KR102001836B1 - 폐배터리 해체시 발생한 폐 pe의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 pe 압출물 - Google Patents
폐배터리 해체시 발생한 폐 pe의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 pe 압출물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102001836B1 KR102001836B1 KR1020170049612A KR20170049612A KR102001836B1 KR 102001836 B1 KR102001836 B1 KR 102001836B1 KR 1020170049612 A KR1020170049612 A KR 1020170049612A KR 20170049612 A KR20170049612 A KR 20170049612A KR 102001836 B1 KR102001836 B1 KR 102001836B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- waste
- extrudate
- heater
- screw
- discharge port
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 title description 69
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 title description 21
- -1 polyethylene Polymers 0.000 title description 17
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 title description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 9
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims 1
- 239000010926 waste battery Substances 0.000 abstract description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000012438 extruded product Nutrition 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000010169 landfilling Methods 0.000 description 1
- PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L lead sulfate Chemical compound [PbH4+2].[O-]S([O-])(=O)=O PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/48—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on industrial residues and waste materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B09B3/0058—
-
- B09B3/0083—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/0026—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics by agglomeration or compacting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/02—Separating plastics from other materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/06—Lead-acid accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/02—Separating plastics from other materials
- B29B2017/0213—Specific separating techniques
- B29B2017/0217—Mechanical separating techniques; devices therefor
- B29B2017/0237—Mechanical separating techniques; devices therefor using density difference
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/52—Mechanical processing of waste for the recovery of materials, e.g. crushing, shredding, separation or disassembly
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 폐배터리 해체시 발생한 폐 PE의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 PE 압출물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 폐배터리 해체 후 비중 선별기의 일종인 수력분리기를 이용하여 선별된 폐 PE를 가열 및 가압함으로써 수분 함량을 낮춤과 동시에 고정탄소 함량 및 발열량을 증가시켜서 고형 연료로 사용 가능하게 하기 위한 것으로, 이러한 PE 압출물은, 전체 100중량%에 대하여 가연분 75 중량% 이상, 수분 5% 이하의 물성을 갖고, 원소 중 탄소(C) 함량이 60% 이상이며, 발열량이 7,000Kcal/kg 이상인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 폐배터리 해체 후 비중 차를 이용한 수력분리기로부터 분리 선별된 폴리에틸렌 부산물(폐 PE)을 압출하여 수분 함량을 낮춤과 동시에 가연분과 고정탄소 함량 및 발열량을 높임으로써 고형 연료로 사용 가능하게 하는, 폐 PE의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 PE 압출물에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 시동용으로 사용되는 대부분의 배터리는 합성수지재로 된 케이스와 황산, 납, 황산납, 일산화납, 이산화납(페이스트) 및 합성수지재로 된 분리막 등으로 구성되는데, 배터리의 구성성분 중 유해 물질인 황산이나 납 등이 그대로 버려지면 환경오염을 유발하므로 수명이 다한 폐배터리는 분리, 수거, 수집 후 재생 또는 해체하여 재자원화 처리를 하고 있다.
예를 들면 폐배터리는 지정된 폐기물처리 공장에서 파쇄와 분리과정을 거치며 분리된 전극단자와 전극터미널, 극판 및 양/음극의 구성성분인 납과 납화합물은 납 재련을 위한 주원료로 사용되고, 용기는 재생 플라스틱으로 사용되며 용기에 부착된 그 외 부품, 즉 세퍼레이터는 별도로 폐기 처리하고 있다.
폐배터리를 해체하는 방법으로는 작업자가 수작업으로 해체하는 전통적인 방법과, 파쇄된 폐배터리를 비중선별기(수력분리기)를 이용하여 분리하는 자동화 방법으로 대별되는데, 전통적인 수작업 방법은 작업자가 직접적으로 유해물질에 노출될 뿐 아니라 해체 작업에 상당한 노동력과 시간이 소요되므로 최근에는 수력분리기를 이용한 자동화 방법이 주로 사용되고 있다.
