KR100521228B1 - The separator of cleaning and separate polyolefins(PE, PP) or higher gravity materials(ABS, PS, PET, PVC) from mixing plastics by principle of hydraulic gravity level - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혼합된 폐플라스틱 파쇄 또는 분쇄품에서 폴리올레핀계열의 플라스틱인 PE·PP와 비중이 1 이상의 플라스틱인 ABS, PS, PET, PVC 등을 습식비중차를 이용하여 자동으로 선별함과 동시에 세척을 하는 장치에 대한 것이다.In the present invention, the waste plastic shredding or pulverized product is automatically screened and washed at the same time using a wet weight difference between PE, PP, a polyolefin-based plastic, and ABS, PS, PET, PVC, etc. To the device.
본 발명은 비중이 서로 다른 폐플라스틱 파쇄 또는 분쇄품을 높은 선별 정도(精度)와 세척을 동시에 보증할 수 있는 장치의 구조를 개발하여 상용화시킨 것으로서, 기존의 복잡하고 번거로운 선별과정을 간단하게 함과 동시에 에너지를 절약하면서 고효율의 선별을 가능하게 하였다.The present invention has developed and commercialized a structure of a device capable of ensuring high sorting degree and washing of waste plastic shredding or grinding products having different specific gravity, thereby simplifying the existing complicated and cumbersome sorting process. At the same time, high efficiency screening was made possible while saving energy.
이 기술의 발명에 의해서 비중이 1 이상인 플라스틱과 비중이 1 이하인 플라스틱의 각각의 순도를 99.8％ 보장함으로서 폐플라스틱 파쇄 또는 분쇄품 종말품을 고형연료화 또는 유화(油化) 목적의 원료로 사용하는데 있어서 결정적 장애요소인 폴리염화비닐(PVC)의 함유율을 0.2％ 이하로 달성할 수 있도록 하는 설비의 상용화가 가능하게 되었다.According to the invention of this technology, 99.8% of the purity of plastic having a specific gravity of 1 or more and plastic having a specific gravity of 1 or less is ensured so that the end-of-life waste plastics or pulverized products can be used as raw materials for the purpose of solid fuel or emulsification. Commercialization of the equipment to achieve the content of polyvinyl chloride (PVC), which is a critical obstacle, to 0.2% or less has become possible.
이 발명의 구성은 2개의 원추형 물탱크 안에 서로 다른 방향의 나선형 스크류 패들(SPIRAL SCREW PADDLE)을 배치하고 혼합 폐플라스틱을 물속에서 교반시켜 분산 공급하는 장치가 중심을 이루고 있다. 이 발명은 기존의 다단식 수조에 의한 비중차 선별과는 전혀 다른 구조와 기능을 하고 있다. 특히, 독일과 일본에서 실용화된 습식비중차 선별기보다 고효율이고, 구조가 간편함은 물론 에너지 절약에서도 우월하다. 본 발명에서는 외국의 습식비중차 선별기에서 기대할 수 없는 요동(부침)을 일으키도록 하는 장치를 실용화한 것이 특색이다.The configuration of the present invention is centered on two conical water tanks in which spiral screw paddles (SPIRAL SCREW PADDLE) in different directions are placed, and the mixed waste plastic is agitated in water and distributedly supplied. This invention has a completely different structure and function from the specific gravity screening by the conventional multi-stage water tank. In particular, it is more efficient than the wet gravity separator used in Germany and Japan, and its structure is simple and superior in energy saving. The present invention is characterized by the practical use of an apparatus that causes unstable fluctuation (unprecipitation) in a foreign wet weight selector.
