KR101574641B1 - 폐배터리 분해 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐배터리의 분해 공정을 완전 자동화하여 폐배터리의 분해 및 처리 시간을 감소시키고, 납, 플라스틱 등의 분해 순도를 향상시켜 재활용할 수 있으며, 분해 시 사용되는 분사수를 순환시켜 재사용함으로써, 폐배터리의 분해 및 처리 비용을 절감할 수 있는 폐배터리 분해 장치에 관한 것이다.

Description

폐배터리 분해 장치{DISASSEMBLING APPARATUS FOR WASTE-BATTERY}

본 발명은 폐배터리의 분해 공정을 완전 자동화하여 폐배터리의 분해 및 처리 시간을 감소시키고, 납, 플라스틱 등의 분해 순도를 향상시켜 재활용할 수 있으며, 분해 시 사용되는 분사수를 순환시켜 재사용함으로써, 폐배터리의 분해 및 처리 비용을 절감할 수 있는 폐배터리 분해 장치에 관한 것이다.

전차, 자동차 등에서 사용하고 있는 배터리는 알려진 바와 같이, 내측에 격리판 및 글라스매트에 의해 보호되며, 외부로 노출된 전극과 연결된 이산화납으로 만든 양극판 및 음극판을 설치하고, 케이스 내측의 빈 공간에 무색, 무취의 진한 황산을 정제수와 혼합한 전해액을 채워서 구성된다.

이러한 배터리의 경우 이산화납으로 만든 극판과 전해액에 포함되어 있는 황산이 황산화납과 물로 변화하는 화

학작용을 할 때 전기가 방출되고, 반대로 치환될 때 충전되는 작용을 반복하면서 사용하게 되는 것이다.

이러한 배터리는 사용환경에 따라서 대략 짧게는 2년에서 길게는 5년 정도의 사용수명을 가지는데 이는 상기의 화학작용과 치환이 반복되는 과정에서 전해액이 오손되고 이산화납으로 된 극판의 표면에 유산아연의 결정이 달라 붙어 화학작용 능력이 현저하게 떨어지게 되면서 배터리를 교환해야 하는 시기가 오게 되고, 이러한 배터리는 폐배터리로 분류가 된다.

그러나, 이러한 폐배터리의 경우 폐기물관리법시행규칙에 의거 폐산지정폐기물로 분류되어 있기 때문에 폐기가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 폐기물량이 급속하게 증가되면 매립장 부족현상이 심화되고 환경을 해치게 되는 문제점이 있다.

이러한 환경적인 문제점을 해결하고자 등록특허 제10-0584250(2006.05.22)『자동차용 폐배터리 재생방법』, 등록특허 제10-796376호(2008.01.14)『폐배터리 재생장치』등에서는 폐배터리를 재생시켜 다시 사용하는 방안이 논의되고 있으나,

이는 재생된 폐배터리는 효율면에서 신규 배터리에 비해 떨어져 사용자의 수요가 감소하고 있는 추세이다.

이와 관련하여 공개특허 제10-2004-0005769호(2004.01.16)『"배터리 재활용 방법"이 개시되고 있다.

즉 공개특허 제10-2004-0005769호는 자동차 폐배터리를 분해하고 납판을 추출하는 1 단계와; 상기 분리된 납판을 건조가열기에서 건조 가열하는 2 단계와; 상기 건조된 납판을 분쇄기에서 분쇄하는 3 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 폐배터리 재활용 방법과 상기 1단계에서 납판을 제외한 밧데리 플라스틱 뚜껑, 플라스틱 케이스 등은 분쇄기를 거쳐서 물속을 통과시켜서 물위에 뜨는 플라스틱을 수거하여 탈수기에서 20분 정도 탈 수 한 후 사출기에 인입하여 용융 사출하여 PP나 PE로 만들어 재활용하며, 터미널단자 커넥터 등은 수작업에 의하여 분리하여 연제련원료로 재사용하는 것을 특징으로 하는 폐배터리 재활용 방법에 관한 것이다.

상기 공개특허를 적용하기 위해선 통상 작업자가 수작업으로 각 부품들을 파기하여 분리시키면서 해체하는 방법이 선행되어야 하는데, 작업에 소요되는 시간이 길어질 뿐뿐만 아니라 연속적인 직업이 불가능하여 작업성이 불량한 문제점이 있었다.

특히, 폐 축전지에는 인체에 심각한 악영향을 미치는 유해성분이 포함되어 있을 뿐만 아니라 환경오염을 유발시키는 성분이 있으므로 작업상의 실수가 발생하는 경우에는 심각한 문제를 일으키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로써, 등록특허 제10-0942410호(2010.02.08) "폐배터리 재활용을 위한 구성물 분해방법"을 비롯하여 제3자의 공개특허 제10-2004-0005769호(2004.01.16) "폐배터리 재활용 방법" 등이 있다.

