KR101593132B1 - 폐전선의 자원 재생장치 - Google Patents

Abstract

폐전선의 자원 재생장치가 개시된다. 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치는, 젤리 통신 폐전선이 내부에 수용되며 밀폐상태가 되고 용제가 투입되어 젤리성분과 피복 성분을 용해시키도록 하는 반응탱크; 반응탱크에서 용해되어 생성된 혼합용액을 배출하도록 하부에 형성된 드레인관; 드레인관에 연결된 제1배출관을 통해 이송된 혼합용액에서 합성수지(PE)를 추출하여 배출하는 필터링장치; 필터링장치를 통해 필터링 된 후 남은 고온 용제가 제2배출관을 경유하여 수집된 후 냉각되도록 하는 열교환기; 열교환기를 경유하여 냉각된 용제가 제3배출관을 경유하여 수집되는 솔벤트 저장조; 솔벤트 저장조의 용제를 회수하여 제4이송관을 통해 반응탱크로 순환 공급하는 용제 순환펌프; 반응탱크의 상부에 연결되며 내부에서 발생된 증기를 제5이송관을 통해 회수한 후 응축시킨 다음 제6이송관을 통해 솔벤트 저장조로 공급토록하는 콘덴서;를 포함하여 구성된다.
이에 따르면, 젤리와 합성수지(PE)피복이 포함된 폐전선에서 젤리와 피복성분을 용해시켜 구리선만 추출하여 재활용할 수 있으며, 또한 젤리와 PE를 분리 배출하고 용제를 재생시켜 비용을 절감할 수 있고 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

폐전선의 자원 재생장치{Waste wire recycling apparatus}

본 발명은 폐전선의 자원 재생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 젤리를 포함하는 폐전선을 재활용 처리하여 피복을 제거한 구리선을 추출함으로써 자원을 재생하도록 하는 폐전선의 자원 재생장치에 관한 것이다.

일반적으로 산업발전기를 거치면서 통신산업이 발달함에 따라 국가 산업의 중추적인 기간망을 확보하기 위해 통신 케이블을 대량적으로 설치하였으나 최근에는 통신산업의 고도화 및 대용량 전송 등의 필요에 따라 광통신 케이블을 설치 운용하고 있는 추세이다.

또한 통신 관련 회사의 투자가 주로 광케이블에 집중되고 광케이블 포설에 필요한 관로공사비용을 절감하기 위해, 기존 설치된 동(구리)전선 관로에서 동 전선을 철거하고 광케이블로 교체하고 있는데, 이에 따라 철거된 폐전선의 처리 문제를 두고 고심하고 있는 실정이다.

그런데, 현재 구리(Cu)의 금속 원재료 가격이 높은 가격으로 형성됨에 따라 폐전선 내의 구리에 대한 재활용의 필요성이 대두하여, 이에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

기존 구리전선은 젤리 컴파운드를 충진하지 않은 전선과 젤리 컴파운드를 충진한 전선으로 나누어지는데 젤리 컴파운드를 충진한 전선은 침수 및 물 침투 방지를 목적으로 미네랄오일을 주 베이스로하여 중합체인 폴리부틸렌, 폴리에틸렌 등의 유기화합물 및 첨가제 등으로 구성되며 젤리 충진물의 특성이 끈적임이 많아 일반적인 방법으로 구리(Cu)를 회수하기에는 작업에 어려움이 있다.

폐전선으로부터 구리를 회수하기 위한 종래 기술로서, 대한민국 등록특허 제 10-0283798호를 통해 폐전선을 용융, 건류 탄화시켜 합성수지와 구리선을 분리 취출하는 장치가 제안된 바 있다.

