KR100990539B1 - 암석 슬러지 케이크 재처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암석을 분쇄하여 골재(骨材)를 제조하는 과정에서 부생되어 폐기물로 처리되는 암석 슬러지 케이크로부터 암석 미사를 회수함으로써 석산 폐기물로 인한 토양이나 하천의 오염을 방지할 수 있도록 한 암석 슬러지 재처리 장치에 관한 것으로서,
암석 슬러지 케이크와 물을 혼합한 후 교반하여 액상의 암석 슬러지로 만드는 혼합탱크(10)와; 상기 혼합탱크(10)로부터 공급되는 액상의 암석 슬러지에 포함된 암석 미사를 분리하여 물과 함께 배출하고 상층에서는 배출수가 오버플로되도록 하는 암석 미사 회수기(20)와; 상기 암석 미사 회수기(20)에서 물과 함께 배출되는 암석 미사를 탈수 처리하는 탈수기(25)와; 상기 암석 미사 회수기(20)에서 오버플로되는 배출수를 약품 처리하여 암석 성분을 응집 및 침전시켜 배출하고 상측의 맑은 물은 오버 플로를 통해 방출하는 시그널 탱크(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 석산 폐기물의 일종으로 처리가 곤란하고 여러 가지 환경 문제를 유발하고 있는 암석 슬러지 케이크로부터 암석 미사를 분리하여 회수함으로써 암석 미사를 다양한 용도로 사용하여 경제적 이득을 얻을 수 있도록 함은 물론 대부분의 석산 업체에서 최대의 문제점으로 간주되고 있는 암석 슬러지 케이크를 처리하여 그 양을 감소시키거나 없애 줌으로써 암석 슬러지 케이크로 인한 석산 업체의 제반 문제점을 해결할 수 있게 된다.

Description

암석 슬러지 케이크 재처리 장치{Recycling Apparatus for Rock Sludge Cake}

본 발명은 암석을 분쇄하여 골재(骨材)를 제조하는 과정에서 부생되어 폐기물로 처리되는 암석 슬러지 케이크로부터 암석 미사를 회수함으로써 석산 폐기물로 인한 토양이나 하천의 오염을 방지할 수 있도록 한 암석 슬러지 재처리 장치에 관한 것이다.

근래에 이르러 철근 콘크리트를 이용한 각종 건설 산업이 활성화되어 천연 골재가 절대적으로 부족해짐에 따라 천연 골재의 대용품으로 인공 골재 및 순환 골재의 활용도가 증가하고 있는 실정이다. 인공 골재는 석산의 암반 등을 파쇄하여 제조하는 것으로, 그 굵기에 따라 조골재와 세골재로 구분되고 있다.

인공 골재의 생산을 위하여 암반 등을 파쇄하게 되면, 암질에 따라 다소 차이가 있지만 대략 조골재의 43%에 이르는 석분이 발생하게 된다. 그런데, 이 석분은 아스팔트 또는 아스콘과 같은 특정 용도로만 사용할 수 있을 뿐 활용도가 매우 적기 때문에, 대부분 매립하거나 야적하여 방치하는 경우가 많으며, 이러한 폐기물의 처리 문제는 인공 골재의 생산을 저해하는 요소로 작용하고 있다. 이에 따라 석분을 가공하여 세골재를 생산하는 방법이 개발되었으며, 이 방법을 적용함에 따라 조골재의 35%에 이르는 막대한 양의 세골재를 얻을 수 있게 되었다.

암반으로부터 골재를 생산하기 위한 장치로는 크래셔 플랜트(Crusher Plant)와 샌드 플랜트(Sand Plant)가 있는데, 크래셔 플랜트에서는 원재료를 파쇄하여 조골재를 생산하고, 그 부산물인 석분을 샌드 플랜트에서 다시 파쇄하여 세골재를 생산하고 있다.

크래셔 플랜트에서는 다양한 종류의 크래셔를 이용하여 원재료를 파쇄하고, 토분(土粉)을 분리함과 아울러 수차례의 파쇄 및 선별 작업을 통해 필요한 규격의 조골재를 생산한다. 이 과정에서 발생하는 규격 이하의 석분은 세골재를 생산하는 샌드 플랜트로 공급된다.

