KR100722568B1 - 건설폐기물로부터 제공되는 순환골재와 토분의 이물질분리방법 및 그 분리장치 - Google Patents

Abstract

본원은 순환골재의 생산설비 중에서 순환골재나 토분 속의 이물질을 제거하기 위해 사이클론을 이용하여 양질의 순환골재나 토분을 얻기 위한 분리방법에 관한 것이다.

본원의 순환골재나 토분 속의 이물질을 분리하는 방법은 사이클론을 이용하는 분리방법에 특징으로 갖는 것으로, 사이클론의 구조에서 상부 유입슈트를 통하여 처리대상물을 유입 받는 유입단계; 디스트리뷰터를 이용하여 유입물을 동일한 양으로 분산시키는 분산단계; 사이클론의 양측에 송풍기가 설치되어 양측에서 송풍량을 조절하며 송풍시키는 단계;사이클론 내부에서 와류가 형성되며 무거운 입자는 사이클론의 내부 벽을 따라 하부로 배출이 되고 가벼운 이물질은 사이클론 내부로 모여서 상승기류에 의하여 상부 배출구로 이송시키는 단계를 포함하여 제공되는 순환골재나 토분 속의 이물질 분리방법과 그 장치가 개시된다.

상기 사이클론은 1차, 2차 더블 사이클론 장치로 제공되어 분리효과를 높이는 순환골재나 토분 속의 이물질 분리방법 및 그 장치가 개시된다.

순환골재, 토분, 이물질, 사이클론, 송풍기

Description

건설폐기물로부터 제공되는 순환골재와 토분의 이물질 분리방법 및 그 분리장치{The method and apparatus for seperating dust from recyclic aggregate and sand using twin fan structured Cyclone }

도 1 : 토분 중의 이물질을 분리시키기 위한 처리계통 정면도

도 2 : 도 1의 처리계통 평면도

도 3 : 사이클론 내부에서 유체의 흐름을 나타낸 간략도

******* 도면의 주요부호에 대한 부호의 설명 *******

10 : 사이클론 원통부 11 : 원료 유입슈트

12 : 디스트리뷰터 13 : 유입량 조절밸브

14 : 송풍기 15 : 오버플로파인더A

20 : 사이클론 원추부 21 : 원추부 꼭지점

30 : 1차 사이클론 40 : 2차 사이클론

41 : 2차 사이클론 꼭지점 42 : 오버플로파인더B

50 : 압력해제 탱크 51 : 압력해제 탱크 출구부

52 : 이송배관 53 : 거름 막

54 : 송풍 배관장치 60 : 집진기

70 : 부대시설 71 : 송풍기

72 : 굴 뚝 80 : 이물질 저장조

90 : 토분 저장조. 91 : 원료토분 이송콘베이어

92 : 정제토분 이송콘베이어 93 : 이물질 이송콘베이어

본원은 건설 폐기물로부터 순환골재를 생산함에 있어서 건설 폐기물 또는 폐 콘크리트를 파쇄하는 과정에서 발생하는 토분과 이물질을 효율적으로 분리하여 양질의 순환골재를 생산하기 위한 방법과 그 장치에 관한 것이다.

건설폐기물의 분포를 살펴 보면, 콘크리트 덩어리와 철근, 각종 이물질과 상당량의 토분(약30% 정도)이 뒤섞여서 반입되고 있는바, 인력에 의한 선별로서는 폐 목재, 비닐, 헝겊 등 식별이 가능하고 큰 부피를 갖는 이물질의 선별은 가능할 것이나 부피가 작아진 폐 스치로폼 알갱이 등의 분쇄된 이물질은 인력 선별이 불가능하게 된다.

정부에서 규정한 순환골재 및 토분 속에 함유되어 있는 이물질의 량을 부피비로 1%이하로 포함하도록 규정하고 있는바, 본원은 정부의 품질인증제도에 부응하기 위하여 순환골재나 토분 속의 이물질 양을 전체 부피비의 1% 이하로 생산하기 위한 효율적인 분리방법을 찾고자 하는 과제를 갖고 출발하였다.

