KR100413325B1 - 폐콘크리트 재생골재의 입형 및 품질개선장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐콘크리트 재생골재의 입형 및 품질을 개선하는 장치에 관한 것이다.

종래의 폐콘크리트를 이용하여 재생골재를 생산하는 경우엔 크라샤(Crusher)를 이용하여 파쇄하고 혼재된 불순물을 제거하고 사용크기에 맞게 분류하여 재생골재로 활용하고 있으나 폐콘크리트의 파쇄과정에서 입형(粒形)이 쇄석(碎石)상으로 불량하고, 모르터(Mortar)의 부착량이 많을뿐 아니라, 연석(軟石)의 비율이 높고, 골재의 표면에 시멘트, 모래 등의 미립분이 많이 부착되어 있는 상태이므로 그대로 골재로 활용하기에는 품질기준에 미달할 뿐만 아니라 사용하기에 부적합하여 그중 일부분만이 도로공사의 로반조성재나 충진조성재 등으로 활용되고 있는 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 폐콘크리트를 활용하여 재생골재를 생산하되, 폐콘크리트를 파쇄시킨 다음 모래나 세골재를 분리하고 나서 얻어지는 중간처리골재를 재처리하여 입형과 품질을 개선하여 아스콘용 골재로도 활용이 가능하도록 하고, 아울러, 폐콘크리트를 활용하여 재생골재를 생산하는 기술분야에서 널리 경제적으로 활용할 수 있는데 그 특징이 있다.

Description

폐콘크리트 재생골재의 입형 및 품질개선장치{Reforming System for Recycled Aggregate}

본 발명은 폐콘크리트 재생골재의 입형 및 품질개선장치에 관한 것으로, 특히, 아스콘(아스팔트 콘크리트)용 골재로서 기층이나 표층용으로 활용하기 적합한 골재를 생산하기 위하여 폐콘크리트의 파쇄후에 얻어지는 중간골재의 입형이나 품질을 개선할 수 있는 장치에 관한 것이다.

최근 국내에서는 매년 약 2000만톤 이상의 건설폐기물이 발생되고 있고, 그 중에서 폐콘크리트 덩이가 약 500만톤 이상, 아스팔트 폐기 콘크리트 덩이가 약 250만톤 이상이 차지하고 있으며, 향후에는 더욱 많은 량이 발생할 것으로 예상되고 있다. 그러나, 이와 같이 매년 발생되고 있는 건설폐기물중에서 아주 극히 소량만이 도로공사의 로반조성재나 충진조성재로 재활용되고 있을뿐, 나머지 대부분은 그대로 매립되어 처분되거나 상당량이 무단 투기되어 심각한 토양의 오염을 유발시키고 있는 실정이다.

또한, 국내에서는 전술한 건설폐기물중 일부를 여러 건설폐기물 중간처리업체가 재처리하여 재활용 골재로 생산하고 있으나 이와 같이 생산되는 재활용 골재의 경우 골재에서 요구되는 품질기준에 미달하고 있어 재활용이 이루어지는 적용분야에는 현실적으로 한계가 있다.

그렇다면, 기존의 건설페기물 중간처리업체에서 활용되고 있는 종래의 기술로서, 폐콘크리트를 활용하여 재생골재를 생산하는 선행기술이 어떠한 형태로 시행되고 있는지 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 살펴보기로 한다.

예를 들면, 도1에 도시한 바와 같이, 우선 폐콘크리트 덩이를 호퍼(1)와 피더(Feeder)(3)를 거치면서 토분(5)을 분리하고, 1차 죠크라샤(Jaw Crusher)(7)에의하여 파쇄한 후에 급송컨베이어(9)를 거쳐 진동스크린(11)에 급송하면 진동스크린(11)을 거치면서 석분(13)이 분리되고, 다시 콘크라샤(Cone Crusher)(15)에서 2차로 파쇄하고 급송컨베이어(17)를 경유, 스크린(19)을 거치면서 모래(21), 조골재 (23) 및 조골재(25)로 순차적으로 분리하고 사이즈가 큰 것을 분리하여 다시 콘크라샤(15)로 복귀시키는 방식으로 처리가 이루어지게 되어 있다.

