KR101870230B1 - 광미를 활용한 인공경량골재 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

광미를 활용한 인공경량골재 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치는,광미를 분말 형태로 파분쇄하는 원료분쇄기; 상기 원료분쇄기에서 제공되는 광미 분말을 물과 혼합하고, 혼합물로부터 유가 금속을 분리하는 비중선광기; 상기 비중선광기를 통해 유가 금속이 분리된 혼합물에서 자성 물질을 선별하는 자력선광기; 상기 자력선광기를 통해 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제1 혼합기; 상기 제1 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 탄소를 기 설정된 함유량 이하로 분리하는 부유선광기; 상기 부유선광기에서 제공되는 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제2 혼합기; 상기 제2 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 수분을 제거하는 탈수기; 상기 탈수기를 통해 제공되는 분말과 첨가제를 혼합하는 제3 혼합기; 상기 제3 혼합기를 통해 제공되는 혼합 분말과 물을 혼합하고, 혼합물을 반죽하는 반죽기; 상기 반죽기를 통해 제공되는 혼합물을 구 형태로 성형하는 성형기; 상기 성형기를 통해 성형된 상기 혼합물을 건조 및 가열하는 소성로; 상기 소성로를 통해 건조된 상기 혼합물을 냉각하는 냉각기; 및 상기 냉각기를 통해 냉각된 경량골재를 크기 별로 선별하는 선별기를 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.

Description

광미를 활용한 인공경량골재 제조 장치 및 제조 방법 {DEVICE FOR MANUFACTRURING ARTIFICIAL LIGHTWEIGHT AGGREGATE USING TAILING AND MANUFACTURING METHOD FOR LIGHTWEIGHT AGGREGATE USING TAILING}
본 발명은 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
광미는 광산에서 채취한 광석 등에서 필요한 광물을 분리하고 남은 가치없는 부분을 총칭하는 것으로서, 활용도가 매우 낮아 주로 매립하는 정도에 그치고 있다. 그러나, 광미는 중금속 함량이 높기 때문에 매립할 경우 중금속에 의한 주변 환경 오염을 일으키는 문제가 생길 수 있다.
일부 지역에서는 광미 적치장의 오염상태를 엄밀히 파악하여 폐기물 중에 함유된 유해성분을 격리시키고 최종적으로 차단형 매립과 같은 환경 친화적인 안정화 처리를 적용하고 있다.
그러나, 이러한 차단형 매립은 단기간 내에 폐기물을 차단 매립함으로써 무해화시킬 수 있다는 장점이 있으나, 매립장 부지를 확보하는 것이 어렵고, 차단 매립 재료의 수명에 따라 일정 기간 후에는 재처리해야 하는 문제점이 있다.
한편, 고층건물, 교량 등의 자중 감소용 콘크리트, 건물 옥상 및 지층의 단열 및 방수, 방습용 콘크리트 등의 건축자재로 경량골재가 많이 사용되고 있다. 이러한 경량골재는 콘크리트보다 가벼운 특성을 가지므로, 고층 설계 또는 내진 설계를 필요로 하는 곳에 유용하게 사용되고 있다.
경량골재로는 대부분 강, 산, 바다에서 채집한 천연골재가 사용되었으나, 현재는 골재수요의 증가에 따른 천연 경량골재의 고갈로 인해 인공 경량골재의 공급이 시급하게 요구되고 있다.
특히, 2017년 하반기부터 새로 짓는 주택에 대해 의무적으로 내진 설계를 해야 함에 따라 인공 경량골재의 필요성이 강조되었으나, 국내에서는 인공 경량골재를 제조하는 기술이 미흡하여, 수입에 의존하고 있는 실정이다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제10-0450017호 (2004.09.14. 등록)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 광미를 활용하여 인공 경량골재를 제조하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 광미를 무해화할 수 있는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 경제적으로 인공 경량골재를 제조하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치는,광미를 분말 형태로 파분쇄하는 원료분쇄기; 상기 원료분쇄기에서 제공되는 광미 분말을 물과 혼합하고, 혼합물로부터 유가 금속을 분리하는 비중선광기; 상기 비중선광기를 통해 유가 금속이 분리된 혼합물에서 자성 물질을 선별하는 자력선광기; 상기 자력선광기를 통해 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제1 혼합기; 상기 제1 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 탄소를 기 설정된 함유량 이하로 분리하는 부유선광기; 상기 부유선광기에서 제공되는 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제2 혼합기; 상기 제2 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 수분을 제거하는 탈수기; 상기 탈수기를 통해 제공되는 분말과 첨가제를 혼합하는 제3 혼합기; 상기 제3 혼합기를 통해 제공되는 혼합 분말과 물을 혼합하고, 혼합물을 반죽하는 반죽기; 상기 반죽기를 통해 제공되는 혼합물을 구 형태로 성형하는 성형기; 상기 성형기를 통해 성형된 상기 혼합물을 건조 및 가열하는 소성로; 상기 소성로를 통해 건조된 상기 혼합물을 냉각하는 냉각기; 및 상기 냉각기를 통해 냉각된 경량골재를 크기 별로 선별하는 선별기를 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 소성로 내부에서 발생하는 분진, 유해가스 및 수증기를 포집하는 환경설비를 더 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 환경설비는 상기 혼합물을 상기 소성로 투입 전에 예열 및 건조하는 열교환기를 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 열교환기는 상기 소성로의 연소공기 및 연료를 예열하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 환경설비는 탄소 포집 장치를 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 비중선광기는, 광미 혼합물을 공급받아 유가 금속과 잔여 혼합물로 분리하는 분리 테이블; 상기 분리 테이블을 진동 가능하게 지지하는 본체; 및 상기 본체에 설치되고, 상기 분리 테이블로 구동력을 전달하여 상기 분리 테이블을 진동시키는 구동 장치를 포함하고, 상기 분리 테이블은, X축 방향 및 Y축 방향으로 경사지게 설치되고, A, B, C, 및 D 꼭지점을 포함하되, A 꼭지점이 가장 높고 D 꼭지점이 가장 낮게 배치되며, BC 대각선 방향으로 연장되는 복수 개의 분리홈을 포함하는 플레이트; 상기 A 꼭지점에 대응되는 위치에 배치되어 상기 플레이트를 향해 상기 광미 혼합물을 제공하는 투입부; 상기 투입부의 일측에 배치되어 상기 플레이트를 향해 기 설정된 압력으로 물을 분사하는 노즐부; BD 모서리의 일측에 배치되어 상기 분리홈에 침전된 상기 유가 금속을 수집하는 제1 수집부; 및 CD 모서리의 일측에 배치되어 상기 플레이트의 상면을 따라 흘러내린 상기 잔여 혼합물을 수집하는 제2 수집부를 포함하고, 상기 복수 개의 분리홈은 일정한 간격으로 배치되는 장홈을 포함하고, 상기 장홈은 인접한 분리홈에 비해 상대적으로 긴 길이 및 깊은 높이를 갖는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 혼합기와 상기 제2 혼합기 및 제3 혼합기에서 첨가되는 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 중 하나 이상인 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 비중선광기는 혼합물에서 비중이 