KR100367333B1 - 재생용 절삭 칩과 분철의 고형물화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철 가공시에 발생하는 공정 오니를 재활용하기 위한 방법에 관한 것으로, 금속 절삭시 발생하는 칩과 연마, 가공, 생산시 발생하는 분철을 철과 비철금속으로 분류하고 크기를 분류하여 분말 상태의 바인더를 일정 비율로 혼합하고 조성물을 교반하여 혼합 상태를 균일하게 조성하고 압착 성형하여 고형화함으로서 조성물의 분철 분말의 공극률을 감소시키고 분철류의 표면적을 감소시켜 분철 분말의 용광로 투입이 용이해지므로 분철 분말의 재생률이 향상되는 재생 분철류의 고형물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

재생용 절삭 칩과 분철의 고형물화 방법{Solidification method of revival cutting chip and iron powder}

본 발명은 철 가공시에 발생하는 공정 오니를 재활용하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 금속의 1절삭 가공시 발생하는 금속 칩과 연마, 가공, 운반시 발생하는 분말 상태의 분철(粉鐵)을 철과 비철금속으로 분류하고 그 크기를 각각 길이 5 ㎜ 미만으로 분류하고 상기 절삭된 칩과 분철에 분말 상태의 바인더를 혼합하여 조성물을 형성하고 상기 조성물을 압착 성형하여 고형화함으로서 용광로에 투입이 용이하여 금속의 절삭 칩과 분철의 재생률을 향상시킬 수 있는 분철류의 고형물 및 그 제조방법이 제공된다.

기계 공장 등에서 철을 절삭하거나 연마하여 가공, 운반할 때에 칩이나 분말 형태의 공정 오니가 대량으로 발생되며 상기 공정 오니는 용광로에서 용융되어 재생되는데 금속 절삭 칩과 분철은 그 크기가 다양하여 미세한 분말은 표면적이 크기 때문에 용광로에 투입되는 순간에 산화되기 쉽고 용광로의 용융시 발생하는 가스에 의해 비산되는 경우가 발생하여 실제적으로 용광로에 투입될 때에 분철의 많은 손실이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 분철류는 칩이나 분말 형태이므로 보관이나 수송 등의 취급이 곤란하다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 재생용 분철류인 금속 절삭 가공시 발생하는 금속 칩과 금속의 연마, 가공, 운반시 발생하는 분말상태의 분철을 건조시킨 후, 철과 비철금속으로 분류하고 그 키기를 분류하여 분말 상태의 바인더와 혼합하여 조성물을 형성하고 상기 조성물을 교반하여 조성물의 공극률을 감소시켜 상기 조성물의 금속칩과 분철과 바인더의 혼합 상태를 균일하게 한 후, 조성물을 압착 성형하여 고형화함으로서 용광로의 투입이 용이하고 보관과 취급과 운송이 용이한 재생 분철류의 고형물화 방법을 제공하는데 있다.상기 절삭 가공시 발생하는 절삭 금속 칩과 분철을 혼합한 혼합분철과 바인더의 조성물을 형성하는 과정에서 재생 혼합분철에 포함된 수분 및 기름과 혼합이 용이하고 폐기물인 제강분진, 전기로분진, 소각비산재 등을 이용한다. 상기와 같은 제강분진, 전기로분진, 소각비산재를 이용하면 산업폐기물을 이용한다는 의미가 있으며 재 폐기된다해도 계속 사용할 수 있으므로 환경에 영향이 미치지 않는 점을 유의할 수 있고 환경에 따라 바인더의 종류는 선택적으로 사용할 수 있다.

분철 분말 조성물을 형성하는 과정에서 재생 분철류에 포함된 수분 및 기름의 제거가 용이한 바인더가 바람직하다. 제강분진, 폐기물 소각 비산재, 석회석 등이 있으며 상기 산업폐기물 소각 비산재를 이용하면 폐기물을 재활용한다는 의미도 있고 재폐기된다 해도 환경에 영향을 미치지 않는 점을 유의한다.

