KR100917105B1 - 폐인조 대리석 열분해 처리 장치 및 이를 이용한 폐인조 대리석 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐인조 대리석에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버려지는 폐인조 대리석을 열분해 처리하여 인조 대리석에 사용된 원료를 분리하고 이를 재생하여 재활용할 수 있도록 구성된 폐인조 대리석 열분해 처리 장치 및 이를 이용한 폐인조 대리석 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 수지제와 충전제와 첨가제를 원료로 생산된 폐인조 대리석을 열분해 처리하기 위해, 폐인조 대리석을 분쇄기와 분말스크린을 이용하여 분쇄하고 분말화시키는 전처리부와; 전처리부에서 분말화된 원료를 가열로를 통해 열분해 처리하여 원료 중 수지제와 미량의 첨가제는 기체화 상태로 분류되고, 충전제와 남은 잔량의 첨가제는 분말화 상태로 분류되어 이송되는 열분해 처리부와; 열분해 처리부에서 이송된 기체화 상태의 수지제와 첨가제 원료를 응축기와 유수분리장치 및 정제증류기를 이용해 응축 및 정제를 반복하여 액체화 및 기체화를 반복하고 불순물이 제거된 수지제로 재생시켜 저장하는 수지제 재생부와; 열분해 처리부에서 이송된 분말화 상태의 충전제와 첨가제 원료를 소성로를 통해 소성가열하여 불순물을 제거하고 소성된 충전제로 재생시켜 저장하는 충전제 재생부를 포함하여 이루어진다.

폐인조 대리석, 열분해, 가열로, 수지제, 충전제, 첨가제.

Description

폐인조 대리석 열분해 처리 장치 및 이를 이용한 폐인조 대리석 처리 방법{Pyrolysis disposal system for waste-scagliola and method using the same}

본 발명은 폐인조 대리석에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버려지는 폐인조 대리석을 열분해 처리하여 인조 대리석 제조시 사용된 원료를 분리하고 이를 재생하여 재활용할 수 있도록 이루어진 폐인조 대리석 열분해 처리 장치 및 이를 이용한 폐인조 대리석 처리 방법에 관한 것이다.

현재 주택건설이 고급화, 쾌적화를 추구하게 되면서 건축용 신소재로서 인조 대리석이 많은 각광을 받고 있다. 이러한 인조 대리석은 전 세계적으로 약 30만톤 정도 생산되고 약 6000억원의 시장규모를 가지고 있는데, 이중 국내에서의 생산량이 10만톤 이상이고 내수와 수출을 합쳐 약 2500억원 이상의 시장을 가지고 있다.

상기 인조 대리석(人造大理石)은 잘 알려진 바와 같이, 천연의 광석분이나 광물을 수지성분이나 시멘트와 배합하고 각종 안료 및 첨가제 등을 첨가하여 천연 대리석의 질감을 구현한 인조 합성체를 말한다.

보다 상세하게는 일반적으로 열경화성 불포화 폴리에스테르 및 열가소성 MMA(Methyl Methacrylane)·PMMA(Polymer Methyl Methacrylane)와 같은 수지제와, 수산화알루미늄·황산바륨·탄산바륨·탄산칼슘·실리카(규사)·화강암·어영(御影)석분과 같은 충전제와, 표면처리제·가교체·경화제·분산제·착색제와 같은 첨가제를 첨가하고 경화시킨 후 압축 프레스로 성형하여 천연 대리석과 유사한 상태의 인조 대리석을 만들게 된다.

또한 그 사용되는 베이스 레진(base resin)에 따라 아크릴계와 불포화 폴리에스테르계의 두 가지 종류로 구분되는데, 현재 국내에는 MMA(Methyl Methacrylane)라고 하는 아크릴 수지(유기물)과 무기물질(수산화알루미늄)을 혼합한 유기계 인조 대리석이 널리 사용되고 있다.

이와 같은 인조 대리석은 제조사 마다 제조 공법이나 성분함량 비율이 다르며 이에 따라 품질과 특성이 조금씩 차이가 나고 있으며, 대표적인 유기계 인조 대리석으로 아래 표에 그 조성을 나타내고 있다.

이러한, 아크릴계 인조 대리석은 우수한 외관, 부드러운 감촉, 우수한 내후성 등과 같은 특성을 지녀 각종 상판 및 인테리어 소재로서 수요가 계속 증가하고 있다.

한편, 이와 같은 인조 대리석은, 세면대, 욕조, 싱크대 상판, 카운터, 테이블, 인테리어 내 외장제 등 다양한 기능성 제품이 생산되면서 매년 생산량이 급증 하게 되고 생산 시 발생하는 폐인조 대리석 분말과 조각은 생산량의 10%정도로 생산량이 급증됨에 따라 폐인조 대리석 발생량 또한 급증하고 있는 추세이다.

현재 이러한 폐인조 대리석은 사업장 폐기물로 취급되어 매립 처분되거나 시멘트 공장의 원료(일부)로 사용되어 단순한 용도로만 사용되고 있는 것이 현실이다.

그러나, 매립 처분된 폐기물은 처분 비용도 적지 않을뿐더러 토양오염이라는 환경문제도 야기시키고 지속적으로 새로운 매립장을 확보해야 하는 사회적인 문제도 낳고 있다.

한편, 정부는 2000년대 폐기물 정책의 기본 방향을 자원의 재활용 순환가정인 수집, 가공, 재활용, 재생산, 판매 및 소비의 전 단계를 균형 있게 발전시켜 자원의 선순환형 소비체계를 구축하기 위하여 생산자책임 재활용제도, 재활용 육성제도, 환경 친화적 조세 제도 등의 사업을 진행 하고 있는 바, 이에 따라 폐인조 대리석의 재생·재활용 방법과 그 시스템이 매우 중요한 문제로 대두되고 있다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 버려지는 폐인조 대리석을 열분해 처리하여 인조 대리석에 사용된 원료를 분리하고 이를 재생하여 재활용할 수 있도록 구성된 폐인조 대리석 열분해 처리 장치 및 이를 이용한 폐인조 대리석 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 폐인조 대리석을 열분해 처리하여 고순도의 순수 수지제와 소성된 충전제를 재생하고 이를 재활용하기 위해 전처리부와 열분해 처리부와 수지제 재생부와 충전제 재생부와 악취제거부를 포함하여 이루어지는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은, 수지제와 충전제와 첨가제를 원료로 생산된 폐인조 대리석을 열분해 처리하여 상기 수지제와 충전제를 재생하기 위한 처리 장치에 있어서, 상기 폐인조 대리석을 분쇄기와 분말스크린을 이용하여 분쇄하고 분말화시키는 전처리부와; 상기 전처리부에서 분말화된 상기 원료를 가열로를 통해 열분해 처리하여 상기 수지제와 미량의 첨가제는 기체화 상태로 분류되고, 상기 충전제와 남은 잔량의 첨가제는 분말화 상태로 분류되어 이송되며, 상기 충전제는 열분해되어 기체화된 물을 생산하는 열분해 처리부와; 상기 열분해 처리부에서 이송된 기체화 상태의 수지제와 첨가제 원료를 응축기와 유수분리장치 및 정제증류기를 이용해 응축 및 정제를 반복하여 액체화 및 기체화를 반복하고 불순물과 첨가제가 제거된 순수 수지제로 재생시켜 저장하는 수지제 재생부와; 상기 열분해 처리부에서 이송된 분말화 상태의 충전제와 첨가제 원료를 소성로를 통해 소성가열하여 불순물과 첨가제를 제거하고 소성된 충전제로 재생시켜 저장하는 충전제 재생부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 제공한다.