19이상인 금속을 분리하고,상기 자력선광기는 상기 비중선광기를 거친 혼합물에서 철분을 회수하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 부유선광기는, 혼합물을 수용할 수 있는 저장 공간을 형성하고, 개구부를 갖는 본체; 상기 혼합물에 잠질 수 있도록 배치되고, 상기 혼합물을 상기 본체 내에서 회전시키는 유동 발생부; 상기 개구부를 통해 상기 혼합물에서 발생된 기포를 상기 본체의 외측으로 걷어 내는 스크레이퍼; 상기 본체의 일측에 배치되어 상기 스크레이퍼에 의해 걷어내 진 기포를 수집하는 기포 수집부; 및 상기 본체의 내측벽에 제공되고, 상기 혼합물에 잠길 수 있도록 배치되며, 상하 방향으로 길게 연장되어, 상기 혼합액 유동을 상방으로 안내하는 복수 개의 가이드판을 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 부유선광기는 탄소 중량비가 20% 이하인 잔여 분말을 상기 혼합기로 공급하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 소성로는, 혼합물이 이동하도록 구동력을 제공하는 구동부; 및 내부로 연료를 공급하는 가열부를 포함하고, 성형된 상기 혼합물을 1100도 내지 1250도로 50분 내지 60분동안 소성하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 경량골재는 경량골재는 비중이 1.7이하이고, 수분 흡수율이 15% 이하이고, 강도가 25kgf/cm² 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법은,광미를 분말 형태로 분쇄하는 파분쇄 단계; 광미 분말을 물과 혼합하고, 혼합물로부터 유가 금속을 분리하는 비중 선별 단계; 상기 비중 선별 단계를 통해 유가 금속이 분리된 혼합물에서 자성 물질을 선별하는 자력 선별 단계; 상기 자력 선별 단계를 통해 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물에 첨가제를 혼합하는 제1 혼합 단계; 상기 제1 혼합 단계를 거친 혼합물로부터 탄소를 기 설정된 함유량 이하로 분리하는 부유 선광 단계; 상기 부유 선광 단계를 거친 혼합물에 첨가제를 혼합하는 제2 혼합 단계; 상기 제2 혼합 단계를 거친 혼합물로부터 수분을 제거하는 수분 제거 단계; 수분이 제거된 분말과 첨가제를 혼합하는 제3 혼합 단계; 상기 제3 혼합 단계를 거친 혼합 분말과 물을 혼합하고, 반죽하는 반죽 단계; 반죽된 혼합물을 절단하고, 구 형태로 성형하는 성형 단계; 성형된 혼합물을 건조 및 가열하는 소성 단계; 상기 소성 단계를 통해 소성된 혼합물을 냉각하는 냉각 단계; 및 상기 냉각 단계를 거쳐 제조된 경량골재를 크기에 따라 선별하는 선별 단계를 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 소성 단계에서 발생하는 분진, 유해가스 및 수증기를 포집하고, 소성로로 재공급하는 열원 회수 및 공급 단계를 더 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 열원 회수 및 공급 단계는, 상기 소성 단계 전에 소성로를 예열 및 건조하거나 상기 소성로의 연소공기 및 연료를 예열하는 열교환기를 포함하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 혼합 단계와 상기 제2 혼합단계 및 상기 제3 혼합 단계에서 첨가되는 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 중 하나 이상인 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 비중 선광 단계에서는 혼합물에서 비중이 19 이상인 금속을 분리하고, 상기 자력 선광 단계에서는 상기 비중 선광 단계를 거친 혼합물에서 철분을 회수하며, 상기 부유 선광 단계에서는 상기 자력 선광 단계를 거친 혼합물에서 철분을 회수하는 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치 및 제조 방법은 광미를 재활용하는 효과가 있다.
또한, 광미를 무해화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 경제적으로 인공 경량골재를 제조할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치의 흐름도이다.
도 2는 도 1의 비중선광기를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 1의 비중선광기를 보여주는 정면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ와 Ⅱ-Ⅱ로 절개된 단면을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 부유선광기를 수직 방향으로 절개한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 1의 부유선광기를 수평 방향으로 절개한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치의 흐름도이고, 도 2는 도 1의 비중선광기를 보여주는 평면도이고, 도 3은 도 1의 비중선광기를 보여주는 정면도이고, 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ와 Ⅱ-Ⅱ로 절개된 단면을 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 1의 부유선광기를 수직 방향으로 절개한 단면을 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 1의 부유선광기를 수평 방향으로 절개한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치(1)는 광미를 활용하여 인공적으로 경량골재를 제조할 수 있는 장치이다.
경량골재는 콘크리트나 모르타르 골재 중 보통의 골재보다 비중이 가벼운 것으로서, 자연 작용에 의해 만들어진 천연 골재와 인공적으로 만들어진 인공 골재로 구분될 수 있는데, 본 실시예에서는 인공 경량골재를 제조하기 위한 장치를 제안한다.
또한, 제조 장치(1)에 사용되는 광미는 선광 과정에서 생기는 산물 중에서 회수 대상이 되는 성분의 함유량이 낮은 것으로서, 유해 금속을 포함하는 것이다.
이러한 제조 장치(1)는 광미 원료를 분쇄하는 원료분쇄기(10)와, 원료분쇄기(10)에서 분쇄된 광미 분말을 물과 혼합하고, 혼합물로부터 유가 금속을 분리하는 비중선광기(20)와, 혼합물에서 자성 물질을 선별하는 자력선광기(30)와, 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제1 혼합기(40)와, 제1 혼합기(40)에서 제공되는 혼합물로부터 탄소를 기 설정된 함유량 이하로 분리하는 부유선광기(50)와, 부유선광기(50)에서 제공되는 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제2 혼합기(60)와, 제2 혼합기(60)에서 제공되는 혼합물로부터 수분을 제거하는 탈수기(70)와, 탈수기(70)를 통해 제공되는 분말과 첨가제를 혼합하는 제3 혼합기(80)와, 혼합 분말과 물을 혼합하고, 혼합물을 반죽하는 반죽기(90)와, 혼합물을 구 형태로 성형하는 성형기(100)와, 혼합물을 건조 및 가열하는 소성로(110)와, 건조된 혼합물을 냉각하는 냉각기(120)와, 냉각된 경량골재를 크기 별로 선별하는 선별기(130)와, 소성로(110) 내부에서 발생된 분진, 유해가스 및 수증기를 수집하는 환경설비(140)를 포함할 수 있다.
원료분쇄기(10)는 광미 원료를 투입하여 분쇄시키는 것으로서, 원료인 광미를 투입하는 원료 투입부(11)와, 광미를 분쇄시키는 분쇄부(12)를 포함할 수 있다.
원료분쇄기(10)는 원료 투입부(11)를 통해 광미가 투입될 수 있다. 원료 투입부(11)는 원료분쇄기(10)의 일측에 제공되는 것으로서, 광미 원료가 투입될 수 있는 충분한 크기를 가질 수 있다.
원료 투입부(11)를 통해 제공되는 광미는 분쇄부(12)를 통해 분말 형태로 분쇄될 수 있다. 이때, 분쇄부(12)는 복수 개 제공될 수 있고, 이에 따라, 광미는 복수 개의 분쇄부(12)를 통해 다단 분쇄될 수 있다.