본원 출원인은 폐배터리를 재활용하기 위한 비중선별기, 즉 수력분리기와 관련하여 대한민국 등록특허 제10-1684633호(특허문헌 1)(도 1 참조)와 같이 페이스트가 현탁된 재활용 공정수를 수용하는 수조로서, 상부에 폐축전지 분쇄물이 투입되는 입구가 형성되고, 상부 일측에는 수면에 부상한 폴리프로필렌을 배출하는 폴리프로필렌배출수단이 구비되며, 저부에는 침전된 폴리에틸렌 및 그리드를 이송통로로 이송하는 이송수단이 구비된 제1분리수조; 상기 제1분리수조의 상부에 구비되고, 정방향 및 역방향 회전 가능하게 마련되며, 정회전시 부상물을 상기 폴리프로필렌배출수단으로 유도하고 역회전시 폴리프로필렌배출수단의 반대 방향으로 유도 및 침전 유도하는 하나 또는 복수 개의 임펠러; 상기 제1분리수조의 측면에서 상기 이송통로로 연결되어 페이스트가 현탁된 재활용 공정수를 수용하는 수조로서, 저부에는 재활용 공정수가 유입되는 입수구 및 침전된 그리드를 배출하는 그리드 배출수단이 구비되고, 일측에 폴리에틸렌을 분리 및 부상시키기 위해 기포를 토출하는 기포 토출구가 형성되며, 상부에는 부상한 폴리에틸렌을 배출하는 배출관이 연결된 제2분리수조; 상기 제1분리수조 또는 제2분리수조의 일측에 구비되어 공정수의 수위를 감지하여 공정수의 유입을 제어함으로써 정상 수위를 유지케 하는 제1센서; 를 포함하는 수력분리기를 제안한 바 있다.
이와 같은 구조의 수력분리기는, 폐배터리 해체 후 폴리프로필렌, 그리드 및 폴리에틸렌을 선별할 수 있게 한 것이다.
그러나 특허문헌 1의 수력분리기로부터 선별된 폴리에틸렌(도 2의 사진 참조, 이하, '폐 PE'라 한다)은 수분함량이 약 55%에 달하기 때문에 예컨대 폴리에틸렌 필름 등으로의 재생산 가공이 대단히 어려워서 전량 폐기 처리하는 실정이다.
하지만, 폐 PE를 폐기 처리하는 경우에도 그 자체가 수분함량이 높기 때문에 폐기물 수거차량에 적재시 적재량의 제한으로 인해 운송비용 및 폐기물 처리비용이 과다하게 소요될 뿐 아니라, 폐 PE를 싣고 운반시 수분이 빠져나와 낙하하는 물이 그대로 도로에 버려져 하천이나 지하수로 유입될 수 있고, 또한 폐기물 매립지에서 매립 후 발생한 침출수 등으로 인해 환경오염을 유발하는 등의 문제점이 있다.
상기의 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 폐배터리 해체 후 비중 선별기의 일종인 수력분리기를 이용하여 선별된 폐 PE를 가열, 가압 및 탈수함으로써 수분 함량을 낮춤과 동시에 가연분과 고정탄소 함량 및 발열량을 증가시켜서 고형 연료로 사용 가능하게 하는, 폐 PE의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 PE 압출물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폐 PE의 압출 방법은, 폐배터리를 파쇄하여 비중 차에 의해 선별된 폐 PE를 가열함과 동시에 가압 및 탈수함으로써 전체 물성 중 수분이 감소되고 가연분이 증가되며, 원소 중 탄소 함량이 증가된 PE 압출물을 수득하여 발열량이 높은 고형 연료로 사용 가능하게 한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 제조된 PE 압출물은, 전체 100중량%에 대하여 가연분 75 ~ 85중량%, 수분 0 ~ 5중량% 물성을 갖고, 원소 중 탄소(C) 함량이 60 ~ 80중량%이며, 발열량이 7,000~9,000Kcal/kg로서 고효율의 고형 연료로 사용될 수 있다. 여기서 상기 PE 압출물의 물성은 상기 가연분 및 수분을 제외한 나머지는 회분일 수 있다.
