KR101579116B1 - 폐인조 대리석으로부터 mma와 알루미나를 회수하는 시스템과 그 방법 - Google Patents

Abstract

인조 대리석을 생산하거나 폐기하는 과정에서 발생하는 폐기물을 열분해하여 유효한 MMA 성분과 알루미나 성분으로 각각 분리하여 재생하고, 정제 과정에서 반복적인 응축과 유수 분리를 통해 수분을 제거한 다음 열 반응과 화학 반응을 거쳐 수취되는 MMA 성분의 순도를 향상시키며, 열분해후 배출되는 잔재물의 열처리를 통해 순수한 알루미나를 재생하는 회수 시스템을 개시한다.
전술한 회수 시스템은 폐인조 대리석 분말을 가열하고 입도별로 분리하며 분진을 제거하는 전처리부(가); 전처리부(가)를 거친 분말을 내부의 무산소 가열환경에서 가열하는 용해로(22), 용해로(22)의 내부에서 열분해되는 MMA 가스를 외부로 배출하는 가스관(24), 및 용해로(22)의 내부에서 열분해후 남은 잔재물을 외부로 배출하는 열분해부(나); 열분해부(나)를 통해 분리된 MMA 가스에 반복적인 응축 처리와 유수 분리를 통해 수분을 제거하고 황 성분을 소각하는 1차 정제 처리부(다-1)와, 1차 정제 처리부를 거친 MMA 가스에 열 반응과 화학 반응을 가해 잔여 수분을 제거하여 MMA의 순도를 높이는 2차 정제 처리부(다-2)를 포함하는 MMA 정제부(다); 및 열분해부(나)를 통해 배출되는 잔재물을 가열하여 정제하고 정제된 알루미나 성분을 저장하는 알루미나 회수부(라)를 구비한다.

Description

폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템과 그 방법{MMA and Alumina recovery system from waste artificial marble, and recovery method thereof}

본 발명은 폐인조 대리석으로부터 MMA(메틸메타크릴레이트)와 알루미나를 회수하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인조 대리석의 생산이나 폐기 과정에서 각각 발생하는 폐기물로부터 유효한 MMA 성분과 알루미나 성분을 각각 분리하여 재생 처리할 수 있는 시스템과 회수 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인조 대리석은 천연 대리석과 유사한 형태로서 건축용 자재 또는 가정용 물품 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있는 소재이다.

이와 같은 인조 대리석은 대부분 MMA(Methyl Methacrylate)라고 하는 아크릴 수지(유기물)와 방염에 효과가 있는 무기물질(수산화알루미늄)을 혼합하여 만든 유기계 물질로서, 그 혼합비율은 MMA가 30 ~ 45 중량%이고 무기충전제가 45~65 중량%이며, 그 외 극소량의 첨가제를 포함하여 구성된다. 이 경우, 수산화알루미늄은 인조 대리석의 강도와 내마모도를 증진시킬 수 있는 효과를 제공함에 따라 국내에서 생산되는 거의 모든 인조 대리석 제품에 활용되고 있다.

그런데, 인조 대리석은 제조후 필요한 크기로 절단 가공하는 과정에서 발생하는 다량의 스크랩을 발생하게 되고, 특히 폐기시 단순 매립에 의한 처리 또는 소각으로 인해 환경오염의 문제를 유발하게 된다.

이에 따라 최근에는 폐기 처리되는 스크랩과 폐인조 대리석에 대한 자원의 재활용 측면에서 유효한 성분을 회수할 수 있는 방안이 제시되었는바, 일례로 공개특허 제10-2012-0133755호의 환원 열처리를 이용한 MMA와 산화알루미나 회수장치 및 회수방법이 이에 해당한다.

그러나 공개특허 제10-2012-0133755호에 개시된 환원 열처리를 이용한 MMA와 산화알루미나 회수장치 및 회수방법은 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나 성분을 회수하는 과정에서 수율이 떨어질 뿐만 아니라, 회수된 MMA 성분의 순도가 낮아 실제 생산 공장에서 활용하기 위해서는 별도의 재생 공정을 추가해야 하는 등 후처리 작업의 부가적 실시에 따른 경제적 이용 가치를 저해시키는 문제를 초래하게 된다.

공개특허 제10-2012-0133755호의 환원 열처리를 이용한 MMA와 산화알루미나 회수장치 및 회수방법

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 인조 대리석을 생산하거나 폐기하는 과정에서 발생하는 폐기물을 열분해하여 유효한 MMA 성분과 알루미나 성분으로 각각 분리하여 재생하고, 정제 과정에서 반복적인 응축과 유수 분리를 통해 수분을 제거한 다음 열 반응과 화학 반응을 거쳐 수취되는 MMA 성분의 순도를 향상시키며, 열분해후 배출되는 잔재물의 열처리를 통해 순수한 알루미나를 재생할 수 있도록 하는 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템과 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MMA(메틸메타크릴레이트)와 알루미나를 회수하는 시스템은, 폐인조 대리석 분말을 열매체로 간접 가열하여 건조하고 이송하는 다층식 배열 구조의 가열 컨베이어, 상기 가열 컨베이어를 거쳐 건조된 분말을 입도별로 분리하도록 서로 다른 입도의 스크린을 층상 구조로 배열하는 다단의 분리기, 상기 분리기를 거쳐 분류된 분말을 건조하도록 외부로부터 열원을 제공받는 건조로, 및 상기 건조로를 거쳐 건조된 분말 중 함유된 분진을 자중에 의한 낙하 방식으로 분리하는 사이클론과 흡입력에 의한 흡착 방식으로 제거하는 백 필터를 포함하는 전처리부;

상기 전처리부를 거친 분말을 내부의 무산소 가열환경에서 가열하고 열분해 과정에서 지속적인 교반 처리하는 적어도 한 쌍의 임펠라와 상기 임펠라의 회전속도를 동기화하는 동기기구를 갖춘 용해로, 상기 용해로의 외부에서 간접 가열방식으로 열원을 제공하는 가열로, 상기 용해로의 내부에서 열분해되는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스를 외부로 배출하는 가스관, 및 상기 용해로의 내부에서 열분해후 남은 잔재물을 외부로 배출하는 배출구를 포함하는 열분해부;

상기 열분해부를 통해 분리된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스에 반복적인 응축 처리와 유수 분리를 통해 수분을 제거하고 황 성분을 소각하는 1차 정제 처리부와, 상기 1차 정제 처리부를 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스에 열 반응과 화학 반응을 가해 잔여 수분을 제거하여 MMA(메틸메타크릴레이트)의 순도를 높이는 2차 정제 처리부를 포함하는 MMA(메틸메타크릴레이트) 정제부; 및