분말 형태로 분쇄된 광미 분말은 비중선광기(20)를 통해 유가 금속이 분리될 수 있다. 비중선광기(20)는 비중의 차이에 따라 금속을 분리하는 것으로서, 유가 금속과 잔여 혼합물로 분리하는 분리 테이블(21)과, 분리 테이블(21)을 진동 가능하게 지지하는 본체(27)와, 본체(27)에 설치되고 분리 테이블(21)로 구동력을 전달하여 분리 테이블(21)을 진동시키는 구동 장치(28)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 유가 금속은 금 또는 텅스텐과 같은 금속으로 이해될 수 있으며, 비중이 다른 광물 분말보다 커 비중 차이에 따른 분리가 가능한 금속이다. 예를 들어, 유가 금속은 비중이 19이상일 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 분리 테이블(21)은 비중선광기(20)의 상부에 제공될 수 있으며, 대략 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 분리 테이블(21)은 제1 배출구(21a) 및 제2 배출구(21b)를 포함하며, 광미 분말 혼합물이 투입되는 투입부(22)와, 투입부(22)를 통해 투입된 광미 혼합물을 분리하는 플레이트(23)와, 플레이트(23)를 향해 물을 분사하는 노즐부(24)와, 상대적으로 비중이 높은 금속(이하 '유가 금속'이라고 함)이 수집되는 제1 수집부(25)와, 상대적으로 비중이 낮은 금속 및 이물질(이하 '잔여 혼합물'라고 함)이 수집되는 제2 수집부(26)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 분리 테이블(21)은 유가 금속이 배출될 수 있는 제1 배출구(21a)와, 잔여 혼합물이 배출될 수 있는 제2 배출구(21b)가 제공될 수 있다. 이때, 제1 배출구(21a)는 제1 수집부(25)에 복수 개가 제공될 수 있고, 제2 배출구(21b)는 제2 수집부(26)에 형성될 수 있다.
제1 배출구(21a)는 제1 수집부(25)에 복수 개 제공될 수 있다. 구체적으로, 제1 수집부(25)는 Y축 방향(도 2 참조)으로 연장되는 요철 형상으로 형성될 수 있으며, 제1 배출구(21a)는 유가 금속이 효과적으로 배출되도록 요철의 골의 중심에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
제2 배출구(21b)는 제2 수집부(26)의 일측 단부에 제공될 수 있으며, 제2 수집부(26)는 X축 방향(도2 참조)으로 연장되는 형상으로 제공될 수 있다.
분리 테이블(21)의 일측 상부에는 투입부(22)가 제공될 수 있다. 투입부(22)를 통해 광미 분말이 물과 혼합되어, 즉 혼합물 상태로 플레이트(23)를 향해 제공될 수 있다.
플레이트(23)는 분리 테이블(21)에 경사진 채로 고정되는 것으로서, 사각형 형태로 제공되어 4개의 꼭지점(A, B, C, D)이 각각 다른 각도를 갖는 위치에 제공될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, A 꼭지점을 A, B 꼭지점을 B, C 꼭지점을 C, D 꼭지점을 D라고 지칭할 수 있으며, A와 D를 잇는 대각선을 AD 대각선, B와 C를 잇는 대각선을 BC 대각선이라고 할 수 있다.
플레이트(23)의 상면에는 일정한 간격을 갖는 복수의 분리홈(23a)이 제공될 수 있다. 분리홈(23a)은 투입부(22)를 통해 투입된 혼합물 중 비중이 높은 유가 금속들이 침전되는 공간을 형성함으로써, 비중이 낮은 잔여 혼합물들과 분리되도록 할 수 있다.
이때, 분리홈(23a)은 플레이트(23)의 BC 대각선 방향으로 길게 연장 형성될 수 있다. 여기서, 분리홈(23a)의 연장 방향은 반드시 BC 대각선과 일치할 필요는 없으며, 실질적으로 BC 대각선을 향하는 방향이면 된다. 투입부(22)에서 플레이트(23)로 낙하하는 물에 섞인 광미 분말들은 도 2의 화살표와 같이 퍼지게 되는데, 분리홈(23a)이 BC 대각선 방향으로 연장됨에 따라 광미 분말들이 퍼지는 방향과 분리홈(23a)의 연장 방향이 이루는 각도가 직각에 가까워진다. 그에 따라 낙하 초기의 분말들이 접촉되는 분리홈(23a)의 길이가 길어질 수 있고, 보다 많은 양의 유가 금속들이 분리홈(23a)으로 가라앉음과 동시에, 잔여 혼합물들은 더욱 빠르게 분리되어 플레이트(23)의 상부를 흘러갈 수 있다. 즉, 유가 금속의 분리 효율이 향상될 수 있다.
분리홈(23a)은 일정한 간격으로 배치된 장홈(23b)을 포함할 수 있다. 장홈(23b)은 다른 분리홈(23a)보다 상대적으로 긴 길이를 갖는 홈으로서, 다른 복수의 분리홈(23a)의 사이 사이에 제공될 수 있다. 분리홈(23a)을 통해 플레이트(23)의 평평한 부분으로 배출되는 유가 금속은 흘러서, 그 하류에 배치된 분리홈(23a)을 통해 배출되는 유가 금속의 흐름을 방해할 수 있다. 이와 같은 현상은 분리홈(23a)에서 배출되는 유가 금속들이 중첩될수록 심해질 수 있는데, 장홈(23b)이 제공되어 중첩되어 흐르는 유가 금속들을 제1 수집부(25)측으로 안내함으로써 상기와 같은 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 장홈(23b)은 다른 복수의 분리홈(23a)보다 깊게 형성될 수 있다. 이에 따라, 혼합물이 경사를 따라 플레이트(23)에서 이동하다가 혼합물에 섞인 금속이 다른 분리홈(23a)에 침전되지 못한 경우에, 복수의 분리홈(23a) 사이에 제공된 장홈(23b)의 더 깊고 긴 홈으로 인하여 분리홈(23a)에 침전되지 못한 금속까지 침전될 수 있고, 이를 통해 더 효과적으로 유가 금속이 모아져 배출될 수 있다.
한편, 도 4(a)를 참조하면, 각각의 분리홈(23a)은 플레이트(23)의 B측에서 C측을 향하면서 더 깊은 홈을 가질 수 있다. 즉, 분리홈(23a)은 투입부(22)에 가까운 부분이 더 깊고, 투입부(22)로부터 멀어질수록 얕게 형성될 수 있다. 그에 따라, 투입부(22)에서 가까운 위치에서 더 많은 유가 금속이 분리홈(23a)측으로 침전될 수 있으므로, 유가 금속의 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4(b)를 참조하면, 복수의 분리홈(23a)을 AB 모서리 또는 CD 모서리와 평행한 단면으로 비교할 경우, D측에서 C측으로 향하면서 또는 B측에서 A측으로 향하면서 더 깊은 홈을 가질 수 있다. 즉, 도 4(a)와 마찬가지로, 각각의 분리홈(23a)은 투입부(22)에 가까운 부분이 더 깊고, 투입부(22)로부터 멀어질수록 얕게 형성될 수 있다. 그에 따라, 투입부(22)에서 가까운 위치에서 더 많은 유가 금속이 분리홈(23a)측으로 침전될 수 있으므로, 유가 금속의 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 플레이트(23)의 상측에는 복수의 분사홀(미도시)을 포함하는 노즐부(24)가 제공될 수 있다. 노즐부(24)는 투입부(22)를 통해 플레이트(23)로 투입된 혼합물이 보다 효과적으로 흐를 수 있도록 일정한 수압의 물을 분사하며, 투입부(22)의 일측에 제공될 수 있다.
투입부(22)를 통하여 투입된 혼합물은 노즐부(24)의 분사홀(미도시)을 통하여 제공된 물과 만나 더욱 원활하게 흐르게 되고, 이때, 물과 섞인 혼합물 중 물보다 비중이 큰 유가 금속은 흐르는 과정 속에서도 물에 쉽게 가라앉기 때문에 플레이트(23)의 분리홈(23a)으로 침전되고, 물보다 비중이 작은 다른 잔여 혼합물들은 물에 뜨거나 상대적으로 작은 비중 때문에 미처 분리홈(23a)에 가라앉지 못하고 물과 함께 플레이트(23)의 끝까지 이동할 수 있다.