다음, 도2에 도시한 예의 경우엔, 도1에 예시한 바와 마찬가지로, 호퍼(1), 피더(3), 1차 죠크라샤(7), 급송컨베이어(9) 및 진동스크린(11)을 거친 다음, 블로우어(Blower)(27) 및 분류기(29)를 거치도록 하여 불순물을 제거하는 과정이 추가되는 점만 상이하다.

또한, 도3에 도시한 예는 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 호퍼(1), 피더(3), 1차 죠크라샤(7), 급송컨베이어(9)까지는 동일하고, 그 이후에 회전스크린(31)과 블로우어(33), 2차 죠크라샤(35), 급송컨베이어(37), 진동스크린(39), 그리고 임팩트 브레이커(Impact Breaker)와 같은 3차 크라샤(41)를 거치는 과정이 상이한 정도이고, 그 이후에 급송컨베이어(17) 및 스크린(19)을 거치는 과정은 전술한 예와 동일하다.

물론, 전술한 콘크라샤(15)나 임팩트브레이커와 같은 크라샤(41)를 2차 내지 3차 파쇄설비로 채택하더라도 엄격한 의미에서 볼 때, 이는 입형의 개선은 아니고 단지 재생골재를 생산하기 위한 파쇄공정의 일부를 담당하는 것이라고 하겠다.

이와 같이 종래의 여러 재생골재의 생산방식은 1차 내지 3차에 걸쳐 폐콘크리트를 파쇄하고 파쇄 이전이나 아니면 파쇄과정에서 불순물이나 토분, 또는 석분을 제거하는 과정과 파쇄된 폐콘크리트를 그 크기별로 분류하는 과정으로만 이루어진 것을 알 수 있는데, 이와 같은 종래의 생산방식은 다음과 같은 문제점이 노출되고 있다.

첫째, 파쇄된 폐콘크리트의 경우 강제적으로 파쇄과정을 거치게 되므로, 파쇄정에서 입형(粒形)이 쇄석상으로 불량하고 모르터의 부착량이 많을 뿐만 아니라연석(軟石)의 비율이 높고 골재의 표면에 시멘트, 모래 등의 미립분이 많이 부착되어 있는 상태이므로, 그대로 활용하기에는 품질기준에 미달되고, 골재로서 사용이 되더라도 표면이 견고하지 못하여 시공후에 변형이나 취약부의 발생가능성이 있어 골재로서 사용하기가 불안정한 문제점이 있고,

둘째, 파쇄된 콘크리트의 경우 극히 일부만이 순수한 골재형태로 생산되기도 하나 대부분은 골재의 표면에 시멘트나 모르터가 부착되어 있는 형태이거나 아니면, 모르터가 응고된 형태를 이루게 되는데, 이들 시멘트나 모르터의 경우 골재로서 사용하기엔 부적합할 정도로 취약하여 재생골재의 품질을 저하하는 주요인으로 작용하고 있는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 재생골재의 생산과정에서 발생하고 있는 제반 문제점을 해소하고자 연구 개발된 것이다.

즉, 본 발명의 주목적은 재생골재의 생산과정에서 폐콘크리트의 파쇄이후에 예리하게 형성되는 입형을 획기적으로 개선하고, 골재의 표면에 부착되어 있는 시멘트나 모르터를 효과적으로 제거하며 연석(軟石)비율을 낮추어 재생골재의 품질을보다 획기적으로 향상시키고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 파쇄된 폐콘크리트의 입형을 보다 효과적으로 개선하면서 품질을 개선하고자 중간골재 상호간이나 아니면 장치를 이루는 내부 구성요소와의 상호 마찰이 보다 효과적으로 이루어지도록 하는 장치를 제공하고자 하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 창치의 구성이 비교적 간단하여 제작이 용이하고, 작동이 편리하며, 스크린, 브러시, 물분사노즐 등을 추가로 채택하는 경우엔 입형의 개선이나 표면처리가 이루어지는 과정에서 발생되는 세립자를 연속적으로 분리하여 작동의 효율을 개선할 수 있는 장치를 제공하고자 하는 것이다.

