탈수공정 - Thickener와 Clarifier: 차이점 및 장치 기본 구성

광물자원을 처리하는 과정에서 많은 양의 물 혹은 시약이 사용됩니다. 아래의 예시와 같이, 광석을 선광, 단체분리, 침출 처리한 이후 다음 단계를 위하여 이전에 사용된 물 혹은 시약을 분리하는 탈수과정을 거칩니다.

• 물/미반응한 시약 등을 다시 회수하여 사용하기 위함

• 정광의 수출 시, 고체의 비중을 높이기 위함

• 용매추출/전해채취 등 다음 공정에 용액만 유입되도록 하기 위함

 

(1) Thickener와 Clarifier의 차이점

 

이 중 가장 대표적인 장치로서 많은 광산에서 사용되고 있는 침전조(Thickener)와 정화조(Clarifier)가 있습니다. 이 두 장치는 구조가 같으며, 목적에 따라 명칭이 나뉩니다.

• 침전조(Thickener): 침전된 농축슬러리를 얻는 것이 주목적으로 광석을 처리하는데는 주로 이용됨

• 정화조(Clarifier): 부유물질 혹은 잔사가 제거된 상등액을 얻는 것이 주목적

 

*이후 글에서 특별히 침전조와 정화조를 구분하여 사용해야할 경우를 제외하고는 이러한 장치를 침전조라 함

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(2) Thickener와 Clarifier 장치의 기본 구성

Thickener 구조

• Tank(①): 침전조의 가장 기본적인 구성요소로, 고체가 침전되는 곳

• Open Launder 혹은 Feed Pipe(②): 침전조 중심부에 있는 Feed Well까지 슬러리가 이동하는 통로 

• Feed Well(③): 슬러리가 유입되는 곳. Tank의 상단부에는 이미 고체와 분리된 상등액이 존재하므로, 이들이 다시 혼합되지 않도록 수면에서 약 1m가량 하부에 설치

• Overflow Weir(④)

• Drive Unit(⑤): Rake arm을 회전시키기 위한 장치

• Rake Arm(⑥): 하단에 많은 Blade를 장착한 상태로 같이 회전하는 장치. 기본적으로 두 개의 Long Rake Arm(6-1)이 장착되어 있으며, 나머지 두 Short Rake Arm(6-2)은 필요한 경우 추가로 설치

• Blade(⑦): Rake Arm의 하단에 장착되어 침전된 농축슬러리를 배출되는 곳으로 모아주는 장치 

• Discharge Cone(⑧): Rake Arm과 Blade에 의하여 모인 농축슬러리들이 배출되는 곳으로 Discharge trench라고도 불림

• Cone Scraper(⑨): Discharge Cone에 모인 농축슬러리들을 다시 한번 배출구로 밀어넣는 장치

• Distributor Cone(⑩)

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(3) Four Settling Zones

 

침전조 내의 슬러리는 아래와 같이 크게 4개의 구간으로 구분할 수 있습니다.

• A(Clarification Zone): 거의 모든 고체가 침전되고 물/용액만 남은 구간

• B(Feed Zone): Feed Well을 통해 유입되는 슬러리와 거의 같은 농도를 가진 구간

• C(Transition Zone): B층의 농도에서 D층의 농도로 침전되어가는 구간 

• D(Compression Zone): 슬러리가 농축된 구간으로 슬러리 상부의 유체 무게에 의하여 추가적인 압밀작용이 이루어짐