한편, 제1 수집부(25)는 플레이트(23)의 BD 모서리를 따라 연장되어 제공될 수 있다. 이때, 제1 수집부(25)는 분리홈(23a) 중 얕은 홈을 갖는 측에 제공되므로, 깊은 홈 측에 침전된 비중이 높은 금속이 경사를 따라 얕은 홈 측으로 이동하여 제1 수집부(25)까지 이동될 수 있다.
제2 수집부(26)는 유가 금속이 분리된 후 남은 잔여 혼합물이 배출되는 통로로서, CD 모서리를 따라 길게 연장 형성된다. 제2 수집부(26)는 물과 함께 잔여 혼합물이 낙하하여 수집될 수 있도록 플레이트(23)보다 낮은 위치에 배치될 수 있으며, 일 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 이때, 제2 수집부(26) 중 높이가 낮은 측에는 제2 배출구(21b)가 형성될 수 있다. 따라서, 제2 수집부(26)를 통해 이동한 잔여 혼합물이 제2 배출구(21b)를 통해 외부로 이동되어 분리될 수 있다.
한편, 분리 테이블(21)의 하부에는 분리 테이블(21)을 지지하는 본체(27)가 제공될 수 있고, 본체(27)의 하측에는 분리 테이블(21)로 구동력을 전달하는 구동장치(28)가 제공될 수 있다. 이때, 구동장치(28)의 구동력으로 인하여 분리 테이블(21)이 진동할 수 있다. 따라서, 분리 테이블(21)은 플레이트(23)의 경사뿐만 아니라, 구동장치(28)의 캠샤프트(미도시)의 이동에 의해 진동함에 따라 유가 금속 및 잔여 혼합물이 효과적으로 이동 및 분리될 수 있게 된다.
비중선광기(20)를 통해 유가 금속이 분리된 잔여 혼합물은 자력선광기(30)를 통해 자성 물질이 분리될 수 있다. 자력선광기(30)는 자력을 통하여 자성 물질과 비자성 물질로 분리하는 것으로서, 전류 공급이 필요하지 않는 영구 자석을 이용하여 선택적으로 자성 물질을 선별할 수 있다. 이때, 자력선광기(30)를 통해 분리된 자성 물질은 철분일 수 있으나, 자력선광기(30)를 통해 선별하는 자성 물질은 철분에 한정되지 않는다.
자력선광기(30)를 통해 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물은 제1 혼합기(40)를 통해 첨가제와 혼합될 수 있다. 제1 혼합기(40)는 비자성 혼합물에 소정의 첨가제를 혼합하는 것으로서, 첨가제를 공급하기 위한 첨가제 투입부(41)를 포함할 수 있다. 첨가제 투입부(41)는 정량 공급을 위한 별도의 정량 공급기(미도시)를 포함할 수 있으며, 이를 통해, 제1 혼합기(40) 내부로 기 설정된 양의 첨가제가 제공될 수 있다.
제1 혼합기(40)에서 혼합된 혼합물은 부유선광기(50)에 공급될 수 있다. 부유선광기(50)는 혼합물에서 기 설정된 함유량 이하로 탄소를 분리하는 것으로서, 저장 공간을 형성하는 본체(51)와, 광미 분말 혼합물에 잠길 수 있도록 배치되는 유동 발생부(52)와, 유동 발생부(52)와 결합되는 파이프부(53)와, 광미 분말 혼합물 유동을 상방으로 안내하는 가이드판(54)과, 광미 분말 혼합물에서 발생된 기포를 본체(10)의 외측으로 걷어 내는 스크레이퍼(55)와, 스크레이퍼(55)에 의해 걷어내 진 기포를 수집하는 기포 수집부(56)와, 유동 발생부(52) 및 스크레이퍼(55)에 구동력을 전달하는 구동부(57)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 인공 경량골재의 적정 품질을 유지하기 위해서는 광미에 포함된 탄소 함유량이 일정하게 유지될 수 있다. 이때, 광미에 포함된 탄소를 부유선광기(50)를 통해 분리한 후 인공 경량골재를 제조함으로써, 제조된 인공 경량골재는 일정량 이하의 탄소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부유선광기(50)를 거친 광미 분말의 탄소 중량비는 20% 이하일 수 있다.
본체(51)는 광미 혼합물을 수용할 수 있는 저장 공간을 형성하는 것으로서, 상부가 개방된 형태로 제공되어 광미 혼합물이 투입될 수 있고, 개방된 상부의 일측에 경사부(511)를 포함할 수 있다. 이때, 광미 혼합물은 첨가제가 혼합된 것일 수 있으며, 첨가제는 탄소 입자들을 분사시킬 수 있는 규산나트륨 등의 분산제와, 혼합물에 함유된 탄소를 포집하기 위한 케로센 등의 포집제와, 물의 표면장력을 저하시켜 기포의 발생을 용이하게 할 수 있는 파인오일 등의 기포제일 수 있다.
본체(51)의 내부에 제공된 광미 혼합물은 유동 발생부(52)를 통해 교반될 수 있다. 유동 발생부(52)는 본체(51)의 중앙 측에 별도의 지지대(미도시)를 통해 지지될 수 있고, 회전축(521) 및 임펠러(522)를 포함하여 제공될 수 있다. 구체적으로, 회전축(521)이 구동부(57)의 구동력을 전달받아 회전하면, 혼합물에 잠겨있는 임펠러(522)가 회전하게 되고, 이를 통해 혼합물이 교반될 수 있다.
유동 발생부(52)를 통해 혼합물이 교반되면, 파이프부(53)를 통해 혼합물에 공기가 투입될 수 있다. 파이프부(53)는 유동 발생부(52)의 회전축(521)을 감싸는 형태로 제공될 수 있고, 별도의 공기 투입부(미도시)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 임펠러(522)의 회전력에 따라 파이프부(53)에 1차적으로 공기가 제공될 수 있고, 이에 따라, 유동 발생부(52)는 광미 분말 혼합물과 1차로 제공된 공기를 교반하여 2차적으로 기포를 발생시킬 수 있다. 따라서, 광미 혼합물에 함유된 탄소가 기포에 포집되어 부유할 수 있다.
또한, 본체(10)는 별도의 미세 기포 발생부(58)를 포함하여, 광미 혼합물에 미세 기포를 추가할 수 있다. 미세 기포 발생부(58)는 본체(51)의 일측에 제공될 수 있고, 유동 발생부(52)를 통해 발생되는 기포 이외에 추가적으로 미세한 크기의 기포를 발생시켜 본체(51)의 내부에 제공할 수 있다. 이때, 미세 기포 발생부(58)를 통해 발생되는 미세 기포는 50 내지 100μ의 크기를 가질 수 있다.
