KR100455833B1 - 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법 및 재생장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건설폐기물로부터 수집된 폐콘크리트를 기초선별하지 않고 사전 스크린 과정을 거친 후 직선적인 파쇄공정이 아니라 병렬화된 파쇄공정을 통해 공정의 효율성을 증대시키고, 골재의 반복파쇄에 따른 직선 파쇄공정의 품질저하 및 에너지 낭비를 방지할 수 있는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법 및 재생장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 건설폐기물로부터 40㎜ 이하의 입자크기로 분쇄된 폐콘크리트 입자를 제1진동선별기로1차 스크린하여 재생 잔골재의 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 선별된 입자들 중에서 상기 선별 기준값을 초과하는 입자는 각각 미분쇄기로 투입하여 분쇄하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 분쇄된 입자를 제2진동선별기로 2차 스크린하여 상기 선별 기준값 또는/ 및 재생 굵은 골재의 범위를 기준으로 선별하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 선별되어 상기 선별 기준값을 초과하는 입자는 상기 제1단계로 피드백하며, 상기 선별 기준값 이하의 입자는 상기 제1단계에서 선별된 선별 기준값 이하의 입자와 함께 사이클론 미분포집부로 투입되어 사이클론으로부터 배기되는 공기를 다시 미분포집부의 공급공기로 공급함으로써 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법 및 재생장치를 제공한다.
Description
본 발명은 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법 및 재생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건설폐기물로부터 수집된 폐콘크리트를 기초선별하지 않고 사전 스크린 과정을 거친 후 직선적인 파쇄공정이 아니라 병렬화된 파쇄공정을 통해 공정의 효율성을 증대시키고, 골재의 반복파쇄에 따른 직선 파쇄공정의 품질저하및 에너지 낭비를 방지할 수 있는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법 및 재생장치에 관한 것이다.
일반적으로, 건설폐기물의 일종인 폐콘크리트는 도시 재개발과 건물의 노후화 및 기능저하에 의한 건물의 해체가증가함에 따라 다량으로 배출되고 있다. 따라서 다량으로 발생하는 폐콘크리트를 재활용하는 기술은 자원 및 에너지절약 측면뿐 아니라 환경보호 측면에서도 매우 중요하다. 현재 국내에서는 매년 약 2천만 톤 이상의 건설폐기물이 발생되는 것으로 보고되고 있으며, 그 가운데 약 60% 이상을 차지하고 있는 폐콘크리트는 대부분 건설폐기물 처리업체의 재상골재 시스템을 통하여 재생골재로 생산되고 있으나, 재생된 골재는 기술력 등의 부족으로 품질수준이 낮아 건설용 골재로서 사용되지 못하고 성토 또는 매립과 같은 초보적인 단계에만 활용되고 있는 실정이다.
앞으로 정부의 건설 폐자재 재활용 확대정책과 더불어 재활용 설비의 보급이 확대될 전망이지만, 현재까지 폐콘크리트를 비롯한 건설폐기물의 재활용에 대한 인식부족과 더불어 폐콘크리트 등의 건설폐기물의 분리선별 및 우수한 품질의 재생골재 생산기술의 미비로 인하여 재생골재의 사용이 활성화되지 못하고 있다. 특히 국내에서 생산되는 재생골재의 대부분은 굵은 골재로 한정되어 있으며, 모래를 대체할만한 우수한 품질의 재생 잔골재는 생산기술의 미비로 인한 이물질의 다량 혼입과 높은 흡수율 등 낮은 품질수준을 보여 단순히 매립되거나, 폐기물로서 처리되고 있는 실정이다.
현재 국내에서는 잔골재의 품질을 높이고자 골재 생산과정에서 물을 사용한세척공정을 통해 골재의 미분과 이물질을 제거하는 방법을 하고 있으나, 물 사용에 따른 생산성 저하와 폐수발생이 문제가 되고 있으며, 단순 매립되고 있는 미분 케이크는 매립지 확보의 어려움과 2차 환경오염의 원인이 되기 때문에 자원 재활용 및 환경오염 방지의 관점에서 대책마련이 시급한 실정이다.
따라서, 현재에는 기존의 습식공정으로 생산되는 재생골재 생산시스템에서는 불가능했던 양질의 잔골재를 생산하면서도 환경친화적인 기술로서 건식 재생골재 생산시스템이 개발되고 있다.
본 출원인은 15~25㎜ 크기의 규격 및 40~75㎜ 크기의 규격으로 분쇄된 건설폐기물을 공급받아 건식공정으로 골재를 생산하도록 “건설폐기물의 재활용을 통한 재생골재의 제조방법 및 그 장치”를 2002년 출원하여 특허 등록받은 바 있다(대한민국 특허등록 제10-390744호).
이하에서는 상기한 특허기술에 대하여 설명하고자 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 15~25㎜의 건설폐기물을 공급받아 재생골재를 생산하기 위한 건식 재생장치는 15~25㎜ 크기의 규격으로 전처리 생산된 건설 폐기물을 피더(1)로부터 공급받아 0.3㎜ 이하의 미분과 그 이상의 골재로 분리하는 박스형 미분 포집장치(2)가 설치된다.
즉, 상기 미분 포집장치의 하부에는 공급되는 건설폐기물에 소정의 공기를 송풍시켜 공급하는 송풍기(21)가 설치되고, 이에 의해 비산된 폐기물중 이물질을 집진하도록 제1사이클론(3)과, 0.3㎜ 이하의 미분을 집진하도록 제2사이클론(4)이 상기 미분 포집장치의 상부에 설치되어 미분을 집진하게 되는 것이다.