상기 열분해부를 통해 배출되는 잔재물을 이송하는 배출 컨베이어, 상기 배출 컨베이어를 통해 이송된 잔재물을 가열하여 정제하는 용해로, 상기 용해로를 거쳐 정제된 알루미나 성분을 이송하는 이송 컨베이어, 및 상기 이송 컨베이어를 통해 이송된 정제 상태의 알루미나 성분을 저장하는 알루미나 저장탱크를 포함하는 알루미나 회수부를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 열분해부는 전처리된 분말을 제공받는 자재 투입용 호퍼, 및 상기 자재 투입용 호퍼를 통해 공급되는 분말을 상기 용해로로 이송하는 이송 컨베이어를 구비하고, 상기 이송 컨베이어는 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 공급용 배관, 상기 공급용 배관의 내부에서 배관의 길이방향을 따라 회전 가능하게 배치되어 전처리된 분말을 상기 용해로의 내부로 주입시켜 주는 이송 스크류, 및 상기 이송 스크류에 회전 동력을 제공하는 제1구동모터를 포함하며, 상기 이송 스크류의 외경은 상기 공급용 배관의 내경부위에 대해 밀착되는 크기로 설정되고, 상기 가스관은 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 배출용 배관, 상기 배출용 배관의 내부에서 배관의 길이방향을 따라 회전 가능하게 배치되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 외부 배출을 허용하는 반면에 가열시 발생하는 분진을 상기 용해로의 내부로 재공급하는 리턴 스크류, 및 상기 리턴 스크류에 회전 동력을 제공하는 제2구동모터를 포함하며, 상기 리턴 스크류의 외경은 상기 배출용 배관의 내경 보다 작은 크기로 설정되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 유동 공간을 형성하고, 상기 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 유동 공간은 상기 배출용 배관의 내부 상측부위에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 동기기구는 상기 용해로의 내부에서 상기 임펠라를 각각 회전 가능하게 설치하는 적어도 한 쌍의 회전축, 상기 용해로의 하부에 설치되는 제3구동모터, 상기 제3구동모터와 연동하도록 설치되는 입력축, 및 상기 입력축의 양단부위에서 상기 회전축과 개별적으로 치합되는 베벨기어를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 1차 정제 처리부는 상기 열분해부를 통해 분리된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스를 1차 응축 처리하는 1차 응축기, 상기 1차 응축기를 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스로부터 기상의 성분과 액상의 성분을 각각 분리하는 유수 분리기, 상기 유수 분리기를 거친 기상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 2,3차 응축 처리하는 2차 응축기와 3차 응축기, 상기 2차 응축기와 상기 3차 응축기를 거친 기상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 4차 응축 처리하는 4차 응축기, 상기 4차 응축기를 거친 기상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 황 성분을 제거하는 소각로, 및 상기 유수 분리기와 상기 2차 응축기 및 상기 3차 응축기를 거친 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 합류하여 저장하는 저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 2차 정제 처리부는 상기 저장조에 저장된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 1차 열 반응 처리하는 1차 열 반응조, 상기 1차 열 반응조와 1차 칼럼을 매개로 연결되어 응축 처리하는 5차 응축기, 상기 5차 응축기와 연결되어 화학 반응 처리하는 화학 반응조, 상기 화학 반응조와 연결되어 2차 열 반응 처리하는 2차 열 반응조, 상기 2차 열 반응조와 2차 칼럼을 매개로 연결되어 응축 처리하는 6차 응축기, 및 상기 6차 응축기와 연결되어 정제된 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 저장하는 완제품 저장조를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 MMA(메틸메타크릴레이트)와 알루미나를 회수하는 방법은, 폐인조 대리석 분말을 열매체로 간접 가열하여 건조하는 1차 가열공정, 상기 1차 가열공정을 거쳐 건조된 분말을 입도별로 분리하는 1차 선별공정, 상기 1차 선별공정을 거쳐 분류된 분말을 건조하는 2차 가열공정, 및 상기 2차 가열공정을 거쳐 건조된 분말 중 함유된 분진을 제거하는 2차 선별공정을 포함하는 전처리 공정;

상기 전처리 공정을 거친 분말을 무산소의 간접 가열 조건에서 지속적인 교반 처리를 통해 열분해하여 기체상태의 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스와 고체상태의 잔재물로 각각 분리하는 열분해 공정;

상기 열분해 공정을 통해 분리된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스에 반복적인 응축 처리와 유수 분리를 통해 수분을 제거하고 황 성분을 소각하는 1차 정제 처리공정과, 상기 1차 정제 처리공정을 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스에 열 반응과 화학 반응을 가해 잔여 수분을 제거하여 MMA(메틸메타크릴레이트)의 순도를 높이는 2차 정제 처리공정을 포함하는 MMA(메틸메타크릴레이트) 정제공정; 및

상기 열분해 공정을 통해 분리된 잔재물을 가열하여 고순도의 정제된 알루미나 성분을 수취하는 알루미나 회수공정을 포함하여 구성된다.

본 발명에 있어, 상기 1차 정제 처리공정은 상기 열분해 공정을 통해 분리된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스를 1차 응축 처리하는 1차 응축공정, 상기 1차 응축공정을 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스로부터 기상의 성분과 액상의 성분을 각각 분리하는 유수 분리공정, 상기 유수 분리공정을 거친 기상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 2,3차 응축 처리하는 2,3차 응축공정, 상기 2,3차 응축공정을 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 4차 응축 처리하는 4차 응축공정, 상기 4차 응축공정을 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 황 성분을 제거하는 소각공정, 및 상기 유수 분리공정과 상기 2,3차 응축공정을 거친 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 합류하여 저장하는 저장공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 2차 정제 처리공정은 상기 저장공정을 통해 저장된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 1차 열 반응 처리하는 1차 열 반응공정, 상기 1차 열 반응공정을 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 응축 처리하는 5차 응축공정, 상기 5차 응축공정을 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 화학 반응 처리하는 화학 반응공정, 상기 화학 반응공정을 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 2차 열 반응 처리하는 2차 열 반응공정, 상기 2차 열 반응공정을 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 응축 처리하는 6차 응축공정, 및 상기 6차 응축공정을 거쳐 정제된 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 저장하는 완제품 저장공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 폐인조 대리석으로부터 유효한 MMA(메틸메타크릴레이트)와 알루미나 성분을 각각 열분해를 통해 분리하여 재생하여 자원의 재활용에 기여할 수 있고, 특히 폐인조 대리석의 폐기에 따라 수반되는 토양 오염의 문제를 원천적으로 차단할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한, 본 발명은 폐인조 대리석을 회수하는 전처리 과정에서 분말의 1,2차 가열과 1,2차 선별을 통해 수분의 제거와 분진의 제거를 통해 후속의 열분해 공정에서 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분의 분리를 더욱 용이하게 하고, 열분해의 과정에서 외기의 유입이 차단된 간접 가열환경을 조성하고 지속적인 교반을 통해 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분의 분리를 촉진할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 정제 과정에서 수회에 걸친 응축 처리를 통해 수분의 효과적인 제거와 함께 유수 분리를 통한 기상과 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 이원화하여 별도의 경로를 거쳐 회수함으로써 수율을 높일 수 있고, 무엇보다도 반복적인 열 반응과 화학 반응에 의한 잔여 수분의 제거를 통해 회수되는 MMA(메틸메타크릴레이트)의 순도를 높여 재활용에 적합한 재생 처리를 구현하여 경제성을 함께 추구할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예로서, 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템에 대한 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전체 시스템 중에서 전처리부의 구성만을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 전처리부의 전체 구성을 도시한 정면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전처리부의 전체 구성을 도시한 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 전처리부의 전체 구성을 도시한 측면도로서, 특히 가열 컨베이어의 단면 구조를 함께 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 전체 시스템 중에서 열분해부와 MMA 정제부의 1차 정제처리부의 구성만을 확대하여 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 열분해부의 구성을 도시한 정면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 열분해부의 구성을 도시한 측면도이다.
도 9는 도 1의 전체 시스템 중에서 MMA 정제부의 2차 정제처리부의 구성만을 확대하여 도시한 도면이다.
도 10은 도 1의 전체 시스템 중에서 알루미나 회수부의 구성만을 확대하여 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예로서, 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템에 대한 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 전체 시스템 중에서 전처리부의 구성만을 확대하여 도시한 도면이며, 도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 전처리부의 구성을 도시한 정면도와 평면도 및 측면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조로 하면, 본 발명에 따른 폐인조 대리석으로부터 MMA(메틸메타크릴레이트)와 알루미나를 회수하는 시스템은 크게 전처리부(가), 열분해부(나), MMA 정제부(다), 및 알루미나 회수부(라)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 전처리부(가)는 폐인조 대리석 분쇄물과 물을 혼합하여 슬러리화 상태로 만든 원재료를 건조하기 위한 1차 가열부, 상기 1차 가열부를 거쳐 건조된 분말을 입자의 크기별로 분리하기 위한 1차 선별부, 상기 1차 선별부를 거쳐 분류된 분말을 재차 건조하여 수분을 제거하기 위한 2차 가열부, 및 상기 2차 가열부를 거쳐 건조된 분말 중 함유된 분진을 제거하기 위한 2차 선별부를 포함하여 구성된다.