샌드 플랜트는 대부분 습식 제조방법을 이용하여 세골재를 생산하게 되는데, 석분을 바막(Barmac)과 같은 샌드 크래셔를 이용하여 파쇄함과 아울러 샌드 진공 스크린을 이용하여 제품을 선별한다. 이때, 석분의 파쇄 과정에서 발생한 먼지 등을 제거하기 위하여 물로 씻어내는 작업을 하게 되는데, 이 과정에서 발생한 슬러지(이하 '암석 슬러지'라 한다)에는 미세한 모래 성분(이하 '암석 미사'라 한다)이 포함되어 있어 그대로 배출할 경우에는 환경 오염을 유발하게 되므로 후처리 작업을 수행하고 있다.

상기한 세골재의 생산과정에서 발생하는 암석 슬러지를 후처리하기 위해서는 동력 사이클론 장치와 침전조(Thickner)를 이용한다. 상기 동력 사이클론 장치는 원심력을 이용하여 암석 슬러지 속의 모래를 분급하여 회수하고, 상기 동력 사이클론 장치에서 배출된 암석 슬러지는 침전조로 공급된다. 상기 침전조에는 응결제나 응집제와 같은 약품 성분이 투입되므로 암석 미사가 응집되어 침전되며, 필터 프레스(Filter Press)를 이용하여 침전물을 탈수시켜 암석 슬러지 케이크(Rock Sludge Cake)로 만들어 폐기하게 된다.

이러한 암석 슬러지 케이크는 재활용이 불가능하여 매립 또는 야적하게 되는데, 세골재를 생산하는 과정에서 세골재와 거의 비슷한 양이 발생하기 때문에 매립장 또는 야적장의 확보에 어려움이 많고 침출수로 인한 환경 오염의 우려가 있다.

또한, 암석 슬러지 케이크에 포함된 암석 미사는 토분과는 달리 매우 유용한 성분이지만 이를 충분히 활용하지 못하게 된다. 일반적으로 골재 중의 미분은 콘크리트의 단위 수량을 증가시키고 콘크리트의 강도나 내구성을 저하시키는 요인으로 작용하지만 암석 미사는 미분말 효과를 통해 콘크리트의 강도를 증가시키게 되므로 매우 유용하다. 또, 콘크리트에 3~5% 정도의 미분이 함유되는 경우 블리딩을 감소시켜 적정 수준의 점성을 갖도록 하여 콘크리트의 재료 분리를 감소시키지만, 미분량이 7% 이상인 경우에는 점성 유지에 필요한 단위 수량이 과다하게 높아지고, 2~3% 이하에서는 콘크리트에 블리딩을 야기하여 재료 분리 현상이 일어날 수 있고 시공시 충진성이 저하되어 콘크리트의 표면이 거칠어지게 된다.

다시 말해서 종래의 샌드 플랜트 설비는, 세골재의 생산과정에서 발생한 암석 슬러지를 처리할 때 암석 슬러지 전체를 약품 처리한 후 탈수하게 되는데, 암석 슬러지에 포함된 암석 미사를 충분히 회수할 수 없어 화학 약품이 많이 소모되고, 최종적으로 배출되는 암석 슬러지 케이크의 양이 많아 폐기에 어려움이 있을 뿐 아니라 콘크리트 제조에 유용한 암석 미사를 충분히 활용하지 못하는 단점이 있다.

이에 본 출원인은 동력 사이클론에서 배출되는 암석 슬러지에 포함된 암석 미사를 회수함으로써 현재까지 폐기물로 간주되고 있는 암석 슬러지 케이크의 발생량을 최소화시킬 수 있도록 하는 암석 미사 회수장치를 개발하여 2010년 6월 15일에 대한민국 특허 10-2010-0056662호로 출원한 바 있다.

그러나 상기한 종래의 암석 미사 회수장치는 동력 사이클론에서 배출되는 암석 슬러지에 포함된 암석 미사를 분리하여 회수할 수 있을 뿐, 약품처리 후 탈수되어 폐기물화된 암석 슬러지 케이크에 포함된 암석 미사는 회수할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 대부분의 석산 업체에 있어서 기존의 암석 슬러지 케이크로 인한 환경 오염의 문제 및 암석 슬러지 케이크를 처리할 수 있는 처리장의 확보 문제와 같은 암석 슬러지 케이크로 인한 다양한 문제가 여전히 남아 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 선출원된 암석 미사 회수장치를 이용하여 석산 폐기물로 규정되어 처리에 곤란을 겪고 있는 암석 슬러지 케이크를 재처리하여 암석 미사는 회수하고 물은 순환시켜 석산 폐기물의 발생량을 감소시킴과 아울러 석산 폐기물로 인한 환경 오염을 방지할 수 있도록 한 암석 슬러지 케이크 재처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 본 발명은 암석 슬러지 케이크를 액상 슬러지로 만든 후 이로부터 암석 미사를 회수하고 배출수에 포함된 암석 성분은 시그널 탱크에서 침전시킨 후 오버플로되는 맑은 물만을 방출하도록 함으로써 수질 오염을 방지할 수 있도록 한 암석 슬러지 케이크 재처리 장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 암석 미사 회수기에서 배출된 배출수를 정체시켜 자연침전 시킨 후 시그널 탱크로 공급하도록 함으로써 약품 사용량을 최소화할 수 있도록 한 암석 슬러지 케이크 재처리 장치를 제공하는데 목적이 있다.