상기 종래 기술들은 통상 알려진 비중차를 이용해 각 재료들을 분리시키게 되는데, 이 경우, 비중차를 이용하기 위해 사용되는 물이 과도하게 사용되어 비용이 많이 들고, 오염된 물은 별도의 폐기물로써 따로 처리해야하는 문제점이 있으며, 특히 페이스트 응집물과 납의 침전에 따른 분리, 부유하는 플라스틱, 격리판의 분리가 한 곳에서 이루어져 분리되는 재료의 순도가 낮아 재활용 효율이 떨어지는 문제점 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

폐배터리의 분해 및 처리 비용, 시간을 감소시키고, 순도 높은 재료의 분해를 통해 재활용 효율을 증대시킬 수 있도록, 자력을 이용해 폐배터리의 철재류를 선별하는 제1 선별기와, 분쇄물을 2차에 걸쳐 분리시켜, 납과 페이스트 응집물이 각각 따로 분리, 배출되도록 하는 제1, 제2 분리기 및 침전조, 그리고 분리를 위한 분사수의 재사용이 가능하도록 하는 저수조를 포함하는 폐배터리 분해 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 메쉬망을 통과한 혼합물에서 페이스트 응집물 및 플라스틱과 격리판의 분리 성능을 향상시킬 수 있도록 가라앉은 페이스트 침전물이 배출되는 수용부와, 부유하는 플라스틱과 격리판을 각각 따로 분래 배출하는 스크류 컨베이어가 설치된 분리부로 구성된 제2 분리기를 포함하는 폐배터리 분해 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 부유하는 플라스틱의 분리, 배출 효율을 향상시킬 수 있도록 제1 분리기와 제2 분리기의 분리부에 각각 스크류 컨베이어 방향으로 플라스틱을 유동시키는 푸셔가 설치되어 있는 폐배터리 분해 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 제1 분리기에서 1차로 분리된 격리판과 물의 혼합물이 제2 분리기를 거치지 않고 탈수되어 격리판만을 따로 분리, 배출시킴으로써, 제2 분리기에 필요한 물의 사용량을 줄이고, 순도 높은 재료의 분리가 가능하도록 제1 분리기와 제2 분리기의 연결 배관 상에 탈수기가 설치되어 있는 폐배터리 분해 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치는

1차 분쇄된 폐배터리가 공급되는 공급기;

상기 공급기에서 이송되는 분쇄물들에서 자력을 이용해 철재류를 선별하는 제1 선별기;

상기 제1 선별기에서 이송된 분쇄물들을 2차 분쇄하는 분쇄기;

제1 메쉬망을 이용해, 상기 분쇄기에서 이송된 분쇄물들을 입자 크기에 따라 분리하는 제2 선별기;

상기 제2 선별기의 메쉬망에서 걸러진 분쇄물들에서 물과의 비중차를 이용해 납과, 플라스틱 및 격리판과 물의 혼합물을 각각 분리하여 배출하는 제1 분리기;

상기 제2 선별기부의 메쉬망을 통과한 혼합물에서 페이스트를 응집시키고, 물과의 비중차를 이용해 페이스트 응집물과, 플라스틱 및 격리판을 각각 분리하여 배출하는 제2 분리기;

상기 제2 분리기에서 이송된 페이스트 응집물과 물의 혼합물에서 페이스트 응집물을 침전시켜 페이스트 응집물과 물을 분리, 배출하는 침전조; 및

상기 침전조에서 배출된 물이 저장되며, 상기 분쇄기와, 상기 제2 선별기, 그리고 상기 제1 분리기로 저장된 물을 공급하여 분사수로 사용되도록 하는 저수조;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치에서

상기 제2 분리기는

상기 메쉬망을 통과한 혼합물이 수용되고, 바닥에 가라앉은 페이스트 응집물이 상기 침전조로 배출되는 배출구를 구비한 수용부와,

상기 수용부의 상부 일측과 연결되어 상기 혼합물이 수용되며, 수면 위에서 부유하는 플라스틱을 플라스틱 저장부로 배출시키는 제1 스크류 컨베이어와, 수면 하부에서 부유하는 격리판을 격리판 저장부로 배출시키는 제2 스크류 컨베이어가 설치되어 있는 분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치에서

상기 제1 분리기는 상부 일측에 수면 위에서 부유하는 플라스틱을 상기 플라스틱 저장부로 배출시키는 제3 스크류 컨베이어가 설치되어 있으며,

상기 분리부 및 상기 제1 분리기에는 각각

부유하는 플라스틱을 상기 제1, 제3 스크류 컨베이어 방향으로 유동시키는 푸셔가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치에서