상기 1차 가열부는 슬러리 상태의 원재료 중 포함된 수분을 외부로부터 제공되는 열원을 이용하여 제거하기 위한 것으로, 원재료를 공급받는 호퍼(10), 상기 호퍼(10)를 통해 제공된 원재료를 이송하는 이송 컨베이어(11), 및 상기 이송 컨베이어(11)를 통해 이송된 원재료에 열원을 가해 수분을 제거하는 가열 컨베이어(12)를 포함하여 구성된다.

상기 호퍼(10)는 슬러리 상태의 원재료를 공급받기 위한 설비이고, 상기 이송 컨베이어(11)는 상기 호퍼(10)의 하부에 위치하여 배출되는 원재료를 상기 가열 컨베이어(12)로 이송하기 위한 설비이며, 상기 가열 컨베이어(12)는 원재료를 가열하여 원재료에 포함된 수분을 1차적으로 제거하기 위한 설비에 해당한다.

상기 가열 컨베이어(12)는 적어도 2단 이상의 다단 구조로서 층상으로 배치되는 설비이고, 각각의 컨베이어 라인은 외부와 분리되어 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 2중의 유동 공간을 형성한다. 또한, 상기 가열 컨베이어(12)는 내부의 유동 공간으로 열원을 제공하기 위해 외부에 별도의 전열 공간을 형성한다.

이를 위해 상기 가열 컨베이어(12)는 도 5에 도시된 바와 같이, 외기의 유입이 차단된 밀폐공간을 형성하는 내측 구조물(120), 상기 내측 구조물(120)의 외부에서 밀폐공간을 형성하도록 분리되고 내부에 유동성의 열 매체를 저장하는 외측 구조물(122), 및 상기 내측 구조물(120)의 길이방향을 따라 나란하게 배설되고 슬러리화된 원재료를 교반하여 전진 이동시켜 주는 한 쌍의 피딩용 스크류(124)를 포함하는 구조로 이루어진다. 특히, 상기 가열 컨베이어(12)는 열매체에 의한 가열을 통해 수분의 효과적인 제거를 위해 층상의 다층식 배열 구조의 형태로 구성된다. 이 경우, 상기 내측 구조물(120)은 상기 한 쌍의 피딩용 스크류(124)를 내부 공간에 개별적으로 수용하기 위해 단면으로 볼 때 W자 형태의 구조를 형성하고, 상기 외측 구조물(122)은 상기 내측 구조물(120)을 외부에서 감싸는 형태로서 대략 U자 형상의 단면 구조를 이루게 되며, 각각의 단면 구조물은 원재료의 외부 유출과 열매체의 외부 누설을 효과적으로 차단할 수 있는 밀폐된 형태의 구조로 이루어진다.

또한, 상기 내측 구조물(120)은 상부에 열매체에 의한 간접 가열로부터 발생하는 수분을 대기 중에 효과적으로 배출하기 위해 수분 배출용 덕트(120-1)를 별도로 구비한다. 또한, 상기 외측 구조물(122)의 내부에 저장되는 유동성 열매체는 히터와 같은 별도의 열원으로부터 제공되는 열을 공급받아 상기 내측 구조물(120)의 내부에서 상기 피딩용 스크류(124)의 회전에 의해 이동하는 슬러리화된 원재료를 건조시키는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 외측 구조물(122)은 내부의 유동성 열 매체를 열원과 지속적으로 열 교환하기 위해 유체의 유입과 유출을 위한 배관용 접속 포트(122-1)를 각각 별도로 구비한다. 또한, 상기 피딩용 스크류(124)는 모터와 같은 동력원으로부터 제공되는 작동력을 받아 상기 내측 구조물(120)의 내부에서 정속으로 회전함으로써 슬러리화된 분말 덩어리를 상기 가열 컨베이어(12)의 전체 배치경로를 따라 순조롭게 이송시켜 주게 된다.

상기 1차 선별부는 상기 1차 가열부를 거쳐 수분이 1차 제거된 원재료 분말을 입자의 크기에 해당하는 입도(粒度) 별로 선별하여 후속되는 상기 2차 가열부에서 더욱 효과적으로 수분이 제거될 수 있게 하기 위한 것으로, 상하방향으로 다단의 구조로 배치되는 분리기(13)로 이루어진다.

즉, 상기 다단의 분리기(13)는 각각 상이한 규격의 스크린을 갖춘 일종의 그물망 형태로 제작되는 것으로, 1차 건조된 원재료 분말을 입자의 크기별(예컨대 2, 5, 10mm의 입도)로 선별하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 상기 다단의 분리기(13)는 입도가 가장 큰 스크린을 최상부에 위치시키고 그 하부에 입도가 순차적으로 작은 다수의 스크린을 상하방향의 층상 구조로 배열시키도록 구성된다.

또한, 상기 1차 선별부는 입도별로 구분되게 배치되는 각각의 스크린을 통과하지 못하고 각 스크린에서 개별적으로 걸러진 고형물을 별도의 회수설비를 매개로 다시 회수한 다음 재차 분쇄시켜 슬러리 상태로 만든 후, 다시 상기 호퍼(10)를 통해 1차 가열부로 제공될 수 있게 하는 원재료의 분쇄 및 재공급을 위한 설비를 더 포함하여 구성된다.

상기 2차 가열부는 상기 1차 선별부를 거쳐 선별된 크기로 분류된 분말에 추가의 열원을 제공하여 수분을 한층 더 제거하기 위한 것으로, 상기 다단의 분리기(13)의 출구측과 교통 가능하게 설치되는 건조로(14)로 이루어진다.

이 경우, 상기 건조로(14)는 별도로 구비된 열 교환기(15)로부터 열원을 제공받을 수 있도록 구성된다. 상기 열 교환기(15)는 상기 열분해부의 가동 중 발생되는 폐열을 회수하여 가동될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이와 달리, 상기 열 교환기(15)는 회수장치의 다른 요소에서 배출되는 폐열을 활용하여 상기 건조로(14)에 열원을 공급할 수 있도록 구성하여도 무방하다.

상기 2차 선별부는 상기 2차 가열부를 거쳐 수분이 더욱 제거된 원재료 분말 중 포함된 분진을 제거하여 전체 설비가 위치한 작업 환경에 대한 실내 공기의 오염 문제를 해소하기 위한 것으로, 사이클론(16)과 자재이송 컨베이어(17) 및 백 필터(18) 등을 포함하여 구성된다.

