KR101816678B1 - 순환골재 생산용 폐콘크리트 분쇄장치 및 이를이용한 폐콘크리트 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐콘크리트 분쇄장치와 이 장치를 이용한 폐콘크리트 재생방법을 제공한다. 본 발명에 따른 폐콘크리트 분쇄장치는 콘베이어 벨트를 따라 폐콘크리트를 이송시키되, 폐콘크리트가 얇은 단층을 형성하며 롤러밀에 유입될 수 있도록 한다. 이를 통해 분쇄된 폐콘크리트의 장경과 반경의 비율이 일정 범위 내에서 형성되게 함으로써, 분쇄의 효율 및 경제성을 향상시킬 수 있고, 미분말의 산출율을 낮추어 폐콘크리트 재생률을 향상시킬 수 있다.

Description

순환골재 생산용 폐콘크리트 분쇄장치 및 이를이용한 폐콘크리트 재생방법{CRUSHING APPARATUS FOR PRODUCING RECYCLED AGREGATE FROM WASTE CONCRETE AND RECYCLING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 건축 및 토목분야에서 사용하는 재생콘크리트에 관련된 것으로서, 특히 폐콘크리트로부터 재생골재를 생산하기 위한 분쇄장치 및 폐콘크리트 재생방법에 관한 것이다.

2012년도 국내 건설폐기물 총 발생량은 약 680만 톤으로 전체 폐기물 발생량의 50%를 차지하고 있다. 정부는 건설폐기물을 적정처리하고 재활용을 촉진하여 국가자원의 효율적 이용을 도모하기 위하여 지난 2003년 12월 「건설 폐기물의 재활용촉진에 관한 법률」을 제정하였다. 이와 함께 ?순환골재 품질기준?과 ?순 환골재 품질인증 제도?를 도입하였다. 또한 순환골재이용의 활성화를 위해 국가, 지자체, 공공기관, 공기업 등이 발주하는 일정 규모 이상의 건설공사에 의무적으로 순환골재를 사용하도록 하는 ?순환골재 등 의무 사용 제도?를 시행하고 있다. 그러나 정부와 지자체의 이러한 시책에도 불구하고 순환골재의 사용율은 답보상태이다. 다양한 이유가 있겠지만, 기술적인 측면에서만 보면 순환골재의 품질이 문제가 되기 때문이다.

순환골재는 폐콘크리트와 같은 건설폐기물을 분쇄하여 생산되는데, 굵은골재(자갈)와 순환 잔골재(입도 5~10mm 이하)로 나누어진다. 순환 잔골재의 경우 품질이 일정 수준 이상으로 보장된다. 그러나 순환 굵은골재의 경우 표면에 부착된 시멘트를 완전히 제거할 수 없는 바 일반 골재에 비하여 강도와 부착력이 모두 떨어지는 등 품질이 떨어진다. 이에 순환골재 업체들은 주로 순환 잔골재의 생산에 초점을 맞추고 있다.

순환 잔골재를 생산하기 위하 공정은 도 1의 기존 공정도에 도시된 바와 같이 복수의 크러싱 장치와 스크린을 이용하여 폐콘크리트를 분쇄 및 입도분리하여 기준 입도 이하로 만드는 공정이다. 분쇄는 한 번에 이루어지지 않고 연속적, 반복적으로 수행한다. 당연히 분쇄 효율을 향상시키는 것이 가장 중요한 기술적 이슈가 된다.

기존에 폐콘크리트의 분쇄는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 조크러셔(jaw crusher)와 콘크러셔(cone crusher)를 사용하였다. 그러나 종래의 크러셔를 이용하여 분쇄를 수행하여 얻어진 골재의 모양이 각양각색이었다. 특히 문제가 되는 것은 골재의 장경과 단경 사이의 차이이다. 예컨대, 단경은 기준 입도 이하로 형성되었는데, 장경이 기준입도를 초과하는 경우가 가장 문제된다. 크러셔의 하단에는 스크린이 설치되어 있는데, 골재가 단경방향으로 자세를 잡으면 스크린에 걸리지 않고 통과하게 된다. 결국 입도기준을 만족하지 않는 골재가 일부 산출된다. 이에 기존의 생산업체들은 스크린을 통과한 골재들을 다시 분쇄하곤 하였다. 이렇게 분쇄를 반복하는 경우 또 다른 문제는 골재의 상당량이 미분화되어 골재로서 사용하지 못하게 된다는 것이다.

