기한 진공박스(500)는, 진공공간(1)이 형성될 수 있도록 진공펌프(70)를 연결하여 형성되며, 진공박스의 한쪽 면은 여닫을 수 있는 문이 설치된다.

또한, 상기 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치는, 진공박스(500) 내부에 소금을 고열로 용융할 수 있도록 용융부(300), 용융소금이 저장되는 저장부(400), 기화할 수 있는 기화부(200), 기화된 소금이 냉각되어 재결정되는 냉각부(100)가 설치된다.

상기한 용융부(300)는, 용융공간(4)이 형성되는 직육면체의 용융소금덩어리에 석영관전기히터(30)를 정면 및 후면에서 볼 때 "V"자 선을 따라 일정 간격을 두고 가장 위에 위치하는 한 쌍의 히터(30) 사이의 이격 거리가 가장 길고, 가장 아래에 위치하는 한 쌍의 히터(30) 사이의 이격 거리가 가장 짧도록 배치시킴으로써 열효율이 극대화될 수 있게 하므로, 상기한 용융소금덩어리에서 용융소금(C)이 흘러내리게 하고, 용융공간을 통해 일부 소금증기(B)가 상기한 기화부(200)로 올라가게 설치된다.

그리고 상기 용융부(300)에서 용융하여 흘러내린 용융소금(C)은 상기한 저장부(400) 용융소금그릇에 저장된다.

상기한 기화부(200)는, 상기 기화공간(3)과 복수개의 가스버너(20a,20b), 연통부(10)가 연결될 수 있는 모양의 용융소금덩어리를 상기 용융부 위에 적층하여 설치된다.

상기한 가스버너는 상기 용융소금덩어리 양측에 제1,2버너(20a)(20b)가 설치되어 1400℃이상 가열하는데 사용된다.

상기 용융부에서 올라온 소금증기(B)와, 상기 기화부에서 액화되면서 기화되는 소금증기(B)들이 상기 연통부(10)를 통해 상기 냉각부(100)로 올라가게 된다.

상기한 가스버너(20a,20b)는, 상기 기화부의 온도가 적정하게 유지될 수 있도록 도시생략한 제어부의 신호로 제어된다.

상기한 연통부(10)는, 상기 기화부(200)와 냉각부(100)의 냉각공간(2)을 연통시켜 소금 증기(B)가 이동할 수 있도록 설치된다.

또한 상기 연통부(10)는, 상기 기화부(200)의 고온에도 녹지 않고 변형되지 않는 석영관으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기한 석영관은, 용융부와 냉각부의 온도차에 대한 내구성이 뛰어나 증기의 이동통로를 확보할 수 있다.

상기한 냉각부(100)에는, 상기 기화부(200)에서 이동한 소금증기를 냉각시키는 냉각공간(2)이 형성되어 있다.

상기한 냉각부(100)는, 돔 형태로 내부에 냉각수파이프(50a)(50b)와 가스 배출구관(60)을 삽입하여 만든 용융소금덩어리를 상기 기화부(200) 위에 적층하여 설치된다.

상기한 냉각부(100)는 냉각수파이프(50a)(50b)와 연결되는 냉각수순환펌프(50)를 구비한다. 상기 냉각수순환펌프(50)는 냉각수파이프(50a)(50b)를 통해 냉각수를 순환시키도록 형성된다. 상기 냉각수파이프(50a)(50b)는 강도 및 내식성이 좋은 엑셀 파이프로 제조되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기한 냉각부(100)에는, 상기 냉각수순환펌프(50)의 타측에 미세한 가스들이 배출되는 가스 배출구관(60)이 설치되어 진공박스를 관통하고, 진공박스 외부에 가스 배출구관의 가스배출밸브(60a)가 설치된다.

상기 가스배출밸브(60a)를 통해 배출되는 가스는 소금이 고온에 의하여 용융될 때 분리된 인체에 유해한 가스로, 상기 가스 배출구관(60)은 강도 및 내식성이 좋고 가벼운 티타늄 금속으로 제조되는 것이 바람직하다.

상기 냉각수순환펌프(50) 및 가스배출밸브(60a)는, 도시생략한 제어부의 신호로 제어된다.