Description
본 발명은 폐플라스틱의 처리와 재활용에 있어서 각종 재질이 혼합된 상태를 폴레올레핀계(PE, PP)와 비중이 1 이상인 재질(ABS, PS, PET, PVC)을 습식비중차를 이용하여 자동으로 선별함과 동시에 세척을 하는 장치에 대한 것이다. 이 발명기술은 일부 소수성의 성질을 가진 플라스틱을 물과 같이 공급하고 교반 패들을 이용하여 충분히 혼합시킨 상태에서 원추형 물탱크 안에 공급하면서 물과 혼합된 공급물을 적절하게 분리공급해서 비중차에 의해서 폴리올레핀계 재질과 고비중 재질이 분리되고 이것이 각각의 배출구를 통하여 고효율로 회수할 목적에서 발명되었다.The present invention is a polyolefin-based (PE, PP) and a specific gravity of at least one material (ABS, PS, PET, PVC) in the treatment and recycling of waste plastics automatically using a wet specific gravity It is about an apparatus for sorting and washing at the same time. The present invention provides polyolefins with specific hydrophobicity by supplying some hydrophobic plastics with water and feeding them into a conical water tank with sufficient mixing using a stirring paddle. System materials and high specific gravity materials were separated and this was invented for the purpose of high efficiency recovery through each outlet.
본 발명에서는 2개의 원추형 물탱크 안에 서로 다른 방향으로 회전하는 나선형 스크류 패들을 배치하고, 혼합된 상태의 폐플라스틱 파쇄 또는 분쇄품을 물과 충분히 교반해주는 장치에 의해서 물탱크 안에서 비중차가 확실하게 일어나도록 하는 장치의 조합에 그 특징이 있다. 이 발명은 혼합된 폐플라스틱 파쇄 또는 분쇄품의 공급과 소수성인 플라스틱이 물과 충분하게 혼합되도록 하고, 이것이 적절하게 분산되면서 비중차의 원리가 적용되는 시스템을 다단계 물탱크를 통해서만 가능했던 기존 기술을 극복해서 1개의 원추형 물탱크 안에서 모든 공정이 한 번에 이루어지도록 하는 기술이다. 특히, 나선형 스크류 패들은 원추형 물탱크 안에서 고비중의 플라스틱 재질을 요동(부침)시키면서 와류에 의해서 이동과 회수가 이루어지도록 하는 독특한 공법을 실용화시킨 것에 그 특징이 있다. 또한 폴리올레핀계 재질은 물의 흐름에 의해서 이동시키는 구조를 가지고 있고, 마찰에 의한 세척을 동시에 할수 있다는 특징이 있다.In the present invention, the helical screw paddle rotating in different directions in the two conical water tanks, and the specific gravity difference in the water tank by the device for sufficiently mixing the waste plastic crushing or pulverized product with mixed water so as to reliably occur in the water tank The combination of the device is characterized by. This invention overcomes the existing technology in which the supply of mixed waste plastic shredding or pulverization and hydrophobic plastics are sufficiently mixed with water, and this system is only possible through multistage water tanks, where it is properly dispersed and the principle of specific gravity difference is applied. This is a technology that allows all processes to be performed at once in one conical water tank. In particular, the helical screw paddles are characterized by the practical use of a unique process that allows the movement and recovery of vortices while swinging high-density plastics in a conical water tank. In addition, the polyolefin-based material has a structure that is moved by the flow of water, it has the feature that can be washed by friction at the same time.
기존 폐플라스틱 습식비중차 선별기는 다양한 종류가 있다. 현재 보편적으로 사용되고 있는 다단식 비중차 선별기는 각각의 공정이 개별 물탱크 안에서 이루어지므로 물탱크가 여러 개가 필요하고, 각각의 물탱크 안에 이송장치인 스크류와 동력원이 복수로 장착되어 있어서 에너지 소모가 크고, 설치면적을 많이 차지하는 단점이 있다. 또한, 습식싸이클론방식에 의한 비중차 선별기도 마찬가지로 공급과 혼합 및 이송과 선별의 공정이 개별설비에 의해서 이루어지도록 되어 있으므로 전체 시스템이 복잡하다는 단점이 있다.There are many types of conventional waste plastic wet scaffold sorter. Currently, the multi-stage non-density sorter is widely used and requires multiple water tanks because each process is carried out in separate water tanks, and the energy consumption is high because a plurality of screw and power sources are provided in each water tank. It has a disadvantage of occupying a lot of installation area. In addition, the specific gravity difference sorter using the wet cyclone method has a disadvantage in that the entire system is complicated because the processes of supplying, mixing, conveying and sorting are performed by individual facilities.