더불어, 상기 폐인조 대리석 열분해 처리 장치는, 상기 수지제 재생부와 충전제 재생부에서 발생된 악취가스 및 불순물을 열에 의해 태워 악취를 제거하는 악취제거로와, 상기 악취제거로를 통과한 공기의 분말과 끼꺼기를 거르고 대기로 배기시키는 백필터로 구성된 악취제거부를 더 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 전처리부는, 상기 폐인조 대리석을 분쇄하는 분쇄기와, 상기 분쇄기에서 분쇄된 원료(수지제, 충전제, 첨가제)를 분말화 상태로 저장하는 분말저장조와, 상기 분쇄기를 통과한 분쇄물을 재통과시켜 크기를 선별하고 재차 분쇄기로 투입하거나 상기 분말 저장조로 이송시키는 분말스크린을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 열분해 처리부는, 상기 전처리부를 통과하여 이송된 분말화 상태의 원료(수지제, 충전제, 첨가제)가 투입호퍼를 통해 유입되고 이를 혼합하는 투입 스크류컨베이어와, 상기 투입 스크류컨베이어에서 유입된 상기 원료를 분별증류방식에 따라 열분해 처리하여 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제 원료 및 물과 고체분말상태의 충전제와 미량의 첨가제 원료로 분류시키는 가열로와, 상기 분리된 기체상태의 수지제 및 첨가제 원료 및 물을 외부로 이송시키기 위해 상기 가열로의 상부에 연통된 기체이송덕트와, 상기 가열로의 하부에 하방으로 연통되어 상기 고 체분말상태의 충전제 원료와 미량의 첨가제 원료를 외부로 이송하는 분말이송관을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 열분해 처리부는, 다수개의 가열로를 포함하여 구성되고, 상기 다수개의 가열로의 각각의 분말이송관이 연결되어 이송된 분말상태의 충전제 원료와 미량의 첨가제 원료를 스크류를 이용해 혼합하고 외부로 이송시키는 이송 스크류컨베이어를 더 포함하여 구성된다.

이때 바람직하게, 상기 가열로는, 간접가열에 의해 폐인조 대리석 분말상태 원료(수지제, 첨가제, 첨가제)의 열분해가 이루어지는 밀페된 내부공간을 가지는 열분해실과, 상기 열분해실 내부에 투입된 분말상태의 원료를 교반시키는 교반기와, 상기 열분해실의 하부를 감싸 가열에 의해 상방으로 열을 제공하는 하부가열실과 상기 열분해실의 일 측부를 감싸 가열에 의해 측방으로 열을 제공하는 측부가열실로 구성된 연소실을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 수지제 재생부는, 상기 열분해 처리부에서 이송된 기체화 상태의 수지제 및 미량의 첨가제 원료를 열교환 응축하여 액화시키는 1차 응축기와, 상기 1차 응축기에서 이송된 액화 수지제 및 첨가제 원료를 물과 수지제 및 첨가제 원료로 유수분리에 의해 구분시키는 유수분리기와, 상기 유수분리기에서 분리된 첨가제를 포함한 수지제 원료를 진공상태에서 가열하고 끓는점 차이를 이용해 상기 첨가제와 분순물을 처리하는 정제증류기와, 상기 정제증류기를 거친 수지제가 유입되어 재차 응축되는 2차 응축기와, 상기 2차 응축기를 거친 수지제를 완전히 액화시키는 냉각기와, 상기 냉각기를 통과한 완전히 정제된 액화상태의 순수한 수지제를 저장 하는 수지제 제품저장탱크를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 수지제 재생부는, 상기 열분해 처리부에서 1차 응축기로 이송되면서 발생되는 먼지 또는 분말의 불순물을 모아 처리하기 위한 먼지분리기를 더 포함하고, 상기 유수분리기의 구분된 물(폐수)이 이송되고 저장되는 폐수저장조를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 수지제 재생부는, 상기 정제증류기의 하층에 분리된 끓는점이 높은 저급의 수지제 잔유물과 미량의 첨가제가 이송되어 유입되는 보조연료탱크를 더 포함하여 구성된다. 더불어, 상기 수지제 재생부는, 상기 2차 응축기를 통과한 기체화 또는 액화된 수지제 원료를 중간 저장하여 안정화시킨 다음 상기 냉각기로 이송하거나 재차 상기 정제증류기로 투입시켜 남은 불순물 또는 첨가제를 제거하는 중간 저장조를 더 포함하여 구성된다.

한편, 상기 충전제 재생부는, 상기 열분해 처리부에서 이송된 고체 분말화 상태의 충전제 원료를 소성 투입호퍼를 통해 투입하고 이를 고온 가열하여 불순물과 미량의 첨가제 원료를 태우고 소성된 충전제로 재생시키는 소성로와, 상기 소성된 충전제를 저장하는 충전제 제품저장탱크를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 폐인조 대리석을 열분해 처리하는 시스템 장치를 이용하여 수지제와 충전제와 첨가제를 원료로 생산된 폐인조 대리석을 처리하는 처리 방법은, 상기 폐인조 대리석을 분쇄하고 고체분말화시키는 전처리 단계와; 상기 전처리 단계에서 분말화된 원료를 열분해 처리하여 상기 수지제와 미량의 첨가제는 기체화 원료 상태로 분류하고, 상기 충전제와 남은 잔량의 첨가제는 분말화 원료 상태로 분류되며, 상기 충전제는 열분해되어 기체화된 물을 생산하는 열분해 처리단계와; 상기 열분해 처리단계에서 분류된 수지제 및 첨가제 원료를 응축 및 정제를 반복하여 불순물과 첨가제를 제거하고 정제된 순수 수지제로 재생시키는 수지제 재생단계와; 상기 열분해 처리단계에서 분류된 분말화 상태의 충전제와 첨가제를 소성가열하여 불순물과 첨가제를 제거하고 소성된 충전제로 재생시키는 충전제 재생단계를 포함하여 이루어진다.

더불어, 상기 수지제 재생단계와 충전제 재생단계에서 발생된 악취와 미량의 첨가제를 악취제거로를 이용해 태우고 백필터를 통과해 정화시켜 배기하는 악취 제거단계를 더 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 전처리 단계는, 폐인조 대리석을 분쇄기와 분말스크린을 이용하여 분쇄하고 분말화 시키는 과정과, 상기 분말화된 폐인조 대리석을 이송하여 분말저장조에 저장하는 분말화된 폐인조 대리석 이송과정을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 열분해 처리단계는, 상기 분말화된 원료(수지제, 충전제, 첨가제)를 혼합 이송하는 과정과, 상기 분말화된 원료를 가열로에 투입하는 과정과, 상기 가열로에 열을 가해 끓는 점의 차이에 따라 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제 및 물과 고체분말화 상태의 충전제와 미량의 첨가제로 열분해 처리하는 과정과, 상기 기체상태의 수지제 및 첨가제 및 물과 고체분말화 상태의 충전제와 첨가제를 각각 이송시키는 분리 이송과정을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 분말화된 원료는, 수지제인 MMA와 충전제인 Al(OH)₃와 첨가제로 서, 상기 열분해 처리단계 후 충전제인 Al(OH)₃는 분말상태의 Al₂O₃와 기체상태의 H₂O 로 열분해 처리되고, 수지제인 MMA는 기체화 상태로 분리되며, 상기 첨가제는 끓는점의 차이에 따라 일부는 기체화되고 남은 일부는 분말상태를 유지한다.

한편, 상기 수지제 재생단계는, 상기 열분해 처리단계에서 기체화된 수지제 및 첨가제 원료 및 물을 응축하여 액화시키는 1차 응축과정과, 상기 응축되어 액화된 수지제 및 첨가제 원료와 물을 유수분리시키고 상기 분리된 물과 첨가제 일부는 별도 분리하여 폐수처리하는 1차 정제과정과, 상기 1차 정제되어 분리된 수지제와 남은 첨가제 일부를 가열하여 끓는점이 높은 저급의 수지제와 끓는점이 낮은 순수 수지제로 재분리하면서 첨가제와 불순물을 제거하고 순수 수지제만을 기화시키는 2차 정제과정과, 상기 2차 정제된 기체상태의 수지제를 응축하여 액화시키는 2차 응축과정와, 상기 2차 응축과정을 통과한 액화된 수지제를 저장하는 정제된 수지제 저장과정으로 이루어진다.

바람직하게, 상기 수지제 재생단계는, 상기 2차 응축과정을 거친 수지제를 완전히 액화시키는 냉각과정을 더 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 수지제 재생단계는, 상기 2차 정제과정에서 분류된 끓는점이 높은 저급의 수지제와 남은 첨가제는 별도 분리되어 보조연료탱크에 모아져 연료로서 재사용되는 것을 특징으로 한다.