또, 본 발명은 저류탱크에서 드레인되는 배출물 및 시그널 탱크에서 배출되는 침전물을 재활용하거나 이를 다시 혼합탱크로 보내도록 함으로써, 폐기물 발생을 극소화할 수 있도록 한 암석 슬러지 케이크 재처리 장치를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 시그널 탱크에서 오버플로되는 방출수를 혼합탱크로 순호나시킴으로써 물 사용량을 최소화할 수 있는 암석 슬러지 재처리 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 암석 슬러지 케이크와 물을 혼합한 후 교반하여 액상의 암석 슬러지로 만드는 혼합탱크와; 상기 혼합탱크로부터 공급되는 액상의 암석 슬러지에 포함된 암석 미사를 분리하여 물과 함께 배출하고 상층에서는 배출수가 오버플로되도록 하는 암석 미사 회수기와; 상기 암석 미사 회수기에서 물과 함께 배출되는 암석 미사를 탈수 처리하는 탈수기와; 상기 암석 미사 회수기에서 오버플로되는 배출수를 약품 처리하여 암석 성분을 응집 및 침전시켜 배출하고 상측의 맑은 물은 오버 플로를 통해 방출하는 시그널 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치는, 상기 암석 미사 회수기와 시그널 탱크 사이에 상기 암석 미사 회수기에서 오버 플로된 배출수가 일시 저장되는 저류탱크;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치에 따르면, 상기 저류탱크에서 드레인되는 배출물과 상기 시그널 탱크에서 배출되는 침전물은 별도로 포집된 후 콘크리트용 혼합석에 배합되어 재활용되거나 상기 혼합탱크로 재투입되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치에 따르면, 상기 시그널 탱크에서 방출되는 맑은 물이 상기 혼합탱크로 공급되어 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치에 따르면, 상기 액상의 암석 슬러지는 상기 혼합탱크의 저부에서 상기 암석 미사 회수기의 상단측으로 압송되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치는, 석산 폐기물의 일종으로 처리가 곤란한 암석 슬러지 케이크로부터 암석 미사를 회수하여 다양한 용도로 사용할 수 있도록 함과 아울러 석산 폐기물의 양을 감소시킴으로써, 암석 슬러지 케이크로 인한 석산 업체의 제반 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치에 따르면, 기존에는 활용이 불가능하여 매몰 또는 야적하고 있는 암석 슬러지 케이크를 물과 혼합하여 교반한 후 암석 미사 회수기를 이용하여 암석 미사를 회수하고 오버플로되는 배출수를 시그널 탱크로 보내게 되므로, 암석 슬러지 케이크의 감소에 따른 제반 효과와 더불어 암석 미사라 하는 유용한 성분을 회수하여 경제적 이득을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치에 따르면, 암석 미사 회수기에서 배출되는 배출수를 일시 저장하여 배출수에 포함된 암석 성분이 자연스럽게 침강하도록 함으로써 시그널 탱크에서의 약품 사용량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치에 따르면, 저류장치에서 드레인되는 배출물 및 시그널 탱크에서 배출되는 침전물을 재활용하거나 혼합탱크로 순환시킴으로서 외부로 배출되는 폐기물을 극소화하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치에 따르면, 시그널 탱크에서 오버플로되는 방출수를 혼합탱크로 순환시킴으로써 물 사용량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 암석 슬러지 케이크 재처리 장치를 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 암석 슬러지 재처리 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 요부 구성인 암석 미사 회수기의 구성이 도시된 참고도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 암석 미사 회수장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 암석 슬러지 케이크 재처리 장치는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 암석 슬러지 케이크와 물을 혼합한 후 교반하여 액상의 암석 슬러지로 만드는 혼합탱크(10)와; 상기 혼합탱크(10)로부터 공급되는 액상의 암석 슬러지에 포함된 암석 미사를 분리하여 물과 함께 배출하고 상층에서는 배출수가 오버플로되도록 하는 암석 미사 회수기(20)와; 상기 암석 미사 회수기(20)에서 물과 함께 배출되는 암석 미사를 탈수 처리하는 탈수기(25)와; 상기 암석 미사 회수기(20)에서 오버플로되는 배출수를 약품 처리하여 암석 성분을 응집 및 침전시켜 배출하고 상측의 맑은 물은 오버 플로를 통해 방출하는 시그널 탱크(40)와; 상기 암석 미사 회수기(20)와 시그널 탱크(40) 사이에 상기 암석 미사 회수기(20)에서 오버 플로된 배출수가 일시 저장되는 저류탱크(30);를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 암석 미사 회수기(20)는 선출원된 특허 제10-2010-0056662호의 암석 미사 회수장치를 의미한다. 상기 암석 미사 회수기(20)는, 원통형의 본체(21) 내부에 지그재그 형식으로 설치된 2개의 경사판(22,22')과, 상기 본체(21)의 중간 부분에 설치되는 원추형의 워터챔버(23)와, 성기 본체의 하단에 설치되어 암석 미사를 물과 함께 배출하는 배출관(24) 및 상기 워터챔버(23)의 상단에 연결되어 오버플로되는 물이 배출되는 오버플로 관(26)을 포함하여 이루어진다. 다만, 상기 암석 미사 회수기(20)의 전체적인 구성 및 작용에 대하여는 선출원된 명세서에 상세하게 기재되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 저류탱크(30)에서 드레인되는 배출물과 상기 시그널 탱크(40)에서 배출되는 침전물은 별도로 포집된 후, 콘크리트용 혼합석에 배합되어 재활용되거나 상기 혼합탱크(10)로 재투입되도록 할 수 있다. 또, 상기 시그널 탱크(40)에서 방출되는 맑은 물이 상기 혼합탱크(10)로 공급되어 순환되도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 액상의 암석 슬러지는 상기 혼합탱크(10)의 저부에서 상기 암석 미사 회수기(20)의 상단측으로 압송되고, 상기 암석 미사 회수기(20)에서 오버플로되는 물은 상기 저류탱크(30)의 상단측으로 공급된다. 그리고, 상기 저류탱크(30)에서 오버플로되는 물은 상기 시그널 탱크(40)의 상단측으로 공급되고, 상기 시그널 탱크(40)에서 오버플로되는 방출수는 상기 혼합탱크(10)의 상측으로 공급된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 암석 슬러지 케이크 재처리 장치는, 석산 업체에서 폐기물로 간주되는 암석 슬러지 케이크를 재처리하여 암석 미사를 회수하고 재활용하도록 한다.