상기한 저장부(400)는, 상기 용융부가 적층될 수 있도록 용융소금벽돌로 만들고, 상기 용융부에서 녹아내리는 액체 상태의 용융소금(C)을 받아 저장하게 된다. 용융소금벽돌로 그릇을 만들 때, 용융소금벽돌을 접착하는 것은 용융소금가루와 증류수를 사용한다.

본 발명에 따른 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치는 용융소금을 받는 것도 용융소금으로 만든 그릇에 의하기 때문에 불순물의 개입이 끝까지 차단되고, 또한, 상기 냉각부(100)의 기화소금(A)도 돔 형태의 내벽이 용융소금이기 때문에 불순물의 개입이 전혀 없는 친환경 고순도 순수 소금을 얻어낼 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치는, 생산된 고순도의 소금을 용이하게 분리할 수 있도록 상기 냉각부(100), 상기 기화부(200), 상기 용융부(300), 상기 저장부(400)가 각각의 용융소금덩어리로 제작되어 적층되고, 적층되는 사이에는 용융소금알갱이가루(40)를 삽입해 둠으로써 소금덩어리들끼리 잘 떨어질 수 있게 하여 소금을 용융, 기화시키고 나서 소금덩어리들을 쉽게 분리하고 재조립할 수 있게 구성한다.

이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 용융부(300)의 석영관전기히터(30)를 작동하여 1000℃내외로 온도를 상승시킨다. 이어서 제어부를 조작하여 제1버너(20a)를 작동시켜 기화부(200) 내부 온도를 1200℃까지 상승시킨다.

이에 따라, 용융부의 소금은 녹아 액상으로 흘러내리게 되고, 일부는 소금증기로 위로 올라오게 된다. 다시, 제어부를 조작해 제2버너(20b)를 작동시켜 기화부 내부의 온도를 1400℃까지 점진적으로 상승시킨다.

상기한 기화부의 온도가 1400℃가 되면, 액상 소금에 포함된 유해한 성분마저 모두 제거된다.

그리고, 기화부를 통해 다량의 소금증기(B)들이 증발한 후 연통부(10)를 통해 냉각부(100)의 냉각공간(2)으로 이동한다.

상기한 냉각부(100)의 냉각공간(2)에 유입된 소금증기(B)는, 냉각공간(2)의 냉기에 의하여 응축되면서 냉각부 돔형태의 벽면에 기화소금 결정체(A)로 맺히게 된다.

또한, 냉각부(100)에 형성되는 과압력과 유해가스는, 가스배출밸브(60a)의 작동으로 진공박스(500) 외부에 배출된다.

상기 냉각부(100)내에 맺힌 기화소금결정체(A)는, 소금을 고온으로 가열하여 용융시키고 증발시킴으로써, 소금에 포함된 인체 유해 성분이 제거된 고순도의 순수소금이 된다.

상기 용융부(300)에서 액상으로 흘러내린 용융소금(C)은 상기 저장부(400)에 받아지고, 액상상태의 용융소금은 불순물(D)이 분리되어 고순도의 순수소금이 된다.

본 발명에 따른 고순도 용융소금과 기화소금을 천일염과 비교하기 위해 샘플을 받아 소금의 화학성분을 한국원자력연구소 화학특성시험시설에 의뢰하여 분석한 결과가 표에 나타나 있다.

(천일염, 3시간, 48시간, 144시간, 500시간 용융소금, 기화소금 성분분석)

시료명	Mg	Ca	Sr	S
일반 천일염	0.39%	0.18%	0.0034%	0.34%
3시간	0.00038%	0.0185%	0.00016%	0.0108%
48시간	0.00028%	0.0182%	0.00013%	0.0080%
144시간	0.00019%	0.0166%	0.00013%	0.0069%
500시간	0.00005%이하	0.0160%	0.00012%	0.00005%이하
기화소금	0.00005%이하	0.0025%	0.00005%이하	0.00005%이하

본 발명에 따른 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치는, 오염된 소금을 고온으로 가열해 용융시키고 증발시킴으로써, 고순도의 순수소금을 친환경적으로 제조할 수 있도록 하고 식생활 및 약품원료 등 다양한 분야에 깨끗한 소금을 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 소금을 고온으로 용융하여 얻는 용융소금을 제조과정에서 불순물이 유입되는 것을 원천적으로 막아 보다 친환경적으로 용융소금을 생산할 수 있으며,

본 발명은 소금을 고온으로 용융 후 기화증발시킨 증기를 냉각부에서 유해한 가스는 배출하고 냉각시켜 소금 결정체가 형성되도록 함으로써, 인체에 유해한 성분이 제거된 고순도 기화소금을 친환경적으로 동시에 제조할 수 있도록 한 것으로, 소금 정제산업 분야에 널리 이용될 수 있다.