도1 내지 도3은 폐콘크리트를 이용하여 재생골재를 생산하는 종래의 방법을 설명하기 위하여 공정을 중심으로 각각 나타낸 계통도,

도4는 본 발명인 개념을 설명하기 위한 계통도,

도5는 본 발명의 바람직한 일례를 예시한 장치의 종단면도,

도6은 도5의 A-A선 단면도,

도7은 도6에 예시한 예의 변형례를 나타내는 종단면도,

도8은 도6 및 도7에 예시한 예의 다른 변형례를 나타내는 종단면도,

도9는 도5의 좌측면도,

도10은 도5에 도시한 예의 일부 구성을 추가하여 변형례를 예시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

60.본체, 68.통로, 70,72.공전로울, 80.투입부, 90.배출부

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 내부에 공간을 가지는 원통형 본체와, 상기본체를 하부에서 받쳐주고 제자리에서 공전이 가능하게 설치되는 다수의 공전로울과, 상기 본체가 제자리에서 회전이 가능하게 설치되는 외부구동원의 결합된 형태로 이루어지고, 내부에 다수의 날개를 설치한 상기 본체의 일측엔 투입부를 마련하고 다른 일측엔 배출부를 마련하며, 상기 배출부와 인접되게 원통형 스크린을 설치하여 이루어지는 폐콘크리트로부터 재생골재를 생산하는 통상의 장치에 있어서, 상기 본체는 일측 중앙의 투입부가 다른 일측 중앙의 배출부보다 높게 위치하도록 상기 본체를 경사지게 설치하고, 상기 본체의 배부 공간은 다수의 구획으로 이루어지며 중심엔 통로를 각각 형성하고, 상기 투입부와 상기 배출부의 내측엔 가이더를 각각 설치하고, 상기 원통형 스크린의 외측과 접하게 별도의 브러시를 설치하고 상기 원통형 스크린의 내측엔 물분사 노즐을 설치하며, 상기 원통형 스크린의 하부 및 배출부위엔 물과 모래 등을 배출시키기 위한 호퍼를 설치하여 이루어지는 폐콘크리트 재생골재의 입형 및 품질개선장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

본 발명인 입형 및 품질개선방법의 핵심은 도4에 도시한 바와 같이, 외부구동원(50)에 의하여 제자리에서 회전작동이 가능하게 구성된 원통 형태의 본체(60) 내측에 파쇄된 폐콘크리트인 중간골재와 물을 동시에 넣고, 상기 본체(60)를 외부구동원(50)에 의하여 회전 구동시킴에 따라 상기 본체(60)의 내부에 위치한 파쇄된 폐콘크리트인 중간골재 상호간 또는 상기 중간골재와 상기 본체(60) 상호간 부딪힘과 마찰이 강제적으로 이루어지면서 입형과 품질을 개선하도록 하는 것이다.

즉, 본체(60)의 내부에서 파쇄된 폐콘크리트인 중간골재는 본체(60)가 외부구동원(50)에 의하여 회전이 이루어지게 되면 상기 중간골재는 자중에 의하여 본체(60)의 내벽을 타고 이동하되 이 과정에서 인접한 중간골재 상호간이나 중간골재와 본체(60)의 내벽사이 상호간 부딪힘, 그리고 마찰 내지 구름접촉 현상이 발생하고 마쇄(磨碎), 파단(破斷)작용을 받고, 그 위에 입자간 갈아으깨는 작용을 받아 약한 입자는 깨어지고, 각(角)이 진 양질(良質)의 입자는 각이 없이 둥근 구상(球狀)의 형태로 바뀌는 등, 배출부(90)를 통하여 외부로 배출될 때까지 전술한 현상이 반복적으로 이루어지면서 골재의 입형이나 품질을 개선하게 되는 것이다.

