KR101442098B1 - 석고보드용 원지의 회수방법 및 석고보드용 원지의 회수장치 - Google Patents
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Abstract
석고코어 및 이것에 접착된 석고보드용 원지(原紙)를 포함하는 석고보드 폐재(廢材)로부터 석고보드용 원지를 연속하여 효율적으로 회수하기 위한 석고보드용 원지의 회수방법을 제공한다. 석고보드용 원지의 회수방법은, 석고보드 폐재를 파쇄하는 공정, 파쇄된 석고보드 폐재로부터 석고부분 및 석고보드용 원지의 종이조각을 분리하는 공정, 및 분리된 종이조각을, 종이조각에 부착된 석고부분을 제거하기 위해, 회전드럼형의 세정장치를 사용하여 수세하는 공정을 포함한다.
Description
본 발명은, 석고보드용 원지의 회수방법 및 석고보드용 원지의 회수장치에 관한 것이다.
석고보드는 방·내화성(防·耐火性), 차음성 등을 가지며, 경제적이기 때문에, 건축용 자재로서 많이 이용되고 있다. 이러한 석고보드는, 석고를 주체로 하는 코어재(이하, 「코어」라 함)를 석고보드용 원지(이하, 「원지」라 함)로 피복하여 얻어지는 판형상의 구조물로서, 두께가 12.5mm인 석고보드 제품은, 약 93중량%(이하, 「%」라고 생략함)의 석고 및 약 7%의 원지로 구성되어 있다. 상기 석고보드는, 건축물의 도처에 사용되고 있으며, 건축현장에서는 사용부위의 치수에 맞추어 절단된 나머지 단재(端材) 등(이하, 「폐재(廢材)」라 함, 신축현장에서 발생하는 폐재를 「신축폐재」라 함, 해체현장에서 발생하는 폐재를 「해체폐재」라 함)이 발생된다. 신축폐재의 발생량은, 건축시 사용량의 약 10%로 추정되며, 석고보드의 연간 사용량이 약 500만톤임을 고려할 때, 약 50만톤의 신축폐재가 산업폐기물로서 발생되게 된다. 또한, 기존 건축물의 해체로 인해 발생하는 해체폐재의 발생량은, 사단법인 석고보드 공업회의 추정에 따르면 2002년도에는 약 90만톤이었으며, 앞으로 해체폐재의 발생량은 증가될 것으로 예상된다.
이들 폐재 중, 신축폐재에 대해서는 일본 환경청에서 인가된 광역재생이용업 루트 및 각 도(都) 도(道) 부(府) 현(縣) 지사에서 인가된 중간처리업 루트에 의해, 재활용 루트가 확립되어 있으며, 신축폐재 발생량의 약 50%는 새로운 석고보드 제조용 원료에 이용되고 있다. 한편, 남은 신축폐재 및 해체폐재에 대해서는, 다른 산업폐기물과 마찬가지로 매립 등에 의해 처분되고 있다. 그러나, 종이가 부착된 폐석고보드는, 관리형 산업폐기물로서 취급되고 있으며, 매립처분장소의 부족이나 건설 재활용법의 시행에 따라, 한층 더 분별 재활용의 추진이 사회적으로 요망되고 있다.
이상과 같이, 앞으로 폐재의 재활용율이 증가할 것으로 예상되고 있는데, 현재 석고보드 폐재의 원료석고에 대한 재활용은, 우선 석고보드 폐재를 10cm 평방(square) 정도의 크기로 거칠게 분쇄하고, 다음으로 거칠게 분쇄된 석고보드 폐재를 수cm 평방 정도의 크기로 미세하게 분쇄하고, 필요에 따라 분쇄된 폐재를 체로 걸러, 분쇄된 폐재로부터 석고보드용 원지(原紙)의 종이조각을 분리하고, 그 후 분쇄된 석고보드 폐재의 석고를 통상의 석고보드용 원료의 석고에 배합함으로써 이루어진다.
그러나, 석고부분(石膏分)이 이수(二水)석고 그대로일 때, 분쇄된 폐재를 체로 거르면, 분리된 종이조각에 부착된 석고부분의 중량은, 종이조각 중량의 50% 이상이며, 체로 거른 폐재를, 더욱 체로 걸러도 종이조각에 부착된 석고부분은 5 ~ 10%만 감소할 뿐이다. 종이조각에 석고부분이 부착되는 원인은, 이수석고의 석고부분이 바늘형상 결정이며, 석고보드용 원지의 종이조각에 확실히 침투하기 때문이라고 생각된다. 덧붙여, 석고보드 폐재가 눅눅하거나, 젖어 있는 경우에는 폐재를 수송하는 수송장치에 대한 폐재의 부착이나, 체 장치가 막히는 등의 트러블이 발생하기 쉽다는 문제점이 있었다.
또한, 폐재의 재활용율이 5% 정도로 낮을 경우에는, 종이부분의 전체량을 그 대로 재활용하더라도 그다지 문제는 없다. 그러나, 폐재의 재활용율이 약 10% 이상이라면, 종이부분의 전체량의 재활용은, 제품 코어중의 종이부분 함유율이 증가하여, 석고보드 제품의 방화(防火)성능이 저하되는 경우가 있고, 석고보드의 제조에 있어서 더욱 많은 양의 혼합반죽수(混練水)를 필요로 하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 제품의 코어 부분에 종이조각이 여기저기 보이게 되어, 석고보드 제품의 외관도 나빠진다는 문제점이 있다. 이와 같이, 종이부분의 전체량의 재활용은, 방화에 있어서, 생산성 및 품질 등의 점에서 한계가 있다. 이로써, 폐재의 재활용율을 향상시키기 위해서는, 폐재로부터 종이부분을 제거하는 것은 불가피해지고 있다.
