KR930010550B1 - 자성/비자성 혼합미분체의 연속분리를 위한 유동층 자력선별기 - Google Patents

자성/비자성 혼합미분체의 연속분리를 위한 유동층 자력선별기 Download PDF

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정명식
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백덕현
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated

Abstract

내용 없음.

Description

자성/비자성 혼합미분체의 연속분리를 위한 유동층 자력선별기
제1도는 종래의 건식 자력 선별기.
제2도는 본 발명의 유동층 자력선별기.
제3도는 본 발명에 따른 8개 단위의 전자식 세트(set)배치도.
제4도는 본 발명에 따른 자성/비자성 혼합미분체의 연속 분리원리 및 자성체 배출 개념도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 호퍼(hopper) 15 : 내피
20 : 외피 25 : 전자석
30 : 사이클론(cyclone) 33 : 자성물질 배출구
40 : 시스템 제어부 S1, S2, S3: 공간
P : 자성물질 R : 비자성물질
본 발명은 자성/비자성 미분체 혼합물을 연속적으로 분리하기 위한 유동층식 자력 선별기에 관한 것이다. 종래의 자력 선별기들은 크게 건식 및 습식으로 분류할 수 있다. 입도가 작은 자성/비자성 혼합미분체를 종래의 건식 자력 선별기에 의해 선별하는 경우, 자성물질이 밀집상태에서 강력 신속하게 자석으로 끌려 나올때나 이들이 자성(磁性)에 의해 응결합 때에 비자성 물질들을 기계적으로 끌고 들어오는 일이 많이 일어나게 된다. 이러한 기계적 포립(捕粒)을 방지하기 위해서는 제1도와 같이 교호이국(Alternate polarity)의 자석(2)을 쓰기도 하는데 즉, 자석(2)을 여러개의 조각으로 나누어서 자성물질(P)을 부착시킬 곳에 N극과 S극을 교호로 나열되게 해놓고 그 표면을 미끌어 가는 얇은 판(3)위에 작은 입도의 시료(1)들을 공급해 주면 N극에 끌려서 얇은 판에 붙은 자성 물질이 진행해서 S극을 만나면 척력에 의해 튀어 나가다가 N극을 만나면 다시 붙게 된다. 이런일이 계속되면 자성물질(P)에 기계적으로 포립되었던 비자성 물질(R)이 해방되어서 빠져 나가게 된다. 또한, 물속에서 습식으로 자력선별을 실시하면 물의 저항에 의하여 비자성물질이 끌려 오는 속도가 느리므로 비자성 분체 입자가 포립되는 일이 적어 지지만 대상으로 하고 있는 혼합시료를 습식으로 처리할 경우에는 이 시료들을 액체와 잘 혼합시켜 주어야 하고 시료가 액체와 반응할 경우에는 습식으로 처리하기가 곤란 할 뿐 아니라 선별후에는 이들을 다시 건조시켜야 하는 등의 문제점이 있다. 또한 종래의 자력선별기에서는 미분체의 선별작업시, 주위에 시료의 비산이 일어나기 쉬울 뿐 아니라 교호이극에 의한 자극 변화에 따른 자성/비자성미분체의 상대적 이동거리가 작아짐에 따라 선별 효율이 떨어지기 때문에 대체로 140㎛이상의 비교적 큰 입자를 대상으로 하고 있어서 이보다 작은 입도의 미분체 시료는 처리가 곤란한 상태이다.
따라서 본 발명의 목적은 자성/비자성혼합 미분체를 자력선별 할때 발생하는 분체의 기계적 포립이나 자성물질의 상호응결등에 의한 선별효율의 저하, 습식에 의한 처리능력의 감소, 액상과 혼합시료와의 반응성, 선별된 시료의 건조등과 같은 문제를 해결한 건식 유동층 자력 선별기를 개발함에 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적은 구성은, 자성/비자성혼합 미분체 시료를 연속적으로 분리하는 유동층식 자력선별기에 있어서, 호퍼로부터 배출되는 자성/비자성 혼합미분체 시료가 유입되고, 하부로부터 유입된 공기에 의해 유동층을 형성하는 이중구조로된 외피 및 내피; 상기 외피의 외측면에 다수개가 장착되어 자성물질을 외피내벽에 부착시켜 자성물질 배출구를 통해 외부로 배출시키는 전자석; 상기 외피의 상단부에 연결되어 비말동반된 비자성물질을 포립하는 사이클론과 백픽터; 상기 외피의 하부에 위치되어 공기속도보다 입자 종말속도가 큰 비자성물질을 배출시키는 비자성물질 배출부; 및, 상기 전자석의 자기강도, 자계지속시간, 급광속도, 개스유량, 자성물질 배출유도등을 조절할 수 있는 시스템 제어부; 를 포함하는 유동층식 자력선별기를 마련함에 의한다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 제2도는 자성/비자성 혼합미분체를 분리할 수 있는 본 발명에 따른 유동층식 자력선별기로서, 시료를 진동장치(미도시)가 부착된 호퍼(Hopper)(10)에 장입하고, 상기 호퍼(10)하부에 부착된 게이트밸브(Gate Valve)(11)에 의해 시료의 공급량을 조절한다. 