또한, 전술한 방법을 구체화하여 장치의 형태로 구성한 바람직한 여러 예가 도5 내지 도10에 도시되어 있는데, 이들은 모두 공통적으로 내부에 공간을 가지는 원통형 본체(60)와, 상기 본체(60)를 하부에서 받쳐주고 제자리에서 공전이 가능하게 설치되는 다수의 공전로울(70,72)과, 상기 본체(60)를 제자리에서 회전이 가능하게 설치되는 외부구동원(50)의 결합 형태로 이루어지되, 상기 본체(60)의 일측엔 투입부(80)를 마련하고 다른 일측엔 배출부(90)를 마련하며, 상기 본체(60)의 내부 공간은 다수의 구획으로 이루어지며 중심엔 통로(68)가 각각 형성되어 이루어진다.

이때, 상기 본체(60)는 일측 중앙의 투입부(80)가 다른 일측 중앙의 배출부(90)보다 높게 위치하도록 본체(60)를 경사지게 설치하여 투입부(80)를 거쳐투입된 중간골재가 배출부(90) 쪽으로 서서히 이동이 가능하게 설치함이 바람직하다. 물론, 상기 본체(60)를 경사지게 설치하는 방법은 다수의 공전로울(70,72)중 투입부(80)측에 가깝게 설치된 공전로울(72)이 배출부(90)측에 가깝게 설치된 공전로울(70)보다 기대(100)를 중심으로 볼 때, 그 설치높이가 보다 높게 위치하도록 설치하여 경사지게 설치하거나 아니면 상기 공전로울(70),(72) 상호간의 회전 중심은 동일하되, 공전로울(72)의 지름이 공전로울(70)의 지름보다 더 크게 구성하여 경사지게 설치할 수도 있겠다.

이때, 다수의 공전로울(70,72)은 기대(100)의 상부로서 상기 본체(60)의 외주연에 고정설치된 회전레일부재(74,76)와 서로 맞닿은 상태로 제자리에서 회전이가능하게 각각 설치되고, 상기 공전로울(70,72)은 상기 회전레일부재(74,76)의 사이 내측방으로 돌출부(71,73)를 각각 형성하여 상기 본체(60)가 회전하는 경우에 상기 회전레일부재(74,76)가 공전로울(70,72)로부터 이탈하지 않도록 이루어진다. 상기 본체(60)와 상기 기대(100)엔 본체(60)를 회전시키기 위한 외부구동원 (50)을 마련하되, 상기 외부구동원(50)은 예를 들면, 본체(60)의 외주연에 스프로켓휘일(52)을 고정설치하고 기대(100)의 상부엔 구동모터(54)를 설치하며 상기 스프로켓휘일(52)과 구동모터(54)의 스프로켓휘일(56)사이에 동력전달용 체인(58)을 설치하여 구성할 수도 있고, 별도로 도시하시는 아니하였으나 동력전달수단으로서 기어의 치합방식이나 벨트에 의한 구동력전달방식 등 적절한 것을 선택하여 구성할 수도 있겠다.

이때, 상기 투입부(80)나 상기 배출부(90)의 경우에 내측에 가이더(82,92)를각각 설치하여 투입된 중간골재나 물의 급송과 처리된 재생골재나 물의 배출과정이 용이하게 구성함이 바람직하고, 필요시엔 도10에 도시한 바와 같이, 상기 투입부(80)의 내측으로 선단부가 도달하도록 골재공급구(84)와 물공급구(86)를 별도로 마련하여 자동 및 연속적으로 급송이 이루어질 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 배출부(90)와 인접되게 타공판, 타공망, 또는 걸름망 형태인 원통형 스크린(94)을 상호 고정설치하고, 상기 원통형 스크린(94)의 외측과 접하게 별도의 브러시(96)를 설치하며, 상기 원통형 스크린(94)의 내측엔 물분사노즐(98)을 설치하고, 상기 원통형 스크린(94)의 하부 및 배출부위엔 물과 모래등을 배출시키기 위한 호퍼(99)를 설치하여 구성한다.

