KR101197717B1 - 슬러지 건조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미분입자를 포함하는 슬러지를 건조하는 방법과 장치로서, 밀폐되고 경사진 드럼 내부에 다수개의 슬러지 이송 칸막이들로 구성된 회전체를 회전시키면서, 드럼 내부 공간으로 열풍과 마이크로파 전자파를 공급하고, 슬러지가 일정한 비율로 상기 드럼의 입구로 공급되어, 회전체의 칸막이에 의하여 드럼 벽을 타고 높은 위치로 이동되어 중력에 의하여 낮은 위치로 떨어지면서 마이크로전자파에 의하여 가열되고, 낮은 위치에 있는 칸막이에 의하여 드럼벽을 타고 회전하면서 다시 높은 위치로 올라가는 과정이 반복되면서 결국에는 드럼의 출구에 도달하게 되며, 증발되는 수분은 열풍과 함께 드럼의 출구로 이동하며, 트럼의 출구에 도달한 완전 건조된 슬러지의 미분립자는 드럼 외부로 배출되도록 한 슬러지 미분입자 건조 방법과 장치이다.

슬러리, 슬러지, 미분입자, 마이크로웨이브전자파, 탄화규소, 웨이퍼절단공정

Description

슬러지 건조 장치{Aparatus for drying sludge}

본 발명은 슬러지 건조 장치에 관한 것으로, 특히 공간에 공기 중에 떠 있는 상태에서 전자파를 가하여 건조시키는 장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정에서 실리콘 잉곳을 절단하여 웨이퍼를 생산거나 웨이퍼를 연마할 때, 사용하고 난 폐슬러리가 많이 발생된다.

이 폐슬러리에는 절삭유와 실리콘가루(Si)와 탄화규소(연마재; SiC) 및 기타 이물질이 약간 포함되어 있다.

이와 같이 반도체 제조공정 등에서 발생하는 폐슬러리에서 필요한 재료들을 분리 재생하는 기술을 개발하고 있다.

폐슬러리를 재생하고자하는 기술로는 출원번호 10-2002-0067603에 반도체 FAB 공정에서 CMP 고품질 연마공정까지 발생되는 폐 슬러리로 부터 고순도 고품질 연마제를 다시 회수하는 방법 및 그 장치가 공개되어 있다.

이 기술은 수거된 폐 슬러리를 알코올, 또는 신나에 정제용액으로 비이온계 계면활성제 2～5%, 분산제 0.5～3%와 혼합하여, 1차교반 → 반응 → 2차교반 → 반응 → 3차교반 → 세정분리 → 건조 → 분급의 공정으로 구성되어 있다.

수거된 슬러리는 대부분 수용성 오일과 물에 고급 연마제와 Si, Fe 2 O 3 ,기타 불순물 등이 혼합이 되어있는 상태이므로 먼저 저장용기의 수용성오일을 펌핑하여 제거한 다음, 하부에 케익 상태로 고형화된 복합물을 교반기에 정제 용액과 알코올을 고형물의 약 2배정도 넣고 함께 교반을 시켜 용기에 저장시키면 정제용액의 반응으로 순수알코올만 사용할 경우보다 더욱 분리현상이 잘 나타나 3단 형태로 분리가 되는데, 상부 표면층은 연마제의 초 미립분과 웨이퍼에서 나온 Si 성분의 초 미립분으로 약 50 : 50의 비율로 존재하고, 중간층은 연마제 성분이 약 80～85%, Si 및 Fe₂O₃ 성분이 약15～20%의 중간입자 크기형태로 존재하고, 하부층은 연마제 성분이 약 5～10%, Si 및 Fe₂O₃ 성분이 90～95%의 비교적 굵은 입자들의 형태로 나타난다. 상부층과 하부층은 기계장치를 사용하여 별도 관리하고 중간층의 고형물을 다시 2차 교2반기에 정제용액이 포함된 알코올(B)을 투입시켜 교반을 한 후 용기에 저장시켜 반응을 하면 다시 3단 분리가 된다. 이때 중간층은 고급 연마제 성분이 90～95%로 높게 나타난다. 이 중간층의 고형물을 3차 교반기(30)에 정제용액이 포함된 알코올(A)을 투입 시켜 교반한 후 세정장비로 투입하게 되면 세정장비의 STS재질로 구성된 10개의 접시 모양팬에 세정액(A)과 함께 담겨 진동, 기울기회전, 편심 회전 운동 등의 복합운동을 통해 2차 교반 시 중간층 고형물의 90～95% 연마제 순도를 99.9%이상의 고 순도로 정제 분리하여 침전조(41)에 저장시키면 정제 용액과 고형물로 분리가 되고 정제용액은를 통해 (B-1)로 이송되고 고형물은 간접열 방식의 건조기를 통과한 후 파우더상태로 분급기에 투입된 후 용도별 입도 관 리가 되어 완제품으로 배출된다. 여기서는 알코올에 정제 용액으로 음이온계 계면활성제를 사용하여 공정을 통하여 고 순도 고급 연마제 회수가 가능케 되므로 그 동안 연마제와 폐 오일과 Si 및 Fe₂O₃ 의 성분별 완전분리가 이루어지지 않아 폐기 또는 부가가치가 낮은 시멘트원료용 등으로 국한되어 사용되었던 것을 고급 연마제로 재생하여 사용할 수 있는 길이 열린 것이다.

