KR102210486B1 - 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제 및 그 제조방법 - Google Patents

폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제는 폐타이어 비드 와이어 스크랩 및 폐타이어 고무가루를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 폐타이어를 구성하고 있는 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 일정한 중량 비율로 혼합하여 가탄제를 제조함으로써, 사용 후 폐기되는 산업부산물인 폐타이어를 재활용할 수 있고, 중금속 등이 포함되어 있지 않아 2차적인 환경오염의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있는 가탄제를 제조할 수 있다.

Description

폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제 및 그 제조방법{RECARBURIZER USING BEAD WIRE SCRAPS AND RUBBER POWDERS OF WASTE TIRE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폐타이어를 구성하고 있는 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 일정한 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 열처리, 압출 가공하여 가탄제를 제조함으로써, 사용 후 폐기되는 산업부산물인 폐타이어를 재활용할 수 있고, 중금속 등이 포함되어 있지 않아 2차적인 환경오염의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있는 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
산화철로부터 철을 얻는 전기로를 이용한 제강 조업 분야에서는, 높은 순도를 가지는 철의 확보, 수율 증가 및 생산성을 향상시키기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.
이를 해결하기 위하여, 슬래그의 조제와, 이 슬래그를 이용한 포밍을 수행함으로써 전기로 내의 불순물 분리 및 산화철의 환원을 수행한다.
상기 슬래그에 포함되는 가탄제 조성물에는 고정탄소가 높은 비율로 함유되어 있는데, 고정탄소란 석탄과 같은 탄소원 내에 포함된 순수 고체의 탄소를 지칭하는 것으로, 예를 들어, 고정탄소는 석탄 중에서 휘발성분과 회분, 수분을 제외한 나머지 탄소의 양을 의미한다.
전기로 내에서 슬래그 포밍을 위하여 사용하는 기존의 가탄제 조성물에는 주로 무연탄, 흑연 및 코크스를 주종으로 포함하며, 이러한 탄류는 고온에서 탄소 결합 구조가 열분해 하여 슬래그 내 FeO 환원을 통한 CO 가스 분출 및 활성 산소와의 연소를 통한 추가 발열 및 증기(H2O)를 발생시켜 슬래그 포밍을 돕는다.
또한, 가탄제 조성물에 이용되는 탄류로서, 폐 플라스틱 유래 열가소성 수지와 같은 고분자 탄소를 이용하는 경우도 있다. 이는, 이산화탄소 등과 같은 온실 가스의 생성을 감소시키기 위해 폐기물을 재활용하는 것이고, 이와는 별도로, 가탄재의 조성물에 대해서 조성물의 물성, 저장 안정성 및 열 효율에 대한 수많은 연구가 진행되고 있다.
한편, 자연상태에서 분해되지 않아서 심각한 환경오염을 유발하고 있는 산업폐기물로 폐합성수지, 폐섬유, 폐고무, 폐타이어 등의 가연성 고분자 폐기물이 있고, 그 중에서 폐타이어는 교통의 발달과 함께 단일품목으로는 가장 많이 발생하므로 이의 처리문제가 사회문제화되고 있으나 현재 국내에서는 발생량의 약 70% 이상이 매립되거나 방치되고 있어서 2차적인 환경오염을 유발하고 있다.
상기 폐타이어는 몸체를 구성하는 고무와, 타이어의 강도를 높이기 위해 타이어에 내장되는 철심(Bead wire)으로 구성되는데, 이 중에서 고무는 여러 가지 형태로 재활용되고 있다.
예를 들어, 폐타이어를 물리적으로 고무와 철심으로 분리하여 고무는 고무 분말 또는 직접 또는 직접 연소용의 열원재료로 가공 후 이용하고 있다. 폐타이어에서 추출한 고무는 다른 산업 폐기물과 비교할 때 배출량이 많고, 선별과정이 용이하며 열량이 높은 특징이 있으며 환경규제가 강화되고 유가가 폭등함에 따라 점차 대체 연료로서 경제성이 높아지고 있어 재활용 효율이 부각되고 있다.
