KR102205440B1 - 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법 - Google Patents

분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법 Download PDF

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Abstract

개시되는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법은 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 제1원료와 제1원료를 제외한 나머지를 제2원료로 선별하고, 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄하여 연소조제를 얻는 제1단계; 제1원료를 열처리하여 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진 점결제를 얻고, 제2원료를 건류 및 탄화하여 카본을 얻는 제2단계; 점결제를 점성을 가진 저분자 액상 유기물로 이루어진 착화제와 혼련하여 바인더를 생성하는 제3단계; 바인더를 연소조제와 혼련하여 제3원료를 얻는 제4단계; 제3원료를 카본과 혼련하여 제4원료를 얻는 제5단계; 및 제4원료를 압축성형한 후에 건조하는 제6단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 일반연소기에서 완전연소가 가능하고 유해물질을 발생하지 않는 친환경 고발열 고체연료를 제조할 수 있다.

Description

분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법{Method for manufacturing solid fuel using separated plastic}
본 발명은 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리수거된 플라스틱을 에너지 자원으로 재활용하여 연소 시 일반연소기에서 완전연소가 가능하며 유효가스가 발생하지 않는 친환경, 고발열 고체연료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 대규모로 발생되는 플라스틱 폐기물은 사회적, 환경적 처리비용의 증가를 야기하고 있으며, 아울러 폐플라스틱의 재활용과 재이용을 위한 혁신적인 기술개발에 많은 관심이 집중되고 있다.
폐플라스틱은 유리나 금속과 같이 단일 소재로 이루어져 있지 않고, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프타레이트(PET), 발포폴리스타이렌(EPS), 폴리스티렌페이퍼(PSP) 그리고 폴리염화비닐(PVC) 같은 다양한 종류의 플라스틱이 혼합되어 있는 폐기물이다.
플라스틱의 재활용 방법은 대체로 물질 재활용, 화학적 재활용, 열적 재활용 등으로 구분된다.
열적 재활용은 일반적으로 열에너지 회수인데, 폐플라스틱을 친환경적인 공정을 통해 효율적으로 열에너지로 변화시키는 기술이다.
폐플라스틱고형연료(RPF: Refuse Plastic Fuel)은 지정 폐기물과 감염성 폐기물을 제외한 가연성 폐기물을 선별하여 파쇄, 건조, 성형을 거쳐 수분 함유량을 일정수치 이하로 만든 고체상태의 연료이며 중량 기준으로 플라스틱을 60% 이상 함유한다. RPF의 특성은 고발열량의 플라스틱을 함유하고 있어 에너지원으로서의 이용가치가 높으며 운반이나 저장이 편리하다는 점이다.
폐플라스틱 재활용에 이용되는 건류(乾溜, dry distillation)는 공기를 차단한 상태에서 석탄, 목재 등의 고체 유기물을 가열 분해해서 휘발분과 탄소질 잔류분으로 나누는 조작을 말한다.
폐플라스틱 재활용에 이용되는 탄화(炭化, carbonization)는 유기물을 적당한 조건하에서 가열하면 열분해를 거쳐서 탄소가 풍부한 물질, 즉 무정형(무결정형) 탄소로 되는 반응이다.