상기한 바와 같은 현상은 분쇄공정을 반복하게 만들고, 원재료의 재생율을 저하시키는 바 폐콘크리트의 활용율과 순환골재 생산업체의 경쟁력을 하락시키는 결과를 낳는다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 골재가 분쇄된 후 장경과 단경 차이가 크지 않아 입도 분리의 신뢰성을 향상시키고 결과적으로 분쇄공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 폐콘크리트 분쇄장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 폐콘크리트 분쇄장치를 이용하여 경제적이고 효율적으로 순환골재를 생산할 수 있는 폐콘크리트 재생방법을 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

이와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 폐콘크리트 분쇄장치와, 이 장치를 이용한 폐콘크리트 재생방법을 제공한다.

본 발명에 따른 폐콘크리트 분쇄장치는, 틈새를 사이에 두고 상호 이격되게 배치되며 상기 틈새로 유입되는 폐콘크리트를 분쇄하도록 서로 반대방향으로 회전되는 한 쌍의 롤러를 구비하는 롤러밀; 상기 폐콘크리트를 상기 롤러밀의 틈새로 이송시키는 콘베이어 벨트; 및 상기 폐콘크리트를 일정한 두께 이하로 얇게 펴저서 상기 롤러밀로 유입될 수 있도록 상기 콘베이어 벨트 상부에 설치되며, 상기 콘베이어 벨트와의 사이에 슬롯을 형성하는 칸막이;를 구비하는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 칸막이는 상기 콘베이어 벨트의 이송방향을 따라 복수 개 설치되며, 상기 칸막이에 의하여 형성되는 상기 슬롯은 상기 콘베이어 벨트의 이송방향을 따라 높이가 점차 낮아진다. 일예로 상기 롤러밀에 가장 근접하게 설치되는 상기 칸막이에 의하여 형성되는 상기 슬롯의 높이는 20~30mm 범위이다.

특히, 본 발명의 일 실시예에서 상기 칸막이는 상기 콘베이어 벨트의 이송방향을따라 제1칸막이 내지 제4칸막이로 4개가 배치되며, 상기 제1칸막이 내지 제4칸막이에 의하여 형성되는 슬롯의 높이는 순차적으로 150~250mm, 150~75mm, 75~35mm, 35~15mm 범위로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 롤러밀의 한 쌍의 롤러는 상호 접근 및 이격되는 방향을 따라 이동하여 상기 한 쌍의 롤러 사이의 틈새의 넓이를 조절가능하다. 예컨대 상기 롤러밀의 틈새는 1~10mm 범위 내에서 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예엣허 상기 콘베이어 벨트는 상하방향과 좌우방향 중 적어도 어느 하나의 방향을 따라 진동가능하다.

특히 상기 콘베이어 벨트는 복수 개 마련되어 상호 연속되게 설치되며, 상기 복수의 콘베이어 벨트는 좌우방향과 상하방향으로 진동방향이 교대로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 콘베이어 벨트의 양측에는 상기 폐콘크리트가 유출되지 않도록 차단벽이 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 폐콘크리트 재생방법은 폐콘크리트를 분쇄 및 입도분리하여 순환골재를 생산하기 위한 것으로서, 상기 폐콘크리트를 복수의 분쇄공정을 통해 분쇄하되, 적어도 하나의 분쇄공정에서는 상기한 폐콘크리트 분쇄장치를 사용하는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 폐콘크리트 분쇄장치는 폐콘크리트의 분쇄시에 입도를 정밀하게 조절할 수 있다는 이점이 있다.

무엇보다도 분쇄물의 장경과 단경의 비율이 일정 범위 내에 있으므로 기존의 조크러셔, 콘크러셔를 사용할 때의 장단경 차이로 인한 입도분리의 신뢰성 저하를 개선할 수 있다. 또한 분쇄를 반복하지 않으므로써 미분말의 생성을 억제할 수 있다는 이점이 있다.

상기한 분쇄장치를 이용하여 폐콘크리트를 재생하면 에너지 소모율을 줄일 수 있고 원료로부터 순환골재가 생산되는 산출량을 향상시킬 수 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1의 기존의 폐콘크리트를 재생하기 위한 개략적 공정도이다.
도 2는 기존의 조크러셔(jaw crusher)를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 3은 기존의 콘크러셔(cone crusher)를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐콘크리트 재생방법의 개략적 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐콘크리트 분쇄장치의 기술적 개념을 설명하기 위한 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상을 구체적으로 설명하기 위한 예시에 불과하며, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 다양한 종류의 건축 폐기물을 재생하여 순환골재(또는 재생골재)를 생산하기 위한 방법 및 이 방법에 사용되는 폐콘크리트 분쇄장치에 관한 것이다.