이어서, 상기 충전제 재생단계는, 상기 열분해 처리단계에서 고체분말화되어 분리된 충전제와 미량의 첨가제 원료를 소성로에 이송시키는 과정과, 상기 이송된 분말화 원료를 소성로에서 높은 고열의 온도로 가열하여 불순물과 첨가제를 제거하고 소성된 충전제로 재생시키는 소성과정과, 상기 소성된 충전제를 이송하여 충전제 제품저장탱크에 저장하는 과정을 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 고체분말화된 충전제는 Al₂O₃로서 450∼550℃ 에서 가열하여 탈수되어 수산화 알루미나가 되고, 상기 수산화 알루미나를 1000℃ 이상으로 가열하여 소성 알루미나로 소성 결정화된다.

본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치 및 이를 이용한 폐인조 대리석 처리 방법에 의하면, 버려지는 폐인조 대리석을 열분해 처리하여 수지제와 충전제를 재생시켜 재활용할 수 있게 함으로써 버려지는 폐인조 대리석에 의한 경관 훼손 및 오염을 방지하고, 자원재활용에 따른 이익을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 폐인조 대리석의 매립 처분하지 않고 열분해 처리하여 재활용함에 따라 토양오염을 방지하고, 순수한 수지제와 소성된 충전제를 얻어 자원의 재활용을 극대화시키는 효과가 있다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치 및 이를 이용한 폐인조 대리석 처리 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치를 보여주는 전체 처리계통도이고, 도 2(a) 내지 도 2(e)는 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치의 세부 공정별 계통을 보여주는 처리공정도이며, 도 3은 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치에 적용되는 장치를 보여주는 개략적인 구성도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치(1)은, 열경화성 불포화 폴리에스테르 및 열가소성 MMA(Methyl Methacrylane)·PMMA(Polymer Methyl Methacrylane)와 같은 수지제와, 수산화알루미늄·황산바륨·탄산바륨·탄산칼슘·실리카(규사)·화강암·어영(御影)석분과 같은 충전제와, 표면처리제·가교체·경화제·분산제·착색제와 같은 첨가를 혼합하여 구성된 페인조 대리석을 열분해 처리하여 상기 폐인조 대리석에 포함되어 있던 수지제와 충전제를 재생시키고 재활용하기 위한 처리 장치을 구성한다.

이를 위해 상기 폐인조 대리석 열분해 처리 장치(1)은, 크게 전처리부(2)와, 열분해 처리부(3)와, 수지제 재생부(4)와, 충전제 재생부(5)로 구성되고 악취제거로(61)를 이용하여 악취 및 불순물을 태워 제거하기 위한 악취제거부(6)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 전처리부(2)는, 상기 폐인조 대리석을 분쇄하여 분말화시키는 것으로, 상기 폐인조 대리석을 분쇄하는 분쇄기(11)와, 상기 분쇄기(11)에서 분쇄된 폐인조 대리석 원료(수지제, 충전제, 첨가제)를 분말화 원료 상태로 저장하는 분말 저장조(13)와, 상기 분쇄기(11)를 통과한 분쇄물을 재통과시켜 크기를 선별하고 재차 분쇄기(11)로 투입하거나 상기 분말 저장조(13)로 이송시키는 분말 스크린(12) 을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 전처리부(2)에 의해 상기 폐인조 대리석은 하기에 기술되는 수지제 재생부(4)와 충전제 재생부(5)를 통해 재생되어 재활용될 수 있도록 가능한 밀도가 고운 분말 형태로 파쇄된다.

이와 같이 분말 형태로 분쇄된 폐인조 대리석은 하기에 기술되는 열분해 처리부(3)에서 열분해 처리되기 쉬운 형태로 전체 장치의 효율과 폐인조 대리석의 재생 및 재활용 효율을 증대시킬 수 있다.

다음으로, 상기 열분해 처리부(3)는 상기 전처리부(2)에서 분말화된 폐인조 대리석을 구성하는 수지제, 충전제, 첨가제 원료를 열분해 처리하여 상기 수지제와 미량의 첨가제는 기체화 원료 상태로 분류하고, 상기 충전제와 남은 잔량의 첨가제는 고체 분말화 원료 상태로 분류한다.

이는 끓는점의 차이에 따라 기체화되거나 고체분말화 상태로 유지되는 것으로, 첨가제는 사용되는 여러가지 성분에 따라 일부는 기체화되어 수지제 원료와 함께 이송되거나, 남은 일부는 고체분말화 상태로 유지되어 충전제 원료와 함께 이송되어 처리된다. 또한, 상기 충전제는 열분해되어 기체화된 물을 생산한다.

그리고, 이를 위해 상기 열분해 처리부(3)는, 상기 전처리부(2)를 통과하여 이송된 분말화 상태의 원료(수지제, 충전제, 첨가제)가 투입호퍼(14)를 통해 유입되고 이를 혼합하는 투입 스크류컨베이어(26)와, 상기 투입 스크류컨베이어(26)에서 유입된 상기 분말화 원료를 분별증류방식, 즉 끓는점의 차이에 따라 열분해 처리하여 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제 원료와 물과, 고체 분말상태의 충전제 와 남은 잔량의 첨가제로 열분해 분류시키는 가열로(20)와, 상기 가열로(20)의 상부에 연통되어 상기 분리된 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제 원료와 물을 외부로 이송시키는 기체이송덕트(24)와, 상기 가열로(20)의 하부에 하방으로 연통되어 상기 고체분말상태의 충전제와 남은 잔량의 첨가제 원료를 외부로 이송하는 분말이송관(25)으로 구성된다.

이때, 상기 가열로(20)는 처리되는 폐인조 대리석의 양에 따라 다수개의 가열로(20)로 구성될 수 있는데, 상기 다수개의 가열로(20)의 각각의 분말이송관(25)이 연결되어 이송된 고체 분말상태의 충전제 원료와 첨가제 원료를 스크류(27a)를 이용해 혼합하고 외부로 이송시키는 이송 스크류컨베이어(27)가 구비되어 설치된다.

또한, 상기 가열로(20)는 간접가열에 의해 폐인조 대리석 분말상태 원료의 열분해가 이루어지는 밀페된 내부공간을 가지는 열분해실(21)과, 상기 열분해실(21)에 가열에 의한 열을 가하는 연소실(22)과, 상기 열분해실(21) 내부에 투입된 분말상태의 원료를 교반시키는 교반기(23)로 구성된다.

이때, 바람직하게 상기 연소실(22)은 상기 열분해실(21)의 하부를 감싸 가열에 의해 상방으로 열을 제공하는 하부가열실(22a)과, 상기 열분해실(21)의 일 측부를 감싸 가열에 의해 측방으로 열을 제공하는 측부가열실(22b)로 구성된다.

도 3을 참조하여, 보다 상세하게 상기 열분해 처리부(3)를 설명하면 다음과 같다.

상기 전처리부(2)의 분말 저장조(13)에 저장된 분말화된 폐인조 대리석 원료 는, 블로어(Blower) 등을 이용해 먼저 투입호퍼(14)내로 이송된다. 상기 투입호퍼(14)는 일종의 깔때기 형태의 저장조로 상기 분말화된 원료를 가열로(20)에 투입시키기 좋게 모으고 일정량을 투입, 즉 원활한 공급을 유지시키기 위한 것으로, 먼저 상기 투입호퍼(14)내의 분말화된 원료는 스크류(26a)가 구성된 투입 스크류컨베이어(26)로 이송된다.

그리고, 상기 투입 스크류컨베이어(26)의 스큐류(26a)에 이송되고 혼합 교반된 분말화된 폐인조 대리석 원료는 상기 투입 스크류컨베이어(26)의 하방으로 연통되게 연결된 다수개의 유입관(28)을 통해 각각의 유입관(28)이 연결된 다수개의 가열로(20) 내로 투입된다.

상기 가열로(20)는 폐인조 대리석의 분말 원료를 분별증류법 중 끓는 점에 의한 분류방법으로 분류시키는 것으로, 증류란 용액을 가열할 때 나오는 기체를 냉각시켜 순수한 액체를 얻는 것으로 끓는점보다 낮은 온도에서는 액체상태가 되고 끓는점보다 높은 온도에서는 기체상태가 되는 원리를 이용한다. 이를 이용해 폐인조 대리석의 순수한 수지제와 충전제 및 첨가제를 불순물이 최대한 제거한 상태로 분류시킨다.