상기 제1 분리기와 상기 제2 분리기를 연결하는 배출관에는

격리판과 물의 혼합물을 탈수하여, 탈수된 격리판을 상기 격리판 저장부로 분리, 배출시키며, 격리판이 분리된 물을 상기 제2 분리기로 배출시키는 탈수기가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치는 침전조에서 배출되는 물을 저장하여 분쇄기, 제2 선별기, 제1 분리기로 순환 공급하여 분사수로 사용함으로써, 분쇄, 분리 시 사용되는 물을 재사용하여, 오염된 물의 처리 비용 감소 및 환경오염을 방지하고, 플라스틱 및 격리판과 물의 혼합물을 각각 분리하여 배출하는 제1 분리기와, 페이스트 응집물, 플라스틱, 격리판을 각각 분리하여 배출하는 제2 분리기 및 페이스트 응집물에서 페이스트를 침전시켜 페이스트와 물을 분리하여 배출하는 침전조를 도입하여, 재료별로 다단계에 걸친 분리 작업이 이루어져 분해되는 재료의 순도를 향상시키며 분해 효율을 증대시킬 수 있고, 폐배터리의 대량 분해 및 처리가 가능함과 동시에, 분해 및 처리 비용, 시간을 절감할 수 있어 효용성이 매우 뛰어나다.

특히 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치는 비중차를 이용해 각 재료를 분리, 배출하는 작업이 단계별로 순차적으로 이루어짐에 따라, 비슷한 비중의 재료가 혼입되어 분리, 배출되는 것을 방지할 수 있으므로, 분리된 재료들에서 별도의 선별 작업을 거칠 필요가 없기 때문에 재료의 질 및 생산성이 매우 우수한 발명이다.

그리고 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치는 메쉬망을 통과한 혼합물이 수용되어 재료별로 분리, 배출되는 제2 분리기를 수용부와 분리부로 나누어 구성함으로써, 분리 효율을 향상시키고, 분리부의 바닥 및 스크류 컨베이어를 구성하는 스크류 컨베이어를 모두 경사지도록 형성함으로써, 비중이 높은 재료가 물과 함께 자중에 의하여 따로 분리, 배출될 수 있는 구조로 이루어져, 재료의 혼입 배출을 획기적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치는 제1 분리기 및 제2 분리기의 분리부에 각각 부유하는 플라스틱을 스크류 컨베이어 방향으로 유동시키는 푸셔를 설치하여, 플라스틱의 배출이 매우 용이하다.

나아가 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치는 제1 분리기에서 배출되는 물과 격리판의 혼합물이 제2 분리기로 공급되기 전에 탈수기를 통해 물과 격리판이 분리되도록 함으로써, 재사용되는 분사수의 양을 안정적으로 확보함과 동시에 격리판의 탈수 작업을 추가로 실시할 필요가 없다.

도 1은 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치의 구성을 개략적으로 도시한 개념도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 도면에서 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

설명에 앞서, 참고로 폐배터리의 구성을 살펴보면, 이는 75% 정도의 납판, 15% 정도의 전해액(폐산), 4% 정도를 차지하는 케이스를 비롯한 플라스틱 사출물과, 그리고 6% 정도를 차지하는 격리판(세퍼레이터)로 구성되는데(각 구성의 결합 등을 위한 철재류의 볼트 등을 더 포함),

상기 75%를 차지하는 납판은 납그리드(이하 '납'으로 통칭함.)와 페이스트(Paste)가 4:6 정도의 비율로 구성되어 있으며, 상기 페이스트는 10~200㎛의 크기를 가지는 미세 산화납가루이다.

그리고 플라스틱 사출물은 통상적으로 PP 및/또는 PE 등으로 이루어지며, 상기 격리판은 절연기능을 위하여 PVC가 함유된 경질 고무(PVC & Hard Rubber)로 이루어진다.

결국 액체 성분인 폐산을 제외한 구성물은 납과 페이스트, 플라스틱, 그리고 경질 고무로 이루어진다 할 것이고, 납과 페이스트는 비중이 통상 11 이상으로 가장 커 물에 가라앉으며, 플라스틱은 0.8 내지 0.9 정도의 비중으로 가장 가벼워 수면 위로 뜨게 되고, 배터리용 격리판으로 사용되는 경질 고무는 규소 성분 등이 포함되어 있어 비중이 1.2 정도로 수면 하부에 부유하는 정도로 가라앉게 된다.