또한, 상기 미분 포집장치에서 비산되지 않고 하부로 배출된 건설 폐기물을 0.3~4.75㎜ 범위의 규격으로 선별하도록 진동선별기(5)가 설치되어 이로부터 선별된 0.3~4.75㎜ 범위의 잔골재는 그래도 배출되고, 그 이상의 골재는 이송되어 분리 배출되거나, 다시 모래 제조기, 즉 수직형 임팩트 크러셔(10)로 공급되어 15~25㎜ 규격으로 파쇄되고, 다시 상기한 피더(1)로 재공급되어 상기한 바와 같은 선별공정을 순환적으로 거치게 된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 40~75㎜의 건설폐기물을 공급받아 재생골재 생산하기 위한 건식 재생장치는 40~75㎜ 크기의 규격으로 전처리 생산된 건설 폐기물을 피드호퍼(1')로부터 공급받아 4.75㎜ 기준으로 선별하는 진동 선별기(5)가 설치된다.
상기 진동 선별기(5)로부터 선별되어 크기가 15㎜ 이상인 건설 폐기물은 콘 크러셔(혹은 임팩트 크러셔, 15)로 이송되어 파쇄되며, 상기 진동 선별기(5)에서 걸러진 15㎜ 이하의 건설폐기물을 모래제조기(수직형 임팩트 크러셔, 18)로 이송되어 파쇄되고, 다시 진동 선별기(5)로 공급되어진다.
한편, 상기 진동 선별기(5)에 의하여 걸러진 4.75㎜ 이하의 모래는 미분 포집장치(2)로 이송되어 0.3㎜의 미분을 기준으로 분리되며, 0.3㎜ 이하의 미분은 미분 포집장치(2) 상부에 장치되어 하부 송풍기(21)에 의해 비산된 폐기물 중 이물질을 집진하는 제1사이클론(3)과 미분(0.3㎜ 이하)을 집진하는 제2사이클론(4)에 의하여 포집되어 배출된다. 또한, 0.3~4.75㎜ 규격의 재생 모래는 상기 미분 포집장치(2)의 하부로 배출되어 포집되는 것이다.
상기한 각각의 장치는 모두 건식공정에 의하여 건설 폐기물은 폐콘크리트로부터 재생골재를 생산하는 장치로서, 습식공정에 비하여 이물질 제거단계에서 물을 사용하지 않아 폐슬러지, 폐수 및 미분 케이크 등과 같은 2차적인 환경오염인자를 제거할 수 있는 효과는 있으나, 다음과 같은 문제점들을 가지고 있다.
첫째, 상기한 건설 폐기물의 건식 재생장치는 그 장치의 구성이 전처리되어 도입되는 건설 폐기물의 크기(15~25㎜, 40~75㎜)에 따라 각각 설치되어야 함으로써 설비비가 지나치게 많이 소요되고, 설비공간을 많이 차지하게 되어 이에 따른 재생효과의 경제성이 현저히 저하되는 측면이 있다. 즉 전처리되어 도입되는 건설 폐기물의 크기(15~25㎜, 40~75㎜)에 따른 별도의 분쇄장비(임팩트 크러셔, 콘 크러셔)를 구분하여 설치하여야 크기에 따른 분쇄효율을 높일 수 있기 때문에 도입되는 건설 폐기물의 크기에 따라 별도로 독립적인 재생설비는 설치하는 하는 것이다.
둘째, 상기한 건설 폐기물의 건식 재생장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 파쇄공정이 직렬형 구조이기 때문에 반복적인 파쇄, 입도편차에 따른 기계효율의 저하 등의 문제점이 있다. 즉, 최초 도입되는 건설 폐기물을 죠 크러셔(Jaw Crusher)와 같은 파쇄기로 파쇄하여 입도를 조절할 다음, 콘 크러셔(Cone Crusher)와 같은 분쇄기로 입도조정과 입형개선, 약간의 모르터를 제거한 다음, 1차적으로만 입도 분리하게 되는 것이다. 따라서 이와 같은 생산방식은 파쇄된 입자에 대하여 1차 선별과정만 거치므로 주로 굵은 골재 생산이 주 목적이고 잔골재의 경우 부수적으로 얻어지는 것을 포집하는 것이다. 그러므로 재생된 잔골재를 생산하는 목적으로 상기 장치를 이용하는 경우에는 골재의 반복적인 파쇄와 입도편차에 따른 기계효율의저하 등 목적하는 입도의 골재를 생산하는데 많은 어려움이 뒤따르고 있는 실정이다.
셋째, 또한 상기한 건설 폐기물의 건식 재생장치는 전처리된 15~25㎜ 규격과 40~75㎜ 규격의 건설 폐기물만 적용되는 것으로만 그 적용범위가 제한되어 있어 상기한 각각의 범위를 벗어나는 건설 폐기물에는 적용하기 곤란한 문제점도 있는 것이다.