유동 발생부(52) 및 미세 기포 발생부(58)를 통해 발생된 기포에 광미 혼합물에 함유된 탄소가 포집되어 발생된 탄소 기포는 가이드판(54)을 통해 상방으로 안내될 수 있다. 가이드판(54)은 유동 발생부(52)를 통해 교반되는 혼합물이 접촉되는 판으로써, 본체(51) 내부의 모서리에 복수개 제공될 수 있다. 구체적으로, 가이드판(54)은 유동 발생부(52)의 회전 방향에 따라 설치되는 위치가 달라질 수 있다. 예를 들어, 유동 발생부(52)가 시계 방향으로 회전하면, 혼합물의 유동 또한 시계 방향으로 형성될 수 있으므로, 가이드판(54)은 도 6을 기준으로 본체(51) 모서리의 좌측에 가까운 위치에 제공될 수 있다. 즉, 가이드판(54)은 본체(51) 모서리 중 혼합물 유동 방향의 후류측 모서리와 가깝게 배치될 수 있다. 본 실시예에서는, 가이드판(54)이 본체(51) 모서리 좌측에 각각 1개씩 제공되는 것을 예로 도시하였으나, 가이드판(54)의 위치는 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 가이드판(54)은 각 모서리에 2개씩 제공될 수 있다.
유동 발생부(52)가 작동됨에 따라, 파이프부(53)를 통해 본체(51) 내부로 유입된 공기는 혼합물과 교반될 수 있고, 공기와 혼합된 광미 혼합물은 유동 발생부(52)를 통해 유동이 변경되어 가이드판(54)에 접촉될 수 있다. 이때, 혼합물이 가이드판(54)과 접촉됨에 따라 혼합물 속의 공기가 더 잘게 쪼개지게 되고, 이에 따라, 기포의 생성량이 증가될 수 있다. 또한, 가이드판(54)과 혼합물의 접촉을 통해 혼합물의 와류가 형성되어 기포의 부유량 또한 증가될 수 있다.
한편, 본체(51)의 내부에서 발생되어 부유하는 탄소 기포는 스크레이퍼(55)를 통해 본체(51)의 외측으로 걷어내 질 수 있다. 스크레이퍼(55)는 본체(51)의 경사부(511)에 제공되는 것으로서, 구동부(57)의 구동력을 전달받아 회전하여 탄소 기포를 본체(51)의 외측으로 걷어낼 수 있다. 이때, 스크레이퍼(55)는 본체(51)의 경사부(511)와 아주 미세한 간격을 두고 회전할 수 있으며, 스크레이퍼(55)와 경사부(511)의 미세한 간격은 탄소 기포의 크기와 대응될 수 있다.
스크레이퍼(55)를 통해 본체(51)의 외측으로 걷어내 진 탄소 기포는 기포 수집부(56)에 수집될 수 있다. 기포 수집부(56)는 본체(51)의 경사부(511) 외측에 제공되는 것으로서, 경사부(511)를 타고 걷어내 진 탄소 기포가 모아지는 공간일 수 있다.
부유선광기(50)를 통해 탄소가 분리된 잔여 혼합물은 제2 혼합기(60)에 제공될 수 있다. 제2 혼합기(60)는 탄소가 분리된 잔여 혼합물에 첨가제를 혼합하는 것으로서, 첨가제를 투입하기 위한 첨가제 투입부(61)를 포함할 수 있다. 이때, 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 등일 수 있다.
제2 혼합기(60)를 거친 혼합물은 탈수기(70)에 제공될 수 있다. 탈수기(70)는 혼합물에서 수분을 제거하기 위한 것으로서, 가압식 여과장치인 필터 프레스(filter press)일 수 있다. 따라서, 혼합물은 탈수기(70)를 통해 분말 형태로 건조될 수 있다.
탈수기(70)를 거친 잔여 분말은 제3 혼합기(80)에 제공될 수 있다. 제3 혼합기(80)는 잔여 분말에 소정의 첨가제를 혼합하는 것으로서, 첨가제를 공급하기 위한 첨가제 투입부(81)를 포함할 수 있다. 이때, 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 등일 수 있다. 첨가제 투입부(81)는 정량 공급을 위한 별도의 정량 공급기(미도시)를 포함할 수 있으며, 이를 통해, 제3 혼합기(80) 내부로 기 설정된 양의 첨가제가 제공될 수 있다.
제3 혼합기(80)를 통해 소정의 첨가제와 혼합된 혼합 분말은 반죽기(90)로 공급될 수 있다. 반죽기(90)는 혼합 분말을 소정의 점성을 갖도록 반죽하는 것으로서, 혼합 분말에 물을 공급하기 위한 물 투입부(91)를 포함할 수 있다. 이때, 물 투입부(91)는 정량 공급을 위한 별도의 정량 공급기(미도시)를 포함할 수 있으며, 이를 통해, 반죽기(90) 내부로 기 설정된 양의 물이 제공될 수 있다. 즉, 첨가제가 혼합된 혼합 분말은 물과 혼합되어 적절한 점성을 갖도록 반죽될 수 있다.
반죽기(90)는 컨베이어 등을 통해 성형기(100)와 연결될 수 있고, 반죽기(90)를 통해 반죽된 광미 혼합물은 성형기(100)로 공급되어 소정의 크기로 성형될 수 있다. 성형기(100)는 반죽된 혼합물을 절단 및 성형하는 것으로서, 혼합물을 소정의 크기의 구 형태로 제공할 수 있다. 이때, 성형에 필요한 물은 반죽기(90)의 물 투입부(91)를 통해 공급받을 수 있으나, 성형기(100)의 물 공급 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 성형기(100)는 별도의 물 공급부를 포함할 수 있다.
또한, 성형기(100)는 복수 개 제공될 수 있으며, 이에 따라, 혼합물은 여러 크기로 한 번에 성형될 수 있다. 본 실시예에서는 성형기(100)가 2개 제공되는 것을 예로 도시하였으나, 성형기(100)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 성형기(100)는 3개 이상 제공될 수 있고, 이에 따라, 여러 크기의 혼합물이 한 번에 성형될 수 있다.
성형기(100)를 통해 소정 크기의 구 형태로 성형된 혼합물은 소성로(110)를 통해 소성될 수 있다. 이때, 성형기(100)와 소성로(110)는 컨베이어 등을 통해 연결될 수 있다. 소성로(110)는 혼합물을 가열하여 소성하는 것으로서, 길이 방향으로 길게 연장되고, 내부에 소성 공간이 형성될 수 있다. 또한, 소성로(110)는 혼합물을 이송시키기 위한 구동력을 제공하는 구동부(111)와, 내부로 연료를 공급하여 열을 발생시키는 가열부(112)를 포함할 수 있다. 이때, 소성로(110)는 직경이 2.5 내지 3.0m일 수 있고, 길이가 50 내지 60m 일 수 있다.
구체적으로, 반죽기(90) 및 성형기(100)를 거쳐 소정의 크기로 성형된 혼합물이 소성로(110)의 일측으로 투입되고, 소성로(110) 내부의 일측에서 타측으로 이동되면서 가열될 수 있다. 혼합물이 소성로(110)의 일측에서 타측으로 이동하면서 소성되는 시간은 50 내지 60분일 수 있으며, 소성로(110)의 온도는 1100 내지 1250 ℃일 수 있다. 소성로(110)는 구동부(111)를 통해 혼합물을 이동시킬 수 있으며, 구동부(111)는 소성로(110)의 중앙에 제공되는 모터일 수 있다.
소성로(110)의 일측에는 가열부(112)가 포함될 수 있다. 가열부(112)는 소성로(110)의 내부로 연료를 공급하여 연소시킴으로써 열을 발생시키는 장치로서, 정제유를 포함한 기름 또는 가스를 이용할 수 있다. 본 실시예에서는, 혼합물이 배출되는 측에 가깝도록 가열부(112)가 제공되는 것을 예로 도시하였으나, 가열부(112)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 이때, 소성로(60) 내부에서는 혼합물에 잔존하거나 소성 과정에서 발생되는 가스에 잔존하는 탄소가 연소될 수 있으며, 이러한 연소에 의해 발생되는 열은 그대로 소성에 이용될 수 있으므로 소성로(60)에 투입되는 원료를 절약할 수 있다.