이하 설명되는 본 발명은 폐산을 제외한 고체성분인 납, 페이스트, 플라스틱, 그리고 경질 고무(이하 '격리판'으로 통칭함.)를 개별적으로 분리시켜 각 재료들을 재활용할 수 있도록 하는 폐배터리 분해 장치에 관한 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 본 발명에 따른 폐배터리 분해 장치는 크게 1차 분쇄된 폐배터리가 공급되는 공급기(10)와, 제1 선별기(20), 분쇄기(30), 제2 선별기(40), 제1 분리기(50), 제2 분리기(60), 침전조(70) 및 저수조(80)로 구성된다.

먼저 상기 공급기(10)는 수거된 폐배터리를 모아서 1차 분쇄한 분쇄물이 공급되는 것으로, 호퍼 형태로 상부가 개구되어 1차 분쇄된 폐배터리가 투입되며, 공급기(10)에 진동 피더(11)가 설치되어 분쇄되어 뭉쳐있는 폐배터리 분쇄물을 고르게 펼쳐진 상태로 제1 선별기(20)의 벨트 컨베이어(21)로 이송시킨다.

그리고 상기 제1 선별기(20)의 벨트 컨베이어(21) 상부에는 전자 마그넷(22)이 설치되어 있어, 자력을 이용해 벨트 컨베이어(21)에 의하여 이송되는 분쇄물들에서 철재류만을 따로 분리하여 1차 선별한다.

이렇게 철재류가 분리 배출된 분쇄물들은 벨트 컨베이어(21)의 작동에 의하여, 분쇄기(30)의 스크류 컨베이어(31)로 이송되어 분쇄기(30)에 투입된다.

상기 분쇄기(30)는 1차적으로 분쇄된 분쇄물들을 보다 미세한 크기로 2차 분쇄하는 것으로, 도면에 도시되지 않았으나, 대표적으로 공지된 해머 밀(hammer mill)이 사용될 수 있다.

이때 상기 분쇄기(30)에는 저수조(80)의 배관(81)과 연결되어 물을 공급받아 분쇄기(30) 내부에 물이 분사되면서 2차 분쇄 작업이 이루어지도록 함으로써, 분쇄 시 분진의 발생을 억제하고, 분쇄 마찰에 의한 발열을 냉각시켜 해머 밀의 파손 방지 및 분쇄 효율을 향상시킨다.

상기 분쇄기(30)를 통해 미세한 입자 형태로 분쇄된 폐배터리는 납, 페이스트, 플라스틱, 격리판이 물과 함께 혼합된 상태로 제2 선별기(40)로 이송, 공급된다.

제2 선별기(40)는 바닥에 다수의 구멍이 천공되어 있는 메쉬망(미도시, 이하 '제1 메쉬망'으로 통칭함.)이 설치된 것으로, 제1 메쉬망은 입자가 큰 분쇄물들을 거르기 위하여, 평판에 다수의 통공이 펀칭이 되어 있는 형태로 이루어지고, 형성된 통공은 40~100mesh로 형성된다.

상기 제1 메쉬망은 모터(미도시)에 의해 상하좌우로 진동이 발생하도록 설치되어 분쇄물들을 효과적으로 거를 수 있고,

따라서 제1 메쉬망을 통과하지 못하고 걸러진 분쇄물들(입자가 큰 납, 플라스틱, 격리판)들은 제1 메쉬망의 상하좌우 방향으로의 진동으로 인하여, 좌우로 이동되어 스크류 컨베이어를 통해 제1 분리기(50)로 이동하게 되고,

미세 입자 형태의 페이스트, 통공보다 작게 분쇄된 플라스틱과 격리판 분쇄물들 및 물의 혼합물은 제1 메쉬망을 통과하여 제2 분리기(60)의 수용부(61)로 낙하된다.

도면에 도시되지 않았으나, 상기 제2 선별기(40) 하부에는 동일한 구성의 선별기들이 추가적으로 설치되어 메쉬망의 통공의 직경을 달리하여 혼합물이 걸러지는 정도를 조절할 수 있으며, 이 경우 각 선별기가 제1, 제2 분리기(50)(60)와 모두 연결되어 있음은 물론이다.

이때 상기 제1 선별기(20)는 응집제 공급기(90)로부터 고분자 응집제가 투입되어 응집제가 혼합된 혼합물이 제2 분리기(60)의 수용부(61)로 낙하, 공급되고, 이러한 응집제의 투입은 후술하는 탈수기(54)에도 동일하게 적용된다.

이어서 상기 제1 분리기(50)는 후술하는 저수조(80)에서 물이 공급되어 저장되는 것으로, 물과의 비중차를 이용해 이송된 분쇄물들에서 납과, 플라스틱 및 격리판과 물의 혼합물을 각각 분리하여 배출한다.

