우리나라에서는 대규모 철금속 광물 자원 채굴로 인해 한정된 자원이 점점 더 고갈되고 있습니다. 따라서 광물 처리 설비에 대한 요구가 점점 높아지고 있으며, 특히 광미의 종합적인 활용은 우리나라 자원의 지속가능성과 직결됩니다. 국가가 제시한 에너지 절약, 소비 감축, 배출량 감축 정책을 어떻게 이행하면서 자원의 장기적인 이용을 유지하고 자원 가치를 극대화할 것인가가 광업계가 직면한 중요한 과제가 되었습니다.
현재 우리나라에서 철광석 광미의 자분리 공정에 사용되는 광미 회수 설비는 약 1600Gs 정도의 자력을 가지고 있어 광미 내 약자성 광물을 회수하는 데 어려움이 있습니다. 따라서 우리나라의 광물 자원 활용도를 극대화하기 위해서는 높은 자력 강도를 가지면서 광미의 철 함량을 줄일 수 있는 선광 설비 개발이 시급합니다.
산둥 화테 자력전기기술유한공사는 2005년부터 자철광 자분리 광미 회수 장비 연구에 전념해 왔습니다. 현재, 다양한 사양의 자력 광미 회수 장비를 대량 생산하고 있으며, 세 가지 시리즈를 개발했습니다. 이 제품들은 광미 회수 분야의 주요 장비로 자리 잡았습니다. 광미 회수 장비의 철 회수율을 더욱 높이기 위해, 철저한 조사, 실증 및 분석 시험을 거쳐 네오디뮴 철 붕소 자성 재료의 사용과 비자성 영역에서의 하역 방식을 적용하여 철 회수율을 향상시키고 하역을 용이하게 함으로써 사용 요구 사항을 충족할 수 있음을 확인했습니다.
중자기장 세기 반자성 자가 하역식 광미 회수 장비의 구조 및 작동 원리
중자기장 강반자성 폐기물 광미 회수기는 네오디뮴-철-붕소를 자성 물질로 사용합니다. 분리 공간은 중자성 영역과 약자성 영역으로 나뉘며, 자극은 교대로 배치되어 반원형 고리형 자계(residual system)를 형성합니다. 자계 외부에는 회전식 케이싱이 설치되어 있습니다. 자계가 고정된 상태에서 케이싱의 일부가 펄프에 잠겨 연속 회전 방식을 통해 펄프 내의 자성 입자를 지속적으로 흡수합니다. 자성 입자는 케이싱의 회전과 함께 계속 회전하면서 자성 물질 내의 비자성 물질을 지속적으로 씻어냅니다. 반원형 고리형 자계의 우측 상단에는 자장이 없습니다. 자성 물질이 비자성 영역에 들어가면 세척수와 물질의 중력에 의해 농축 탱크로 배출됩니다.
중자성 자중식 자가 하역 광미 회수기는 디스크형 복합 구조이며, 처리 용량 요구 사항에 따라 자성 디스크의 개수를 결정할 수 있습니다. 구조는 그림 1, 2, 3에 나타나 있습니다. 1- 프레임; 2- 슬러리 탱크; 3- 디스크 조정 메커니즘; 4- 중앙축; 5- 편향판; 6- 집진 트레이; 7- 교반 블록; 8- 세척관; 9- 적재 슈트; 10- 감속기; 11- 모터; 12- 강자성 영역; 13- 약자성 영역; 14- 고정 디스크; 15- 비자성 영역.
프레임은 용접된 강철로 제작되었으며 주로 중앙축을 지지하고 변속 시스템을 설치하고 슬러리 탱크를 설치하는 데 사용됩니다.
자기 디스크는 반자성 구조이며, 외부에는 밀폐형 집진 디스크가 설치되어 있고, 이중층 자성 강판 사이에 자성 전도판이 끼워져 있으며, 집진 디스크의 하부는 슬러리 탱크 2에 잠겨 있습니다.
자기 디스크는 중간 자기장, 약한 자기장 및 비자성 영역을 갖추고 있으며 중심축에 고정되어 있습니다.
수집 용기의 양 끝단에는 광선 모양으로 배치된 여러 개의 안내판이 있으며, 외주면에는 여러 개의 교반 블록이 고르게 배치되어 있다.
현재 우리나라의 일부 선광장에서는 중자장 디스크형 광미 회수기를 사용하고 있지만, 탈점토 효과가 미흡하여 자성 물질이 중자장에서 비자성 영역으로 들어가면 다시 빨려 들어가 디스크와 스크레이퍼가 빠르게 마모되는 문제가 있어 사용에 제약이 있습니다.
위와 같은 상황을 고려하여 당사는 중심축에 고정된 완전 밀폐형 네오디뮴-철-붕소 구조의 중간 자기장 강도 반원형 디스크를 채택하였으며, 중심축은 회전하지 않도록 고정되어 있습니다. 회전식 집진판은 하단부가 슬러리 유동조에 잠겨 자성 물질을 흡착하도록 설계되었습니다. 모터와 감속기를 이용하여 집진판을 회전시키면 흡착된 자성 물질이 중간 자기장과 약한 자기장을 통과한 후 비자기 영역에 도달하여 배출되므로, 상기 문제점을 해결할 수 있습니다.
각 집진 팬 사이에는 재료 배출구가 설치되어 있으며, 집진 팬에 쌓인 자성 물질은 씻겨 내려가 배출구를 따라 흘러나갑니다.
