KR100643654B1

KR100643654B1 - 건식 이중 회전드럼식 골재재생기를 이용한 순환골재의생산방법 및 장치

Info

Publication number: KR100643654B1
Application number: KR1020050099133A
Authority: KR
Inventors: 김효성
Original assignee: 태성개발(주)
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2006-11-10

Abstract

본 발명은 폐 콘크리트를 파쇄 하여 순환골재로 재생하는 방법에서 내측드럼과 외측드럼 이중구조의 회전드럼을 갖는 건식 골재 재생기를 이용하여 몰타르 성분을 제거하고 한국공업규격(KS F 2573)의 1종 규격을 충족시키는 품질을 갖는 재생골재로 분리하여 생산되도록 하는 폐 콘크리트를 이용한 재생골재의 생산방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본원은 분쇄된 폐 콘크리트 구성물을 건식 이중 회전 드럼 식 골재 재생기에 투입하여 폐 콘크리트에 초기 가열온도 400℃ 로 하여 골재에 물리적인 충격을 가하도록 하여 재생골재를 생산하는 방법에 관한 것으로, 골재구성물 간의 물리적 특성 중 비점과 경도의 차이를 이용하여 선택적 분리를 실시하여 몰타르를 제거하되, 회전드럼식 골재재생기 내에서 골재의 미립화가 이루어지지 않는 범위로 분쇄매체의 선속도(외부드럼 분당 30~ 50회전 내부드럼 분당 40~ 80회전)를 적당히 유지하며 골재의 외피를 감싸고 있는 몰타르 성분에 열을 가하여 줌과 동시 몰타르 성분에 회전충격을 가하여 입도를 축소시키고 쉽게 탈리시키고자 하는 것이다.

폐 콘크리트, 순환골재, 이중 회전드럼식 골재 재생기, 선속도

Description

건식 이중 회전드럼식 골재재생기를 이용한 순환골재의 생산방법 및 장치{ Manufacturing method of aggregate and its apparatus for recycling construction waste material}

도 1 : 순환골재를 생산하기 위한 전처리 흐름공정도

도 2 : 본원의 회전드럼식 골재재생기를 이용하는 처리공정도

도 3 : 본원 골재재생기의 상세도

**도면의 주요부호에 대한 설명**

100 : 이중 회전드럼식 골재재생기 101 : 호퍼

110 : 내측드럼 111 : 안내격타구

112 : 이송브레이드 113 : 내측드럼 지지축

120 : 외측드럼 121 : 안내라이너

130 : 버너 131 : 화염분사구

140 : 입구부 141 : 투입구

142 : 개폐판 150 : 출구부

160 : 입구고정부 161 : 외측드럼지지부A

170 : 출구고정부 171 : 외측드럼지지부B

180 : 배기덕트 190 : 기대(프레임)

191 : 모터 192 : 구동기어

200 : 가열골재 이송에레베이터 210 : 걸름망

220 : 드레인 밸브 230 : 버킷에레베이터

300 : 골재선별기 400 : 집진설비

410 : 불로워 420 : 공기량 조절밸브

430 : 사이클론 440 : 사이클론분리미립자저류조

450 : 백 필터 460 : 굴뚝

본 발명은 폐 콘크리트를 파쇄하여 이루어지는 골재에서 건식 이중 회전드럼식 골재재생기를 이용하여 몰타르 성분을 제거하여 한국공업규격(KS F 2573)의 1종 규격을 충족시키는 품질을 갖는 골재를 분리하여 생산되도록 하는 폐 콘크리트를 이용한 재생 골재의 생산방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본원은 매일 100,000여 톤이 발생하는 건설 폐기물 중 폐 콘크리트에 부착된 시멘트 몰타르를 제거하여 한국공업규격 중 순환골재 1등급에 해당하는 골재를 생산하여 부족한 국내 골재자원으로 재활용을 도모하여, 매립으로 인한 한경오염 방 지와 매립지 부족현상을 해소 하고자 하는 것이다

그동안 국내, 외에서 골재를 재생하기 위해 개발 및 시행되고 있는 기술들을 살펴보면, 국내에서는 파쇄 후 입도분리를 통하여 순환골재를 생산하고 있는바, 이러한 기술은 대량생산이 가능하다는 장점이 있으나 시멘트 몰타르의 제거가 효과적으로 이루어지지 않아 구조물용 골재로서의 재사용이 곤란한 문제점을 갖고 있었다.