넷째, 상기한 건설 폐기물의 건식 재생장치는 0.3㎜ 이하의 미분 포집을 위하여 설치된 사이클론(3, 4) 장치 내의 압력을 높이고, 미분과 모래의 재료분리 가속화 및 재료의 건조를 위한 수단으로서 별도의 송풍기(21)를 설치하여 에어를 공급하고 있기 때문에 사이클론 장치로부터 발생된 먼지가 외부로 다량 배출되어 환경오염의 한 요인이 되고 있으며, 별도의 송풍기를 설치함으로써 이에 소비되는 설비비 및 에너지 비용이 증대되는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 폐콘크리트를 분쇄하기에 앞서 입도별로 선별한 다음 분쇄공정으로 투입하고, 분쇄된 폐콘크리트로부터 미분 포집함으로써 반복적인 분쇄공정을 차단하여 재생골재의 생산 공정효율을 증대시키고, 각각의 입도에 적합한 미분쇄기를 적용하여 기계의 효율이 증가되는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법 및 재생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 파쇄된 폐콘크리트에 대하여 미분을 포집하는 사이클론 미분포집부로 별도의 송풍기를 이용하여 외부공기를 유입시키지 않고 자체 내부공기를 재순환시켜 이용함으로써 분진발생 및 습식공정에 따른 폐수와 슬러지 발생이 억제되어 환경친화적이면서도 양질의 재생골재를 생산할 수 있는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법 및 재생장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
도 1은 종래의 15~25㎜의 건설폐기물을 공급받아 재생골재를 생산하기 위한 장치 구성도;
도 2는 종래의 40~75㎜의 건설폐기물을 공급받아 재생골재 생산하기 위한 장치 구성도;
도 3은 재생 잔골재를 생산하기 위한 종래의 직렬형 파쇄공정을 개념적으로 도시한 공정도;
도 4는 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법을 개념적으로 도시한 제1공정도;
도 5는 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법을 개념적으로 도시한 제2공정도;
도 6은 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 개념적으로 도시한 제1구성도;
도 7은 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 개념적으로 도시한 제2구성도;
도 8은 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 구성하는 밀폐형 집진장치를 도시한 정면도;
도 9는 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 구성하는 밀폐형 집진장치를 도시한 측면도;
도 10은 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 구성하는 밀폐형 집진장치를 도시한 평면도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
30: 저장호퍼 31: 제1진동선별기
32: 미분쇄기(콘 크러셔) 33: 미분쇄기(임팩트 크러셔)
34: 제2진동선별기 50, 51: 사이클론 미분포집부
52: 공급피더 54, 55: 사이클론
53: 포집챔버 65, 66: 공기조절용 댐퍼
56a, 56b: 흡기배관 57a, 57b: 배기배관
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 건설폐기물로부터 40㎜ 이하의 입자크기로 분쇄된 폐콘크리트 입자를 1차 스크린하여 재생 잔골재의 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 선별된 입자들 중에서 상기 선별 기준값을 초과하는 입자는 각각 미분쇄기로 투입하여 분쇄하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 분쇄된 입자를 2차 스크린하여 상기 선별 기준값을 기준으로 선별하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 선별되어 상기 선별 기준값을 초과하는 입자는 상기 제1단계로 피드백하며, 상기 선별 기준값 이하의 입자는 상기 제1단계에서 선별된 선별 기준값 이하의 입자와 함께 사이클론 미분포집부로 투입되어 사이클론으로부터 배기되는 공기를 다시 미분포집부의 공급공기로 공급함으로써 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 제4단계를 포함하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법을 제공한다.
또한, 건설폐기물로부터 40㎜ 이하의 입자크기로 분쇄된 폐콘크리트 입자를 1차 스크린하여 재생 잔골재의 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 선별된 입자들 중에서 상기 선별 기준값을 초과하는 입자는 각각 미분쇄기로 투입하여 분쇄하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 분쇄된 입자를 2차 스크린하여 상기 선별 기준값을기준으로 선별하면서 재생 굵은 골재 범위의 골재를 별도로 선별 수집하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 선별되어 상기 재생 굵은 골재 범위를 초과하는 입자는 상기 제1단계로 피드백하며, 상기 선별 기준값 이하의 입자는 상기 제1단계에서 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자와 함께 사이클론 미분포집부로 투입되어 사이클론으로부터 배기되는 공기를 다시 미분포집부의 공급공기로 공급함으로써 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제2단계에서 분쇄된 입자를 1차적으로 사이클론 미분포집부를 이용하여 미분을 포집하고, 미분으로 포집되어 않은 입자를 2차 스크린하여 제3단계로 다시 투입시키는 단계를 더 포함하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 사이클론 미분포집부를 이용하여 미분을 포집할 때 사이클론 집진장치의 흡기 및 배기의 공기흐름을 동시에 조절하여 포집되는 미분의 량을 조절하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법을 제공한다.