반면에, 폐타이어에서 추출한 철심은 거의 재활용이 불가능하다. 그 이유는 철심의 외부에 많은 양의 폐타이어 고무가 잔존하고 있기 때문에 이 상태에서 용광로에 투입하면 노가 파괴되거나, 용융된 쇳물이 튀는 등의 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
국내공개특허 제10-2013-0058845호(2013년 06월 05일 공개) 국내등록특허 제10-1867432호(2018년 06월 07일 등록) 국내공개특허 제10-2018-0134771호(2018년 12월 19일 공개)
본 발명은 폐타이어를 구성하고 있는 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 일정한 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 열처리, 압출 가공하여 가탄제를 제조함으로써, 사용 후 폐기되는 산업부산물인 폐타이어를 재활용할 수 있고, 중금속 등이 포함되어 있지 않아 2차적인 환경오염의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있는 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 산업부산물인 폐타이어를 이용하여 가탄제를 제조함으로써, 제강 조업 분야의 제조 비용을 절감할 수 있고 작업자의 공정 취급을 단순화할 수 있는 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제는 폐타이어 비드 와이어 스크랩 및 폐타이어 고무가루를 포함한다.
상기 비드 와이어 스크랩 및 폐타이어 고무가루는 비드 와이어 스크랩 3 내지 8 중량부 및 폐타이어 고무가루 25 내지 35 중량부의 중량 비율로 배합되어 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제의 제조방법은 폐타이어에서 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무를 분리하여 수거하는 분리수거 단계(S100); 상기 수거된 비드 와이어 스크랩을 가열로에서 가열하여 상기 철심에 부착되어 있는 이물질을 제거하는 비드 와이어 스크랩 가열 단계(S200); 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 가열로에서 꺼낸 후 냉각시키는 비드 와이어 스크랩 냉각 단계(S300); 상기 냉각된 비드 와이어 스크랩을 일정한 길이 단위로 절단한 후, 상기 절단된 비드 와이어 스크랩을 혼합액에 침지시키는 혼합액 침지 단계(S400); 상기 절단되어 혼합액에 침지된 비드 와이어 스크랩을 분리하고 정제수에서 세척한 후 건조시키는 세척 건조 단계(S500); 상기 수거된 폐타이어 고무를 파쇄하여 고무가루를 제조하는 고무가루 제조 단계(S600); 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 이물질 제거 단계(S700); 상기 이물질이 제거된 폐타이어 고무가루를 탄화시키는 고무가루 탄화 단계(S800); 상기 건조된 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무가루를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합물 제조 단계(S900); 상기 혼합물을 가열하여 탄화시킨 후 압출, 분쇄하여 혼합물 알갱이를 제조하는 혼합물 알갱이 제조 단계(S1000); 상기 혼합물 알갱이에 첨가물을 혼합하여 성형물을 제조하는 성형물 제조 단계(S1100); 및 상기 성형물을 절단, 분쇄함으로써 가탄제 성형칩을 제조하는 가탄제 성형칩 제조 단계(S1200)를 포함한다.
상기 비드 와이어 스크랩 가열 단계(S200)에서, 상기 가열은 상기 비드 와이어 스크랩을 가열로에 투입한 후 600 내지 700℃ 온도에서 10 내지 30분 동안 수행될 수 있다.
상기 비드 와이어 스크랩 냉각 단계(S300)에서, 상기 냉각은 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 50 내지 80℃의 온도에서 2 내지 4시간 동안 방치함으로써 수행될 수 있다.
상기 세척 건조 단계(S500)에서, 상기 건조는 40 내지 50℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 고무가루 탄화 단계(S800)에서, 상기 탄화는 상기 이물질이 제거된 폐타이어 고무가루를 650 내지 700℃ 온도의 탄화기에서 10 내지 20분 동안 체류한 후 통과되도록 함으로써 수행될 수 있다.
상기 혼합물 제조 단계(S900)에서, 상기 혼합물은 건조된 비드 와이어 스크랩 3 내지 8 중량부 및 폐타이어 고무가루 25 내지 35 중량부의 중량 비율로 배합되어 혼합될 수 있다.
