KR100507733B1 - 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및회수하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및회수하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100507733B1
KR100507733B1 KR10-2003-0022446A KR20030022446A KR100507733B1 KR 100507733 B1 KR100507733 B1 KR 100507733B1 KR 20030022446 A KR20030022446 A KR 20030022446A KR 100507733 B1 KR100507733 B1 KR 100507733B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum
base cap
roll
fluorescent lamp
screen
Prior art date
Application number
KR10-2003-0022446A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040088306A (ko
Inventor
이승희
Original Assignee
경기대학교
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경기대학교 filed Critical 경기대학교
Priority to KR10-2003-0022446A priority Critical patent/KR100507733B1/ko
Publication of KR20040088306A publication Critical patent/KR20040088306A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100507733B1 publication Critical patent/KR100507733B1/ko

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/20Waste processing or separation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/82Recycling of waste of electrical or electronic equipment [WEEE]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

본 발명은 공지된 폐형광등 처리 기술 및 장치로부터 1차 분리된 폐형광등의 베이스 캡(base cap)으로부터 유가 금속인 알루미늄을 분리 및 회수하기 위한 장치, 및 이러한 장치를 사용하여 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 방법을 제공하는 것이다.

Description

폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하기 위한 장치 및 방법 {Device and method for separating and recovering aluminum from base caps of spent fluorescent lamp}
본 발명은 공지된 폐형광등 처리 기술 및 장치로부터 1차 분리된 폐형광등의 베이스 캡(base cap)으로부터 유가 금속인 알루미늄을 분리 및 회수하기 위한 장치, 및 이러한 장치를 사용하여 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 방법을 제공하는 것이다. 현재, 폐형광등은 가정에서 분리 배출하여 수거되는 소량을 제외하고는 대부분의 발생량이 생활폐기물과 함께 매립 또는 소각 처리되고 있으며, 이러한 소각과 매립에 의한 처분방법은 폐형광등에 포함되어 있는 유해물질인 수은이 발생되어 대기오염을 유발시키거나 매립지에서 발생되는 침출수에 의해 지하수 및 토양오염을 유발하고 있는 실정이다. 또한, 이러한 소각 및 매립으로 인해, 알루미늄 등의 유가 금속 재활용도 사실상 전무한 상태이다. 따라서, 폐형광등을 안전하게 처리하고 이로부터 유가 물질을 회수하기 위한 방법의 개발이 필요하다.
폐형광등의 처리와 관련하여, 대한민국 특허 제1995-0014962호는 폐형광등으로부터 수은 등을 분리 처리하는 방법을 기술하고 있다. 특히, 상기 문헌에 기재된 방법에서는 폐형광등을 파쇄하여 감량시키고 유리, 알루미늄 등을 분리 회수하여 폐품을 재활용할 수 있다고 기재하고 있으나, 주로 수은을 포집하여 재활용하는 방법을 기술하고 있다. 또한, 이러한 방법으로 분리된 폐형광등의 베이스 캡은 단순히 폐형광등으로부터 파쇄되어 분리되어진 것일 뿐, 베이스 캡의 구성 성분들인 알루미늄, 철, 유리, 시멘트 및 필라멘트 구성분 등이 분리되어지지 않은 상태이다.
또한, 대한민국 특허 제10-0224384호는 폐형광등의 분리수거를 위한 방법과 일련의 장치들을 기술하고 있다. 상기 특허 문헌은 폐형광등의 처리시 발생되는 알루미늄 베이스, 유리 조각, 형광물질, 수은 등을 외부로 배출시키지 않고 각각 분리 수거하는 방법과 장치, 및 특히 수은을 별도로 포집하여 재활용하는 방법을 기술하고 있으나, 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리하는 방법을 제시하지는 못하였다.
현재 국내외를 포함하여 폐형광등의 처리에 관한 연구, 특히 폐형광등에 포함된 비철금속인 알루미늄 베이스를 분리 회수하는 방법에 대한 연구가 미진한 상태이다.
따라서, 폐형광등으로부터 1차 분리된 베이스 캡으로부터 유가 금속인 알루미늄을 분리해 내는 기술은 자원 재활용 및 환경오염 예방이라는 측면에서 당해 분야에서 개발이 요구되는 것이며, 본 발명은 그러한 당업계의 과제를 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 바와 같은 공지된 폐형광등 처리 기술 및 장치들로부터 분리된 폐형광등의 베이스 캡으로부터 유가 금속인 알루미늄을 분리 및 회수하기 위한 장치 및 이를 사용하여 알루미늄을 분리 및 회수하는 방법을 제공하는 것이다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
상기된 바와 같은 목적은, 폐형광등의 베이스 캡을 투입하기 위한 투입구; 상기 투입구를 통해 투입된 베이스 캡을 순차적으로 압축 파쇄시키도록 상부에서 하부로 연속하여 계단식으로 위치되며, 각각에 설치된 분쇄 눈금자들에 의한 간격 조정에 따라서 베이스 캡의 파쇄 크기를 조절할 수 있는 제 1 내지 제 3 롤 프레스; 상기 제 3 롤 프레스의 하부에 위치되어, 상기 제 1 내지 제 3 롤 프레스에 의해 파쇄된 파쇄물로부터 철을 분리하여 철 분리함으로 보내기 위한 자석 선별기; 상기 자석 선별기에 의해 철이 분리된 파쇄물로부터 알루미늄 입자와, 알루미늄 입자와 크기가 작은 다른 기타 물질들의 혼합물을 선별하여 분리하도록 경사면을 가지는 스크린; 상기 스크린의 하부에 위치되어 상기 스크린으로부터 낙하하는 알루미늄 보다 입자 크기가 작은 다른 기타 물질들을 회수하는 기타 물질함; 상기 기타 물질함과 나란하게 배치되어, 상기 스크린의 경사면을 따라서 이동하는 알루미늄을 회수하는 알루미늄함; 및 회전축 및 벨트를 통해 상기 제 1 내지 제3 롤 프레스, 자석 선별기 및 스크린으로 동력을 공급하기 위한 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 한 양태에 따른 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 장치에 의해 달성될 수 있다.
삭제