또 다른 기술로는 국내특허등록 제393007호 (명칭 : 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법 및 재생시스템), 국내공개특허 제10-2004-0055218호 (명칭 : 폐 반도체 슬러리로부터 고순도 탄화규소를 제조하는 방법)등이 있다.

국내특허등록 제393007호에 제시된 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법은, 폐슬러리를 교반하여 연마재와 절삭분으로 이루어진 침전물을 산개하는 교반단계; 상기 교반단계에서 교반된 폐슬러리에 재생 오일을 혼합하여 희석하는 희석단계; 상기 희석단계에서 폐슬러리를 1차 원심분리하여 연마재를 추출하는 1차원심분리단계; 상기 1차원심분리단계에서 1차 원심분리되어 배출된 1차 오일을 2차 오일과 절삭분으로 2차 원심분리하는 2차 원심분리단계; 2차 오일을 필터로 여과하여 정제하여 재생 오일로 환원하는 여과/정제단계; 상기 여과/정제단계에서 정제된 재생 오일에 앞서 상기 1차 원심분리단계에서 추출된 연마재를 첨가하여 슬러리를 재생하는 폐슬러리 재생단계를 포함하는 재생방법이다.

그리고, 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생시스템은, 투입 된 폐슬러리를 교반하여 폐슬러리에 함유된 연마재와 절삭분으로 이루어진 침전물을 산개하는 교반탱크; 상기 교반탱크로부터 교반되어 유입된 폐슬러리에 재생 오일을 혼합하여 희석하는 희석탱크; 상기 희석탱크로부터 유입되는 희석된 폐슬러리를 1차 원심분리하여 연마재를 추출하는 1차 원심분리기; 상기 1차원심분리되어 연마재가 추출된 1차 오일과 절삭분으로 2 차 원심분리하는 2차 원심분리기; 2차 원심분리기에서 절삭분이 추출된 2차 오일을 여과/정제하여 재생 오일로 만드는 필터; 상기 필터에 의해 정제되어 재생된 재생 오일에 상기 1차 원심분리기에 의해 추출된 연마재를 첨가하여 재생슬러리로 재생하는 재조정탱크를 이루어진다.

위의 반도체 웨이퍼 제조공정에서 발생하는 폐슬러리 재생방법 및 재생시스템에서는, 교반기를 이용하여 장기간 보관으로 고형화되어 있는 폐슬러리를 산개시킬 경우 연마재와 상기 연마재에 붙어 있는 불순물이 분산되지 않아 원심분리기로 추출되는 연마재에 불순물이 붙어 고순도의 연마재를 추출하지 못하는 단점이 있다.