한편, 본 발명은 건설폐기물로부터 분쇄된 40㎜ 이하의 폐콘크리트 입자를 공급하는 공급호퍼와; 상기 공급호퍼로부터 공급된 폐콘크리트 입자를 재생 잔골재 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1진동선별기와; 상기 제1진동선별기로부터 선별되어 상기 선별 기준값을 초과하는 입자를 공급받아 미분쇄하는 미분쇄기와; 상기 미분쇄기로부터 분쇄된 입자를 공급받아 상기 선별 기준값을 초과하는 입자가 상기 제1진동선별기로 공급될 수있도록 상기 선별 기준값을 기준으로 선별하는 제2진동선별기와; 상기 제2진동선별기로부터 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자와 상기 제1진동선별기로부터 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자를 공급받아 사이클론의 배기공기를 포집챔버의 공급공기로 공급하여 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 사이클론 미분포집부를 포함하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 건설폐기물로부터 분쇄된 40㎜ 이하의 폐콘크리트 입자를 공급하는 공급호퍼와; 상기 공급호퍼로부터 공급된 폐콘크리트 입자를 재생 잔골재 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1진동선별기와; 상기 제1진동선별기로부터 선별되어 상기 선별 기준값을 초과하는 입자를 공급받아 미분쇄하는 미분쇄기와; 상기 미분쇄기로부터 분쇄된 입자를 공급받아 재생 굵은 골재의 범위를 초과하는 입자가 상기 제1진동선별기로 재공급될 수 있도록 선별하면서, 상기 재생 굵은 골재의 범위의 입자를 별도 수집할 수 있도록 선별하는 제2진동선별기와; 상기 제2진동선별기로부터 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자와 상기 제1진동선별기로부터 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자를 공급받아 사이클론의 배기공기를 포집챔버의 공급공기로 공급하여 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 사이클론 미분포집부를 포함하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 미분쇄기와 상기 제2진동선별기 사이에 상기 미분쇄기로부터 분쇄된 입자를 공급받아 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 사이클론 미분포집부가 부가 설치되는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 제공하게 된다.
또한, 본 발명을 구성하는 상기 사이클론 미분포집부는 입자를 공급받는 포집챔버와, 상기 포집챔버의 상부에 배관된 흡기배관과 연결되는 하나 이상의 사이클론과, 상기 사이클론으로부터 나오는 배기공기를 상기 미분포집 챔버의 입구하부로 공급하도록 배관된 배기배관을 포함하며, 상기 사이클론 미분포집부의 흡기배관과 배기배관에 공기조절용 댐퍼가 설치되는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 재생방법의 구성을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법을 개념적으로 도시한 제1공정도이고, 도 5는 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법을 개념적으로 도시한 제2공정도이다.
본 발명은 상기한 각각의 도면에 도시된 바와 같은 구체적인 실시예로 적용되었으며, 본 발명이 이러한 구체적인 실시예에 한정되는 것은 아니라 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시 가능한 것이다.
먼저, 본 발명은 재생 잔골재를 생산하기 위하여 건설현장에서 폐콘크리트를 수집하여 소정의 입도범위 이하가 되도록 조분쇄(粗粉碎)하게 된다. 이때 1차적으로 인력을 동원한 각종 이물질을 제거하게 되고, 자력선별을 통하여 폐콘크리트에 포함된 각종 철성분의 물질을 제거하게 된다.
그런 다음, 다시 죠 크러셔(Jaw Crusher)와 같은 조분쇄기를 이용하여 폐콘크리트 덩어리를 분쇄하게 되는데, 본 발명에서는 최대 입자크기가 40㎜가 되도록분쇄한 폐콘크리트를 도입하여 이용하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기한 최대 입자크기가 40㎜가 되도록 분쇄된 폐콘크리트를 공급받아 1차 스크린(Screen)하는 제1단계를 수행하여 입자크기별로 폐콘크리트를 선별하게 된다. 여기서 이용되는 선별방식은 진동선별방식이 바람직하며, 선별되는 입도범위는 한국산업규격 KS F 2573에 규정된 재생 굵은 골재 및 재상 잔골재의 입도범위에 따라 여러 단계의 입도분포를 갖도록 선별할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 4.75㎜의 입도크기를 기준으로 그 이하 및 이 기준치를 초과하는 범위로 선별하였다. 즉 본 발명에서는 KS F 2573에 규정된 재생 굵은 골재 및 재상 잔골재의 입도범위 내에서 “재생 굵은 골재”를 4.75~25㎜(자갈 수준) 범위로 선정하였으며, “재생 잔골재”를 0.3~4.75㎜(모래 수준) 범위로 선정하였고, 미분을 0.3㎜ 이하로 선정하였다.
본 발명의 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 선정된 재생 잔골재의 범위 내에서 선별 기준값을 4.75㎜로 선정하여 이 값을 초과하는 범위로 선별된 입자들을 각각 4.75~13㎜ 및 13~40㎜의 구분 분류하여 후공정으로 투입하였다. 여기서 선정되는 선별 기준값은 재생 굵은 골재의 범위 또는 재생 잔골재 범위에서 벗어나지 않으면 되는 것이다.
상기 선별 기준값인 4.75㎜를 초과하는 범위로 선별된 입자들은 각각 미분쇄기로 투입되어 분쇄되는 제2단계를 거치게 되는데, 본 발명의 실시예에서는 4.75~13㎜의 입자들은 임팩트 크러셔(Impact Crusher) 타입의 미분쇄기로서 분쇄하고, 13~40㎜의 입자들은 콘 크러셔(Cone Crusher) 타입의 미분쇄기로 분쇄하여 입도감소를 시도하였다.
상기와 같이 미분쇄기에서 분쇄된 폐콘크리트 입자들은 분쇄기로부터 배출되어 2차 스크린하는 제3단계 공정을 거치게 된다. 즉 본 발명을 구성하는 제3단계의 2차 스크린 공정은 4.75㎜를 선별 기준값으로 하여 선별하게 되며, 상기 2차 스크린 공정의 방식은 상기한 1차 스크린 공정의 진동선별방식을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 2차 스크린 공정의 제3단계에 의하여 분류되어 상기한 선별 기준값인 4.75㎜를 초과하는 입자들은 상기 설명한 제1단계의 1차 스크린 공정으로 피드백(Feedback)하게 되며, 선별 기준값인 4.75㎜ 이하의 입자들은 후공정인 사이클론 집진공정으로 투입되어진다.