상기 제1 분리기(50)에 물과 에어를 분사하여 이송된 불쇄물들에 운동성을 주게 되면 가장 무거워 제1 분리기(50)의 바닥에 가라앉는 납을 제외한 구성물들, 즉 플라스틱과 격리판이 제1 분리기(50)에서 부유하게 되는데,

수면 위에서 부유하는 플라스틱은 제1 분리기(50)에서 오버 플로우되면서 제1 스크류 컨베이어(51)를 통해 플라스틱 저장부(110)로 분리, 배출되고,

수면 하부에서 부유하는 격리판은 물과 함께 배출관(52)을 통해 탈수기(54)로 분리, 배출되며,

바닥에 가라앉은 납은 제1 분리기(50)의 바닥에 설치된 스크류(53)에 의해 납 저장부(120)로 분리, 배출된다.

이때 상기 제1 분리기(50)의 제1 스크류 컨베이어(51)는 유입구(51a)보다 배출구(51b)가 상부에 위치하도록 상향 경사지도록 설치되어 물과 함께 플라스틱이 오버 플로우되더라도 물은 자중에 의하여 제1 분리기(50)로 다시 낙하하고, 고체성분인 플라스틱 분쇄물만이 플라스틱 저장부(110)로 배출된다.

이렇게 상향 경사진 형태의 제1 분리기(50)의 제1 스크류 컨베이어(51)는 후술하는 제2 분리기(60)의 스크류 컨베이어(64)(65) 및 각 저장부의 스크류 컨베이어(111)(121)(131)에도 동일하게 적용된다.

한편 상기 제1 스크류 컨베이어(51)는 고체 성분의 플라스틱이 스크류 날개(55)에서 고착되는 것을 방지하는 탄성편(55A)을 더 포함할 수 있다.

상기 탄성편(55A)은 소정의 탄성력을 갖는 재질로 이루어져, 스크류의 상향 회전에 따라 상기 탄성편(55A)이 스크류 날개에 의하여 반복적으로 스윙 타격을 행하여 그 진동으로 스크류 날개(55)에 고착된 플라스틱 분쇄물을 탈리시킨다.

이는 물과 혼합되면서 플라스틱 분쇄물이 일정량의 수분을 함수함에 따라 이로 인해 플라스틱 분쇄물이 스크류 날개(55)에 고착됨으로써 스크류 컨베이어의 이송 기능이 상실되는 것을 방지하기 위한 것으로,

회전하는 스크류 날개(55)가 상대적으로 낮은 높이에 있을 경우 탄성편(55A)은 복원된 상태로, 스크류 날개(55)에 고착된 플라스틱과 접촉하여 탈리가 행해지고, 스크류 날개(55)의 상향 회전에 따라 탄성편(55A)이 날개를 타고 올라가 탄성력을 발휘하는 반대 방향으로 휘어진 후, 탄성편(55A)과 스크류 날개(55)의 접촉이 단절되는 높이에 이르면 탄성편(55A)이 탄성 복귀되면서 스크류 날개(55)에 타격을 가하여 플라스틱을 2차적으로 탈리시키는 것이다.

도면에서 스크류 날개(55)가 직접 상향 이동하는 것과 같이 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 나선형으로 형성된 스크류 날개(55)가 회전함에 따라 상대적으로 높이가 변위되는 것이 자명하고, 상기 탄성편(55A)을 통한 탈리는 스크류 날개(55)의 소정의 동일 구간에 대하여 접촉 및 타격을 통해 이루어지는 것을 의미한다.

이러한 탄성편(55A) 역시 후술하는 제2 분리기(60)의 스크류 컨베이어들(64)(65) 및 각 저장부의 스크류 컨베이어(111)(121)(131)에 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.

또한 상기 제1 분리기(50)의 상부에는 회전하도록 설치된 푸셔(56)가 설치되어 수면 위에서 부유하는 플라스틱을 제1 스크류 컨베이어(51)의 유입구(51a)를 향해 유동시켜 플라스틱의 분리, 배출을 보조하며, 이러한 푸셔는 후술하는 제2 분리기(60)의 분리부(63)에도 동일하게 적용된다.

한편 수면 하부에서 부유하는 격리판은 배출관(52)을 통해 물과 함께 혼합된 상태로 탈수기(54)로 배출된다.

탈수기(54)는 상기 제1 메쉬망의 통공보다 작은 직경을 갖는 통공이 펀칭되어 있는 제2 메쉬망(미도시)이 구비되어 있으며, 제1 메쉬망과 동일한 작동을 통해 물과 격리판을 분리하여, 탈수된 격리판은 격리판 저장부(130)로 배출되며, 격리판이 분리된 물은 상기 제2 분리기(60)의 분리부(63)로 배출된다.