폐플라스틱을 재활용하여 고형연료를 만드는 기술로서, 한국 등록특허 제10-1846233호 ‘폐합성수지를 이용한 고형연료 제조방법’은 선별된 폐합성수지를 파쇄기를 통해 파쇄하는 제1파쇄단계; 상기 파쇄단계에서 파쇄된 폐합성수지에 포함된 철재류를 자력선별기를 통해 선별하는 자력선별단계; 상기 자력선별단계를 통과한 폐합성수지에 포함된 토사를 트롬멜선별기를 통해 선별하는 트롬멜선별단계; 상기 트롬멜선별단계를 통과한 폐합성수지를 분쇄기를 통해 분쇄하는 분쇄단계; 및 상기 분쇄단계에서 분쇄된 폐합성수지를 고형연료 형태로 압축하는 압축단계;를 포함하는 기술을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 분리수거된 플라스틱을 이용해서 일반연소기에서 완전연소가 가능하고 유해물질을 발생하지 않는 친환경 고발열 고체연료 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 제1원료와 제1원료를 제외한 나머지를 제2원료로 선별하고, 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄하여 연소조제를 얻는 제1단계; 제1원료를 열처리하여 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진 점결제를 얻고, 제2원료를 건류 및 탄화하여 카본을 얻는 제2단계; 점결제를 점성을 가진 저분자 액상 유기물로 이루어진 착화제와 혼련하여 바인더를 생성하는 제3단계; 바인더를 연소조제와 혼련하여 제3원료를 얻는 제4단계; 제3원료를 카본과 혼련하여 제4원료를 얻는 제5단계; 및 제4원료를 압축성형한 후에 건조하는 제6단계를 포함하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 연소조제는 고체연료의 연소 시에 카본보다 먼저 연소하여 기공을 형성하고 카본은 기공을 통해 산소를 공급받을 수 있는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 연소조제는 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄한 후에 건류 및 탄화하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 제2단계는 제1원료를 파쇄한 후에 250~350℃의 온도에서 30분~2시간 동안 열처리하고, 제2단계는 제2원료를 파쇄한 후에 800~1100℃의 온도에서 2시간 이상 열처리하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 제2단계는, 제1원료를 파쇄한 후에 350~450℃의 온도에서 제올라이트 촉매를 이용해 30분~2시간 동안 열처리하여 분자량이 작은 점결제를 얻고, 제2원료를 파쇄한 후에 800~1100℃의 온도에서 수산화칼슘 촉매 또는 산화칼슘 촉매를 이용해 2시간 이상 열처리하여 황산화물과 염소가 제거된 카본을 얻고, 제올라이트 촉매는 연소 시 발생하는 황산화물과 질소산화물을 흡착하여 제거하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 제2단계는 카본을 얻는 과정에서 발생하는 가연성 가스를 점결제와 카본을 얻는 과정에 재활용하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 제3단계는 착화제는 실온에서 액상을 유지하는 오일인 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 제4단계 또는 제5단계는 제3원료 또는 제4원료를 형성할 때 소석회를 추가로 첨가하고, 소석회는 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 반응하여 황산화물을 제거하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 제4단계 또는 제5단계는 제3원료 또는 제4원료를 형성할 때 활성 백토를 추가로 첨가하고, 활성 백토는 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 질산화물을 흡착하여 황산화물과 질산화물을 제거하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
또한, 상기 목적은, 제6단계는 제4원료를 5~8psi의 압력으로 압축성형하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 제1원료와 제1원료를 제외한 나머지를 제2원료로 선별하고, 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄하여 연소조제를 얻는 제1단계; 제1원료를 열처리하여 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진 점결제를 얻고, 제2원료를 건류 및 탄화하여 카본을 얻는 제2단계; 점결제를 점성을 가진 저분자 액상 유기물로 이루어진 착화제와 혼련하여 바인더를 생성하는 제3단계; 바인더를 연소조제와 혼련하여 제3원료를 얻는 제4단계; 제3원료를 카본과 혼련하여 제4원료를 얻는 제5단계; 및 제4원료를 압축성형한 후에 건조하는 제6단계를 포함할 수 있으므로, 일반연소기에서 완전연소가 가능하고 냄새, 연기 등 유해물질을 발생하지 않는 친환경 고발열 고체연료를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 연소조제는 고체연료의 연소 시에 카본보다 먼저 연소하여 기공을 형성하고 카본은 기공을 통해 산소를 공급받을 수 있으므로, 고체연료에 산소를 공급할 수 있는 통로를 확보하여 완전연소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 연소조제는 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄한 후에 건류 및 탄화할 수 있으므로, 고체연료에 산소를 공급할 수 있는 통로를 확보하여 완전연소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 제2단계는 제1원료를 파쇄한 후에 250~350℃의 온도에서 30분~2시간 동안 열처리하고, 제2단계는 제2원료를 파쇄한 후에 800~1100℃의 온도에서 2시간 이상 열처리할 수 있으므로, 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌에서 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진 점결제를 얻을 수 있고, 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 제외한 나머지 플라스틱을 건류 및 탄화하여 카본을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 제1원료를 파쇄한 후에 350~450℃의 온도에서 제올라이트 촉매를 이용해 30분~2시간 동안 열처리하여 분자량이 작은 점결제를 얻고, 제2원료를 파쇄한 후에 800~1100℃의 온도에서 수산화칼슘 촉매 또는 산화칼슘 촉매를 이용해 2시간 이상 열처리하여 황산화물과 염소가 제거된 카본을 얻고, 제올라이트 촉매는 연소 시 발생하는 황산화물과 질소산화물을 흡착하여 제거할 수 있으므로, 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌에서 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진 점결제를 얻을 수 있고, 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 제외한 나머지 플라스틱을 건류 및 탄화하여 카본을 얻을 수 있고, 고체연료를 연소할 때 황산화물과 질소산화물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 친환경 고체연료를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 제2단계는 카본을 얻는 과정에서 발생하는 가연성 가스를 점결제와 카본을 얻는 과정에 재활용할 수 있으므로, 고체연료를 제조할 때 필요한 에너지를 줄여 생산비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 제3단계는 착화제는 실온에서 액상을 유지하는 오일일 수 있으므로, 폐식용유, 팜오일, 포도씨유, 올리브유, 옥수수유, 카놀라유, 면실유 등을 착화제로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 제4단계 또는 제5단계는 제3원료 또는 제4원료를 형성할 때 소석회를 추가로 첨가하고, 소석회는 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 반응하여 황산화물을 제거할 수 있으므로, 고체연료를 연소할 때 황산화물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 친환경 고체연료를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 제4단계 또는 제5단계는 제3원료 또는 제4원료를 형성할 때 활성 백토를 추가로 첨가하고, 활성 백토는 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 질산화물을 흡착하여 황산화물과 질산화물을 제거할 수 있으므로, 고체연료를 연소할 때 황산화물과 질소산화물이 발생하는 것을 방지할 수 있는 친환경 고체연료를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법에 의하면, 제6단계는 제4원료를 5~8psi의 압력으로 압축성형할 수 있으므로, 연소 시에 고체연료가 붕괴되는 것을 방지하면서 완전연소할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법은, 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 제1원료와 상기 제1원료를 제외한 나머지를 제2원료로 선별하고, 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄하여 연소조제를 얻는 제1단계(S1); 상기 제1원료를 열처리하여 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진 점결제를 얻고, 상기 제2원료를 건류 및 탄화하여 카본을 얻는 제2단계(S2); 상기 점결제를 점성을 가진 저분자 액상 유기물로 이루어진 착화제와 혼련하여 바인더를 생성하는 제3단계(S3); 상기 바인더를 상기 연소조제와 혼련하여 제3원료를 얻는 제4단계(S4); 상기 제3원료를 상기 카본과 혼련하여 제4원료를 얻는 제5단계(S5); 및 상기 제4원료를 압축성형한 후에 건조하는 제6단계(S6)를 포함할 수 있다.
상기 제1단계(S1)는 고체연료를 제조하기 위한 기본적인 재료인 제1원료, 제2원료 및 연소조제를 준비하는 과정이다.
상기 제1원료는 수거된 폐플라스틱에서 선별된 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 물체로 구성된다.
상기 제1원료는 상기 제2단계(S2)에서 열처리를 통해 점결제(粘結劑)로 바뀐다.
상기 제2원료는 상기 수거된 폐플라스틱에서 상기 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 물체로 구성된 상기 제1원료를 제외한 나머지 폐플라스틱으로 구성된다.
상기 제2원료는 상기 제2단계(S2)에서 열처리를 통해 카본으로 바뀐다.
상기 연소조제는 기공부여제로 작용하는 재료로서, 톱밥, 사탕수수, 등겨, 볏집, 건초, 면섬유, 마섬유, 모시섬유, 펄프 또는 바이오매스 등 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄하여 얻을 수 있고, 상기 고체연료의 연소효율을 높여 완전연소를 돕는다.
다당류인 상기 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄하여 얻은 상기 연소조제는 고체연료가 연소될 때 먼저 연소되고 상기 연소조제가 연소된 위치에는 기공이 형성되어 외부의 산소가 상기 고체연료 내부로 공급될 수 있다.
상기 연소조제는 상기 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄한 후에 건류 및 탄화하여 얻을 수도 있다.
상기 제1단계(S1)에서 수거된 폐플라스틱을 상기 제1원료와 제2원료로 선별하면 고체연료의 연소 시 발생하는 냄새를 억제할 수 있다.
일반적으로 플라스틱을 연소시키면 플라스틱의 종류에 따라 독특한 냄새를 방출하는데, 이는 불완전 연소된 유기화합물의 분해되지 않은 유기물에 기인한다.
상기 제1단계(S1)에서 연소 시 냄새가 적게 발생하는 플라스틱은 상기 제1원료로 선별되고, 연소 시 냄새가 많이 발생하는 플라스틱은 상기 제2원료로 선별된다.
연소 시 냄새가 많이 발생하는 플라스틱은 상기 제1단계(S1)에서 상기 제2원료로 선별되고 상기 제2단계(S2)에서 건류 및 탄화하여 카본으로 바뀌고 연소 시 완전연소되므로, 고체연료의 연소 시 냄새가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 제2단계(S2)는 상기 제1원료를 열처리하여 점결제를 얻고, 상기 제2원료를 열처리하여 카본을 얻는 과정이다.
상기 점결제는 고체연료를 구성하는 재료가 잘 엉겨 붙도록 하는 구성으로서, 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진다.
상기 파라핀, 올레핀 또는 왁스는 상기 제1원료를 파쇄한 후에 250~350℃의 온도에서 30분~2시간 동안 열처리하여 얻을 수 있다.
상기 열처리는 300℃의 온도에서 30분~2시간 동안 하는 것이 바람직하다.
상기 제1원료를 구성하는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌은 약 250℃에서 열분해를 시작하여 탄소수 16~40 정도의 파라핀(약 30%)이나 왁스(약 70%)로 생성되고, 특히 폴리프로필렌의 경우는 이중결합이 존재하는 올레핀화 하기도 한다.
상기 열처리는 350~450℃의 온도에서 제올라이트(zeolite) 촉매나 감람석 촉매 등 고체 촉매를 사용하여 진행될 수도 있고, 이 경우 분자량이 작은 점결제를 얻을 수 있다.
제올라이트는 알칼리 금속 및 알칼리토금속이 알루미늄 산화물과 규산 산화물의 결합으로 생성된 음이온과 결합되어 있는 망상 규산염 (tectosilicate) 광물로서, 미세 다공성 알루미늄 규산염 광물인 제올라이트는 흡착제로 작용할 수 있다.
상기 열처리에 제올라이트를 사용하면 흡착작용으로 인해서 황산화물과 질소산화물을 용이하게 제거할 수 있다.
상기 카본은 고체연료의 대부분을 차지하고 연소 시 상기 연소조제에 의해 형성된 기공을 통해 산소를 공급받아 완전연소된다.
상기 카본은 상기 제2원료를 파쇄한 후에 800~1100℃의 온도에서 2시간 이상 열처리하여 얻을 수 있다.
이때 인체에 유해한 성분을 제거하기 위한 촉매제로서 수산화칼슘 또는 산화칼슘을 사용하여 황산화물과 염소 등의 유해물질을 용이하게 제거할 수 있다.
상기 제2단계(S2)에서 상기 카본을 얻는 과정에서 발생하는 가연성 가스를 상기 제1원료의 열처리 과정과 상기 제2원료의 열처리 과정에 재활용하여 에너지 및 생산비용을 절감할 수 있다.
상기 제3단계(S3)는 상기 제2단계(S2)에서 얻은 점결제를 점성을 가진 저분자 액상 유기물로 이루어진 착화제와 혼련하여 바인더(binder)를 생성하는 과정이다.
상기 바인더는 폐식용유, 팜오일, 포도씨유, 올리브유, 옥수수유, 카놀라유 또는 면실유 등 점성을 가진 액상 유기물로 이루어진 착화제와 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진 점결제를 혼련하여 형성되며, 고체연료를 구성하는 재료가 잘 엉겨 붙도록 하는 구성이다.
상기 착화제는 실온에서 액상을 유지하는 오일인 것이 바람직하다.
상기 점결제와 착화제가 혼련되는 비율을 조절하면 상기 바인더의 물성을 조절할 수 있다.
상기 제4단계(S4)는 상기 바인더를 상기 연소조제와 혼련하여 제3원료를 얻는 과정이다.
고체연료를 구성하는 성분은 상기 카본, 바인더 및 연소조제이고, 상기 카본, 바인더 및 연소조제를 동시에 혼련하면 바인더의 점성에 의해 상기 카본이 뭉쳐지는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
따라서 상기 카본, 바인더 및 연소조제를 동시에 혼련하면 상기 카본, 바인더 및 연소조제를 균일하게 혼련할 수 없다.
상기 카본이 뭉쳐지는 문제점을 방지하기 위해서 상기 바인더를 상기 연소조제와 먼저 혼련하여 상기 제3원료를 형성한다.
상기 제4단계(S4)에서 상기 제3원료를 상기 카본과 혼련하여 상기 제4원료를 형성할 때 소석회를 추가로 첨가할 수 있다.
상기 소석회는 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 반응하여 상기 황산화물을 제거할 수 있다.
또한, 상기 제4단계(S4)에서 상기 제3원료를 상기 카본과 혼련하여 상기 제4원료를 형성할 때 활성 백토를 추가로 첨가할 수 있다.
상기 활성 백토는 산처리를 해서 활성을 강화시킨 백토로서, 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 질산화물을 흡착하여 상기 황산화물과 질산화물을 제거할 수 있다.
상기 제5단계(S5)는 상기 제3원료를 상기 카본과 혼련하여 제4원료를 얻는 과정이다.
상기 카본이 뭉쳐지는 문제점을 방지하기 위해서 상기 제3원료를 먼저 형성한 후에 상기 제4원료를 형성하는 것이다.
상기 제4원료는 상기 바인더와 연소조제를 혼련하여 이루어진 상기 제3원료에 상기 카본을 혼련하여 형성한다.
이처럼 상기 제3원료를 먼저 형성한 후에 상기 제4원료를 형성하면 상기 카본이 뭉쳐지는 문제점을 방지할 수 있고, 상기 카본, 바인더 및 연소조제를 균일하게 혼련할 수 있다.
상기 제5단계(S5)에서 상기 제3원료를 상기 카본과 혼련하여 상기 제4원료를 형성할 때 소석회를 추가로 첨가할 수 있다.
상기 소석회는 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 반응하여 상기 황산화물을 제거할 수 있다.
또한, 상기 제5단계(S5)에서 상기 제3원료를 상기 카본과 혼련하여 상기 제4원료를 형성할 때 활성 백토를 추가로 첨가할 수 있다.
상기 활성 백토는 산처리를 해서 활성을 강화시킨 백토로서, 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 질산화물을 흡착하여 상기 황산화물과 질산화물을 제거할 수 있다.
상기 제6단계(S6)는 상기 카본, 바인더 및 연소조제가 균일하게 혼련된 상기 제4원료를 압축성형한 후에 건조하는 과정이다.
상기 제6단계(S6)는 고체연료의 형상을 결정하는 과정으로서, 상기 고체연료의 형상은 다각형 또는 원형의 단면을 가지고 중앙을 관통하는 홀(hole)이 형성될 수 있다.
상기 고체연료의 형상은 기존의 성형탄과 같은 형태로 형성할 수도 있다.
상기 제6단계(S6)는 상기 제4원료를 5~8psi의 압력으로 압축성형할 수 있다.
상기 제4원료를 성형하는 압력이 5psi 미만이면 연소 시 상기 고체연료의 형상이 붕괴되어 연소효율이 저하되는 문제점이 있다.
상기 제4원료를 성형하는 압력이 8psi 초과하면 연소 시 상기 고체연료의 밀도가 높아져서 연소 시 화염이 내부로 전달되기 어려우므로 연소효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서 상기 제4원료를 5~8psi의 압력으로 압축하여 상기 고체연료의 형상을 성형하면 상기 고체연료의 연소 지속성을 확보하면서 완전연소가 가능하다.
상기 고체연료는 성형 후에 수분이 재침투되는 것을 방지할 수 있다.
상기 고체연료를 구성하는 성분인 상기 카본, 바인더 및 연소조제는 거의 무극성 탄소 화합물이거나 탄소이므로 극성인 물과는 친화성이 없다.
셀를로오스 섬유 함유물도 오일이나 파라핀에 의해 코팅되어 있으므로 공기 중의 수분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다.
따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
S1: 제1단계
S2: 제2단계
S3: 제3단계
S4: 제4단계
S5: 제5단계
S6: 제6단계

Claims (10)

  1. 분리수거된 플라스틱에서 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 제1원료와 상기 제1원료를 제외한 나머지를 제2원료로 선별하고, 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄하여 연소조제를 얻는 제1단계;
    상기 제1원료를 열처리하여 파라핀, 올레핀 또는 왁스로 이루어진 점결제를 얻고, 상기 제2원료를 건류 및 탄화하여 카본을 얻는 제2단계;
    상기 점결제를 점성을 가진 저분자 액상 유기물로 이루어진 착화제와 혼련하여 바인더를 생성하는 제3단계;
    상기 바인더를 상기 연소조제와 혼련하여 제3원료를 얻는 제4단계;
    상기 제3원료를 상기 카본과 혼련하여 제4원료를 얻는 제5단계; 및
    상기 제4원료를 압축성형한 후에 건조하는 제6단계를 포함하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소조제는 상기 고체연료의 연소 시에 상기 카본보다 먼저 연소하여 기공을 형성하고 상기 카본은 상기 기공을 통해 산소를 공급받을 수 있는 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연소조제는 상기 셀룰로오스 섬유 함유물을 파쇄한 후에 건류 및 탄화하는 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 제1원료를 파쇄한 후에 250~350℃의 온도에서 30분~2시간 동안 열처리하고, 상기 제2원료를 파쇄한 후에 800~1100℃의 온도에서 2시간 이상 열처리하는 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    상기 제1원료를 파쇄한 후에 350~450℃의 온도에서 제올라이트 촉매를 이용해 30분~2시간 동안 열처리하여 분자량이 작은 점결제를 얻고,
    상기 제2원료를 파쇄한 후에 800~1100℃의 온도에서 수산화칼슘 촉매 또는 산화칼슘 촉매를 이용해 2시간 이상 열처리하여 황산화물과 염소가 제거된 카본을 얻고,
    상기 제올라이트 촉매는 연소 시 발생하는 황산화물과 질소산화물을 흡착하여 제거하는 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 카본을 얻는 과정에서 발생하는 가연성 가스를 상기 점결제와 카본을 얻는 과정에 재활용하는 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는 상기 착화제는 실온에서 액상을 유지하는 오일인 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계 또는 제5단계는 상기 제3원료 또는 제4원료를 형성할 때 소석회를 추가로 첨가하고,
    상기 소석회는 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 반응하여 상기 황산화물을 제거하는 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제4단계 또는 제5단계는 상기 제3원료 또는 제4원료를 형성할 때 활성 백토를 추가로 첨가하고,
    상기 활성 백토는 고체연료가 연소할 때 발생하는 황산화물과 질산화물을 흡착하여 상기 황산화물과 질산화물을 제거하는 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제6단계는 상기 제4원료를 5~8psi의 압력으로 압축성형하는 것을 특징으로 하는 분리수거된 플라스틱을 이용한 고체연료 제조방법.


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