금 분말 및 은 분말 자동 생산 라인에 완전 밀폐형 여과, 세척 및 건조 3in1 장비의 적용

금 분말 후처리 생산에 대한 환경 보호 요구 사항이 점점 더 엄격해짐에 따라, 우시 장화 기계(Wuxi ZhangHua Machinery)는 기존의 판형 필터 프레스를 대체하는 새로운 유형의 완전 밀폐형 여과, 세척 및 건조 3in1 장비를 개발 및 설계했습니다. 이 장비는 조질 은 분말의 여과, 세척 및 건조에 사용됩니다. 시험 운전 후 실제 생산 현장에 적용한 결과, 새로운 3in1 장비는 현장의 암모니아 가스 농도를 크게 줄여 우수한 성능을 보여주었습니다.

완전 밀폐형 필터 세척 및 건조 3-in-1 장비 구조 원리

우시 장화 기계는 구동 장치, 리프팅 장치, 기계식 밀봉 장치, 맨홀, 탱크 본체, 혼합 시스템, 배출 밸브 장치, 아웃리거 등으로 구성된 여과, 세척 및 건조 기계를 설계했습니다.

이 장비의 작동 원리는 고압 질소를 사용하여 탱크 내부에 양압을 발생시켜 고체와 액체를 분리하는 것입니다. 투입부터 여과, 세척, 건조, 최종 배출에 이르기까지 전체 공정을 동일한 용기 내에서 연속적으로 진행할 수 있습니다.

새로운 3-in-1 완전 밀폐형 여과, 세척 및 건조 장비가 야금용 조립 은 분말의 후처리 생산에 처음 사용된 이후, 설계 시 참고할 만한 기존 경험이 전무했으며, 야금 산업에서 이러한 장비의 사용 사례는 극히 드물었습니다. 따라서 구매 및 설치 과정에서 현장 제약 등의 요인으로 설계상의 결함이 발생했으며, 동시에 시운전 기간 동안 몇 가지 문제점이 드러났습니다. 시운전의 실제 진행 과정은 다음과 같습니다.

1단계: 첫 번째 반응 용기에 재료를 투입하고 여과한 후, 용기 내 은 분말을 관찰한 결과, 전체 부피의 약 3분의 1이 은 분말인 것을 확인했습니다. 용기에 재료를 넣고 후속 단계를 진행했습니다. 재료를 배출할 때 교반기의 저항이 비교적 크고 배출 후 암모니아 냄새가 강하게 나는 것을 확인했는데, 이는 세척 효과가 좋지 않음을 나타냅니다. 은 용액을 침전시킨 후 매번 반응 용기에 재료를 넣고 처리한 다음 두 번째 용기로 옮겼습니다.

두 번째 단계: 여러 차례 시험 가동 후, 공급 속도가 점점 느려지는 것을 발견했습니다. 반응기를 점검한 결과, 침지형 은 반응기 바닥에 은 분말이 침전되어 반응기 배출구가 막히고 이후 다량의 은 분말이 축적되는 것이 원인임을 확인했습니다. 이에 통합 장비에 압축 공기 파이프라인을 추가하여 반응기 내부 압력을 0.2MPa까지 높인 후 개폐 밸브를 열어 재료를 공급함으로써 은 분말 침전을 방지하고, 동시에 반응기 내 액체가 한 번 침전된 후 영구 여과가 완료되도록 했습니다. 이로써 공급 여과 단계의 반복 작업 횟수가 크게 줄어들고, 번거로운 조작과 공급 작업 시간이 단축되어, 용기당 평균 20분이 절약되었습니다.

3단계: 일체형 장비는 주로 제약 산업에서 사용되므로 설계된 급수관의 주요 기능은 분진 감소 및 교반 패들 베어링 세척입니다. 노즐의 물 토출량이 공장의 실제 생산 요구를 충족하지 못하고, 물 보충 시간이 너무 길어 단일 반응기의 처리 시간이 증가합니다. 따라서 반응기에 있던 기존 급수관을 일체형 장비의 급수관으로 활용했습니다. 이를 통해 작동 시간을 단축하는 동시에 반응기를 통해 깨끗한 물을 보충함으로써 반응기 바닥에 남아 있는 소량의 잔류 은 분말과 일체형 장비의 공급 금속 호스에 남아 있는 잔류 은 분말을 세척하는 이중 효과를 얻을 수 있습니다.

4단계: 일체형 기계의 소결판 위에 쌓인 은 분말의 두께가 시험 운전이 진행됨에 따라 지속적으로 증가하여 교반 패들에 가해지는 부하가 정상 범위를 초과하고 생산 안전에 영향을 미치게 됩니다. 이로 인해 조밀한 은 분말층을 자주 제거해야 하는데, 이는 노동 집약적이고 작업이 어려워 정상적인 생산에 지장을 초래합니다. 관찰 결과, 일체형 기계의 교반기에서 재료를 뒤집고 평탄화하는 기능이 소결판 위의 은 분말을 점차 조밀하게 만들어 은 분말층의 두께가 점진적으로 증가하는 것으로 나타났습니다. 일체형 기계에 들어가 조밀한 은 분말층을 제거한 후, 재료 평탄화 기능을 사용하지 않고 시험을 다시 진행했습니다. 그 결과, 시험 운전이 진행됨에 따라 은 분말층은 항상 교반 패들의 가장 낮은 지점에 유지되고 더 이상 증가하지 않고 안정적인 상태를 유지했습니다. 동시에 은 분말층과 소결판은 프리필터→2차필터 구조를 형성합니다. 이러한 고급 필터 구조는 여과 효과를 보장할 뿐만 아니라 소결판을 보호합니다.