상기에서, 제1 내지 제3 롤 프레스은 각각의 지름이 360 내지 600㎜이고, 제1 롤 프레스 간격이 12 내지 20㎜이고, 제2 롤 프레스 간격이 10 내지 15㎜이며 제3 롤 프레스 간격이 5 내지 9㎜이다.
삭제
삭제
상기에서, 스크린은 모터에 의해 구동되는 스크린 좌우 운동축에 의해 좌우로 진동 운동을 하여 알루미늄과 다른 기타 물질들의 분리를 촉진시킬 수 있는 진동 스크린이다.
상기된 바와 같은 목적은 또한, 1) 폐형광등의 베이스 캡을 투입구로 투입하는 단계, 2) 상부에서 하부로 연속하여 계단식으로 위치한 제1 내지 제3 롤 프레스 를 통해 제1 내지 제3 단계의 압축 파쇄 과정을 거쳐 베이스 캡을 순차적으로 작은 크기로 압축 파쇄하는 단계; 3) 상기 제1 내지 제3 롤 프레스에 의해 파쇄된 베이스 캡 파쇄물로부터 자석 선별기를 이용하여 철을 분리하는 단계, 및 4) 철이 분리된 혼합물로부터 경사면을 가지는 진동 스크린을 사용하여 알루미늄과 알루미늄 보다 입자 크기가 작은 다른 기타 물질을 분리하여 이를 각각 기타 물질함 및 알루미늄함으로 분리하여 회수하는 단계를 포함하며; 상기 제 1 내지 제 3 롤 프레스들은 각각에 설치된 분쇄 눈금 조절 나사들에 의한 간격 조정에 따라서 베이스 캡의 파쇄 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 본 발명의 다른 양태에 따른 폐 형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 방법에 의해 달성될 수도 있다.
삭제
삭제
삭제
상기에서, 제1 내지 제3 롤 프레스는 각각의 지름이 360 내지 600㎜이고, 제1 단계 압축 파쇄 과정에서 제1 롤 프레스의 간격이 12 내지 20㎜이고, 이때, 알루미늄과 다른 기타 물질의 선별 효율이 65 내지 75%이고, 알루미늄 수율이 40 내지 43%이며, 제2 단계 압축 파쇄 과정에서 제2 롤 프레스의 간격이 10 내지 15㎜이고, 이때, 알루미늄과 다른 기타 물질의 선별 효율이 70 내지 86%이고, 알루미늄 수율이 44 내지 56%이며, 제3 단계 압축 파쇄 과정에서 제3 롤 프레스의 간격이 5 내지 9㎜이고, 이때, 알루미늄과 다른 기타 물질의 선별 효율이 78 내지 92%이고, 알루미늄 수율이 55 내지 72%이다.
삭제
삭제
이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.본원에서 도 1 및 도 2로 나타내는 바와 같은, 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 장치와 관련하여 사용되는 용어들은 하기와 같은 의미를 갖는다.
용어 “투입구(1)”는 폐형광등의 파쇄를 통해 폐형광등으로부터 분리된 베이스 캡을 투여하기 위한 투입구를 의미한다. 상기 투입구로 투입되는 베이스 캡은 수동으로 또는 컨베이어 시스템 등의 자동화된 방식으로 투입될 수 있다.
용어 “모터(2)”는 본 발명의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 장치 전체에 동력을 공급하는 모터를 의미한다. 상기 모터는 각각 회전축(14), 스크린 좌우 운동축(15) 및 벨트(16)를 통하여 제1 내지 제3 롤 프레스(5, 6 및 7), 자석선별기(8) 및 진동 스크린(11)에 동력을 공급한다.
용어 “눈금자(3)”는 본원의 제1 내지 제3 롤 프레스에 장착되어, 롤 프레스의 롤 사이의 간격을 나타내는 눈금자를 의미한다. 각각의 롤 프레스는 눈금자의 수치를 통해서 최적의 간격을 유지할 수 있도록 조절할 수 있다.
용어 “눈금 조절나사(4)”는 상기 눈금자를 참조하여 각각의 롤 프레스의 롤 사이의 간격을 조절하는 눈금 조절나사를 의미한다. 제1 내지 제3 롤 프레스는 각각의 눈금 조절나사를 사용하여 점차적으로 협소화되는 간격을 유지하도록 조절함으로써 최적의 알루미늄 분리 및 회수율을 달성할 수 있다. 롤 프레스의 간격을 조절하는 수단에 있어서, 눈금 조절 나사만으로 한정되는 것은 아니며, 당해 분야에서 측정가능한 모든 수단을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
용어 “롤 프레스(5, 6 및 7)”는 본원에서 용어 “굴림통 분쇄기”와 병용되며, 투입구로 투여된 폐형광등의 베이스 캡이 단계적으로 분쇄되어 알루미늄과 기타 물질들이 분리되는 장치를 의미한다. 각각의 롤 프레스는 계단식으로 설치되며, 이때 롤 프레스 각각의 처리 단계 후 베이스 캡이 다음 단계로 이동될 수 있는 한, 롤 프레스의 설치 방향은 중요하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 하기에서 다시 언급되는 바와 같이, 롤 프레스는 재회수 과정에서 유리, 시멘트 같이 깨지지 쉬운 물질을 분쇄할 때 이용된다. 퍼짐성이 있는 금속류 등은 단순히 납작하게 되어 다음 단계에서 체(즉, 스크린)로 분리할 수 있다. 따라서, 유리와 금속류가 섞인 폐기물을 롤 프레스에 투입하면 분쇄된 유리를 체로 쳐서 쉽게 분리할 수 있고, 철 성분은 자석으로 재차 분리할 수 있다.
용어 “자석선별기(8)”는 롤 프레스를 통해 알루미늄, 유리, 시멘트 성분 등으로 분리된 혼합물 내에 존재하는 철을 분리해 내기 위한 장치를 의미한다. 자석선별기는 작업 표면(8-1) 상으로 상기 혼합물들이 진행하는 동안, 자석 선별기 내부에서 혼합물들의 진행 방향으로 우측 절반에 위치하는 고정된 자석(8-2)에 의해서 철 성분들이 분리 부착되고, 작업 표면이 회전실린더(8-3)의 시계 방향으로의 회전으로 인해 고정된 자석이 존재하는 우측 절반부로부터 자석이 존재하지 않는 좌측으로 철 성분이 이동하는 경우, 철 성분들이 자석 선별기로부터 분리되어 낙하하게 된다.
용어 “철 분리함(9)”는 상기 자석선별기로부터 분리되어 낙하하는 철 성분들이 수집되는 분리함을 의미한다.
용어 “혼합물(10)”은 자석선별기로부터 철 성분이 제거된 후, 알루미늄, 유리, 시멘트 및 필라멘트 등의 기타 분리물들의 혼합물을 의미한다.
용어 “진동 스크린(11)”은 스크린, 바람직하게는 좌에서 우측으로 또는 우에서 좌측으로 경사진 망으로 이루어진 스크린을 의미하며, 모터에 의해 구동되는 스크린 좌우 운동축에 의한 진동 운동으로 망을 통해 낙하할 수 있는 알루미늄보다 작은 입자(유리 및 기타 물질들)와 스크린을 통과하지 못하고, 경사면으로 통해 흘러내리는 입자가 큰 알루미늄을 분리하는데 사용된다. 이때, 스크린의 크기는 스크린을 통과하는 물질과 통과하지 못하는 물질을 분리할 수 있도록 선택될 수 있다.
용어 “기타 물질함(12)”은 진동 스크린에서 망을 통해 낙하된 유리, 시멘트 성분 및 필라멘트 성분 등을 포함하는 기타 물질들이 수집되는 함을 의미한다.
용어 “알루미늄함(13)”은 진동 스크린에서 낙하하지 않고 잔류하는 입자가 큰 알루미늄들이 진동 스크린의 경사면을 따라 이동하여 수집되는 함을 의미한다.
용어 “회전축(14)”은 본 발명의 알루미늄 분리 및 회수 장치 전체에 동력을 제공하는 모터로부터의 회전 운동을 벨트(16)를 통해 동력을 필요로 하는 롤 프레스, 자석선별기 및 진동 스크린 등에 전달하는 축을 의미한다.
용어 “스크린 좌우 운동축(15)”은 구동축(14)으로부터 전달된 회전 운동을 좌우 진동 운동으로 변환시켜 스크린의 크기별 선별 과정을 진행할 수 있도록 하는 축을 의미한다.
용어 “벨트(16)”는 모터(2)로부터의 동력을 필요로 하는 각각의 장치들에 전달하는 모든 벨트를 의미한다.
삭제