도면에 도시되지 않았으나 상기 탈수기(54)에는 제2 메쉬망 상부에 설치되어 격리판과 물의 혼합물을 제2 메쉬망 방향으로 가압하여 탈수 기능이 구현되도록 하는 탈수부재가 더 설치될 수 있으며, 이 경우 일부의 격리판이 가압에 의하여 제2 메쉬망을 통과하여 제2 분리기(60)로 낙하되더라도 제2 분리기(60)의 2차 분리, 배출 기능에 의하여 격리판이 격리판 저장부(130)로 배출된다.

또한 제1 분리기(50)와 납 저장부(120)를 연결하는 배출관(57)은 저수조(80)로부터 물을 공급받아, 납과 물의 혼합물이 배출관(57)과 연결된 제4 스크류 컨베이어(121)로 이동하게 되는데, 제4 스크류 컨베이어(121) 역시 제1 스크류 컨베이어(51)와 마찬가지로 상향 경사지도록 설치되어 납과 함께 분리된 불순물이 물과 함께 자중으로 낙하되도록 함으로써 순도 높은 납만을 분리할 수 있다.

미설명 부호 58은 제1 분리기(50)의 제1 스크류 컨베이어(51)와 제2 분리기(60)의 제2 스크류 컨베이어(64)를 연결하는 배출관이고, 59는 탈수기(54)에서 배출되는 격리판이 제3 스크류 컨베이어(65)로 직접 이송, 배출되도록 하는 배출관이다.

이어서 상기 제1 분리기(50)에서 배출된 페이스트, 플라스틱, 격리판, 물 및 응집제의 혼합물, 그리고 상기 탈수기(54)에서 탈수된 물은 제2 분리기(60)로 배출되어 수용된다.

상기 제2 분리기(60)는 제1 분리기(50)와 마찬가지로 물과의 비중차를 이용하여 혼합물에서 페이스트 응집물과, 플라스틱, 그리고 격리판을 각각 분리, 배출하는 것으로, 혼합물이 수용되는 수용부(61)와, 상기 수용부(61)의 상부 일측과 연결되어 수용부(61)와 함께 혼합물이 수용되는 분리부(63)로 구성된다.

상기 수용부(61)에는 교반부재(62)가 설치되어 있으며, 교반부재(62)에 의하여 응집제와 페이스트가 응집 반응을 일으켜 페이스트 응집물이 생성된다.

상기 교반부재(62)는 모터(미도시)에 의하여 회전하는 부재로써, 교반날개가 수용부(61)의 바닥 위치에 형성되도록 하여, 페이스트 응집물이 수용부(61)의 배출구를 향해 유동되도록 함과 동시에, 부유하는 플라스틱과 격리판이 분리부(63) 방향으로 유동되도록 한다.

그리고 상기 수용부(61)에는 제1 분리기(50)와 마찬가지로 물과 에어가 분사되도록 함으로써, 교반부재(62)와 함께 혼합물(분쇄물들)에 운동성을 주어, 수용부(61)의 바닥에 가라앉는 페이스트 응집물을 제외한 구성물들, 즉 플라스틱과 격리판이 수용부(61)에서 부유되도록 하는데,

이에 따라 수면 위에서 부유하는 플라스틱은 분리부(63)에서 오퍼 플로우되면서 제2 스크류 컨베이어(64)를 통해 플라스틱 저장부(110)로 분리, 배출되고,

수면 하부에서 부유하는 격리판은 분리부(63)에서 제3 스크류 컨베이어(65)를 통해 격리판 저장부(130)로 분리, 배출되며,

수용부(61)에 가라앉은 페이스트 응집물은 수용부(61)에 구비된 배출구(61a)를 통해 침전조(70)로 분리, 배출된다.

이때 상기 분리부(63)에는 제1 분리기(50)와 동일한 푸셔(66)가 설치되어 플라스틱 및 격리판이 제2, 제3 스크류 컨베이어(64)(65)를 향해 유동되도록 한다.

또한 상기 분리부(63)의 바닥(63A)은 수용부(61)에서 제2, 제3 스크류 컨베이어(64)(65)를 향해 상향 경사지도록 설치되어, 분리부(63)로 함께 유동된 페이스트 응집물이 분리부(63)의 바닥(63A)에 가라앉아 바닥의 경사를 타고 수용부(61)로 낙하하여 침전조(70)로 배출되도록 한다.

이 경우 수용부(61)의 바닥(61A)은 중앙에서 외측변을 향해 하향 경사지도록 형성되어 페이스트 응집물이 배출구를 향해 가라앉아 배출될 수 있도록 한다.

상기 제2, 제3 스크류 컨베이어(64)(65)는 상술한 바와 같이, 제1 스크류 컨베이어(51)와 구조 및 기능에서 대동소이하므로 설명을 생략한다.