상기 사이클론(16)은 상기 건조로(14)와 이송 덕트(D)를 매개로 연결되어 있어, 수분이 2차적으로 제거된 분말을 중량 기준에 의해 하부에 위치한 상기 자재이송 컨베이어(17)로 자중에 의한 낙하 방식으로 공급한다. 또한, 상기 백 필터(18)는 상기 사이클론(16)과 이송 덕트(D)를 매개로 상호 교통 가능하게 설치되어 있어, 상기 사이클론(16)을 거친 분말 중 포함된 분진을 흡입력에 의한 흡착 방식으로 제거한 다음 하부에 위치한 상기 자재이송 컨베이어(17)에 동일한 방식으로 공급한다.

이를 위해 상기 이송 덕트(D)는 종단부위에 분진을 포함한 분말의 이송에 필요로 하는 흡입력을 제공하기 위해 블로워(B)를 설치한다. 즉, 상기 건조로(14)로부터 상기 사이클론(16)을 경유하여 상기 백 필터(18)로 분말이 이동되어 최종적으로 상기 이송 덕트(D)를 통해 대기 중으로 분진이 제거된 공기만이 외부로 배출될 수 있는 것은 상기 블로워(B)의 작동에 의해 발생되는 흡입력에 의해 기인하는 것이다.

또한, 상기 건조로(14)로부터 상기 사이클론(16)을 거쳐 상기 백 필터(18)에 이르도록 배치되는 상기 이송 덕트(D)에는 관로의 개폐를 조절하기 위한 개폐 조절용 밸브(V)가 설치되어 있어, 상기 사이클론(16) 또는 상기 백 필터(18)의 정비시에 각 이송 덕트(D)를 통한 분말의 불필요한 이송을 제한할 수 있으므로 작업 환경의 개선에 도움을 줄 수 있게 된다. 아울러, 상기 자재이송 컨베이어(17)로 공급된 분말은 하부에 위치한 계량조(19)를 통해 적정의 양으로 계량된 다음, 상기 계량조(19)의 하부에 위치한 자재 투입용 호퍼(20)로 공급되어 후속 공정인 상기 열분해부로 제공된다.

다음으로, 상기 열분해부(나)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 계량조(19)의 하부에서 위치하고 전처리된 분말을 제공받는 자재 투입용 호퍼(20), 상기 자재 투입용 호퍼(20)를 통해 공급되는 분말을 이송하는 이송 컨베이어(21), 상기 이송 컨베이어(21)를 통해 공급된 분말을 가열하여 열분해하는 용해로(22), 상기 용해로(22)의 외부에 설치되어 분말의 가열을 위한 열원을 제공하는 가열로(23), 상기 용해로(22)의 내부에서 열분해되는 기체 상태의 MMA 성분을 외부로 배출하는 가스관(24), 및 상기 용해로(22)의 내부에서 열분해후 잔류되는 고체 상태의 잔재물(char)을 외부로 배출하는 배출구(22a)를 포함하여 구성된다.

상기 이송 컨베이어(21)는 도 7과 도 8에 각각 도시된 바와 같이, 상기 자재 투입용 호퍼(20)의 내부에 저장된 폐인조 대리석 분말을 상기 용해로(22)의 내부로 이송하기 위해, 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 공급용 배관(210), 상기 공급용 배관(210)의 내부에서 배관의 길이방향을 따라 길게 배치되어 회전함으로써 전처리된 분말을 상기 용해로(22)의 내부로 주입시켜 주는 이송 스크류(212), 및 상기 이송 스크류(212)에 회전 동력을 제공하기 위해 상기 공급용 배관(210)의 외부 일단부에 설치되는 제1구동모터(214)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 이송 스크류(212)의 외경은 상기 공급용 배관(210)의 내경부위에 대해 밀착될 수 있는 크기, 즉 내경과 유사한 크기로 설정되어 상호 긴밀하게 접촉할 수 있도록 구성되어 있어 상기 자재 투입용 호퍼(20)를 통해 공급되는 분말을 상기 용해로(22)의 내부에 효과적으로 제공할 수 있게 된다.

상기 가스관(24)은 상기 용해로(22)의 내부에서 가열에 의해 발생되는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스를 1차 응축기(25)로 공급하기 위해, 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 배출용 배관(240), 상기 배출용 배관(240)의 내부에서 배관의 길이방향을 따라 길게 배치되어 회전함으로써 상기 1차 응축기(25)를 향해 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 공급을 허용하는 반면에 분말의 가열시 발생하는 분진을 상기 용해로(22)의 내부로 재공급해 주는 리턴 스크류(242), 및 상기 리턴 스크류(242)에 회전 동력을 제공하기 위해 상기 배출용 배관(240)의 외부 일단부에 설치되는 제2구동모터(244)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 리턴 스크류(242)의 외경은 상기 배출용 배관(240)의 내경 보다 작게 형성되어 상기 1차 응축기(25)를 향한 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 배출을 돕는 반면에, 가열에 의해 발생하는 분진을 상기 용해로(22)의 내부에 효과적으로 재공급할 수 있게 된다. 특히, 상기 배출용 배관(240)의 내부에서 상기 리턴 스크류(242)에 의해 형성되는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 유동 공간은 상기 배출용 배관(240)의 내부 상측부위에 위치하도록 설정된다. 이 결과, 상기 용해로(22)의 내부에서 가열에 의해 발생하는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스는 상기 1차 응축기(25)를 향해 용이하게 배출될 수 있고, 상기 용해로(22)의 내부에서 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스와 함께 가열에 의해 발생하는 분진은 상기 리턴 스크류(242)의 회전 작용을 통해 상기 용해로(22)의 내부로 유입시켜 재연소를 도울 수 있게 된다.

상기 용해로(22)는 상기 가열로(23)에 의한 간접 가열되어 내부로 투입된 폐인조 대리석의 분말을 열분해하게 된다. 이 과정에서 상기 용해로(22)의 내부 가열 환경은 외부와 차단된 무산소 상태로 조성되는 데, 이는 상기 자재 투입용 호퍼(20)를 통해 상기 용해로(22)의 내부로 분말이 공급되는 통로가 상기 자재 투입용 호퍼(20)의 내부에 저장된 분말에 의해 외기의 내부 유입을 적극적으로 차단할 수 있기 때문에 기인하는 것이다.

또한, 상기 용해로(22)는 전 둘레부위를 감싸도록 설치되는 상기 가열로(23)에 의해 간접적으로 열원을 제공받아 내부의 분말을 효과적으로 용해시킬 수 있게 되는 데, 이 과정에서 상기 가열로(23)의 가열 온도는 대략 섭씨 900도 이상이고, 상기 용해로(22)의 내부 온도는 대략 섭씨 500 내지 700도의 가열 환경으로 조성된다. 아울러, 상기 용해로(22)의 내부에서 분말이 용융되는 과정에서 적절한 교반이 이루어져 분말의 용융을 도울 수 있도록 구성된다.

이 결과, 상기 용해로(22)의 내부에서 이루어지는 무산소 환경의 간접 가열은 폐인조 대리석 분말을 열분해하여 분말 중 포함된 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분과 알루미나 성분으로 각각 분리하게 된다. 즉, 분말 중 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 가스의 상태로 상변화되어 상기 용해로(22)의 상부를 통해 다음의 MMA(메틸메타크릴레이트) 정제부로 공급되고, 차(char) 상태의 잔재물인 알루미나 성분은 상기 용해로(22)의 하부에 위치한 상기 배출구(22a)를 통해 다음의 알루미나 회수부로 공급된다. 이때, 상기 용해로(22)에 의한 간접 가열로서 분말 중 가스의 상태로 상변화되어 외부로 배출되는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스에 대한 순도는 대략 50% 미만에 상당하고, 이에 따라 회수되는 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분의 순도를 높여 상업성을 도모하기 위해 후속의 정제 공정을 거치게 된다. 또한, 상기 용해로(22)로부터 외부로 배출되는 차(char) 상태의 잔재물인 알루미나 성분의 경우에도 순도가 낮기 때문에 동일한 이유로 후속의 알루미나 회수공정을 거치게 된다.