그러나, 이러한 장치는 폐전선으로부터 구리선을 회수하는 것으로만 그칠 뿐, 구리선의 주변에 피복되어 있던 합성수지(PE)는 재활용 없이 그대로 연소시키므로, 폐전선을 자원화하는데 한계가 있을 뿐 아니라, 합성수지의 연소시 발생하는 가스나 분진 등을 제거하기 위한 별도의 집진 혹은 세정탑과 같은 정화설비가 요구되므로, 설비 비용이 고가인데다가 그 유지비용도 고가여서 비효율적이다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 젤리를 포함하는 폐전선을 재생하기 위해, 용해조 내에서 가열 용해시키고, 구리선을 추출하되, 가열 용융공정에서 발생된 용제와 피복제 혼합용액을 분리하여 피복제는 폐기하고 용제는 리사이클시킴으로써 환경오염을 줄일 수 있고, 유해 물질을 저비용으로 처리할 수 있도록 하여 자원 활용과 환경 오염 방지를 도모할 수 있도록 한 폐전선의 자원 재생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 젤리 통신 폐전선이 수용되는 수용체와, 상기 수용체가 내부에 수용되며 밀폐상태가 되고 용제가 투입되어 젤리성분과 피복 성분을 용해시키도록 하는 반응탱크; 상기 반응탱크에 열원을 공급하는 가열수단; 상기 반응탱크에서 용해되어 생성된 혼합용액을 배출하도록 하부에 형성된 드레인관; 상기 드레인관에 연결된 제1배출관을 통해 이송된 혼합용액에서 합성수지(PE)를 추출하여 배출하는 필터링장치; 상기 필터링장치를 통해 필터링 된 후 남은 고온 용제가 제2배출관을 경유하여 수집된 후 냉각되도록 하는 열교환기; 상기 열교환기를 경유하여 냉각된 용제가 제3배출관을 경유하여 수집되는 솔벤트 저장조; 상기 솔벤트 저장조의 용제를 회수하여 제4이송관을 통해 반응탱크로 순환 공급하는 용제 순환펌프; 상기 반응탱크의 상부에 연결되며 내부에서 발생된 증기를 제5이송관을 통해 회수한 후 응축시킨 다음 제6이송관을 통해 솔벤트 저장조로 공급토록하는 콘덴서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 드레인관에는 혼합용액 이송펌프가 설치되고, 상기 혼합용액 이송펌프가 구동되어 혼합용액 중 일부는 용액순환관을 통해 반응탱크의 상부로 재 공급되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 필터링장치는 제1배출관에서 분기된 복수의 배관과, 상기 복수의 배관에 각기 형성된 복수의 필터로 구성되어 대량을 필터링하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 필터는 혼합용액을 정치시켜 용제와 합성수지(PE)를 비중차이로 분리하도록 하고, 비중이 무거운 합성수지(PE)가 하부에 가라앉도록 한 후 하부의 배출구를 통해 합성수지(PE)만 배출하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 제6이송관에는 콘덴서에서 배출된 용제를 저장하는 버퍼탱크가 구비되고,

상기 버퍼탱크에 저장된 용제 중 액상의 용제는 제6이송관에 설치된 회수펌프의 구동에 의해 솔벤트 저장조에 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기 버퍼탱크의 상부에 연결되어 기상의 용제를 회수하여 카본을 제거하고, 버퍼탱크로 이송하는 카본탑이 포함되고, 상기 카본탑 및 버퍼탱크에 스팀이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 반응탱크는 하부에 도어가 결합되며, 상기 도어의 개방에 의해 내부 수용체가 배출되어 구리선이 수거되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 젤리와 합성수지(PE)피복이 포함된 폐전선에서 젤리와 피복성분을 용해시켜 구리선만 추출하여 재활용할 수 있으며, 또한 젤리와 합성수지(PE)를 분리 배출하고 용제를 재생시켜 비용을 절감할 수 있고 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치에서 '반응탱크'를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치에서 '필터'를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치를 이용한 추출 공정을 나타낸 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치에서 '반응탱크'를 나타낸 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치에서 '필터'를 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치를 이용한 추출 공정을 나타낸 흐름도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폐전선의 자원 재생장치(A)는, 젤리 통신 폐전선이 수용되는 수용체(22)와, 상기 수용체(22)가 내부에 수용되며 밀폐상태가 되고 용제가 투입되어 젤리성분과 피복 성분을 용해시키도록 하는 반응탱크(2); 상기 반응탱크(2)에서 용해되어 생성된 혼합용액을 배출하도록 하부에 형성된 드레인관(3); 상기 드레인관(3)에 연결된 제1배출관(L1)을 통해 이송된 혼합용액에서 합성수지(PE)를 추출하여 배출하는 필터링장치(5); 상기 필터링장치(5)를 통해 필터링 된 후 남은 고온 용제가 제2배출관(L2)을 경유하여 수집된 후 냉각되도록 하는 열교환기(6); 상기 열교환기(6)를 경유하여 냉각된 용제가 제3배출관(L3)을 경유하여 수집되는 솔벤트 저장조(7); 상기 솔벤트 저장조(7)의 용제를 회수하여 제4이송관(L4)을 통해 반응탱크(2)로 순환 공급하는 용제 순환펌프(8); 상기 반응탱크(2)의 상부에 연결되며 내부에서 발생된 증기를 제5이송관(L5)을 통해 회수한 후 응축시킨 다음 제6이송관(L6)을 통해 솔벤트 저장조(7)로 공급토록하는 콘덴서(9);를 포함하여 구성된다.

