KR100981418B1 - 패각류가 포함된 우드펠렛과 그 제조방법 및 상기 우드펠렛을 연소하여 생성된 소성 패화석을 이용하여 제조한 이온화칼슘 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴껍질, 조개껍질 등의 패각류를 이용하여 우드펠렛을 제조하는 방법 및 우드펠렛을 연료로 사용하고 소성 잔재물로 남은 소성패화석은 이온화칼슘으로 토양개량제 또는 사료첨가제 등으로 사용할 수 있는 방법에 관한 것으로, 패각류를 300~700℃에서 소성 건조하는 단계와, 상기 건조된 패각류를 80mesh 이하의 크기로 분쇄하여 패각분말을 제조하는 단계와, 상기 패각분말 5~30중량%와 톱밥 70~95중량%를 혼합한 후 펠렛기를 통해 압축 성형하여 펠렛화하는 단계로 이루어지는 우드펠렛 제조방법과, 상기 우드펠렛을 연소시킨 후 남은 소성 패화석을 수거하여 이온화칼슘을 제조하는 방법이 개시된다.

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Description

패각류가 포함된 우드펠렛과 그 제조방법 및 상기 우드펠렛을 연소하여 생성된 소성 패화석을 이용하여 제조한 이온화칼슘{WOOD PELLET CONTAINING SHELL POWDER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 패각류 분말을 혼합한 우드펠렛을 제조하여 연소함으로써 이온화칼슘을 제조하는 방법에 관한 것으로, 기존에 패각류를 이용한 이온화칼슘을 제조하는 방법들이 많이 제시되었는데 간접소성에 의한 방법 등은 대량생산의 어려움과 연료의 과다사용의 부담으로 경제성 문제가 있으며, 직접소성에 의한 방법은 연료사용을 줄일 수 있으나 연소가스의 유해물질이 패각에 흡착하여 목적하는 칼슘제조물을 오염시켜 제한적인 사용이 불가피하였다.

본 발명은 패각류를 소성하는데 간접열을 사용하거나, 직접가열 방법과는 다른 방법으로 패각을 톱밥과 함께 연료화하여 연소과정의 일환으로 이온화칼슘을 제조하므로 칼슘제조를 위하여 연료를 사용하는 것이 아니라 다른 목적의 연료로 사용하면서 목적하는 칼슘을 제조하여 비용의 경제적인 측면과 연소시 유해가스를 발생하지 않아 친환경적인 제조방법이 특징이다.

더욱 상세하게는, 굴껍질, 조개껍질 등의 패각류를 소성건조한 후 분쇄하여 제조된 패각분말과 톱밥을 혼합한 후 펠렛기를 통해 압축 성형하여 연료인 우드펠 렛을 제조하고, 우드펠렛을 연소시켜 생성된 소성 패화석은 이온화칼슘으로서 토양개량제 및 사료첨가제, 폐수처리제 등으로 사용할 수 있는 방법에 관한 것이다.

현재, 우리 나라에서 굴껍질, 조개껍질 등의 패각류는 연간 약 30만톤 정도가 나오고 있고, 이 중에서 약 10만톤 정도는 양식용이나 비료용으로 재사용되고 있으나, 나머지 20만톤은 폐기물로 남아 환경오염의 주범이 되고 있다.

이와 같은 굴껍질, 조개껍질 등의 패각류는 칼슘 성분을 많이 포함하고 있기 때문에 산성화된 토양을 중화시킬 수 있어서, 현재 300~700℃에서 소성건조 분쇄하여 분말토양개량제를 제조하여 정부에서 무상 공급하여 사용하고 있으나 사용실적이 해를 거듭하며 저조해지고 있다.

패각류를 토양개량제로 만들기 위해서는 300~700℃에서 소성 건조하여 분쇄하여야 하는데, 이와 같이 저온에서 소성건조된 토양개량제는 칼슘성분의 이온화율이 0.1% 정도로 매우 낮기 때문에 실질적인 효과를 거두기 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 칼슘 성분의 이온화율을 높이기 위해서는 약 900℃ 온도에서 30분~1시간 이상 소성하여야 하는데, 이와 같이 900℃의 온도로 소성하기 위해서는 그보다 더 높은 온도인 적어도 1000~1200℃를 가해야 하며 이와 같은 고온을 가하기 위해서는 많은 연료비가 들기 때문에 경제성이 없어진다는 문제점이 있고 직접가열에 의한 소성방법은 연소시 유해가스가 패각류에 흡착하여 오염되는 문제점이 있다.

한편, 최근의 원유 등 에너지원 가격의 급등으로 인하여, 톱밥을 가압 성형 하여 제조한 우드펠렛이 대체 에너지로서 각광받고 있는데, 이와 같은 우드펠렛은 등유나 경유 등에 비하여 비교적 적은 비용으로 높은 열효율을 낼 수 있다는 특징이 있다.