상기 비산재는 소석회(Ca(HO)₂)와 생석회(CaCO₃), 산화염소 (ClO) , 이산화규소(SiO₂)로 구성되고 제강분진과 전기로분진은 소석회(Ca(HO)₂)와 생석회(CaCO₃), 염화칼슘(CaCl₂),이산화규소(SiO₂),산화칼슘(CaO),산화철(Fe2O₃), 산화납(Pb2O₃), 닉켈(Ni), 크롬(Cr), 산화마그네슘(MgO)으로 구성되어 소석회(Ca(HO)₂)와 생석회 (CaCO₃)가 고형화에 필요한 점질성과 경화성을 포함하므로 고형화에 필요한 별도이 바인더가 필요없으며 제강분진, 전기로분진, 소각비산재에는 일반적으로 소량의 물질은 제외하고 소석회(Ca(HO)2)40중량%, 생석회(CaCO₃)20중량%, 염소(Cl)5중량%, 산화규소(SiO2)10중량%, 무기물25중량%으로 구성되는 것을 바인더로 이용한다. 상기와 같은 바인더를 본 발명에 이용한 후에도 고열에 의해 염소(Cl)와 산화규소 (SiO2)는 연소되고 모래와 석회만 남게 되므로 재 사용이 가능하다.금속의 절삭시 발생하는 금속칩과 분철을 철과 비철금속으로 분류하고 바인더의 혼합을 균일하게 하여 조성물을 조성하도록 한다.

상기 바인더와 혼합되는 분철의 크기는 기계의 훼손을 고려하여 5 ㎜ 미만으로 한다.

도 1은 본 발명의 공정도이고,

도 2는 본 발명의 장치도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 호퍼(a, b, c, d) 2 : 스크린(a, b, c)

3 : 교반기(a, b) 4 : 혼합기(a, b)

5 : 성형기 6 : 이송 컨베이어(a, b, c, d)

7 : 버켓 벨트(a, b) 8 : 압축 호퍼

9 : 교반노(a, b, c) 10 : 서비스 호퍼(a, b)

11 : 스크류(a, b, c, d) 12 : 바이브레이터

13 : 롤러(a, b) 14 : 몰드

15 : 배출구 16 : 성형물

바인더와 혼합하기 위한 금속의 절삭 가공시 발생하는 금속 칩과 금속의 연마, 가공, 운반시 발생하는 분철의 크기는 기계의 훼손 및 마모를 고려하여 5 ㎜ 미만의 분철만을 이용하는 특징이 있으며, 상기 분철은 여러 종류의 바인더와 일정한 혼합비로 혼합하여 조성되는 특징이 있다.

본 발명의 공정은 철 가공 공장에서 발생되는 오니, 금속 절삭 가공시 발생하는 금속 칩, 금속의 연마, 금속의 가공, 금속의 운반에서 발생하는 분철을 수집하여 철과 비철금속으로 분류하는 공정과, 철과 비철금속으로 분류된 분철을 5 ㎜ 미만의 분철로 선별하는 선별공정과 상기 선별공정에서 선별된 분철을 세척하고 건조하는 공정과 상기 건조된 분철을 바인더와 혼합하는 공정과 혼합된 혼합물을 균일하게 혼합하기 위한 교반공정과 혼합된 혼합물의 조성물을 성형하는 성형공정으로 구성된다.