이에 따라 상기 가열로(20) 내에서의 열분해 처리에 의해 상기 분말화된 폐인조 대리석의 원료는 가열온도 조절에 따라, 다시말하면 끓는점의 차이에 의해 그대로 고체분말화 상태로 존재하는 충전제 및 미량의 첨가제와, 기체 상태가 된 수지제 및 남은 잔량의 첨가제로 분류된다.

이때, 상기 충전제는 열분해 처리되어 다른 결정구조를 가지는 고체분말화 상태의 충전제와 물(H₂O)로 열분해되는데, 상기 물은 열에 의해 기체화되어 상기 기체화된 수지제 및 첨가제와 함께 기체이송덕트(24)로 이송되어 분리된다.

예를 들어, 상기 충전제가 Al(OH)₃ 인 경우 열분해 처리에 의해 Al₂O₃ 와 H₂O 로 열분해된다.

한편, 상기 가열로(20)는 연소실(22)과 열분해가 일어나는 열분해실(21)로 구분되는 바, 상기 연소실(22)은 상기 가열로(20)의 면적과 크기에 따라 열분해실(21)의 온도 편차가 일어나지 않고 적정 온도를 유지할 수 있도록 구성되는데, 바람직하게 상기 연소실(22)은 하부 저면을 감싸는 하부가열실(22a)과, 일 측부 바람직하게는 하 측부를 감싸는 측부가열실(22a)로 구성되어 상기 열분해실(21)의 온도를 높이는 승온시에만 가열하여 적정 온도를 유지케 한다.

이때 상기 적정 온도란 내부 수지제의 응축점, 즉 끓는점과 유사한 온도를 가지며 이를 너무 넘지 않도록 한다. 이와 같은 적정 온도는 상기 열분해실(21)내의 면적과 온도편차에 의해 자연발화 상태가 되지 않을 정도의 온도이다.

그리고, 상기 가열로(20) 내, 즉 열분해실(21)에서 기체화된 수지제 및 첨가제 그리고 물은 상기 가열로(20)의 상부에 연통되게 형성된 기체이송덕트(24)에 의해 외부로 이송되는데, 상기 기체이송턱트(24)는 수지제 재생부(4)의 먼지분리기(31) 또는 1차 응축기(32)와 연통되어 상기 기체화된 원료를 이송시킨다.

또한, 상기 가열로(20)내, 즉 열분해실(21)에서 고체분말화 상태로 하부에 가라앉아 위치되는 충전제와 남은 잔량의 첨가제 원료는 상기 가열로(20)의 하방으 로 연통되게 연장된 분말이송관(25)을 따라 이송 스크류컨베이어(27)내로 모아진다. 상기 이송 스크류컨베이어(27) 내에서 각 가열로(20)를 통과해 모인 분말화된 충전제와 첨가제 원료는 이송 스크류(27a)에 의해 혼합되어 이어지는 충전제 재생부(5)의 소성로(52)로 투입될 준비를 가진다. 이때 상기 이송 스크류컨베이어(27)내의 충전제와 첨가제 원료는 소성 투입호퍼(51)를 통과하여 소성로(52)내로 투입되는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 수지제 재생부(4)는, 상기 열분해 처리부(3)에서 분류된 기체상태의 수지제와 첨가제 원료를 응축 및 정제를 반복하여 기체화 또는 액체화 시키고 정제된 순수한 수지제로 재생시키는 것으로, 상기 열분해 처리부(3)의 기체이송덕트(24)를 통해 이송된 기체화 상태의 수지제 및 미량의 첨가제 원료를 대류를 이용 열교환하여 응축시키고 액화시키는 1차 응축기(32)와, 상기 1차 응축기(32)에서 이송된 액화된 수지제 및 첨가제 원료를 유수분리하여 끓는 점의 차이에 따라 하층의 물과 중층의 끓는 점이 높은 상태의 일부 첨가제를 포함한 수지제 원료와 상층의 끓는 점이 낮은 상태의 일부 첨가제를 포함한 수지제 원료로 분리 게이지를 이용해 분리시키는 유수분리기(33)와, 상기 유수분리기(33)에서 분리된 중·상층의 첨가제를 포함한 수지제 원료를 진공상태에서 가열해 분순물과 첨가제를 처리하는 정제증류기(35)와, 상기 정제증류기(35)를 거친 끓는점이 낮은 수지제 원료가 유입되어 재차 응축되는 2차 응축기(36)와, 상기 2차 응축기(36)를 통과한 수지제 원료를 완전히 액화시키는 냉각기(38)와, 상기 냉각기(38)를 통과하여 완전히 액화되고 정제된 순수 수지제를 저장하는 정제된 수지제 제품저장탱크(40a)를 포함하여 구성 된다.

이때, 상기 열분해 처리부(3)에서 1차 응축기(32)로 이송시 발생되는 먼지 또는 분말의 불순물을 모아 처리하는 먼지분리기(31)를 더 포함하여 구성하고, 상기 유수분리기(33)의 분리된 하층의 폐수인 물과 이에 포함되어 분리되는 일부 첨가제를 이송시켜 저장하는 폐수저장조(41)를 더 포함하여 구성하며, 상기 정제증류기(35)의 하층에 분리된 끓는 점이 높은 저급의 수지제 잔유물과 남은 일부의 첨가제를 저장하는 보조연료탱크(35-1)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 상기 보조연료탱크(35-1)에 저장된 저급의 수지제 원료 잔유물과 일부 첨가제는 악취제거부(6) 악취제거로(61) 등의 연료로서 사용된다.

또한, 상기 2차 응축기(36)를 거친 액화된 수지제와 액화되지 못하고 기체화상태를 유지하는 수지제 원료를 중간 저장하여 안정화시킨 다음 상기 냉각기(38)로 이송하거나 재차 상기 정제증류기(35)로 투입시켜 재분리시키는 중간 저장조(37)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

도 1과 도 2(c)를 참조하여, 보다 상세하게 상기 수지제 재생부(4)를 살펴보면 다음과 같다.

상기 열분해 처리부(3)의 가열로(20)내에서 열분해 처리에 의해 충전제에서 분해된 기체화 상태의 물(수증기)과 끓는점의 차이에 따라 기체화된 수지제와 미량의 첨가제 원료는 기체이송덕트(24)에 의해 1차 응축기(32)내로 유입되는데, 바람직하게는 상기 기체이송덕트(24)에 연통된 먼지분리기(31)를 통과하여 유입된다.

이때, 상기 먼지분리기(31)는 투입시 발생되는 먼지 혹은 분말 등의 불순물 을 모아 처리하거나 이를 1차 응축기(32)내로 완전히 투입시킨다.

그리고 상기 1차 응축기(32)는 이송되는 기체화 상태의 수지제와 미량의 첨가제 원료에서 불순물을 제거하고 순수한 수지제로 재생시키기 위해 먼저 액체화시키는 것으로 더운기체와 외부의 찬기체를 열교환시켜 상기 기체화 상태의 수지제와 미량의 첨가제 원료를 액체화시킨다.

이와 같이 액화된 수지제 및 미량의 첨가제 원료는 유수분리기(33)로 이송되는데, 상기 유수분리기(33)는 기름과 물의 분리에 따라 물은 하부에 모이게 되고 유류인 상기 수지제와 첨가제 원료는 상부에 모이게 된다. 보다 상세하게는, 정제탑의 원리를 이용한 것으로 유수분리기(33) 내에서 물은 분리되어 하층에 가라앉게 되고, 끓는점이 낮은 수지제 및 미량의 첨가제는 상층에 모이게 되며, 어느 정도 끓는점이 높은 수지제 및 남은 미량의 첨가제는 중층에 모여 분리된다.

이때, 상기 첨가제는 인조 대리석을 제조할 시 들어가는 첨가제 성분에 따라 여러가지 성분으로 구성되는 바 각각의 차이에 따라 물에 일부가 포함되기도 하며 상층과 중층에도 일부 분리되어 포함될 수 있다.

이와 같이 분리된 원료는 상기 유수분리기(33)에 설치된 분리게이지를 이용하여 층별로 별도 수거처리되는데, 상기 하층에 모인 물과 이에 포함된 미량의 첨가제 원료는 별도의 폐수저장조(41)로 이송되어 추후 처리된다. 그리고, 중층과 상층에 모인 수지제 및 남은 잔량의 첨가제는 외부의 이송펌프(34)에 의해 정제증류기(35)내로 투입된다.