소성로(110)를 통해 소성된 혼합물은 냉각기(120)를 통해 냉각될 수 있다. 냉각기(120)는 소성로(110)의 일측에 제공되는 것으로서, 소성로(110)에서 전달받은 혼합물을 식혀줄 수 있다. 이때, 혼합물은 컨베이어 등의 이송장치를 통해 소성로(110)에서 냉각기(120)로 이송될 수 있다. 냉각기(120)는 소성로(110)와 같은 킬른 타입으로 제공될 수 있으며, 냉각기(120)의 직경은 1.5 내지 2m일 수 있고, 길이는 20 내지 22m일 수 있다.
광미 혼합물은 소성로(110) 및 냉각기(120)를 거치면서 가열 및 냉각되어 경량골재로 제조될 수 있고, 이를 통해 제조된 경량골재는 비중이 1.7이하이고, 수분 흡수율이 15% 이하이며, 강도가 25kgf/cm²이상일 수 있다.
냉각기(120)를 거쳐 완성된 경량골재는 선별기(130)를 통해 분류될 수 있다. 선별기(130)는 경량골재를 크기 별로 분류하는 장치로서, 복수 개 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 선별기(130)가 3개 제공되어, 입도의 크기에 따라 분류하는 것을 예로 도시하였으나, 선별기(130)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 선별기(130)가 4개 이상 제공되어, 더 작은 크기 범위로 경량골재가 분류될 수 있다.
한편, 소성로(110)의 내부에는 혼합물이 소성되는 과정에서 분진, 유해가스 및 수증기 등이 생성될 수 있다. 이때, 소성로(110) 내부에서 생성된 분진, 유해가스 및 수증기는 환경설비(140)를 통해 회수될 수 있다. 구체적으로, 환경설비(140)는 열교환기(미도시)를 포함할 수 있고, 인공 경량골재를 제조하는 과정에서 발생되는 분진, 유해가스 및 수증기를 수집하여 열교환기(미도시)를 통해 폐열을 회수할 수 있다. 이때, 회수된 폐열은 가열부(112)에 제공되어, 소성로(110)의 예열 및 건조용 또는 소성로(110) 내부의 연소공기 및 기름 예열용으로 제공될 수 있다.
또한, 환경설비(140)는 탄소 포집 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 부유선광기(50)를 통과한 혼합물에는 소정 함유량 이상의 탄소가 포함될 수 있다. 혼합물의 소성 시 혼합물 내부에 함유된 탄소가 연소될 수 있고, 연소되지 않은 탄소는 환경설비(140)의 탄소 포집 장치(미도시)를 통해 포집될 수 있다. 즉, 환경설비(140)를 통해 탄소가 포집되어 저장되므로, 경제적으로 인공 경량골재가 제공될 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치(1)의 작용 및 효과에 대해서 설명하겠다.
광미는 원료분쇄기(10)를 통해 분말 형태로 분쇄될 수 있다.
원료분쇄기(10)를 통해 분말 형태로 분쇄된 광미는 비중선광기(20)를 통해 유가 금속이 분리될 수 있다. 구체적으로, 광미 분말에 물이 혼합된 형태로 플레이트(23)에 제공될 수 있고, 혼합물이 플레이트(23)의 상부에 흐르면서 비중이 큰 유가 금속은 분리홈(23a)으로 가라앉고, 비중이 가벼운 잔여 혼합물은 배출될 수 있다. 즉, 광미 분말 혼합물에서 유가 금속을 제외한 잔여 혼합물만 분리할 수 있다.
유가 금속이 분리된 혼합물은 자력선광기(30)를 통해 자성 물질이 분리될 수 있다. 이때, 자성 물질은 철분일 수 있다.
자성 물질이 분리된 혼합물은 제1 혼합기(40)를 통해 기 설정된 양의 첨가제와 혼합될 수 있다.
첨가제와 혼합된 혼합물은 부유선광기(50)를 통해 기 설정된 함유량 이하로 탄소가 분리될 수 있다. 구체적으로, 혼합물은 부유선광기(50)의 유동 발생부(52) 및 미세 기포 발생부(미도시)를 통해 형성된 기포와 탄소가 접촉되어 부유할 수 있다. 이때, 탄소 기포가 부유선광기(50)의 외부로 분리됨으로써, 부유선광기(50) 내부에는 소정 함유량의 탄소만을 포함한 광미 혼합물만 남을 수 있다.
기 설정된 함유량 이하로 탄소가 분리된 혼합물은 제2 혼합기(60)를 통해 기 설정된 양의 첨가제와 혼합될 수 있다. 이때, 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 등일 수 있다.
제2 혼합기(60)를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물은 탈수기(70)를 통해 수분이 제거될 수 있다. 이때, 탈수기(70)는 필터 프레스일 수 있으며, 탈수기(70)를 통해 혼합물은 분말 형태로 건조될 수 있다. 따라서, 광미는 비중선광기(20), 자력선광기(30), 제1,2 혼합기(40, 60), 부유선광기(50) 및 탈수기(70)를 거쳐 무해화될 수 있다.
탈수기(70)를 거친 잔여 분말은 제3 혼합기(80)를 통해 첨가제와 혼합된 후, 반죽기(90)에서 소정의 점성을 갖도록 반죽될 수 있다. 이때, 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 등일 수 있다.
소정의 점성을 갖도록 반죽된 혼합물은 성형기(100)를 통해 절단 및 성형될 수 있다. 이때, 성형기(100)는 혼합물을 구 형태로 성형할 수 있으며, 혼합물의 성형에 필요한 물은 반죽기(90)의 물 투입부(91)를 통해 공급받을 수 있다.
성형기(100)를 통해 소정의 크기 및 형태로 성형된 혼합물은 소성로(110)를 통해 소성될 수 있다. 이때, 소성로(110)는 환경설비(140)와 연결될 수 있고, 소성로(110) 내부에서 생성되는 분진, 유해가스 및 수증기가 환경설비(140)로 수집될 수 있다. 환경설비(140)에서 수집된 분진, 유해가스 및 수증기는 소성로(110)의 가열부(112)로 재공급되어 소성로(110)의 원료로 사용될 수 있다. 또한, 소성로(110) 내부에서 소성되는 혼합물은 일정량의 탄소를 함유하고 있으므로, 탄소가 연소되어 열량을 공급할 수 있다. 이에 따라, 제조 장치(1)는 비용을 절감할 수 있으므로, 경제적으로 경량골재를 제조할 수 있는 효과가 있다.
소성로(110)를 통과한 혼합물은 냉각기(120)를 통해 냉각될 수 있다. 따라서, 혼합물은 소성로(110) 및 냉각기(120)를 거쳐 경량골재로 제조될 수 있다. 이때, 제조된 경량골재는 비중이 1.7이하이고, 수분 흡수율이 15% 이하이며, 강도가 25kgf/cm²이상일 수 있다.
냉각기(120)를 통과한 경량골재는 선별기(130)를 통해 크기 별로 분류될 수 있으며, 이에 따라, 광미를 재활용하여 인공적으로 경량골재가 제조될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 광미는 원료분쇄기(10)에 투입되어, 분말 형태로 분쇄될 수 있다(S100).