우선, 본 발명에서 분리 및 회수하고자 하는 폐형광등의 “베이스 캡”은 주성분이 알루미늄으로 제작되었으며, 두 가닥의 구리단자가 베이스 캡에 붙어 있어 전기를 쉽게 이동시킬 수 있게 되어 있다. 교류용의 경우 구리 단자에 2중 코일 필라멘트가 연결되어 있고, 코일 필라멘트는 바륨이나 스트론튬 등의 산화물을 피복하여, 전자의 방출을 쉽게 한 음극과 전자의 충돌로 인한 필라멘트의 손상을 막는 보조전극, 즉 양극의 역할을 하는 전극이 설치되어 있다.
폐형광등 베이스 캡은 알루미늄 이외에 시멘트 성분, 코일 필라멘트, 형광등의 유리 성분과 다른 유리 성분으로 구성되어 있으며, 구리단자와 코일 필라멘트가 연결되어 있다.
베이스 캡으로부터 알루미늄을 회수하기 위해서는 시멘트 성분을 효율적으로 분리를 하여야 하고, 구리단자와 연결되어 있는 필라멘트를 효율적으로 분리하여야 하며, 베이스 캡에 붙어 있는 구리단자는 회수된 알루미늄을 처리하는데 현실적으로 큰 장애를 주지 않으므로 분리를 따로 하지 않아도 무방하다.
본 발명에서는 알루미늄을 효율적으로 회수하기 위하여 형광등 베이스 캡을 완전히 파쇄하지 않고 압축방법을 이용하여 베이스 캡에 있는 기타물질을 분리하였다. 상기 방법은 이후 추가로 설명되는 바와 같이, 주로, 1) 알루미늄의 회수를 높이기 위해 알루미늄에 있는 기타물질을 굴림통 분쇄기로 파쇄하는 단계, 2) 자석선별에 의해 철 성분을 제거하는 단계, 및 3) 알루미늄을 스크린에 의해 회수하는 단계로 구성된다. 본 발명은 또한 이러한 모든 단계의 공정을 안정적으로 운전하기 위하여 압축강도가 알루미늄의 회수율에 미치는 영향 및 회수된 알루미늄의 수율을 확인하여 본 발명의 장치가 갖는 최적의 선별성과 분리성을 확인하였다.
본 발명에 따른 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 회수하는 장치는 베이스 캡을 분쇄하는 장치 및 분쇄된 폐기물로부터 알루미늄을 선별하는 장치로 이루어지며, 본원에서 도 1 및 도 2로 나타낸 바와 같이, 베이스 캡을 분쇄하는 장치로는 롤 프레스(굴림통 분쇄기)(5, 6 및 7)가 사용되었으며, 알루미늄을 선별하는 장치로는 진동 스크린(11)을 사용하였다. 또한, 본 발명은 철계 금속을 또한 분리하기 위하여, 자석선별기(8)를 사용하였다. 이하에서, 상기 롤 프레스, 자석선별기 및 진동 스크린을 보다 상세히 설명한다.
굴림통 분쇄기 (Roll Crusher or Roll press)
본 발명에서 사용되는 바와 같이, 용어 “분쇄(파쇄)”는 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 바와 같은 의미로서, 폐기물로부터 유효성분을 분리하기 위하여 실시하는 단위기술로서 이해된다. 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리하기 위한 분쇄 장치는 롤 프레스이며, 본원에서 사용되는 롤 프레스는 강철을 재료로 사용하였으나, 강철 이외에 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 금속 및 비금속 재료를 포함할 수 있다.
도 2의 본 발명의 알루미늄 분리 및 회수 장치를 나타내는 흐름도에서 번호(5),(6) 및 (7)로 나타낸 바와 같은 굴림통 분쇄기는 알루미늄의 재회수 과정에서 유리 시멘트 같이 깨지기 쉬운 물질을 분쇄하기 위해서 사용하였다. 퍼짐성이 있는 금속류 등은 단순히 납작하게 되므로 다음 단계에서 체로 분리할 수 있다. 그러므로 유리와 금속류가 섞인 폐기물을 굴림통 분쇄기에 투입하면 분쇄된 유리를 체(스크린)로 쳐서 쉽게 분리할 수 있고, 철계 금속은 자석으로 분리된다.
본 발명에서는, 상기와 같은 굴림통 및 입자의 크기, 그리고 굴림통 사이의 간격을 최적화시킴으로써, 최상의 선별 효율 및 알루미늄 수율을 달성할 수 있음을 하기 실시예를 통해 입증하였다.
자석선별기
본 발명에서 사용되는 바와 같이, 용어 "자력 선별"은 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 바와 같은 의미로서 사용되며 자성을 이용해서 철계 금속을 분리시키는 방법으로서, 본 발명에 따른 자석선별기는 폐형광등으로부터 철 성분의 제거와 회수를 목적으로 사용되었다. 본 발명에서는 드럼형 자석(drum magnet) 선별 장치를 예시하고 있지만, 이외에 임의의 모든 자석선별장치를 사용할 수 있다는 것은 당해 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 본 발명에서 예시되고 도 2의 흐름도에 나타낸 바와 같이, 굴림통 분쇄기를 통해 폐형광등 베이스 캡이 분쇄되어 유리, 시멘트 성분, 필라멘트 성분, 철 성분 및 알루미늄의 혼합물이 자석선별기의 회전 실린더 표면을 따라서 흘러내리면서 회전 실린더내 원통의 우측 절반에 고정된 자석에 의해 철 성분이 부착되어 회전 실린더의 회전에 따라서 철 성분이 분리되고, 비 철 성분들의 혼합물은 그대로 흘러내려 스크린 선별 장치로 이동하게 된다.
스크린 선별 장치
본 발명에서 사용되는 바와 같은, 용어 "스크린 선별"은 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 바와 같은 의미로서, 정의된 크기의 망목을 사용하여, 롤 프레스를 사용한 파쇄로 인해 분리된 물질들을 크기 별로 분리하여 폐기물로부터 재활용 가능한 유가 물질들을 분리하는데 사용된다. 또한, 이러한 스크린의 분리 작용을 보다 더 용이하게 하기 위해서 스크린에 진동 운동을 부여할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서는, 베이스 캡으로부터 다른 기타 물질들과 알루미늄을 분리하는데 유리한 경사도를 갖는 진동 스크린을 사용하였다.
도 1 및 도 2에서 도면부호(11)로 나타낸 바와 같은 진동 스크린 선별 장치는 스크린에 통과하는 물질과 통과하지 않는 물질을 선별하는데 사용되며, 스크린의 크기에 의해 조정될 수 있다. 본 발명에서는 폐형광등 베이스 캡이 분쇄공정과 자석선별공정을 거친 후 알루미늄과 다른 기타 물질을 분리하기 위해서 스크린 좌우 운동축(15)에 의해 진동 운동이 제공되는 진동 스크린 선별 장치를 사용하였다. 스크린 선별 장치의 망목은 상기 롤 프레스에 의해 분쇄된 기타 물질들과 알루미늄 캡 부분을 분리해 낼 수 있는 한 임의의 크기를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 폐형광등 베이스 캡을 굴림통 분쇄기를 사용하여 분쇄하였으며, 이 경우 굴림통 분쇄기의 간격이 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리하는 중요한 인자로 작용한다. 그러므로, 굴림통 분쇄기의 간격에 따른 알루미늄 회수에 대한 선별 효율을 실험적으로 검토하여 분쇄기의 간격을 최적화하였다.
또한, 본 발명에서는 분쇄기에 폐형광등의 베이스 캡을 투여하는 최적의 투입각도를 결정하였다. 이러한 투입각도는 굴림통 선별기의 크기에 따라 약간의 변화가 있지만, 어떤 조건에서든지 이 투입각도를 조정하면 최대의 선별 효율을 얻을 수 있어 다양한 굴림통 선별기의 크기를 결정하는데 편리하게 사용할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명 및 이를 실시하는 방법을 추가로 예시하기 위한 목적으로 제공된다. 그러나, 실시예에서 제공된 특정 구체적 예들은 단순히 예시를 위해 선택된 것일 뿐이며, 본 발명을 이로써 제한하고자 하는 것은 아님을 당해 분야의 숙련자에게는 명백할 것이다.
실시예 1
베이스 캡 분리 및 회수 장치 구성 및 이를 사용하는 일반적인 방법