도 1에 도시된 것과 같이 절삭 금속 칩과 분철이 혼합된 상태에서 분철을 5㎜ 이하로 선별하기 위해 호퍼(1a,1b)의 스크린(2a,2b)을 통과한 절삭 금속 칩과 분철을 이용하였다.상기와 같이 본 발명에서는 금속 칩의 크기를 5㎜ 이하로 규정하고 분철은 분말상태이므로 금속 칩과 분철을 혼합 분철이라고 한다.상기 혼합분철은 그 내용물에서 이물질과 수분과 기름이 혼용된 혼합물이므로 별도의 물을 사용하지 않고 혼합물 50중량%와 바인더 50중량%를 혼합하도록 하며 본 발명에서는 바인더를 제강분진과 전기로분진, 산업폐기물의 소각로에서 발생하는 비산재를 이용하도록 하였다. 상기 바인더는 대별하여 소석회 (Ca(HO)2)40중량%, 생석회(CaCO₃)20중량%, 염소(Cl)5중량%, 산화규소(SiO2)10중량%, 무기물 25중량%으로 구성되어 상기 혼합분철에 과다한 수분이 혼합되어 있다 해도 바인더의 생석회(CaCO₃)는 20중량% 정도 혼합되어 있어 물과 반응하면 소석회로 변화되면서 수분이 제거되므로 분철의 혼합물에 물의 량은 그 량에 큰 영향이 없다. 또한 본 발명에 이용하는 바인더의 구성물은 상기와 같이 환경에 영향이 없는 물질로 구성되어 있다.도면과 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.호퍼(1a,1c)로 투입되는 절삭된 금속 칩과 분철은 스크린(2a,2b)과 바이브레이션(12)에 의해 5㎜이하의 금속 칩과 이물질이 제거된 분철이 선별된다. 상기와 같이 선별된 금속칩과 분철, 호퍼(1b)에 투입되는 바인더는 콘베이어(6a,6b)와 스크류(11a)에 의해 이송과 혼합이 이루어지고 혼합기(4a,4b)와 교반기(3a,3b)에서 교반과 혼합이 완성되도록 한다.교반기(3a)에서 교반된 혼합물은 수직운반하는 수직용 버켓벨트(7a)를 통하여 혼합물을 집하하여 혼합하기 위해 교반노(9a)와 압축용 스크류(11b)가 형성된 혼합기(4a)에서 혼합되고 혼합분철과 바인더가 혼합되면서 그 공극을 최소화 하기 위해 동력이 큰 맷돌형 교반노(9b)가 형성된 교반기(3b)에서 혼합된다.교반기(3b)에서 교반되어 혼합된 혼합분철과 바인더는 교반노(9c)와 압축스크류(11c)가 형성된 혼합기(4b)를 통과하여 압축호퍼(8)를 통과하게 되며 상기 호퍼(8)를 통과한 분철혼합물과 바인더의 혼합물은 성형기(5)를 통과하면서 일정한 구형체로 형성된다.상기 성형기(5)는 성형몰드(14)가 형성된 2개의 롤러(13a,13b)가 맞 물려 회전하면서 성형물(16)을 성형할 수 있도록 형성된다.상기 성형기(5) 저부에는 성형기(5)에서 배출되는 성형물(16)을 공급 받는 호퍼(1d)가 형성되고 호퍼(1d))의 입구는 50메쉬의 스크린(2c)이 형성되어 성형물(16)은 배출구(15)로 배출되어 이송콘베어(6c)로 이송되고 성형기(5)에서 성형물(16)과 같이 배출되는 분진은 스크린(2c)을 통과하여 도 1에도시된 것과 같이 버켓벨트(7b)에 이송되고 이송된 분진은 2차 혼합기(4b)에 재 공급된다.

실시예 - 1

일반적으로 철 가공공장에서 철의 절삭과 절단공정에서 발생하는 절삭 칩과 연마, 가공, 생산에 의해 발생되는 분철을 철물로 재생하기 위해서는 유압성형기로 성형한 단강이나 소결강을 제철소에서 다시 용강하여 철강으로 생산하여 이용하는 방법을 적용해 왔던 것이 사실이다.

본 발명은 사실과 같이 절삭 칩이나 분철을 상기 단강이나 소결강의 과정을거치지 않고 고형화하여 바로 제철소에 공급할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서는 철과 비철금속이 분류된 상태의 절삭 칩과 분철에 관한 실시예이다.도 1에서 도시된 바와 같이 절삭 칩과 분철이 혼합된 상태에서 분철을 5 ㎜ 이하로 선별하기 위해 호퍼의 스크린을 통과한 절삭 칩과 분철을 이용하였다.