분쇄된 광미 분말은 비중선광기(20)를 통해 유가 금속이 분리될 수 있다(S200). 광미 분말과 물이 혼합된 형태로 비중선광기(20)의 플레이트(23)에 제공될 수 있고, 혼합물이 플레이트(23)의 상부에 흐르면서 비중이 큰 유가 금속은 분리홈(23a)으로 가라앉고, 비중이 가벼운 잔여 혼합물은 배출될 수 있다. 즉, 광미 분말 혼합물에서 유가 금속을 제외한 잔여 혼합물만 분리할 수 있다.
유가 금속이 분리된 혼합물은 자력선광기(30)를 통해 자성 물질이 분리될 수 있다(S300). 이때, 자성 물질은 철분일 수 있다.
자성 물질이 분리된 혼합물은 제1 혼합기(40)를 통해 기 설정된 양의 첨가제와 혼합될 수 있다(S400).
첨가제와 혼합된 혼합물은 부유선광기(50)를 통해 기 설정된 함유량 이하로 탄소가 분리될 수 있다(S500). 혼합물은 부유선광기(50)의 유동 발생부(52) 및 미세 기포 발생부(미도시)를 통해 형성된 기포와 탄소가 접촉되어 부유할 수 있다. 이때, 탄소 기포가 부유선광기(50)의 외부로 분리됨으로써, 부유선광기(50) 내부에는 소정 함유량의 탄소만을 포함한 광미 혼합물만 남을 수 있다.
기 설정된 함유량 이하로 탄소가 분리된 혼합물은 제2 혼합기(60)를 통해 기 설정된 양의 첨가제와 혼합될 수 있다(S600). 이때, 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 등일 수 있다.
제2 혼합기(60)를 통해 첨가제가 혼합된 혼합물은 탈수기(70)를 통해 수분이 제거될 수 있다(S700). 이때, 탈수기(70)는 필터 프레스일 수 있으며, 탈수기(70)를 통해 혼합물은 분말 형태로 건조될 수 있다.
탈수기(70)를 거친 잔여 분말은 제3 혼합기(80)를 통해 첨가제와 혼합될 수 있다(S800). 이때, 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 등일 수 있다.
혼합 분말은 반죽기(90)에서 소정의 점성을 갖도록 반죽될 수 있다(S900). 이때, 반죽기(90)는 정량의 물을 투입할 수 있는 물 투입부(91)를 포함할 수 있고, 이에 따라, 혼합 분말을 적절한 점성으로 반죽할 수 있다.
소정의 점성을 갖도록 반죽된 혼합물은 성형기(100)를 통해 절단 및 성형될 수 있다(S1000). 이때, 성형기(100)는 혼합물을 구 형태로 성형할 수 있으며, 혼합물의 성형에 필요한 물은 반죽기(90)의 물 투입부(91)를 통해 공급받을 수 있다.
성형기(100)를 통해 소정의 크기 및 형태로 성형된 혼합물은 소성로(110)를 통해 소성될 수 있다(S1100). 이때, 소성로(110)는 직경이 2.5 내지 3.0m 이고, 길이가 50 내지 60m로 제공될 수 있고, 혼합물을 1100 내지 1250℃의 온도에서 약 50 내지 60분동안 소성할 수 있다.
한편, 소성로(110)의 소성 과정에서 분진, 유해가스 및 수증기 등이 생성될 수 있다. 이때, 소성로(110) 내부에 생성된 분진, 유해가스 및 수증기 등은 환경설비(140)를 통해 회수될 수 있고, 소성로(110)로 재공급될 수 있다(S1200). 이때, 환경설비(140)는 별도의 열교환기(미도시)를 포함할 수 있고, 이를 통해, 폐열을 회수하여 소성로(110)의 내부로 공급할 수 있다. 즉, 소성로(110)의 가열 연료로 사용될 수 있다.
소성로(110)를 통과한 혼합물은 냉각기(120)를 통해 냉각될 수 있다(S1300). 냉각기(120)는 직경이 1.5 내지 2m이고, 길이가 20 내지 22m인 킬른 타입 냉각기일 수 있다. 혼합물은 소성로(110)를 거쳐 소성되고, 냉각기(120)를 통해 냉각되어 경량골재로 제조될 수 있다.
경량골재는 선별기(130)를 통해 분류될 수 있다(S1400). 이때, 선별기(130)는 입도 별로 경량골재를 분류할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치 및 제조 방법을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
1: 제조 장치 10: 원료분쇄기
20: 비중선광기 30: 자력선광기
40: 제1 혼합기 50: 부유선광기
60: 제2 혼합기 70: 탈수기
80: 제3 혼합기 90: 반죽기
100: 성형기 110: 소성로
120: 냉각기 130: 선별기
140: 환경설비

Claims (17)

  1. 광미를 분말 형태로 파분쇄하는 원료분쇄기;
    상기 원료분쇄기에서 제공되는 광미 분말을 물과 혼합하고, 혼합물로부터 유가 금속을 분리하는 비중선광기;
    상기 비중선광기를 통해 유가 금속이 분리된 혼합물에서 자성 물질을 선별하는 자력선광기;
    상기 자력선광기를 통해 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제1 혼합기;
    상기 제1 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 탄소를 기 설정된 함유량 이하로 분리하는 부유선광기;
    상기 부유선광기에서 제공되는 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제2 혼합기;
    상기 제2 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 수분을 제거하는 탈수기;
    상기 탈수기를 통해 제공되는 분말과 첨가제를 혼합하는 제3 혼합기;
    상기 제3 혼합기를 통해 제공되는 혼합 분말과 물을 혼합하고, 혼합물을 반죽하는 반죽기;
    상기 반죽기를 통해 제공되는 혼합물을 구 형태로 성형하는 성형기;
    상기 성형기를 통해 성형된 상기 혼합물을 건조 및 가열하는 소성로;
    상기 소성로를 통해 건조된 상기 혼합물을 냉각하는 냉각기; 및
    상기 냉각기를 통해 냉각된 경량골재를 크기 별로 선별하는 선별기를 포함하고,
    상기 제1 혼합기와 상기 제2 혼합기 및 제3 혼합기에서 첨가되는 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 중 하나 이상인
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  2. 광미를 분말 형태로 파분쇄하는 원료분쇄기;
    상기 원료분쇄기에서 제공되는 광미 분말을 물과 혼합하고, 혼합물로부터 유가 금속을 분리하는 비중선광기;
    상기 비중선광기를 통해 유가 금속이 분리된 혼합물에서 자성 물질을 선별하는 자력선광기;
    상기 자력선광기를 통해 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제1 혼합기;
    상기 제1 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 탄소를 기 설정된 함유량 이하로 분리하는 부유선광기;
    상기 부유선광기에서 제공되는 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제2 혼합기;
    상기 제2 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 수분을 제거하는 탈수기;
    상기 탈수기를 통해 제공되는 분말과 첨가제를 혼합하는 제3 혼합기;
    상기 제3 혼합기를 통해 제공되는 혼합 분말과 물을 혼합하고, 혼합물을 반죽하는 반죽기;
    상기 반죽기를 통해 제공되는 혼합물을 구 형태로 성형하는 성형기;
    상기 성형기를 통해 성형된 상기 혼합물을 건조 및 가열하는 소성로;
    상기 소성로를 통해 건조된 상기 혼합물을 냉각하는 냉각기; 및
    상기 냉각기를 통해 냉각된 경량골재를 크기 별로 선별하는 선별기를 포함하고,
    상기 비중선광기는,
    광미 혼합물을 공급받아 유가 금속과 잔여 혼합물로 분리하는 분리 테이블;
    상기 분리 테이블을 진동 가능하게 지지하는 본체; 및
    상기 본체에 설치되고, 상기 분리 테이블로 구동력을 전달하여 상기 분리 테이블을 진동시키는 구동 장치를 포함하고,
    상기 분리 테이블은,