그리고 현재 독일과 일본에서 상용화된 습식비중차 선별기는 스크류 컨베이어가 고정되어 있고, 스크류 컨베이어의 축을 통하여 물과 혼합플라스틱을 공급하게 되어 있어서 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 물탱크가 회전하도록 해서 원심력을 이용하여 비중차가 일어나도록 하고 있다. 이런 방식으로는 에너지 소모가 크고, 고비중의 재질의 요동(부침) 현상을 일으킬 수가 없어서 높은 선별효율을 기대할 수가 없다.In addition, the wet gravity segregator commercially available in Germany and Japan has a screw conveyor fixed and supplies water and mixed plastic through the shaft of the screw conveyor, which not only has a complicated structure but also uses a centrifugal force to rotate the water tank. The specific gravity difference is caused to occur. In this way, energy consumption is high, and high gravity can not cause fluctuation of material, so high sorting efficiency cannot be expected.
본 발명은 이와 같은 기존 다단식 비중차 선별기와 습식싸이클론방식의 비중차 선별기 및 외국의 습식비중차 선별기의 단점과 한계를 극복하기 위하여 이루어진 것이다. 아울러, 이 발명기술에 의해서 공정의 간소화와 고효율의 선별을 가능하게 하였는데, 공정의 간소화와 사용 에너지의 절약은 동력이 1개의 구동모터만 필요하다는 것으로 증명할 수 있고, 1개의 물탱크로 모든 선별이 가능하므로서 장치가 차지하는 면적도 기존 시스템에 비해서 좁은 공간으로 충분하다는 것이다. 선별효율에 있어서도 기존 다단식 선별기는 알려진 바로는 대략 97％, 습식싸이클론방식의 선별기는 95％, 미국의 습식 부유선별방식의 선별기는 93％∼98％, 독일과 일본의 습식비중차 선별기는 선별효율이 98％∼99％로 알려져 있다. 그러나 본 발명에서는 99.8％ 이상의 선별효율을 확보할 수 있었던 것은 도3의 나선형 스크류 패들의 작용에 의한 요동(부침)과 도 4의 1차와 2차 교반 패들을 이용한 교반과 분리공급이 가능하도록 한 상호작용을 접목시킬 수 있도록 시스템을 고안한 것 때문이다.The present invention is made to overcome the disadvantages and limitations of the existing multi-stage non-weight difference selector, wet cyclone type non-weight difference selector and foreign wet weight difference selector. In addition, the present invention enables the simplification of the process and the high efficiency of the screening. The simplification of the process and the saving of the energy used can prove that only one drive motor is required for power. As much as possible, the area occupied by the device is also smaller than that of conventional systems. In terms of the sorting efficiency, the conventional multi-stage sorter is known to be approximately 97%, the wet cyclone sorter is 95%, the US wet flotation sorter is 93% to 98%, and the German and Japanese wet weight sorter are selected. Efficiency is known to be 98%-99%. However, in the present invention, it was possible to secure a separation efficiency of 99.8% or more so that the agitation (floating) caused by the action of the spiral screw paddle of FIG. 3 and the stirring and separate supply using the primary and secondary stirring paddles of FIG. This is because the system was designed to incorporate interactions.
습식비중차 선별에 있어서 선별효율이 떨어지는 것은 소수성인 플라스틱과 비중액이 충분히 접촉하지 않고 물탱크 안에 들어오므로 해서 고비중의 재질이 폴리올레핀계 재질과 엉켜서 떠오르게 되는 것과, 폴레올레핀계 재질이 고비중의 재질과 엉켜서 스크류 컨베이어를 통해서 배출되기 때문이다. 이것을 극복하기 위해서는 나선형 스크류 패들의 작용과 비중액과의 혼합교반 및 분리를 충분히 해주는 기술이 필요하다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하게 되었다.The poor efficiency of screening in wet gravity screening means that the hydrophobic plastic and the specific gravity liquid enter the water tank without being sufficiently in contact with each other, so that the high specific gravity material is entangled with the polyolefin material, and the polyolefin material has a high specific gravity. This is because it is entangled with the material of and discharged through the screw conveyor. In order to overcome this, a technique is necessary to sufficiently mix and separate the action of the spiral screw paddle and the specific gravity solution. The present invention solves this problem.
