KR101269904B1 - 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치 - Google Patents

순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐콘크리트 등의 건설폐기물로부터 순환골재를 생산함에 있어서, 순환골재에 혼합되어 있는 폐종이, 폐비닐, 폐플라스틱 등의 이물질을 효과적으로 제거함과 동시에, 순환골재의 표면에 묻어 있거나 순환골재에 혼합되어 있는 폐콘크리트 성분으로 인한 높은 알카리성을 효과적으로 저감함으로써, 순환골재의 재활용 비율을 향상시킬 수 있는 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치에 관한 것이다.
본 발명에서는 송풍기와 상향이동 콘베이어 밸트장치를 구비하여, 폐콘크리트 또는 폐아스팔트 콘크리트의 분쇄물에 1차적으로 풍력을 가하여 분쇄물에 혼합된 폐종이 등의 경량 이물질을 제거한 후, 진동스크린 장치에 의해 순환골재의 알카리 발현에 비교적 적은 영향을 미치는 20mm 초과 크기의 분쇄물과 알카리 발현에 주요 원인이 되는 20mm 이하 크기의 분쇄물을 분리하고, 20mm 이하 크기의 분쇄물은 연속하여 스크류와 이산화탄소 가스 공급을 위한 노즐을 구비한 스크류 믹서장치에 의해 이산화탄소(CO2) 가스와 접촉시켜 촉진탄산화 반응에 의하여 알카리를 저감시켜 순환골재를 생산할 수 있는 장치 및 방법이 제공된다.

Description

순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치{Apparatus for the Foreign Substance Removal and Alkali Reduction of Recycled Aggregate}
본 발명은 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 폐콘크리트 또는 폐아스팔트 콘크리트 등의 건설폐기물로부터 순환골재를 생산함에 있어서, 순환골재에 혼합되어 있는 폐종이, 폐비닐, 폐플라스틱 등의 이물질을 효과적으로 제거함과 동시에, 순환골재의 표면에 묻어 있거나 순환골재에 혼합되어 있는 폐콘크리트 성분으로 인한 높은 알카리성을 효과적으로 저감함으로써, 순환골재의 재활용 비율을 향상시킬 수 있는 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치에 관한 것이다.
구조물의 해체 및 신축 등의 증가에 따라 발생되는 건설폐기물량 또한 매년 증가추세에 있다. 국내 폐기물 발생량 중 가장 많이 차지하고 있는 건설폐기물의 재활용을 위하여 국가적으로 건설폐기물 중에서도 폐콘크리트 또는 폐아스팔트 콘크리트 를 파쇄하여 생산하는 순환골재의 재활용을 정책적으로 지원하여 현재 활발한 재활용 시도가 이루어지고 있다.
순환골재는 그 표면에 시멘트가 부착되어 있는데, 시멘트가 표면에 부착되어 있는 순환골재가 공기 중에 노출되거나 물과 반응하게 되면 pH가 급격하게 상승하여 강알카리성을 띄게 된다. 또한 폐콘크리트를 파쇄하는 과정이나 운반하는 과정 등을 거치는 동안에 순환골재에는 폐종이, 폐비닐, 폐플라스틱 등의 이물질들이 포함되어 있다.
따라서 자원으로서 가치가 있는 순환골재를 효과적으로 생산하여 폐콘크리트 등의 건설폐기물 재활용 촉진을 위해서는 순환골재에 혼합되어 있는 이물질을 제거하여 품질을 향상시켜야 하며, 순환골재가 높은 알카리성을 띄는 문제를 해결해야만 한다.
순환골재의 재활용 촉진을 위하여 다양한 종래의 장치 및 방법이 개발되고 있으나, 이는 단순히 순환골재에 함유되어 있는 이물질만을 선별적으로 제거하거나 또는 파쇄 등의 물리적 방법을 이용하여 순환골재를 재활용하기 위한 것에 그치고 있다. 순환골재의 알카리성을 저감하기 위해서, 아래의 선행기술문헌에서 소개하는 국내 특허 제10-0970431호와 같이 순환골재에 이산화탄소 가스를 접촉시켜 탄산화하는 기술이 개발되었다.
