KR101579613B1

KR101579613B1 - 자력드럼을 이용한 폐전자제품의 스테인리스금속 선별장치

Info

Publication number: KR101579613B1
Application number: KR1020140071618A
Authority: KR
Inventors: 송영준; 이계승; 신강호; 추교탁
Original assignee: 강원대학교 산학협력단
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2015-12-22

Abstract

본 발명은 스테인리스금속 선별장치에 관한 것으로서, 컨베이어벨트와; 상기 컨베이어벨트의 일단에 구비되어 상기 컨베이어벨트가 회전이송되도록 구동력을 제공하는 벨트구동롤러와; 상기 컨베이어벨트의 타단에 구비되어 상기 벨트구동롤러와 함께 상기 컨베이어벨트가 회전이송되도록 지지하며, 복수개의 영구자석에 의해 형성된 자력드럼부와; 상기 컨베이어벨트로 상기 폐전자제품 혼합물을 공급하는 공급관을 포함하며, 상기 혼합물이 상기 컨베이어벨트를 따라 상기 자력드럼부 측으로 이송되며, 상기 혼합물 중 상기 오스테나이트계 스테인리스금속은 상기 자력드럼부의 자력에 의해 상기 컨베이어벨트의 하부로 이동된 후 낙하하고, 상기 혼합물 중 비금속은 상기 자력드럼부의 접선방향으로 낙하되는 것을 특징으로 한다.

Description

자력드럼을 이용한 폐전자제품의 스테인리스금속 선별장치{STAINLESS STEEL SORTING APPARATUS FOR WASTE ELECTRONICS GOODS USING MAGNETIC DRUM}

본 발명은 파쇄된 폐전자제품 혼합물로부터 니켈 함유량이 높은 오스테나이트계 스테인리스금속을 선별하여 분리할 수 있는 자력드럼 이용 폐전자제품의 스테인리스금속 선별장치에 관한 것이다.

지구상에 존재하는 자원이 고갈됨에 따라 폐자원으로부터 자원을 회수하여 재활용하는 방법에 대한 관심이 증가하고 있다.

가전제품은 여러 금속과 플라스틱이 결합하여 제조된 것으로, 폐가전은 유용 자원을 회수할 수 있는 유력한 소스가 될 수 있다. 폐가전제품으로부터 유가금속과 폐플라스틱을 회수하여 재활용하는 기술로는 파쇄, 자력 선별, 비중 선별 등의 방법이 사용되고 있다.

하지만, 폐가전제품에는 유가금속과 폐플라스틱 등 여러 재질의 폐자원이 혼재되어 있는 관계로, 이들 재질의 특성을 고려한 재활용 기술이 개발되어야 하는데, 현재 이와 같이 재질의 특성을 면밀히 고려한 재활용 분리방법에 대해서는 구체적으로 개발된 것이 없다.

한편, 폐전자제품의 재활용과정에서 선별이 요구되는 스테인리스금속을 회수하기 위해서, 종래에는 X선을 이용한 자동선별방식이나 스테인리스 발색용액을 이용하는 방법을 사용하고 있다.

하지만, X선을 이용할 경우, 고가의 장비를 사용하며, 1cm 이하 크기의 입자를 분리하기 어렵고, 처리속도가 느린 단점이 있다. 또한, 발색용액을 이용할 경우, 스테인리스금속 종류별로 공통적인 발색제가 없으며, 고가의 시약을 사용하기 때문에 경제성 측면에서 바람직하지 못한 문제가 있다.

따라서, 폐전자제품으로부터 금속을 쉽게 분리할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구된다 할 것이다.

본 발명과 관련되는 특허기술로는 대한민국 공개특허 제10-2002-0053697호에 "폐가전 재자원화 처리장치"가 개시된 바 있다.

본 발명은 폐전자제품 혼합물로부터 오스테나이트계 스테인리스금속과 비금속을 효율적으로 선별하여 분리할 수 있는 새로운 스테인리스금속 선별장치를 개발하여 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 파쇄된 폐전자제품 혼합물로부터 오스테나이트계 스테인리스금속을 선별하는 스테인리스금속 선별장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 스테인리스금속 선별장치는, 컨베이어벨트와; 상기 컨베이어벨트의 일단에 구비되어 상기 컨베이어벨트가 회전이송되도록 구동력을 제공하는 벨트구동롤러와; 상기 컨베이어벨트의 타단에 구비되어 상기 벨트구동롤러와 함께 상기 컨베이어벨트가 회전이송되도록 지지하며, 복수개의 영구자석에 의해 형성된 자력드럼부와; 상기 컨베이어벨트로 상기 폐전자제품 혼합물을 공급하는 공급관을 포함하며, 상기 혼합물이 상기 컨베이어벨트를 따라 상기 자력드럼부 측으로 이송되며, 상기 혼합물 중 상기 오스테나이트계 스테인리스금속은 상기 자력드럼부의 자력에 의해 상기 컨베이어벨트의 하부로 이동된 후 낙하하고, 상기 혼합물 중 비금속은 상기 자력드럼부의 접선방향으로 낙하되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 자력드럼부는 복수개의 고리형상의 영구자석을 중첩배치시켜 자속을 8000gauss 이상으로 집속시켜 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 폐전자제품 혼합물은 5000gauss 이하의 자력에 의해 금속을 1차로 선별한 후 상기 공급관으로 공급된다.