한편, 석고보드 폐재로부터 분리된 종이조각에 대해서는, 종이조각에 부착된 석고부분이 적을수록, 보다 많은 종이조각을 휴지(故紙) 원료, 농업용(비료용) 원료 및 기타 산업의 용도로 재활용할 수 있다. 따라서, 석고보드 폐재로부터 석고부분을 거의 함유하지 않는 종이조각을 분리하는 방법이 요망되고 있다.
본 출원에 따른 발명에 관련된 선행기술문헌으로서는, 다음의 특허문헌 1 및 2를 들 수 있다.
특허문헌 1은, 석고코어의 적어도 일부에 석고보드용 원지가 부착되어 있는 석고보드 폐재를 가열한 후, 석고보드 폐재에 물을 부어 석고코어로부터 석고보드용 원지를 분리시키고, 분리된 석고보드용 원지 및 석고코어를 구성하는 석고를 각각 회수하는 것을 특징으로 하는, 석고보드 폐재로부터 석고보드용 원지 및 석고를 회수하는 방법을 개시한다.
여기서, 원지의 회수방법으로는 가열한(및 냉각한 후) 석고보드 폐재를 수조에 침지시키고, 수면에 부상하는 종이를 회수하는 방법(부상분리법), 가열한 석고보드에 물을 가하는 방법 등이 개시되어 있다. 또한, 이 문헌은 실시예로서 소(燒)석고가 부착되어 있는 종이조각의 전체량(1.31kg)을 20리터의 물 속에 투입하고, 가볍게 교반한 후에, 종이조각을 체 위에 회수하는 조작을 3회 반복함으로써, 종이조각에 부착된 소석고를 완전히 세정할 수 있어, 석고가 부착되어 있지 않은 종이조각(건조중량 693g)이 얻어졌다는 것이 개시되어 있다.
그러나, 석고가 부착되어 있는 종이조각을 연속적으로 수세(水洗)처리하는 구체적인 수단 및 조건은, 개시되어 있지 않으며 시사되어 있지도 않다.
또한, 특허문헌 2는 회전가능하게 가로로 걸쳐진 통기통수(通氣通水) 드럼의 일단에 지료 입구를, 타단에 지료(紙料) 출구를 각각 가지며, 통기통수 드럼내의 지료로 세정수를 공급하는 장치를 설치한 지료세정장치에 있어서, 상기 통기통수 드럼의 내주면을 따라 둘레방향으로 연장되는 플래시보드(堰板)를 축방향으로 간격을 두고 배치하는 동시에, 인접하는 플래시보드 사이에, 지료액을 드럼 회전방향으로 긁어내는 긁기판을 둘레방향으로 간격을 두고 배치하고, 상기 지료 입구로부터 투입된 지료가, 상기 플래시보드 사이에 형성된 각 세정영역을 차례대로 넘어서 상기 지료 출구에 이르는 동시에, 상기 플래시보드 사이의 각 세정영역에서 통기통수 드럼의 회전에 따라 상기 긁기판에 의한 지료의 둘레방향으로의 긁어냄과 중력에 의한 낙류(落流)를 반복하는, 섬유부분의 분산효과와 치환세정효과(탈잉크와 먼지제거효과)를 비약적으로 향상시킬 수 있는 회전드럼형 세정장치를 개시한다.
그러나, 석고보드 폐재의 예비파쇄 및 종이조각 분리와 같은 전(前)처리를 실시한 후에, 분리된 종이조각의 세정에 회전드럼형 세정장치를 적용하는 것은 전혀 개시되어 있지 않으며, 시사도 되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 석고보드 폐재로부터 석고보드용 원지의 종이조각을, 연속하여 효율적으로 회수할 수 있는 석고보드용 원지의 회수방법 및 석고보드용 원지의 회수장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수방법은, 석고코어 및 이것에 접착된 석고보드용 원지를 포함하는 석고보드 폐재로부터 상기 석고보드용 원지를 회수하는 석고보드용 원지의 회수방법으로서, 상기 석고보드 폐재를 파쇄하는 공정, 파쇄된 상기 석고보드 폐재로부터 석고부분 및 상기 석고보드용 원지의 종이조각을 분리하는 공정, 및 분리된 상기 종이조각을, 상기 종이조각에 부착된 석고부분을 제거하기 위해, 회전드럼형의 세정장치를 사용하여 수세하는 공정을 포함하고, 상기 분리된 종이조각을 상기 회전드럼형의 세정장치에 도입하기 전에, 상기 분리된 종이조각을 세정수의 일부에 미리 분산하거나 또는 혼합하는 공정을 더 포함한다.
본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수장치는, 석고보드 폐재를 파쇄하는 장치, 파쇄된 상기 석고보드 폐재로부터 소성 석고부분 및 종이조각을 분리하는 장치, 분리된 상기 종이조각을, 상기 종이조각에 부착된 소성 석고부분을 제거하기 위해, 수세하는 회전드럼형의 세정장치 및 수세된 상기 종이조각을 탈수하는 장치를 포함하고, 상기 분리된 종이조각을 수세하기 전에, 상기 분리된 종이조각을 물에 분산하거나 또는 혼합하는 장치를 더 구비한다.