그러나 이러한 종래 기술에서는 체망 등을 이용한 이물질 분리장치와, 순환골재를 탄산화시키는 장치가 각각 별개의 장치로 이루어져 있으므로, 순환골재로부터의 이물질 분리하고 더 나아가 순환골재의 알카리성을 저감시키기 위해서는 각각 별개의 장치를 별도 구비하여 이물질 분리 공정과 알카리 저감 공정을 순차적으로 별도 진행하여야만 한다. 따라서 종래 기술에서는 별개의 장치를 구비하기 위하여 넓은 작업 공간의 확보가 필요하였으며, 2개의 공정을 연속하여 진행하기 위해서는 1단계의 공정을 마친 순환골재를 다음 단계가 진행되는 장치로 공급하기 위한 콘베이어와 같은 추가적인 이송부재가 필요하였다. 그러므로 이러한 종래 기술에 의해서는 순환골재의 생산에 오랜 시간이 소요되었으며, 비용도 많이 소요되어 순환골재의 경제성이 좋지 않았다.
대한민국 등록특허 제10-0970431호(2010. 07. 15. 공고) 참조
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 건설폐기물을 재활용하여 순환골재를 생산함에 있어서 이물질 분리 공정과 알카리 저감 공정이 하나의 장치에서 동시에 이루어지도록 함으로써, 2개 공정의 분리 및 각각의 공정을 위한 장치의 개별 설치로 인한 비용 부담을 줄이고 순환골재 생산을 위한 장치의 설치공간을 최소화함으로써 순환골재의 경제성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 폐콘크리트 또는 폐아스팔트 콘크리트의 분쇄물에 1차적으로 풍력을 가하여 분쇄물에 혼합된 폐종이 등의 경량 이물질을 제거한 후 순환골재의 알카리 발현에 비교적 적은 영향을 미치는 20mm 초과 크기의 분쇄물과 알카리 발현에 주요 원인이 되는 20mm 이하 크기의 분쇄물을 분리하여, 20mm 이하 크기의 분쇄물은 연속하여 이산화탄소(CO2) 가스와 접촉시켜 촉진탄산화 반응에 의하여 알카리를 저감시켜 순환골재를 생산할 수 있는 장치 및 방법이 제공된다.
구체적으로 본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상부에 폐콘크리트 또는 폐아스팔트 콘크리트의 분쇄물이 투입되는 분쇄물 투입구가 형성되어 있는 챔버와; 상기 챔버 내에서 상기 분쇄물 투입구의 아래쪽에 설치되어 분쇄물에 바람을 불어주는 송풍기와; 상기 챔버 내에서 상기 분쇄물 투입구의 아래쪽에 설치되어 분쇄물 투입구로 투입되어 낙하된 분쇄물이 부딪치게 되며 분쇄물에 포함된 경량 이물질이 송풍기의 바람에 의해 밀착되었을 때 밀착된 경량 이물질을 상향으로 이송시키켜 챔버의 외부로 배출시키는 상향이동 콘베이어 밸트장치와; 상기 챔버 내에 배치되어 상기 상향이동 콘베이어 밸트장치에 부딪친 후 낙하된 분쇄물로부터 20mm 초과 크기의 분쇄물을 선별하는 분리망을 가지고 있는 진동스크린 장치와; 스크류 장치를 구비하고 있고 이산화탄소 가스가 공급되는 노즐이 내부에 설치되어 있어 상기 진동스크린 장치의 분리망을 통과한 20mm 이하 크기의 분쇄물을 상기 스크류의 회전 작용에 의해 이동시키면서 노즐을 통해 공급되는 이산화탄소 가스와 접촉시키는 스크류 믹서장치를 포함하여 구성됨으로써, 분쇄물로부터 순환골재를 생산하는 과정에서 경량 이물질 제거공정과 이산화탄소 가스 접촉에 의한 알카리 저감공정이 하나의 장치에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치가 제공된다. 또한 본 발명에서는 이러한 장치를 이용하여 순환골재의 이물질을 제거하고 알카리를 저감시키는 방법이 제공된다.