상기 사이클론 집진공정은 미분을 포집하는 공정으로서, 소정 입도 한계치를 기준으로 미분을 포집하게 되는데, 본 발명에서는 미분입도 기준치를 0.3㎜로 하여 그 이하 되는 미분을 사이클론 집진설비를 이용하여 포집하였으며, 그 기준치를 초과하는 범위, 즉 0.3㎜를 초과하면서 선별 기준값인 4.75㎜ 미만 범위(재생 잔골재; 모래 수준)의 입자들은 별도로 포집되어 저장하게 된다.
또한, 본 발명을 구성하는 상기 제3단계인 2차 스크린 공정에서는 재생 굵은 골재(자갈 수준)인 4.75~25㎜ 범위의 입자를 선별할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 2차 스크린 공정에서 이용되는 진동선별방식에서 25㎜ 크기의 입자를 선별하는 별도의 스크린을 구성함으로써 4.75~25㎜ 범위(재생 굵은 골재; 자갈 수준)에 포함되는입자들을 선별하여 포집 저장할 수 있는 것이다.
따라서, 상기한 바와 같이 재생 굵은 골재 범위인 4.75~25㎜ 범위(자갈 수준)에 포함되는 입자들을 선별하는 기능이 상기 제3단계인 2차 스크린 공정에 포함되면, 제3단계에서 다시 제1단계의 1차 스크린 공정으로 재공급(Feedback)되는 입자의 크기는 최소 25㎜를 초과하는 입자들이 되는 것이다.
한편, 본 발명에서는 폐콘크리트로부터 보다 효율적으로 0.3㎜ 이하의 미분을 포집하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2단계 공정과 제3단계 공정 사이에 상기 설명한 미분 포집공정과 동일한 공정을 이용하여 미분을 포집할 수도 있다.
즉 상기 제2단계에서 분쇄된 입자들은 바로 사이클론 집진공정으로 투입되어 미분입도 기준치인 0.3㎜ 이하의 미분을 사이클론 집진설비를 이용하여 포집하게 되며, 그 기준치를 초과하는 범위, 즉 0.3㎜를 초과하는 입자들은 별도로 포집되어 2차 스크린하는 제3단계로 투입되도록 한다. 여기의 2차 스크린 공정에서도, 상기 설명한 바와 같이, 자갈 수준인 재생 굵은 골재(4.75~25㎜) 범위의 입자를 선별 포집하여 별도 저장할 수 있도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 재생장치의 구성을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 개념적으로 도시한 제1구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 개념적으로 도시한 제2구성도이다.
본 발명은 상기한 각각의 도면에 도시된 바와 같은 구체적인 실시예로 적용되었으며, 본 발명이 이러한 구체적인 실시예에 한정되는 것은 아니라 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시 가능한 것이다.
본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치에 도입되는 폐콘크리트는 건설현장에서 건설 폐기물로부터 폐콘크리트를 수집하여 소정의 입도범위 이하가 되도록 조분쇄(粗粉碎)하게 된 것을 이용하게 되는데, 조분쇄되어 최대 입자크기가 40㎜인 폐콘크리트 입자를 수집하여 저장 호포(30)에 저장하게 된다. 이 저장 호퍼(30)의 하부의 출구부분에는 진동피더(미도시)가 취부된 통상적인 것이며, 이러한 진동피더에 의하여 최대 입자크기가 40㎜인 폐콘크리트 입자를 일정량으로 공급하게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 재생장치에서도 상기 설명한 재생방법에서와 같이, KS F 2573에 규정된 재생 굵은 골재 및 재상 잔골재의 입도범위 내에서 “재생 굵은 골재”를 4.75~25㎜ 범위로 선정하였으며, “재생 잔골재”를 0.3~4.75㎜ 범위로 선정하였고, 미분을 0.3㎜ 이하로 선정하였다.
상기 저장호퍼(30)로부터 공급된 폐콘크리트 입자들은 컨베이어(39)를 통하여 제1진동선별기(31)로 투입되며, 제1진동선별기(31)는 “재생 굵은 골재”를 4.75~25㎜ 범위 내에서 선별 기준값으로 4.75㎜를 선정하여 그 기준값을 기준으로 폐콘크리트 입자를 선별하여 4.75㎜ 이하의 입자는 후술하는 사이클론 미분포집부(50)로 이송되어 투입되며, 4.75㎜를 초과하는 입자는 컨베이어(40, 41)를 통하여 각각 미분쇄기(32, 33)로 투입된다.
상기 미분쇄기(32, 33)는 선별된 폐콘크리트 입자의 크기별로 설치하는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 상기 제1진동선별기(31)가 상기한 선별 기준값인 4.75㎜ 이하의 입자, 4.75~13㎜ 및 13~40㎜ 범위의 입자로 폐콘크리트를 선별하기 때문에 상기 4.75~13㎜ 및 13~40㎜ 범위의 입자의 미분쇄에 적합하도록 각각 임팩트 크러셔(Impact Crusher; 33) 및 콘 크러셔(Cone Crusher; 32)를 미분쇄기로 설치하였다. 통상적으로 임팩트 크러셔(Impact Crusher; 33)는 콘 크러셔(Cone Crusher; 32)보다 작은 크기의 입자를 미분쇄하는데 이용되고 있다.