호퍼(10)에서 배출된 시료는 호퍼하부 배출관(10a)에 수직으로 연결된 공기 공급관(12)에 의해 공기수송(Pneumatic transport)되어 유동층이 중간부에 공급되고, 자성응결 되거나 기계적으로 포립된 시료들은 상기와같은 공기수송에 의해 일차적으로 시료가 분산되는 효과가 얻어지게 된다. 그리고, 상기와같이 공급된 시료가 분산유동하는 유동층은 원통형 내피(15)와 원통형 외피(20)이 이중원통으로 구성되고, 상기 이중원통형 구조의 하부에는 공급된 시료의 분산을 위하여 원추형의 공급분산판(21)이 부착되어있는데, 이는 이하에서 설명될 비자성 물질배출부(22)내부에 수용되며, 상기 공기 분산판(21)을 통한 공기의 유입은 원통형 내피(15)의 내측공간(S1)에만 한정되어 상기 내피(15)의 중심으로 공급된 시료를 유동화(流動化)시킨다. 따라서, 공기분산판(21)으로부터 높은 유속의 공기에 의해 일부 자성응결되어 있거나 기계적으로 포립된 비자성물질이 내부에서 분산상태를 유지한다. 외피(20)의 외부에는 수직방향의 원통을 따라서 일정간격으로 전자석(25)이 다수개 배치되어 있으며, 전자석(25)이 부착된 부분의 내피(15)에 직경 3mm정도의 구멍(15a)이 일정간격으로 각각 다수개 형성되어 있다. 내피(15)내에서 유동하고 있는 자성/비자성 혼합 분체중에서 자성물질(P)만을 상기 구멍(15a)을 통하여 이동시켜 외피(20)의 내벽에 부착시키기 위해서는 자기장이 원통형 외피(20)의 외부에 집중되도록 하는 것이 필요하다.
따라서 본 발명에서는 제3도에서와 같이 8개의 단위 전자석(25)을 한 셋트(Set)로 하여 각 전자석(25)셋트를 외피(20)의 주위를 따라서 일정한 간격으로 배치하였고 전자석(25)셋트의 작동시에는 각 전자석(25)에 의한 자장이 원통형의 외피(20)에 집중되도록 하였다.
그리고, 상기 외피(20)의 상단부에는 공기 배출구(26)가 형성되고, 상기 공기배출구(26)에는 공기와 함께 비말(飛沫)동반된 비자성 미분체를 공기와 분리하는 사이클론(Cyclone)(30)이 형성되며, 상기 사이클론(30)의 상단에는 백필터(31)가 형성되어 있다. 그리고, 내피(15)와 외피(20)가 형성하는 공간(S2)의 하단부는 플랜지(Flange)(32)에 의해 밀봉상태로 막혀지게 되고, 상기 플랜지(32)에 다수개의 보울트(미도시)를 매개로 착탈가능토록 비자성 물질 배출부(22)가 연결되며, 내피(15)의 내부공간(S1)과 비자성물질 배출부(22)의 내부공간(S3)은 서로 연통된다. 한편, 상기 외피(20)의 하부일측으로는 자성 물질 배출구(33)가 형성되고, 상기 자성물질 배출구(33)의 하부면(33a)에는 상기 공간(S2)을 막아주면서 일정각도로 경사가 형성된 경사판(34)이 형성되어 상기 내피(15)와 외피(20)사이의 공간(S2)으로 유입된 자성물질(P)이 경사판(34)과 자성물질 배출구(33)를 통하여 외부로 배출가능토록 된다. 또한, 상기 전자석(25)의 자기강도, 자계지속기간, 급광속도, 개스유량, 자성물질 배출유도등을 조절할 수 있는 시스템 제어부(40)가 갖춰지게 되어 상기 전자석(25)의 작동특성을 적절히 제어하고, 송풍장치(45)는 공기 공급관(12)과 비자성물질 배출부(22)의 일측으로 공기를 각각 공급한다. 미설명부호(P)는 자성물질이고, (R)는 비자성물질이며, (50)는 자성물질 배출용 공기공급장치이다.
제4도는 본 발명의 자성/비자성 혼합 미분체의 연속분리 원리 및 자성체배출 개념도이다. 배치된 전자석에 전원을 가하여(on) 자기장을 형성시키면 유동층의 자성/비자성 혼합 미분체로부터 자성물질(P)만이 내피(15)의 많은 구멍(15a)을 통하여 이동하여 원통형외피(20)의 내벽에 부착되고, 전자석(25)의 전원을 차단(off)하여 자기장을 발생시키지 않으면 외피(20)의 내벽에 부착된 자성물질(P)은 중력에 의하여 내피(15)와 외피(20)사이의 공간(S2)을 따라서 낙하되고, 낙하된 자성물질(P)은 하부에 있는 경사판(34)을 따라서 이동하여 외피(20)로 배출된다.