또한, 우드펠렛은 고온에서 완전 연소되기 때문에 소각 후에도 소각재가 거의 남지 않는다는 특성이 있고, 연소에 의한 유해가스가 거의 발생하지 않으므로 패각을 오염시키지 않으므로 안전한 제조가 가능하게 된다.

그러나 상기와 같은 장점을 갖는 우드펠렛은 목재가 풍부한 지역에서는 많이 일반화되어 있지만, 주로 목재를 수입하여 사용하는 우리 나라와 같은 상황에서는 우드펠렛을 직접 제조하여 연료로 사용한다는 것은 가격 경쟁력이 없으며 수입 대체의 효과가 없어서 대체 에너지로서의 역할을 기대하기 어렵지만 우리나라에서 발생하고 있는 산림 목재는 해마다 늘어가고 있어 목재의 활용의 가치는 증가하고 있다.

이에 본 발명자는 패각류를 톱밥과 혼합하여 우드펠렛으로 제조함으로써 원유를 대체할 수 있는 대체 에너지로 사용할 수 있고, 연료로 소각될 때 자연스럽게 소성됨으로써 생성되는 얻은 결과물은 이온화칼슘으로 사용할 수 있도록 함으로써, 패각류를 이용하여 새로운 기능성 연료를 개발함과 동시에 그 결과물을 유용한 자원으로 재활용할 수 있는 방안을 제시한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 굴껍질, 조개껍질 등의 패각류를 톱밥과 혼합하여 우드펠렛으로 제조하여 이를 연료로 사용하고, 연료로 사용하고 남은 물질은 그 자체가 고품질의 이온화칼슘이 되어 이를 토양개량제와 비료 및 사료첨가제, 폐수처리제 등으로 이용할 수 있는 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 환경오염의 원인이 되는 패각류를 친환경 연료로 가공하여 재활용하고, 고품질의 이온화칼슘으로 재생할 수 있는 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 산업 부산물인 톱밥과 패각류를 혼합하여 친환경적 대체연료인 우드펠렛으로 제조하여 활용함과 동시에 이에 따라 발생되는 소성 패화석은 또 다른 상품으로 사용함으로써, 경제적이고 효과적으로 폐기물을 처리함과 동시에 자원화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 우드펠렛은 톱밥을 펠렛기를 통하여 압축 성형하여 제조된 우드펠렛에 있어서, 상기 우드펠렛에는 패각류를 소성 건조하여 분쇄한 패각분말이 혼합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 톱밥과 패각류를 소성 건조하여 분쇄한 패각분말은 혼합비율은 톱밥 70~95중량%와 패각분말 5~30중량%인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소성 패화석은 패각류가 포함된 우드펠렛을 연료로 사용함으로써 소성되어 생성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 패각류가 포함된 우드펠렛을 연소하여 생성된 소성 패화석을 수거하여 수화반응시켜 제조된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 패각류가 포함된 우드펠렛의 제조방법은 패각류를 300~700℃에서 소성 건조하는 단계와, 상기 소성된 패각류를 80mesh 이하의 크기로 분쇄하여 패각분말을 제조하는 단계와, 상기 패각분말 5~30중량%와 톱밥 70~95중량%를 혼합한 후 펠렛기를 통해 압축 성형하여 펠렛화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 굴껍질, 조개껍질 등의 패각류를 톱밥과 혼합하여 우드펠렛으로 제조하여 이를 연료로 사용할 수 있고, 연료로 사용하고 남은 물질은 토양개량제, 사료첨가제 등으로 활용할 수 있는 경제적이고 효과적으로 자원을 활용할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 환경오염의 원인이 되는 폐기물인 패각류와 임목 폐기물과 목재부산물을 친환경 재생연료로 가공하여 활용하고 토양개량제 및 사료첨가제의 고품질의 이온화칼슘 상품으로 재생할 수 있다.

또한, 본 발명은 친환경 연료로서 효과가 좋지만 수입에만 의존하거나 국내에서 경제적인 이유로 제조하기가 힘들었던 우드펠렛의 활용을 활성화할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 처리가 힘들었던 패각류 및 톱밥 등을 연료로서 재생하여 사용하여 환경오염을 방지하는데 일조할 수 있다는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 패각류가 포함된 우드펠렛 및 그 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.

먼저, 굴껍질, 조개껍질, 소라껍질 등의 패각류를 세척한 후 소성로에 넣고 300~700℃로 30분 내지 1시간 정도 소성 건조한다.

이와 같이 패각류를 소성 건조하는 이유는 패각류에 함유되어 있는 수분과 이물질을 제거하는 것이 주목적이다.