폐형광등에 포함된 재활용품인 알루미늄을 회수하기 위하여 형광등 베이스 캡의 특성을 검토하고 베이스 캡의 분리에 적합한 파쇄 및 분리 시스템을 결정하였다. 시스템의 실험장치는 압축 및 파쇄 기술과 스크린 선별 및 자력선별을 이용한 장치로 스테인레스로 제작하였고, 실험방법은 폐형광등 베이스 캡을 압축 및 파쇄시켜 폐기물로부터 알루미늄을 분리하고, 발생되는 철분은 자력선별을 이용하여 회수하였다. 하기되는 실시예들에서는 압축 및 파쇄와 분리 및 선별의 메카니즘을 기반으로 도출되는 실험인자를 검토하여 실험 장치에 대한 최적조건을 결정하였다.
1. 형광등 베이스 캡의 특성
형광등 베이스 캡은 알루미늄으로 베이스가 제작되었으며 두 가닥의 구리단자가 베이스에 붙어 있어 전기를 쉽게 이동시킬 수 있게 되어 있다. 교류용의 경우, 이러한 구리단자에 2중 코일 필라멘트가 연결되어 있고 코일 필라멘트는 바륨이나 스트론튬 등의 산화물을 피복하여 전자의 방출을 쉽게 한 음극과 전자의 충돌로 인한 필라멘트의 손상을 막는 보조전극 즉, 양극의 역할을 하는 전극이 설치되어 있다.
형광등 베이스 캡은 알루미늄 베이스 외에 시멘트 성분, 코일 필라멘트, 형광등의 유리 성분과 다른 유리 성분으로 구성되어 있으며 구리단자와 코일 필라멘트가 연결되어 있다. 베이스 캡으로부터 알루미늄을 회수하기 위해서는 시멘트 성분을 가장 잘 분리하여야 하고 구리단자와 연결되어 있는 필라멘트를 효율적으로 분리하여야 한다.
2. 실험 장치
본 실시예에서 사용한 폐형광등 베이스의 분리 장치는 파쇄와 선별이론이 도입된 장치로, 일정량의 고형폐기물을 도입부를 통해 주입한 뒤 롤 프레스에 의해 압축 및 파쇄시켜 배출되는 폐기물에 가능한 한 다른 물질이 포함되는 것을 감소시키며, 자력선별장치를 이용하여 철분을 회수하고, 스크린 선별에 의해 입자가 큰 알루미늄과 입자가 작은 유리와 시멘트로 분리하는 장치로 구성되어 있다. 이러한 실험 장치는 주로, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 투입구(1), 스크루를 이용하여 간격 조정이 가능한 굴림통 파쇄기(5, 6 및 7), 드럼형 자석선별장치(8), 및 진동형 스크린(11) 등으로 구성되어 있다.
3. 실험 방법
고형폐기물인 폐형광등 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하기 위하여 가장 중요한 것은 알루미늄에 포함되는 여러 가지 폐기물을 최소화하는 것이다. 본 실시예에서는, 이를 위한 분리방법으로 롤 프레스 유형(굴림통 분쇄기)을 이용하였으며 롤 프레스 유형을 이용한 압축 및 파쇄공정시 압력이 과대로 걸리면 알루미늄에 폐기물이 많이 포함되어 이를 제거하기가 용이하지 않으므로, 롤 프레스의 간격을 적절하게 조절하는 것이 필요하다. 우선적으로, 폐형광등의 베이스 캡의 투입량을 일정하게 하여 투입량에 따른 변화를 고정하였고, 롤 프레스의 간격에 대한 효과가 베이스 캡으로부터 알루미늄을 회수하는데 미치는 영향을 검토하기 위하여 간격을 변화시켜가면서 다단계의 압축 및 파쇄공정을 실시하였다.
폐형광등 베이스 캡 일정량(20개 내지 30개)의 무게를 측정한 뒤 투입구(1)로 투입하면 모터(2)의 가동에 의해 롤 프레스(5, 6 및 7)가 맞물리어 돌아가고, 롤 프레스에 의해 베이스 캡이 압축되어 알루미늄과 다른 기타물질이 분리되게 된다. 기타 물질 중에서, 철 성분은 임의로 추가될 수 있는 다음 공정인 자석선별기(8)에 의해 별도로 철 분리함(9)에 분리되고, 최종적으로 스크린(11)에 의해 철 성분을 제외한 혼합물(10)을 알루미늄과 기타물질로 분리하여 기타 물질함(12)과 알루미늄함(13)에 투입되도록 하였다.
그리고, 롤 프레스의 간격을 변화시켜가면서 압축 및 파쇄 공정을 실시하였으며, 동일한 간격에서 5회 이상의 압축 및 파쇄 공정을 실시한 후에 무게를 측정하여, 선별 효율을 이용하고자 회수율과 기각율을 알루미늄을 기준으로 하여 나타내었으며, 선별 효율과 수율이 가장 좋고 베이스 캡의 상태가 양호한 롤 프레스의 간격을 제1 폐형광등 베이스에 대한 압축 및 파쇄의 최적조건으로 결정하였다. 이와 관련된 구체적인 내용은 실시예 2에서 보다 상세히 실시되어져 있다.
제1 최적조건에서 결정된 롤 프레스 간격에서 압축 및 파쇄된 폐형광등 베이스 캡을 다시 롤 프레스의 간격을 제1 압축 및 파쇄에서 결정된 간격보다 작은 범위에서 변화시켜가면서 선별 효율, 수율과 베이스 캡 상태를 분석하여 제2 폐형광등 베이스 캡에 대한 압축 및 파쇄의 최적조건으로 결정하였다. 이와 관련된 구체적인 내용은 실시예 3에서 보다 상세히 실시하였다.
또한, 제3 압축 및 파쇄에서도 제2 압축 및 파쇄에서 결정된 롤 프레스의 간격보다 작은 범위에서 변화시켜가면서 선별 효율, 수율과 폐형광등 베이스 캡 상태를 분석하여 제3 압축 및 파쇄의 최적조건으로 결정하였다. 이와 관련된 구체적인 내용은 실시예 4에서 보다 상세히 실시하였다.
그리고, 폐형광등 베이스 캡의 양을 변화시켜가면서 제1, 제2, 제3 압축 및 파쇄의 최적조건을 이용하여 선별 효율을 평가하였다. 실험은 각각의 단계에서 6 내지 7번을 반복하여 그 결과를 나타냈으며, 베이스 캡의 양이 증가함에 따른 파쇄기의 선별 효율을 평가하였다. 이와 관련된 구체적인 내용은 실시예 5에서 보다 상세히 실시하였다.
또한, 파쇄 및 분리 장치의 굴림통 분쇄기의 지름을 변화시키면서 베이스 캡이 투입되는 투입 각도와 굴림통 분쇄기의 크기에 따른 최적 조건을 측정하였으며, 이와 관련된 구체적인 내용을 실시예 6에서 보다 상세히 실시하였다.
실시예 2 내지 5
실시예 2 내지 5는 폐형광등의 베이스 캡의 파쇄 및 분리 장치의 선별 효율과 알루미늄 수율 측정을 예시하는 실시예이다.
본 실시예들의 파쇄 및 분리에서 나타나는 영향인자는 폐기물의 양, 롤 프레스의 압축강도, 스크린 크기, 스크린 속도, 및 진폭 등이며 이러한 인자의 변화에 따른 분리 및 수율을 실험한 결과, 본 실시예들에서 가장 중요한 영향인자는 압축강도이며, 이는 실험 장치의 롤 프레스 간격에 의하여 변화되므로 이에 대한 최적조건을 결정하였으며, 이 최적조건에서 폐기물의 양에 따른 파쇄 및 분리 장치의 선별 효율도 확인하였다.
실시예 2
제1 단계 압축 및 파쇄 실험
압축 및 파쇄 공정을 통하여 폐형광등으로부터 유가금속인 알루미늄을 회수하기 위해 폐형광등 베이스 캡에 대해 제1 단계의 압축 및 파쇄 실험을 수행하였다. 제1 단계의 압축 및 파쇄 실험은 도 1 및 도 2에서 나타낸 바와 같이, 제1 롤 프레스(5)만을 사용하고 제2 내지 제3 롤 프레스(6 및 7)의 압축 및 파쇄 단계를 수행하지 않은 상태에서의 실험을 의미한다. 제1 단계의 압축 및 파쇄 실험에서 롤 프레스의 간격 범위는 12 내지 20mm이었고, 롤 프레스의 간격을 2mm씩 변화시켜가면서 폐형광등 베이스 캡을 압축 및 파쇄한 후, 재활용품으로 회수되는 알루미늄의 회수율과 폐형광등으로부터 제거되는 기타물질에 의한 기각율에 의해 파쇄 분리장치의 선별 효율을 결정하였다. 도 3에 도시한 바와 같이 동일한 간격에서 6회 이상에 걸쳐 압축 및 파쇄 공정을 실시한 결과는 예상한 대로 압축 및 파쇄 공정의 횟수가 증가함에 따라 선별 효율이 약간 차이가 나는 것으로 나타났고 편차도 크게 나타나 이에 대한 결과를 그대로 나타냈다. 또한, 도 3의 상단에 롤 프레스의 간격에 의해 나타나는 투입각도(n)를 표시하였다.