또한 본원은 환경보전 측면에서도 제한된 국토자원인 석산에서 부순자갈(쇄 석)의 채취하여 사용함으로 자원의 낭비를 가져오거나, 외국에서 골재를 수입하여 사용해야 하는 현실의 상황에서, 순환골재 중에 함유되는 이물질 함량을 최저화시켜 보다 안전한 도로공사용 기층재로 순환 사용케 하며, 토분의 경우는 토분과 토분 속에 포함되어 있는 이물질과의 분리가 어려운 문제로 대부분의 토분 함유 폐기물을 거의 불법매립하여 환경오염 문제를 가중시키고 있는 상황 등을 감안하여 토분폐기물 중에서 이물질을 분리 제거하고 양질의 토분은 복토용으로 재사용케 하여 자원의 재활용을 도모하고자 하는 과제를 갖는다.

현재 일반 순환골재 생산업체에서 사용되고 있는 이물질 선별을 위한 분리 장치로서는 벨트 콘베어의 끝단에서 선별장치인 스크린의 낙하지점 위치에 송풍기를 이용하여 바람을 송풍시켜 순환골재와 이물질을 분리하거나, 벨트콘베어 상에서 이동하는 골재혼합물 상부에서 진공장치로 흡입하여 이물질을 분리하는 방식을 사용하고 있다.

벨트콘베어나 스크린 상 에서 송풍하는 방식은 순환골재의 크기가 큰 경우에는 가벼운 이물질이 송풍에 의해 날려 제거시키는 것이 가능하나 크기가 작은 경우에는 이물질 중 비중이 큰 젖은 나무나 플라스틱 같은 이물질은 제거가 어렵게 되던지 아니면 송풍량이 더욱 커지게 되면 잔 골재가 이물질과 섞여서 날아가버리고 투입량이 많을 경우에는 골재의 낙하 두께가 두꺼워져 골재에 의한 커텐 현상의 발생으로 제대로 선별이 되지 않게 되는 문제점을 갖게 된다.

콘베어상 에서의 흡입에 의한 이물질 분리 방식은 골재 밑에 깔려있는 이물질은 흡입량이 크더라도 골재에 눌려서 빨려나오지 못하게 되고, 동력장치가 상당 히 커져야 함에도 분리효과는 별로이고 설치가격 및 설비면적은 커져야 하는 문제점을 갖는다.

특히 토분은 순환골재보다 비중이 적은 관계로 이물질과의 분리가 더욱 어려운 상태로서 일반적인 송풍장치를 사용할 경우에나 진공장치로 흡입구에서 거의 실효성 있는 분리가 되지 않는 문제점을 갖는다.

본원은 순환골재의 품질인증제도에 부응하기 위하여 순환골재나 토분 속의 이물질 양을 전체 부피비의 1% 이하로 생산하기 위한 토분과 이물질을 분리하기 위한 방법과 장치를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

종래의 순환골재를 생산하기 위한 방법과 그 장치에서는 토분과 이물질을 분리하기 위한 별도의 장치가 사용된 적이 없었으나, 본원에서는 1차, 2차 더블 사이클론 장치를 이용하여 사이클론 상부에서 토분과 이물질 혼합물을 주입시키고 사이클론의 양쪽 방향에서 송풍이 이루어지도록 하면서 송풍량을 조절해 줌으로 토분과 이물질의 분리효과를 극대화하는 분리방법과 그 장치를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원의 사이클론 장치는 1차 사이클론에서 미쳐 다 제거되지 못한 이물질은 2차 사이클론에서 다시금 제거되게 더블 사이클론을 사용하여 제공될 수 있다.