본 발명에서는 폐콘크리트의 분쇄 및 재생을 중요한 처리대상으로 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 시멘트, 아스콘, 몰탈 경화체 등 다양한 종류의 건축/토목 폐기물에 대하여 적용가능하다. 더 나아가 본 발명에 따른 폐콘크리트 분쇄장치는 건축 폐기물이 아니라 하여도 모든 분쇄 대상에 적용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐콘크리트 재생방법 및 이에 사용되는 폐콘크리트 분쇄장치에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐콘크리트 재생방법의 개략적 공정도이다.

도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 폐콘크리트 재생방법은 폐콘크리트가 호퍼 또는 피더를 통해 공급된 후 조크러셔 또는 콘크러셔를 이용하여 1차 분쇄공정을 거치게 된다. 조크러셔 또는 콘크러셔의 하부에는 스크린이 설치되어 있어서 토사 등 미세 입자들은 모두 입도분리된다. 도면에는 1차 분쇄공정이 매우 간단하게 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 실제 1차 분쇄공정은 도 1의 기존 공정도에 도시된 바와 같이 분쇄, 선별, 자력분리, 입도분리가 연속적으로 그리고 반복적으로 이루어질 수 있다. 예컨대 분쇄된 폐콘크리트의 입도가 대략 25mm 수준이 될 때까지 반복적으로 분쇄가 이루어지며, 철근에 대한 분리작업 등이 수반된다. 다만 이러한 1차 분쇄공정의 세부 내용은 다양하게 변화될 수 있기 때문에 구체적인 설명은 생략한다.

폐콘크리트의 입도가 기준치(ex: 25mm) 이하로 형성되면 2차 분쇄공정을 실시하며, 2차 분쇄공정에서는 본 발명에 따른 폐콘크리트 분쇄장치가 사용된다.

본 발명에 따른 폐콘크리트 분쇄장치에 대하여 도 5를 참고하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐콘크리트 분쇄장치의 기술적 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참고하면, 폐콘크리트 분쇄장치(100)는 롤러밀(10), 콘베이어 벨트(21,22,23,24), 칸막이(31,32,33,34) 및 차단벽을 구비한다.

롤러밀(10)은 한 쌍의 롤러(11,12)로 이루어진다. 한 쌍의 롤러(11,12)는 약간의 틈새(d)를 두고 평행하게 배치되며 상호 반대방향으로 회전된다. 즉 일측 롤러(11)는 시계 반대방향, 타측 롤러(12)는 시계방향으로 회전된다. 후술할 콘베이어 벨트를 통해 이송되는 폐콘크리트(c)는 롤러(11,12) 사이의 틈새(d)로 유입되어 롤러(11,12) 사이에서 가압되어 분쇄된다. 본 실시예에서 사용하는 롤러밀(10)은 롤러(11,12)가 수평적으로 이동될 수 있어서 틈새(d) 사이의 간격(유격)을 조절할 수 있다. 롤러밀(10) 틈새(d)의 넓이에 의하여 분쇄 후 폐콘크리트의 입도가 결정되며 본 실시예에서 유격은 1~10mm 범위로 설정된다. 원하는 입도에 따라 유격을 조절함으로써 다양한 사이즈의 폐콘크리트 분쇄물(순환 골재)을 얻을 수 있다. 그리고 롤러밀(10)의 하부에는 스크린(19)이 설치되어 분쇄물에 대한 입도분리가 이루어진다.

콘크러셔와 조크러셔는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 타격 방식으로 물체를 분쇄하지만, 롤러밀(10)은 두 개의 회전되는 롤러 사이에서 물체가 가압되어 분쇄되는 방식이기 때문에 분쇄 품질에 있어서 많은 차이가 난다. 즉, 콘크러셔와 조크러셔는 분쇄 당시에는 입도를 조절할 수 없다. 타격을 주어 분쇄를 한 후 하부의 스크린에 의해서 입도가 큰 물체를 걸러내야 한다. 그러나 롤러밀은 기본적으로 롤러 사이의 유격(d)에 의해서 입도를 조절할 수 있다는 특징이 있다.