    X축 방향 및 Y축 방향으로 경사지게 설치되고, A, B, C, 및 D 꼭지점을 포함하되, A 꼭지점이 가장 높고 D 꼭지점이 가장 낮게 배치되며, BC 대각선 방향으로 연장되는 복수 개의 분리홈을 포함하는 플레이트;
    상기 A 꼭지점에 대응되는 위치에 배치되어 상기 플레이트를 향해 상기 광미 혼합물을 제공하는 투입부;
    상기 투입부의 일측에 배치되어 상기 플레이트를 향해 기 설정된 압력으로 물을 분사하는 노즐부;
    BD 모서리의 일측에 배치되어 상기 분리홈에 침전된 상기 유가 금속을 수집하는 제1 수집부; 및
    CD 모서리의 일측에 배치되어 상기 플레이트의 상면을 따라 흘러내린 상기 잔여 혼합물을 수집하는 제2 수집부를 포함하고,
    상기 복수 개의 분리홈은 일정한 간격으로 배치되는 장홈을 포함하고,
    상기 장홈은 인접한 분리홈에 비해 상대적으로 긴 길이 및 깊은 높이를 갖는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  3. 광미를 분말 형태로 파분쇄하는 원료분쇄기;
    상기 원료분쇄기에서 제공되는 광미 분말을 물과 혼합하고, 혼합물로부터 유가 금속을 분리하는 비중선광기;
    상기 비중선광기를 통해 유가 금속이 분리된 혼합물에서 자성 물질을 선별하는 자력선광기;
    상기 자력선광기를 통해 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제1 혼합기;
    상기 제1 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 탄소를 기 설정된 함유량 이하로 분리하는 부유선광기;
    상기 부유선광기에서 제공되는 혼합물과 첨가제를 혼합하는 제2 혼합기;
    상기 제2 혼합기에서 제공되는 혼합물로부터 수분을 제거하는 탈수기;
    상기 탈수기를 통해 제공되는 분말과 첨가제를 혼합하는 제3 혼합기;
    상기 제3 혼합기를 통해 제공되는 혼합 분말과 물을 혼합하고, 혼합물을 반죽하는 반죽기;
    상기 반죽기를 통해 제공되는 혼합물을 구 형태로 성형하는 성형기;
    상기 성형기를 통해 성형된 상기 혼합물을 건조 및 가열하는 소성로;
    상기 소성로를 통해 건조된 상기 혼합물을 냉각하는 냉각기; 및
    상기 냉각기를 통해 냉각된 경량골재를 크기 별로 선별하는 선별기를 포함하고,
    상기 부유선광기는,
    혼합물을 수용할 수 있는 저장 공간을 형성하고, 개구부를 갖는 본체;
    상기 혼합물에 잠질 수 있도록 배치되고, 상기 혼합물을 상기 본체 내에서 회전시키는 유동 발생부;
    상기 개구부를 통해 상기 혼합물에서 발생된 기포를 상기 본체의 외측으로 걷어 내는 스크레이퍼;
    상기 본체의 일측에 배치되어 상기 스크레이퍼에 의해 걷어내 진 기포를 수집하는 기포 수집부; 및
    상기 본체의 내측벽에 제공되고, 상기 혼합물에 잠길 수 있도록 배치되며, 상하 방향으로 길게 연장되어, 상기 혼합물 유동을 상방으로 안내하는 복수 개의 가이드판을 포함하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  4. 제1 항 또는 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 소성로 내부에서 발생하는 분진, 유해가스 및 수증기를 포집하는 환경설비를 더 포함하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 환경설비는 상기 혼합물을 상기 소성로 투입 전에 예열 및 건조하는 열교환기를 포함하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 소성로의 연소공기 및 연료를 예열하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 환경설비는 탄소 포집 장치를 포함하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  8. 제1 항 또는 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 비중선광기는 혼합물에서 비중이 19이상인 금속을 분리하고,
    상기 자력선광기는 상기 비중선광기를 거친 혼합물에서 철분을 회수하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  9. 삭제
  10. 제1 항 또는 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 부유선광기는 탄소 중량비가 20% 이하인 잔여 분말을 상기 혼합기로 공급하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  11. 제1 항 또는 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 소성로는,
    혼합물이 이동하도록 구동력을 제공하는 구동부; 및
    내부로 연료를 공급하는 가열부를 포함하고,
    성형된 상기 혼합물을 1100도 내지 1250도로 50분 내지 60분동안 소성하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  12. 제1 항 또는 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 경량골재는 비중이 1.7이하이고, 수분 흡수율이 15% 이하이고, 강도가 25kgf/cm²이상인
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 장치.
  13. 광미를 분말 형태로 분쇄하는 파분쇄 단계;
    광미 분말을 물과 혼합하고, 혼합물로부터 유가 금속을 분리하는 비중 선별 단계;
    상기 비중 선별 단계를 통해 유가 금속이 분리된 혼합물에서 자성 물질을 선별하는 자력 선별 단계;
    상기 자력 선별 단계를 통해 자성 물질이 분리된 비자성 혼합물에 첨가제를 혼합하는 제1 혼합 단계;
    상기 제1 혼합 단계를 거친 혼합물로부터 탄소를 기 설정된 함유량 이하로 분리하는 부유 선광 단계;
    상기 부유 선광 단계를 거친 혼합물에 첨가제를 혼합하는 제2 혼합 단계;
    상기 제2 혼합 단계를 거친 혼합물로부터 수분을 제거하는 수분 제거 단계;
    수분이 제거된 분말과 첨가제를 혼합하는 제3 혼합 단계;
    상기 제3 혼합 단계를 거친 혼합 분말과 물을 혼합하고, 반죽하는 반죽 단계;
    반죽된 혼합물을 절단하고, 구 형태로 성형하는 성형 단계;
    성형된 혼합물을 건조 및 가열하는 소성 단계;
    상기 소성 단계를 통해 소성된 혼합물을 냉각하는 냉각 단계; 및
    상기 냉각 단계를 거쳐 제조된 경량골재를 크기에 따라 선별하는 선별 단계를 포함하고,
    상기 제1 혼합 단계와 상기 제2 혼합단계 및 상기 제3 혼합 단계에서 첨가되는 첨가제는 석회석, 알루미나, 광미, 벤토나이트, 황토, 레드머드, 굴껍질 분말 중 하나 이상인
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 소성 단계에서 발생하는 분진, 유해가스 및 수증기를 포집하고, 소성로로 재공급하는 열원 회수 단계를 더 포함하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 열원 회수 단계는,
    상기 소성 단계 전에 소성로를 예열 및 건조하거나 상기 소성로의 연소공기 및 연료를 예열하는 열교환기를 포함하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법.
  16. 삭제
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 비중 선별 단계에서는 혼합물에서 비중이 19 이상인 금속을 분리하고,
    상기 자력 선별 단계에서는 상기 비중 선광 단계를 거친 혼합물에서 철분을 회수하는
    광미를 활용한 인공 경량골재 제조 방법.


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