제1 단계 압축 및 파쇄 공정에서 롤 프레스의 간격을 변화시켜가면서 폐형광등 베이스 캡을 압축 및 파쇄한 결과, 6회에 걸쳐 압축 및 파쇄한 선별 효율은 비슷한 경향을 나타내어 제1 단계 압축 및 파쇄 공정의 롤 프레스 간격을 결정하기가 쉽지 않았으나, 롤 프레스의 간격이 16mm에서 75%로 가장 높은 선별 효율을 나타냈고 폐형광등 베이스 캡의 상태를 육안으로 파악한 결과 이 간격에서 가장 양호한 알루미늄 회수상태를 나타냈다. 롤 프레스 간격이 12mm와 14mm일 때는 형광등 베이스 캡이 너무 찌그러져 알루미늄에 시멘트 및 기타 물질이 더욱 포함되는 현상을 나타냈다. 그리고, 롤 프레스의 간격이 18mm와 20mm에서는 선별 효율이 약간 낮았고 폐형광등 베이스내의 시멘트나 기타 이물질이 파쇄되지 않고 남아있는 현상이 종종 나타났다. 그리고, 간격 14mm와 18mm에서 압축 및 파쇄 횟수에 의한 선별 효율의 범위가 넓게 나타나고 있어 형광등 베이스 캡의 분리가 안정적으로 나타나지 않고 있는 것을 암시하였다.
이러한 롤 프레스의 간격과 굴림통 분쇄기의 지름(예를 들면, 120mm)에 의해 투입각도를 나타내면, 롤 프레스 간격 12mm 내지 20mm에서의 투입각도는 42°내지 57°로 나타났으며 제1 단계에서의 롤 프레스의 간격이 16mm인 경우 투입각도는 50°로 하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
본 실시예의 제1 단계 압축 및 파쇄공정의 실험결과로부터 나타난 알루미늄 수율은 40%대로 선별 효율보다 매우 낮게 나타났으며, 이는 베이스 캡에 붙어있는 유리 성분과 철 성분이 분리되지 않아서 나타난 결과로 관측되었다. 롤 프레스의 간격 변화에 의한 수율은 12mm 내지 16mm에서 43%로 거의 비슷하게 나타났으며 18mm 내지 20mm에서 40%로 약간 낮게 나타났다. 따라서, 선별 효율에 의해 결정하였던 롤 프레스의 간격이 이 범위에 포함되어 있어서 수율에 의해 나타난 결과와 같은 결과를 보였다. 그러나, 제1 단계에서 롤 프레스의 간격을 이 범위보다 작게 하면 알루미늄이 압축되면서 시멘트나 기타 물질을 포함하여 수율이 더욱 낮아지는 결과를 초래하였다.
결과적으로, 폐형광등 베이스 캡에 대한 제1 단계 압축 및 파쇄공정에 의한 분리실험에서는 건별 효율과 수율 그리고 폐형광등 베이스의 상태를 육안으로 판단하였을 때, 롤 프레스의 간격이 16mm에서 최적의 선별 효율과 수율을 나타낸 것으로 확인되었다.
실시예 3
제2 단계 압축 및 파쇄 실험
제1 단계 압축 및 파쇄실험에서 최적으로 결정된 롤 프레스 간격인 16mm를 고정시킨 상태에서 16mm보다 작은 간격으로 2 단계 압축 및 파쇄 실험을 수행하였다. 롤 프레스 간격범위는 10 내지 15mm이었고, 간격을 1mm씩 줄여가면서 폐형광등 베이스 캡 20개를 압축 및 파쇄한 후의 선별 효율은 도 4에 나타냈다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 단계 압축 및 파쇄 실험 결과 롤 프레스 간격이 11mm에서 가장 높은 선별 효율인 83% 정도를 나타냈으며 11mm보다 넓은 롤 프레스 간격 12mm에서는 선별 효율의 변동폭이 적어 안정성은 있었으나 선별 효율이 약간 낮았고 간격 10mm에서도 선별 효율의 변동폭이 적어 안정성은 있었으나 선별 효율이 약간 낮았다. 간격 13mm 이상에서는 평균적으로 70% 대의 선별 효율을 나타냈고 폐형광등 베이스 캡의 상태를 육안으로 판단하였을 때 간격 11mm에서 보다 다소 좋지 않은 결과를 나타냈다. 제2 단계 압축 및 파쇄 실험에서는 롤 프레스 간격에 따른 선별 효율의 변동폭이 매우 적어져 선별 효율의 안정성을 확보하였다.
이러한 롤 프레스의 간격과 굴림통 분쇄기의 지름(예를 들면, 120mm)에 의해 투입각도를 나타내면, 롤 프레스 간격 10mm 내지 15mm에서의 투입각도는 51°내지 60°로 나타났으며 제2 단계에서의 롤 프레스의 간격을 11mm로 한다면 투입각도는 54°로 하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
제2 단계 압축 및 파쇄공정의 실험 결과로부터 나타난 수율은 40% 내지 50%대로 제1 단계 압축 및 파쇄공정에서와 마찬가지로 선별 효율보다 매우 낮게 나타났으며, 이러한 이유는 베이스 캡에 붙어있는 철 성분이 아직도 분리되지 않아서 나타난 결과로 관측되었다. 롤 프레스의 간격 변화에 의한 수율은 10mm 내지 12mm에서 53 내지 56%로 거의 비슷하게 나타났으며 13mm 내지 15mm에서 44 내지 48%로 약간 낮게 나타났다. 따라서, 선별 효율에 의해 결정하였던 롤 프레스의 간격이 이 범위에 포함되어 있으나 선별 효율은 간격 11mm에서 가장 높았으나 수율은 간격 12mm에서 가장 좋은 56%를 나타내어 제2 단계의 간격을 결정하기가 용이하지 않은 점이 있었다. 그러나, 선별 효율은 간격 12mm에서 82.6%, 간격 11mm에서 83.0%로 거의 차이를 나타내지 않았으나, 수율은 간격 12mm에서 56.0%, 간격 11mm에서 54.3%으로 비교적 차이가 나타나 수율에 의한 결과를 기초로 하여 제2 단계의 롤 프레스 간격을 결정하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
따라서, 폐형광등 베이스 캡에 대한 제2 단계 압축 및 파쇄 실험에서는 롤 프레스의 간격을 12mm로 결정하는 것이 알루미늄을 회수하는데 유리하였으며, 이를 제2 단계의 최적조건으로 설정하였으며 제2 단계에서의 투입각도는 55°로 하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
실시예 4
제3 단계 압축 및 파쇄 실험
제1 단계와 제2 단계의 압축 및 파쇄 실험에서 결정된 롤 프레스 간격 16mm와 12mm을 고정시키고 3단계 압축 및 파쇄 실험을 수행하였다. 제3 단계에서는 제1 단계와 제2 단계 압축 및 파쇄 실험에서와 마찬가지로 롤 프레스 간격을 변화시켜가면서 폐형광등 베이스 캡을 압축 및 파쇄하였으며 롤 프레스의 간격은 9, 8, 7, 6 및 5mm로 변화시켰다. 이 실험 결과는 도 5에 나타내었으며, 상기 도 5에서 나타낸 바와 같이 롤 프레스 간격 8mm에서 가장 좋은 상태로 알루미늄을 회수할 수 있었으며, 이 경우의 선별 효율은 92%를 나타내었다. 롤 프레스 간격이 8mm보다 작은 경우에는 여러 개의 폐형광등 베이스 캡이 롤러(roller)에서 맴도는 현상이 일어나 실험상에 다소 문제를 발생시켰으며, 이 경우에서의 선별 효율은 8mm에서의 선별 효율보다 약간 낮은 86 내지 88%의 결과를 나타냈다. 롤 프레스의 간격이 너무 좁으면 실제 소규모에서 폐형광등 베이스 캡의 적체 문제가 일어날 소지가 많은 것으로 확인되었다. 또한, 롤 프레스 간격을 8mm보다 넓게 하였을 때에는 간격 9mm에서 선별 효율이 82%정도로 떨어졌고 간격이 증가함에 따라 선별 효율이 감소하는 추세를 나타냈다.
제3 단계 압축 및 파쇄공정의 실험결과로부터 나타난 수율은 50% 내지 70%대로 제3 단계 압축 및 파쇄공정의 선별 효율인 90%대보다 매우 낮게 나타났다. 수율은 회수하는 물질인 알루미늄을 알루미늄과 기타물질로 나눈 비율을 나타내므로 높은 것이 바람직하나, 실험장치에 의해 완벽하게 분리되지 않아서 나타난 결과로 관측되었다. 롤 프레스의 간격이 5mm 내지 9mm에서 나타나는 수율은 55 내지 72%로 많은 차이를 나타내었으며 9mm에서 55%로 조금 낮게 나타났다. 또한, 간격 5mm에서 수율은 압축 및 파쇄 횟수가 증가함에 따라 크게 증가하였으나 간격 9mm에서의 수율은 압축 및 파쇄 횟수에 의해 거의 변화가 없이 낮게 나타났으며, 간격 9mm는 너무 큰 것으로 나타났다. 간격 7mm에서의 수율은 65%를 나타났으며 압축 및 파쇄횟수에 의해 크게 변화가 나타나지 않고 있어 압축 및 파쇄 횟수에 대한 수율의 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. 간격 6mm에서의 수율은 압축 및 파쇄 횟수에 대하여 안정성이 있는 것으로 보이나 62%로 조금 낮게 나타났으며 간격 8mm에서 수율은 압축 및 파쇄 횟수에 대하여 안정성을 확보하면서 72%로 가장 높게 나타났다. 따라서, 폐형광등 베이스 캡에 대한 제3 단계 압축 및 파쇄 실험에 의한 롤 프레스 간격의 최적조건은 선별 효율에 의해 결정된 바와 같이 롤 프레스의 간격인 8mm로 결정하였다.