암석 슬러지 케이크와 물을 부피비로 대략 1~3:10의 비율로 혼합탱크(10)에 투입하고, 상기 혼합 탱크(10) 내의 교반날개(15) 등을 이용하여 교반함으로써 액상의 암석 슬러지가 형성되도록 한다. 이 액상의 암석 슬러지는 다양한 수단에 의해 암석 미사 회수기(20)로 공급되는데, 바람직하게는 상기 혼합탱크(10)의 하단으로부터 암석 미사 회수기(20)의 상단측으로 압송되도록 한다.

상기 암석 미사 회수기(20)에서는 암석 미사를 분리하여 하단의 배출관(24)으로 배출하고, 상측으로 오버플로되는 배출수를 상단의 오버플로 관(26)을 통해 배출한다. 즉, 상기 암석 미사 회수기(20)의 내부에서 암석 슬러지가 경사판(22, 22')을 따라 이동하면서 암석 성분이 침강하여 상기 배출관(24)을 통해 물과 함께 배출되고 물은 서서히 차오른 다음, 워터 챔버(23)의 상측에서는 상기 오버플로 관(26)을 통해 배출수로 배출된다. 상기 배출관(24)을 통해 배출된 암석 미사는 탈수기(25)에 의해 탈수되어 유효 성분으로 회수되고, 상기 오버플로 관(26)을 통해 배출된 배출수는 저류탱크(30)로 공급된다.