또 공개번호 10-2004-0055218호에서 공개하는 기술은 실리콘웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 폐 반도체 슬러리 및 폐 전극봉 흑연분말로부터 연마공업 및 구조재료 등에 사용되는 탄화규소를 제조하는 폐 반도체 슬러리로부터 고순도 탄화규소를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이는 특히, 폐 자원인 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생하는 물질과 폐전지에 발생하는 흑연봉을 1600℃ 이상에서 규소 탄화법에 의하여 고순도의 탄화규소를 합성하는 것이다. 구체적으로는, 실리콘 웨이퍼의 절단시 발생되는 슬러리중 유용성인 오일을 여과에 의하여 분리하며, 이때 고형분말 에는 1～12㎛정도의 규소, 탄화규소, 동, 철분 등이 함유되어 있다. 상기 고형분말 중에서 동 및 철분은 규소 및 탄화규소 보다는 비중이 무겁고, 자화되므로 비중선별과 자력선별에 의하여 용이하게 분리 제거시키게 되고, 이에 의하여 규소 및 탄화규소만을 함유한 고형분말 만을 얻을 수 있다. 위와 같은 규소, 탄화규소 고형분으로 부터 고순도의 탄화규소를 합성하기 위하여 규소 탄화법을 사용하여 슬러리로 부터 생성된 규소및 탄화규소의 고형분말의 분말을 반응온도 1600℃ 이상에서 2시간 이상 소성하여 탄화규소를 합성하고, 이를 미분쇄하여 고순도의 탄화규소를 얻을 수 있다. 특히, 금속규소 및 탄화규소에는 규소의 밀도가 2.33g/cm³, 탄화규소의 밀도가 3.22g/cm³이므로 중액선별이 가능하나, 여기서는 주된 불순물인 동 및 철 등의 불순물을 제거한 후에 직접 탄화규소를 합성하는 방법을 사용하고 있다. 즉, 동 및 철 등의 불순물 제거는 자력선별과 비중선별 및 산세공정에 의하여 용이하게 제거 시킬 수 있다.

1998년11월17일 등록된 등록번호 10-0177139 호에는 "폐실리콘으로부터 고순도 실리콘 분말 및 질화규소 분말의 제조방법"이 공개되어 있다. 이것은 반도체의 제조에 있어서의 실리콘 웨이퍼 가공 공정에서 발생하는 폐실리콘 슬러지, 실리콘 잉곳의 상하 절단부 및/또는 폐실리콘 웨이퍼로부터 고순도 질화규소 분말을 얻기 위한 것으로서, 폐실리콘 슬러지를 중성 용액, 산성용액 및 알칼리성 용액으로 각각 세척하고, 각각의 세척후마다 여과하는 단계와; 결과되는 실리콘 분말을 증류수로 세척한후 알콜로 세척하며, 이때 각각의 세척후마다 여과하는 단계와; 상기 실 리콘 분말을 건조시키는 단계와; 상기 실리콘 분말을 크기에 따라 분류하는 단계와; 상기 실리콘 분말을 질화 반응 가스와 접촉시켜서 질화시키는 단계를 포함하는 것이다. 그리고, 실리콘 잉곳의 상하 절단부 및/또는 폐실리콘 웨이퍼로부터 고순도 질화규소 분말을 얻고자하는 경우에는 실리콘 잉곳의 상하 절단부와 파편, 도가니내의 잔류실리콘 결정 또는 폐실리콘 웨이퍼를 직경 약 1㎝ 정도의 파편으로 1차 분쇄하는 단계와; 상기 파편을 증류수 및 알콜로 세척하고, 이때 각각의 세척후마다 여과를 실시하는 단계와; 상기 파편을 건조시키는 단계와; 상기 파편을 2차 분쇄하여 미세한 실리콘 분말을 얻는 단계와; 상기 실리콘 분말을 크기에 따라 분류하는 단계와; 상기 실리콘 분말을 질소 반응 가스와 접촉시켜서 질화시키는 단계를 포함하는 것이었다.

이렇게 종래기술에서는 페슬러리에서 고순도 실리콘 또는 탄화실리콘을 얻기 위한 여러가지 방법과 장치들을 제안하고 있지만 만족스러운 산출을 얻기 어려웠다.

이하 본 발명에서는 "슬러지"는 미분입자들이 액체와 혼합되어 죽처럼 되어 있는 것을 의미한다. 전자파는 마이크로 웨이브 전자파로서 미분입자와 혼합된 액체가 가장 잘 흡수하는 파장의 전자파를 의미한다.