상기 반응탱크(2)는 내부에 공간이 형성되고, 상부는 덮개가 용접되어 막혀있으며 하부의 개구부에는 도어(24)가 플랜지 결합으로 탈착 가능하도록 결합된다.

반응탱크(2)의 내부에는 원통형상이며 타공망으로 된 수용체(22)가 삽입된다. 수용체에는 젤리 통신 폐전선이 수납된다.

반응탱크(2)의 상부에는 용제가 공급되는 제4이송관(L4)이 연결되는 용제유입구가 형성되고, 증발 기체가 배출되도록 배출구가 형성되며 배출구에는 제5이송관(L5)이 연결된다.

반응탱크(2)의 내부에는 스팀이 공급되어 가열원으로 작용할 수 있도록 가열수단(26)이 형성된다.

가열수단(26)의 일 예로는 코일형상의 관체를 제시한다. 따라서 코일형상의 관체가 반응탱크(2)의 내주면에 밀착되어 원통형상으로 형성된다.

스팀은 스팀파이프(미도시)를 통해 공급되며, 스팀파이프의 일단이 가열수단(26)의 입구에 연결되고, 가열수단(26)의 출구에는 회수파이프(미도시)가 연결된다.

바람직하게는 가열수단(26)는 수용체(22)의 외주면에 접촉된다.

따라서 수용체(22)가 폐전선이 가득 채워진 상태로 반응탱크(2)의 내부에 삽입되고, 하부의 도어(24)를 닫아 플랜지에 볼트를 체결시켜 밀봉되도록 한 후 용제를 투입하고, 가열수단(26)에서 발열되도록 하여 일정시간 가열과 불림 및 이를 통한 용해작용이 일어나도록 한다.

이렇게 젤리성분과 피복 성분이 용해되어 용제와 혼합된 혼합용액을 도어(24)의 일측에 형성된 배출포트에 연결된 드레인관(3)을 통해 배출시킨다.

상기 드레인관(3)에는 혼합용액 이송펌프(P1)가 설치되어 혼합용액의 이송이 촉진되도록 한다.

상기 혼합용액 이송펌프(P1)가 구동되어 혼합용액 중 일부는 용액순환관(L9)을 통해 반응탱크(2)의 상부로 재 공급된다.

한편 다른 실시예로서 가열수단은 반응탱크(2)의 외주면에 형성된 열원체류자켓(미도시)을 제시한다.

상기 열원체류자켓에 스팀파이프가 연결됨으로써 스팀이 공급되도록 한다.

열원체류자켓은 일종의 저장챔버의 역할을 하는 것으로, 스팀이 열원체류자켓의 내부에 일정시간 체류하면서 반응탱크(2)에 열원을 전달할 수 있도록 하고, 일정시간 스팀이 체류함으로써 반응탱크(2) 외면에 대한 균일한 열 공급과 보온 효과를 얻을 수 있다.

상기 반응탱크(2)에서 배출된 혼합용액은 필터링장치(5)로 유입된 후 합성수지(PE)와 용제를 분리하고, 합성수지(PE)만 추출하여 배출시킨다.