상기 임팩트 크러셔(Impact Crusher; 33) 및 콘 크러셔(Cone Crusher; 32)와 같은 미분쇄기에 의하여 분쇄된 폐콘크리트 입자는 각각의 미분쇄기로부터 배출되어 컨베이어(46)에 의하여 제2진동선별기(34)로 이송되며, 이송되어 제2진동선별기(34)로 투입된 폐콘크리트 입자는 4.75㎜의 입도치를 기준으로 선별되어진다.
따라서, 상기 제2진동선별기(34)에 의하여 선별된 선별 기준값 4.75㎜ 이하의 입도크기를 가지는 폐콘크리트 입자는 사이클론 미분포집부(50)로 컨베이어(45)에 의하여 투입되며, 선별 기준값 4.75㎜를 초과하는 폐콘크리트 입자는 컨베이어 수단(36, 37, 38)에 의하여 다시 제1진동선별기(31)로 재투입(Feedback)된다.
한편, 상기 제1진동선별기(31)로부터 선별된 4.75㎜ 이하의 폐콘크리트 입자와 상기 제2진동선별기(34)로부터 선별된 4.75㎜ 이하의 폐콘크리트 입자는 상기한 사이클론 미분포집부(50)로 컨베이어(42, 43, 44, 45)에 의하여 투입되는데, 사이클론 미분포집부(50)는 공급된 폐콘크리트 입자를 수용하는 포집챔버(53)와, 이에공기를 취입시켜 폐콘크리트의 가벼운 입자(0.3㎜ 이하)를 흡입하여 포집하는 사이클론(54, 55)이 하나 이상 설치된다.
또한, 상기 사이클론(54, 55)에 의하여 흡입되어 포집되지 못한 입자(0.3~4.75㎜)들은 상기 포집챔버(53) 하부에 낙하되어 별도로 포집되도록 한다.
한편, 본 발명은 제2진동선별기(34)에 상기한 4.75㎜ 이하의 입도크기를 가지는 재생 잔골재 입자를 선별하는 스크린뿐 아니라, 4.75~25㎜ 범위의 재생 굵은 골재 입자를 선별할 수 있는 스크린을 부가적으로 설치할 수 있다. 즉 상기 임팩트 크러셔(Impact Crusher; 33) 및 콘 크러셔(Cone Crusher; 32)와 같은 미분쇄기에 의하여 분쇄된 폐콘크리트 입자를 공급받아 상기한 각각의 25㎜ 이하의 입도크기를 선별하는 스크린과 4.75㎜ 이하의 입도크기를 선별하는 스크린을 이용하여 모래크기 범위인 4.75~25㎜ 범위의 입자크기를 갖는 입자들을 선별하여 컨베이어(35)로 이송시켜 별도 저장할 수 있으며, 25㎜를 초과하는 폐콘크리트 입자는 컨베이어 수단(36, 37, 38)에 의하여 상기 제1진동선별기(31)로 재공급되는 것이다.
한편, 본 발명에서는 0.3㎜ 이하의 미분 포집효율을 향상시키기 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 설명한 사이클론 미분포집부(51)를 상기 임팩트 크러셔(Impact Crusher; 33) 및 콘 크러셔(Cone Crusher; 32)와 같은 미분쇄기로부터 배출되어 제2진동선별기(34)로 이송되는 경로의 중간에 설치할 수도 있다.
즉, 상기 사이클론 미분포집부(51)는 공급된 폐콘크리트 입자를 수용하는 포집챔버(53)와, 이에 공기를 취입시켜 폐콘크리트의 가벼운 입자(0.3㎜ 이하)를 흡입하여 포집하는 사이클론(54, 55)이 하나 이상 설치되며, 상기 사이클론(54, 55)에 의하여 흡입되어 포집되지 못한 입자(0.3㎜ 초과 입자)들은 상기 포집챔버(53) 하부에 낙하되어 별도로 포집되어 상기 제2진동선별기(34)로 컨베이어(46b)에 의하여 투입된다.
이하에서는 본 발명을 구성하는 사이클론 미분포집부(50, 51)를 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 구성하는 밀폐형 집진장치를 도시한 정면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 구성하는 밀폐형 집진장치를 도시한 측면도이며, 도 10은 본 발명에 따른 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치를 구성하는 밀폐형 집진장치를 도시한 평면도이다.
도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명을 구성하는 사이클론 미분포집부(50, 51)의 특징적 사항은 장치를 구성하는 포집챔버(53) 내의 압력을 높이고, 미분과 잔골재의 재료분리를 가속화시킴과 동시에, 포집되는 미분의 건조를 위해 사이클론 미분포집부(50, 51)의 사이클론(54, 55)으로부터 배기되는 공기를 상기 포집챔버(53)로 공급한다는 것이다.
또한, 본 발명을 구성하는 사이클론 미분포집부(50, 51)의 또 다른 특징적 사항은 상기 사이클론(54, 55)으로부터 배기되는 공기를 상기 포집챔버(53)로 공급하기 때문에 사이클론 미분포집부(50, 51)의 미분 포집량을 조절하기 위한 수단으로서 공기조절용 댐퍼(65, 66)가 사이클론(54, 55)의 흡기배관(56a, 56b) 및 사이클론(54, 55)의 배기배관(57a, 57b)과 배관되는 공급배관(58)에 각각 설치된다는 것이다.
즉, 본 발명의 사이클론 미분포집부(50, 51)는 상기 설명한 각각의 선별장치부(제1진동선별기, 제2진동선별기) 및 미분쇄기로부터 폐콘크리트 입자가 투입 받으면, 사이클론 미분포집부(50, 51)의 공급피더(52)가 폐콘크리트 입자를 일정량으로 포집챔버(53) 내부로 공급하게 된다.