롤러밀이 타격 방식의 크러셔들에 비하여 입도조절에 용이하지만 종래기술에서 설명한 바와 같은 장단경의 비율 조절을 위해서는 특별한 구성을 더 요구한다. 종래의 타격방식의 크러셔를 사용할 경우 분쇄물의 장경과 단경의 비율이 일정 범위 내에 있지 않은 경우가 많다. 단경은 입도기준을 만족하는데 장경은 입도기준보다 클 경우 분쇄물이 단경방향으로 스크린을 통과할 수 있다. 입도분리가 신뢰성있게 이루어지지 않고, 결과적으로 스크린을 통과한 분쇄물을 재분쇄함으로써 분쇄 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 거듭되는 분쇄에 의하여 미분말이 많이 발생할 수 밖에 없다.

본 발명에서는 롤러밀을 사용하면서도 분쇄물의 장경과 단경의 비율이 일정 범위 내에 있도록 한다. 장단경의 비율이 일정 범위 내에 있다는 것은 분쇄물이 대략 구형 또는 정사각형과 유사한 형태를 띤다는 것이다. 이렇게 장경과 단경이 크게 차이나지 않으면 입도분리시 종래기술에서의 한계를 극복할 수 있다.

롤러밀을 이용하여 분쇄를 하면서 장단경의 비율을 맞추기 위해서는 대상물이 뭉텅이로 쌓인 형태가 아니라 넓게 퍼져서 얇은 층을 이루며 롤러밀로 유입되어야 한다. 이를 위하여 본 발명에서는 콘베이어 벨트(21,22,23,24)와 칸막이(31,32,33,34)를 구비한다.

콘베이어 벨트는 호퍼(90)로부터 공급된 폐콘크리트를 롤러밀(10)로 이송하기 위한 것이다. 하나의 벨트를 사용할 수도 있지만, 본 실시예에서는 복수의 콘베이어 벨트(21,22,23,24)를 사용한다. 각 콘베이어 벨트는 서로 이격되어 있으며 동일한 방향으로 회전되는 한 쌍의 풀리(27,28)와, 이 풀리(27,28)를 감싸는 벨트(29)로 이루어진다.

칸막이(31,32,33,34)는 각 콘베이어 벨트(21,22,23,24)의 상부에 하나씩 설치된다. 칸막이는 판 형으로 형성되어 콘베이어 벨트의 상면에 대하여 이격되게 배치됨으로써 콘베이어 벨트와의 사이에 슬롯(s1,s2,s3,s4)을 형성한다. 칸막이는 뭉텅이 형태로 공급된 폐콘크리트(c)의 상부를 깍아줘서 폐콘크리트가 넓고 얇게 펼쳐주는 역할을 수행한다. 폐콘크리트는 호퍼(90)에서 공급되면 도 5에 c1으로 표시된 바와 같이 뭉텅이 형태로 쌓인 후 콘베이어 벨트를 타고 이송된다. 폐콘크리트 더미(c1)는 첫 번째 칸막이(31)에 이르러서 칸막이(31)에 걸려서 상부가 깍여 나가면서 첫 번째 칸막이(32)를 통과한 후에는 c2로 표시된 것처럼 높이가 낮아진다. 마찬가지로 폐콘크리트는 32~34로 표시된 칸막이들을 통과하면서 점차 얇고 넓게 퍼져서 c2, c3, c4의 형태를 띠게 된다. 최종적으로 얇은 층을 형성하여 롤러밀(10)로 유입된다. 이렇게 얇은 층을 이루면 폐콘크리트가 일정한 분량으로 연속적으로 롤러밀(10)에 공급되면 2가지 효과가 발생한다.

하나는 롤러밀의 전체 분쇄 영역(롤러들 사이)이 모두 분쇄에 참여하게 됨으로써 롤러밀의 시간당 분쇄효율이 올라간다. 다른 하나는 분쇄물의 장경과 단경의 차이가 크게 나지 않는다는 점이다. 이는 층류를 이루며 폐콘크리트가 공급됨에 따라 뭉텅이로 유입될 때에 비하여 폐콘크리트 전체 영역에서 고르게 롤러의 가압력을 받게 되기 때문이다.

본 발명에서 상기 슬롯들의 높이는 콘베이어 벨트의 이송방향을 따라 점차 낮아진다. 즉, 첫 번재 배치되는 제1칸막이(31)에 의하여 형성되는 슬롯(s1)은 150~250mm 범위, 제2칸막이(32)에 의한 제2슬롯(s2)은 150~75mm, 제3칸막이(33)에 의한 제3슬롯(s3)은 75~35mm, 마지막으로 제4칸막이(34)에 의한 제4슬롯(s40은 35~15mm 범위로 형성가능하다. 본 실시예에서 제4슬롯(s4)은 25mm의 높이를 가지므로, 최종적으로 롤러밀(10)에 유입되는 폐콘크리트(c4)는 25mm의 얇은 층을 형성하게 된다.