본 발명의 폐 PE의 압출 방법에 따르면, 폐 PE 전량이 그대로 폐기됨에 따른 폐기비용 및 운송비용을 절감할 수 있게 되어 경제적인 이점이 있고, 폐기물 운반 시 발생하는 수분 또는 매립에 따른 침출수의 발생을 방지할 수 있게 되어 친환경적이며, PE 압출물은 수분 함량이 낮고 가연분, 탄소 함량과 발열량이 높아서 화력 발전설비 또는 소각로와 같은 곳에서 사용되는 연료를 대체할 수 있게 되어 운용 비용을 획기적으로 감소시킬 수 등의 이점이 있다.
도 1은 종래 폐배터리 해체용 수력분리기의 구성도이다.
도 2는 종래 폐배터리 해체용 수력분리기로부터 수득된 폐 PE의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐 PE를 압출하기 위한 압출장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐 PE 압출 방법에 의해 1차 압출된 PE 압출물의 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐 PE 압출 방법에 의해 2차 압출된 PE 압출물의 사진이다.
도 2는 종래 폐배터리 해체용 수력분리기로부터 수득된 폐 PE의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 폐 PE를 압출하기 위한 압출장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폐 PE 압출 방법에 의해 1차 압출된 PE 압출물의 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 폐 PE 압출 방법에 의해 2차 압출된 PE 압출물의 사진이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 본 발명의 바람직한 형태의 구조를 예시하고 이에 기하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 예시된 형태만으로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위는 예시된 형태의 통상적인 변경이나 균등물 내지 대체물까지 포함한다.
본 출원인이 제안하여 국내에서 특허등록된 특허문헌 1의 수력분리기는, 도 1과 같이 비중 차를 이용하여 폴리프로필렌, 그리드 및 폴리에틸렌을 분리할 수 있다.
이러한 수력분리기에서 선별, 배출된 폐 PE의 상태는 도 2와 같이 다량의 수분을 포함하고 있다.
한국화학융합시험연구원의 시험 자료에 의하면 폐 PE의 물성은 하기의 표 1과 같이 전체 100중량%에 대하여 가연분 21.5중량%, 수분 55.2중량%, 회분 23.3중량%이고, 원소분석기를 이용하여 특정 원소(염소, 황, 탄소, 수소, 질소, 산소)의 함유량을 시험한 결과에 따르면 폐 PE 100중량%에 대한 각 원소 함유량은 염소(Cl) 0.10중량%, 황(S) 0.84중량%, 탄소(C) 32.1중량%, 수소(H) 5.3중량%, 질소(N) 0.0중량%, 산소(O) 9.5중량%였으며, 폐 PE의 발열량은 2,386Kcal/kg이었다.
[표 1] 수력분리기로부터 선별된 폐 PE 조성
이와 같은 물성을 가진 폐 PE는 수분이 55.2중량%에 달하기 때문에 재활용이 어렵고, 폐기를 위해 수거차량에 적재시 적재량의 제한으로 인해 운송비용 및 폐기물 처리비용이 과다하다.
따라서, 이하에서는 폐배터리 해체 및 수력분리기를 이용하여 비중차에 의해 선별된 폐 PE의 압출 방법을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 폐 PE를 압출하기 위한 압출장치의 구성도로서, (a)는 압출장치의 측면도이고, (b)는 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 폐 PE 압출 방법에 의해 1차 압출된 PE 압출물의 사진이다.