일 실시예에 따르면, 상기 공급관의 후단에 결합되어 상기 공급관에 진동을 부여하는 진동발생부를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 진동발생부는, 상기 공급관의 하부를 지지하는 유압실린더와; 상기 유압실린더의 길이를 가변시켜 상기 공급관에 진동을 발생시키는 유압발생부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 지지프레임에 구비되는 구동모터와; 상기 구동모터와 상기 벨트구동롤러의 회전축을 연결하여 상기 구동모터의 구동력을 전달하는 구동체인을 더 포함한다.

본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치는 스테인리스금속이 6000gauss 이상에서 자력을 갖는 성질을 이용한 것으로, 컨베이어벨트의 단부에 배치된 자력드럼부의 강한 자력에 의해 스테인리스금속과 비금속을 분리한다.

자력을 이용하므로 1cm 이하의 소형 입자도 선별할 수 있다. 또한, 자력을 이용하므로 회수 속도도 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치의 전체 구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치의 측면구성을 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치의 자력드럼부의 구성을 도시한 정면도,
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치의 스테인리스금속 선별과정을 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치(100)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 스테인리스금속 선별장치(100)의 측면구성을 도시한 측면도이다.

본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치(100)는 304번 또는 316번과 같은 오스테나이트계 스테인리스금속을 선별하기 위한 것이다. STS 304 또는 STS 316은 평소에는 자성을 띄지 않으나, 6000gauss 이상의 고자력에 노출되면 상자성을 띄는 성질을 갖는다.

본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치(100)는 이러한 오스테나이트계 스테인리스금속의 성질을 이용하여 폐전자제품을 파쇄한 혼합물로부터 오스테나이트계 스테인리스금속과 비금속을 분리한다.

스테인리스금속 선별장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 지지프레임(110)과, 지지프레임(110)의 상부에 배치되는 컨베이어벨트(120)와, 컨베이어벨트(120)가 회전구동되도록 컨베이어벨트(120)의 양단을 지지하는 자력드럼부(130) 및 벨트구동롤러(140)와, 컨베이어벨트(120)로 파쇄된 폐전자제품 혼합물(M)을 공급하는 공급관(150)과, 공급관(150)에 진동을 발생시키는 진동발생부(160)와, 컨베이어벨트(120)로부터 이송된 후 분리된 비금속(A)을 회수하는 비금속회수함(170)과, 컨베이어벨트(120)로부터 이송된 후 분리된 스테인리스금속(B)을 회수하는 스테인리스금속회수함(180)을 포함한다.

지지프레임(110)은 컨베이어벨트(120)가 안정적으로 구동되도록 컨베이어벨트(120)의 하부를 지지한다. 지지프레임(110)은 일정높이를 갖도록 형성되고, 지지프레임(110)의 상부에 컨베이어벨트(120)가 배치된다.

지지프레임(110)의 상부의 벨트지지암(111)에 드럼회전축(131)과 롤러회전축(141)이 각각 회전가능하게 베어링(113)에 결합된다. 또한, 지지프레임(110)의 내부에는 벨트구동롤러(140)를 구동하는 구동모터(143)가 수용된다. 또한, 컨베이어벨트(120)와 대향되는 상부(114)에는 진동발생부(160)가 안착된다.

컨베이어벨트(120)는 자력드럼부(130)와 벨트구동롤러(140)를 감싸도록 형성되어 벨트구동롤러(140)의 구동력에 의해 회전된다. 컨베이어벨트(120)의 상부를 따라 혼합물(M)이 공급되고, 컨베이어벨트(120)의 이송방향을 따라 혼합물(M)이 이송되며 자력드럼부(130)에 의해 비금속(A)과 스테인리스금속(B)으로 분리배출되도록 한다.

벨트구동롤러(140)는 컨베이어벨트(120)의 일단에 결합되어 컨베이어벨트(120)가 회전되도록 구동력을 제공한다. 벨트구동롤러(140)는 롤러회전축(141)이 지지프레임(110)의 베어링(115)에 회전가능하게 결합된다. 그리고, 롤러회전축(141)이 구동체인(145)에 의해 구동모터(143)와 연결되어 구동모터(143)의 구동력을 전달받는다.