한편 미국 및 일본 등의 외국에서는 밀봉된 수조에 골재를 채운 후 진공, 감압을 통하여 재생골재 내부로 수분을 완전히 침투시킨 후 콘크리트용 골재로 사용하는 방법, 파쇄된 골재를 수조에 침전시키고 하부에서 공기방울을 대량으로 불어 넣어 몰타르와 골재의 밀도차이를 이용하여 분리하는 방법 등 다양한 방법이 개발 및 시도되고 있다.

그러나 지금까지 개발된 기술은 만족할 만한 몰타르 제거성능을 갖지 못하여 경제성을 갖거나 대량생산 체제 구축 등이 곤란하여 실용화에 상당한 어려움을 겪고 있는 것으로 알려져 있다.

본원발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 본원은 분쇄된 폐 콘크리트 구성물을 건식 이중 회전드럼식 골재재생기에 투입하여 폐 콘크리트에 초기 가열 온도 400℃ 정도의 열을주어 드럼 내부 온도를 100-200℃ 정도의 온도를 유지하여 재생골재 속에 잔존하는 이물질의 용융화로 이물질을 제거하거나 빽 휠타 시스템을 통하여 미세 분진의 집진율 을 높이도록 하 면서 투입골재에 물리적인 충격을 가하여 몰타르 성분이 탈리된 골재를 생산하는 방법을 제공하고자 하는 것으로, 골재구성물 간의 물리적 특성 중 비점 및 경도의 차이를 이용하여 선택적 분리를 실시하여 몰타르 성분을 효율적으로 제거하고 한국공업규격(KS F 2573)의 1종 규격을 충족시키는 품질을 갖는 재생골재로 분리하여 재활용 할 수 있도록 하는 폐 콘크리트를 이용한 재생골재의 생산방법 및 그 장치를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원은 분쇄된 폐 콘크리트 구성물을 건식 이중 회전 드럼식 골재 재생기에 투입하여 폐 콘크리트에 초기 가열 온도 400℃ 정도의 열을 주어 드럼 내부 온도를 100-200℃ 정도를 유지 하여 재생골재내에 잔존하는 이물질의 용융화로 이 물질을 제거하거나 또는 빽 휠타로 이송시켜 미세 분진의 집진효율 을 높이면서 골재에 물리적인 충격을 가하여 몰타르 성분만을 효과적으로 탈리시켜 재생골재를 생산하는 방법에 관한 것으로 골재구성물 간의 물리적 특성 중 비점 및 경도의 차이를 이용하여 선택적 분리를 실시하여 몰타르를 제거하되, 회전드럼식 골재재생기 내에서 골재의 미립화가 이루어지지 않는 범위로 분쇄매체의 선속도를 외부드럼은 분당 30~ 50회전, 내부드럼은 분당 40~ 80회전되도록 적당히 유지하며 골재의 외피를 감싸고 있는 몰타르 성분에 열을 가하여 줌과 동시 회전충격을 가하여 입도를 축소시키고 쉽게 탈리시키고자 하는 기술사상의 것이다.

본원의 회전드럼식 골재재생기의 내측드럼의 외벽으로는 안내격타구가 설치되어 내용물을 회전시키면서 드럼 후미 쪽으로 내용물을 안내 및 이송시키는 구조 를 이루며 골재내용물 외벽에 부착된 몰타르를 탈리시키도록 기능하며, 외측드럼의 내벽으로는 내용물의 흐름을 조절하는 계단식 라이너 돌출부가 부착되어 내용물에 이중 충격을 주면서 몰타르를 탈리시키고자 하는 기술사상을 구체화한 폐 콘크리트를 이용한 건식 순환골재의 생산방법과 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 순환골재를 생산하기 위한 시설로서 본원에 적용될 수 있는 전 처리시설들을 도 1에 도시한 순환(재생)골재를 얻기 위한 공정도를 참조하여 설명하여보면, 폐 콘크리트를 진동피더(11)와 그리즈리스크린(12)을 통해 죠크러셔 (13)로 투입하여 파쇄하고, 상기 그리즈리스크린(12)에 의해 걸러지는 선별물은 진동스크린A(15)과 송풍기(16)를 통해 토사(30)와 에어선별물(70)로 걸러지며, 상기 죠크러셔(13)를 통해 파쇄된 골재는 자력선별기A(14)를 통해 금속류(60)가 걸러지고, 수작업선별공정(17)을 통해 불순물이 분리된 후 콘크러셔(18)에 투입되고, 상기 콘크러셔(18)를 통과하면서 파쇄된 골재 중에 금속류는 자력선별기B(19)를 통해 금속류(60)로 보내지고 골재는 진동스크린B(20)에 의해 입도별로 분리되어 순환골재를 얻는 공정이 사용되고 있다.

도 1의 전 처리공정은 폐콘크리트를 죠크러셔와 콘크려셔로 파쇄하고, 진동스크린이나 자력선별기 및 수작업 선별 그리고 송풍기로 토사나 금속류 및 덩어리가 큰 이물질을 선별하는 등 파쇄와 선별을 반복하도록 구성되어 진동스크린B(20)에서 일정 크기로 체질을 한 후 체를 통과하지 못하는 굵은 입자는 별도의 굵은 골재(40) 보관함으로 보내지거나 다시 콘크러셔(18)로 투입되어 파쇄되어 상기 진동스크린B(20)으로 재투입되고, 체를 통과한 잔골재는 잔골재(50) 보관함에 저장되는 구조를 이루게 된다.

본원은 도 1에 예시하고 있는 기본공정 중에 선택적으로 원하는 입도로 파쇄된 골재를 재생시키기 위한 것으로 본원에서 사용가능한 골재의 입도는 5 ~ 50 ㎜ 정도의 크기로 파쇄된 골재가 사용될 수 있으며 상기 골재에 부착된 몰타르를 제거하기 위하여 이중 회전드럼식 골재재생기를 사용함에 그 특징부를 이루는 것이다.

본원의 회전드럼식 골재재생기(100)를 이용하는 처리공정도를 도 2에 도시하고 있는바, 본원의 이중 회전드럼식 골재재생기(100)를 이용하는 처리공정도를 살펴보면, 도 1에서 1차적으로 사용입도별로 분리된 굵은골재(40) 또는 잔골재(50)가 휘더(80)와 이송컨베이어(90), 호퍼(101)를 경유하여 골재재생기(100)로 투입되는바, 골재재생기(100)는 내측드럼(110)과 외측드럼(120) 이중구조의 회전드럼이 서로 반대방향으로 회전하는 구조를 갖고 입구부(140)의 하단으로 가열버너(130)가 설치되며 입구부(140)와 출구부(150)의 상부로는 배기덕트(180)를 통하여 집진설비(400)와 연결되어 발생되는 집진물을 배출시키는 구조를 이루게 되며, 골재재생기(100)를 경유하여 몰타르가 제거된 골재는 가열골재 이송에레베이터(200)을 경유하여 골재선별기(300)으로 투입되며, 골재선별기를 경유하여 6mm 이하의 골재는 이송콘베이어 2(310)를 경유하고 , 6~20mm 의 골재는 이송콘베이어 3(320)을 경유하며, 20mm 이상의 골재는 이송콘베이어 1(330)을 경유하는 등으로 분류되어 각각의 골재저류조에 저장 및 분류될 수 있는 시스템 구조를 갖고 실시될 수 있는 하나의 실시예를 나타내고 있다.

도 3은 본원의 골재재생기(100)의 상세도를 나타내고 있는바, 도 3a는 본원 의 골재재생기(100)의 내부구조를 나타내기 위하여 전면부 외측드럼(120)을 제거한 상태에서 내부를 볼 수 있도록 하는 측면도를 도시하고 있고, 도 3b는 본원의 골재재생기(100)의 외측드럼(120)의 안쪽 면으로 골재의 흐름을 안내 및 조절하는 계단식 라이너(121)의 설치구조를 상부에 도시하고 있고, 하부로는 내측드럼(110)의 표면으로 안내격타구(111)가 계단식으로 설치되고 드럼(110)의 후미에는 이송브레이드(112)가 설치되어 몰타르가 탈리된 이송골재를 출구로 밀어주도록 기능하도록 하고 있으며, 양 드럼을 지지해 주는 입구고정부(160) 및 출구고정부(170) 사이에 내측드럼(110)의 지지축(113)이 고정되어 모터(M)에 의해 회전 될 수 있는 내부구조를 측면도로 나타내고 있으며(도면에서 도시는 생략되어 있으나 모터(M)에 감속기어가 연결되어 서서히 회전하는 구조를 갖는다), 도 3c는 본원의 골재재생기(100)의 외측드럼(120)과 내측드럼(110)의 회전구조를 사시도로서 나타내고 있다.

본원의 골재재생기는 약간의 경사각을 갖도록 비스듬히 설치되어 입구부(140)의 투입구(141)에는 분쇄물이 투입 될 때에는 분쇄물의 하중에 의해 자동적으로 개방되고 분쇄물이 투입되지 않은 상태에서는 자중에 의해 폐쇄 작동되어 배기가스가 투입구로 누설되지 않고 배기덕트(180)을 통해서 배출되도록 유도하는 개폐판(142)이 설치되며 원통형의 내측드럼(110)과 외측드럼(120)이 서로 반대방향으로 서서히 회전을 하는 구조를 이루는바, 외측드럼(120)과 내측드럼(110)의 회전구조를 살펴보면, 외측드럼(120)은 기대(190)에 경사지게 지지되어 기대(190)에 장착된 모터(191)에 의하여 회전하도록 설치되는데, 이를 위해 상기 외측드럼(120)의 외주에는 링기어(122)가 장착되어 있으며, 상기한 링기어(122)의 일측(도면상 하측)에 는 모터(191)의 동력을 전달받아 구동하는 구동기어(192)가 치합되어 있으며, 또한 상기 외측드럼(120)의 외주 양측에 장착된 지지링(123)들은 기대(190)의 상부에 회전가능하게 설치되어 있는 지지롤러(124)에 의해 지지되어 있다.

따라서 상기 외측드럼(120)은 모터(191)의 구동에 의하여 기대(190)에서 회전하면서 골재재생기(100)의 양측 고정부(160, 170)의 외측드럼지지부A, B(161, 171)에 각각 연계 지지되어 회전하는 구조를 이루게 되는바, 입구고정부(160)의 외측드럼지지부A(161)는 외측드럼(120)의 내부 안쪽으로 연계되고, 출구고정부(170)의 외측드럼지지부B(171)는 외측드럼(120)의 외측으로 연계되는 구조를 나타내고 있으며, 입구고정부(160)에는 외부 골재가 입구부(140)에 진입하여 분배구(162)를 통하여 내측드럼(110)상부 위치로 골재를 유입시키고 입구고정부(160) 하부측에는 가열버너(130)를 통하여 열을 공급하는 다수개의 화염분사구(131)를 통하여 이중 회전드럼 내부로 화염을 공급하여 회전드럼식 골재재생기의 내부온도를 100~200℃의 온도가 유지되도록 열을 공급해 주게 되며, 내측드럼(110)의 표면으로는 안내격타구(111)가 계단식으로 설치되어 내용물을 회전시키면서 드럼 후미 쪽으로 내용물을 이송시키면서 내용물 외벽에 부착된 몰타르를 탈리시키도록 하며, 외측드럼(120)의 내벽으로는 내용물의 흐름을 안내 및 조절하는 계단식 라이너(121)가 부착되어 내측드럼(110)의 안내격타구(111)와 외측드럼(120)의 계단식 라이너(121) 사이에서 이중 충격을 주면서 적당히 가열된 내용물에 충격을 주어 몰타르만 분리시키고 골재자체는 파쇄되지 않도록 선택적 분리가 효율적으로 이루어지도록 탈리시켜 가열골재 이송에레베이터(200)의 하부로 이송시키도록 내측드럼(110)의 후미에 이송브레이드(112)가 설치되는 구조를 나타내고 있다.

여기서 주의하여야 할 사항은 분쇄매체의 선속도가 외부드럼은 분당 30~ 50회전, 내부드럼은 분당 40~ 80회전되도록 유지하여야 하며 너무 강력하게 충격을 가하면 골재가 역시 미립화 되어 선택분쇄 효과를 나타내지 못하고 미립화된 모래 역시 몰타르와 함께 미립자로 분리되어 골재 생산율의 저하 원인이 되기 때문에 분쇄매체의 선속도 조절에 각별한 유의가 필요하다.

또한 분쇄매체(110, 120)와 접촉이 완료된 순환 잔골재 및 분쇄미립자는 중력에 의해 하부로 낙하되며 또한 이송브레이드(112)에 밀려 가열골재 이송에레베이터(200) 하부로 모이게 되며, 가열골재이송에레베이터(200)의 하부에는 용융된 몰타르와 골재를 분리하는 걸름망(210)이 설치되고 몰타르성분을 드레인 시키기 위한 드레인 밸브(220)가 설치되며, 몰타르 성분이 탈리된 분리골재는 버킷에레베이터(230)를 타고 상부로 이송되어 골재선별기(300)로 넘겨 저서 입도별로 분리되는 공정은 이미 당업계에서 공지기술로 사용되는 범위의 것으로 더 이상의 설명이 필요없다 할 것이다.

또한 도 2와 3을 통하여 본원에서 사용될 수 있는 집진설비(400)의 구조를 살펴보면, 이중 드럼 골재재생기(100)의 입구부(140)와 출구부(150)를 포함하는 입구고정부(160) 및 출구고정부(170)에 배기덕트 연결구(181, 182)가 상부의 배기덕트(180)와 연결되어 골재재생기(100)에서 발생하는 분진 및 미립자를 집진설비로 이송하는 구조를 이루고, 집진설비(400)는 입도조절과 분급, 분진을 제거하기 위해 불로워(410)와 공기량 조절밸브(420), 사이클론(430),사이클론분리미립자저류조 (440)와 백필터(450), 굴뚝(460) 등의 부대설비가 설치되어 분급과 집진이 동시에 이루어지도록 설치되며, 상기의 집진장치는 단순히 발생되는 분진의 억제만이 목적이 아니라 탈리된 몰타르의 미립자를 회수하는 분급기 역할을 하게 되어 집진 및 분급효과를 동시에 달성하게 된다.

본 발명은 한국공업규격 순환골재 1등급에 해당하는 양질의 순환골재를 경제성을 갖고 생산 가능하도록 한 새로운 기술이다. 본원의 건식분리기술은 기존의 습식 기술에 비하여 우수한 잔골재 분리효율을 얻을 수 있다.

특히, 개발된 기술은 건식 기술이므로 습식기술보다 단순하며, 후처리 시설이 전혀 필요 없으며, 골재의 품질에 영향을 미치는 인자가 단순히 분쇄매체의 회전수 이므로 운전이 간단하다는 장점을 갖는 기술이다.

따라서 본원발명이 현장에 적용되는 경우 경제적이고 대량 생산이 가능한 기술로서 향후 국내 순환 잔골재 생산에 커다란 기여가 예상된다.

Claims

일정 입도로 사전 처리된 폐 콘크리트를 투입하여 골재 내 함유된 몰타르 성분을 분리하여 순환골재를 생산하는 방법에 있어서,

폐 콘크리트 구성물을 원형의 내측드럼과 외측드럼이 서로 반대방향으로 회전하는 건식 이중 회전드럼식 골재재생기에 투입하여 처리하되, 내측드럼의 표면으로는 안내격타구가 설치되고 외측드럼의 내벽으로는 계단식 라이너가 부착되어 내측드럼의 안내격타구와 외측드럼의 계단식 라이너 사이에서 이중 충격을 주면서 폐 콘크리트에 초기 가열온도 400℃의 열을 주어 드럼의 내부 온도를 100~200℃의 온도를 유지하면서 골재에 물리적인 충격을 가하여 몰타르 만 분리시키고 골재자체는 파쇄 되지 않도록 선택적 분리가 이루어지도록 하여 몰타르 성분을 분리시키는 것을 특징으로 하는 순환골재 생산방법.
제1항에 있어서,

상기의 이중 회전드럼식 골재재생기(100)를 경유하여 몰타르가 제거된 골재를 가열골재 이송에레베이터(200) 및 골재선별기(300)를 경유하여 입도별로 분류시켜 각각의 골재저류조에 저장시키는 것을 특징으로 하는 순환골재 생산방법.
일정 입도로 사전 처리된 폐 콘크리트를 투입하여 골재 내 함유된 몰타르 성분을 분리하여 순환골재를 생산하는 장치에 있어서,

골재재생기(100)는 내측드럼(110)과 외측드럼(120)이 서로 반대방향으로 서서히 회전을 하는 구조를 이루며, 입구부(140)가 상면에 출구부(150)가 하부를 향하도록 약간의 경사각을 갖도록 설치되고, 입구부(140)의 일측에서 가열버너(130)를 통하여 이중 회전드럼 내부로 화염이 공급되는 구조를 갖고 내측드럼(110)의 외벽으로는 안내격타구(111)가 계단식으로 설치되어 내용물을 회전시키면서 드럼 후미 쪽으로 내용물을 이송시키는 구조를 이루며, 외측드럼(120)의 내벽으로는 내용물의 흐름을 안내 및 조절하는 계단식 라이너(121)가 부착되어 내측드럼(110)의 안내격타구(111)와 외측드럼(120)의 계단식 라이너(121) 사이에서 이중 충격을 주면서 몰타르와 골재를 탈리시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 폐 콘크리트를 이용한 건식 순환골재의 생산장치.
제3항에 있어서,

골재재생기(100)의 후처리 집진설비(400)로서 미립자의 입도조절과 분급, 분진을 제거하기 위해 불로워(410)와 공기량 조절밸브(420), 사이클론(430), 사이클론분리 미립자저류조(440)와 백필터(450), 굴뚝(460) 부대설비을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 콘크리트를 이용한 건식 순환골재의 생산장치.