본 발명에 따르면, 석고보드 폐재로부터 석고보드용 원지의 종이조각을, 연속하여 효율적으로 회수할 수 있는 석고보드용 원지의 회수방법 및 석고보드용 원지의 회수장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에서의 석고보드 폐재의 처리공정을 나타낸 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에서의 석고보드 폐재의 처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에서의 석고보드 폐재의 처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제 1 형태는, 석고코어 및 이것에 접착된 석고보드용 원지를 포함하는 석고보드 폐재로부터 상기 석고보드용 원지를 회수하는 석고보드용 원지의 회수방법으로서, 상기 석고보드 폐재를 파쇄하는 공정, 파쇄된 상기 석고보드 폐재로부터 석고부분 및 상기 석고보드용 원지의 종이조각을 분리하는 공정, 및 분리된 상기 종이조각을, 상기 종이조각에 부착된 석고부분을 제거하기 위해, 회전드럼형의 세정장치를 사용하여 수세하는 공정을 포함한다.
상기 석고보드용 원지의 회수방법은, 바람직하게는 상기 파쇄된 석고보드 폐재 또는 상기 분리된 종이조각을 소성(燒成)하는 공정을 더 포함하며, 상기 소성하는 공정은 상기 수세하는 공정 이전에 수행된다.
상기 석고보드용 원지의 회수방법은, 바람직하게는 수세된 상기 종이조각을 탈수하는 공정을 더 포함한다.
상기 석고보드용 원지의 회수방법은, 바람직하게는 상기 분리된 종이조각을 상기 회전드럼형의 세정장치에 도입하기 전에, 상기 분리된 종이조각을 세정수의 일부에 미리 분산하거나 또는 혼합하는 공정을 더 포함한다.
상기 석고보드용 원지의 회수방법에 있어서, 바람직하게는 상기 분리된 종이조각의 중량에 대한 상기 세정수에서의 새로운 물(新水)의 중량비는 1:5 ~ 1:100의 범위에 있다.
상기 석고보드용 원지의 회수방법에 있어서, 바람직하게는 상기 분리된 종이조각을 세정수의 일부에 미리 분산하거나 또는 혼합하는 공정에서, 상기 분리된 종이조각의 중량에 대한 상기 세정수의 일부의 중량비는 1:1 ~1:15의 범위에 있다.
상기 석고보드용 원지의 회수방법에 있어서, 바람직하게는 상기 종이조각을 탈수하는 공정은, 상기 수세된 종이조각을 압착하는 동시에 탈수하는 것을 포함한다.
본 발명의 제 2 형태는, 석고보드용 원지의 회수장치로서, 석고보드 폐재를 파쇄하는 장치, 파쇄된 상기 석고보드 폐재로부터 소성 석고부분 및 종이조각을 분리하는 장치, 분리된 상기 종이조각을, 상기 종이조각에 부착된 소성 석고부분을 제거하기 위해, 수세하는 회전드럼형의 세정장치, 및 수세된 상기 종이조각을 탈수하는 장치를 포함한다.
상기 석고보드용 원지의 회수장치는, 바람직하게는 상기 파쇄된 석고보드 폐재를 소성하는 장치를 더 포함한다.
상기 석고보드용 원지의 회수장치는, 바람직하게는 상기 분리된 종이조각을 수세하기 전에, 상기 분리된 종이조각을 물에 분산하거나 또는 혼합하는 장치를 더욱 구비한다.
상기 석고보드용 원지의 회수장치에 있어서, 바람직하게는 상기 탈수하는 장치는, 상기 수세된 종이조각을 압착하는 동시에 탈수하는 장치이다.
다음으로, 본 발명의 실시형태를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에서의 석고보드 폐재의 처리공정을 나타낸 플로우차트이며, 도 2는 본 발명의 실시형태에서의 석고보드 폐재의 처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수방법이 적용되는 대상으로서의 석고보드는, 일반적으로 석고코어의 측면이 석고보드용 원지로 피복된 구조를 가지며, 석고보드 폐재의 형상은 판형상, 덩어리형상 또는 분말형상이다.
본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수방법을 적용하기 전의 단계로서, 대상이 되는 수집된 석고보드 폐재로부터 이물질을 제거하는 처리 등이 이루어진다. 이와 같이 하여 준비된 폐재는, 본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수방법의 공정을 따라 다음과 같이 처리된다.
[파쇄공정]
특히, 판형상이나 덩어리형상의 석고보드 폐재의 경우에는, 폐재를 균일하게 가열할 수 있는 크기로 하기 위해, 가열공정 전에 파쇄공정을 수행한다. 파쇄공정에서는 석고보드 폐재가 적절한 크기로 파쇄된다. 파쇄방법은 특별히 한정되지 않으며, 파쇄는 통상의 압축, 충격, 전단, 마찰 및 절단 등에 의해 이루어진다. 본 발명에서는, 4축(軸) 분쇄기가 적절히 사용된다. 석고보드 폐재의 파쇄 정도는, 석고코어와의 원지의 접착면에 석고가 부착되거나 또는 일부 밀착된 상태여도 되고, 파쇄된 석고코어를 균일하게 가열할 수 있는 크기이면 된다. 석고보드 폐재의 파쇄조각의 길다란 직경은, 바람직하게는 100mm 이하이며, 더욱 바람직하게는 20mm 이하이다.