본원은 순환골재나 토분 속에 포함되어 있는 이물질을 분리하기 위한 기술로서, 특히 골재나 토분 속에 작은입자로 분쇄되어 포함되어 있는 나무부스러기, 섬유나 종이 부스러기, 스티로폼 알갱이 등의 이물질을 분리하기 위한 방법에 관한 것이다.

일반적으로 사이클론은 유체의 선회류(旋回流)에 의해서 생기는 원심력을 이용한 분리장치로서, 기체 속에 현탁해 있는 고체입자의 입도(粒度) 또는 비중의 차에 의한 분리 등에 사용되며 사이클론의 본체는 보통 원통부와 원추부로 이루어져 제공되는 분리장치이다.

본원은 상기 사이클론 원리를 이용하되, 사이클론 상부에서 이물질이 포함된 토분을 주입시키고 사이클론의 양쪽 측벽 방향에서 송풍량을 조절하며 송풍이 이루어지도록 하여 토분 속에 작은 입자로 분쇄되어 포함되어 있는 이물질의 분리효과를 극대화하기 위한 이물질 분리방법과 그 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본원의 이물질 분리장치가 적용될 수 있는 예를 들어보면, 골재혼합물 중에서 일차적으로 골재와 토분성분으로 분류되긴 하였으나 토분 중 약 2~5% 정도로 나무부스러기, 섬유나 종이 부스러기, 스티로폼 알갱이 등의 이물질이 포함되어 제공되는바, 토분 중 약 2~5% 정도의 이물질을 함유한 초리대상물을 사이클론 상부로 이송받으면 사이클론 내부에 부착된 투웨이 슈트를 통하여 낙하하게 되며 투웨이 슈트 내부 중앙에 장착된 디스트리뷰터에서 양쪽 슈트로 동일한 양이 투입되도록 분산시켜 주게 된다.

이때 사이클론의 원통부 측벽의 양쪽 경사면으로 2대의 송풍기가 설치되어 일정한 초속으로 공기를 공급해 줌으로 인하여 사이클론의 내부에 와류(渦流)를 형성시켜 이물질을 포함한 토분을 처리함으로 밀도가 큰 토분입자(고체입자)는 원심력에 의해서 선회하면서 원추벽에 모여 하부로 침강하여 원추부의 꼭지점 쪽에서 배출이 이루어지도록 하며, 한편 토분원료 속에 2~5% 정도로 포함되어 있던 가벼운 이물질 입자는 사이클론의 중심부에 모여서 상승 선회 와류를 형성하면서 사이클론 원통부의 상단에서 삽입된 파이프(오버플로파인더)를 통하여 다음 단계로 배출되도록 하는 구조를 갖는 토분 중의 이물질 분리방법과 그 장치를 제공하고자 하는 것이다.

이하 본원의 기술사상이 구체적으로 현장에 적용되어 구현될 수 있는 실시양태를 도면을 참조하여 설명하고자 한다.

도 1에서는 본원의 목적을 달성하기 위한 토분 중의 이물질 분리장치 계통도가 개시되어 있는바, 본원에서 사용되는 1차 사이클론(30)은 상부가 원통부(10)로, 하부가 원추부(20)로 이루어져 제공되는 통상의 사이클론구조에서, 1차 사이클론(30)상부에서 처리대상 토분원료가 이송켄베이어A(91)를 통하여 유입슈트(11)를 통하여 유입되고 유입원료는 디스트리뷰터(12)를 통하여 일정하게 분배되어 사이클론 내부로 유입되는바 유입량을 조절할 필요가 있는 경우 유입량 조절밸브(13)를 통하여 유입량이 조절될 수 있다.