본 발명의 1차 목적은 탄화규소가 포함된 슬러지를 건조하여 분말화하는 장치 및 방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 2차 목적은 의약품, 식품, 금속, 무기물, 유기물, 등의 미분입자, 미립자들이 액체와 혼합되어 침전되어 있는 슬러지를 건조하여 분말화하는 방법 및장치를 제공하려는 것이다.

본 발명은 마이크로 전자파를 사용하여 건조공간에 떠 있는 상태로 가열하는 장치를 제공하려는 것이다.

본 발명은 미립자를 포함하는 슬러지를 드럼의 내부 공간에 일시적으로 떠 있게 하고, 드럼 내부에 떠 있는 슬러지에 전자파를 조사하여 슬러지가 건조되면서 분말화되도록 한다.

본 발명은 미분입자를 포함하는 슬러지를 건조하는 장치로서, 입구와 출구를 가지고 있고, 내부에 건조공간이 형성되고, 경사지게 설치되고, 내부에 다수의 칸막이된 공간이 회전되도록 하는 건조공간형성수단과, 건조공간으로 열풍을 공급하는 열풍공급수단과, 건조공간으로 마이크로파 전자파를 공급하는 전자파공급수단과, 슬러지를 건조공간의 입구로 공급하고 건조공간의 출구에 건조된 미분입자를 인출하는 운반수단을 포함한다.

건조공간형성수단은, 드럼의 내면에 다수의 칸막이가 형성된 드럼과,

상기 드럼을 회전시키는 구동수단을 구비하여 이루어지거나, 경사지게 설치된 드럼과, 드럼 내면에 접촉하면서 회전하는 다수의 칸막이가 형성된 회전체와, 회전체를 회전시키는 구동수단을 구비하여 이루어진다.

열풍공급수단은, 공기를 가열하는 가열장치와, 가열된 공기를 냉각시켜서 습 기를 제거하는 냉각장치와, 가열장치에서 가열된 공기가 상기 건조공간을 통과한 후 상기 냉각장치로 이동시키는 이동수단을 포함한다.

전자파공급수단은 마이크로전자파를 발생하는 전자파발생기와 마이크로 전자파를 상기 건조공간의 소정의 방향으로 발사하는 도파관을 포함한다.

운반수단은, 슬러지를 건조공간의 입구 위치로 이송하는 투입장치와, 건조공간의 출구 위치에서 건조된 미분입자를 받는 호퍼를 가진 배출장치를 포함한다. 실제 스크류이송장치를 사용하면 된다.

본 발명은 미분입자를 포함하는 슬러지를 건조하는 방법으로서, 열풍 및 마이크로파 전자파가 존재하는 건조공간을 준비하는 예비단계와, 건조공간의 입구에서부터 출구로 이동하면서 슬러지를 높은 위치에서 낮은 위치로 낙하시키고 낙하된 슬러지를 높은 위치로 올려서 다시 낮은 위치로 낙하시키는 과정을 반복적으로 행하여 건조공간의 출구에서는 건조된 슬러지의 미분입자를 얻는 건조단계를 포함한다.

예비단계에서는 내부에 다수의 슬러지 이송 칸막이를 가진 드럼을 회전시키거나, 또는 밀폐되고 경사진 드럼 내부에 다수개의 슬러지 이송 칸막이들로 구성된 회전체를 회전시키면서, 드럼 내부 공간으로 열풍과 마이크로파 전자파를 공급하고, 건조단계에서는 슬러지가 일정한 비율로 상기 드럼의 입구로 공급되어, 회전체의 칸막이에 의하여 드럼 내벽을 타고 높은 위치로 이동되어 중력에 의하여 낮은 위치로 떨어지면서 마이크로전자파에 의하여 가열되고, 낮은 위치로 떨어진 슬러지는 회전하는 드럼 또는 회전체에 의하여 다시 높은 위치로 올라가는 과정이 반복되 면서 결국에는 드럼의 출구에 도달하게 되며, 증발되는 수분은 열풍과 함께 드럼의 출구로 이동하며, 드럼의 출구에 도달한 완전 건조된 슬러지의 미분입자는 드럼 외부로 배출된다. 그리고 드럼의 출구에서 배기되는 열풍은 건조되어 다시 드럼의 입구로 공급되어 순환한다.