이하 첨부된 도면을 토대로 발명의 구성을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the invention based on the accompanying drawings.
도 2에서의 (1)은 2개의 원추형 물탱크를 조합시킨 것이다. 나선형 스크류 패들(2)(3)은 구동축(16)에 부착되어 있으며, 원료투입구(4)와 세정액 투입구는 같은 공간에 있으며, 투입된 원료와 세정액은 1차 교반 패들(6)에 부딪히게 된다. 물과 충분히 혼합된 원료는 혼합물 투입구(7)를 거쳐 물탱크로 공급되는데, 이 때에 2차 교반 패들(8)에 의해서 골고루 분리된다. 혼합물 투입구를 빠져 나온 원료 중에서 비중이 1보다 낮은 폴리올레핀계 재질은 출구(10)를 거쳐 스크린에서 탈수된 물은 탈수액 배출구(12)로 배출되고, 출구를 나온 폴리올레핀계 재질은 배출구(13)를 통해서 회수된다. 고비중 재질은 구획판(9)으로 차단된 공간 밑을 통과해서 나선형 스크류 패들을 거쳐 고비중 재질의 배출구(11)와 물질 회수구(14)를 통해서 회수된다. 침전물은 원추형 물탱크 밑에 가라앉게 되고 선별 완료 후에 침전물 배출구(15)를 통해서 밖으로 배출된다. 원추형 물탱크의 윗부분은 덮개(17)로 덮여 있다.(1) in FIG. 2 combines two conical water tanks. The spiral screw paddles 2 and 3 are attached to the drive shaft 16, the raw material inlet 4 and the cleaning liquid inlet are in the same space, and the injected raw material and the cleaning liquid collide with the primary stirring paddle 6. The raw material sufficiently mixed with water is supplied to the water tank via the mixture inlet 7, at which time it is evenly separated by the secondary stirring paddle 8. Among the raw materials exiting the mixture inlet, the polyolefin-based material having a specific gravity lower than 1 passes through the outlet (10), and the water dehydrated from the screen is discharged to the dehydration outlet (12), and the polyolefin-based material exiting the outlet receives the outlet (13). Recovered through The high specific gravity material is recovered through the outlet 11 and the material recovery port 14 of the high gravity material through a spiral screw paddle passing through the space blocked by the partition plate (9). The sediment is settled under the conical water tank and discharged out through the sediment outlet 15 after the sorting is completed. The upper part of the conical water tank is covered with a cover 17.
도 3의 나선형 스크류 패들은 그 구조가 고비중 재질을 요동시키기 위해서 안쪽이 비어 있다. 안쪽이 비어 있는 스크류 패들(18)은 본 발명의 핵심 구성부분이다. 스크류 패들의 안쪽이 비어있지 않으면 스크류 고유의 작용인 이송현상이 일어나 물탱크의 물을 고비중 재질의 배출구(11)로 배출시키므로 폴리올레핀계 재질까지 고비중 재질 쪽으로 유도하여 비중선별을 무력하게 만든다. 따라서 스크류패들은 안쪽이 비어 있으므로 해서 고비중 재질이 요동만 일어나고 물탱크의 물은 이동하지 않게 되는 것이다.The spiral screw paddle of Figure 3 is hollowed out in order for its structure to rock a high specific gravity material. Hollow inner screw paddle 18 is a key component of the present invention. If the inside of the screw paddle is not empty, a transfer phenomenon, which is a unique action of the screw, occurs and discharges water from the water tank to the outlet 11 of the high specific gravity material, thus inducing the specific gravity of the polyolefin-based material toward the high specific gravity material. Therefore, the screw paddle is empty inside, so that the high specific gravity material fluctuates, and the water in the water tank does not move.