위와 같은 본 발명에 있어서, 상기 상향이동 콘베이어 밸트장치의 밸트는 망눈을 가지는 메쉬형 밸트로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 의하면 분쇄물에 혼입된 이물질은 송풍기와 상향이동 콘베이어 밸트장치에 의해 순환골재로부터 분리 배출되며, 20mm 초과의 순환골재는 진동스크린 장치에 의하여 별도로 분리되어 외부로 배출되고, 20mm 이하의 순환골재는 진동스크린 장치를 거쳐 스크류 믹서장치로 유입되어 이산화탄소(CO2) 가스와 접촉하여 중성화됨으로써 알카리성이 저감된 순환골재로서 배출되므로, 경량 이물질의 선별 제거공정과 순환골재의 이산화탄소 가스 접촉에 의한 알카리 저감공정이 단일 장치 내에서 이루어지도록 구성되어 있으며, 따라서 장치의 컴팩트화를 달성하여 장치설치 공간절약 및 제작비용의 절감 효과가 발휘되며, 그에 따라 순환골재의 경제성이 향상되는 효과도 발휘된다.
도 1은 본 발명에 따른 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치를 이용하여 순환골재를 생산하는 과정을 보여주는 개략적인 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 참고로 아래의 기재에서 "폐콘크리트"라는 용어는 일반적인 폐콘크리트 뿐만 아니라 폐아스팔트 콘크리트도 포함하는 의미로 사용되었다.
도 1에는 본 발명에 따른 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치(1)의 구성을 보여주는 개략도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 3에는 본 발명에 따른 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치(1)를 이용하여 순환골재를 생산하는 과정을 보여주는 개략적인 흐름도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치(1)에서는 폐콘크리트 등의 분쇄물로부터 폐종이, 폐비닐, 폐플라스틱 등의 경량 이물질의 분리제거 공정과, 이산화탄소 가스와의 접촉에 의한 알카리 저감 공정이 이루어진다. 구체적으로 본 발명에 따른 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치(1)는, 상부에 분쇄물 투입구(11)가 형성되어 있는 챔버(10)와, 상기 챔버(10) 내에서 상기 분쇄물 투입구(11)의 아래쪽에 설치되어 분쇄물에 바람을 불어주는 송풍기(22)와, 상기 챔버(10) 내에서 상기 분쇄물 투입구(11)의 아래쪽에 설치되어 분쇄물 투입구(11)로 투입되어 낙하된 분쇄물로부터 경량 이물질이 송풍에 의해 가압되어 이동하게 되는 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)와, 상기 챔버(10) 내에 배치되어 분쇄물로부터 20mm 초과 크기의 분쇄물을 선별하는 분리망(31)을 가지는 진동스크린 장치(30)와, 스크류(41)를 구비하고 있어 상기 진동스크린 장치(30)의 분리망(31)을 통과한 20mm 이하 크기의 분쇄물을 상기 스크류(41)의 회전 작용에 의해 이동시키면서 이산화탄소 가스와 접촉시키는 스크류 믹서장치(40)를 포함하여 구성된다.
구체적으로 상기 챔버(10)는 내부에 공간을 가지는 상자형 부재로서, 상기 챔버(10)의 상부에는 분쇄물이 투입되는 분쇄물 투입구(11)가 형성되어 있다. 상기 분쇄물 투입구(11)로는 순환골재의 생산을 위하여 폐콘크리트를 분쇄한 분쇄물이 투입된다.
상기 분쇄물 투입구(11) 아래쪽으로 상기 챔버(10) 내에는 송풍기(22)와, 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)가 구비되어 있다. 상기 송풍기(22)는 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 전방에 위치하여 밸트 방향으로 강한 바람을 불어준다. 상기 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)에서 밸트는 상승하는 방향으로 움직인다. 상기 분쇄물 투입구(11)를 통해서 투입된 분쇄물은 낙하하는 과정에서, 분쇄물에 혼합되어 있던 폐종이, 폐플라스틱, 폐비닐 등 경량 이물질은 송풍기(22)의 바람에 의해 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 밸트에 밀착된다. 특히, 분쇄물 투입구(11)로 투입된 분쇄물은 낙하하면서 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 밸트에 부딪칠 수 있는데, 밸트에 부딪친 낙하물이 다시 튕기면서 분쇄물에 포함되어 있던 경량 이물질이 추가적으로 송풍기(22)의 바람에 의해 밀려서 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 밸트에 밀착하거나 또는 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 후방으로 날려서 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 후방에 형성되어 있는 이물질 배출구(12)를 통해 챔버(10)의 외부로 배출된다.