도 3을 참조하는 바와 같이 본 발명의 폐 PE 압출 방법은, 2개의 스크류가 나란히 배치된 압출 장치를 이용할 수 있으며, 이러한 압출 장치는 예컨대, 구동모터(10), 제1스크류(20), 제2스크류(30) 및 히터(60)를 포함하여 구성된다.
상기 제1스크류(20)는 상기 구동모터(10)와 연결되어 회전 가능하게 설치된 것으로 그 외면에는 나선 형태의 날개가 형성되어 있다.
상기 제1스크류(20)는 일측 단부에 투입구(21)가 배치되고 타측 단부에 배출구(22)가 구비된 원통형 관 내부에 설치되어 있으므로 투입구(21)로 투입된 폐 PE를 배출구(22) 측으로 이송시킬 수 있다.
상기 제2스크류(30)는 상기 제1스크류(20)에서 투입구(21) 방향에 인접하여 나란히 설치된 것으로, 제1스크류(30)의 나선과 반대 방향의 나선을 가진 날개가 형성되어 있다.
상기 히터(60)는 상기 제1스크류(20)를 감싸고 있는 원통형 관에 설치되어 원통형 관을 가열함으로써 원통형 관과 제1스크류(20) 사이에서 압축되는 폐 PE를 가열시키기 위한 것이다.
이러한 압출 장치에 의해서 상기 투입구(21)로 투입된 폐 PE는 히터(60)에 의해서 가열되면서 동시에 제1스크류(20)의 회전에 의해 가압되면서 배출구 측으로 이송된 후 컨베이어(40)에 의해서 배출된 PE 압출물을 회수할 수 있고, 또한 상기 제2스크류(30)는 제1스크류(20)의 가압에 의해 탈수된 수분을 역방향으로 이송하여 배수로(50)를 통해 배출될 수 있게 한다.
이때 상기 히터(60)는, 상기 원통형 관 전체 길이에 대하여 다수 개가 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 예를 들면 제1스크류(20)의 전체 길이에 대하여 제1히터(61) 내지 제8히터(68) 8개를 순차적으로 배치하는 것과 같은 형태로 마련될 수 있다.
이때 투입구 측 히터의 설정 온도, 즉 제1히터(61)는 160~180℃ 범위에서 온도를 설정하고, 제1히터(61)를 제외한 나머지 히터의 설정 온도는 200~270℃ 범위에서 설정할 수 있다.
예를 들면, 각 히터의 설정 온도는, 제1히터(61) 170℃, 제2히터(62) 225℃, 제3히터(63) 220℃, 제4히터(64) 250℃, 제5히터(65) 250℃, 제6히터(66) 255℃, 제7히터(67) 255℃, 제8히터(68) 230℃와 같이 설정할 수 있다.
투입구(21) 측 히터, 즉 제1히터(61)의 설정 온도가 나머지 히터들의 온도보다 낮은 것은, 투입구(21)로 투입되는 폐 PE의 물성 중 절반 이상이 물로 이루어져 있기 때문에 제1히터(61)를 180℃ 이상 설정시 급격한 온도 변화에 의해 부하가 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.
따라서, 제1히터(61)의 설정 온도는 폐 PE 유입시 부하 발생을 최소화할 수 있으면서 승온에 의한 탈수율을 높일 수 있는 온도 범위로서 최소 160℃에서 최대 180℃ 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하고, 또한 나머지 히터들의 설정 온도는 배출구(22) 측으로 갈수록 점진적으로 상향시키는 것이 좋다.
한편, 상기 제1스크류(20)에 의한 가압 및 히터(60)에 의한 가열시 수분이 증발하여 수증기가 발생하기 때문에 상기 원통형 관에는 적어도 하나의 벤트(미도시)를 설치하여 상기 폐 PE의 가열시 증발한 수증기를 외부로 배기할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 압출 장치를 경유하여 배출구(22)를 통해 배출된 PE 압출물은 도 4에 도시된 바와 같이 고체 형태를 가지며, 상당량의 수분이 제거된 것을 육안으로도 확인할 수 있다.