본 발명은 탄화규소가 포함된 슬러지뿐만 아니라 의약품, 식품, 금속, 무기물, 유기물, 등의 미분입자 또는 미립자들이 액체와 혼합되어 침전되어 있는 슬러지들까지도 건조하여 분말화할 수 있는 방법과 장치이다.

미분입자로된 슬러지를 마이크로전자파로 가열하는 것은 열풍으로만 건조하는 방법보다, 표면의 수분부터 증발되어 건조되므로 미분입자들이 덩어리로 뭉치게 되는 문제가 해결된다.

또한 덩어리진 슬러지의 분말들이 내부에서 수분이 증발하면서 덩어리가 깨어지게 되고 입자들이 부서지는 현상이 있으므로 분말화가 용이하게 된다.

종래 기술에서처럼 컨베어벨트에 실어 건조하기 위하여는 매우 긴 컨베어벨트가 필요하여 장치가 크게 되어야 하지만, 본 발명처럼 드럼 내에서 계속적으로 낙하하게 하면서 전자파를 인가하게 하는 구조이면 길이가 길지 아니하여도 되므로 장치를 소형으로 제작할 수 있게 된다. 따라서 장비 제작단가가 절약되고, 설치비용과 운전요원의 인건비 등이 절약된다.

탄화규소의 경우 종래기술에서 건조열에 의하여 건조되면서 입도변형이 발생되고 그래서 재분쇄하는 공정이 필요하였었는데, 이 문제가 해소된다.

열풍을 순환시킴으로서 열효율을 높일 수 있고, 슬러지에 포함되어 있다가 증발되는 유해가스가 있는 경우에도 또는 미세한 분진이 열풍과 함께 배출되는 경우에도 공해를 이르키지 않는다.

도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예를 설명한다.

도 1은 본 장치의 종단면을 보인 도면이고 도 2는 회전의 단면도이다.

본 장치는 미분입자를 포함하는 슬러지를 건조하고 분말화하는 장치로서, 건조공간형성수단, 열풍공급수단, 전자파공급수단, 슬러지를 건조공간의 입구로 공급하고 건조공간의 출구에 건조된 미분입자를 인출하는 운반수단을 가지고 있다.

건조공간형성수단은 회전가능하게 설치된 드럼(10) 내부에 슬러지를 수용하는 다수 개 칸막이(21, 22)가 드럼 원주 내부에 설치되고 드럼 중심은 상당부분은 빈공간인 건조공간(S)으로 되어 있다. 칸막이는 슬러지가 조금 부착되어 드럼의 회전에 따라 낮은 위치에서 높은 위치로 실어 나를 정도의 작은 수용공간을 형성하는 것으로서, 횡축칸막이(21)과 종축칸막이(22)로 이루어 진다 종축칸막이에는 스크래퍼(23)이 부착되어 있다.

또는 건조공간형성수단은 경사지게 고정설치된 드럼(10)과, 드럼의 원주부 내면에 밀착 결합할 수 있도록 다수의 칸막이들로 형성된 회전체(20)를 포함한다. 이 회전체(20)는 회전방향으로는 횡축칸막이(21)가, 그리고 축 길이 방향으로는 종축칸막이(22)가 서로 엮여서 결합되어 있고, 이 칸막이들로 공간이 분할되어 작은 공간들이 다수개 형성되어 있다. 즉 작은 사각 공간들이 벌집처럼 형성되어 있고 드럼의 내면에 밀착되어 회전하도록 설계된 것이다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 드럼 내면에 부착되는 슬러지를 훌터 내도록 하는 주걱 같은 스크래퍼(23) 또는 블레이드가 종축칸막이(22) 단부에 부착되어 있다. 이 스크래퍼(23)는 플렉시블한 재질로 된 얇은 박막으로 되어 있어서 드럼 내면에 부착되는 슬러지를 효과적으로 떼어내도록 설계되어 있다. 그리고 이 회전체(20)는 구동수단에 의하여 회전된다. 구동수단은 감속기어모터(25), 베어링(24), 스프로켓(26), 등으로 이루어지는 것이다. 드럼의 중심축 부근은 입구(28)와 출구(29)가 열려 있고, 건조공간(S) 외부와는 차단하기 위하여 패킹이 설치된다. 드럼 입구는 슬러지와 열풍과 전자파가 인입된다.