이때, 상기 정제증류기(35)는 순수한 수지제와 다른 기름성분 및 분순물 물 질을 분리하기 위한 것으로, 정제탑의 원리를 이용한 끓는점의 차이에 따라 유수분리기(33)에 이어 2차 정제하는 과정을 가진다. 바람직하게 상기 정제증류기(35)의 내부는 진공상태이며 히터 등의 가열에 따라 끓는점이 낮은 순수 수지제를 기체화시켜 2차 응축기(36)로 보내고 상기 2차 응축기(36)는 열교환하여 이를 액체화시킨 다음 정제 수지제 제품저장탱크(40a)에 저장시킨다.

이때, 상기 2차 응축기(36)는 열교환기로 공기의 열교환에 따라 이를 통과한 수지제는 액화되고 상기 액화된 수지제는 중간 저장조(37)에 모았다가 미량의 첨가제와 불순물이 함유된 수지제는 재차 정제증류기(35)로 보내어 재처리하고, 순수한 수지제는 연결된 냉각기(38)를 거쳐 완전히 액체화 시킨 다음 상기 수지제 제품저장탱크(40a)로 원활하게 이송시킨다.

한편, 상기 정제증류기(35)는 일측에 보조연료탱크(35-1)와 연결되는데, 상기 보조연료탱크(35-1)는 상기 정제증류기(35)에 끓는점의 차이에 의해 분류된 저급의 수지제 및 미량의 첨가제, 즉 상품화로서의 가치가 없는 원료를 모아 별도 저장한다. 바람직하게 상기 보조연료탱크(35-1)에 저장된 저장물은 별도의 이송관에 의해 이송되어 악취제거부(6)의 악취제거로(61) 등의 이송되고 연소처리 가열을 위한 원료로 사용된다.

그리고, 상기 수지제 제품저장탱크(40a)에 모인 순수한 수지제는 완전 정제정류되어 상품화된 것으로 출하되기 전까지 저장된다.

다음으로 상기 충전제 재생부(5)는, 상기 열분해 처리부(3)에서 열분해 처리되어 물이 제거된 상태로 분류된 고체 분말화 상태의 충전제와 첨가제 원료를 소 성(燒成)가열하여 불순물 및 첨가제를 제거한 다음 소성된 충전제로 재생시키는 것으로, 상기 열분해 처리부(3)의 분말이송관(25)을 통해 이송스크류컨베이어(27)를 통과하여 이송된 고체 분말화 상태의 충전제 원료와 이에 포함된 미량의 첨가제 원료는 소성 투입호퍼(51)를 통해 투입되고 이를 높은 온도로 고온 가열하여 불순물과 첨가제를 태워 없애고 탈수시켜 결정상태의 소성(燒成)된 충전제로 재생하는 소성로(52)와, 상기 소성로(52)에서 소성된 결정상태의 충전제를 이송하여 저장하는 충전제 제품저장탱크(40b)로 구성된다.

보다 상세하게 상기 충전제 재생부(5)를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 소성투입호퍼(51)는 기체화되어 상기 수지제 재생부(4)의 1차 응축기(32)로 이동하지 못하고 상기 가열로(20)의 열분해실(21)에 남아있는 고체 분말화상태의 충전제 원료와 기체화되지 못하고 남은 미량의 첨가제 원료를 1차 저장하는 것으로, 이어지는 상기 소성로(52)로의 투입이 정량적으로 원활하게 이루어지게 한다.

그리고, 상기 소성로(52)는 상기 고체 분말화상태의 충전제를 소성가열하여 결정 변형시키는 것으로, 불순물과 미량의 첨가제를 태워 없애고 즉, 연소처리하여 배출되는 증발가스에 포함시킨다. 또한, 성분에 따라 고체의 밀도에 의한 분리, 즉 밀도가 큰 것은 뜨고 작은 것은 가라 앉는 성질을 이용하여 이들을 분리시킬 수 있다.

상기 소성로(52)에서 소성(燒成)된 충전제는 이송컨베이어(53)를 통해 이송되어 충전제 제품저장탱크(40b)에 저장되어 제품 출하시까지 저장된다.

한편, 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치(1)은, 시스템 공정 중 발생하는 악취를 제거하기 위한 악취제거부(6)를 더 포함하여 이루어지는데, 상기 악취제거부(6)는, 상기 수지제 재생부(4)와 충전제 재생부(5)에서 발생된 악취가스 및 이에 포함될 수 있는 불순물과 미량의 첨가제를 가열하여 태우고 악취를 제거하는 악취제거로(61)와, 상기 악취제거로(61)를 통과한 공기의 분말 등 끼꺼기를 거르는 백필터(62)로 구성되고, 상기 백필터(62)를 통과한 공기는 대기 중으로 배기된다.

바람직하게, 상기 수지제 재생부(4)의 1차 응축기(32)와 2차 응축기(36)에서 열교환에 의해 기체상태의 수지제가 액체화되고 더불어 발생되는 악취들이 제1 악취이송관(63a)을 통해 상기 악취제거로(61)로 유입되고, 상기 충전제 재생부(5)의 소성로(52)에서 발생되는 악취가 제2 악취이송관(63b)을 통해 상기 악취제거로(61)로 이송되어 처리된다.

이때 상기 이송되는 악취가스에는 기체화된 미량의 첨가제가 포함될 수 있으며, 상기 첨가제는 태워져 연소처리된다.

한편, 상기 수지제 저장부(4)의 정제증류기(35)와 연결된 보조연료탱크(35-1)는 필요에 따라 상기 악취제거로(61)와 연결되고, 보조연료탱크(35-1)내의 저장물은 상기 악취제거로(61)의 연료로 재사용된다.

이어서, 이와 같이 이루어진 폐인조 대리석 열분해 처리 장치(1)을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법(1')을 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법을 보여주는 공정 순서도이고, 도 5 내지 도 8은 도 4에 따른 단계별 세부 공정처리를 보여주는 공정 순서도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수지제와 충전제와 첨가제를 원료로 생산된 폐인조 대리석을 처리하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법(1')은, 크게 다음과 같은 단계를 거쳐 이루어진다.

먼저, 수지제와 충전제와 첨가제를 원료로 생산된 폐인조 대리석을 처리하기 위해, 상기 폐인조 대리석을 분쇄하고 고운 입자로 고체분말화시키는 전처리 단계(S1)와, 상기 전처리 단계(S1)에서 분말화된 원료를 열분해 처리하여 상기 수지제와 미량의 첨가제는 기체화 원료 상태로 분류하고, 상기 충전제와 남은 잔량의 첨가제는 분말화 원료 상태로 분류하며, 상기 충전제는 열분해되어 기체화된 물을 생산하는 열분해 처리단계(S2)와, 상기 열분해 처리부(S2)에서 분류된 수지제 및 미량의 첨가제 원료를 응축 및 정제를 반복하여 기화 또는 액화 시킴으로써 상기 첨가제 원료 및 불순물을 제거·분리하여 정제된 순수 수지제로 재생시키는 수지제 재생단계(S3)와, 상기 열분해 처리단계(S2)에서 분류된 분말화 상태의 충전제와 미량의 첨가제 원료를 소성가열하여 불순물 및 첨가제는 연소처리하고 소성된 충전제로 재생시키는 충전제 재생단계(S4)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 수지제 재생단계(S3)와 충전제 재생단계(S4)에서 발생된 악취와 이에 포함된 불순물과 미량의 첨가제 일부를 악취제거로(61)를 이용해 태우고 백필터(62)를 통과해 정화시켜 배기하는 악취 제거단계(S5)를 더 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 전처리 단계(S1)와 열분해 처리단계(S2)를 살펴보면 다음과 같다.