한편, 상기 용해로(22)는 도 7에 도시된 바와 같이, 내부에 수직하게 상호 대향하는 위치에서 회전하는 적어도 한 쌍의 임펠라(220), 상기 한 쌍의 임펠라(220)를 회전 가능하게 각각 지지하는 한 쌍의 회전축(222), 상기 한 쌍의 회전축(222)에 대한 회전속도를 동기화시켜 주는 동기기구(224)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 동기기구(224)는 상기 한 쌍의 회전축(222)에 대한 회전속도를 동일하게 설정함으로써 상기 한 쌍의 임펠라(220)가 회전할 때 내부에 저장된 슬러리화된 분말을 효과적으로 교반할 수 있게 하고, 특히 회전속도의 동기화를 통해 상기 한 쌍의 임펠라(220) 사이에서 수반될 수 있는 접촉에 따른 블레이드의 손상이 원천적으로 배제될 수 있게 된다.

이를 위해, 상기 동기기구(224)는 상기 용해로(22)의 하부에 설치되는 단일의 제3구동모터(226), 상기 제3구동모터(226)와 연동하도록 설치되는 입력축(228), 상기 입력축(228)의 양단부위에서 상기 한 쌍의 회전축(222)과 각각 개별적인 동력 전달을 위해 설치되는 베벨기어(229)를 포함하여 구성된다.

다음으로, 상기 MMA 정제부(다)는 도 6과 도 9에 각각 도시된 바와 같이, 상기 용해로(22)의 내부에서 무산소 환경의 간접 가열에 의한 열분해 과정에서 발생하는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스 중 포함된 수분을 다수의 응축 과정을 통해 1차적으로 제거하고 황 성분을 소각하기 위한 1차 정제 처리부(다-1), 및 상기 1차 정제부를 통해 수분이 제거된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스에 열 반응과 화학 반응을 수행하여 잔여의 수분을 2차적으로 제거하여 순도를 높이기 위한 2차 정제 처리부(다-2)를 포함하여 구성된다.

상기 1차 정제 처리부(다-1)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 용해로(22)의 내부에서 무산소 환경의 간접 가열에 의한 열분해 과정에서 발생하는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스를 상기 가스관(24)을 통해 제공받아 이를 1차 응축하는 1차 응축기(25), 상기 1차 응축기(25)를 통해 응축된 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 기상과 액상으로 각각 상분리하는 유수 분리기(26), 상기 유수 분리기(26)를 통해 분리된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 MMA 이송관(27)을 통해 공급받아 이를 일시 저장하는 1차 저장탱크(28), 상기 유수 분리기(26)를 통해 분리된 기상의 MMA 성분을 2,3차에 걸쳐 추가로 응축시켜 수분을 제거하기 위해 순차적으로 설치되는 2차 응축기(29)와 3차 응축기(30), 상기 2차 응축기(29)와 3차 응축기(30)를 통해 수분이 제거된 기상의 MMA 성분을 가스 이송관(31)을 통해 공급받아 이를 일시 저장하는 다수의 2차 저장탱크(32), 및 상기 1차 저장탱크(28)의 내부에 저장된 액상의 MMA 성분을 액체 이송관(33)을 통해 공급받아 저장하는 저장조(34)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 용해로(22)의 내부에서 무산소의 환경에서 간접 가열에 의해 열분해되는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스는 상기 가스관(24)을 통해 상기 1차 응축기(25)로 공급되어 1차 응축된 다음, 상기 유수 분리기(26)의 내부로 공급된다. 상기 유수 분리기(26)를 통해 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스는 기체와 액체로 각각 1차적인 상분리가 이루어진 다음, 상기 MMA 이송관(27)을 통해 1차 저장탱크(28)의 내부로 공급된다. 이때, 상기 유수 분리기(26)의 내부에서 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스와 분리된 수분은 하부의 배출구(26a)를 통해 외부로 배출된다. 그러나 상기 유수 분리기(26)에 의한 MMA 가스와 수분의 분리는 만족할 만한 수준의 결과를 도출할 수 없으므로 후속되는 수분 제거의 과정을 거치게 된다.

상기 1차 저장탱크(28)는 내부에 저장된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스 중 기상의 성분과 액상의 성분을 각각 2가지의 경로로 분리하여 개별적인 정제 과정을 구현될 수 있게 한다. 즉, 상기 1차 저장탱크(28)로부터 기상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 상기 2차 응축기(29)와 3차 응축기(30)를 순차적으로 거쳐 가스 중 포함된 수분을 제거받은 상태에서 상기 가스 이송관(31)을 통해 상기 다수의 2차 저장탱크(32)로 순차적으로 이동하게 되고, 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 상기 액체 이송관(33)을 통해 상기 저장조(34)로 바로 이동하게 된다.

특히, 상기 다수의 2차 저장탱크(32)를 경유한 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스는 다시 3차 저장탱크(35)로 이동한 다음, 다시 기상의 성분과 액상의 성분으로 분리되고, 그 중에서 기상의 성분은 4차 응축기(36)를 거쳐 재차 응축된 다음 최종적으로 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스 중 포함된 황 성분이 소각로(37)를 통해 소각되어 제거될 수 있게 된다. 또한, 상기 4차 응축기(36)와 상기 소각로(37) 사이의 관로 중에는 블로워(B)가 설치되어 있어, 상기 4차 응축기(36)로부터 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스 중 포함된 황 성분은 상기 소각로(37)로 원활하게 공급될 수 있게 된다. 이 결과, 폐인조 대리석에 포함된 황 성분은 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 회수하는 과정에서 효과적으로 제거될 수 있으므로 황 성분에 의한 작업장 내부의 환경오염에 대한 문제를 해소할 수 있게 된다.

또한, 상기 4차 응축기(36)를 통해 황 성분이 제거된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 상기 액체 이송관(33)을 경유하여 최종적으로 상기 저장조(34)로 공급된다. 즉, 상기와 같은 일련의 정제 과정에서 액상으로 상변화되는 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 각각 상기 액체 이송관(33)을 통해 상기 저장조(34)로 이동하게 된다. 특히, 상기 1차 응축기(25), 2차 응축기(29), 3차 응축기(30), 및 4차 응축기(36)에는 별도의 냉각수 공급 및 회수 관로(일점쇄선으로 도시)를 매개로 냉각기(38)와 연결되어 있어 보다 효율적인 응축 작용이 이루어질 수 있게 된다.

상기 2차 정제 처리부(다-2)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 저장조(34)에 저장된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분에 대한 잔여 수분의 추가적인 제거를 위해 열 반응과 화학 반응을 순차적으로 수행하도록 구성된다.

이를 위해, 상기 2차 정제 처리부는 상기 저장조(34)와 MMA 이송관(39)을 매개로 교통 가능하게 설치되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 수분을 열 반응으로 제거하는 1차 열 반응조(40), 상기 1차 열 반응조(40)와 1차 칼럼(41)을 매개로 교통 가능하게 설치되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 수분을 응축 처리를 통해 제거하는 5차 응축기(42), 상기 5차 응축기(42)와 교통 가능하게 설치되는 1차 저장조(43), 상기 1차 저장조(43)와 교통 가능하게 설치되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 수분을 화학 반응으로 제거하는 화학 반응조(44), 상기 화학 반응조(44)와 교통 가능하게 설치되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 수분을 열 반응으로 제거하는 2차 열 반응조(45), 상기 2차 열 반응조(45)와 2차 칼럼(46)을 매개로 교통 가능하게 설치되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 수분을 응축 처리를 통해 제거하는 6차 응축기(47), 상기 6차 응축기(47)와 교통 가능하게 설치되는 2차 저장조(48), 및 상기 2차 저장조(48)와 교통 가능하게 설치되는 완제품 저장조(49)를 포함하여 구성된다.