또한, 상기 본체(60)의 내부 공간으로서 내주면엔 도6 내지 도8에 도시한 바와 같이, 길이방향으로 다각형 단면 형태를 갖도록 마찰부재(62)를 설치하거나 아니면 다수의 요철부재(64)를 설치하고, 또한 길이방향으로 일정 각도마다 다수의 날개(66)를 각각 설치하여 골재의 마찰과 체류효과를 극대화 시킬 수 있게 구성한다. 이때, 날개(66)의 경우에 상기 마찰부재(62)나 요철부재(64)에 서로 그 길이를 달리하여 인접되게 설치하거나, 설치방법도 상기 마찰부재(62)나 요철부재(64)에 경사지게 설치하여 본체(60)의 회전시에 내부에 위치한 중간골재가 마쇄, 체류 및 파단효과를 보다 가질수 있게 함이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 장치의 경우에 폐콘크리트를 파쇄하여 재생골재로 생산하는 제조라인이나 독자적인 처리장치로서 설치하여 활용이 가능한데, 재생골재를 생산하는 제조라인에 설치하여 사용하는 경우엔, 도1 내지 도3에 도시한 각종파쇄기(7,15,35,41)를 거치면서 파쇄된 폐콘크리트로부터 파쇄과정에서 발생된 모래나 세골재를 분리한 후의 공정에 설치함이 바람직하다.

다음은 전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명인 경우에 그 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본체(60)를 외부구동원(50)에 의하여 제자리에서 회전구동시키고 투입부(80)엔 골재공급부(84)를 통하여 전처리 공정에서 파쇄처리된 폐콘크리트인 중간골재를 공급하고, 물공급부(86)를 통하여는 물을 함께 공급하게 되면 투입부(80)를 경유, 내측의 가이더(82)를 타고 서서히 본체(60)의 내부 구획된 공간으로 중앙의 통로(68)를 경유 순차적으로 이동하게 된다. 이때, 구획된 공간의 내측으로 급송되는 파쇄된 폐콘크리트 형태의 중간골재와 물은 본체(60)의 연속적인 회전에 따라 마찰부재(62) 또는 요철부재(64)에 의하여 바닥에서 미끄러지지 못하고 체류하다가 더 이상 버틸 수 없는 위치에 이르게 되면 상,하부 또는 내,외측으로 겹쳐진 상태에 있던 골재는 서로 엉켜진 상태로 하향으로 구르면서 다시 하향으로 낙하이동하게 된다. 더우기, 날개(66)가 설치되어 있는 경우엔, 이들 날개(66)에 의하여 내부 중간골재의 체류나 중간골재 상호간 또는 중간골재와 마찰부재(62) 또는 요철부재(64) 상호간의 마찰이 계속적으로 이루어지면서 체류가 불가능한 위치에 다다르게 되면, 하부로 다시 쏟아지면서 마찰부재(62) 또는 요철부재(64)의 상부에 뒤엉켜 구르게 되고, 통로(68)를 가지고 있으며 본체(60)의 내부 중간 중간에 설치된 구획부를 순차적으로 거치면서 전술한 작동과정을 반복적으로 거치게 되고 서서히 배출부(90)측으로 이동하게 된다.

그리하여, 본체(60)의 회전작동에 의하여 전술한 마쇄, 체류, 파단 등의 작동이 반복적으로 이루어지면서 파쇄공정에서 발생되는 중간골재의 예리한 모서리부위나 내부균열에 의하여 발생되는 취약부분은 마모되고 분리되어 둥글게 구상(球狀)으로 형성된 입형으로 변화되고, 또한 중간골재의 표면에 부착되어 있던 시멘트나 모르터도 중간골재 상호간의 마쇄작용에 의하여 많은 량이 중간골재로부터 분리되어 재생골재에 시멘트나 모르터의 부착율을 크게 감소시켜 재생골재의 품질을 크게 개선시킬 수 있게 된다.