절삭된 금속 칩과 분철을 혼합 분철이라고 하고, 상기 혼합분철은 그 내용물에서 이물질과 수분과 기름이 혼용된 것으로 하고 그 량의 50중량%와 바인더 50중량%를 혼합하도록 하였다. 상기 바인더는 산업폐기물의 소각로에서 발생하는 비산재를 이용하였으며, 상기 비산재를 구성하는 구성분은 소석회(Ca(HO)2)40중량%, 생석회(CaCO₃)20중량%, 염소(Cl)5중량%, 산화규소(SiO2)10중량%, 무기물25중량%으로 구성되어 그 자체로 환경의 오염이 없고 상기 생석회는 물과 반응하면 소석회로 변화되므로 상기 혼합분철에 혼용된 과다한 수분과 혼합되어 소석회로 변화되면서 수분이 제거되는 효과가 있으므로 현실적으로 혼합분철에 혼용된 수분의 량은 큰 문제가 되지 않으나, 혼합분철과 바인더와 혼합으로 성형되는 성형물(16)의 물 함수량은 3~10%를 넘지 않도록 구성하는 것이 바람직하였다.

성형물(16)의 함수율이 낮으면 점질성이 저하되어 이송 도중 파손될 우려가 있고 함수율이 높으면 그 원형을 유지하기가 용이하지 않고 몰드(14)에서 탈리가 용이하지 않다는 문제점이 있다.

도 1에 도시된 것과 같이 호퍼(1a)에 일정한 량의 절삭 칩을 투입하고 호퍼(1c)에 일정한 분철을 투입하되 호퍼(1a,1c)를 통과한 절삭된 금속 칩과 분철에 함유된 물과 기름의 중량비에 관계없이 절삭칩과 분철을 합하여 50중량%의 비율로 투입하고 바인더는 50중량%의 비율로 투입한다. 상기 금속 칩과 분철에 물과 기름이 함유되었다 해도 금속 칩과 분철을 수거할 때, 물과 기름이 현실적으로 금속 칩과 분철 대비 20%를 초과하지 않으며 바인더의 생석회가 물과 혼합되면서 소석회를 변화되므로 상기 혼합분철과 바인더의 혼합에서 물의 가감을 하지 않게 되는 것이다. 혼합분철과 바인더를 상기와 같이 비율로 투입하고 이송콘베어(6a)로 이송한다. 상기 이송콘베어(6a)에서 이송된 혼합분철과 바인더를 이송콘베어(6b)로 이송하고 그 내부에 교반용 스크류(11a)가 형성되어 혼합물을 교반기(3a)의 길이를 통과하는 과정에서 교반하도록 한다. 교반기(3a)를 통과한 혼합물은 서비스호퍼(10a)에 공급된다.서비스호퍼(10a)에 이송된 혼합물을 버켓벨트(7a)에 의해 상부에 위치한 1차 혼합기는 도 1에 도시된 것과 같이 교반노(9a)와 압축스크류(11b)가 셋트로 형성된 1차 혼합기(4a)에 공급하여 교반과 혼합을 동시에 수행할 수 있도록 한다. 1차 혼합기(4a)에서 혼합 공정이 완료된 혼합물은 혼합분철의 굵기의 차가 다양하고 이물질 및 기름과 수분의 함유가 다양하여 균일한 혼합이 용이하지 않으므로 이를 분말화 하기 의해 맷돌 모양으로 교반할 수 있는 2차 교반기(3b)를 통과하면서 5~8분 간격으로 일정한 시간 동안 교반토록 한다. 상기와 같은 구성은 혼합물의 점질성을 높이기도 하지만 혼합분철과 바인더와 사이에 발생할 수 있는 공극을 최소화하기 위한 것이다. 상기와 같이 2차 교반을 통과한 혼합물은 2차 혼합기(4b)를 통과하게 하고 그 내부에 상. 하로 스크류(11d)가 형성되고 그 모양은 도 1에 도시된 것과 같이 콘 모양과 같은 외형을 형성한 압축호퍼(8)로 이송한다.압축호퍼(8)를 통과한 혼합물은 도1에 도시된 것과 같이 외경에 몰드(14)가 성형된 1쌍의 롤러(13a,13b)로 구성되어 혼합물이 롤러(13a)와 롤러(13b) 사이에 공급되면 혼합물은 성형된 몰드(14) 부분에서 롤러(13a,13b)의 회전에 의해 압착되므로 몰드(14) 모양과 같이 형성된 성형기(5)에서 성형되도록 한다. 상기 성형기(5)를 통과한 혼합물은 조개탄과 같은 모양으로 성형된다.