[소성(燒成)공정]
파쇄된 석고보드 폐재를 다음의 소성공정으로 보낸다. 이 경우, 파쇄된 석고보드 폐재를 그대로 가열해도 되지만, 파쇄공정후의 종이조각을 체로 걸러 체에 의해 미리 분리된 종이조각만을 소성해도 된다. 즉, 파쇄된 석고보드 폐재를 가열하기 전에, 이 파쇄된 석고보드 폐재를 체로 걸러 체를 통과한 석고(이수석고)의 분말을 석고원료로서 재이용하고, 체 위에 남은 석고가 부착된 원지만을 소성공정으로 보낼 수도 있다. 이와 같은 체의 공정을 채용하면, 석고보드 폐재 처리의 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 소성공정으로 파쇄품을 반송하는 도중에, 금속제거용의 자석 또는 자력선별기 등을 이용하여, 원지로부터 금속이물질 등을 제거하는 것이 추천된다.
본 발명의 소성공정에서의 가열방법으로서는, 파쇄된 석고보드 폐재를 로터리 킬른(rotary kiln; 회전 가마) 등을 이용하여 직접 가열해도 되며, 샤프트 킬른(shaft kiln; 선 가마) 등을 이용하여 간접적으로 가열해도 된다. 또한, 가열온도는 석고(이수석고)를 반수(半水)석고 또는 반수석고 중에 가용성 무수(無水)석고를 일부 포함하는 형태(소(燒)석고)로 전이할 수 있는 온도이면 되고, 예컨대 100 ~ 200℃의 범위이다. 바람직한 가열온도의 범위는 130 ~ 190℃이다. 상기 범위의 온도에서는, 통상적으로 0.25 ~ 3시간, 바람직하게는 1 ~ 2시간, 석고보드 폐재를 가열하는 것이 바람직하다.
이수석고의 100g의 물에 대한 용해도는, 3℃에서 0.181g이며, 50℃에서는 0.204g이기 때문에, 석고보드 폐재를 그대로 물로 세정할 수 있다. 그러나, 예컨대 β형 반수석고의 용해도는, 3℃에서 1.006g이며, 50℃에서 0.426g이고, 따라서 상기 소성공정에서 이수석고를 소석고로 전이함으로써, 석고부분은 물에 대해 더욱 용이하게 용해되기 때문에, 이후의 수세공정에서의 수세효과를 더욱 높일 수 있다.
또, 본 발명의 바람직한 실시형태로서, 상기의 파쇄공정과 소성공정을 동시에 수행할 수도 있다. 또한, 파쇄공정 및/또는 소성공정에, 석고와 보드 원지를 분리시키는 공정을 조합시키는 것도 가능하다.
이와 같은 방법으로서는 예컨대, 소정 온도로 가열된 챔버내에서 석고보드 폐재를 파쇄하는 방법을 들 수 있다. 또한, 더욱 소정 온도와 풍량의 열풍을 불어 넣음으로써, 파쇄 및 소성을 실시하는 동시에 석고와 보드원지의 분리를 촉진시킴으로써, 이들 복수의 공정을 일시에 효율적으로 수행할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수방법에서는 소성공정을 생략해도 된다.
[분리공정]
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 세정공정으로 이행하기 전에, 가열된 파쇄한 석고보드 폐재를 건식의 체로 쳐서 분리하는 등의 공정에 따라, 석고보드용 원지 및 석고부분을 러프하게 분리하여 석고보드용 원지의 종이조각을 회수한다. 이 때의 분리법은, 건식의 임의의 방법이면 되고, 예컨대 진동 체 또는 회전 체를 사용하는 방법을 들 수 있다. 체눈의 크기는 2 ~ 20mm이며, 5 ~ 8mm가 바람직하다. 회수한 소석고는, 석고보드 등의 원재료로서 재이용할 수 있다. 본 실시형태에서는 5mm의 원심 체를 사용한다.
가열한 석고보드 폐재를 체공정으로 걸러, 체를 통과한 소석고분말을 회수하고, 체위에 남은 소석고가 부착된 종이조각만을 다음의 수세공정의 장소까지 수송한다. 이와 같이 하여 분리된 수세전의 종이조각에는, 통상적으로 약 20 ~ 50 중량%(이하, 단순히 %로 표시함)의 석고부분이 부착되어 있다.
