신소재공학실험 | 제철용해분진으로부터 아연회수

 

 

 

TIP

 

 

제철용해분진으로 부터 아연을 추출하여 회수하는 간략한 실험을 통해 아연 환원 공정에 대해 알아보고, 고주파로의 원리와 고주파로를 이용해 아연을 잉곳 형태로 만드는 과정까지 알아본다.

 

 

 

유도가열

유도가열의 원리는 Michael Faraday에 의해 최초로 발견되었다. 전류를 동과 같은 전도도가 있는 코일에 흘리게 되면, 코일의 내부와 주위에 다음그림과 같이 자기장이 형성된다.

 

 

자기장의 방향은 전류의 방향에 의해 결정되므로 코일에 교류전류를 흘리게 되면 자기장의 방향이 교류의 주파수만큼 변환 된다. 만약, 60Hz의 교류를 흘리면 자기장의 방향이 1초에 60번 변환 되고, 400kHz의 교류를 흘리면 자기장의 방향은 1초에 400,000번 변환하게 된다. 전도도를 가진 물질이나 열이 가해질 소재를 변화하는 자기장에 넣게 되면 (예를 들어, 교류에 의해 형성된 자기장), 페러데이의 법칙에 의해 이 소재에는 전압이 유도되게 된다.

 

이 유도된 전압에 의해 소재에서 전자의 흐름이 발생된다. 소재에 유도된 전류의 흐름은 코일에 흐르는 전류의 반대 방향으로 흐른다. 따라서, 코일에 흐르는 전류의 주파수를 제어함으로써 소재에 흐르는 전류의 주파수도 같이 제어할 수 있다. 이 소재에 전류가 흐르게 되면, 전자의 흐름을 방해하려는 저항이 발생되고, 이 저항에 의해 열이 발생하게 된다. 전기 저항이 큰 소재에 전류가 흐르게 되면 더 많은 열이 발생되지만 동과 같은 전도도가 높은 소재도 유도 전류를 이용하여 가열이 가능하다. 이러한 현상은 유도가열에서 매우 중요하다. 결론적으로 고주파로의 작동원리는 와전류 손실에 의한 열 발생이다.

728x90

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 주철용해분진을 다음과 같이 환원제(코크스)와 혼합을 한다.

 

 

2) 코크스와 혼합된 주철용해분진을 전기로에 장입시키고 온도를 1000℃까지 올린다.

 

3) 이때 리액터를 이용해 전기로를 닫아 외부와의 공기접촉을 막는다.

 

4) 다음과 같이 리액터에 붙은 가루를 회수하고 사발에 넣고 빻아 분말형태로 만든다.

 

 

5) 이 회수된 아연을 가지고 고주파로에서 용해를 시킨다.

 

6) 이렇게 녹여서 잉곳으로 만든다.

 

 

 

 

[신소재공학실험]제철용해분진으로부터 아연회수 레포트