실시예 5
베이스 캡 수량 증가에 따른 선별 효율 측정
본 실시예에서는 폐형광등 베이스 캡 압축 및 파쇄 장치를 대용량으로 사용하기 위하여 베이스 캡을 10개부터 80개까지 증가시켜가면서 양의 변화에 따른 선별 효율을 확인하였다. 이에 대한 실험은 상기된 실시예들에서 설정한 제1 내지 제3 단계의 롤 프레스 간격에 대한 최적조건을 이용하여 실시하였으며, 이 실험에 의한 선별 효율의 결과는 도 6에 나타냈다.
도 6에서 나타낸 바와 같이, 제1 단계에서 사용한 롤 프레스 간격 16mm에서는 폐형광등 베이스 캡의 양이 증가할수록 선별 효율이 증가하는 것으로 나타났다. 폐형광등 베이스 캡의 양이 가장 작은 10개에서는 선별 효율이 62%로 낮았으나 20개와 40개에서는 75%로 증가하였고, 60개 이상에서는 77 내지 79%로 나타났다. 폐형광등 베이스 캡의 양이 증가할수록 선별 효율이 증가하는 것은 양이 너무 적으면 롤 프레스 간격에 베이스 캡이 쉽게 빠질 수 있어 파쇄가 원활하게 이루어지지 않는 것으로 확인되었다.
제2 단계에서 사용한 롤 프레스 간격 12mm에서는 폐형광등 베이스 캡의 양이 증가할수록 선별 효율이 증가하다가 거의 일정해지는 것으로 나타났다. 폐형광등 베이스 캡의 양이 가장 작은 10개에서는 선별 효율이 76%로 낮으나 20개에서는 86%, 40개 이상부터는 88%로 거의 일정하였다.
제3 단계에서 사용한 롤 프레스 간격 8mm에서는 폐형광등 베이스 캡의 양에 거의 영향이 없이 선별 효율이 일정해지는 것으로 나타났다. 폐형광등 베이스 캡의 양이 가장 작은 10개에서는 선별 효율이 81%로 낮으나 20개부터는 92% 내지 94%로 거의 일정하였다.
따라서, 본 발명에서의 같이 상기 확인된 간격을 사용하여 제1 내지 제3 단계 롤 프레스로 폐형광등 베이스 캡을 처리하는 경우, 최소한 20개 이상의 베이스 캡을 처리하는 경우, 92 내지 94% 정도의 일정한 수준으로 선별 효율이 달성된 것을 확인하였다.
실시예 6
파쇄 및 분리 장치의 투입각도 및 롤 프레스의 최적 조건 측정
폐형광등 베이스 캡을 파쇄 및 분리하는 실험에서 굴림통 분쇄기(Roll Press)의 지름을 변화시켜 폐형광등 베이스 캡이 투입될 때의 투입각도를 확인하였다. 이러한 투입각도의 확인은 굴림통 분쇄기의 크기에 따라 폐형광등 베이스 캡이 투입되는 정도를 나타내기 때문에 이러한 장치의 대용량화에 중요하며, 그 결과는 도 7에 나타냈다.
도 7에서 나타낸 바와 같이, 롤 프레스의 지름이 증가되면 제1 단계, 제2 단계 그리고 제3 단계에서 전반적으로 투입되는 각도는 감소하는 것으로 나타났다. 롤 프레스의 지름이 100mm에서 400mm까지는 투입각도의 감소가 지수적으로 나타났으나, 롤 프레스의 지름이 400mm에서 900mm까지는 직선적으로 감소하는 것으로 나타나고 있어 400mm의 지름을 이용하는 것이 가장 적합한 것으로 확인되었다.
또한, 롤 프레스의 투입간격이 감소할수록 투입각도는 증가하였다. 그리고 롤 프레스의 지름이 증가함에 따라 롤 프레스 투입간격에 따른 투입각도의 증가폭은 감소하는 경향을 나타냈다. 롤 프레스의 지름이 360mm인 경우, 롤 프레스 간격 16mm에서는 투입각도가 31°이고 간격 11mm에서는 36°이며 간격 8mm에서는 39°로 증가되었다.
롤 프레스의 투입각도와 롤 프레스의 지름 변화에 의한 롤 프레스의 간격을 도 8에 나타냈다. 도 8에서 나타낸 바와 같이, 롤 프레스의 지름이 증가될수록 투입각도의 범위가 좁아지고 감소되는 것으로 나타났다. 롤 프레스의 간격이 20mm에서 5mm로 감소되는 경우, 롤 프레스 지름 120mm에서의 투입각도는 42° 부터 67°까지 나타났고, 롤 프레스 지름 360mm에서의 투입각도는 26° 부터 41°까지 나타났으며 롤 프레스 지름 600mm에서의 투입각도는 22° 부터 34°까지 나타났다.
또한, 단계별 롤 프레스의 투입간격에 의한 투입각도를 실험하였다. 파쇄 및 압축 실험에서 롤 프레스의 지름은 120mm인 것을 사용하였으며, 이로부터 제1 단계에서의 투입각도는 50°, 제2 단계에서의 투입각도는 57°, 제3 단계에서의 투입각도는 63°로 나타났다. 이러한 투입각도는 롤 프레스의 지름이 480mm일 때 매우 감소되는 것으로 나타났으며, 롤 프레스의 지름이 480mm일 경우, 제1 단계에서의 투입각도는 27°, 제2 단계에서의 투입각도는 31°, 제3 단계에서의 투입각도는 34°로 나타났다.
따라서, 폐형광등 베이스 캡으로부터 알루미늄 회수를 위하여 실시한 압축 및 파쇄 공정에서의 투입각도에 의한 결과를 종합한 결과, 롤 프레스의 지름은 400mm 정도를 사용하는 것이 최적조건으로 확인되었다.
본 발명을 보다 더 용이하게 이해할 수 있도록, 본 발명의 장치 및 이를 사용하는 방법에 의한 폐형광등 베이스 캡의 처리 전 및 처리 후의 사진을 각각 도 9 및 도 10에 제공하였다. 도 9 및 도 10에서 확인되는 바와 같이, 처리 전의 베이스 캡에는 필라멘트 성분, 시멘트 성분 및 유리 성분들이 그대로 붙어 있는 반면, 본 발명의 분리 및 회수 장치를 사용하는 방법으로 처리된 후에는 알루미늄 베이스 및 일부 구리 이외에 필라멘트 성분, 시멘트 성분 및 유리 성분들이 제거되어, 유가 금속 알루미늄을 회수할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 당해 분야에 공지된 기술 및 장치로부터 1차 분리된 폐형광등의 베이스 캡으로부터 유리, 철, 시멘트 성분 및 필라멘트 성분 등으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 장치, 및 이러한 장치를 사용하여 폐형광등으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명의 장치 및 방법을 사용함으로써 현재 대부분 소각 및 매립되고 있는 폐형광등으로부터 유가금속인 알루미늄을 분리 및 회수할 수 있으며, 이로써, 유가 금속 재활용 및 환경오염 방지라는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 장치에 대한 외형도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 장치를 사용하여 알루미늄을 분리 및 회수하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 폐형광등 베이스 캡 압축 및 파쇄 장치의 제1 단계 선별 효율을 나타내는 그래프이다.
도 4는 폐형광등 베이스 캡 압축 및 파쇄 장치의 제2 단계 선별 효율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 폐형광등 베이스 캡 압축 및 파쇄 장치의 제3 단계 선별 효율을 나타내는 그래프이다.
도 6은 폐형광등 베이스 캡의 개수에 따른 선별 효율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 롤 프레스의 지름에 의한 투입각도의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 투입각도에 의한 롤 프레스 간격의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 처리전의 폐형광등 베이스 캡의 상태를 나타내는 사진이다.
도 10은 처리후의 폐형광등 베이스 캡으로부터 분리된 알루미늄 상태를 나타내는 사진이다.