소성로에서 소성 건조한 패각류는 분쇄기로 분쇄하여 분말형태로 제조한다.

이때, 분쇄하여 얻어진 패각분말은 80mesh 이하가 되도록 하는 것이 좋으며, 100mesh 정도로 하는 것이 더욱 바람직하다.

이와 같이 소성 건조하여 분쇄한 패각분말은 종래에 토양개량제나 양식용으로 사용되었는데, 이와 같은 300~700℃ 정도의 소성 건조만으로는 패각류의 분자 결합구조가 거의 그대로 유지되어 있기 때문에 Ca 이온화율이 0.1% 정도밖에 되지 않아, 실질적으로 칼슘의 흡수를 크게 기대할 수 없었다.

본 발명에서는 상기와 같이 소성 건조하여 분쇄한 패각분말을 톱밥과 혼합하여 우드펠렛을 제조하기 위한 공지의 펠렛기를 통하여 압축 성형함으로써 패각분말이 함유된 우드펠렛을 제조하는 것이 특징이다.

이때, 톱밥과 패각분말의 혼합은 톱밥 70~95중량%와 패각분말 5~30중량%을 혼합하는 것이 바람직하다. 혼합되는 패각분말의 양이 너무 많으면 연료로서 충분한 열량을 낼 수 없으며, 연료로서 효과적인 온도까지 올라가지 않을 우려가 있기 때문이다. 또한, 이에 따라 패각분말 양이 너무 많으면, 이온화율을 높일 수 있기 위한 적정 소성온도까지 올라가지 않을 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서 톱밥과 패각류 분말의 혼합비는 톱밥 70~95중량%와 패각류 분말 5~30중량%이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 톱밥 85중량%와 패각류 분말 15%을 혼합한다.

패각류의 분자구조를 변형시켜 칼슘의 이온화율을 높이기 위해서는 약 900℃ 이상의 소성온도가 되어야 하는데, 상기와 같은 톱밥과 패각분말의 혼합비에 따르면, 우드펠렛의 연소시에 약 1000~1200℃의 연소열이 발생하므로 소성온도를 유지하기 위한 적절한 혼합비라 할 것이다.

또한, 본 발명에서는 톱밥 이외에도 왕겨나 볏짚 등을 사용하는 것을 배제하고 있지 않지만, 이 경우 톱밥에 비하여 발생되는 열량이 적기 때문에 그 효과는 톱밥에 비하여 떨어지게 될 것이고, 상대적으로 혼합되는 패화석 분말의 양이 그만큼 적어지게 되므로, 본 발명에서는 톱밥을 사용하는 것이 가장 바람직하다 할 것이다.

이와 같이, 톱밥과 패각류를 소성하여 분쇄한 패각분말의 혼합물을 펠렛기에 넣고 가공하면 펠렛기에 의해 압축 성형되고 절단되어 본 발명에 따른 우드펠렛이 제조된다. 톱밥을 이용하여 우드펠렛을 제조하기 위한 펠렛기는 톱밥을 압축 성형하여 절단하는 기능을 갖추고 있으며, 이미 여러 가지 종류가 공지되어 있어 당업 자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 제조된 우드펠렛은 산업용, 가정용 보일러나 난로에 연료로서 사용할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 우드펠렛은 약 1000~1200℃의 고온에서 완전 연소되므로, 톱밥에 의한 재나 유해가스는 거의 발생하지 않고 분말 형태의 소성 패화석만이 남게 된다.

우드펠렛의 연소시에는 우드펠렛에 포함된 패각분말이 1000~1200℃의 고온에서 소성되므로 패각분말에 함유된 칼슘성분의 결합구조가 깨져 이온화율이 훨씬 높아진 소성 패화석이 형성된다.

연소하고 남은 소성 패화석은 다시 수거하여 토양개량제와 사료첨가제 등의 다른 산업의 좋은 상품으로 사용할 수 있게 된다.

연료로 사용하고 수거된 소성 패화석에 물을 첨가하게 되면, 발열반응을 일으키면서 수화하게 되는데, 이 결과 미분형태의 고운 입자를 갖는 고품질의 이온화칼슘(산화칼슘)이 제조된다.

이렇게 하여 제조된 이온화칼슘은 패각류를 분말로 제조하기 전에 300~700℃에서 일차적으로 소성 건조하여 분쇄하고, 다시 패각 분말을 톱밥과 혼합하여 제조된 우드펠렛을 연소하는 과정에서 1000~1200℃의 고온으로 이차적으로 소성하는 공정을 거치기 때문에, 단순히 패각류를 일차적으로만 소성 건조하여 분말로 제조한 것에 비하여, 훨씬 높은 칼슘 이온화율을 나타내고, 따라서 토양개량제 등으로 사용하여도 훨씬 높은 효과가 나타나게 되며, 제조된 이온화칼슘은 토양개량제, 비 료, 사료, 식품용, 폐수처리제, 수분조절제 등 다양한 용도로 널리 활용할 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 우드펠렛 및 소성 패화석의 제조방법을 그 바람직한 실시예에 따라 설명한다.