상기 전처리 단계(S1)는, 상기에 기술된 폐인조 대리석 열분해 처리 장치(1)을 참조하면, 상기 폐인조 대리석을 분쇄기(11)와 분말스크린(12)을 이용하여 분쇄하고 분말화 시키는 과정(S11)과, 상기 분말화된 폐인조 대리석을 이송하여 분말저장조(13)에 저장하는 분말화된 폐인조 대리석 이송과정(S12)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 열분해 처리단계(S2)는, 상기 분말화된 원료(수지제, 충전제, 첨가제)를 혼합 이송하는 과정(S21)과, 상기 분말화된 원료를 가열로(20)에 투입하는 과정(S22)과, 상기 가열로(20)에 열을 가해 끓는점의 차이에 따라 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제와 물과, 고체분말화 상태의 충전제와 남은 잔량의 첨가제로 열분해 처리하는 과정(S23)과, 상기 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제 그리고 물과 고체분말화 상태의 충전제 및 남은 잔량의 첨가제를 각각 이송시키는 분리 이송과정(S24)을 포함하여 이루어진다.

하기의 <표1>은 상기 전처리 단계(S1)와 열분해 처리단계(S2)의 처리공정에 따라 처리된 폐인조 대리석 처리 방법의 일 실시예를 보여주는 것으로, 이때 상기 폐인조 대리석은 수지제로서 MMA(Methyl Methacrylane)와, 충전제로서 수산화알루미늄(Al(OH)₃ ; Alumina Trihydrate), 첨가제로서 반응제와 조색제 등이 사용된 것을 원료로 사용하였다.

<표1> 전처리부 및 열분해 처리부

상기 폐인조 대리석은 전처리 단계(S1)의 분쇄하고 분말화 시키는 과정(S11)에 따라 분쇄기(11)와 분말스크린(12)에 의해 고운 분말화된 상태의 원료가 되고, 분말화된 폐인조 대리석 이송과정(S12)에 따라 분말저장조(13)로 이송되어 저장된다. 그리고, 상기 분말화된 원료(수지제, 충전제, 첨가제)를 혼합 이송하는 과정(S21)에 따라 고체분말화된 원료는 투입호퍼(14)를 거쳐 투입 스크류컨베이어(26)에 유입되어 혼합 이송되고, 상기 분말화된 원료를 가열로(20)에 투입하는 과정(S22)에 따라 유입관(도3, 28)을 통해 분말화된 상기 MMA와 Al(OH)₃와 첨가제는 가열로(20)에 투입된다.

이때 투입되는 원료의 유입량은 <표1>과 같이 500ton/month이다. 그리고 운전시간을 24hr/day로 하여 상기 가열로(20)를 운전하였다.

그리고, 이러한 열분해 처리 과정(S23)에 따라 가열로(20)에 열을 가해 운전하면 끓는 점의 차이에 따라 분말화된 원료(수지제, 충전제, 첨가제)는 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제 그리고 물과 고체분말화 상태의 충전제 및 남은 잔량의 첨가제로 열분해 처리된다.

이때, 상기 가열로(20) 안에서 열분해 처리 전 고체분말화 상태의 MMA + Al(OH)₃ + 첨가제는 열분해 처리후 고체분말화 상태 또는 기체화 상태의 Al₂O₃ + H₂O + MMA + 첨가제가 된다.

다시말하면, 충전제인 수산화알루미늄(Al(OH)₃)의 열분해에 의해 상기 가열로(20)의 열분해실(21) 내에는 물(H₂O)이 생성되고, 상기 기체상태의 수지제(MMA)와 물(H₂O)은 상기 <표1>을 참조하면 증발량 579㎏/hr 로 생성되고, 잔유물인 고체분말상태의 Al₂O₃ 는 421㎏/hr 로 생성된다. 한편 이러한 기체상태의 수지제와 고체분말상태의 충전제에는 각각 미량의 기체화된 첨가제와 분말상태를 유지하는 첨가제가 포함되어 있다.

상기 기체화된 증발량 579㎏/hr은 수지제 재생단계(S3)의 기체상태 원료가 되고, 열분해 처리된 고체분말상태의 충전제 Al₂O₃ 는 421㎏/hr 은 충전제 재생단계(S4)의 소성로에 투입되어 원료가 된다.

이어서, 상기 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제 그리고 물과 고체분말화 상태의 충전제와 남은 잔량의 첨가제는 분리 이송과정(S24)에 따라 기체이송덕트(24)와 분말이송관(25)을 통해 각각 이송된다.

다시 말해, 상기 가열로(20)내 투입되어 열분해 처리단계(S2)의 열분해 처리과정(S23)을 거치는 분말화된 원료는, 수지제인 MMA와 충전제인 Al(OH)₃와 다양한 성분을 가지는 첨가제로서 상기 열분해 처리단계 후에 처리전 충전제인 Al(OH)₃는 분말상태의 Al₂O₃와 기체상태의 H₂O 로 열분해 처리되고, 수지제인 MMA는 기체화 상태로 분리되는 것이다. 그리고, 상기 첨가제는 각각의 성분에 따를 끓는점의 차이에 의해 일부 미량은 기체화 상태가 되고 일부 남은 잔량은 고체 분말화 상태로 존재하게 된다.

<표2> MMA 재생부(수지제 재생부)

이어서, 상기의 <표2>는 상기 열분해 처리단계(S2)에서 분류된 기체화된 증발량 579㎏/hr <표1>을 원료로 하여 수지제 재생단계(S3)를 거쳐 처리되고 수지제(MMA)로 재생되는 방법의 일 실시예를 보여준다.

상기 수지제 재생단계(S3)는, 상기 열분해 처리부(S2)에서 분류된 수지제 및 미량의 첨가제 원료를 응축 및 정제를 반복하여 불순물과 첨가제를 제러하고 정제된 순수 수지제로 재생시키는 단계로서, 상기 열분해 처리단계(S2)에서 기체화된 수지제 및 미량의 첨가제 원료 그리고 물을 응축하여 액화시키는 1차 응축과정(S31)과, 상기 응축되어 액화된 수지제 및 첨가제 원료와 물을 유수분리시키고 상기 분리된 물과 첨가제 일부는 별도 분리하여 폐수처리하는 1차 정제과정(S32)과, 상기 1차 정제과정(S32)에 따라 정제되어 분리된 수지제와 남은 첨가제 일부를 가열하여 끓는점이 높은 저급의 수지제와 끓는점이 낮은 순수 수지제로 재분리하면서 첨가제와 불순물을 제거하고 순수 수지제만을 기화시키는 2차 정제과정(S33)과, 상기 2차 정제된 기체화 상태의 수지제를 응축하여 액화시키는 2차 응축과정(S34)와, 상기 2차 응축과정(S34)을 통과한 액화된 수지제를 저장하는 정제된 수지제 저장과정(S36)으로 이루어진다.

그리고, 상기 2차 응축과정(S34)을 거친 수지제를 냉각기(38)를 이용하여 완전히 액화시키는 냉각과정(S35)을 더 포함하여 이루어진다.

한편, 상기 1차 정제과정(S32)에서 유수분리기(33)에 의해 하층으로 분리된 물과 미량의 첨가제는 페수저장조(41)에 모아 폐수로서 별도 처리되고, 상기 2차 정제과정(S33)에서 분류된 저급의 수지제와 남은 미량의 첨가제를 보조연료탱크(35-1)에 모으고 이를 악취제거단계(6)를 수행하는 악취제거로(61) 등의 연료로서 재사용한다.

<표3> 원료 및 공정별 물질의 조성

상기 <표2>와 <표3>을 참조하면, 수지제 재생부(4)로 투입된 기체화된 수지제(MMA)원료 579㎏/hr은 수지제 재생단계(S3)에 따라 순수 수지제(MMA)로 350㎏/hr를 재생시키고, 잔유물인 물과 미량의 첨가제는 폐수와 폐기물로서 229㎏/hr(표 4를 참조하면 물 224㎏/hr와 첨가제 5㎏/hr)로 처리되었음을 알 수 있다.

다시 말하면, 상기 열분해 처리부(S2)의 가열로(20)에서 기체화되어 분류된 수지제(MMA) 및 미량의 첨가제 원료와 물은 1차 응축과정(S31)에 따라 먼지분리기(31)를 통과해 이물질 및 불순물이 제거되면서 응축기(32)에 의해 액화되고, 1차 정제과정(S32)에 따라 유수분리기(33)에서 하층의 폐수인 물 및 미량의 첨가제와 중·상층의 MMA 및 남은 잔량의 첨가제로 분리된다. 이때, 상기 하층의 물과 미량의 첨가제는 폐수저장조(41)로 이송되어 별도 처리된다.