상기 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)에서 밸트는 상승하는 방향으로 움직이므로, 송풍기(22)의 바람에 의해 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 밸트에 밀착된 경량 이물질은 밸트의 상향 이동과 함께 상향으로 이동하게 되고, 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 후방에 형성되어 있는 이물질 배출구(12)를 통해 챔버(10)의 외부로 배출된다. 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)에서 상기 밸트는 망눈을 가지는 메쉬형 밸트로 이루어지는 것이 바람직한데, 이와 같이 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 밸트가 메쉬형 밸트로 이루어진 경우, 밸트의 상면으로 송풍이 가해질 때, 바람이 밸트를 통과하게 됨에 따라 경량 이물질이 더욱 강하게 밸트 표면에 밀착하게 되고 또 그 밀착 상태를 유지할 수 있게 된다. 따라서 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)에 의한 경량 이물질의 이송이 매우 효율적으로 이루어지게 된다.
경량 이물질이 제거된 분쇄물은 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)에 부딪친 후 계속 낙하하여, 챔버(10) 내에 구비된 진동스크린 장치(30) 위로 떨어지게 된다. 상기 진동스크린 장치(30)의 상면에는 20mm 크기의 망눈을 가지는 분리망(31)이 구비되어 있다. 또한 상기 진동스크린 장치(30)는 진동모터(도시되지 않음)를 구비하여 상기 분리망(31)에 진동을 가할 수 있게 구성되어 있다. 부재번호 32는 진동스크린 장치(30)에 구비된 진동스프링(32)이다. 따라서 진동스크린 장치(30)의 상면 즉, 분리망(31) 위로 떨어진 분쇄물은 분리망(31)에 의해 체가름되어 20mm 초과 크기의 분쇄물과 20mm 이하 크기의 분쇄물로 구분된다. 즉, 20mm 초과 크기의 분쇄물은 분리망(31) 위에 남게 되고, 알카리성 발현의 주요 원인이 되는 20mm 이하 크기의 분쇄물은 분리망(31)을 통과하게 되는 것이다. 도면에 도시된 것처럼 분리망(31)은 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)가 설치된 방향과 반대 방향 즉, 전방으로 하향 경사져 있으므로, 분리망(31)을 통과하지 못하고 분리망(31)에 남아 있는 분쇄물 즉, 20mm 초과 크기의 순환골재는 경사를 따라 이동하여 별도로 모아진다.
한편, 분리망(31)을 통과한 20mm 이하 크기의 분쇄물은 진동스크린 장치(30)의 아래에 위치하는 스크류 믹서장치(40)로 유입된다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 진동스크린 장치(30)에서 상기 분리망(31)의 아래에는 수집판(33)이 구비되어 있어, 분리망(31)을 통과한 분쇄물은 수집판(33)으로 모이게 된다. 상기 수집판(33)은 전방을 향하여 하향 경사져 있는 것이 바람직한데, 이러한 수집판(33)의 경사와, 진동스크린 장치(30)의 진동에 의해, 수집판(33)에 모인 20mm 이하 크기의 분쇄물은 이동하게 되어, 상기 스크류 믹서장치(40)로 투입된다. 상기 스크류 믹서장치(40)는 통형상의 부재로서, 그 내부공간 내에는 회전에 의해 분쇄물을 전진시키는 스크류(41)가 구비되어 있고, 이산화탄소 가스를 공급하는 노즐(42)이 구비되어 있으며, 분쇄물 유입구(45)가 형성되어 있다. 분리망(31)을 통과하여 상기 수집판(33)에 모인 한 20mm 이하 크기의 분쇄물은 스크류 믹서장치(40)의 분쇄물 유입구(45)를 통해 스크류 믹서장치(40) 내로 유입되고, 스크류(41)가 회전하면서 유입된 분쇄물은 이동하게 된다. 이 때, 분쇄물의 이동방향은 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)가 설치된 방향 즉, 후방이 되는 것이 바람직하다. 이는 분쇄물을 오랜 시간동안 이산화탄소 가스와 접촉시키는데 유리하기 때문이다.