열풍공급수단(30)은 열풍을 드럼의 입구로 불어 넣도록 입구에 밀폐결합된다. 열풍공급수단은 히터(31)와 팬(32)으로 되어 있고, 공기 입구 또는 출구 라인(35)으로 인입되는 공기를 히터(31)에서 가열하여 팬으로 드럼 내부로 불어 넣는다. 입구로 들어온 열풍은 건조공간에서 슬러지를 가열하면서 증발된 수증기를 머금고 인출된다. 이 수증기를 포함한 열풍은 드럼 출구(29)로 배출되어 대기중으로 배출된다. 그러나 배출되는 열풍을 팬(33)으로 흡입하여 냉각기(34)를 통하여 액화 온도 이하로 냉각시킨 후 다시 가열기(31) 입구로 보내어 순환되게 하는 것이 좋다. 이렇게 하여 드럼 내부 건조공간은 대기압 상태로 유지되게 하는 것이 좋다.

건조공간에 공급되는 전자파는 전자파공급수단(40)에 의하여 생성되어 공급된다. 전자파는 마이크로전자파로서 물에 잘 흡수되고 물을 효율적으로 가열하는 파장의 전자파이며, 전자파발생기(41)가 마이크로전자파를 발생하여 도파관(42)으로 송신한다. 이 도파관의 출구는 드럼의 입구에 위치하게 하여 열풍과 함께 슬러지를 가열한다. 마이크로전자파는 자유 낙하하는 슬러지에 집중이 되도록 건조공간 중앙으로 조사하도록 조사방향을 설정하는 것이 좋다. 전자발생기에는 더미로더(43)와 튜너(45)가 포함된다.

슬러지는 운반수단에 의하여 드럼입구로 인입되고 드럼출구로 반출된다. 운반수단은 투입기(52)인 인입용스크류이송장치와 배출기(54)인 인출용스크류이송장치를 가진다. 슬러지는 인입용스크류이송장치의 투입용 호퍼(51)에 인입되어 스크류드라이버에 밀려서 밀려서 건조공간으로 인입된다. 드럼의 마지막 단에는 건조된 슬러지가 분말상태로 낙하하게 되며 이것이 회수용 호퍼(55)에 담기면 인출용스크류이송장치의 스크류드라이버에 의하여 드럼 외부로 밀려나가서 인출된다. 이때 건조된 슬러지는 완전분말 또는 분말 덩어리로 건조되는데 스크류드라이버에 의하여 밀리면서 완전히 분말화 된다.

본 방법은 위와 같은 장치를 이용하여 미분입자를 포함하는 슬러지를 건조하고 분말화 한다.

웨이퍼 절단, 연마, 등의 공정에서 발생하는 폐슬러리를 종래 기술과 같이, 여과공정, 산세공정, 수세공정, 분리공정, 원심분리공정, 금속분리공정, 등의 공정을 사용하여 공정 마지막 단계로 침전조에서 실리콘과 탄화실리콘이 물에 침전된 형태인 Si 및 SiC 슬러지를 얻는다. 이 Si 및 SiC 슬러지를 본 발명 방법의 출발물질로 하여 Si 및 SiC 분말을 재생한다.

먼저 이러한 슬러지를 건조공간에 인입시키기 전에 예비단계로서 열풍과 전자파를 건조공간에 인가한다. 공정조건이 만족되면 스크류이송장치를 가동하여 슬러지를 인입시킨다.