상기 포집챔버(53) 내부로 공급된 폐콘크리트 입자는 챔버(53) 하부에서 취입되는 공기에 의하여 가벼운 입자(0.3㎜ 이하 입자)는 챔버(53)의 상부공간으로 비산하게 되고, 무거운 입자(0.3㎜ 초과 입자)는 챔버(53) 하부로 낙하하게 된다.
따라서, 상기 비산된 가벼운 입자(0.3㎜ 이하 입자)는 챔버(53) 상부와 흡기배관(56a, 56b)을 통하여 각각의 사이클론(54, 55)으로 배출되며, 배출된 가벼운 입자는 상기 사이클론(54, 55)의 콘형상 내부공간을 따라 소용돌이치며 하강되어 하부로 포집되는 것이다. 또한, 상기 챔버(53)의 하부로 낙하된 무거운 입자(0.3㎜ 초과입자)는 챔버(53) 하부에 설치된 스크류 컨베이어(60)를 통하여 챔버(53) 외부로 배출되어 포집되어 진다.
여기서, 상기 포집챔버(53) 하부로 취입되는 공기는 상기 사이클론(54, 55)의 배기배관(57a, 57b)과 배관 설치된 송풍팬(61a, 61b) 및 공급배관(58)으로부터 공급됨으로써 종래와 같이 별도의 송풍기를 설치하지 않고서도 가벼운 입자의 비산에 필요한 충분한 양의 공기를 취입할 수 있는 것이다.
또한, 상기 포집챔버(53)의 상부 면에 배관된 흡기배관(56a, 56b)에 공기조절용 댐퍼(65)를 설치하여 포집되는 폐콘크리트 입자의 조절할 수 있으며, 상기 사이클론(54, 55)의 배기배관(57a, 57b)과 배관된 공급배관(58)에도 공기조절용 댐퍼(66)를 설치함으로써 상기 사이클론(54, 55)으로부터 포집챔버(53)로 공급되는 공기의 양을 조절할 수 있는 것이다.
따라서, 상기 포집챔버(53)로부터 배기되는 공기의 양과 취입되는 공기의 양을 상기한 각각의 공기조절용 댐퍼(65, 66)를 적절하게 조절함으로써 항시 양질의 미분입자를 포집할 수 있는 것이다.
즉, 상기 사이클론(54, 55)의 배기배관(57a, 57b)과 배관된 공급배관(58)으로부터 포집챔버(53)로 취입되는 공기의 온도가 대기온도보다 약 3℃ 정도 높아 재상 잔골재와 미분이 섞여 있는 상태의 원료를 건조시키고, 잔골재와 미분을 분리하는 효과가 있어 수분 함유율에 따른 분급효율 저하는 막아 미분 분리효과가 매우 향상되었다.
또한, 설계과정에서 사이클론(54, 55)의 용량이 설계 값보다 크게 해서 인위적으로 송풍량이나 흡입량을 줄여주는 방법을 통하여 미분함량을 조절할 수 있으며, 상기 사이클론(54, 55)의 흡기 및 배기배관(56, 57)에 설치된 공기조절용 댐퍼(65, 66)를 조절하여 재생 잔골재에 적정량의 미분이 포함(3~5%)되도록 조절할 수 있는 것이다.
즉, 재생 잔골재 중에 포함된 미분은 미분말 효과에 의하여 3~5% 정도의 미분이 함유되어 있을 경우 블리딩을 감소시켜 적정 수준의 점성을 갖도록 하여 콘크리트의 재료분리를 감소시켜 강도를 증가시키게 된다. 하지만 미분 함유량이 7% 이상일 경우 작업성 유지에 필요한 단위수량이 과도하게 높아지고, 미분 함유량이 3% 이하일 경우에는 콘크리트에 블리딩 현상을 초래하여 재료분리현상이 일어날 수 있으며, 콘크리트가 거칠어져 시공시 충전성을 저하시키기 때문이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상기한 실시예 및 참조도면에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 재생골재 및 미분을 생산하기 위하여 폐콘크리트를 분쇄하기에 앞서 입도별로 선별한 다음 분쇄공정으로 투입하고, 분쇄된 폐콘크리트로부터 미분 포집함으로써 반복적인 파쇄공정을 차단하여 재생골재의 생산 공정효율을 증대시키고, 각각의 입도에 적합한 미분쇄기를 적용하여 기계의 효율이 증가하고 에너지가 절약되는 효과가 있다.
또한, 파쇄된 폐콘크리트에 대하여 미분을 포집하는 본 발명의 사이클론 미분포집부는 외부공기를 유입시키지 않고 내부공기를 재순환시켜 이용함으로써 분진발생 및 습식공정에 따른 폐수와 슬러지 발생이 억제되어 환경친화적이면서도 양질의 재생골재를 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 습식에 의한 기존의 생산 공정에 의하여 생산된 재생골재는 현장에서 바로 운송하거나 운송 후 바로 사용하기에 불가능하여 반드시 건조과정을 거쳐야 하지만, 본 발명에 따라 생산된 재생골재는 물을 사용하지 않으므로 생산과 동시에운송 및 현장사용이 가능하다는 이점이 있다.