상기 1차 열 반응조(40)는 상기 저장조(34)의 내부에 저장된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 잔여 수분을 제거하기 위해 열 반응을 수행하는 것으로, 상기 저장조(34)에 저장된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 펌프(P)의 구동에 의해 상기 MMA 이송관(39)을 통해 상기 1차 열 반응조(40)로 공급되어 대략 섭씨 160도 내지 250도의 가열 환경에서 대략 10시간 정도로 숙성된다. 이 과정에서 발생하는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스는 상기 1차 칼럼(41)을 통해 상기 5차 응축기(42)로 공급되어 수분을 제거받은 다음, 상기 1차 저장조(43)를 경유하여 상기 화학 반응조(44)로 공급된다.

상기 화학 반응조(44)로 공급된 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 수산화나트륨(가성소다)과 같은 염기성 화학약품과의 반응을 통해 잔여 수분을 추가적으로 더 제거받은 상태에서 다시 상기 2차 열 반응조(45)로 공급된다. 이때, 상기 2차 열 반응조(45)로 공급된 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 재차 대략 섭씨 160도 내지 250도의 가열 환경에서 대략 10시간 정도로 숙성되고, 이 과정에서 발생하는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스는 상기 2차 칼럼(46)을 통해 상기 6차 응축기(47)로 공급되어 수분을 제거받은 후, 상기 2차 저장조(48)를 경유하여 최종적으로 상기 완제품 저장조(49)에 저장되고, 저장된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분은 필요시 출하 공정을 거쳐 외부로 반출된다.

이와 같은 일련의 1차적인 열 반응을 통해 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 순도는 대략 80% 내외로 상승하게 되고, 화학 반응을 통해 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 순도는 대략 90%의 수준으로 상승하게 되며, 2차 열 반응을 거친 후 최종적인 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 순도는 대략 95 내지 98%의 수준까지 상승하게 되어 폐인조 대리석으로부터 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분의 회수 효율을 자원의 재생 및 재활용에 적합하면서도 경제성까지 함께 추구할 수 있는 최적의 상태로 조성할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같은 일련의 열 반응과 화학 반응을 거치는 과정에서 상기 저장조(34), 상기 1차 열 반응조(40), 상기 5차 응축기(42), 상기 화학 반응조(44), 상기 2차 열 반응조(45), 및 상기 6차 응축기(47)에서 각각 액화되는 수분은 하부에 위치한 폐수 관로(50)를 거쳐 폐수 저장탱크(51)로 모여 최종적으로 외부로 배출될 수 있도록 구성된다.

다음으로, 상기 알루미나 회수부(라)는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 용해로(22)의 배출구(22a)를 통해 하부로 배출되는 차(char) 상태의 잔재물을 이송하기 위한 배출 컨베이어(52), 상기 배출 컨베이어(52)를 통해 이송된 잔재물을 가열하여 알루미나 성분으로 정제하기 위한 용해로(53), 상기 용해로(53)를 거쳐 정제된 알루미나 성분을 이송하기 위한 이송 컨베이어(54), 및 상기 이송 컨베이어(54)를 통해 이송된 정제 상태의 알루미나 성분을 저장하는 알루미나 저장탱크(55)를 포함하여 구성된다.

상기 배출 컨베이어(52)는 상기 용해로(22)의 하부에 위치한 배출구(22a)를 통해 외부로 배출되는 잔재물을 공급받아 이를 상기 용해로(53)로 공급한다. 상기 용해로(53)는 상기 배출 컨베이어(52)를 통해 제공받은 잔재물을 대략 섭씨 1200도 정도의 가열환경에서 용해함으로써 순도가 높은 정제 상태의 알루미나 성분을 최종적으로 회수하는 역할을 수행한다.

즉, 상기 용해로(22)의 내부에서 분말 중 포함된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스와 분리되어 차(char) 상태의 잔재물 형태로 회수되는 알루미나 성분은 상기 별도의 용해로(53)의 내부에서 고온의 가열환경으로 다시 용해된 다음 순도가 향상된 정제 상태의 알루미나로 회수되는 것이다. 또한, 회수된 정제 상태의 알루미나 성분은 상기 이송 컨베이어(54)를 거쳐 상기 알루미나 저장탱크(55)에 저장되어 자원의 재활용을 도모할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 MMA와 알루미나의 회수 방법은 크게 전처리 공정, 열분해 공정, MMA 정제공정, 및 알루미나 회수공정을 포함하여 구성된다.

먼저, 전처리 공정은 슬러리화 상태의 폐인조 대리석 분말을 열매체로 간접 가열하여 건조하는 1차 가열공정, 상기 1차 가열공정을 거쳐 건조된 분말을 입도별로 분리하는 1차 선별공정, 상기 1차 선별공정을 거쳐 분류된 분말을 건조하는 2차 가열공정, 및 상기 2차 가열공정을 거쳐 건조된 분말 중 함유된 분진을 제거하는 2차 선별공정을 포함하여 구성된다.

상기 1차 가열공정은 슬러리 상태의 원재료 중에 포함된 수분을 외부로부터 제공되는 열원을 이용하여 제거하는 과정으로, 상기 호퍼(10)를 통해 제공된 원재료가 상기 이송 컨베이어(11)의 작동에 의해 상기 가열 컨베이어(12)로 공급되고, 상기 가열 컨베이어(12)로 공급된 원재료 중 포함된 수분이 상기 가열 컨베이어(12)에서 이루어지는 열매체에 의한 간접 가열의 과정을 통해 1차적으로 제거됨으로써 구현된다. 이 경우, 상기 가열 컨베이어(12)는 적어도 2단 이상의 다단 구조로서 층상으로 배치되는 설비이고, 각각의 컨베이어 라인은 외부와 분리되어 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 2중의 유동 공간을 형성한다. 또한, 상기 가열 컨베이어(12)는 외부에 별도의 전열 공간을 형성함으로써 내부의 유동공간으로 전열되는 열원의 손실을 최소화할 수 있게 된다.

상기 1차 선별공정은 1차 가열공정을 거쳐 수분이 1차적으로 제거된 원재료에 대해 분말의 입도별로 선별함으로써 후속되는 2차 가열공정에서 더욱 효과적인 수분 제거가 이루어질 수 있게 하는 것으로, 상하방향으로 다단의 구조로 배치되는 상기 분리기(13)의 스크린을 통해 분말은 그 크기별로 걸러질 수 있게 되고, 스크린을 최종적으로 통과한 미세 분말만이 후속의 2차 가열공정으로 투입된다. 또한, 다단의 스크린에 의해 걸러진 분말은 별도의 회수설비를 통해 재차 분쇄되어 슬러리화된 다음, 상기 1차 가열공정으로 다시 공급되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

상기 2차 가열공정은 1차 선별공정을 거친 미세 분말에 대해 추가의 열원을 제공하여 수분을 더욱 제거하는 과정으로, 상기 분리기(13)와 교통 가능한 건조로(14)에서 이루어지는 2차 가열과정에 의해 구현된다. 이 경우, 상기 건조로(14)는 상기 열 교환기(15)로부터 열원을 제공받는 데, 상기 열 교환기(15)로 제공되는 열원은 후속되는 열분해 공정에서 배출되는 폐열을 활용하여 제공된다.