상기 저류탱크(30)에서는 배출수를 일정 시간 동안 대기시킴으로써 배출수에 포함된 암석 성분이 서서히 침강하도록 하게 된다. 물론, 상기 암석 성분이 침강하는 동안에도 배출수가 계속 유입되며 암석 성분이 침강하여 분리된 물은 상측에 구비된 관을 통해 오버플로된다. 이때, 암석 성분이 일정량 이상 침강하면 상기 저류탱크(30)의 하단에 설치된 드레인관(35)을 열어 드레인시킨다. 그리고, 상기 저류탱크(30)의 상측으로 오버플로되는 물은 시그널 탱크(40)로 공급된다.

상기 시그널 탱크(40)에서는 일정량의 응집제 및 응결제 등의 약품을 투입하함으로써 암석 성분을 응집시켜 침강시키게 된다. 암석 성분이 침강된 물은 그 상측에 연결된 관을 통해 빠져나가게 되는데, 이처럼 오버플로되는 방출수를 외부로 방류하거나 상기 혼합탱크(10)로 순환시킨다. 이때 상기 방출수는 수회의 침강 과정을 거치면서 암석 성분이 분리된 상태이므로, 암석 성분이 거의 포함되지 않은 깨끗한 물이며, 외부로 방류하더라도 수질을 오염시키지 않게 된다. 물론, 상기 혼합탱크(10)로 방출수를 순환시키는 경우에는 외부로 물을 방류하지 않으므로, 수질에 악영향을 주지 않음은 물론 물의 소모량을 감소시킬 수 있다.

그리고, 상기 저류탱크(30)로부터 드레인관(35)을 통해 드레인되는 배출물 및 상기 시그널 탱크(40)에서 배출되는 침전물은 그 양이 많지 않을 뿐만 아니라 침전물에 포함된 약품의 영향을 거의 받지 않으므로 콘크리트 제조시 혼합석에 배합하여 사용할 수 있다. 물론, 상기 혼합탱크(10)로 재순환시켜 상기의 과정을 반복하도록 함으로써 암석 미사로 회수할 수도 있다.

이와 같이 본 발명에서는 기존에는 석산 폐기물로 간주되어 처치 곤란한 암석 슬러지 케이크로부터 유용한 암석 미사를 분리하여 회수함으로써 경제적 효과를 얻음은 물론 석산 업체에서 최대의 문제점으로 지적되고 있는 암석 슬러지 케이크를 제거하여 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

10: 혼합탱크
20: 암석 미사 회수기
21: 본체
22, 22': 경사판
23: 워터챔버
24: 배출관
25: 탈수기
26: 오버플로 관
30: 저류탱크
35: 드레인관
40: 시그널 탱크

Claims (5)

1. 암석 슬러지 케이크와 물을 혼합한 후 교반하여 액상의 암석 슬러지로 만드는 혼합탱크(10)와;
   상기 혼합탱크(10)로부터 공급되는 액상의 암석 슬러지에 포함된 암석 미사를 분리하여 물과 함께 배출하고 상층에서는 배출수가 오버플로되도록 하는 암석 미사 회수기(20)와;
   상기 암석 미사 회수기(20)에서 물과 함께 배출되는 암석 미사를 탈수 처리하는 탈수기(25)와;
   상기 암석 미사 회수기(20)에서 오버플로되는 배출수를 약품 처리하여 암석 성분을 응집 및 침전시켜 배출하고 상측의 맑은 물은 오버 플로를 통해 방출하는 시그널 탱크(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 암석 슬러지 케이크 재처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 암석 미사 회수기(20)와 시그널 탱크(40) 사이에 상기 암석 미사 회수기(20)에서 오버 플로된 배출수가 일시 저장되는 저류탱크(30);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암석 슬러지 케이크 재처리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 저류탱크(30)에서 드레인되는 배출물과 상기 시그널 탱크(40)에서 배출되는 침전물은 별도로 포집된 후, 콘크리트용 혼합석에 배합되어 재활용되거나 상기 혼합탱크(10)로 재투입되는 것을 특징으로 하는 암석 슬러지 케이크 재처리 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 시그널 탱크(40)에서 방출되는 맑은 물이 상기 혼합탱크(10)로 공급되어 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 암석 슬러지 케이크 재처리 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 액상의 암석 슬러지는 상기 혼합탱크(10)의 저부에서 상기 암석 미사 회수기(20)의 상단측으로 압송되는 것을 특징으로 하는 암석 슬러지 케이크 재처리 장치.
   
   

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