KR101562851B1

KR101562851B1 - 폐 그래파이트 재활용방법

Info

Publication number: KR101562851B1
Application number: KR1020140035468A
Authority: KR
Inventors: 문지훈; 홍상휘; 도레미; 이승욱
Original assignee: 재단법인 경북하이브리드부품연구원
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-26
Also published as: KR20150111731A

Abstract

본 발명은 폐 그래파이트(graphite, 흑연, 이하 "흑연"으로 통칭함) 재활용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐 흑연을 수거한 후 수거된 폐 흑연을 소결, 분쇄, 건조, 성형 등의 공정을 이용하여 흑연부품, 단열재 등으로 제조하여 재사용할 수 있도록 한 폐 그래파이트 재활용방법에 관한 것으로, 도가니 표면에서 실리콘카바이드(SiC)를 분리하기 위한 실리콘카바이드(SiC) 분리단계; 분리된 폐 흑연을 분쇄 및 건조하는 단계; 분쇄 및 건조된 폐 흑연을 프레스 성형하여 블록으로 제조하는 블록제조단계; 제조된 블록의 강도를 높이기 위하여 소결하는 소결단계; 소결된 블록을 고순화하기 위한 고순화 처리단계; 및 제품으로 만드는 제품가공단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐 그래파이트 재활용방법{Recycling of waste graphite method}

본 발명은 폐 그래파이트(graphite, 흑연, 이하 "흑연"으로 통칭함) 재활용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐 흑연을 수거한 후 수거된 폐 흑연을 소결, 분쇄, 건조, 성형 등의 공정을 이용하여 흑연부품, 단열재 등으로 제조하여 재사용할 수 있도록 한 폐 그래파이트 재활용방법에 관한 것이다.

일반적으로 수정과 같은 결정구조를 가지는 육방정계에 속하는 광물로 석묵이라고도 한다.

흑색을 띠며 금속광택을 가진다. 전기의 양도체, 연필심·도가니·전기로·아크 등의 전극 등에 사용되며, 연필심·도가니·전기로·아크 등의 전극 등에 사용되며 활마재(滑磨材,부드러운 물질을 갈아,문질러 만든 제품:연필심)로도 사용된다.

그리고 석묵이라고도 한다. 화학성분은 C이다. 거의 순수한 탄소로 이루어지며 다이아몬드와 동질이상(同質異像)이다.

인상·편상(片狀)의 결정을 이루지만, 대부분은 괴상·토상(土狀)으로 때로는 콩 모양인 경우도 있다.

굳기 1 이하, 비중 1.9∼2.3으로 연하며 지방 모양의 감촉이 있고, 편상의 것은 휜다. 흑색으로 불투명하고 금속광택을 가지며, 조흔색(條痕色)은 흑색이다.

모양에 따라 인상흑연(鱗狀黑鉛)과 토상흑연(土狀黑鉛)으로 나눈다.

인상흑연은 결정편암이나 편마암과 함께 산출되며, 흔히 그것에 수반되는 석회암 속에 산재한다.

토상흑연은 화강암·섬록암·유문암·편마암 등 속에 맥 또는 렌즈 모양을 이루고 산출되며, 접촉변질작용(接觸變質作用)에 의하여 석탄에서 변성하여 탄층과 수반하여 산출된다.

흑연은 다양하게 사용되는 만큼 다양한 대체물질이 존재한다. 그러나 흑연은 대부분이 내화재, 브레이크 라이닝 등처럼 재사용되기 어려울 정도로 "소모"되므로 재활용율이 매우 낮다. 단지 전극은 사용 후 전극을 다시 제조하거나 미정질 흑연의 대체용으로 사용이 가능하다.

양극에 쓰이는 합성흑연 대신 타이타늄이 쓰이고, 전지에는 리튬, 망간, 희토류 등이 사용된다. 제철 및 제강용 탄소함량 조절용으로는 하소된 석유코크스, 안쓰라사이트(anthracite), 이미 사용된 전극 등이 대체 가능하다.