1: 진공공간 2: 냉각공간
3: 기화공간 4: 용융공간
10: 연통부 20: 가스버너
30: 전기발열장치 40: 용융소금알갱이
50: 냉각수순환펌프 60: 가스배출구 70: 진공펌프
100: 냉각부 200: 기화부
300: 용융부 400: 저장부 500: 진공박스
A: 기화소금 B: 소금증기
C: 용융소금 D: 불순물

Claims (7)

1. 진공공간(1)이 형성되는 진공박스(500)와,
   진공박스(500) 내부에 소금을 고열로 용융할 수 있도록 형성되는 용융부(300)와,
   상기 용융부(300)아래 용융소금(C)을 받을 수 있도록 설치되는 저장부(400)와,
   상기 용융부(300)의 상부에 적층되는 소금의 증기가 기화될 수 있도록 설치되는 기화부(200)와,
   상기 기화부(200)의 상부에 소금의 증기가 이동할 수 있도록 설치되는 연통부(10)와,
   상기 기화부(200)의 상부에 적층되고 연통부(10)에 연결되어 소금증기를 냉각시키는 냉각공간(2)이 형성되어 기화소금(A)이 냉각결정되는 냉각부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 용융소금제조 및 소금 기화정제장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용융부(300)는,
   용융공간(4)이 형성되는 용융소금덩어리(300)와,
   상기 용융소금덩어리(300)에 V자 모양으로 설치되어 통전시 발열되도록 설치되는 석영관전기발열장치(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 용융소금 제조 및 소금 기화정제장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 기화부(200)는,
   기화공간(3)이 형성되고, 복수개의 가스버너(20)가 설치되는 용융소금덩어리(200)와,
   상기 연통부(10)는, 기화부(200)와 냉각부(100)의 냉각공간(2)을 연통시켜 소금증기(B)가 이동할 수 있도록 석영관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고순도 용융소금 제조 및 소금 기화정제장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각부(100)는,
   돔 형태로 내부에 냉각공간(2)이 형성되도록 설치되는 냉각수파이프(50a, 50b)와,
   상기 냉각수파이프로 냉각수를 공급하여 냉각공간을 형성시킬 수 있도록 설치되는 냉각수순환펌프(50)와,
   상기 냉각수순환펌프(50)의 타측에 미세한 가스를 배출시킬 수 있도록 설치되는 가스배출구(60)와 가스배출밸브(60a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 용융소금 제조 및 소금 기화정제장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 저장부(400)는,
   상기 용융부(300)에서 녹아내리는 용융소금(C)을 받아 저장할 수 있는 용융소금벽돌로 만든 그릇(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소금 기화정제장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각부(100)의 하면과 상기 기화부(200)의 상면사이 및,
   상기 기화부(200)의 하면과 상기 용융부(300)의 상면사이 및,
   상기 용융부(300)의 하면과 상기 저장부(400)의 상면사이에는 용융소금가루알갱이(40)들이 구비되어,
   서로 다른 소금덩어리 면끼리의 직접적인 접촉을 방지하는 것을 특징으로 하는 고순도 용융소금 제조 및 소금 기화정제장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 진공박스(500)는,
   상기 가스배출구(60)와 냉각수파이프(50a,50b)가 통하는 구멍이 형성되고,
   상기 진공박스(500)외부에 상기 가스배출밸브(60a)와 상기 냉각수순환펌프(50), 상기 진공펌프(70)가 설치되고,
   상기 진공박스(500)는 티타늄을 재질로 하는 것을 특징으로 하는 고순도 용융소금 제조 및 소금 기화정제장치.
   
   
   

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