한국화학융합시험연구원의 시험 자료에 의하면, PE 압출물의 물성은 하기의 표 2와 같이 전체 100중량%에 대하여 가연분 84.5중량%, 수분 0.1중량%, 회분 15.4중량%이고, 원소분석기를 이용하여 특정 원소(염소, 황, 탄소, 수소, 질소, 산소)의 함유량을 시험한 결과에 따르면 PE 압출물 100중량%에 대한 각 원소 함유량은 염소(Cl) 0.26중량%, 황(S) 0.28중량%, 탄소(C) 67.7중량%, 수소(H) 10.7중량%, 질소(N) 0.0중량%, 산소(O) 5.5중량%였으며, PE 압출물의 발열량은 8,316Kcal/kg이었다.
[표 2] 본 발명에 의해 1차 압출된 고형 폴리에틸렌 가공물의 조성
여기서 주목할 점은, 폐 PE와 압출 후 수득된 PE 압출물의 물성을 비교하면, 수분이 55.2중량%에서 압출 후 0.1중량%로 대폭 감소하였고, 에너지원으로 활용할 수 있는 요소로서 가연분은 21.5중량%에서 압출 후 84.5중량%로 약 4배 증가하였으며, 탄소(C) 함유량의 경우 32.1중량%에서 압출 후 67.7중량%로 약 2.1배 증가하였다. 또한, 발열량은 2,386Kcal/kg에서 압출 후 8,316Kcal/kg로 약 3.5배 증가하였다.
물론, 폐 PE를 압출하는 장치 구성이나 작업 환경에 따라 PE 압출물의 물성(가연분, 수분 및 회분)이나 고정탄소 함량은 미세하게 가변될 수 있으나, PE 압출물을 고형 연료로 사용하는데 적합한 발열량으로서 7,000~9,500Kcal/kg의 발열량을 갖도록 하기 위해서 PE 압출물의 물성 중 가연분은 전체 100중량%에 대하여 75 ~ 85중량%의 범위, 즉 최소 75중량% 이상으로로 늘리는 것이 바람직하고, 또한 수분은 0 ~ 5중량%의 범위, 즉 최대 5중량%의 이하로 낮추는 것이 바람직하다. 여기서 PE 압출물 물성 중 회분은 발열량 증가에 영향을 주지 않기 때문에 가연분과 수분이 위와 같은 범위를 충족한다면 회분 함량의 한정은 무의미하다.
또한, PE 압출물을 이루는 원소들 중 탄소 함량은 발열량 증가에 영향을 미치기 때문에 고정탄소 함량은 적어도 60중량% 이상, 80중량% 이하가 바람직하며, 기타 원소들은 발열량 증가에 영향을 미치지 않으므로 그 함량은 특별히 제한되지 않는다.
이와 같이 본 발명에 따른 압출 방법에 의해 제조된 PE 압출물은 발열량이 7,000Kcal/kg 이상 유지할 수 있으므로 고형 연료로 사용하는데 적합하기 때문에 예를 들면 화력 발전소 또는 소각로 등의 연료를 대체하는 등, PE 폐기물을 자원화할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 폐 PE 압출 방법에 의해 2차 압출된 PE 압출물의 사진이다.
도 3을 참조하는 바와 같이, 압출 장치의 배출구(22)에는 상기 배출구(22)의 단면적보다 작은 단면적의 배출 공간을 갖는 압출부재(70)가 추가로 배치될 수 있다.
이 경우 배출구(22)를 통해 배출되는 PE 압출물이 압출부재(70)에 의해 2차 가압되면서 도 5와 같은 형태로 연속 배출되기 때문에 연속 배출된 PE 압출물을 소정 길이로 절단할 수 있으며, 절단된 PE 압출물을 적당한 크기의 입상으로 펠릿(pellet)화 하면 고형 연료로의 제조가 더 용이하다.