성형기(5)에서 성형된 성형물(16)은 입구 아랫 부분에 50메쉬 이상의 스크린(2c)이 형성되고 일측에는 배출구(15)가 형성된 호퍼(1d)로 이송된다. 성형기(5)에 성형물(16)이 배출될 때 분진이 동시에 배출되므로 성형물(16)은 배출구(15)로 배출되며, 상기 분진은 스크린(2c)을 통과하고 이송 컨베이어(6c)를 이용하여 서비스 호퍼(10b)로 모이게 되며 서비스 호퍼(10b)로 모인 분진은 버켓 벨트(7b)에 의해 2차 혼합기(4b)에 이송되어 성형기(5)에 재투입되도록 하였다.

상기 배출구(15)로 배출된 성형물(16)은 이송 컨베이어(6d)를 이용하여 저장소에 저장되며 응고 시간을 고려하여 24시간을 경과하여 반출되도록 한다.

본 발명에 의한 금속 절삭 칩과 분철의 고형물은 제철소나 제강소에 바로 납품할 수 있을 뿐만 아니라 고형물로 형성되었으므로 보관이나 수송이 용이하고 생산공정 또는 쓰레기 소각장에서 폐기되는 제강분진과 전기로분진과 소각비산재를 바인더로 구성하여 산업의 생산활동에서 발생하는 폐품을 재 사용할 수 있을 뿐 아니라, 생산원가가 저렴하여 제철소의 구입 비용의 부담이 적고 생산공정에서 발생하는 제강분진과 전기로분진과 소각비산재을 전량 회수가 가능하고 사용된 분철의 전량을 재 사용할 수 있으므로 제강소의 생산활도에서 발생하는 폐기물의 재생효율이 크게 향상되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 절삭된 금속 칩과 연마. 가공, 운반에서 발생하는 분철을 철과 비철금속으로 분류하는 공정과, 분리된 분철을 5㎜ 미만 크기로 선별하는 공정과, 제강분진20중량%와 전기로분진20중량%와 소각비산재60중량%가 혼합되어 바인더를 구성하는 혼합분말의 50중량%와 분철과 금속 칩이 혼합한 혼합분철 50중량%가 혼합된 혼합물이, 바인더가 투입되는 호퍼와 절삭칩과 분철과 바인더의 이송용 이송콘베어(6a,6b)와 상기 혼합물을 혼합하는 1차 교반기(3a)와 상기 1차 교반기(3a)의 혼합물을 혼합하는 1차 혼합기(4a)와 1차 혼합기(4a)에서 혼합된 혼합물을 맷돌로 교반하는 2차 교반기(3b)와 상기 2차 교반기(3b)에서 교반된 혼합물을 혼합하는 2차 혼합기(4b)와 상기 2차 혼합기(4b)에서 이송되는 혼합물을 압축하는 압축호퍼(8)와 상기 압축호퍼(8)에서 공급되는 혼합물을 성형하는 성형기(5)와 상기 성형기(5)에서 성형된 성형물(16)이 배출되고 분진이 집진되는 호퍼(1d)와 상기 호퍼(1d)에서 집진된 분진을 2차 혼합기(4b)로 다시 이송시켜 재 사용할 수 있는 구성으로 고형물이 생산되는 것을 특징으로 하는 재생용 절삭 칩과 분철의 고형물화 제조방법.
2. 삭제.
3. 삭제.
4. 삭제.
5. 제 1 항에 있어서, 압축호퍼(8)는 그 내부에 형성된 콘형의 스크류(11d)가 회전함에 따라 혼합물이 중력 방향으로 압축되어 혼합물의 공극을 제거하도록 구성되는 것을 특징으로하는 재생용 절삭 칩과 분철의 고형물화 제조방법.
6. 삭제.