그리고 칸막이에 의하여 폐콘크리트 더미의 상부가 잘려나갈 때 콘베이어 벨트의 양측으로 폐콘크리트가 유출되는 것을 방지하고자 본 실시예에서는 콘베이어 벨트의 양측에 각각 차단벽(미도시)을 설치할 수 있다.

한편, 본 발명에서 콘베이어 벨트를 복수 개로 연속하여 설치한 것은 폐콘크리트의 분산효과를 상승시키기 위한 것이다. 폐콘크리트 이송의 측면에서는 단일한 콘베이어 벨트를 이용하는 것이 보다 효과적이지만, 본 실시예에서는 각 콘베이어 벨트에 서로 다른 방향의 진동을 부여하여 폐콘크리트가 넓게 분산되도록 유도한다.

즉, 본 실시예에서는 각 콘베이어 벨트(21,22,23,24)에 진동수단(미도시)이 구비된다. 첫 번째 배치된 콘베이어 벨트(21)에서는 좌우 방향이 진동이 일어나고, 두 번째 배치된 콘베이어 벨트(22)에서는 상하방향 진동이 일어난다. 즉, 콘베이어 벨트에 따라 교대로 진동방향이 바뀌게 된다. 이렇게 진동을 부여함으로써 콘베이어 벨트 상부의 폐콘크리트를 넓게 분산시킬 수 있다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

100: 폐콘크리트 분쇄장치
10: 롤러밀, 11,12: 롤러, 19: 스크린
21,22,23,24: 콘베이어 벨트, 27: 풀리, 28: 벨트
31,32,33,34: 칸막이, C: 폐콘크리트

Claims (11)

1. 틈새를 사이에 두고 상호 이격되게 배치되며 상기 틈새로 유입되는 폐콘크리트를 분쇄하도록 서로 반대방향으로 회전되는 한 쌍의 롤러를 구비하는 롤러밀;
   상기 폐콘크리트를 상기 롤러밀의 틈새로 이송시키는 콘베이어 벨트; 및
   상기 폐콘크리트를 일정한 두께 이하로 얇게 펴저서 상기 롤러밀로 유입될 수 있도록 상기 콘베이어 벨트 상부에 설치되며, 상기 콘베이어 벨트와의 사이에 슬롯을 형성하는 칸막이;를 구비하며,
   상기 칸막이는 상기 콘베이어 벨트의 이송방향을 따라 복수 개 설치되며,
   상기 칸막이에 의하여 형성되는 상기 슬롯은 상기 콘베이어 벨트의 이송방향을 따라 높이가 점차 낮아지며,
   상기 콘베이어 벨트의 양측에는 상기 폐콘크리트가 유출되지 않도록 차단벽이 설치되며,
   상기 롤러밀에 가장 근접하게 설치되는 상기 칸막이에 의하여 형성되는 상기 슬롯의 높이는 20~30mm 범위이고, 상기 롤러밀의 틈새는 1~10mm 범위로 형성되며,
   상기 콘베이어 벨트는 복수 개 마련되어 상호 연속되게 설치되며, 상기 복수의 콘베이어 벨트는 교대로 좌우방향과 상하방향으로 진동하는 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 분쇄장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 칸막이는 상기 콘베이어 벨트의 이송방향을따라 제1칸막이 내지 제4칸막이로 4개가 배치되며,
   상기 제1칸막이 내지 제4칸막이에 의하여 형성되는 슬롯의 높이는 순차적으로 150~250mm, 150~75mm, 75~35mm 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 분쇄장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 롤러밀의 한 쌍의 롤러는 상호 접근 및 이격되는 방향을 따라 이동하여 상기 한 쌍의 롤러 사이의 틈새의 넓이를 조절가능한 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 분쇄장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 폐콘크리트를 분쇄 및 입도분리하여 순환골재를 생산하기 위한 방법으로서,
    상기 폐콘크리트를 복수의 분쇄공정을 통해 분쇄하되, 적어도 하나의 분쇄공정에서는 청구항 1, 청구항 4 내지 5 중 어느 하나에 기재되어 있는 폐콘크리트 분쇄장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 폐콘크리트 재생방법.

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