유동화된 비자성 물질(R)중 내부공기 유속보다 종말속도가 작은 비자성 물질(R)은 내피(15)을 따라서 상부로 이동하여 사이크론(30)과 백필터(bag filter)(31)에 포집되어 배출되며 공기 유속보다 종말속도가 큰 비자성물질(R)은 원추형 분산판의 중심에 설치된 비자성물질 배출부(22)를 통해 배출된다. 한편, 외피(20)의 내벽에 자력 부착된 자성물질(P)의 이탈을 위해 전자석(25)의 전원을 차단시 자장의 소멸로 내피(15)의 유동층 혼합시료중의 자성물질(P)이 전자석(25)에 끌리지 않고 유동층 상부로 이동하거나 유동층 하부로 낙하하여 그대로 배출된 우려가 있기 때문에 다수의 전자석(25)셋트(Set)를 유동층의 상, 하부에 부착시켜 자성물질(P)의 외부 배출을 방지할 수 있다. 이때 각 전자석(25)셋트의 자장발생 지속시간 및 자장소멸시간을 잘 조합하여 각 전자석(25)셋트의 자장소멸이 동시에 발생하지 않도록 해야 한다.
본 장치에 있어서 내피(15) 및 외피(20)의 길이 및 직경, 공기속도, 유동층에 있어서 시료공급구의 위치, 전자석(25)의 배치수, 전자석(25)의 자장 세기, 자장지속시간, 자장 소멸시간등은 자성물질(P)의 순도, 입도, 비중등에 따라서 적당히 조절할 수 있다.
상기와 같은 발명에 의한 효과로서는 미분체 시료를 유동화 시킴으로 인하여 자성응결 및 기계적 포립을 방지하여 자성/비자성 혼합미분체를 연속적으로 상호 분리할 수 있다는 것과 이러한 조작을 대기중에 노출시키지 않은 폐쇄된 상태에서 실시할 수 있어 분진의 외부 누출로 인한 환경오염의 방지에 공헌할 수 있으며, 건식법으로 할 수 있어서 습식으로 할때의 시료의 반응성, 건조, 배출된 액상의 처리 문제등을 감소시킬수 있다. 이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
[실시예]
본 실시예에서는 제3도와같이 전자석(25)셋트의 배치를 시료 공급구로부터 상하에서 2세트씩 설치한 장치를 사용하여 자성/비자성 혼합 미분체를 분리하였는데 시료로서는 스테인레스 제조공정에서 발생하는 더스트(DUST)를 사용하였다. 더스트는 주로 강자성 물질인 Fe(Fe, Cr, Ni)2O4과 비자성물질인 CaO, SiO2로 구성되어 있다. 실시는 스테인레스 더스트 시료를 홉퍼(10)에 장입한 후 홉퍼 하부에 있는 밸브(11)를 열어 시료를 낙하시키고 이 시료를 공기 수송에 의하여 유동층에 공급하였다. 공급된 시료를 원통내에서 유동시키기 위하여 유동층의 하부에 설치한 공기 분산판(21)을 통하여 공기를 유입시켰고 유동화된 시료중에서 전자석(25)에 의해 자성물질(P)을 분리시켜 공간(S2)을 따라서 낙하시킨 후 진공 펌프를 사용하여 배출시켰다. 비자성물질(R)은 비말동반되어 사이크론(30)과 백필터(bag filter)(31)에 의해 포집되었다.
다음은 본 실시예와 관련된 실험결과이다.
1) 스테인레스 더스트(Stainless dust)
-장입량 : 1kg
-평균입도 : 3.73미크론(㎛)
-입도분포표
-조성표
2) 유동층 자력선별기
- 내피(15)의 재질 : SUS 310, 내경 : 110mm
- 외피(20)의 재질 : 아크릴, 내경 : 150mm
- 내피(15)와 외피(20)의 공간(s2)거리=19mm
- 전자석(25)셋트간의 수직거리 : 350mm
- 각 전자석(25)셋트에 공급되는 전기 : 전압 30V, 전류 17A
- 전자석(25) 전원 공급시간 : 3초, 전원차단시간 : 0.5초
- 시료장입속도 : 0.1kg/min, 시료장입시 개스유량 : 10N㎡/hr
- 분산판(21) 하부 개스유입속도 : 3m/Sec
이상의 조건에서 실험한 결과 얻어진 자성물질(P)중의 CaO와 SiO2의 함유율은 각각 1.2%, 0.8%로 나타났다. 또한 사용한 시료의 입도가 작았기 때문에 분산판(21)의 하부에 낙하되는 시료는 관찰되지 않았으며 비자성물질(R)은 사이클론(30)과 백필터(31)에서 포집되었는데 자성물질(P)의 함유율은 각각 5% 이하였다.
이상에서 본 바와 같이 본 발명의 장치에 의해 자성/비자성 혼합 미분체를 대기중에 노출시키지 않고서 연속적이며 높은 효율로 분리 할 수 있는 효과등이 확인되었다.

Claims (1)

  1. 자성/비자성 혼합미분체 시료를 연속적으로 분리하는 유동층식 자력선별기에 있어서, 호퍼(10)로 부터 배출되는 자성/비자성 혼합미분체 시료가 유입되고, 하부로부터 유입된 공기에 의해 유동층을 형성하는 이중구조로 된 외피(20) 및 내피(15); 상기 외피(20)의 외측면에 다수개가 장착되어 자성물질(P)을 외피(20)내벽에 부착시켜 자성물질배출구(33)를 통해 외부로 배출시키는 전자석(25); 상기 외피(20)의 상단부에 연결되어 비밀동반된 비자성물질(R)을 포립하는 사이클론(30)과 백필터(31); 상기 외피(20)의 하부에 위치되어 공기속도보다 입자종말속도가 큰 비자성물질(R)을 배출시키는 자성물질 배출부(22); 및, 상기 전자석(25)의 자기강도, 자계지속시간, 급광속도, 개스유량, 자성물질배출유도등을 조절할 수 있는 시스템제어부(40); 를 포함함을 특징으로 하는 유동측식 자력 선별기.
KR1019910022217A 1991-12-05 1991-12-05 자성/비자성 혼합미분체의 연속분리를 위한 유동층 자력선별기 KR930010550B1 (ko)

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