다음에 연속적으로 슬러지가 일정하게 인입되지만, 처음 인입된 슬러지는 건조공간의 제1열칸막이에 얹혀저서 회전하면서 슬러지가 높은 위치로 올라가고 그기서 낮은 위치로 낙하하고, 낙하된 슬러지는 드럼 또는 회전체의 회전에 의하여 높은 위치로 올려저서 낙하하고, 이러한 과정이 반복된다. 드럼이 경사지게 설치되어 있기 때문에 제1열칸막이에 인입된 슬러지는 높은 위치에서 낙하할 때 제2열칸막이로 낙하하게 된다. 이는 드럼의 경사도에 따라 결정되는데, 경사를 완만하게 하면 제1열칸막이에 인입된 슬러지는 높은 위치로 올라가서 낙하할 때 제1.5열칸막이(제1열칸막이와 제2열칸막이의 중간위치, 즉 절반은 제1열칸막이에 다시 리턴되고 나머지 절반은 제2열칸막이로 일열전진하는 것을 숫자적으로 표현한 것)로 낙하하게 된다. 드럼의 경사도와 회전속도는 인입되는 슬러지의 시간당 처리량과 열풍의 온도와 유량 및 전자파의 파워, 그리고 슬러지의 수분함유도 등을 고려하여 미리 설계된다. 드럼 내벽에 부착되는 슬러지는 스크래퍼가 떼어 내어서 건조공간으로 낙하시킨다.

스크래퍼는 회전체에 부착되어 같이 회전하는 것을 설명하였지만 드럼 회전식에서는 상부에 스크래퍼를 고정하여 놓고 드럼을 회전되게 하여 드럼벽에 붙는 슬러지를 떼어 내어 떨어지도록 하면 된다.

드럼의 회전으로 인하여 낙하와 회전을 거듭거듭 반복하면서 제1열칸막이에 서부터 전진하여 마지막 칸막이까지 이르게 되면 마지막 낙하위치에 회수용 호퍼가 위치하고, 그래서 회수용호퍼에 모이게 된다. 마지막 칸막이에 이르기까지 슬러지는 열풍과 전자파에 의하여 완전히 건조된다. 이러한 건조 공정은 본 발명 장치의 실시 예인 드럼회전식이든지 회전체회전방식이든지 결과는 동일하게 되어, 즉 슬러지가 완전히 건조되어 Si 및 SiC 미분입자들만 남게 된다. 또 이 건조공정은 미분입자가 가열되면서 입도변형되는 형상을 방지하게 된다.

미분입자로된 슬러지를 마이크로전자파로 가열하는 것은 여러가지 효과를 가져온다. 즉 열풍으로만 건조하는 경우에는 표면의 수분부터 증발되어 건조되므로 미분입자들이 덩어리로 뭉치게 되지만, 마이크로전자파는 내부에서 열이 발생되므로 덩어리로 되어 있는 슬러지라도 증발되는 수증기에 의하여 덩어리로 뭉치지 아니하고 미분입자 하나 하나로 분리될 수 있어서 매우 효과적이다.

마지막단에서 이런 슬러지의 분말들이 호퍼에 모아지게 되고, 이것은 다시 스크류드라이버에 의하여 인출되면서 분말화가 촉진된다. 이렇게 건조된 슬러지 분말을 그 상태에 따라 다시 분말화하는 공정을 추가할 수도 있다.

건조단계의 건조공정에서 열풍을 순환시키는 것이 여러 가지로 유리하다. 열풍은 물을 증발시킬 수 있는 온도로 가열하고, 수증기가 포함된 열풍은 스증기의 액화온도 이하로 냉각되어 수증기가 물로 응축되고, 수증기가 제거된 건조열풍은 가열기에 의하여 다시 가열되는데 이는 대기 중의 공기보다 고온이기 때문에 소정의 온도로 가열하는데 소요되는 에너지가 절약된다. 또 냉각기에서 응결된 물도 높은 온도를 가진 것이므로 응결수를 드레인라인(37)으로 회수하여 공기 또는 슬러지 를 예열할 수가 있다. 뿐만아니라, 슬러지에 포함되어 있다가 증발되는 유해가스가 있는 경우 또는 미세한 분진이 열풍과 함께 배출되는 경우에는 공해를 이르키기 때문에 폐기가스 처리장치가 필요하게 되는데 본 발명과 같이 열풍을 순환시키게 되면 공해를 방지하고 폐기가스 처리장치의 용량을 작게 할 수가 있어서 경제적이 된다.

열풍을 순환시키지 않고 대기 중으로 배출하는 경우에는 탈취필터와 미세집진기를 사용하여 배기할 열풍에 포함된 미세입자들을 회수할 수도 있다.