이로써 소결판의 세척 기간이 연장되어 정상적인 생산에 도움이 됩니다.

시험 생산 기간 후, 통합형 기계로 여과한 은 분말은 기존 필터 프레스로 여과한 은 분말보다 안정성이 높았으며, 수분 함량 지수는 일반적으로 7~8% 감소했습니다. 또한 생산 현장 환경이 크게 개선되었고, 작업장 내 암모니아 농도가 현저히 낮아져 암모니아 가스가 거의 발생하지 않았습니다. 작업자의 노동 강도도 감소했지만, 작업 정밀도에 대한 요구 사항은 높아졌고 작업 시간은 이전보다 길어졌습니다.

금 분말 및 은 분말용 신형 완전 밀폐형 필터 세척·건조 3in1 장비의 기존 문제점 및 개선 방안

실무 과정에서 발견되고 해결된 문제점들 외에도, 아직 해결되지 않은 몇 가지 문제점들이 있으며, 이에 대해서는 간략하게 다음과 같이 설명한다.

문제 1: 반응기 축실 밀봉이 제대로 되어 있지 않습니다. 일체형 장비를 후대에 구입 및 설치했기 때문에 초기 설계 단계에서 반응기 압력 설계가 이루어지지 않았습니다. 그 결과, 반응기 축실 밀봉이 제대로 되어 있지 않아 반응기 압력에 영향을 미치고, 반응기 교반기의 정상 작동에도 차질이 생겼습니다.

문제 2: 일체형 기계의 배출관이 길고, 입구와 출구 사이의 수직 높이 차이가 크며, 일체형 기계의 액체 배출구가 낮은 위치에 있습니다. 배관 내 여과액의 작용으로 일체형 기계 액체 배출구의 저항이 증가하여 여과 효율이 저하됩니다. 여과 시간이 길어지면 생산 공정이 원활하지 못하게 될 뿐만 아니라, 미세 입자가 일체형 기계 액체 배출구에 침전되어 배관을 막을 가능성이 높아집니다.

질문 3: 일체형 기계의 수동 배출 밸브는 각 용기 작업이 완료된 후 반드시 열어서 청소해야 합니다. 그렇지 않으면 은 분말이 밸브 내벽에 달라붙어 밸브가 제대로 밀봉되지 않아 액체 누출 위험이 있습니다. 이 과정은 반복적인 작업이 필요하며, 작업 중 소량의 암모니아 가스가 발생할 수 있습니다. 이로 인해 국소적인 암모니아 가스 농도가 높아져 환경 오염을 유발하고 현장 작업자에게 영향을 미칠 수 있습니다.

새로운 완전 밀폐형 필터, 세척 및 건조 3in1 장비의 향후 개선 방향

암모니아 가스 배출 및 은 분말의 수분 함량 문제를 기본적으로 해결한 후, 개선 방향은 주로 다음 두 가지 사항에 있습니다.

(1) 작업 시간을 최대한 단축해야 합니다. 현재 일체형 기계는 재료에 따라 1개의 반응기 재료를 처리하는 데 1.2~1.6시간이 소요되고, 기존 판형 필터 프레스는 2개의 반응기 재료를 처리하는 데 약 1.5~2시간이 소요됩니다. 현재 우리 공장의 근무 및 휴식 시간을 고려할 때 일체형 기계의 처리 용량이 다소 부족하므로, 일체형 기계로 1개의 반응기 재료를 처리하는 데 걸리는 작업 시간을 0.6~0.8시간으로 단축하여 실제 생산 요구에 더욱 부합하도록 하는 것이 특히 중요합니다.

(2) 전체 작동 과정이 자동 제어됩니다. 일체형 기계 자체는 설정에 의해 자동 제어될 수 있지만, 생산에서 발생하는 실제 문제를 해결하기 위해 반응기와 관련된 밸브의 제어 단계를 작동 과정에 추가합니다. 반응기의 관련 밸브 대부분은 수동 제어 밸브이므로 통합 기계와 직접 연결하여 자동 제어를 구현할 수 없기 때문입니다.

동시에, 일체형 기계 자체의 작동 과정은 기존의 판형 필터 프레스보다 더 복잡하며, 더욱 세밀한 조작이 요구됩니다. 전체 공정을 자동화할 수 있다면 인적 오류를 줄이고 생산 비용을 절감할 수 있으며, 원활하게 운영된다면 매우 유용하고 이로운 결과를 가져올 것입니다.