도 3은 자력드럼부(130)의 구성을 도시한 정면도이다. 자력드럼부(130)는 컨베이어벨트(120)의 타단에 결합되어 컨베이어벨트(120)가 회전구동되도록 지지한다. 자력드럼부(130)는 지지프레임(110)의 베어링(113)에 아이들회전가능하게 결합된다. 벨트구동롤러(140)의 회전력에 의해 컨베이어벨트(120)가 이동되면, 자력드럼부(130)는 컨베이어벨트(120)의 이송력에 의해 아이들회전한다.

자력드럼부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이 드럼회전축(131)과, 드럼회전축(131)의 외부에 구비된 드럼본체(133)와, 드럼본체(133)의 외주면을 감싸는 복수개의 영구자석(135)을 포함한다. 영구자석(135)은 드럼본체(133)의 외주면을 감싸는 링형태로 구비된다. 복수개의 영구자석(135)이 드럼본체(133) 외주면에 이웃하게 배치되어 자력을 형성한다.

이 때, 복수개의 영구자석(135)은 중첩적으로 배치한다. 이 때, N극의 면과 S극의 면을 각각 같은 극의 면이 마주보도록 배열하여 자속이 집속되도록 한다. 복수개의 영구자석(135)의 중첩배치에 의해 자력드럼부(130)는 8000gauss 이상의 자기강도를 갖도록 형성된다.

평소에는 자성을 띄지 않는 스테인리스금속(B)는 컨베이어벨트(120)를 따라 이송되는 중 자력드럼부(130)의 배치영역에 이르러 8000gauss의 자기강도에 노출되면 상자성을 띄게 된다. 따라서, 컨베이어벨트(120) 표면에 부착된 상태로 컨베이어벨트(120) 면을 따라 이동된다. 이에 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 비금속은 자력에 영향을 받지 않드므로 컨베이어벨트(120)의 단부에서 자력드럼부(130)의 접선방향을 따라 비스듬하게 낙하된다.

반면, 스테인리스금속(B)은 자력드럼부(130)의 자력에 의해 컨베이어벨트(120) 표면에 흡착된 상태로 이송되어 컨베이어벨트(120)의 하단부측으로 이동된다. 그리고, 자력드럼부(130)와 접촉되지 않는 컨베이어벨트(120) 영역에서 자력이 제거되므로 하부방향으로 낙하된다.

공급관(150)은 컨베이어벨트(120) 상단으로 파쇄된 폐전자제품 혼합물(M)을 공급한다. 공급관(150)은 일정 길이를 갖는 관의 형태로 형성된다. 공급관(150)은 폐쇄된 단면형상을 갖도록 형성되거나, 도면에 도시된 바와 같이 상단이 개방된 형태로 형성될 수도 있다.

여기서, 공급관(150)을 통해 공급되는 폐전자제품 혼합물(M)은 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치(100)로 공급되기 전에 미리 자력선별장치를 통해 금속 부품을 1차로 선별한다. 이에 의해 5000gauss 이하의 자성에 반응하는 금속부품을 선별하고, 6000gauss 이상의 고자성에만 반응하는 스테인리스금속(B)만을 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치(100)에서 선별하게 된다.

여기서, 공급관(150)은 수평하게 배치되므로 컨베이어벨트(120)로 혼합물(M)의 원활한 공급을 위해 진동발생부(160)가 결합된다.

진동발생부(160)는 공급관(150)의 후단에 배치되어 공급관(150)을 컨베이어벨트(120)의 축방향에 대해 전후방향으로 진동을 발생시켜 혼합물(M)이 컨베이어벨트(120) 방향으로 이송되도록 한다.

진동발생부(160)는 유압을 발생시키는 유압발생부(161)와, 유압발생부(161)로부터 공급 또는 회수되는 유압에 의해 길이가 가변되는 유압실린더(163)와, 공급관(150)과 유압실린더(163) 사이에 배치되어 유압실린더(163)의 길이변화를 공급관(150)으로 전달하여 공급관(150)이 전후로 이동되도록 하는 공급관지지판(165)을 포함한다. 공급관지지판(165)은 공급관(150)의 하부에 결합된 수평영역으로부터 절곡된 절곡영역이 유압실린더(163)와 결합된다. 이에 따라 유압실린더(163)의 길이변화에 따라 절곡영역이 좌우로 이동되며 수평영역으로 진동을 전달하게 된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치(100)의 동작과정을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

페전자제품을 파쇄기(미도시)에 투입하여 작은 조각들로 파쇄한다. 이렇게 파새된 폐전자제품 혼합물(M)은 다양한 종류의 금속과 플라스틱과 같은 비금속이 혼합된 상태이다. 혼합물(M)은 자력선별장치(미도시)를 통해 자성을 갖는 금속물질, 5000gauss 이하의 자성에서 자력을 갖는 금속물질을 1차적으로 분리한다. 금속물질이 분리된 혼합물(M)을 공급관(150)으로 공급한다.