상기 필터링장치(5)는 제1배출관(L1)에서 분기된 복수의 배관과, 상기 복수의 배관에 각기 형성된 복수의 필터(52)로 구성되어 대량을 필터링하도록 한다.

상기 필터(52)는 내부에 격막(522)이 형성되며 혼합용액을 정치시켜 용제와 합성수지(PE)를 비중차이로 분리하도록 하고, 비중이 무거운 합성수지(PE)가 하부에 가라앉도록 한 후 하부의 배출구를 통해 합성수지(PE)만 배출되도록 한다.

상기 열교환기(6)는 필터링장치(5)를 통해 필터링 된 후 남은 고온의 용제를 회수하고, 냉매와 열교환시켜 일정 온도, 바람직하게는 22~25℃ 정도의 상온이 되도록 냉각시킨다.

상기 솔벤트 저장조(7)는 열교환기(6)를 경유하여 냉각된 용제가 제3배출관(L3)을 경유하여 수집되는 것으로, 이동이 용이하도록 바퀴가 구비되고, 상부 일측에는 용제 및 스팀을 카본탑(12)에 공급하도록 제7이송관(L7)이 연결된다.

솔벤트 저장조(7)의 상부 타측에는 스팀관(ST)이 연결되어 스팀이 공급되도록 한다.

상기 솔벤트 저장조(7)의 용제는 제4이송관(L4) 및 용제 순환펌프(8)를 통해 반응탱크(2)로 순환되어 재 공급되도록 한다.

상기 콘덴서(9)는 반응탱크(2)의 상부에 연결된 제5이송관(L5)을 통해 회수한 증기를 응축시킨 다음 제6이송관(L6)을 통해 솔벤트 저장조(7)로 공급한다.

상기 제6이송관(L6)에는 콘덴서(9)에서 배출된 용제를 저장하는 버퍼탱크(10)가 구비된다.

상기 버퍼탱크(10)에 저장된 용제 중 액상의 용제는 제6이송관(L6)에 설치된 회수펌프(P2)의 구동에 의해 솔벤트 저장조(7)에 공급된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

수용체(22)에 젤리 통신 폐전선을 가득 채워 담는다. 이 수용체(22)를 반응탱크(2)의 하부 개구부를 통해 장입한 후 도어(24)를 닫고 플랜지에 볼트를 체결하여 폐쇄한다(S1).

이후 반응탱크(2)의 내부에 용제를 투입한다(S2). 용제의 주입은 솔벤트 저장조(7)의 용제를 용제순환펌프(P3)의 구동에 의해 공급하게 된다.

일정량의 용제가 반응탱크(2)에 투입된 후 가열수단(26)에 스팀을 공급하여 가열시키면서 일정 시간동안 불려서 용제로 인해 젤리, 합성수지(PE)피복이 용해되도록 한다(S3).

반응탱크(2)의 내부에서 고온 열원으로 인해 발생된 증기는 상부의 제5이송관(L5)을 통해 콘덴서(9)로 회수되고(S4), 콘덴서(9)에서 냉매와 열교환되어 냉각되어 액상으로 추출된다(S5).

증기는 대부분 용제를 주 성분으로 하므로 콘덴서(9)에서 응축시킨 후 액상의 용제를 솔벤트 저장조(7)로 회수토록 한다.

여기서 콘덴서(9)에서 나온 액상의 용제가 버퍼탱크(10)에서 버퍼링되어 순수 용제는 솔벤트 저장조(7)로 회수되도록 하고, 카본이 함유된 기체 용제는 다시 카본탑(12)으로 회수하여 카본을 제거한 다음 다시 버퍼탱크(10)로 회수되도록 한다(S6).

한편 반응탱크(2)의 내부에서 용해 반응이 종료된 후에는 드레인관을 개방시켜 반응탱크(2) 내의 혼합용액을 배출시킨다(S7).

즉, 혼합용액 이송펌프(P1)를 구동시켜 혼합용액이 필터링장치(5)로 이송되도록 한다(S8).