미설명 부호 121, 131은 납 저장부(120)의 제4 스크류 컨베이어(121)와 동일한 구성의 스크류 컨베이어들이며, 경우에 따라 납 저장부(120), 플라스틱 저장부(110), 격리판 저장부(130)에 상향 경사진 복수개의 스크류 컨베이어가 연속적으로 설치되어 분리되는 재료에 불순물이 혼입되지 않도록 할 수 있다.

다음으로 상기 침전조(70)는 제2 분리기(60)에서 배출되는 페이스트 응집물과 물의 혼합물이 수용되는 것으로, 수용된 혼합물에서 페이스트 침전물이 침전되면서, 침전된 페이스트 응집물이 침전조(70)의 바닥(70A)에 설치된 페이스트 배출로(71)로 배출되며, 침전조(70) 상부의 물이 상부 배관(72)을 통해 저수조(80)로 배출된다.

이때 상기 침전조(70)는 상기 제2 분리기(60)와 다르게 외측변에서 중앙을 향해 하향 경사진 바닥(70A)이 구비되어 있으며, 바닥의 중앙 최하측에 페이스트 배출로(71)가 연결되어 있다.

따라서 침전된 페이스트 응집물은 하향 경사진 바닥을 타고 페이스트 배출로(71)로 배출되며, 페이스트 응집물이 침전된 물은 상부 배관(72)으로 배출된다.

이 경우, 상기 침전조(70)와 상기 제2 분리기(60)를 연결하는 배출관 상에는 페이스트 응집물을 이송시키는 이송펌프(73)가 설치되는데, 침전조(70)와 제2 분리기(60)의 수위 감지 센서(미도시)를 통해 설정된 관리 수위에 따라 펌프의 펌핑 속도를 가감하여 침전조(70)와 제2 분리기(60)의 수위를 적절하게 조절시킨다.

상기 침전조(70)에는 제2 분리기(60)의 교반부재(62)와 유사한 침전부재(74)가 설치되어 페이스트 응집물의 침전과 물의 오버플로우가 동시에 이루어지도록 한다.

그리고 상기 침전조(70) 하부에는 페이스트 배출로(71)와 연결된 탈황 반응조(75)가 더 구비되어 페이스트 응집물이 일정량 채워지면 스크류 컨베이어(미도시)를 통해 소다회를 공급받아 교반하여 페이스트 응집물에서 폐산을 탈황하고, 탈황 물질은 별도의 여과기(미도시)를 통과하여 여과된다.

이어서 상기 저수조(80)는 침전조(70)로부터 페이스트 응집물이 포함되지 않은 물을 저장하여, 저장된 물을 상기 분쇄기(30)와, 제2 선별기(40), 그리고 제1 분리기(50)(보다 엄밀하게는 제4 스크류 컨베이어(121))로 공급함으로써, 분쇄(분쇄기(30)) 및 분리(제2 선별기(40) 및 제1 분리기(50))에 사용되는 분사수로 활용한다.

도면에 도시되지 않았으나, 탈황 반응조(75)에서 여과된 물도 상기 저수조(80)로 공급되어 저장됨으로써, 분사수의 용량을 일정 수위 이상 확보할 수 있다.

본 발명은 페이스트 응집물까지 완전 분리, 배출된 물을 별도로 저장하고, 저장된 물을 순환, 공급시켜 분사수로 활용함으로써, 폐배터리의 분해 및 처리 비용을 절감할 수 있고, 분사수로 활용되는 물에 불순물이 혼입되는 것을 방지하여, 분리되는 재료의 순도를 향상시킬 수 있다.

미설명 부호 81, 82, 83은 저수조(80)와, 분쇄기(30), 제2 선별기(40), 제1 분리기(50)를 각각 연결하는 분사수 배관이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 폐배터리 분해 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 공급기 20 : 제1 선별기
30 : 분쇄기 40 : 제2 선별기
50 : 제1 분리기 60 : 제2 분리기
70 : 침전조 80 : 저수조
90 : 응집제 공급기 110 : 플라스틱 저장부
120 : 납 저장부 130 : 격리판 저장부

Claims (4)