Claims (9)

  1. 폐형광등의 베이스 캡을 투입하기 위한 투입구(1);
    상기 투입구(1)를 통해 투입된 베이스 캡을 순차적으로 압축 파쇄시키도록 상부에서 하부로 연속하여 계단식으로 위치되며, 각각에 설치된 분쇄 눈금 조절 나사(4)들에 의한 간격 조정에 따라서 베이스 캡의 파쇄 크기를 조절할 수 있는 제 1 내지 제 3 롤 프레스(5, 6 및 7);
    상기 제 3 롤 프레스(7)의 하부에 위치되어, 상기 제 1 내지 제 3 롤 프레스(5, 6 및 7)에 의해 파쇄된 파쇄물로부터 철을 분리하여 철 분리함(9)으로 보내기 위한 자석 선별기(8);
    상기 자석 선별기(8)에 의해 철이 분리된 파쇄물로부터 알루미늄 입자와, 알루미늄 입자와 크기가 작은 다른 기타 물질들의 혼합물(10)을 선별하여 분리하도록 경사면을 가지는 스크린(11);
    상기 스크린(11)의 하부에 위치되어 상기 스크린(11)으로부터 낙하하는 알루미늄 보다 입자 크기가 작은 다른 기타 물질들을 회수하는 기타 물질함(12);
    상기 기타 물질함(12)과 나란하게 배치되어, 상기 스크린(11)의 경사면을 따라서 이동하는 알루미늄을 회수하는 알루미늄함(13); 및
    회전축(14) 및 벨트(16)를 통해 상기 제 1 내지 제3 롤 프레스(5, 6 및 7), 자석 선별기(8) 및 스크린(11)으로 동력을 공급하기 위한 모터(2)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 내지 제3 롤 프레스(5, 6 및 7) 각각의 지름이 360 내지 600㎜이고, 제1 롤 프레스 간격이 12 내지 20㎜이고, 제2 롤 프레스 간격이 10 내지 15㎜이며 제3 롤 프레스 간격이 5 내지 9㎜임을 특징으로 하는, 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 장치.
  3. (삭제)
  4. (삭제)
  5. 제1항에 있어서, 스크린이 모터(2)에 의해 구동되는 스크린 좌우 운동축(15)에 의해 좌우로 진동 운동을 하여 알루미늄과 다른 기타 물질들의 분리를 촉진시킬 수 있는 진동 스크린임을 특징으로 하는, 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 장치.
  6. 1) 폐형광등의 베이스 캡을 투입구(1)로 투입하는 단계,
    2) 상부에서 하부로 연속하여 계단식으로 위치한 제1 내지 제3 롤 프레스(5, 6 및 7)를 통해 제1 내지 제3 단계의 압축 파쇄 과정을 거쳐 베이스 캡을 순차적으로 작은 크기로 압축 파쇄하는 단계;
    3) 상기 제1 내지 제3 롤 프레스(5, 6 및 7)에 의해 파쇄된 베이스 캡 파쇄물로부터 자석 선별기(8)를 이용하여 철을 분리하는 단계, 및
    4) 철이 분리된 혼합물(10)로부터 경사면을 가지는 진동 스크린(11)을 사용하여 알루미늄과 알루미늄 보다 입자 크기가 작은 다른 기타 물질을 분리하여 이를 각각 기타 물질함(12) 및 알루미늄함(13)으로 분리하여 회수하는 단계를 포함하며;
    상기 제 1 내지 제 3 롤 프레스(5, 6 및 7)들은 각각에 설치된 분쇄 눈금 조절 나사(4)들에 의한 간격 조정에 따라서 베이스 캡의 파쇄 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는, 폐 형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제1 내지 제3 롤 프레스(5, 6 및 7) 각각의 지름이 360 내지 600㎜이고, 제1 단계 압축 파쇄 과정에서 제1 롤 프레스의 간격이 12 내지 20㎜이고, 이때, 알루미늄과 다른 기타 물질의 선별 효율이 65 내지 75%이며, 제2 단계 압축 파쇄 과정에서 제2 롤 프레스의 간격이 10 내지 15㎜이고, 이때, 알루미늄과 다른 기타 물질의 선별 효율이 70 내지 86%이며, 제3 단계 압축 파쇄 과정에서 제3 롤 프레스의 간격이 5 내지 9㎜이고, 이때, 알루미늄과 다른 기타 물질의 선별 효율이 78 내지 92%임을 특징으로 하는, 폐 형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및 회수하는 방법.
  8. (삭제)
  9. (삭제)
KR10-2003-0022446A 2003-04-09 2003-04-09 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및회수하기 위한 장치 및 방법 KR100507733B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0022446A KR100507733B1 (ko) 2003-04-09 2003-04-09 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및회수하기 위한 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0022446A KR100507733B1 (ko) 2003-04-09 2003-04-09 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및회수하기 위한 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040088306A KR20040088306A (ko) 2004-10-16
KR100507733B1 true KR100507733B1 (ko) 2005-08-10

