KR102027947B1 - 발파석을 이용한 모래 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발파석을 이용하여 쉽고 빠르게 모래를 제조할 수 있는 발파석을 이용한 모래 제조방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 발파석을 이용한 모래 제조방법은, 발파하여 채취된 원석을 파쇄기에 넣고 소정 크기로 파쇄하여 쇄석으로 만드는 파쇄 단계; 상기 파쇄 단계에서 파쇄된 쇄석을 콘크러셔에 넣고 분쇄하는 분쇄 단계; 상기 분쇄 단계에서 잘게 분쇄된 쇄석을 선별기에 넣어 입자크기에 따라 선별하여 배출하는 선별 단계; 및 상기 선별 단계를 통해 배출되는 소정 입자크기의 분쇄된 쇄석을 연마기에 넣어 표면이 둥근 모래로 만들어 배출하는 연마 단계를 포함하고, 상기 연마 단계에서는, 산화크로뮴볼로 이루어지는 연마재가 분쇄된 쇄석 대비 0.3~0.5 : 1의 비율로 혼합되어 연마되는 것을 특징으로 한다.

Description

발파석을 이용한 모래 제조방법{Manufacturing Method of Sand using Blasting Stone}

본 발명은 발파석을 이용한 모래 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암반을 발파하여 채취되는 원석(발파석)을 파쇄 및 분쇄하여 모래를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 모래는 하천이나 바다 등에서 천연 모래를 채취하여 사용되어 왔으나 모래를 채취할 수 있는 자원이 점차 고갈되고 환경적인 문제가 크게 인식되게 되면서 다양한 방법으로 모래를 만드는 방법이 개발되고 있다.

상기와 같은 모래 제조방법의 종래 기술로는 등록특허 제0393845호의 폐 콘크리트 및 재생골재를 이용한 모래 제조방법 및 그 장치(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 개시된 모래 제조방법은 폐 콘크리트 및 재생골재가 컨베이어에 의하여 호퍼에 투입되는 공급과정; 공급된 원료가 자력선별기에 의하여 금속을 분리하는 1차 금속분리과정; 입자의 크기에 의하여 선별하여 큰 입자는 풍력에 의하여 비중에 따라 이물질을 분리하는 이물질 제거공정과 고속 회전 콘 크라셔에 의하여 입자를 파쇄하는 파쇄공정을 거쳐 다시 1차 금속분리과정으로 이송되며, 중간크기의 입자 또는 입형이 고르지 않은 입자는 입형 개선 샌드크라셔에 의해 부분파쇄 및 연마되는 입형개선공정을 거쳐 1차 금속분리과정으로 이송되며, 양호한 입자를 모래선별기로 이송하는 입자선별과정; 입자의 침강속도와 유속과의 차이를 이용하여 모래입자와 폐수를 분리하는 모래선별과정; 상기 모래선별과정에서 분리된 모래에서 탈수스크린을 거쳐 수분을 제거하는 탈수과정; 상기 모래선별과정에서 분리된 폐수를 1차적으로 저장하고 약품을 투입하여 교반한 후 침전된 슬러지를 분리 저장하는 침전물처리과정으로 이루어진다.

그러나 상기와 같은 폐콘크리트 등을 이용하여 모래를 제조하는 데에는 금속 등의 이물질을 제거하는 여러 공정이 요구되고, 따라서 모래를 제조하는 데에 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.

따라서 발파석을 이용하여 쉽고 빠르게 모래를 제조할 수 있는 발파석을 이용한 모래 제조방법의 개발이 요구된다.