화재의 지연제(遲燃濟) 로는 삼수산화알루미늄(ATH; aluminum trihydrite), 산화안티몬, 보레이트(borate), 브로마인(bromine), 크롬철석(chromite), 규조토, 마그네사이트, 마그네시아, 진주암, 인산염암, 경석 및 질석 등이 사용된다. 마찰제로는 중정석, 보오크사이트, 알루미나, 점토(아타풀자이트, 카올린, 세피올라이트), 석류석, 석고, 운모, 경석, 납석, 실리카, 점판암, 질석, 규회석, 저어콘 등이 사용된다.

윤활제로는 리튬, 운모, 이황화몰리브덴, 활석 등이 사용된다. 내화재로는 홍주석, 보오크사이트, 크롬철석, 남정석, 마그네사이트, 감람석, 엽납석, 내화점토, 실리카, 규선석, 저어콘 등이 쓰인다

본 발명에서는 흑연을 이용하여 제작되는 도가니를 재사용할 수 할 수 있도록 하다.

종래에는 도가니를 제조할 때 도가니의 표면에 산화방지를 목적으로 실리콘카바이드(SiC)를 코딩하여 도가니를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 도가니를 재사용하고자할 때 종래에는 코팅된 실리콘카바이드(SiC)를 도가니에서 분리하는 방법이 없었다.

이에 따라 폐 흑연을 재사용하지 못하고, 분쇄하여 폐기함으로써 자원이 낭비되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결 및 개선하고자 발명된 것으로 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 폐 흑연을 수거한 후 수거된 폐 흑연을 소결, 분쇄, 건조, 성형 등의 공정을 이용하여 흑연부품, 단열재 등으로 제조하여 재사용할 수 있도록 한 폐 그래파이트 재활용방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성들을 통하여 여러 가지 실시 예를 구현할 수 있게 된다.

본 발명인 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법은

도가니 표면에서 실리콘카바이드(SiC)를 분리하기 위한 실리콘카바이드(SiC) 분리단계;

분리된 폐 흑연을 분쇄 및 건조하는 분쇄건조단계;

분쇄 및 건조된 폐 흑연을 프레스 성형하여 블록으로 제조하는 블록제조단계; 및 블록을 제품으로 만드는 제품가공단계;를 포함하는 것을 특징으로 GKSE

그리고 본 발명인 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법의 실리콘카바이드(SiC) 분리단계는 수집한 폐 도가니를 소결기를 이용하여 1800℃에서 소결하여 도가니의 표면에 코팅된 실리콘카바이드(SiC)를 녹여 증발시킨 후 황산을 이용하여 도가니의 표면에 남은 실리콘카바이드(SiC)를 부식시켜 제거하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명인 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법의 분쇄건조단계는 표면에 코팅된 실리콘카바이드(SiC)을 분리한 폐 흑연을 분쇄기를 이용하여 분쇄하는 것으로, 10㎛로 분쇄한 후 분무건조(spray drying , 噴霧乾燥) 하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명인 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법의 블록화단계는 분쇄 및 건조된 폐 흑연을 블록화하는 단계로 소결단계와 소결된 블록을 고순화하기 위한 고순화단계와, 프레스 성형단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명인 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법의 블록화단계의 소결단계는 소결기를 이용하여 1200 ~ 1400℃로 가열하여 소결하는 단계;

고순화단계는 소결 후 다시 2200℃로 가열하여 불순물을 제거하는 단계; 및

프레스 성형단계는 고순화 과정이 끝난 폐 흑연을 성형프레스에서 100 ~ 120MPa로 압축하여 블록으로 만드는 단계인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 갖는다.

본 발명 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법은 폐 흑연을 수거한 후 수거된 폐 흑연을 소결, 분쇄, 건조, 성형 등의 공정을 이용하여 흑연부품, 단열재 등으로 제조하여 재사용함으로써 낭비되는 자원을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐 그래파이트 재활용과정을 나타낸 블록도이다.

