용매추출 - Mixer-Settler의 종류/형태

이 글에서 지금까지 그림으로 표현된 mixer-settler은 기본적인 형태에 가깝습니다. 그러나 이 외에도 목적 금속의 종류에 따라, 다양한 형태의 mixer-settler가 개발되어 왔습니다. 이 글에서는 mixer-settler 중 주로 구리와 같이 대표적인 금속의 용매추출을 위하여 개발/상용화 및 선호도가 높았던 것들에 대해서 소개해 놓았습니다.

(1) Krebs mixer-settler

Krebs mixer-settler는 1970년대 개발되어 우라늄, 구리 용매추출에 사용해왔습니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, 탑 론더(top launder)에서 상 분리가 거의 이루어진 이후에, 아래의 settler로 이동합니다 (단층으로 이루어진 전형적인 settler와 차이가 있습니다). 이는 즉, launder와 settler가 동일한 위치에 겹쳐져 있다는 것이고 따라서 설치면적이 다른 settler에 비하여 작습니다.

Settler가 완전히 노출되지 않았기 때문에, 증발에 의한 유기상 손실을 방지할 수 있고, 사이즈가 비교적 작기 때문에 제작하여 현장으로 운송할 수 있는 장점이 있습니다. 반면, 노출되지 않은 만큼 crud를 제거하기 위한 접근이 제한됩니다.

KREBS mixer-settler*

*이중선: organic + aqueous flow / 점선: orgnanic flow / 실선: aqueous flow

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(2) Reserve flow mixer-settler

이전 글에서도 몇번 언급되었지만, reserve flow mixer-settler는 대규모의 구리, 니켈/코발트, 혹은 아연 용매추출 등에 사용되어 왔습니다. 가장 큰 차이는 launder가 settler 옆쪽에 붙어, 용매가 mixer 반대편 끝까지 이동한 다음에 settler로 유입됩니다. 아래 settler의 상세 구조는 다음의 참고글에서 확인하실 수 있습니다.

*[참고] Mixer-Settler의 구조

앞서 언급되었다시피, 가장 큰 특징인 launder는 상 분리 시간(Phase Separation Time, PST)을 늘려주기 때문에 대용량을 처리하는데 적합합니다. 또한, Krebs형태와는 다르게 설비가 외부에 개방되어 있어 작업자가 내부 상황을 확인할 수 있습니다.

Reverse flow mixer-settler*

*이중선: organic + aqueous flow / 점선: orgnanic flow / 실선: aqueous flow

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(3) Outokumpu VSF

유명 광업 설비 회사인 Outokumpu(현재 Outotec)에서 설계한 VSF(Vertical smooth flow) mixer-settler는 구리 용매추출을 위하여 도입되었습니다. 아래의 그림에서 볼 수 있듯, 몇 가지 특징이 있습니다.

가장 눈에 들어오는 것은 피켓 펜스(picket fence)입니다. 여러 겹의 피켓 펜스를 설치하여, 두껍고 밀도 높은 상태에서 상 분리가 이루어집니다. 또한 가이드 베인(guide)이 없기에, settler 내부에서 유체가 골고루 퍼질 수 있도록 첫 번째 피켓 펜스가 V자 형태인 것을 확인할 수 있습니다.

또한, 일반적으로 모든 mixer에서 교반되는 것과는 다르게 해당 장비에서는 별도의 pumping tank를 설치하여 설계하였습니다 (이러한 요소들은 다른 mixer-settler보다 엔트레인먼트를 줄이기 위함).

VSF mixer-settler*

*점선: orgnanic flow / 실선: aqueous flow

VSF mixer-settler에 대한 유체의 흐름은 거의 표시해두지 않았습니다. 추후 다른 글에서 다중의 picket fence에 의한 상 분리 트렌드에 대해서 다루겠습니다.