먼저, 폐기물인 굴껍질, 조개껍질, 소라껍질 등의 패각류를 모아서 이물질 등이 붙어 있지 않도록 깨끗이 세척한다.

세척된 패각류는 소성로에 넣고 600℃로 30분정도 소성 건조하여, 패각류에 함유되어 있는 수분과 부착된 이물질을 제거한다.

이와 같이 소성한 패각류는 분쇄기로 분쇄하여 패각분말로 만드는데, 패각분말은 입도가 약 100mesh 정도가 되도록 한다.

다음으로, 상기 패각분말과 톱밥을 혼합하게 되는데, 이때 70~95중량%와 패각분말 5~30중량%을 혼합하며, 바람직하게는 톱밥 85중량%와 패각류 분말 15%을 혼합한다.

상기 톱밥은 제재소 등에서 목재를 제재한 후 발생된 것과 임목폐기물을 톱밥 가공한 것을 사용하며, 본 발명의 목재에는 목질과 수피를 모두 포함할 수 있으며, 코코피트의 껍질 등의 나무 또는 이와 유사한 자연원료에서 발생하는 원료를 포함할 수 있다.

본 발명에서 우드펠렛을 제조하기 위한 톱밥에는 불순물이 없도록 하는 것이 바람직하고, 톱밥을 건조하여 펠렛압출에 적당한 수분함량을 유지하게 하도록 하는 것이 바람직하며, 톱밥에 함수율이 약 10~15%정도가 되도록 건조하는 것이 바람직 하다.

이와 같이, 톱밥과 패각류를 소성하여 분쇄한 패각분말을 골고루 혼합한 후 상기 혼합물을 펠렛기에 넣고 가공하면 본 발명에 따른 우드펠렛이 제조된다.

제조된 우드펠렛은 각종 산업용 또는 업소용 우드펠렛보일러나 우드펠렛용 난로 등의 연료로 사용할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 우드펠렛은 약 1000~1200℃의 고온을 내면서 완전 연소하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 우드펠렛은 연소시에 완전 연소되어 톱밥에 의한 재와 연기와 유해가스가 거의 발생하지 않게 되고, 우드펠렛에 포함되어 있던 패각분말은 연소시의 연소열에 의하여 자연스럽게 고온에서 소성되고, 결국에는 분말형태의 소성 패화석만이 소각재로서 남게 된다.

연료로 사용하여 연소한 후 남게 되는 소성 패화석은 그 자체가 토양개량제나 다른 산업의 좋은 원료가 될 수 있으며, 이것이 본 발명의 또 다른 주요한 특징이다.

또한, 연료로 사용한 후 수거된 소성 패화석 분말에 물을 첨가하면 수화반응으로 미분 형태의 이온화칼슘이 제조되는데, 상기 수화반응효과로 수분조절제로서의 활용과 생성된 이온화칼슘은 그 자체가 고품질의 토양개량제 및 비료나 사료첨가제 그리고 폐수처리제와 많은 분야의 수분조절제로 유용하게 사용할 수 있으며, 식품용 등 다양한 산업에 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (5)

1. 톱밥을 펠렛기를 통하여 압축 성형하여 제조된 우드펠렛에 있어서,

   상기 우드펠렛에는 패각류를 소성 건조하여 분쇄한 패각분말이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 패각류가 포함된 우드펠렛.
2. 제1항에 있어서, 상기 톱밥과 패각류를 소성 건조하여 분쇄한 패각분말은 혼합비율은 톱밥 70~95중량%와 패각분말 5~30중량%인 것을 특징으로 하는 패각류가 포함된 우드펠렛.
3. 삭제
4. 제1항 또는 제2항에 따른 패각류가 포함된 우드펠렛을 연료로 사용함으로써 소성되어 생성된 소성 패화석을 수거하여 수화반응시켜 제조된 것을 특징으로 하는 패각류가 포함된 우드펠렛을 연소하여 생성된 소성패화석을 이용하여 제조한 이온화칼슘.
5. 패각류를 300~700℃에서 소성 건조하는 단계;

   상기 소성된 패각류를 80mesh 이하의 크기로 분쇄하여 패각분말을 제조하는 단계;

   상기 패각분말 5~30중량%와 톱밥 70~95중량%를 혼합한 후 펠렛기를 통해 압축 성형하여 펠렛화하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패각류가 포함된 우드펠렛 제조방법.