그리고, 상기 분리된 수지제(MMA) 및 첨가제 일부는 2차 정제과정(S33)에 따라 정제증류기(35)로 이송되어 진공상태에서 가열되어 재차 기체화시키고 불순물과 미량의 첨가제를 제거하면서 끓는 점에 따라 재분리하여 순수한 수지제만을 기화시킨다.

이때 끓는점이 높은 저급의 MMA와 미량의 첨가제는 보조연료탱크(35-1)로 이송되어 필요에 따라 상기 악취제거로(61)의 원료로 재사용된다.

그리고, 상기 끓는점이 낮은 순수 수지제(MMA)는 2차 응축과정(S34)에 따라 2차 응축기(36)에 의해 액화되는데, 상기 2차 응축기(36)를 통과한 MMA는 첨가제 등의 불순물이 첨가되어 있을 경우 재차 정제증류기(35)로 유입되어 정제과정을 거치고 순수한 수지제(MMA)는 수지제 저장과정(S36)에 따라 이송되어 수지제 제품저장탱크(40A)에 저장된다. 그리고, 상기 2차 응축과정(S34)을 거친 수지제를 냉각기(38)를 이용하여 완전히 액화시키는 냉각과정(S35)을 거쳐 완전히 액화된다.

한편, <표3>를 참조하면, 충전제인 수산화알루미늄(Al(OH)₃)은 2Al(OH)₃ + 가열 = Al₂O₃ + 3H₂O 에 따라, 열분해 처리단계(S2)에서 가열로(20)의 가열반응에 의해 수산화알루미늄(Al(OH)₃)의 64% 분해시 열분해 처리되면 이를 100으로 하면 Al₂O₃ 65%와 H₂O 35% 로 분해됨을 알 수 있다.

<표4> 알루미나 재생부(충전제 재생부)

상기 <표4>와 상기에 첨부된 <표3>을 참조하면, 충전제 재생단계(S4)에 따라 소성로(52)로 투입되는 고체분말상태의 열분해 처리된 충전제 Al₂O₃는 미량의 첨가제 및 불순물을 포함하여 421㎏/hr이 투입되고, 상기 충전제 재생단계(S4)를 따라 Al₂O₃ 416㎏/hr를 재생시키고, 상기 소성로(52)에서의 잔유물인 악취와 증발가스량에 상기 미량의 첨가제가 포함되어 제거되는데 증발가스량은 5㎏/hr가 연소처리 되었음을 알 수 있다.

다시 말하면, 상기 충전제 재생단계(S4)는, 상기 열분해 처리단계(S2)에서 분류된 분말화 상태의 충전제와 미량의 첨가제를 소성가열하여 불순물과 첨가제를 태워 없애고 소성된 충전제로 재생시키는 단계로서, 상기 열분해 처리단계(S2)에서 고체분말화되어 분리된 충전제와 미량의 첨가제를 원료로 소성로(52)에 이송시키는 과정(S41)과, 상기 이송된 분말화 충전제와 미량의 첨가제 원료를 소성로(52)에서 높은 고열의 온도로 가열함으로써 불순물 및 첨가제를 연소처리하여 제거하고 소성 된 결정화 충전제로 재생시키는 소성과정(S42)과, 상기 소성된 충전제를 이송하여 충전제 제품저장탱크(40b)에 저장하는 과정(S43)을 포함하여 이루어진다.

상기 연소처리되는 증발가스량은 5㎏/hr로 첨가제가 포함되어 있음을 알 수 있다.

이송과정(S41)에 따라 열분해 처리부(3)의 이송 스크류컨베이어(27)에서 상기 소성로(52)로 투입된 Al₂O₃는 450∼550℃ 바람직하게 500℃ 내에서 가열하면 탈수되어 수산화알루미나가 되고, 다시 1000℃ 이상으로 가열하면 일반적으로 α-알루미나인 소성 알루미나가 얻어진다.

상기 α-알루미나는 화학적으로 안정되고 융점이 높으며 기계적 강도가 크고 경도가 높으며 다양한 특성을 갖추어 폭넓은 분야에 사용되고 있다.

참고로, <표5>는 물질특성(Physical Properties)으로 본 발명의 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법(1')의 일 실시예에 적용된 폐인조 대리석의 성분과 이를 특성을 보여준다.

<표5> 물질 특성(Physical Properties)

상기와 같이 기술된 폐인조 대리석 처리 장치(1)을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법(1')은 버려지는 폐인조 대리석을 열분해 처리하여 수지제와 충전제를 재생시켜 재활용할 수 있게 함으로써 버려지는 폐인조 대리석에 의한 경관 훼손 및 오염을 방지하고, 자원재활용에 따른 이익을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치를 보여주는 전체 처리계통도.

도 2(a) 내지 도 2(e)는 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치의 세부 공정별 계통을 보여주는 처리공정도.

도 3은 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치에 적용되는 장치를 보여주는 개략적인 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 폐인조 대리석 열분해 처리 장치를 이용한 폐인조 대리석 처리 방법을 보여주는 공정 순서도.

도 5 내지 도 8은 도 4에 따른 단계별 세부 공정처리를 보여주는 공정 순서도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호 설명***

1 : 폐인조 대리석 열분해 처리 장치

2 : 전처리부 3 : 열분해 처리부

4 : 수지제 재생부 5 : 충전제 재생부

6 : 악취제거부 11 : 분쇄기

12 : 분말스크린 20 : 가열로

31 : 먼지분리기 32 : 응축기

33 : 유수분리기 35 : 정제증류기

52 : 소성로 61 : 악취제거로

Claims (22)

1. 수지제와 충전제와 첨가제를 원료로 생산된 폐인조 대리석을 열분해 처리하여 상기 수지제와 충전제를 재생하기 위한 처리 장치에 있어서,

   상기 폐인조 대리석을 분쇄기와 분말스크린을 이용하여 분쇄하고 분말화시키는 전처리부와;

   상기 전처리부에서 분말화된 상기 원료를 가열로를 통해 열분해 처리하여 상기 수지제와 미량의 첨가제는 기체화 상태로 분류되고, 상기 충전제와 남은 잔량의 첨가제는 분말화 상태로 분류되어 이송되며, 상기 충전제는 열분해되어 기체화된 물을 생산하는 열분해 처리부와;

   상기 열분해 처리부에서 이송된 기체화 상태의 수지제와 첨가제 원료를 응축기와 유수분리장치 및 정제증류기를 이용해 응축 및 정제를 반복하여 액체화 및 기체화를 반복하고 불순물과 첨가제가 제거된 순수 수지제로 재생시켜 저장하는 수지제 재생부와;

   상기 열분해 처리부에서 이송된 분말화 상태의 충전제와 첨가제 원료를 소성로를 통해 소성가열하여 불순물과 첨가제를 제거하고 소성된 충전제로 재생시켜 저장하는 충전제 재생부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폐인조 대리석 열분해 처리 장치은,

   상기 수지제 재생부와 충전제 재생부에서 발생된 악취가스 및 불순물을 열에 의해 태워 악취를 제거하는 악취제거로와, 상기 악취제거로를 통과한 공기의 분말과 끼꺼기를 거르고 대기로 배기시키는 백필터로 구성된 악취제거부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 전처리부는,

   상기 폐인조 대리석을 분쇄하는 분쇄기와, 상기 분쇄기에서 분쇄된 원료(수지제, 충전제, 첨가제)를 분말화 상태로 저장하는 분말저장조와, 상기 분쇄기를 통과한 분쇄물을 재통과시켜 크기를 선별하고 재차 분쇄기로 투입하거나 상기 분말 저장조로 이송시키는 분말스크린을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 열분해 처리부는,

   상기 전처리부를 통과하여 이송된 분말화 상태의 원료(수지제, 충전제, 첨가제)가 투입호퍼를 통해 유입되고 이를 혼합하는 투입 스크류컨베이어와, 상기 투입 스크류컨베이어에서 유입된 상기 원료를 분별증류방식에 따라 열분해 처리하여 기체상태의 수지제 및 미량의 첨가제 원료 및 물과 고체분말상태의 충전제와 남은 잔량의 첨가제 원료로 분류시키는 가열로와, 상기 분리된 기체상태의 수지제 와 첨가제 원료 및 물을 외부로 이송시키기 위해 상기 가열로의 상부에 연통된 기체이송덕트와, 상기 가열로의 하부에 하방으로 연통되어 상기 고체분말상태의 충전제와 첨가제 원료를 외부로 이송하는 분말이송관을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 열분해 처리부는,