상기 2차 선별공정은 2차 가열공정을 거쳐 수분이 더욱 제거된 원재료의 분말 중에 포함된 분진을 제거함으로써 작업 환경에 대한 실내 공기의 오염을 최소화하는 과정으로, 상기 사이클론(16)을 이용하여 분말 중 포함된 분진을 자중에 의한 낙하방식으로 분리하고, 분리된 분진은 상기 백 필터(18)의 흡입력에 의한 흡착 방식으로 제거함으로써 구현된다.

다음으로, 상기 열분해 공정은 상기 전처리 공정을 거친 분말을 상기 용해로(22)의 내부에서 무산소의 간접 가열환경에서 열분해하여 기상의 MMA 가스와 고상의 알루미나 잔재물을 각각 분리하는 과정으로 구현된다. 이 경우, 상기 용해로(22)의 내부에서는 열분해의 전 과정 중에 상기 임펠라(220)의 작동을 통해 적절한 교반 작용이 지속적으로 이루어져 MMA 가스와 알루미나 잔재물에 대한 분리 효과를 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 상기 임펠라(220)에 의한 교반 작동은 상기 동기기구(224)에 의해 회전속도가 동일하게 설정될 수 있으므로 상기 임펠라(220) 사이의 불필요한 접촉에 의해 수반될 수 있는 부품의 손상은 보다 적극적으로 예방된다.

특히, 상기 열분해 공정에서 상기 이송 컨베이어(21)는 상기 용해로(22)의 내부로 분말의 이송을 위해 밀폐된 공간을 내부에 형성하는 공급용 배관(210), 상기 공급용 배관(210)의 내부에서 배관의 길이방향을 따라 길게 배치되어 회전하는 이송 스크류(212), 및 상기 이송 스크류(212)에 회전 동력을 제공하는 제1구동모터(214)를 포함하고, 무엇보다도 상기 이송 스크류(212)의 외경이 상기 공급용 배관(210)의 내경부위에 대해 밀착될 수 있는 크기로 설정되어 있어 상기 용해로(22)의 내부로 분말을 효과적으로 투입시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 가스관(24)은 상기 용해로(22)의 내부에서 가열에 의해 발생되는 MMA 가스를 1차 응축처리하기 위해, 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 배출용 배관(240), 상기 배출용 배관(240)의 내부에서 배관의 길이방향을 따라 길게 배치되어 회전하여 1차 응축처리를 위한 MMA 가스의 공급은 허용하는 반면에 분말의 가열시 발생하는 분진을 상기 용해로(22)의 내부로 재공급해 주는 리턴 스크류(242), 및 상기 리턴 스크류(242)에 회전 동력을 제공하는 제2구동모터(244)를 포함하고, 무엇보다도 상기 리턴 스크류(242)의 외경은 상기 배출용 배관(240)의 내경 보다 작게 형성되어 있어, 1차 응축처리를 위핸 MMA 가스의 배출을 돕는 반면에, 가열에 의해 발생하는 분진을 상기 용해로(22)의 내부에 효과적으로 재공급할 수 있으므로 자원의 불필요한 낭비를 보다 적극적으로 예방할 수 있게 된다.

또한, 상기 용해로(22)는 상기 가열로(23)에 의한 간접 가열의 방식으로 전열되어 내부에 투입된 폐인조 대리석의 분말을 외부와 차단된 무산소의 환경에서 열분해할 수 있게 되므로 회수될 수 있는 MMA 양을 극대화시킬 수 있게 된다.

다음으로, 상기 MMA 정제공정은 상기 열분해 공정을 통해 분리된 MMA 가스에 반복적인 응축 처리와 유수 분리를 통해 수분을 제거하고 황 성분을 소각하는 1차 정제 처리공정과, 상기 1차 정제 처리공정을 거친 MMA 가스에 열 반응과 화학 반응을 가해 잔여 수분을 제거하여 MMA의 순도를 높이는 2차 정제 처리공정을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 1차 정제 처리공정은 상기 열분해 공정을 통해 분리된 MMA 가스를 1차 응축 처리하는 1차 응축공정, 상기 1차 응축공정을 거친 MMA 가스로부터 기상의 성분과 액상의 성분을 각각 분리하는 유수 분리공정, 상기 유수 분리공정을 거친 기상의 MMA 성분을 2,3차 응축 처리하는 2,3차 응축공정, 상기 2,3차 응축공정을 거친 MMA 성분을 4차 응축 처리하는 4차 응축공정, 상기 4차 응축공정을 거친 MMA 성분 중 포함된 황 성분을 제거하는 소각공정, 및 상기 유수 분리공정과 상기 2,3차 응축공정을 거친 액상의 MMA 성분을 합류하여 저장하는 저장공정으로 구현된다.

즉, 상기 1차 정제 처리공정은 상기 용해로(22)의 열분해에 의해 발생된 MMA 가스를 1차 응축시킨 다음, 응축된 MMA 로부터 기상과 액상의 성분을 각각 상분리하고, 분리된 기상의 성분과 액상의 성분을 2가지 별도의 과정을 통해 개별적으로 정제함으로써 수분의 제거 효과를 향상시킬 수 있게 된다.

이 경우, 기상의 MMA 성분은 2차 및 3차의 응축처리를 거쳐 포함된 수분을 추가적으로 제거받은 상태에서 저장탱크로 이동한 다음, 4차 응축처리를 거쳐 MMA로부터 분리된 황 성분을 소각 처리하여 제거하게 된다. 또한, 액상의 MMA 성분은 황 성분이 제거된 기상의 MMA 성분과 합류하여 저장조의 내부로 이송된다.

한편, 상기 2차 정제 처리공정은 상기 저장공정을 통해 저장된 액상의 MMA 성분을 1차 열 반응 처리하는 1차 열 반응공정, 상기 1차 열 반응공정을 거친 MMA 성분을 응축 처리하는 5차 응축공정, 상기 5차 응축공정을 거친 MMA 성분을 화학 반응 처리하는 화학 반응공정, 상기 화학 반응공정을 거친 MMA 성분을 2차 열 반응 처리하는 2차 열 반응공정, 상기 2차 열 반응공정을 거친 MMA 성분을 응축 처리하는 6차 응축공정, 및 상기 6차 응축공정을 거쳐 정제된 MMA 성분을 저장하는 완제품 저장공정으로 구현된다.

즉, 상기 2차 정제 처리공정은 1차 정제 처리를 거친 액상의 MMA 성분 중 포함된 잔여 수분을 열 반응과 화학 반응으로 제거하기 위한 것으로, 1차 열 반응은 액상의 MMA 성분을 대략 섭씨 160도 내지 250도인 고온의 가열환경에서 대략 10시간 정도로 숙성시키고 이때 발생되는 MMA 가스로부터 수분을 5차 응축 처리하여 제거함으로써 구현되고, 화학 반응은 1차 열 반응을 거친 MMA 성분에 염기성 화학약품을 반응시켜 잔여 수분을 추가적으로 제거함으로써 구현되며, 2차 열 반응은 화학 반응을 거친 MMA 성분을 다시 섭씨 160도 내지 250도의 가열환경에서 10시간 정도로 숙성시켜 발생하는 MMA 가스로부터 수분을 6차 응축 처리하여 제거함으로써 구현되고, 이러한 일련의 과정을 통해 정제된 MMA 성분은 완제품 저장공정에서 보관된 다음 필요시 출하된다.