이와 같이 상술한 설명은 본 발명의 기술 사상을 보인 한정된 실시 예에 따라 설명하였으나, 본 발명은 특정의 실시 예나 수치에 한정되지 아니하며, 실시 예들의 구성요소 일부를 변경, 혼합하는 등, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능하고, 그러한 변형 실시는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10... 구동모터
20... 제1스크류
30... 제2스크류
40... 컨베이어
50... 배수로
60... 히터
70... 압출부재
20... 제1스크류
30... 제2스크류
40... 컨베이어
50... 배수로
60... 히터
70... 압출부재
Claims (6)
- 폐배터리를 파쇄하여 비중 차에 의해 선별된 폐 PE를 가열함과 동시에 가압 및 탈수함으로써 전체 물성 중 수분이 감소되고 가연분이 증가되며, 원소 중 탄소 함량이 증가된 PE 압출물을 수득하여 고형 연료로 사용 가능하게 하되,
상기 PE 압출물은, 전체 100중량%에 대하여 가연분 75 중량% 이상, 수분 5% 이하의 물성을 갖고, 원소 중 탄소(C) 함량이 60% 이상이며, 발열량이 7,000Kcal/kg 이상이고,
상기 폐 PE의 가열 및 가압을 위한 압출 장치는, 일측 단부에 투입구가 구비되고 타측 단부에 배출구가 구비된 원통형 관 내부에서 회전 가능하게 마련된 제1스크류와, 상기 투입구 측에서 제1스크류와 나란히 배치되어 회전 가능하게 마련된 제2스크류와, 상기 원통형 관을 가열하는 히터를 포함하고,
상기 투입구로 투입된 폐 PE를 상기 히터로 가열함과 동시에 제1스크류로 가압하면서 배출구 측으로 이송하고, 상기 제2스크류는 가압에 의해 탈수된 수분을 역방향으로 이송하여 배출 가능하게 하며,
상기 히터는, 상기 원통형 관 전체 길이에 대하여 다수 개가 서로 다른 위치에 배치되되, 투입구 측 히터의 설정 온도는 160~180℃이고, 투입구 측 히터를 제외한 나머지 히터의 설정 온도는 200~270℃ 범위에서 배출구 측으로 점진적으로 승온시킴으로써 폐 PE 유입에 따른 급격한 온도 변화에 의한 부하 발생을 방지하게 된 것을 특징으로 하는 폐 PE의 압출 방법. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 원통형 관에는 적어도 하나의 벤트가 구비되어 상기 폐 PE의 가열시 증발한 수증기를 외부로 배기 가능하게 한 것을 특징으로 하는 폐 PE의 압출 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 배출구에는 상기 배출구의 단면적보다 작은 단면적의 배출 공간을 갖는 압출부재가 구비되어, 상기 배출구를 통해 배출되는 PE 압출물을 2차 가압하여 연속 배출함으로써 연속 배출된 PE 압출물을 소정 길이로 절단 가능하게 한 것을 특징으로 하는 폐 PE의 압출 방법. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170049612A KR102001836B1 (ko) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 폐배터리 해체시 발생한 폐 pe의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 pe 압출물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170049612A KR102001836B1 (ko) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 폐배터리 해체시 발생한 폐 pe의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 pe 압출물 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180116838A KR20180116838A (ko) | 2018-10-26 |
| KR102001836B1 true KR102001836B1 (ko) | 2019-07-19 |
Family
ID=64099159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170049612A KR102001836B1 (ko) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | 폐배터리 해체시 발생한 폐 pe의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 pe 압출물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102001836B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101542834B1 (ko) | 2015-03-05 | 2015-08-07 | 유태욱 | 고분자 수지 내 수분 제거 장치 및 제거 방법 |