구동 시스템은 주파수 변환 모터, 감속기, 커플링, 변속 슬리브 등으로 구성됩니다. 상기 부품들은 중앙축과 프레임에 설치되어 집진 트레이의 연속 회전을 구현합니다.
제어 캐비닛에는 인버터, 제어 스위치 및 기타 구성 요소가 장착되어 있어 자기 디스크의 회전 속도를 언제든지 제어할 수 있습니다.
자기 영역 내의 영구 자석은 두께 방향으로 한 장 또는 여러 장으로 구성되며, 그 사이에 고정 디스크 웹이 끼워져 있습니다. 자기 영역은 서로 반대 극성을 가진 여러 쌍의 자극이 교대로 배열되도록 설계되었습니다. 집광 용기가 연속적으로 회전하는 동안, 자성 물질은 집광 용기와 물 속에서 끊임없이 회전하며 세척 및 탈수 과정을 거치므로, 회수된 자성 물질은 일반 광미와 혼합됩니다. 재활용 장비와 비교했을 때, 순도가 더 높고 재활용 효과가 더 우수합니다.
디스크 내부의 자기장과 비자기 영역 사이에 약한 자기 영역이 설정되어 있습니다. 자성 물질이 비자기 영역으로 진입하면, 약한 자기장 전이 영역과 약한 자기장의 흡수 면적이 점차 감소하기 때문에 자성 물질의 역이동 현상이 크게 줄어듭니다. 또한, 재료 트레이의 경사진 칸막이는 자성 물질의 역이동과 누출을 방지하고, 자성 물질이 점차 아래로 이동하도록 합니다. 중력과 세척수의 작용으로 인해 신속한 배출이 가능합니다.
집광판은 속이 비어 있고 완전히 밀폐된 구조이며, 자성 물질 흡착 표면은 비자성 재질로 구성되어 있습니다. 집광판에는 가이드 플레이트의 바깥쪽에 리브가 있으며, 이 리브는 집광판 끝면과 일정한 각도로 경사져 있습니다. 이는 자성 물질의 역류 및 누출을 방지하기 위한 것입니다. 광석 슬러리 침전을 줄이기 위해 집광판 주변에 여러 개의 교반 블록이 배치되어 광석 슬러리를 교반하고, 동시에 광석 슬러리 침전으로 인한 집광판의 마모도 줄입니다.
산업 생산 응용 분야
중자기장 강도의 반자성 자가 하역식 광미 회수 장비의 회수 효과 분석
한 광산 회사에서 사용 중인 YCBW-15-8 모델의 중자성 자하식 광미 회수기가 페라이트로 구성된 자성 시스템을 갖춘 광미 회수기 후단에 설치되어 있다. 6개월 이상 가동한 결과, 장비는 정상적으로 작동하고 있으며 회수 효과도 우수하다. 여러 차례의 샘플링 테스트 결과도 만족스럽다. 여러 차례의 샘플링 테스트 결과는 다음과 같다.
위의 데이터 분석을 통해 다음과 같은 결과가 도출되었습니다.
이 장비의 회수 효과는 다음과 같습니다. 선별 후 광미 품위는 2.16% 감소했고, 자철광 품위는 1.27% 감소했으며, 중간 광석의 평균 품위는 26.53%입니다. 회수 효과가 뚜렷합니다.
시장 전망 및 경제적 이점
현재 중국에는 많은 자력 분리 기업이 있지만, 페라이트 광미 회수기를 사용하는 기업은 소수에 불과하며, 중자성 자하식 광미 회수기를 사용하는 기업은 더욱 드뭅니다. 따라서 시장 전망은 밝습니다. 자력 처리 공장의 20%가 이 장비에 투자한다고 가정할 때, 연간 300대, YCBW-15-8 모델을 기준으로 하면, 각 장비는 시간당 7톤, 하루 168톤의 건광석을 회수할 수 있으며, 연간 330일 가동 시 총 5,544만 톤을 회수할 수 있습니다. 300대를 가동하면 총 1,663만 2천 톤의 광석을 재활용할 수 있으므로 경제적 이익이 상당하며, 이 장비를 사용하면 국가의 연간 막대한 광물 자원 낭비를 줄일 수 있습니다.
현재 우리나라에서는 철광석 광미의 선별 후 품위가 일반적으로 높아 자원 낭비가 심각합니다. 광물 자원은 인류 생존과 발전의 기반이며, 우리나라 에너지의 95% 이상과 산업 원자재의 80% 이상이 광물에서 생산됩니다. 경제가 빠르게 발전함에 따라 광물 자원에 대한 수요도 지속적으로 증가하고 있습니다. 한편, 우리나라의 광물 자원은 고갈이라는 심각한 압박에 직면해 있습니다. 품위가 높고 선별이 용이한 광물 자원은 감소하는 반면, 품위가 낮고 선별이 어려운 광물 자원의 가치가 점점 높아지고 있습니다. 300톤급 이상의 광미 회수 장비 개발 및 연구는 국가 자원 낭비를 줄이고 광물 자원 활용률을 높이는 데 긍정적인 영향을 미칩니다. 개발 및 적용 효과 측면에서 볼 때, 이러한 장비는 자철광 회수율을 효과적으로 향상시키며, 설계 요건을 충족하는 제품으로 보급 및 적용 가치가 충분합니다.
게시 시간: 2021년 5월 12일