KR 10-2002-0082982 A (2002. 11. 01.) KR 10-0390744 B1 (2003. 06. 27.) KR 10-0507705 B1 (2005. 08. 03.) KR 10-0393845 B1 (2003. 07. 24.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 모래 제조방법이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발파석을 이용하여 쉽고 빠르게 모래를 제조할 수 있는 발파석을 이용한 모래 제조방법을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 발파석을 이용한 모래 제조방법은, 발파하여 채취된 원석을 파쇄기에 넣고 소정 크기로 파쇄하여 쇄석으로 만드는 파쇄 단계; 상기 파쇄 단계에서 파쇄된 쇄석을 콘크러셔에 넣고 분쇄하는 분쇄 단계; 상기 분쇄 단계에서 잘게 분쇄된 쇄석을 선별기에 넣어 입자크기에 따라 선별하여 배출하는 선별 단계; 및 상기 선별 단계를 통해 배출되는 소정 입자크기의 분쇄된 쇄석을 연마기에 넣어 표면이 둥근 모래로 만들어 배출하는 연마 단계를 포함하고, 상기 연마 단계에서는, 산화크로뮴볼로 이루어지는 연마재가 분쇄된 쇄석 대비 0.3~0.5 : 1의 비율로 혼합되어 연마되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 연마재가 상기 산화크로뮴볼에 산화알루미늄볼이 소정 비율로 혼합되어 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 연마 단계의 상기 연마기가 소정 지름을 가지는 연마통의 내부에 180° 간격으로 이격되어 설치되면서 산과 골이 상호 교대로 위치되도록 형성되는 제1, 2 가이드부재가 구비되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 연마 단계의 상기 연마기가 상기 연마통 내부의 공기를 흡인하여 미세먼지를 제거하도록 집진기가 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 파쇄 단계의 상기 파쇄기가 서로 소정 간격 이격되어 한 쌍이 설치되는 파쇄롤러를 포함하고, 상기 파쇄롤러는, 탄성스프링부재를 통해 탄성 지지되도록 설치되어 발파석의 크기에 따라 간격이 조절되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 원석이 소정 크기의 쇄석으로 파쇄된 다음 연마재와 함께 연마통 내부에서 소정 시간 연마되어 모래가 제조되고, 이에 의해 별도로 금속 등의 이물질을 제거하는 공정이 요구되지 않으며, 그 결과 많은 양의 모래를 빠르고 쉽게 제조할 수 있다.

또한, 크기가 불규칙적인 원석으로 인해 파쇄기가 고장나거나 쉽게 가동이 중단되지 않도록 원석의 크기에 따라 적절하게 파쇄롤러의 설치 간격이 조절되고, 이로 인해 연속적으로 원석을 파쇄하여 쇄석을 제조할 수 있다.

이에 더해 연마통 내부에는 서로 엇갈리도록 산과 골이 형성된 제1, 2, 가이드부재가 설치되고, 이러한 제1, 2 가이드부재로 인해 연마통 내부의 분쇄된 쇄석이 산과 골을 따라 이동되면서 연마 효율이 향상되며, 그 결과 연마에 소요되는 시간이 단축될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발파석을 이용한 모래 제조방법의 예를 보인 공정 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 발파석을 이용한 모래 제조장치의 예를 보인 구성도.
도 3 및 도 4(a, b)는 본 발명에 따른 파쇄기의 예를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 파쇄기의 다른 실시예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 연마기의 예를 보인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 연마통의 예를 보인 도면.
도 8(a, b)은 본 발명에 따른 연마기를 이용하여 분쇄된 쇄석을 연마하여 모래를 만드는 예를 보인 도면.
도 9(a, b)는 본 발명에 따른 연마기에 격판이 설치된 예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 발파석을 이용하여 쉽고 빠르게 모래를 제조할 수 있는 발파석을 이용한 모래 제조방법을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 파쇄 단계(S10), 분쇄 단계(S20), 선별 단계(S30) 및 연마 단계(S40)를 포함한다.

(1) 파쇄 단계(S10)

이 단계는 암반을 발파하여 채취된 발파석을 파쇄기(10)에 투입하여 소정 크기를 가지는 쇄석으로 만드는 것이다.

여기서 파쇄기(10)는 일반적으로 암석을 파쇄하는 데에 사용되는 다양한 구조의 조크러셔로 구성될 수 있고, 또 다르게는 도 3 및 도 4(a, b)에 도시된 바와 같이 소정 크기의 박스 모양을 가지도록 조립되는 지지프레임(11)과, 상기 지지프레임(11)의 상부에 설치되어 투입되는 발파석의 방향을 안내하는 투입부(12)와, 상기 지지프레임(11)에 상하로 소정 간격 이격되어 설치되면서 좌우 대칭이 되도록 한 쌍이 서로 마주하여 설치되는 제1, 2, 3 파쇄부(13, 14, 15) 및 상기 제3 파쇄부(15)를 통해 배출되는 쇄석을 후술되는 연마기(40)로 공급하는 배출부(16)를 포함하는 롤러형 크러셔로 구성될 수 있다.

이때 롤러형 크러셔의 투입부(12)에는 복수 개의 물분사노즐(12A)이 서로 마주하여 설치되고, 이러한 물분사노즐(12A)을 통해 고압의 물이 투입되는 발파석 쪽으로 분사되면서 발파석이 파쇄되는 과정에서 발생되는 미세한 분진 등이 대기 중으로 그대로 방출되는 것이 방지된다.