필터링장치(5)에서 필터링을 거쳐 용제와 합성수지(PE)가 분리되도록 하고, 분리된 합성수지(PE)는 배출시켜 폐기처분한다(S9).

용제는 회수되어 열교환기(6)에서 냉각된 후 솔벤트 저장조(7)로 회수되어 저장된다(S10).

솔벤트 저장조(7)의 용제는 다시 반응탱크(2)로 공급되어 다음 작업의 용해에 사용된다.

혼합용액이 배출된 후 반응탱크(2)의 도어(24)를 개방시킨 다음 수용체(22)를 배출시킨다.

따라서 수용체(22)에 채워진 폐전선은 피복이 용해된 상태이므로 구리선만 추출되고, 이 구리선만 남은 수용체(22)를 세척하여 이물질과 용제 잔여물을 제거하여 구리선을 채취할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

2 : 반응탱크 3 : 드레인관
5 ; 필터링장치 6 ; 열교환기
7 ; 솔벤트 저장조 8 : 용제 순환펌프
9 ; 콘덴서 10 ; 버퍼탱크
12 ; 카본탑 24 : 도어
26 : 가열수단 52 ; 필터

Claims (9)

1. 젤리 통신 폐전선이 수용되는 수용체와, 상기 수용체가 내부에 수용되며 밀폐상태가 되고 용제가 투입되어 젤리성분과 피복 성분을 용해시키도록 하는 반응탱크;
   상기 반응탱크에 열원을 공급하는 가열수단;
   상기 반응탱크에서 용해되어 생성된 혼합용액을 배출하도록 하부에 형성된 드레인관;
   상기 드레인관에 연결된 제1배출관을 통해 이송된 혼합용액에서 합성수지를 추출하여 배출하는 필터링장치;
   상기 필터링장치를 통해 필터링 된 후 남은 고온 용제가 제2배출관을 경유하여 수집된 후 냉각되도록 하는 열교환기;
   상기 열교환기를 경유하여 냉각된 용제가 제3배출관을 경유하여 수집되는 솔벤트 저장조;
   상기 솔벤트 저장조의 용제를 회수하여 제4이송관을 통해 반응탱크로 순환 공급하는 용제 순환펌프;
   상기 반응탱크의 상부에 연결되며 내부에서 발생된 증기를 제5이송관을 통해 회수한 후 응축시킨 다음 제6이송관을 통해 솔벤트 저장조로 공급토록하는 콘덴서;를 포함하고,
   상기 드레인관에는 혼합용액 이송펌프가 설치되고, 상기 혼합용액 이송펌프가 구동되어 혼합용액 중 일부는 용액순환관을 통해 반응탱크의 상부로 재 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 필터링장치는
   제1배출관에서 분기된 복수의 배관과, 상기 복수의 배관에 각기 형성된 복수의 필터로 구성되어 대량을 필터링하도록 한 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 필터는 혼합용액을 정치시켜 용제와 합성수지를 비중차이로 분리하도록 하고, 비중이 무거운 합성수지가 하부에 가라앉도록 한 후 하부의 배출구를 통해 합성수지만 배출하도록 하는 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제6이송관에는 콘덴서에서 배출된 용제를 저장하는 버퍼탱크가 구비되고,
   상기 버퍼탱크에 저장된 용제 중 액상의 용제는 제6이송관에 설치된 회수펌프의 구동에 의해 솔벤트 저장조에 공급되는 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 버퍼탱크의 상부에 연결되어 기상의 용제를 회수하여 카본을 제거하고, 버퍼탱크로 이송하는 카본탑이 포함되고,
   상기 카본탑 및 버퍼탱크에 스팀이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 반응탱크는 하부에 도어가 결합되며, 상기 도어의 개방에 의해 내부 수용체가 배출되어 구리선이 수거되도록 한 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 가열수단은 반응탱크의 내주면에 밀착되며 수용체의 외주면에 접촉되는 코일형상의 관체를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 가열수단은 반응탱크의 외주면에 형성된 열원체류자켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐전선의 자원 재생장치.

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