도 4의 1차 교반 패들과 2차 교반 패들은 사각날개 형태이며, 1차 교반 패들은 혼합교반조(19)의 내부에 위치해 있고, 2차 교반 패들은 혼합물 투입구(7)의 외부에 위치해 있다. 1차 교반 패들과 2차 교반 패들은 모두 구동축(16)에 부착되어 있다. 1차와 2차 교반 패들을 설명과 같이 배치한 것도 본 발명의 핵심 구성부분이다.The primary stirring paddle and secondary stirring paddle of FIG. 4 are in the form of square wings, the primary stirring paddle is located inside the mixing agitation tank 19, and the secondary stirring paddle is located outside the mixture inlet 7. . Both the primary and secondary stirring paddles are attached to the drive shaft 16. The arrangement of the primary and secondary stirring paddles as described is also a key component of the present invention.
본 발명은 혼합된 폐플라스틱 파쇄 또는 분쇄품 및 종말품을 습식비중차를 이용하여 재질별 선별 효율을 99.8％ 이상 보장함으로서, 폴리올레핀계(PE, PP) 재질을 고형연료화 또는 유화(油化) 목적의 원료로 사용하는데 결정적인 장애요소인 폴리염화비닐(PVC)의 함유율을 0.2％ 이하로 달성할 수 있도록 하는 시스템을 상용화하게 되었다. 아울러, 재질별 선별과 함께 세척을 할 수 있어서 별도의 공정을 필요로 하지 않고, 1개의 원추형 물탱크에서 공급, 혼합, 교반, 분산, 비중차 이용, 선별, 회수가 연속 공정으로 이루어지게 되었다. The present invention guarantees 99.8% or more of the sorting efficiency of mixed waste plastics or pulverized products and end products by wet weight difference, thereby solidifying or emulsifying polyolefin-based (PE, PP) materials. The commercialization of the system to achieve a polyvinyl chloride (PVC) content of less than 0.2%, which is a critical obstacle to use as a raw material of the. In addition, it is possible to wash with sorting by material, so that a separate process is not required, and supplying, mixing, stirring, dispersing, using specific gravity, sorting, and recovering in one conical water tank is performed in a continuous process.
도 1은 독일과 일본에서 상용화된 습식비중차 선별시스템의 선별 원리도1 is a screening principle of the wet weighted segregation system commercially available in Germany and Japan
도 2는 본 발명에 사용된 습식비중차를 이용한 선별시스템의 측면 단면도Figure 2 is a side cross-sectional view of the screening system using the wet weight difference used in the present invention
도 3은 본 발명에 사용된 나선형 스크류 패들의 정면 단면도3 is a front cross-sectional view of the spiral screw paddle used in the present invention.
도 4는 본 발명에 사용된 1차와 2차 교반 패들을 이용한 교반 및 분리공급장치 단면도Figure 4 is a cross-sectional view of the stirring and separating supply device using the primary and secondary stirring paddle used in the present invention
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 원추형 물탱크 2 : 고비중 재질을 이동시키는 나선형 스크류 패들1: Conical water tank 2: Spiral screw paddle for moving high specific gravity material
3 : 폴리올레핀계 재질을 이동시키는 나선형 스크류 패들 4 : 원료 투입구3: spiral screw paddle for moving polyolefin material 4: raw material inlet
5 : 세정액(물) 공급구 6 : 1차 교반 패들5: washing | cleaning liquid (water) supply port 6: primary stirring paddle
7 : 혼합물 투입구 8 : 2차 교반 패들7 mixture inlet 8: secondary stirring paddle
9 : 구획판 10 : 폴리올레핀계 재질 배출구9: partition plate 10: polyolefin-based material outlet
11 : 고비중 재질 배출구 12 : 탈수액 배출구11: high specific gravity material outlet 12: dehydration liquid outlet
13 : 탈수된 재질의 배출구 14 : 고비중 재질 회수구13: outlet of dehydrated material 14: high specific weight recovery outlet
15 : 침전물 배출구 16 : 구동축15: sediment outlet 16: drive shaft
17 : 덮개17: cover
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