그리고 제1, 2 파쇄부(13, 14, 15)는 각각 도 3 및 도 4(a, b)에 도시된 바와 같이 일단이 지지프레임(11)에 고정되는 탄성스프링부재(A)와, 상기 탄성스프링부재(A)의 타단에 설치되는 소정 크기의 연결로드(B)와, 상기 연결로드(B)에 모터(도시하지 않음) 등에 의해 회전 가능하게 설치되는 파쇄롤러(C)를 포함하고, 이러한 구조로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 파쇄롤러(C)에 과도한 크기의 발파석이 투입되는 경우 탄성스프링부재(A)가 적절하게 압축되면서 파쇄롤러(C) 사이의 이격된 간격이 벌어지면서 규격 이상의 발파석이라도 쉽게 파쇄되게 된다.

더욱이 제1, 2 파쇄부(13, 14) 사이에는 지지대(D)가 설치되고, 이러한 지지대(D)의 선단에는 가운데 부분이 회전 가능하도록 소정 길이의 링크(E)가 설치되며, 상기 링크(E)의 양단은 상, 하측에 위치되는 파쇄부의 연결로드(B)가 연결되어 위쪽에 위치되는 파쇄롤러(C)의 이격된 간격이 발파석에 의해 벌어지게 되면 링크(E)를 통해 그 아래쪽에 위치되는 파쇄롤러(C)의 이격된 간격은 반대로 좁아지게 된다.

이에 의해 규격 이상의 발파석이 공급되더라도 제1, 2 파쇄부(13, 14)에 과도한 부하를 주지 않고도 발파석이 제1, 2 파쇄부(13, 14)를 차례로 통과될 수 있게 되고, 이와 동시에 제1, 2 파쇄부(13, 14)를 통과하는 과정에서 발파석이 규격 이내의 크기로 적절하게 파쇄된 다음 최하부의 제3 파쇄부(15) 쪽으로 공급되게 되면서 제3 파쇄부(15)를 통해 소정 입자크기를 가지도록 최종 파쇄되어 배출될 수 있으므로 발파석의 파쇄 성능이 담보될 수 있음과 동시에 규격 이상의 발파석이 공급되어 파쇄기(10)가 파손되는 것이 효과적으로 방지된다.

한편, 위에서는 제3 파쇄부(15)에도 탄성스프링부재(A)가 설치되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 도 5에 도시된 바와 같이 제3 파쇄부(15)의 연결로드(B)가 지지프레임(11)에 직접 고정되어 파쇄롤러(C)의 설치 간격이 고정되도록 변경될 수 있으며, 이에 의해 제3 파쇄부(15)를 통해 발파석이 파쇄되어 최종 배출되는 쇄석의 입자크기가 균일하게 유지될 수 있다.

(2) 분쇄 단계(S20)

이 단계는 상기 파쇄 단계(S10)에서 파쇄된 쇄석을 콘크러셔(20)에 넣고 가압 회전시켜 분쇄하는 것이다.

이때 공급되는 쇄석의 크기에 따라 콘크러셔(20)가 직렬로 복수 개가 연결된 다음, 여러 단계를 거쳐 단계적으로 목표로 하는 입자크기의 분쇄된 쇄석이 만들어지도록 구성될 수 있다.

(3) 선별 단계(S30)

이 단계는 분쇄 단계(S20)에서 분쇄된 쇄석을 선별기(30)를 이용하여 입자크기에 따라 선별하여 토분과 석분 등의 이물질을 제거하는 것이다.

이때 선별기(30)를 통해 선별된 토분 등은 응집제 등을 넣고 소정 크기의 토분케이크로 만들어 별도로 배출된다.

(4) 연마 단계(S40)

이 단계는 선별 단계(S30)에서 선별된 소정 크기의 분쇄된 쇄석을 연마하여 모래를 제조하는 것이다.

이러한 연마 단계(S40)는 분쇄된 쇄석이 연마기(40)의 내부에서 무수히 서로 부딪쳐 연마되어 모래와 같이 표면이 둥글게 형성되게 되는데, 이때 연마에 소요되는 시간을 단축시키기 위해 연마기(40)의 내부에 분쇄된 쇄석과 더불어 소정 비율의 연마재가 함께 투입된다.

이때 연마재로는 소정 지름을 가지는 산화크로뮴볼이 사용되는데, 이는 분쇄된 쇄석 보다 경도가 높아 분쇄된 쇄석을 연마하는 데에 시간이 단축되는 효과가 있다.