종이조각을 수송할 때에는, 통상적으로 사용되는 연속수송수단을 채용할 수 있으며, 예컨대 벨트식 내지는 버킷(bucket)식 컨베이어 또는 스네이크 컨베이어(snake conveyor), 스크류방식의 수송수단, 및 공기수송 등을 들 수 있다. 예컨대, 공기수송에서는 수송되는 종이조각을, 공기를 매체로 하여 이용하고, 관형상의 수송로를 통해 수송하지만, 종래부터 일반적으로 사용되고 있는 저압수송(저밀도수송)방식이 바람직하다. 저압수송방식은, 수송용 공기의 속도 에너지를 이용하는 수송방식이며, 종이조각의 수송풍속은 수송되는 종이조각 및 수송거리에 따라, 5 ~ 50m/초 정도인 것이 필요하며, 종이조각은 배관내부를 부유하면서 날아다닌다. 공기원으로는 압력변동에 대해 비교적 일정한 풍량의 공기를 공급하는 루트 송풍기(roots blower)를 채용한다. 저압수송방식으로는, 양압(正壓)인 관내의 압력으로 종이조각을 수송하는 압송식, 음압(負壓)으로 종이조각을 수송하는 흡인식, 더욱이 양압 및 음압의 조합으로 종이조각을 수송하는 흡인압송식을 들 수 있으며, 이들 중 어느 것이라도 이용할 수 있다. 종이조각의 수송풍속은 5 ~ 50m/초이며, 수송물과 수송공기의 혼합비는 5 이하이고, 수송배관의 길이는 10 ~ 300m이다. 이러한 공기수송일 때에도, 자석 또는 자력선별기 등을 이용하거나, 또는 종이조각 및 이물질의 비중차를 이용하여 다시 종이조각으로부터 금속 이물질 등을 분별하는 것이 바람직하다.
[수세공정]
분리공정을 통해 회수된 종이조각은 다음으로 수세공정에 의해 세정된다. 본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수방법에서의 종이조각의 수세공정에서는, 회전드럼형의 세정장치를 사용한다. 여기서, 회전드럼형의 세정장치는, 예컨대 회전가능하게 가로로 걸쳐진 통기통수 드럼의 일단에 종이조각 입구를 가지며, 통기통수 드럼의 타단에 종이조각 출구를 가지고, 통기통수 드럼내의 종이조각으로 세정수를 공급할 수 있는 장치이다. 상술한 바와 같이, 석고보드 폐재에 예비 파쇄 및 종이조각 분리를 포함하는 전처리를 실시한 후에, 회전드럼형의 세정장치를 사용하여 분리된 종이조각을 수세한다. 회전하는 통형상의 체로서의 회전드럼형 세정장치에서는, 가로로 걸쳐진 통기통수 드럼을 회전시키는 동시에, 드럼의 종이조각 입구로부터 종이조각을 드럼내에 투입하여, 종이조각 출구로부터 종이조각을 배출시킨다. 이 때, 종이조각이 종이조각 입구로부터 종이조각 출구에 이르는 동안에 있어서, 종이조각에 세정수를 공급하는 동시에 종이조각을 포함하는 세정수를 교반하여, 종이조각으로부터 제거된 석고부분을 포함하는 세정수를, 드럼 둘레벽을 통해 드럼 밖으로 배출한다. 이와 같은 회전드럼형의 세정장치로는, 일본 특허공개공보 평8(1996)-176985호 및 일본 특허공개공보 평11(1999)-189981호 등에서 개시되어 있는 세정장치를 적절히 사용할 수 있다.
회전드럼의 회전수는 적절히 설정되는데, 통상적으로 1 ~ 50rpm이고, 드럼의 체구멍의 크기는 80메쉬(약 0.177mm) ~ 5mm이며, 공급되는 종이조각의 중량에 대한 세정수의 중량비는 5 ~ 100배의 범위이고, 바람직하게는 10 ~ 60배이다. 또, 회전드럼의 회전수가 높을수록, 물에 의한 석고의 치환효과, 즉 세정효과가 높아지는 경향이 있다. 또한, 세정수는 회전드럼의 내부통 및 외부통으로부터 공급해도 되며, 앞단 부분의 종이조각 세정에 사용한 석고부분을 포함하는 물(이하, 「뽀얀 물(白水)」라 함)을 순환시켜 재이용하고, 뒷단 부분에 새로운 물을 이용하면, 세정처리공정 전체에서 사용하는 새로운 물의 총 사용량을 감소시킬 수 있다.
이렇게 공급된 종이조각의 중량에 대한 세정수의 중량비가 5배 미만이면, 종이조각에 부착된 석고수에 의한 충분한 치환효과를 얻을 수 없으며, 최종 세정품(종이조각)의 석고부착량을 저감시키기가 곤란하다. 한편, 이 중량비가 100배를 초과하면, 세정효과의 향상은 낮으며, 사용하는 새로운 물의 양이 많아지게 되어 새로운 물의 사용량의 증가는 경제적으로 효율적이지 않다.
본 발명에서는, 수세전의 종이조각을 회전드럼내에 투입할 때, 앞 공정에서 가열에 의해 건조한 종이조각을 그대로 투입해도 된다. 그러나, 이러한 경우에는 건조된 종이조각이 드럼내에서 세정수에 접촉했을 때, 종이조각들이 응집하여 덩어리를 형성하고, 그 후 수(水) 세정에서도 종이조각이 충분히 분리 및 분산되지 않기 때문에, 원하는 세정효과를 얻을 수 없는 경우가 있다. 이러한 문제를 회피하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 종이조각을 회전드럼에 투입하기 전에, 종이조각을 미리 세정수의 일부로 적셔두거나 또는 세정수에 분산 내지는 혼합시킨다. 바람직한 실시형태로서, 교반수단을 구비한 탱크식 교반세정조에 물을 넣어 두고, 탱크식 교반세정조의 물에 종이조각을 투입하면서, 탱크식 교반세정조내의 물을 교반한다. 그리고, 미리 물로 적셔진 또는 물에 분산 내지는 혼합된 종이조각을 회전드럼내에 투입한다. 이와 같이 하여 드럼내에서 종이조각들이 응집하지 않고, 복수의 종이조각이 충분히 분리되어, 교반에 의해 물로 세정된다. 종이조각을 세정수의 일부에 미리 적셔 두거나 또는 물에 분산 내지는 혼합하는 공정에 있어서, 분리된 종이조각의 중량에 대한 세정수의 일부 중량비는, 1 : 1 ~ 1:15이며, 바람직하게는 1:3 ~ 1:10이다. 이 중량비가 1:1 이하이면, 회전드럼내에서 종이조각들의 응집을 충분히 회피할 수 없는 경우가 있다. 한편, 이 중량비가 1:15를 초과하면, 종이조각의 분산효과는 지나치게 충분해질 뿐만 아니라, 예비의 분산 내지는 혼합을 위한 장치가 커진다.