물론, 이와 같이 입형이 개선되고 골재의 품질이 개선된 재생골재는 배출부(90)의 가이드(92)를 타고 외측의 원통형 스크린(94)의 내측으로 이동하고, 이 원통형 스크린(94)도 상기 본체(60)와 함께 회전하면서 전술한 처리과정에서 재생골재와 함께 발생되는 모래, 시멘트, 물 등의 이물질은 상기 스크린(94)을 거쳐 하부의 호퍼(99)를 거쳐 별도로 배출되어지되, 이때 재생골재의 표면에 묻어 있던 모래나 시멘트와 같은 미립분은 분사노즐(98)로 부터 분사되는 물에 의하여 세척이 이루어지고 이와 같은 과정에서 미립분이 스크린(94)에 끼워져 부분적으로 막히는 경우에는 별도로 외부에 설치된 브러시(96)에 의하여 막힌 부위를 다시 뚫어 주어 이를 해소하게 되며, 이와 같이 입형이 개선되고 품질을 개선한 재생골재만이 이 원통형 스크린(94)을 거친 다음, 외부로 배출되어 재생골재로 사용할 수 있게 된다.

따라서, 본발명에 의하면, 종래의 재생골재의 생산과정에서 발생하고 있는제반 문제점을 완전하게 해소하여, 재생골재의 생산과정중 폐콘크리트의 파쇄과정에서 입형(粒形)이 쇄석(碎石)상으로 불량하고, 모르터(Mortar)의 부착량이 많을뿐 아니라, 연석(軟石)의 비율이 높고, 골재의 표면에 시멘트, 모래 등의 미립분이 많이 부착되어 있는 상태로부터 입형을 획기적으로 개선하고, 골재의 표면에 부착되어 있는 시멘트나 모르터를 효과적으로 제거하며, 연석의 비율을 크게 낮추어 재생골재의 품질을 보다 획기적으로 향상시켜 기층, 표층용 아스콘 골재로 사용할 수 있음은 물론, 다른 용도의 골재로도 광범위하게 사용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 파쇄된 폐콘크리트인 중간골재의 입형을 보다 효과적으로 개선하면서 동시에 표면처리가 이루어지고 중간골재 상호간 또는 본체(60)의 내부를 이루는 내부 구성요소로서 마찰부재(62)나 요철부재(64) 또한 날개(66)와의 마쇄, 체류, 파단 등의 작동이 보다 효과적으로 이루어지게 되며, 본체(60)나 외부구동원(50), 기타 관련된 구성이 비교적 간단하여 제작이 용이하고, 작동이 편리하며, 스크린(94)과 브러시(96) 그리고 분사노즐(98)을 채택하는 경우엔 중간골재에 있어서 입형의 개선이나 표면처리가 이루어지는 과정에서 발생되는 모래나 시멘트와 같은 미립분과 물을 연속적으로 분리하거나 세척하여 작동의 효율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (11)

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2. 내부에 공간을 가지는 원통형 본체와, 상기본체를 하부에서 받쳐주고 제자리에서 공전이 가능하게 설치되는 다수의 공전로울과, 상기 본체가 제자리에서 회전이 가능하게 설치되는 외부구동원의 결합된 형태로 이루어지고, 내부에 다수의 날개를 설치한 상기 본체의 일측엔 투입부를 마련하고 다른 일측엔 배출부를 마련하며, 상기 배출부와 인접되게 원통형 스크린을 설치하여 이루어지는 폐콘크리트로부터 재생골재를 생산하는 통상의 장치에 있어서,

   상기 본체(60)는 일측 중앙의 투입부(80)가 다른 일측 중앙의 배출부보다 높게 위치하도록 상기 본체(60)를 경사지게 설치하고,

   상기 본체(60)의 내부 공간은 다수의 구획으로 이루어지며 중심엔 통로(68)를 각각 형성하고,

   상기 투입부(80)와 상기 배출부(90)의 내측엔 가이더(82,92)를 각각 설치하고,

   상기 원통형 스크린(94)의 외측과 접하게 별도의 브러시(96)를 설치하고 상기 원통형 스크린(94)의 내측엔 물분사노즐(98)을 설치하며,

   상기 원통형 스크린(94)의 하부 및 배출부위엔 물과 모래 등을 배출시키기 위한 호퍼(99)를 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 재생골재의 입형 및 품질개선장치.
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