이러한 산화크로뮴볼을 주재로 하는 연마재는 분쇄된 쇄석 대비 0.3~0.5 : 1의 비율로 혼합되어 사용되는데, 이때 연마재가 분쇄된 쇄석 대비 0.3 미만으로 혼합되면 연마에 소요되는 시간이 길어지고, 이와 반대로 0.5를 초과하여 혼합되면 연마에 소요되는 시간이 단축되는 장점이 있음에도 상대적으로 연마재의 사용 비용이 크게 증가하여 모래를 제조하는 단가가 크게 상승되는 문제가 있고, 따라서 연마에 소요되는 시간과 모래의 제조 단가를 고려하여 연마재가 분쇄된 쇄석 대비 0.3~0.5 : 1의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

그리고 산화크로뮴볼은 5~8㎜ 지름을 가지도록 형성되는 것이 사용되는데, 이는 모래의 입자 크기가 0.2~4㎜의 지름을 가지도록 제조되게 됨에 따라 선별기를 통해 모래와 연마재를 입자크기에 따라 선별할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 연마재로 산화크로뮴볼에 산화알루미늄볼이 소정 비율로 혼합되어 사용될 수 있는데, 이는 산화크로뮴볼에 비해 상대적으로 산화알루미늄볼의 비용이 저렴하여 산화크로뮴볼과 산화알루미늄볼을 소정 비율로 혼합하여 사용하게 되면 연마재의 비용을 크게 줄일 수 있게 된다.

이렇게 연마기(40)의 내부로 투입된 연마재는 분쇄된 쇄석의 연마가 완료되고 나면 선별기(도시하지 않음)를 이용하여 모래와 연마재가 따로 분리되고, 이렇게 모래로부터 분리 회수된 연마재는 연마기(40)에 투입되어 재사용된다.

이때 선별기는 연마재와 모래의 비중차이를 이용한 비중선별기와 입자크기 차이를 선별하는 입자선별기를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 연마기(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 소정 크기를 가지는 지지부(41)와, 상기 지지부(41)의 상부에 회전 가능하게 설치되는 소정 크기의 연마부(42)와, 상기 연마부(42)의 일측에 구비되어 연마부(42)의 내부로 소정량의 연마재와 분쇄된 쇄석이 투입되도록 하는 투입부(43) 및 상기 연마부(42)의 타측에 구비되어 연마부(42)에서 연마되어 제조되는 모래와 사용된 연마재가 배출되도록 하는 배출부(44)를 포함한다.

그리고 투입부(43)에는 연마부(42)의 내부에서 분쇄된 쇄석이 연마되는 과정에서 발생하는 미세한 분진 등이 흡입되어 제거될 수 있도록 집진기(45)가 설치된다.

이때 집진기(45)에는 흡입팬(도시하지 않음)이 설치되고, 이에 의해 연마부(42)의 내부에 자연스럽게 음압이 형성되어 외부 공기가 연마부(42)의 내부로 유입되는 방향으로만 기류가 형성되도록 유도되며, 그 결과 연마부(42)의 내부에서 발생하는 분진 등이 연마부(42)의 외부로 배출되는 것이 효과적으로 방지된다.

또한, 연마부(42)는 도 7에 도시된 바와 같이 수평으로 소정 길이를 가지면서 양측면이 개방된 원통 모양의 연마통(42A)과, 상기 연마통(42A)의 내부에 180° 간격으로 이격되어 설치되면서 산과 골이 상호 교대로 위치되도록 형성되는 제1, 2 가이드부재(42B, 42C)를 포함한다.

이러한 연마부(42)의 구성에 의해 모터(도시하지 않음) 등의 구동부재를 통해 연마통(42A)이 소정 속도로 회전 동작되면, 도 8(a, b)에 도시된 바와 같이 내부에 투입된 연마재와 분쇄된 쇄석이 제1, 2 가이드부재(42B, 42C)를 통해 내부에서 수평 방향으로 이동되게 되고, 이에 의해 자연스럽게 분쇄된 쇄석이 연마재의 전후좌우 방향으로 무수한 접촉이 유도되어 분쇄된 쇄석의 표면이 빠르게 연마되게 된다.

이에 더해 연마통(42A)의 저면에는 버너(도시하지 않음)가 설치되고, 이에 의해 연마통(42A)이 200~250℃의 온도로 고온 가열된 상태에서 연마작업이 진행될 수 있는데, 이에 의해 분쇄된 쇄석과 연마재가 고온으로 가열된 상태에서 서로 마찰되므로 더욱 쉽게 연마가 진행되게 된다.

또한, 연마통(42A)의 제1, 2 가이드부재(42B, 42C) 사이의 내측면에는 길이를 따라 삼각형 단면 모양을 가지는 격판(42D)이 설치되고, 이러한 격판(42D)에 의해 도 9(a, b)에 도시된 바와 같이 분쇄된 쇄석이 제1, 2 가이드부재(42B, 42C)를 따라 수평 방향으로 이동됨과 동시에 격판(42D)에 의해 소정 높이까지 상승된 다음 낙하되므로 분쇄된 쇄석이 더욱 효과적으로 연마되게 된다.

이렇게 분쇄된 쇄석이 연마되어 모래가 만들어지고 나면, 연마부(42)에서 배출되는 모래와 연마재가 별도의 선별기(도시하지 않음)를 통해 서로 분리되고, 이렇게 분리된 모래는 세척통(도시하지 않음)에 투입되어 모래에 잔존하는 미세 분말이 추가로 제거되며, 세척통에서 배출되는 모래는 소정 시간 열풍 건조된 다음 모래로 제조되게 된다.

이때 선별기에서는 모래와 연마재를 분리함과 동시에 모래의 입자크기에 따른 용도별로 선별되어 따로 배출되도록 구성되고, 이를 통해 다양한 용도의 모래를 하나의 연속된 공정을 통해 제조할 수 있게 된다.

여기서 3~4㎜의 입자 크기를 가지는 모래는 도로포장용 모래로 선별되고, 1.3~2.5㎜의 입자 크기를 가지는 모래는 콘크리트용 모래로 선별되며, 0.7~1.2㎜의 입자 크기를 가지는 모래는 아스콘용 모래로 선별되고, 0.6㎜ 이하의 모래는 기타 용도로 선별된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 원석이 소정 크기의 쇄석으로 파쇄된 다음 연마재와 함께 연마통 내부에서 소정 시간 연마되어 모래가 제조되고, 이에 의해 별도로 금속 등의 이물질을 제거하는 공정이 요구되지 않으며, 그 결과 많은 양의 모래가 빠르고 쉽게 제조되게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

10: 파쇄기 11: 지지프레임
12: 투입부 12A: 물분사노즐
13: 제1 파쇄부 14: 제2 파쇄부
15: 제2 파쇄부 16: 배출부
20: 콘크러셔 30: 선별기
40: 연마기 41: 지지부
42: 연마부 42A: 연마통
42B: 제1 가이드부재 42C: 제2 가이드부재
42D: 격판 43: 투입부
44: 배출부 45: 집진기
A: 탄성스프링부재 B: 연결로드
C: 파쇄롤러 D: 지지대
E: 링크

Claims (5)

1. 발파하여 채취된 원석을 파쇄기(10)에 넣고 소정 크기로 파쇄하여 쇄석으로 만드는 파쇄 단계(S10);
   상기 파쇄 단계(S10)에서 파쇄된 쇄석을 콘크러셔(20)에 넣고 분쇄하는 분쇄 단계(S20);
   상기 분쇄 단계(S20)에서 잘게 분쇄된 쇄석을 선별기(30)에 넣어 입자크기에 따라 선별하여 배출하는 선별 단계(S30); 및
   상기 선별 단계(S30)를 통해 배출되는 소정 입자크기의 분쇄된 쇄석을 연마기(40)에 넣어 표면이 둥근 모래로 만들어 배출하는 연마 단계(S40);
   를 포함하고,
   상기 연마 단계(S40)에서는,
   산화크로뮴볼로 이루어지는 연마재가 분쇄된 쇄석 대비 0.3~0.5 : 1의 비율로 혼합되어 연마되며,
   상기 연마 단계(S40)의 상기 연마기(40)는,
   소정 지름을 가지는 연마통(42A)의 내부에 180° 간격으로 이격되어 설치되면서 산과 골이 상호 교대로 위치되도록 형성되는 제1, 2 가이드부재(42B, 42C)가 구비되는 것을 특징으로 하는 발파석을 이용한 모래 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 연마재는,
   상기 산화크로뮴볼에 산화알루미늄볼이 소정 비율로 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발파석을 이용한 모래 제조방법.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 연마 단계(S40)의 상기 연마기(40)는,
   상기 연마통(42A) 내부의 공기를 흡인하여 미세먼지를 제거하도록 집진기(45)가 설치되는 것을 특징으로 하는 발파석을 이용한 모래 제조방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 파쇄 단계(S10)의 상기 파쇄기(10)는,
   서로 소정 간격 이격되어 한 쌍이 설치되는 파쇄롤러(C)를 포함하고,
   상기 파쇄롤러(C)는,
   탄성스프링부재(A)를 통해 탄성 지지되도록 설치되어 발파석의 크기에 따라 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 발파석을 이용한 모래 제조방법.

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