이하에서 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대한 구성의 결합 및 작용관계를 상세하게 설명한다.

본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

본 발명은 도가니 표면에서 실리콘카바이드(SiC)를 분리하기 위한 실리콘카바이드(SiC) 분리단계(S100); 분리된 폐 흑연을 분쇄 및 건조하는 분쇄건조단계(S300); 분쇄 및 건조된 폐 흑연을 블록화하는 블록화단계(S500); 및 블록을 NC가공하여 제품으로 만드는 제품가공단계(S700);를 포함한다.

실리콘카바이드(SiC) 분리단계는 수집한 폐 도가니를 소결기를 이용하여 1800℃에서 소결하여 도가니의 표면에 코팅된 실리콘카바이드(SiC)를 녹여 증발시킨다.

이후 황산을 이용하여 도가니의 표면에 남은 실리콘카바이드(SiC)를 부식시켜 제거한다.

분쇄건조단계는 표면에 코팅된 실리콘카바이드(SiC)를 분리한 폐 흑연을 분쇄기를 이용하여 분쇄하는 것으로, 10㎛로 분쇄한 후 분무건조(spray drying , 噴霧乾燥) 한다.

블록화단계는 분쇄 및 건조된 폐 흑연을 블록화하는 단계로 소결단계(S510)와 소결된 블록을 고순화하기 위한 고순화단계(S530)와, 프레스 성형단계(S550)로 이루어진다.

소결단계는 소결기를 이용하여 1200 ~ 1400℃로 가열하여 소결하는 단계이다.

고순화단계는 소결 후 다시 2200℃로 가열하여 불순물을 제거하는 단계이다.

프레스 성형단계는 고순화 과정이 끝난 폐 흑연을 성형프레스에서 100 ~ 120MPa로 압축하여 블록으로 만든다.

제품가공단계는 만들어진 블록을 NC가공기를 이용하여 자동차 부품 등과 같은 흑연제품을 만드는 단계이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims

수집한 폐 도가니를 소결기를 이용하여 1800℃에서 소결하여 도가니의 표면에 코팅된 실리콘카바이드(SiC)를 녹여 증발시킨 후 황산을 이용하여 도가니의 표면에 남은 실리콘카바이드(SiC)를 부식시켜 제거하되 상기 도가니 표면에서 실리콘카바이드(SiC)를 분리하기 위한 실리콘카바이드(SiC) 분리단계;
상기 실리콘카바이드(SiC) 분리단계의 상기 도가니 표면에서 분리된 폐 흑연을 분쇄 및 건조하는 분쇄건조단계;
상기 분쇄건조단계에서 분쇄 및 건조된 상기 폐 흑연을 블록화하는 블록화단계; 및
상기 블록화단계에서 블록화된 블록을 제품으로 만드는 제품가공단계를 포함한 구성으로 이루어진 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 분쇄건조단계는 표면에 코팅된 실리콘카바이드(SiC)를 분리한 폐 흑연을 분쇄기를 이용하여 분쇄하는 것으로, 10㎛로 분쇄한 후 분무건조(spray drying , 噴霧乾燥) 하는 것을 특징으로 하는 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법.
제1항에 있어서, 상기 블록화단계는 분쇄 및 건조된 폐 흑연을 블록화하는 단계로 소결단계와 소결된 블록을 고순화하기 위한 고순화단계와 프레스 성형단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법.
제4항에 있어서, 상기 블록화단계의 소결단계는 소결기를 이용하여 1200 ∼ 1400℃로 가열하여 소결하는 단계;
상기 고순화단계는 소결 후 다시 2200℃로 가열하여 불순물을 제거하는 단계; 및
상기 프레스 성형단계는 고순화 과정이 끝난 폐 흑연을 성형프레스에서 100∼120MPa로 압축하여 블록으로 만드는 단계인 것을 특징으로 하는 폐 그래파이트(graphite, 흑연) 재활용방법.