따라서, 본 발명에 따라 생산된 재생골재는 콘크리트용 골재로 사용가능한 고품질을 확보할 수 있으며, 재생과 동시에 현장적용이 가능하여 레미콘의 골재 등으로 사용가능함으로써 설비 플랜트의 보급 등 재생골재의 생산적인 측면에서 경제적, 기술적 파급효과가 클 것으로 기대된다.
Claims (9)
- 건설폐기물로부터 골재를 재생하는 방법에 있어서,상기 건설폐기물로부터 40㎜ 이하의 입자크기로 분쇄된 폐콘크리트 입자를 1차 스크린하여 재생 잔골재의 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1단계와;상기 제1단계에서 선별된 입자들 중에서 상기 선별 기준값을 초과하는 입자는 각각 미분쇄기로 투입하여 분쇄하는 제2단계와;상기 제2단계에서 분쇄된 입자를 2차 스크린하여 상기 선별 기준값을 기준으로 선별하는 제3단계와;상기 제3단계에서 선별되어 상기 선별 기준값을 초과하는 입자는 상기 제1단계로 피드백하며, 상기 선별 기준값 이하의 입자는 상기 제1단계에서 선별된 선별 기준값 이하의 입자와 함께 사이클론 미분포집부로 투입되어 사이클론으로부터 배기되는 공기를 다시 미분포집부의 공급공기로 공급함으로써 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법.
- 건설폐기물로부터 골재를 재생하는 방법에 있어서,상기 건설폐기물로부터 40㎜ 이하의 입자크기로 분쇄된 폐콘크리트 입자를 1차 스크린하여 재생 잔골재의 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1단계와;상기 제1단계에서 선별된 입자들 중에서 상기 선별 기준값을 초과하는 입자는 각각 미분쇄기로 투입하여 분쇄하는 제2단계와;상기 제2단계에서 분쇄된 입자를 2차 스크린하여 상기 선별 기준값을 기준으로 선별하면서 재생 굵은 골재 범위의 골재를 별도로 선별 수집하는 제3단계와;상기 제3단계에서 선별되어 상기 재생 굵은 골재 범위를 초과하는 입자는 상기 제1단계로 피드백하며, 상기 선별 기준값 이하의 입자는 상기 제1단계에서 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자와 함께 사이클론 미분포집부로 투입되어 사이클론으로부터 배기되는 공기를 다시 미분포집부의 공급공기로 공급함으로써 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제2단계에서 분쇄된 입자를 1차적으로 사이클론 미분포집부를 이용하여 미분을 포집하고, 미분으로 포집되어 않은 입자를 2차 스크린하여 제3단계로 다시 투입시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 사이클론 미분포집부를 이용하여 미분을 포집할 때 사이클론 집진장치의 흡기 및 배기의 공기흐름을 동시에 조절하여 포집되는 미분의 량을 조절하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생방법.
- 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치에 있어서,상기건설폐기물로부터 분쇄된 40㎜ 이하의 폐콘크리트 입자를 공급하는 공급호퍼와;상기 공급호퍼로부터 공급된 폐콘크리트 입자를 재생 잔골재 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1진동선별기와;상기 제1진동선별기로부터 선별되어 상기 선별 기준값을 초과하는 입자를 공급받아 미분쇄하는 미분쇄기와;상기 미분쇄기로부터 분쇄된 입자를 공급받아 상기 선별 기준값을 초과하는 입자가 상기 제1진동선별기로 공급될 수 있도록 상기 선별 기준값을 기준으로 선별하는 제2진동선별기와;상기 제2진동선별기로부터 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자와 상기 제1진동선별기로부터 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자를 공급받아 사이클론의 배기공기를 포집챔버의 공급공기로 공급하여 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 사이클론 미분포집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치.
- 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치에 있어서,상기건설폐기물로부터 분쇄된 40㎜ 이하의 폐콘크리트 입자를 공급하는 공급호퍼와;상기 공급호퍼로부터 공급된 폐콘크리트 입자를 재생 잔골재 범위 내에서 선정된 선별 기준값을 기준으로 그 이하와 이를 초과하는 범위로 선별하는 제1진동선별기와;상기 제1진동선별기로부터 선별되어 상기 선별 기준값을 초과하는 입자를 공급받아 미분쇄하는 미분쇄기와;상기 미분쇄기로부터 분쇄된 입자를 공급받아 재생 굵은 골재의 범위를 초과하는 입자가 상기 제1진동선별기로 재공급될 수 있도록 선별하면서, 상기 재생 굵은 골재의 범위의 입자를 별도 수집할 수 있도록 선별하는 제2진동선별기와;상기 제2진동선별기로부터 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자와 상기 제1진동선별기로부터 선별된 상기 선별 기준값 이하의 입자를 공급받아 사이클론의 배기공기를 포집챔버의 공급공기로 공급하여 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 사이클론 미분포집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치.
- 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 미분쇄기와 상기 제2진동선별기 사이에 상기 미분쇄기로부터 분쇄된 입자를 공급받아 재생 잔골재 및 미분으로 선별하는 사이클론 미분포집부가 부가 설치되는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치.
- 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서, 상기 사이클론 미분포집부는 입자를 공급받는 포집챔버와, 상기 포집챔버의 상부에 배관된 흡기배관과 연결되는 하나 이상의 사이클론과, 상기 사이클론으로부터 나오는 배기공기를 상기 미분포집 챔버의 입구하부로 공급하도록 배관된 배기배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치.
- 청구항 8에 있어서, 상기 사이클론 미분포집부는 흡기배관과 배기배관에 공기조절용 댐퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 건설폐기물을 이용한 골재 재생장치.
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