   다수개의 가열로를 포함하여 구성되고, 상기 다수개의 가열로의 각각의 분말이송관이 연결되어 이송된 고체분말상태의 충전제와 첨가제 원료를 스크류를 이용해 혼합하고 외부로 이송시키는 이송 스크류컨베이어를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 가열로는, 간접가열에 의해 폐인조 대리석 분말상태 원료(수지제, 첨가제, 첨가제)의 열분해가 이루어지는 밀페된 내부공간을 가지는 열분해실과, 상기 열분해실 내부에 투입된 분말상태의 원료를 교반시키는 교반기와, 상기 열분해실의 하부를 감싸 가열에 의해 상방으로 열을 제공하는 하부가열실과 상기 열분해실의 일 측부를 감싸 가열에 의해 측방으로 열을 제공하는 측부가열실로 구성된 연소실을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수지제 재생부는,

   상기 열분해 처리부에서 이송된 기체화 상태의 수지제 및 미량의 첨가제 원료를 열교환 응축하여 액화시키는 1차 응축기와, 상기 1차 응축기에서 이송된 액화 수지제 및 첨가제 원료를 물과 수지제 및 첨가제 원료로 유수분리에 의해 구분시키는 유수분리기와, 상기 유수분리기에서 분리된 첨가제를 포함한 수지제 원료를 진공상태에서 가열하고 끓는점 차이를 이용해 상기 첨가제와 불순물을 처리하는 정제증류기와, 상기 정제증류기를 거친 수지제 원료가 유입되어 재차 응축되는 2차 응축기와, 상기 2차 응축기를 거친 수지제를 완전히 액화시키는 냉각기와, 상기 냉각기를 통과한 완전히 정제된 액화상태의 순수한 수지제를 저장하는 수지제 제품저장탱크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 수지제 재생부는,

   상기 열분해 처리부에서 1차 응축기로 이송되면서 발생되는 먼지 또는 분말의 불순물을 모아 처리하기 위한 먼지분리기를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
9. 제 7항에 있어서, 상기 수지제 재생부는,

   상기 유수분리기의 구분된 물(폐수)이 이송되고 저장되는 폐수저장조를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
10. 제 7항에 있어서, 상기 수지제 재생부는,

    상기 정제증류기의 하층에 분리된 끓는점이 높은 저급의 수지제 잔유물과 미량의 첨가제가 이송되어 유입 저장되는 보조연료탱크를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
11. 제 7항에 있어서, 상기 수지제 재생부는,

    상기 2차 응축기를 통과한 기체화 또는 액화된 수지제 원료를 중간 저장하여 안정화시킨 다음 상기 냉각기로 이송하거나 재차 상기 정제증류기로 투입시켜 남은 불순물 또는 첨가제를 제거하는 중간 저장조를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 충전제 재생부는,

    상기 열분해 처리부에서 이송된 고체 분말화 상태의 충전제와 첨가제 원료를 소성 투입호퍼를 통해 투입하고 이를 고온 가열하여 불순물과 첨가제 원료를 태우고 소성된 충전제로 재생시키는 소성로와, 상기 소성된 충전제를 저장하는 충전제 제품저장탱크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치.
13. 수지제와 충전제와 첨가제를 원료로 생산된 폐인조 대리석을 처리하는 방법에 있어서,

    상기 폐인조 대리석을 분쇄하고 고체분말화시키는 전처리 단계와;

    상기 전처리 단계에서 분말화된 원료를 열분해 처리하여 상기 수지제와 미량의 첨가제는 기체화 원료 상태로 분류하고, 상기 충전제와 남은 잔량의 첨가제는 분말화 원료 상태로 분류되며, 상기 충전제는 열분해되어 기체화된 물을 생산하는 열분해 처리단계와;

    상기 열분해 처리단계에서 분류된 기체화 상태의 수지제 및 첨가제 원료를 응축 및 정제를 반복하여 불순물과 첨가제를 제거하고 정제된 순수 수지제로 재생시키는 수지제 재생단계와;

    상기 열분해 처리단계에서 분류된 분말화 상태의 충전제와 첨가제 원료를 소성가열하여 불순물과 첨가제를 제거하고 소성된 충전제로 재생시키는 충전제 재생단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 처리 방법은,

    상기 수지제 재생단계와 충전제 재생단계에서 발생된 악취와 미량의 첨가제를 악취제거로를 이용해 태우고 백필터를 통과해 정화시켜 배기하는 악취 제거단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 전처리 단계는,

    폐인조 대리석을 분쇄기와 분말스크린을 이용하여 분쇄하고 분말화 시키는 과정과, 상기 분말화된 폐인조 대리석을 이송하여 분말저장조에 저장하는 분말화된 폐인조 대리석 이송과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
16. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 열분해 처리단계는,

    상기 분말화된 원료(수지제, 충전제, 첨가제)를 혼합 이송하는 과정과, 상기 분말화된 원료를 가열로에 투입하는 과정과, 상기 가열로에 열을 가해 끓는 점의 차이에 따라 기체상태의 수지제와 미량의 첨가제 원료 및 물과 고체분말화 상태의 충전제와 남은 잔량의 첨가제 원료로 열분해 처리하는 과정과, 상기 기체상태의 수지제와 첨가제 원료 및 물과 고체분말화 상태의 충전제와 첨가제 원료를 각각 이송시키는 분리 이송과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 분말화된 원료는, 수지제인 MMA와 충전제인 Al(OH)₃와 첨가제로서, 상기 열분해 처리단계 후 충전제인 Al(OH)₃는 분말상태의 Al₂O₃와 기체상태의 H₂O 로 열분해 처리되고, 수지제인 MMA는 기체화 상태로 분리되며, 상기 첨가제는 끓는점의 차이에 따라 일부는 기체화되고 남은 일부는 분말상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
18. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 수지제 재생단계는,

    상기 열분해 처리단계에서 기체화된 수지제 및 첨가제 원료 및 물을 응축하여 액화시키는 1차 응축과정과, 상기 응축되어 액화된 수지제 및 첨가제 원료와 물을 유수분리시키고 상기 분리된 물과 첨가제 일부는 별도 분리하여 폐수처리하는 1차 정제과정과, 상기 1차 정제되어 분리된 수지제와 남은 첨가제 일부를 가열하여 끓는점이 높은 저급의 수지제와 끓는점이 낮은 순수 수지제로 재분리하면서 첨가제와 불순물을 제거하고 순수 수지제만을 기화시키는 2차 정제과정과, 상기 2차 정제된 기체상태의 수지제를 응축하여 액화시키는 2차 응축과정와, 상기 2차 응축과정을 통과한 액화된 수지제를 저장하는 정제된 수지제 저장과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
19. 제 18항에 있어서, 상기 수지제 재생단계는,

    상기 2차 응축과정을 거친 수지제를 완전히 액화시키는 냉각과정을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
20. 제 18항에 있어서, 상기 수지제 재생단계는,

    상기 2차 정제과정에서 분류된 끓는점이 높은 저급의 수지제와 남은 첨가제는 별도 분리되어 보조연료탱크에 모아져 연료로서 재사용되는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
21. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 충전제 재생단계는,

    상기 열분해 처리단계에서 고체분말화되어 분리된 충전제와 첨가제 원료를 소성로에 이송시키는 과정과, 상기 이송된 분말화 원료를 소성로에서 고열의 온도로 가열하여 불순물과 첨가제를 제거하고 소성된 충전제로 재생시키는 소성과정과, 상기 소성된 충전제를 이송하여 충전제 제품저장탱크에 저장하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.
22. 제 21항에 있어서,

    상기 고체분말화된 충전제는 Al₂O₃로서 450∼550℃ 에서 가열하여 탈수되어 수산화 알루미나가 되고, 상기 수산화 알루미나를 1000℃ 이상으로 가열하여 소성 알루미나로 소성 결정화되는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석 열분해 처리 장치을 이용한 폐인조 대리석 처리 방법.

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