공급관(150)은 진동발생부(160)의 구동에 의해 전후로 이동된다. 공급관(150)의 전후 이동에 의해 발생된 진동에 의해 혼합물(M)은 천천히 컨베이어벨트(120)로 이송된다. 컨베이어벨트(120)는 벨트구동롤러(140)의 구동에 의해 회전되고, 혼합물(M)은 도 4에 도시된 바와 같이 컨베이어벨트(120) 표면을 따라 이동된다. 그리고, 컨베이어벨트(120) 타단을 지지하는 자력드럼부(130)와 접촉되는 영역에 이르러 자력드럼부(130)의 강한 자성에 의해 스테인리스금속(B)은 자력을 나타내게 된다. 이에 따라 스테인리스금속(B)은 컨베이어벨트(120) 표면에 붙은 상태로 이동된다. 그리고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 컨베이어벨트(120)의 하부면으로 이동된 후 자력드럼부(130)와 접촉되지 않는 영역에서 자력드럼부(130)의 자력에 영향을 받지 않게 된다. 자력의 영향을 받지 않는 스테인리스금속(B)은 자성을 잃어 하부로 떨어져 스테인리스금속회수함(180)에 수용된다.

한편, 자력을 갖지 않는 비금속(A)은 컨베이어벨트(120)의 회전면에서 접선방향으로 낙하하여 비금속회수함(170)에 회수된다.

이러한 방식에 의해 혼합물(M)에 혼합된 스테인리스금속(B)과 비금속(A)이 간편하게 분리될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 스테인리스금속 선별장치는 스테인리스금속이 6000gauss 이상에서 자력을 갖는 성질을 이용한 것으로, 컨베이어벨트의 단부에 배치된 자력드럼부의 강한 자력에 의해 스테인리스금속과 비금속을 분리한다.

이상에서 설명된 본 발명의 폐전자제품의 스테인리스금속 선별장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 금속 선별장치 110 : 지지프레임
120 : 컨베이어벨트 130 : 자력드럼부
131 : 드럼회전축 133 : 드럼본체
135 : 영구자석 140 : 벨트구동롤러
141 : 롤러회전축 143 : 구동모터
145 : 구동체인 150 : 공급관
160 : 진동발생부 161 : 유압발생부
163 : 유압실린더 165 : 공급관지지판
170 : 비금속회수함 180 : 스테인리스금속회수함

Claims

파쇄된 폐전자제품 혼합물로부터 오스테나이트계 스테인리스금속을 선별하는 스테인리스금속 선별장치에 있어서,
컨베이어벨트와;
상기 컨베이어벨트의 일단에 구비되어 상기 컨베이어벨트가 회전이송되도록 구동력을 제공하는 벨트구동롤러와;
상기 컨베이어벨트의 타단에 구비되어 상기 벨트구동롤러와 함께 상기 컨베이어벨트가 회전이송되도록 지지하며, 복수개의 영구자석에 의해 형성된 자력드럼부와;
상기 컨베이어벨트로 상기 폐전자제품 혼합물을 공급하는 공급관과;
상기 공급관의 후단에 결합되어 상기 공급관에 진동을 부여하는 진동발생부를 포함하며,
상기 혼합물이 상기 컨베이어벨트를 따라 상기 자력드럼부 측으로 이송되며, 상기 혼합물 중 상기 오스테나이트계 스테인리스금속은 상기 자력드럼부의 자력에 의해 상기 컨베이어벨트의 하부로 이동된 후 낙하하고, 상기 혼합물 중 비금속은 상기 자력드럼부의 접선방향으로 낙하되는 것을 특징으로 하는 스테인리스금속 선별장치.
제1항에 있어서,
상기 자력드럼부는 복수개의 고리형상의 영구자석을 중첩배치시켜 자속을 8000gauss 이상으로 집속시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 스테인리스금속 선별장치.
제2항에 있어서,
상기 폐전자제품 혼합물은 5000gauss 이하의 자력에 의해 금속을 1차로 선별한 후 상기 공급관으로 공급되는 것을 특징으로 하는 스테인리스금속 선별장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 진동발생부는,
상기 공급관의 하부를 지지하는 유압실린더와;
상기 유압실린더의 길이를 가변시켜 상기 공급관에 진동을 발생시키는 유압발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스금속 선별장치.
제5항에 있어서,
지지프레임에 구비되는 구동모터와;
상기 구동모터와 상기 벨트구동롤러의 회전축을 연결하여 상기 구동모터의 구동력을 전달하는 구동체인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스금속 선별장치.