1차 사이클론(30)의 원통부(10) 양쪽 측면으로 2대의 송풍기(14a,14b)가 설치되어 일정한 속도로 공기를 공급해 줌으로 인하여 사이클론의 내부에 와류(渦流)를 형성시켜 이물질을 포함한 토분을 처리함으로 밀도가 큰 토분입자는 원심력에 의해서 선회하면서 원추벽에 모여 하부로 침강하여 원추부(20)의 꼭지점(21) 쪽에서 배출이 이루어지도록 하며, 한편 토분원료 속에 2~5% 정도로 포함되어 있던 가벼운 이물질 입자는 사이클론의 중심부에 모여서 상승 선회 와류를 형성하면서 1차 사이클론 원통부(10)의 상단에서 삽입된 오버플로파인더A(15)를 통하여 다음 단계의 2차 사이클론(40)으로 배출되도록 하는 구조를 갖는 1차 사이클론(30)을 이용하여 토분 중의 이물질을 효과적으로 분리하는 방법과 그 장치가 제공된다.

1차 사이클론(30)을 거친 이물질과 미세입자는 다시금 2차 사이클론(40)으로 이동하게 되어 다시금 고체입자의 입도 또는 비중의 차에 의한 분리가 이루어지는 재 처리공정을 거친 후 이물질은 2차 사이클론(40)의 꼭지점(41) 쪽에서 배출이 이루어지도록 하여 이물질 저장조(80)로 보내지며, 미세먼지는 2차 사이클론(40) 원통부의 상단으로 삽입된 오버플로파인더B(42)를 통하여 다음 단계의 압력해제 탱크(50)로 이동하게 된다.

이때에 미세먼지와 함께 미처 제거되지 못한 가벼운 이물질(스트로폼 등)은 압력해제 탱크(50)에서 풍압이 해제가 되어 하부로 가라앉아 출구부(51)를 통하여 이송 콘베어B(93)로 보내져서 이물질 저장조(80)에 적재하게 된다.

압력해제 탱크(50)에서 집진기로 유입되는 이송배관(52) 전면부로는 거름장치인 걸름 막(53)이 설치되어 집진기로의 이물질의 투입을 억제하고, 거름장치의 막힘 현상을 방지하기 위하여 거름장치의 후면에서 가벼운 송풍 배관장치(54)를 설치하여 가끔씩 역풍을 불어주도록 제공된다.

따라서, 본원의 이물질 분리장치에 2~5% 정도의 이물질을 포함하여 유입되는 처리대상 토분은 2~5% 정도의 이물질은 1차 사이클론(30)의 오버플로파인더A(15)를 통하여 다음 단계의 사이클론(40)으로 배출이 이루어지도록 하고 이물질이 제거된 토분은 원추부(20)의 꼭지점(21)을 통하여 배출되어 정제토분 이송콘베이어(92)를 통하여 토분저류조(90)로 이송되는 구조를 이루고, 토분혼합물 중에 포함되어 있던 2~5% 정도의 이물질은 이물질 저장조(80)로 보내지는 구조를 가짐으로 집진기(60)로 유입되는 공기는 아주 미세한 입자로 극히 적은 양의 먼지만 유입되도록 구성할 수 있다.

도 2는 도 1의 처리계통도를 상부에서 바라본 평면도를 도시하고 있고, 도 3 은 사이클론 내부에서 유체의 흐름을 나타내기 위한 투시도를 나타내고 있는바, 도 3에서는 1차 사이클론(30)과 2차 사이클론을 걸쳐 백필터를 경유하여 배출할 수도 있는 간략도를 나타내고 있다.

이상과 같이 본원의 기술사상의 실시양태를 설명하고자 하였으나, 본원의 기술사상은 종래의 방법에 의해 분리되는 골재나 토분 중에 폐 목재, 비닐, 헝겊 등에서 큰 부피를 갖는 이물질은 식별이 가능하여 선별이 가능할 것이나 잘게 분쇄된 부피가 작아진 폐 스치로폼 알갱이, 폐 목재, 비닐, 헝겊 등의 미분 이물질은 인력 선별이 불가능한 상태에서 골재나 토분 중에 2~5% 정도의 양으로 잔존하게 되는 문제점을 인식하고, 또한 정부에서는 순환골재나 토분 속에 함유되어 있는 이물질의 량을 부피비로 1%이하로 포함하도록 규제를 시작하는 단계를 감안하여 안출된 것이다.