특히, 상기 2차 정제 처리과정에서 1차 열 반응을 통해 MMA 가스의 순도는 대략 80% 정도로 상승하게 되고, 화학 반응을 통해 MMA 가스의 순도는 대략 90%의 수준으로 상승하게 되며, 2차 열 반응을 거친 후 최종적인 MMA 가스의 순도는 대략 95 내지 98%의 수준까지 상승할 수 있게 되므로, 폐인조 대리석으로부터 회수될 수 있는 MMA 성분의 회수 효율은 자원의 재생 및 재활용에 적합하면서도 경제성까지도 함께 추구할 수 있게 된다. 아울러, 상기와 같은 일련의 열 반응과 화학 반응, 5차 및 6차 응축 처리를 거치는 과정에서 발생되는 수분은 폐수 회수설비를 통해 한 군데로 모여 외부로 배출될 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-호퍼 11-이송 컨베이어
12-가열 컨베이어 13-분리기
14-건조로 15-열 교환기
16-사이클론 17-자재이송 컨베이어
18-백 필터 19-계량조
20-자재 투입용 호퍼 21-이송 컨베이어
22-용해로 23-가열로
24-가스관 25-1차 응축기
26-유수 분리기 27-MMA 이송관
28-1차 저장탱크 29-2차 응축기
30-3차 응축기 31-가스 이송관
32-2차 저장탱크 33-액체 이송관
34-저장조 35-3차 저장탱크
36-4차 응축기 37-소각로
38-냉각기 39-MMA 이송관
40-1차 열 반응조 41-1차 칼럼
42-5차 응축기 43-1차 저장조
44-화학 반응조 45-2차 열 반응조
46-2차 칼럼 47-6차 응축기
48-2차 저장조 49-완제품 저장조
50-폐수관로 51-폐수 저장탱크
52-배출 컨베이어 53-용해로
54-이송 컨베이어 55-알루미나 저장탱크

Claims (9)

1. 폐인조 대리석 분말을 열매체로 간접 가열하여 건조하고 이송하는 다층식 배열 구조의 가열 컨베이어, 상기 가열 컨베이어를 거쳐 건조된 분말을 입도별로 분리하도록 서로 다른 입도의 스크린을 층상 구조로 배열하는 다단의 분리기, 상기 분리기를 거쳐 분류된 분말을 건조하도록 외부로부터 열원을 제공받는 건조로, 및 상기 건조로를 거쳐 건조된 분말 중 함유된 분진을 자중에 의한 낙하 방식으로 분리하는 사이클론과 흡입력에 의한 흡착 방식으로 제거하는 백 필터를 포함하는 전처리부;
   상기 전처리부를 거친 분말을 내부의 무산소 가열환경에서 가열하고 열분해 과정에서 지속적인 교반 처리하는 적어도 한 쌍의 임펠라와 상기 임펠라의 회전속도를 동기화하는 동기기구를 갖춘 용해로, 상기 용해로의 외부에서 간접 가열방식으로 열원을 제공하는 가열로, 상기 용해로의 내부에서 열분해되는 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스를 외부로 배출하는 가스관, 및 상기 용해로의 내부에서 열분해후 남은 잔재물을 외부로 배출하는 배출구를 포함하는 열분해부;
   상기 열분해부를 통해 분리된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스에 반복적인 응축 처리와 유수 분리를 통해 수분을 제거하고 황 성분을 소각하는 1차 정제 처리부와, 상기 1차 정제 처리부를 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스에 열 반응과 화학 반응을 가해 잔여 수분을 제거하여 MMA(메틸메타크릴레이트)의 순도를 높이는 2차 정제 처리부를 포함하는 MMA(메틸메타크릴레이트) 정제부; 및
   상기 열분해부를 통해 배출되는 잔재물을 이송하는 배출 컨베이어, 상기 배출 컨베이어를 통해 이송된 잔재물을 가열하여 정제하는 용해로, 상기 용해로를 거쳐 정제된 알루미나 성분을 이송하는 이송 컨베이어, 및 상기 이송 컨베이어를 통해 이송된 정제 상태의 알루미나 성분을 저장하는 알루미나 저장탱크를 포함하는 알루미나 회수부를 구비하고,
   상기 열분해부는 전처리된 분말을 제공받는 자재 투입용 호퍼, 및 상기 자재 투입용 호퍼를 통해 공급되는 분말을 상기 용해로로 이송하는 이송 컨베이어를 구비하고,
   상기 이송 컨베이어는 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 공급용 배관, 상기 공급용 배관의 내부에서 배관의 길이방향을 따라 회전 가능하게 배치되어 전처리된 분말을 상기 용해로의 내부로 주입시켜 주는 이송 스크류, 및 상기 이송 스크류에 회전 동력을 제공하는 제1구동모터를 포함하며, 상기 이송 스크류의 외경은 상기 공급용 배관의 내경부위에 대해 밀착되는 크기로 설정되고,
   상기 가스관은 내부에 밀폐된 공간을 형성하는 배출용 배관, 상기 배출용 배관의 내부에서 배관의 길이방향을 따라 회전 가능하게 배치되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 외부 배출을 허용하는 반면에 가열시 발생하는 분진을 상기 용해로의 내부로 재공급하는 리턴 스크류, 및 상기 리턴 스크류에 회전 동력을 제공하는 제2구동모터를 포함하며, 상기 리턴 스크류의 외경은 상기 배출용 배관의 내경 보다 작은 크기로 설정되어 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 유동 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템.
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3. 청구항 1에 있어서,
   상기 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스의 유동 공간은 상기 배출용 배관의 내부 상측부위에 위치하는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기기구는 상기 용해로의 내부에서 상기 임펠라를 각각 회전 가능하게 설치하는 적어도 한 쌍의 회전축, 상기 용해로의 하부에 설치되는 제3구동모터, 상기 제3구동모터와 연동하도록 설치되는 입력축, 및 상기 입력축의 양단부위에서 상기 회전축과 개별적으로 치합되는 베벨기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 1차 정제 처리부는 상기 열분해부를 통해 분리된 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스를 1차 응축 처리하는 1차 응축기, 상기 1차 응축기를 거친 MMA(메틸메타크릴레이트) 가스로부터 기상의 성분과 액상의 성분을 각각 분리하는 유수 분리기, 상기 유수 분리기를 거친 기상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 2,3차 응축 처리하는 2차 응축기와 3차 응축기, 상기 2차 응축기와 상기 3차 응축기를 거친 기상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 4차 응축 처리하는 4차 응축기, 상기 4차 응축기를 거친 기상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분 중 포함된 황 성분을 제거하는 소각로, 및 상기 유수 분리기와 상기 2차 응축기 및 상기 3차 응축기를 거친 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 합류하여 저장하는 저장조를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 2차 정제 처리부는 상기 저장조에 저장된 액상의 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 1차 열 반응 처리하는 1차 열 반응조, 상기 1차 열 반응조와 1차 칼럼을 매개로 연결되어 응축 처리하는 5차 응축기, 상기 5차 응축기와 연결되어 화학 반응 처리하는 화학 반응조, 상기 화학 반응조와 연결되어 2차 열 반응 처리하는 2차 열 반응조, 상기 2차 열 반응조와 2차 칼럼을 매개로 연결되어 응축 처리하는 6차 응축기, 및 상기 6차 응축기와 연결되어 정제된 MMA(메틸메타크릴레이트) 성분을 저장하는 완제품 저장조를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐인조 대리석으로부터 MMA와 알루미나를 회수하는 시스템.
   
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