1차 분쇄된 폐배터리가 공급되는 공급기(10);
상기 공급기(10)에서 이송되는 분쇄물들에서 자력을 이용해 철재류를 선별하는 제1 선별기(20);
상기 제1 선별기(20)에서 이송된 분쇄물들을 2차 분쇄하는 분쇄기(30);
모터에 의해 상하좌우로 진동이 발생하는 제1 메쉬망을 이용해, 상기 분쇄기(30)에서 이송된 분쇄물들을 입자 크기에 따라 분리하는 제2 선별기(40);
상기 제2 선별기(40)의 제1 메쉬망에서 걸러진 분쇄물들에서 물과의 비중차를 이용해 납과, 플라스틱 및 격리판과 물의 혼합물을 각각 분리하여 배출하는 제1 분리기(50);
상기 제2 선별기(40)의 제1 메쉬망을 통과한 혼합물에 응집제 공급기(90)로부터 고분자 응집제를 투입하여 페이스트를 응집시키고, 물과의 비중차를 이용해 페이스트 응집물과, 플라스틱 및 격리판을 각각 분리하여 배출하는 제2 분리기(60);
상기 제2 분리기(60)에서 이송된 페이스트 응집물과 물의 혼합물에서 페이스트 응집물을 침전시켜 페이스트 응집물과 물을 분리, 배출하는 침전조(70); 및
상기 침전조(70)에서 배출된 물이 저장되며, 상기 분쇄기(30)와, 상기 제2 선별기(40), 그리고 상기 제1 분리기(50)로 저장된 물을 공급하여 분사수로 사용되도록 하는 저수조(80);를 포함하여 이루어지되,
상기 제1 분리기(50)는 수면 위에서 부유되는 플라스틱을 플라스틱 저장부(110)로 배출시키도록 유입구(51a)보다 배출구(51b)가 상부에 위치하도록 상향 경사지게 설치된 제1 스크류 컨베이어(51)를 포함하고,
상기 제2 분리기(60)는 수면 위에서 부유되는 플라스틱을 상기 플라스틱 저장부(110)로 배출시키는 제2 스크류 컨베이어(64)와, 수면 하부에서 부유하는 격리판을 격리판 저장부(130)로 배출시키는 제3 스크류 컨베이어(65)를 포함하고,
상기 제1 스크류 컨베이어(51)와, 상기 제2 스크류 컨베이어(64) 및 상기 제3 스크류 컨베이어(65)는 각각 플라스틱 및 격리판이 스크류 날개(55)에서 고착되는 것을 방지하도록 스크류 컨베이어 몸통에 설치된 탄성편(55A)을 더 포함하며,
상기 탄성편(55A)은 탄성력을 갖는 재질로 이루어져, 스크류의 회전에 따라 상기 탄성편(55A)이 스크류 날개(55)에 의하여 반복적으로 스윙 타격을 행하여 그 진동으로 스크류 날개(55)에 고착된 분쇄물을 탈리시키고, 회전하는 상기 스크류 날개(55)가 상대적으로 낮은 높이에 있을 경우 상기 탄성편(55A)은 복원된 상태로, 상기 스크류 날개(55)에 고착된 플라스틱과 접촉하여 탈리가 행해지고, 상기 스크류 날개(55)의 상향 회전에 따라 상기 탄성편(55A)이 날개를 타고 올라가 탄성력을 발휘하는 반대 방향으로 휘어진 후, 상기 탄성편(55A)과 상기 스크류 날개(55)의 접촉이 단절되는 높이에 이르면 상기 탄성편(55A)이 탄성 복귀되면서 상기 스크류 날개(55)에 타격을 가하여 플라스틱을 2차적으로 탈리시키며,
상기 제2 분리기(60)는
상기 제1 메쉬망을 통과한 혼합물이 수용되고, 바닥에 가라앉은 페이스트 응집물이 상기 침전조(70)로 배출되는 배출구(61a)를 구비한 수용부(61)와,
상기 수용부(61)의 상부 일측과 연결되어 상기 혼합물이 수용되며, 상기 제2 스크류 컨베이어(64)와, 상기 제3 스크류 컨베이어(65)가 설치되어 있는 분리부(63)를 포함하고,
상기 수용부(61)에는 교반날개가 수용부(61)의 바닥 위치에 형성되도록 하는 교반부재(62)가 설치되어 있으며,
상기 분리부(63)의 바닥(63A)은 수용부(61)로부터 상기 제2 스크류 컨베이어(64)와, 상기 제3 스크류 컨베이어(65) 방향으로 상향 경사지도록 설치되고,
수용부(61)의 바닥(61A)은 중앙으로부터 외측변 방향으로 하향 경사지도록 형성되며,
상기 분리부(63) 및 상기 제1 분리기(50) 상부에는 각각
부유하는 플라스틱 및 격리판을 상기 제1 스크류 컨베이어(51)와, 상기 제2 스크류 컨베이어(64) 및 상기 제3 스크류 컨베이어(65) 방향으로 유동시키기 위하여 회전하도록 설치된 푸셔(56)(66)가 구비되고,
상기 제1 분리기(50)와 상기 제2 분리기(60)를 연결하는 배출관(52)에는
격리판과 물의 혼합물을 탈수하여, 탈수된 격리판을 상기 격리판 저장부(130)로 분리, 배출시키며, 격리판이 분리된 물을 상기 제2 분리기(60)로 배출시키는 탈수기(54)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 폐배터리 분해 장치.

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