본원은 출원인의 공장에 설치되어 있던 종래의 사이클론 분리시설(본원의 도 1에 개시하는 시설 중 사이클론의 양측에 송풍기가 설치되지 않은 상태의 시설)에서는 토분 혼합물을 처리하는 경우 이물질의 량을 부피비로 1%이하로 포함시키고자 하는 요구조건을 충족시킬 수 없었으나, 본원에서와 같이 사이클론의 원통부 내경 2000 mm 규격에 15마력 송풍기를 양측에 설치하여 송풍량을 조절하며 적용하는 경우 상기 규제 요구조건을 충분히 충족할 수 있음을 확인하고 발명을 완성하게 된 것인바, 본원의 핵심기술 사상인 사이클론의 양측에 송풍기를 설치하여 분리효율을 높이고자 하는 것 이외의 나머지 후처리 시설은 도 1에 개시되어 설명된 내용이 아니더라도 얼마든지 변형되거나 적용되어 사용될 수 있을 것임은 물론이다.

본원은 순환골재의 품질인증제도에 부응하기 위하여 순환골재나 토분 속의 이물질 양을 전체 부피비의 1% 이하로 생산하기 위한 토분과 이물질을 분리하여 양질의 골재와 토분을 얻을 수 있게 되는 효과를 갖는다.

또한 본원은 환경보전 측면에서도 국토자원인 석산자원을 절약하고 외국으로부터의 골재수입량을 줄이며, 종래 건설폐기물로부터 발생되는 토분의 경우는 이물질과의 분리가 어려운 문제로 대부분 불법매립하여 환경오염 문제를 가중시키고 있던 것을 토분 중에서 이물질을 분리 제거하고 양질의 토분은 복토용으로 재활용케 하는 효과를 갖는다

Claims (3)

1. 순환골재의 생산설비를 이용하여 순환골재나 토분 속의 이물질을 제거하기 위해 사이클론을 이용하는 분리방법에 있어서,

   사이클론이 상부 유입슈트를 통하여 처리대상물을 유입 받는 유입단계;

   디스트리뷰터를 이용하여 유입물을 동일한 양으로 분산시키는 분산단계;

   사이클론의 양측에 송풍기가 설치되어 양측에서 송풍량을 조절하며 송풍시키는 단계;

   사이클론 내부에서 와류가 형성되며 무거운 입자는 사이클론의 내부 벽을 따라 하부로 배출이 되고 가벼운 이물질은 사이클론 내부로 모여서 상승기류에 의하여 상부 배출구로 이송시키는 단계

   를 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 순환골재나 토분 속의 이물질 분리방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 사이클론은 1차, 2차 더블 사이클론 장치로 제공되어 분리효과를 높이는 것을 특징으로 하는 순환골재나 토분 속의 이물질 분리방법.
3. 순환골재의 생산설비를 이용하여 순환골재나 토분 속의 이물질을 제거하기 위해 사이클론을 이용한 분리장치에 있어서,

   사이클론의 상부로는 유입슈트가 설치되어 처리대상물을 유입시켜 하부로 이송시키는 유입수단과,

   유입슈트 하부로는 디스트리뷰터가 설치되어 유입물을 동일한 양으로 분산시켜주도록 기능하는 분산수단,

   사이클론의 양측으로 송풍장치가 설치되어 제공되는 송풍수단,

   사이클론 저부로는 콘형을 이루며 내부에서 자연스럽게 와류가 형성되며 무거운 입자는 사이클론의 내부 벽을 따라 하부로 배출이 되고 가벼운 이물질은 사이클론 내부로 모여서 상승기류에 의하여 상부 배출구로 이송시키는 수단,

   사이클론의 내부의 공기송풍량을 조절하는 송풍량 조절수단을 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 순환골재나 토분 속의 이물질 분리장치.

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