또, 본 발명에서는 세정수의 일부 또는 전부로서 온수 또는 열수를 사용할 수 있다. 더욱이 필요에 따라, (염산수용액 등의)약산성수 등을 사용해도 된다. 이들 세정수를 구별하여 사용함으로써, 종이조각에 부착된 석고부분(이수석고 또는 반수석고(소석고))을 효율적으로 용해시켜, 즉 물로 치환하여 종이조각을 세정할 수 있다.
[탈수공정]
세정공정후에 종이조각은 탈수처리된다. 본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수방법에서의 탈수공정에 이용되는 탈수방법으로서는, 롤러에 의해 종이조각을 압축하거나 또는 압착하는 방법, 원심분리기를 사용하는 방법 등과 같은 통상적인 탈수수단을 이용할 수 있다. 본 발명의 바람직한 형태에서는, 탈수수단으로서 압착기를 사용한다. 압착기로서는 종이조각의 압축 또는 압착 등의 방법에 의해, 종이조각에 포함된 수분을 감소시키는 임의의 압착기를 이용할 수 있으며, 가령, 제지(製紙) 등의 목적으로 통상적으로 이용되고 있는 스크류 프레스(screw press) 등을 들 수 있다. 스크류 프레스의 스크류 회전수는 적절히 선택되는데, 바람직하게는 대략 3 ~ 20rpm이다. 상기 탈수공정에 의해, 수분중에 용해되어 함유되어 있는 석고부분의 농도를 대폭(약 0.2중량% 정도) 저하시킬 수 있으며, 그 결과 종이조각에 포함되는 석고부분도 감소시킬 수 있다.
이상의 본 실시형태의 공정은, 예컨대 도 2에 나타낸 바와 같은 구성의 장치에 의해 실시할 수 있으며, 석고보드 폐재에 혼입된 이물질 등을 제거하는 처리, 석고보드 폐재의 파쇄, 파쇄된 석고보드 폐재의 소성, 폐재로부터 종이조각의 분리(선별), 수(水) 중에서의 종이조각의 예비분산, 종이조각의 세정, 세정된 종이조각의 탈수 및 탈수된 종이조각의 회수의 각 공정을 통해, 석고보드 폐재가 차례대로 연속적으로 처리된다.
이상 설명한 세정공정에 의해, 석고보드 폐재로부터 석고보드용 원지의 종이조각을, 연속해서 효율적으로 회수할 수 있다. 즉, 석고가 부착된 종이조각으로부터, 석고부분이 거의 부착되어 있지 않은 종이조각을 연속해서 회수할 수 있다. 또한, 물로 세정된 종이조각을 압착탈수함으로써, 함수율이 적은 종이조각을 얻을 수 있다. 또한, 파쇄된 석고보드 폐재 또는 분리된 종이조각만을 소정 조건하에서 소성하여, 종이조각에 부착된 이수석고를 반수석고로 전이시킨 후에, 수세 및 탈수 공정을 실시함으로써, 석고보드용 원지의 종이조각에서의 석고의 함유량을 한층 더 저감시킬 수 있다. 즉, 석고의 함유량이 더욱 적은 종이조각을 분리 및 회수할 수 있다. 결과적으로, 종래기술에 따른 배치(batch)식 처리에 비해 종이조각의 회수처리의 생산성이 매우 향상된다.
본 발명에 따르면, 사용하는 회전드럼형의 세정장치의 능력에 의존하는데, 석고의 부착량이 약 50중량%인 종이조각을 회전드럼형의 세정장치에 투입할 경우에는, 예컨대, 직경이 1.5m 및 길이가 3.0m인 회전드럼을 구비한 1대의 세정장치를 사용하여, 1시간당 약 100 ~ 400kg의 석고가 부착된 종이조각을 원하는 청정도까지 처리할 수 있다. 회전드럼의 직경 및/또는 길이를 크게 함으로써, 종이조각의 처리량도 증가시킬 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진 종이조각은, 휴지 원료, 농업용(비료용) 원료 및 기타 산업의 용도로 사용할 수 있기 때문에, 앞으로 배출량의 증대가 예상되는 석고보드 폐재의 재활용에 크게 공헌할 수 있는 가능성이 있다.
다음으로 본 발명에 따른 석고보드용 원지의 회수방법의 구체적인 실시예를 설명한다.