| KR101546029B1 (ko) | 2015-03-24 | 2015-08-20 | (주)중일 | 탈수 효율을 향상시킨 폐배터리의 격리판 탈수장치 |
| KR101700753B1 (ko) | 2015-06-01 | 2017-01-31 | 한국원자력연구원 | 증기발생기 및 이를 구비하는 원전 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100464982B1 (ko) | 2002-12-05 | 2005-01-05 | 일산테크(주) | 야채쓰레기 탈수장치 |
| KR100770804B1 (ko) * | 2006-04-17 | 2007-10-26 | 정인모 | 폐합성수지 용융 압출장치 및 이 장치를 이용한 폐합성수지펠렛화 시스템 |
| KR101684633B1 (ko) | 2015-07-27 | 2016-12-20 | 주식회사 단석산업 | 폐배터리 해체용 수력분리기 및 폐배터리 해체 시스템 |
-
2017
- 2017-04-18 KR KR1020170049612A patent/KR102001836B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101542834B1 (ko) | 2015-03-05 | 2015-08-07 | 유태욱 | 고분자 수지 내 수분 제거 장치 및 제거 방법 |
| KR101546029B1 (ko) | 2015-03-24 | 2015-08-20 | (주)중일 | 탈수 효율을 향상시킨 폐배터리의 격리판 탈수장치 |
| KR101700753B1 (ko) | 2015-06-01 | 2017-01-31 | 한국원자력연구원 | 증기발생기 및 이를 구비하는 원전 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180116838A (ko) | 2018-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102492684B1 (ko) | 혼합 고형 폐기물로부터 형성된 고형 연료 조성물 | |
| EP0662379B1 (en) | Process and apparatus for collecting waste plastics as separated | |
| ES2295504T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de tratamiento y aprovechamiento de mezclas de residuos solidos y liquidos. | |
| CN102665921A (zh) | 加工材料的方法和设备 | |
| CN206085400U (zh) | 一种电子废物塑料的再生处理装置 | |
| CN101307151B (zh) | 一种处理废旧轮胎的装置 | |
| KR100982072B1 (ko) | 폐플라스틱과 슬러지를 합성한 고형연료 제조장치 | |
| CN107511945B (zh) | 一种电子废物塑料的再生处理方法及其装置 | |
| KR102001836B1 (ko) | 폐배터리 해체시 발생한 폐 pe의 압출 방법 및 그 방법에 의해 제조된 pe 압출물 | |
| CN208995500U (zh) | 一种餐厨垃圾的厌氧消化系统 | |
| CN206927865U (zh) | 基于高压挤压分离技术的rdf制作系统 | |
| ES2909894T3 (es) | Procedimiento y aparato para la conversión termocatalítica de materiales poliméricos | |
| CN107201243A (zh) | 废塑料裂解炼油工艺及设备 | |
| CN103880266A (zh) | 一种水热法污泥脱水方法及装置 | |
| CN102303382A (zh) | 一种垃圾塑料的收回再利用方法及专用设备 | |
| CN107138510B (zh) | 垃圾处理装置及其系统和方法 | |
| JP2014205810A (ja) | 固形燃料、並びにその製造方法及び装置 | |
| US11046891B2 (en) | Method of recycling waste plastic material | |
| CN211170613U (zh) | 餐厨垃圾处理系统 | |
| KR20130104083A (ko) | 폐전선의 폴리프로필렌(ｐｐ)과 폴리에틸렌(ｐｅ) 피복재 재활용 시스템 | |
| Hossain et al. | Current technological options for recycling packaging waste: Challenges and opportunities in India | |
| CN104841686B (zh) | 餐厨废弃物干湿并联高温厌氧发酵工艺及系统 | |
| CN106957664A (zh) | 生物质垃圾无氧分级热解处理生产线 | |
| US20240198356A1 (en) | System and method for recycling plastics | |
| KR102227934B1 (ko) | 생활쓰레기의 파쇄기 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |