KR100643655B1

KR100643655B1 - 습식 이중 회전드럼식 골재재생기를 이용한 순환골재의생산방법 및 장치

Info

Publication number: KR100643655B1
Application number: KR1020050099136A
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 파쇄하여 순환골재로 재생하는 방법에서 내측드럼과 외측드럼 이중구조의 회전드럼을 갖는 습식 골재재생기를 이용하여 몰타르 성분을 제거하고 한국공업규격(KS F 2573)의 1종 규격을 충족시키는 품질을 갖는 재생골재로 분리하여 생산되도록 하는 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본원은 분쇄된 폐 콘크리트 구성물을 습식 이중 회전드럼식 골재재생기에 물과 함께 투입하여 폐 콘크리트 골재에 물리적인 충격을 가하여 골재를 생산하는 방법에 관한 것으로, 골재구성물 간의 물리적 특성 중 경도의 차이를 이용하여 선택적 분리를 실시하여 몰타르를 제거하되, 회전드럼식 골재재생기 내에서 골재의 미립화가 이루어지지 않는 범위로 분쇄매체의 선속도(외측드럼 분당 40~50회전 내측드럼 분당 50~70회전)를 적당히 유지하며 골재의 외피를 감싸고 있는 몰타르 성분에 회전충격을 가하여 입도를 축소시키고 쉽게 탈리시키고자 하는 기술사상의 것이다.

폐 콘크리트, 순환골재, 이중 회전드럼식 골재 재생기, 선속도

Description

습식 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

도 4 : 나선형 분급기의 실시예시도

**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

162 : 골재분배구 163 : 고압수 분사노즐

170 : 출구고정부 171 : 외측드럼지지부B

180 : 배기덕트 190 : 기대(프레임)

191 : 모터 192 : 구동기어

200 : 나선형 분급기 201 : 투입부

202 : 골재배출부 203 : 골재조절부

204 : 나선형블레이드 205 : 고압수 살수장치

206 : 격자 207 : 익류판

208 : 익류물 저류조 300 : 골재선별기

310 : 이송콘베이어 1 320 : 이송콘베이어 2

330 : 이송콘베이어 3 400 : 오폐수저류조

410 : 제1침전조 420 : 제2침전조

430 : 제1여과조 440 : 제2여과조

450 : 황성탄여과층

본 발명은 폐 콘크리트를 파쇄하여 이루어지는 골재에서 습식 이중 회전드럼식 골재재생기를 이용하여 몰타르 성분을 제거하여 한국공업규격(KS F 2573)의 1종 규격을 충족시키는 품질을 갖는 골재를 분리하여 생산되도록 하는 폐콘크리트를 이 용한 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 방지와 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 창안 된 것으로, 본원은 분쇄된 폐 콘크리트 구성물을 습식 이중 회전드럼식 골재재생기에 골재와 물을 함께 투입하여 폐 콘크리트 골재에 물리적인 충격을 가하여 골재를 생산하는 방법을 제공하고자 하는 것으로, 골재구성물 간의 물리적 특성 중 경도의 차이를 이용하여 선택적 분리를 실시하여 몰타르 성분을 효율적으로 제거하고 한국공업규격(KS F 2573)의 1종 규격을 충족시키는 품질을 갖는 재생골재로 분리하여 재 활용 할 수 있도록 하는 폐콘크리트를 이용한 재생골재의 생산방법 및 그 장치를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본원은 분쇄된 폐 콘크리트 구성물을 습식 이중 회전드럼식 골재재생기에 투입하여 폐 콘크리트 골재에 물리적인 충격을 가하여 몰타르를 효과적으로 탈리시켜 재생골재를 생산하는 방법에 관한 것으로 골재구성물 간의 물리적 특성 중 경도의 차이를 이용하여 선택적 분리를 실시하여 몰타르를 제거하되, 회전드럼식 골재재생기 내에서 골재의 미립화가 이루어지지 않는 범위로 분쇄매체의 선속도를 적당히 유지하며 골재의 외피를 감싸고 있는 몰타르 성분에 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 구조를 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 콘크리트 를 이용한 습식 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 입도 별로 분리되어 순환골재를 얻는 공정이 사용되고 있다.

도 1의 전 처리공정은 폐콘크리트를 죠크러셔와 콘크려셔로 파쇄를 하고, 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 특징부를 갖는 것이다.

본원의 습식 회전드럼식 골재재생기(100)를 이용하는 처리공정도는 도 2에 도시하고 있는바, 본원의 이중 회전드럼식 골재재생기(100)를 이용하는 처리공정도를 살펴보면, 도 1에서 1차적으로 사용하고자 하는 입도별로 분리된 굵은골재(40) 또는 잔골재(50)가 휘더(80)와 이송컨베이어(90), 호퍼(101)를 경유하여 골재재생기(100)로 투입되고, 골재재생기(100)는 내측드럼(110)과 외측드럼(120) 이중구조의 회전드럼이 서로 반대방향으로 회전하는 구조에 골재가 유입되면서 고압수가 분사되도록 하고, 내측드럼(110)과 외측드럼(120)이 적당한 선속도를 유지 회전하면서 골재에 부착된 몰타르를 분리 및 제거시켜 나선형 분급기(200)나 골재분류기(300)로 보내게 된다.

본원의 내측드럼(110)과 외측드럼(120) 이중구조의 회전드럼은 서로 반대방향으로 회전하는 구조에서 상호 혼합되며 교반과정에서 몰타르가 탈리된 모래입자는 분쇄 메디어로 작용하게 되어 분리효율을 더욱 높이게 되고, 몰타르 탈리가 완료된 골재와 몰타르는 외부로 배출되어 경사진 나선형 분급기(200)나 골재분류기(300)로 보내지며 골재분류기(300)에서는 예를 들어 6mm 이하의 골재는 이송콘베이어 2(320)를 경유하고 , 6~20mm 의 골재는 이송콘베이어 3(330)을 경유하며, 20mm 이상의 골재는 이송콘베이어 1(310)을 경유하는 등으로 분류되어 각각의 골재저류조에 저장 및 분류될 수 있는 일실시예를 나타내고 있다.

도 3은 본원의 골재재생기(100)의 상세도를 나타내고 있는바, 도 3은 본원의 골재재생기(100)의 상세도를 나타내고 있는바, 도 3a는 본원의 골재재생기(100)의 내부구조를 나타내기 위하여 전면부 외측드럼(120)의 전면부를 제거한 상태에서 내부를 볼 수 있도록 하는 측면도를 도시하고 있는바, 유입부(140)로 골재가 유입되며 고압수가 분사노즐(163)로부터 분사되어 회전하는 내측드럼(110)과 외측드럼(120)사이에서 회전과 교반을 거쳐 몰타를 탈리시키고 출구부(150)로 배출되는 구조를 나타내고 있으며, 도 3b는 본원의 골재재생기(100)의 외측드럼(120)의 안쪽면으로 골재의 흐름을 안내 및 조절하는 계단식 라이너(121)의 설치구조를 상부에 나타내고 있고, 아래에는 내측드럼(110)의 표면부에 안내격타구(111)가 계단식으로 설치되고 드럼(110)의 후미에는 이송브레이드(112)가 설치되어 몰타르가 탈리된 이송골재를 출구로 밀어주도록 기능하는 계단식 라이너(121) 및 안내격타구(111)의 실시양태를 도시하고 있으며, 양 드럼을 지지해 주는 입구고정부(160), 출구고정부(170) 사이에 내측드럼(110)의 지지축(113)이 고정될 수 있는 내부구조를 측면도로 나타내고 있으며, 도 3c는 본원의 골재재생기(100)의 외측드럼(120)과 내측드럼(110)의 회전구조를 사시도로서 나타내고 있다.

본원의 골재재생기는 약간의 경사각을 갖도록 비스듬히 설치되어 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)에는 모터(191)의 동력을 전달 받아 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 이루는바, 입구고정부(160)의 외측드럼지지부A(161)는 외측드럼(120)의 안쪽 내부로 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 분배구(162) 양측으로 고압수 분사노즐(163)이 설치되어 고압수가 분사되면서 내측드럼(110)의 안내격타구(111)와 외측드럼(120)의 계단식 라이너(121) 사이에서 이중 충격을 주면서 내용물을 후미 쪽으로 이송시키면서 내용물 외벽에 부착된 몰타르를 탈리시키도록 내용물에 충격을 주되 몰타르만 분리시키고 골재자체는 파쇄되지 않도록 선택적 분리가 효율적으로 이루어지도록 탈리시켜 나선형분급기(200)나 골재분류기(300)로 보내지는 구조를 나타내고 있다.

도 4에 도시된 나선형 분급기(200)는 일정한 경사를 유지하여 0.08㎜ 이하의 미립자는 물과 함께 넘쳐 분급기 하단으로 배출시키고 굵은 입자는 나선형을 따라 분급기 상단으로 이송되어 순환 잔골재로 회수하는 장치로서 일측으로 유입되는 물 + 골재 투입부(201)를 갖고 타측으로 골재배출부(202)가 설치되고, 나선형 분급기 (200)가 일정한 경사각을 갖도록 유압실린더 등의 경사조절부(203)로 조절되며, 몰타르가 벗겨진 골재는 나선형 브레이드(204)분급기 상단으로 이송되는 과정에서 분급기 상부에서 다시 한번 고압세척수로 살수하는 살수장치(205)가 설치되고 분급기 하단으로는 익류하는 미립자의 입도를 조절하기 위한 격자(206)가 설치되고 그 상부로 익류판(207)을 경유하여 익류물이 저류조(208)에 저장되어 처리되는 구조를 나타내고 있으며, 분급기 상단으로 이송되는 과정에서 물은 분급기 하단으로 흘러가게 되어 상단으로 배출되는 모래는 탈수 효과를 동시에 달성하게 되므로 분급기를 통과한 순환 잔골재는 자연 탈수 및 건조되어 골재 저장조에 저장되거나 직접 출하도 가능하도록 하는 장치이나 본원에서 나선형 분급기(200)는 골재의 성상에 따라 선택적으로 사용되어 질 수 있다.

또한 본원에서는 골재처리공정에서 사용된 폐수가 도 2의 하단부에 도시되어 있는바와 같이 전 공정에서 배출되는 폐수는 오폐수저류조(400)에 모이고 이를 정화시켜 재활용하기 위한 시설로 본원에서는 2개조의 침전조(410,420)를 만들고 침전조에서는 황산알루미늄 침전보조제를 사용하여 침전을 유도하며 침전조의 저부에 침전물이 일정량 적치되면 이를 제거하여 주는 구조로 침전물을 긁어 올리는 스크래퍼(미도시)가 설치되어 이용될 수 있으며, 2차 침전조를 경유한 상등수는 여과조(430, 440) 상, 하부를 교대로 거치며 익류하도록 하는 구조를 이루고 최종처리조에 활성탄 필터층(450)을 설치하여 사용해본 결과 황토빛이 전혀 없는 맑은 용수를 얻어 다시 본원의 골재재생기에 분급수로 재 사용 할 수 있음을 확인하였다.

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

특히, 개발된 기술은 후처리 시설로 침전조 및 여과조를 만들어 주고 최종처리조에 활성탄 흡착제를 사용한 결과 황토빛이 전혀 없는 맑은 용수를 얻어 다시 본원의 골재재생기에 분급수로 재 사용 할 수 있는 리싸이클 시스템을 가지며, 무엇보다도 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,

원형의 내측드럼과 외측드럼이 서로 반대방향으로 회전하는 습식 이중 회전드럼식 골재재생기에 파쇄골재와 물을 함께 투입하여 처리하되, 내측드럼 표면으로는 안내격타구가 설치되고 외측드럼 내면으로는 계단식 라이너가 설치되는 구조를 이루어서 내측드럼의 안내격타구와 외측드럼의 계단식 라이너 사이에서 골재에 이중 충격을 주면서 몰타르만 탈리시키고 골재는 분쇄되지 않도록 선택적 분리가 실시되는 것을 특징으로 하는 순환골재 생산방법.
제1항에 있어서,

상기의 이중 회전드럼식 골재재생기를 경유하여 몰타르가 제거된 골재를 나선형 분급기와 골재분류기를 경유시키거나 또는 골재분류기만을 사용하여 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 원형의 내측드럼(110)과 외측드럼(120)이 서로 반대방향 으로 저속 회전하는 구조를 이루며, 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 습식 순환골재의 생산장치.
제3항에 있어서,

본원의 골재재생기(100) 및 골재분류기(300), 또는 나선형분급기(200)의 후처리 시설로 침전조와 여과조를 갖는 정화처리시설을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐 콘크리트를 이용한 습식 순환골재의 생산장치.