Family

ID=37370188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0022446A KR100507733B1 (ko) 2003-04-09 2003-04-09 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및회수하기 위한 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100507733B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104858218B (zh) * 2015-06-05 2017-03-29 杭州桑帝照明电器有限公司 一种铝块回收装置
CN110733806B (zh) * 2019-12-05 2020-06-23 郭维 一种自动分类垃圾箱

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040088306A (ko) 2004-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101994827B1 (ko) 재활용 금속 스크랩 분류 장치 및 방법
US6086000A (en) Shredder dust treatment process
JP2859576B2 (ja) 廃棄物の固形燃料化リサイクルプラント
HU218834B (hu) Eljárás és elrendezés többféle műanyagot tartalmazó anyagkeverékek feldolgozására
KR101880956B1 (ko) 골재 품질관리 기능이 구비된 순환골재 생산시스템 및 그 방법
US4815667A (en) System and method for recovery of salvageable ferrous and non-ferrous metal components from incinerated waste materials, and a selective crusher therefor
CN1136060C (zh) 垃圾自动分拣系统
KR100507733B1 (ko) 폐형광등의 베이스 캡으로부터 알루미늄을 분리 및회수하기 위한 장치 및 방법
KR100729956B1 (ko) 음식쓰레기 일괄 처리장치
JP2000005702A (ja) 固形廃棄物からの金属回収法および装置
JP2005199132A (ja) 可燃ごみ選別システム
CN106861879A (zh) 生活垃圾分离处理装置
JP3583374B2 (ja) 廃プラスチックのリサイクル設備
US11890656B2 (en) Process for recovering organics from material recovery facility fines
JP2923244B2 (ja) 廃棄物の固形燃料化リサイクルプラント
KR100641400B1 (ko) 건설폐기물의 파쇄선별장치
KR101949379B1 (ko) 음식물 쓰레기 수집탱크와 직결된 펌핑장치
EP0386443A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Hausmüll
JPH0810743A (ja) 廃棄物の処理方法とその設備
KR200370561Y1 (ko) 건설폐기물의 파쇄선별장치
KR100577583B1 (ko) 폐오일 필터 파쇄장치
DE10014349A1 (de) Schlagmühle, insbesondere zum mechanischen Abtrennen des Polyurethan-Schaumes (PUR-Schaumes) von Metall- und Kunststoff-Teilen geshredderten Kühlgeräteschrotts
JP2003080106A (ja) 焼却灰の処理方法
JP2003073153A (ja) 焼却灰の処理方法
KR102575534B1 (ko) 가연성폐기물 압축 파분쇄 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120806

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130726

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150804

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160509

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170526

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180723

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190805

Year of fee payment: 15