냉각기에서 발생하는 응축수는 온도가 낮을 경우 전자파발생기를 냉각시키는 냉각수로 사용할 수도 있다.

도 1은 본 장치의 종단면을 보인 도면이고

도 2는 회전체의 단면도이다.

도면 부호의 간단한 설명

S : 건조공간

10: 드럼 11: 드럼지지대 13: 드럼경사지지대

20: 칸막이 회전체 21:횡축칸막이 22: 종축칸막이

23: 스크래퍼 24: 베어링 25: 감속기어모터

26: 스프로켓 28: 드럼입구 29: 드럼출구

30: 열풍공급수단 31:가열기 32, 33: 송풍기 (팬)

34: 냉각기 35: 공기배출라인 36: 밸브 37: 드레인 라인

40: 전자파공급수단 41: 전자파발생기 42: 도파관

43 : 더미로드 44: 전파 실링 부재 45: 튜너

50: 운반수단 51: 투입용 호퍼 52 : 투입기

54 : 배출기 55: 회수용 호퍼

Claims (10)

1. 건조할 물질을 인입하는 내부 건조공간을 가진 드럼, 상기 드럼에 결합되고 상기 건조공간에 가열용 열풍을 공급하는 열풍공급수단, 및 상기 드럼에 결합되고 상기 건조공간에 마이크로웨이브를 공급하는 전자파공급수단을 가진 건조 장치에 있어서,

   상기 드럼에는 외부에서 내부 건조공간으로 연결되는 입구와 내부 건조공간에서 드럼 외부로 연결되는 출구가 형성되어 있고, 상기 드럼은 드럼지지대에 의하여 경사지게 설치된 것이고,

   상기 드럼 내에 회전가능하게 설치되고, 종축칸막이와 횡축칸막이 다수개가 각각 일정한 간격으로 가로세로로 결합되어 드럼 내면과 건조공간을 연결하는 열린 사각공간 다수 개를 형성하고, 상기 드럼의 원주 내면에 밀착되어 회전하는 원통형의 회전체와,

   상기 회전체와 상기 드럼에 결합되고, 상기 회전체를 상기 드럼에 대하여 회전시키는 구동력을 공급하는 구동수단과,

   상기 드럼에 결합되어, 드럼 입구를 통하여 슬러지를 건조공간으로 공급하고, 건조공간에서 건조된 슬러지를 수집하여 드럼의 출구로 인출하는 운반수단을 가지는 슬러지 건조 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 운반수단은,

   상기 드럼의 입구에 결합되어, 건조할 슬러지를 드럼 내 건조공간으로 이송하는 인입용 스크류이송장치와,

   상기 드럼의 출구에 결합되어, 상기 회전체로부터 드럼 내의 출구 측에서 낙하하는 건조된 슬러지를 호퍼로 수집하여 배출하는 인출용 스크류이송장치를 포함하는 것이 특징인 슬러지 건조 장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 회전체는,

   드럼 내면에 붙은 슬러지를 긁어내기 위하여 종축칸막이에 부착시킨 스크래퍼를 추가로 포함하는 것이 특징인 슬러지 건조 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 열풍공급수단은,

   상기 드럼의 출구에 결합되어 드럼 내의 가열된 공기가 통과할 때 습기를 제거하는 냉각장치와,

   상기 냉각장치와 상기 드럼 입구에 결합되어, 냉각장치에서 냉각된 공기를 통과시키며 가열하는 가열장치와,

   상기 드럼의 출구와 입구에 결합되거나, 또는 드럼의 입구 또는 출구에 결합되고, 상기 냉각장치와 상기 가열장치에 결합되거나 또는 냉각장치 또는 가열장치에 결합되어, 상기 드럼의 출구에서 가열된 공기를 흡입하여 상기 냉각장치와 가열장치를 통과하게 한 후 다시 상기 드럼의 입구를 통하여 건조공간으로 공기가 이동되도록 하는 송풍팬을 포함하고,

   상기 전자파공급수단은,

   마이크로전자파를 발생하는 전자파발생기와,

   상기 전자파발생기에 결합되어 상기 마이크로전자파를 상기 드럼의 건조공간으로 발사하는 도파관을 포함하는 것이 특징인 슬러지 건조 장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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