이와 같이 스크류(41)의 회전에 의해 스크류 믹서장치(40)에서 분쇄물이 후방으로 이송되는 과정에서, 이산화탄소 공급 탱크(50)와 연통되어 있는 노즐(42)을 통해서 이산화탄소 가스가 스크류 믹서장치(40) 내로 공급되고, 그에 따라 스크류(41)에 의해 이동되는 분쇄물은 이산화탄소 가스와 지속적으로 접촉하면서 이산화탄소 가스에 의한 중성화 즉, 알카리 저감 공정이 진행된다. 이와 같이 이산화탄소 가스와 지속적으로 접촉하면서 스크류(41)에 의해 이송된 분쇄물 즉, 20mm 이하 크기의 순환골재는 스크류 믹서장치(40)에 형성된 배출구(44)를 통해서 외부로 배출된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치(1)에는 이물질을 제거할 수 있는 수단과, 이물질이 제거된 순환골재를 이산화탄소 가스와 접촉시켜 알카리를 저감시키는 수단이 모두 구비되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치(1)라는 하나의 장치에서 이물질 제거공정과, 알카리 저감공정이 모두 순차적으로 이루어지는 것이다. 따라서 본 발명에 의하면, 2개의 공정을 각각 수행하기 위한 별도의 장치를 구비함으로 인한 장치 설치 공간의 부족 문제를 해결할 수 있고, 또 하나의 공정을 마친 후에 다른 공정을 위해 순환골재를 이송하기 위한 추가적인 이송수단을 구비할 필요가 없게 된다. 그러므로 본 발명에 의하면 이물질이 제거되어 품질이 향상된 순환골재를 단일 장치로 용이하고 경제적으로 생산할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. 즉, 본 발명에 의하면 순환골재의 이물질 제거 공정과 알카리 저감을 위한 공정이 단일 장치에서 수행되므로, 장치를 컴팩트화시킬 수 있으며, 그에 따라 장치설치 공간절약 및 제작비용 절감이라는 우수한 효과가 발휘되는 것이다.
10: 챔버
20: 상향이동 콘베이어 장치
30: 진동스크린 장치
40: 스크류 믹서장치

Claims (3)

  1. 폐콘크리트의 분쇄물이 투입되는 분쇄물 투입구(11)가 형성되어 있는 챔버(10)와;
    상기 챔버(10) 내에서 상기 분쇄물 투입구(11)의 아래쪽에 설치되어 분쇄물에 바람을 불어주는 송풍기(22)와;
    상기 챔버(10) 내에서 상기 분쇄물 투입구(11)의 아래쪽에 설치되어 분쇄물 투입구(11)로 투입되어 낙하된 분쇄물에 포함된 경량 이물질이 송풍기(22)의 바람에 의해 밸트에 밀착되었을 때, 밀착된 경량 이물질을 상향으로 이송시켜 챔버(10)의 외부로 배출시키는 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)와;
    상기 챔버(10) 내에서 상기 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 아래쪽에 배치되고 분리망(31)을 가지고 있어, 분쇄물 투입구(11)로부터 낙하된 분쇄물을 상기 분리망(31)에 의해 체가름하는 진동스크린 장치(30)와;
    내부 공간에 스크류(41)를 구비하고 있고 이산화탄소 가스가 공급되는 노즐(42)이 내부에 설치되어 있어 상기 진동스크린 장치(30)의 분리망(31)을 통과한 분쇄물이 내부 공간으로 투입되면, 투입된 분쇄물을 상기 스크류(41)의 회전 작용에 의해 이동시키면서 노즐(42)을 통해 공급되는 이산화탄소 가스와 접촉시키는 스크류 믹서장치(40)를 포함하여 구성됨으로써,
    분쇄물로부터 순환골재를 생산하는 과정에서 경량 이물질 제거공정과 이산화탄소 가스 접촉에 의한 알카리 저감공정이 하나의 장치에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리망(31)은 20mm 크기의 망눈을 가지는 것을 특징으로 하는 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상향이동 콘베이어 밸트장치(20)의 밸트는 망눈을 가지는 메쉬형 밸트로 이루어진 것을 특징으로 하는 순환골재의 이물질 제거 및 알카리 저감장치.
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