[실시예 1]
이물질을 제거한 석고보드 폐재를 4축 분쇄기에 투입하여 석고보드 폐재의 파쇄편의 긴 직경(長徑)이 20mm 이하가 되도록 석고보드 폐재를 파쇄하였다. 다음으로, 체구멍의 크기가 10mm인 회전체를 이용하여 석고보드용 폐재로부터 체 위에 석고보드용 원지의 종이조각을 분리하였다. 다음으로, 얻어진 종이조각을 로터리 킬른을 이용하여 150℃에서 2시간 동안 가열하고, 종이조각에 부착된 이수석고 전체를 소석고로 하였다. 또한, 가열된 종이조각을 체구멍의 크기가 5mm인 회전식 원심체에 걸러, 종이조각으로부터 소석고를 분리하고, 시험용 종이조각을 체 위에 선별하였다. 다음으로, 선별된 종이조각을 공기수송에 의해 사일로에 이송 및 수집하였다.
본 실시예 1에서의 수세공정에 있어서, 시판되는 회전드럼형의 세정장치를 이용하였다. 회전드럼형의 세정장치에 공급되는 종이조각의 양은 100kg/시(時)이며, 공급되는 새로운 물의 양은 500kg(0.5톤)/시이고, 체구멍의 크기 3mm, 회전수 20rpm의 조건에서 세정된 종이조각의 함수율 및 석고부분의 함유량을 측정하였다.
또한, 회전드럼형의 세정장치에 공급되는 종이조각의 석고부분(반수석고 또는 소석고)의 함유량은 31.3%였다. 또, 석고부분의 함유량은 다음과 같이 하여 산출하였다. 종이조각의 샘플 약 100g을 40℃에서 일정량 건조시키고, 건조된 종이조각의 중량을 측정하였다. 다음으로, 건조된 종이조각을 100메쉬(체구멍 크기 약 0.149mm) 체 위에서 수세하고, 반수석고를 가볍게 갈아서 으깨면서 흘려 보내고, 체 위에 남은 종이조각 및 종이분말을 다시 40℃에서 일정량 건조시키고, 건조된 종이조각 및 종이분말의 총 중량을 측정하였다. 그리고, 당초의 종이조각의 샘플의 중량에 대한 수세전후의 종이의 성분(종이 및 종이 분말)의 중량차를 석고부분의 함유량(%)으로 정의하였다.
수세후의 종이조각의 샘플에 포함되는 석고부분의 함유량은, 젖은 종이조각 샘플을 한번에 40℃에서 일정량 건조시키고 나서, 150℃에서 3시간 동안 가열함으로써, 함유하는 이수석고를 반수석고로 전이시킨 후, 상기의 방법으로 산출하였다.
또한, 종이조각 샘플의 함수율은, 수세후의 샘플을 40℃에서 일정량 건조함으로써 산출하였다.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서, 공급한 새로운 물의 양을 1톤/시(時)로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 석고보드용 원지를 처리하여, 종이조각의 함수(含水)율 및 석고부분의 함유량을 측정하였다.
[실시예 3 ~ 8]
상기 실시예 1의 수세후에, 스크류 프레스를 이용하여 종이조각에 포함되는 수분을 압착탈수하여 얻어진 종이조각의 함수율 및 석고부분의 함유량을 측정하였다.
또, 실시예 7 및 8에 있어서는, 수세공정에서 미리 종이조각을 물에 분산하거나 혹은 혼합하였다. 종이조각의 예비분산에 이용한 세정수의 일부량은, 종이조각 100kg/시에 대해 0.5 ~ 1.0톤/시의 범위였다.
[실시예 9 및 10]
실시예 9에 있어서는, 공급한 새로운 물의 양을 새로운 물에 의한 희석배율이 5배 미만(4배)이 되도록, 감소시킨 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 석고보드용 원지를 처리하여 종이조각의 함수율 및 석고부분의 함유량을 측정하였다.
실시예 10에 있어서는, 공급한 새로운 물의 양을 새로운 물에 의한 희석배율이 100배를 넘도록(110배), 증가시킨 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 석고보드용 원지를 처리하여, 종이조각의 함수율 및 석고부분의 함유량을 측정하였다.
[실시예 11 및 12]
실시예 1에서 사용한 파쇄공정후에 체로 거른 종이조각을, 소성을 실시하지 않는 대신에 종이조각에 롤러로 전단력을 부여하면서, 또는 종이조각에 진동을 부여하면서, 종이조각을 반복하여 체로 걸러, 이수석고로서의 석고의 종이조각에 대한 부착량이 약 37.1%(반수석고 환산으로 약 31.3%에 상당함)가 되도록 종이조각을 조제하였다.
실시예 8의 세정공정에 있어서, 소성공정을 적용하지 않은 종이조각을 사용하여, 공급한 종이조각의 양 100kg/시에 대한, 공급한 새로운 물의 양이 10톤/시(실시예 11) 또는 15톤/시(실시예 12)가 되도록, 종이조각의 수세처리를 실시하여 종이조각의 함수율 및 석고부분의 함유량을 측정하였다.
[비교예 1 ~ 2]
회전드럼형 세정장치를 사용하지 않고, 실시예와 마찬가지로 파쇄 및 소성된 종이조각 100kg을, 1톤(비교예 1) 또는 5톤(비교예 2)의 새로운 물이 공급된 수조에 투입하였다. 그리고, 종이가 석고부분과 분리되어 부상하거나 또는 부분적으로 물속에 부유하고, 석고부분이 침전하여 바닥에 쌓이기까지 오랫동안 정치(靜置)함으로써, 종이조각을 세정하였다. 세정된 종이조각을 회수하여 실시예와 마찬가지로 스크류 프레스로 압착탈수하였다. 얻어진 종이조각의 함수율 및 석고부분의 함유량을 측정하였다.
실시예 1 ~ 12 및 비교예 1, 2에서의 석고보드용 원지의 처리조건 및 측정값을 하기 표에 나타낸다.
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회전 드럼형 사용 유무 |
소성의 유무 |
종이조각 투입량 kg/시 |
새로운물 투입량 톤/시 |
희석 배율 |
예비수 분산의 유무 |
스크류 프레스의 유무 |
함수율 % |
석고 부착량 % |
| 블랭크 | - | 있음 | - | - | - | - | - | 31.3 | |
| 실시예 1 | 있음 | 있음 | 100 | 0.5 | 5 | 없음 | 없음 | 500 | 5.23 |
| 실시예 2 | 있음 | 있음 | 100 | 1 | 10 | 없음 | 없음 | 480 | 2.54 |
| 실시예 3 | 있음 | 있음 | 100 | 3 | 30 | 없음 | 있음 | 46.2 | 1.03 |
| 실시예 4 | 있음 | 있음 | 100 | 5 | 50 | 없음 | 있음 | 48.3 | 0.46 |
| 실시예 5 | 있음 | 있음 | 200 | 14 | 70 | 없음 | 있음 | 45.6 | 0.12 |
| 실시예 6 | 있음 | 있음 | 100 | 10 | 100 | 없음 | 있음 | 42.8 | 0.20 |
| 실시예 7 | 있음 | 있음 | 100 | 3 | 30 | 있음 | 있음 | 49.1 | 0.08 |
| 실시예 8 | 있음 | 있음 | 200 | 10 | 50 | 있음 | 있음 | 48.6 | 0.21 |
| 실시예 9 | 있음 | 있음 | 100 | 0.4 | 4 | 없음 | 있음 | 45.5 | 5.82 |
| 실시예 10 | 있음 | 있음 | 100 | 11 | 110 | 없음 | 있음 | 49.1 | 0.23 |
| 실시예 11 | 있음 | 없음 | 100 | 10 | 100 | 있음 | 있음 | 53.2 | 7.80 |
| 실시예 12 | 있음 | 없음 | 100 | 15 | 150 | 있음 | 있음 | 54.1 | 6.90 |
| 비교예 1 | 없음 | 있음 | 100 | 1 | 10 | - | 있음 | 48.8 | 8.40 |
| 비교예 2 | 없음 | 있음 | 100 | 5 | 50 | - | 있음 | 46.6 | 7.20 |
Claims (15)
- 삭제
- 삭제
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- 석고코어 및 이것에 접착된 석고보드용 원지(原紙)를 포함하는 석고보드 폐재(廢材)로부터 상기 석고보드용 원지를 회수하는 석고보드용 원지의 회수방법에 있어서,
상기 석고보드 폐재를 파쇄하는 공정;
파쇄된 상기 석고보드 폐재로부터 석고부분(石膏分) 및 상기 석고보드용 원지의 종이조각(紙片)을 분리하는 공정; 및
분리된 상기 종이조각을, 상기 종이조각에 부착된 석고부분을 제거하기 위해, 회전드럼형의 세정장치를 사용하여 수세(水洗)하는 공정을 포함하는 석고보드용 원지의 회수방법으로서,
상기 분리된 종이조각을 상기 회전드럼형의 세정장치에 도입하기 전에, 상기 분리된 종이조각을 세정수의 일부에 미리 분산하거나 또는 혼합하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 분리된 종이조각의 중량에 대한 상기 세정수에서의 새로운 물(新水)의 중량비는, 1:5 ~ 1:100의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 분리된 종이조각을 세정수의 일부에 미리 분산하거나 또는 혼합하는 공정에서,
상기 분리된 종이조각의 중량에 대한 상기 세정수의 일부의 중량비는 1:1 ~ 1:15의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 석고보드 폐재를 파쇄하는 장치;
파쇄된 상기 석고보드 폐재로부터 소성(燒成) 석고부분 및 종이조각을 분리하는 장치;
분리된 상기 종이조각을, 상기 종이조각에 부착된 소성 석고부분을 제거하기 위해, 수세하는 회전드럼형의 세정장치; 및
수세된 상기 종이조각을 탈수하는 장치를 포함하는 석고보드용 원지의 회수장치로서,
상기 분리된 종이조각을 수세하기 전에, 상기 분리된 종이조각을 세정수의 일부에 분산하거나 또는 혼합하는 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 탈수하는 장치는, 상기 수세된 종이조각을 압착하는 동시에 탈수하는 장치인 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 파쇄된 석고보드 폐재 또는 상기 분리된 종이조각을 소성하는 공정을 더 포함하며,
상기 소성하는 공정은, 상기 수세하는 공정 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수방법. - 제 4 항에 있어서,
수세된 상기 종이조각을 탈수하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 종이조각을 탈수하는 공정은, 상기 수세된 종이조각을 압착하는 동시에 탈수하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 파쇄된 석고보드 폐재를 소성하는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석고보드용 원지의 회수장치.
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