상기 혼합물 알갱이 제조 단계(S1000)에서는, 상기 혼합물을 700 내지 800℃의 온도에서 탄화시킨 후 5 내지 10kgf/cm2의 압력으로 가압하여 압출하고, 상기 가압 압출된 혼합물을 0.1 내지 5cm의 직경이 되도록 분쇄하여 혼합물 알갱이를 제조할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제의 제조방법은 폐타이어를 구성하고 있는 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 일정한 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 열처리, 압출 가공하여 가탄제를 제조함으로써, 사용 후 폐기되는 산업부산물인 폐타이어를 재활용할 수 있고, 중금속 등이 포함되어 있지 않아 2차적인 환경오염의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있는 가탄제를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가탄제는 산업부산물인 폐타이어를 이용하여 제조됨으로써, 제강 조업 분야의 제조 비용을 절감할 수 있고 작업자의 공정 취급을 단순화할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기술적 사상의 실시예에서 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용하여 가탄제를 제조하는 제조방법을 보여주는 공정 순서도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기술적 사상의 실시예에서 폐타이어에서 수거된 비드 와이어 스크랩을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 기술적 사상의 실시예에서 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용하여 제조된 가탄제를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 기술적 사상의 실시예에서 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용하여 제조된 가탄제의 시험 성적서이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용하여 제조되는 가탄제는 철강 제조시 쇳물에 탄소 성분을 보충 또는 탄소 함량 조절을 하기 위한 탄소 물질로, 철강의 불순물 제거로 순도를 높이고 철강의 강도를 높이기 위해 사용된다.
용탕에 가탄제를 투입하면, 열원으로 전력비 절감, 카본 목표치 유지, 용강의 과산화 방지, 용융 슬래그의 포밍 원활화, 탈질소 효과 등의 효과를 얻을 수 있다. 상기 가탄제는 용도에 따라 1 내지 5 중량% 투입하며, 이는 철강 내 탄소 함량을 조절하기 위해 투입할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 폐타이어 비드 와이어 스크랩을 이용하여 가탄제를 제조하는데, 상기 "비드 와이어"는 타이어를 구성하는 일 구성 요소인 비드 와이어(bead wire)를 의미하고, 이는 강도 보강을 위해 타이어 내부에 내장되어 있는 복수개의 철심을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제는 폐타이어 비드 와이어 스크랩 및 고무가루를 포함한다.
본 발명에서 상기 가탄제는 비드 와이어 스크랩 및 폐타이어 고무가루를 포함할 수 있다.
또한, 상기 비드 와이어 스크랩 및 폐타이어 고무가루는 비드 와이어 스크랩 3 내지 8 중량부 및 폐타이어 고무가루 25 내지 35 중량부의 중량 비율로 배합되어 포함될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제의 제조방법에 대하여 바람직한 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기술적 사상의 실시예에서 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용하여 가탄제를 제조하는 제조방법을 보여주는 공정 순서도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 기술적 사상의 실시예에서 폐타이어에서 수거된 비드 와이어 스크랩을 보여주는 사진이며, 도 4는 본 발명에 따른 기술적 사상의 실시예에서 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용하여 제조된 가탄제를 보여주는 사진이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제의 제조방법은 분리수거 단계(S100), 비드 와이어 스크랩 가열 단계(S200), 비드 와이어 스크랩 냉각 단계(S300), 혼합액 침지 단계(S400), 세척 건조 단계(S500), 고무가루 제조 단계(S600), 이물질 제거 단계(S700), 고무가루 탄화 단계(S800), 혼합물 제조 단계(S900), 혼합물 알갱이 제조 단계(S1000), 성형물 제조 단계(S1100) 및 가탄제 성형칩 제조 단계(S1200)를 포함한다.
1. 분리수거 단계(S100)
상기 분리수거 단계(S100)는 폐타이어에서 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무를 분리하여 수거하는 단계이다.
상기 분리수거 단계(S100)에서 폐타이어에서 상기 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무의 분리는 공지의 타이어 철심 제거 설비 시스템을 이용할 수 있는데, 이러한 기술은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 공지의 기술인 바 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
2. 비드 와이어 스크랩 가열 단계(S200)
상기 비드 와이어 스크랩 가열 단계(S200)는 상기 수거된 비드 와이어 스크랩을 가열하여 상기 철심에 부착되어 있는 이물질을 제거하는 단계이다.
상기 비드 와이어 스크랩 가열 단계(S200)에서 상기 분리된 비드 와이어 스크랩의 가열은 상기 비드 와이어 스크랩을 가열로에 투입한 후 600 내지 700℃ 온도에서 10 내지 30분 동안 수행될 수 있는데, 상기 분리된 비드 와이어 스크랩을 가열함으로써 상기 비드 와이어에 부착되어 있는 이물질을 용융시켜 제거할 수 있다.
3. 비드 와이어 스크랩 냉각 단계(S300)
상기 비드 와이어 스크랩 냉각 단계(S300)는 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 가열로에서 꺼낸 후 냉각시키는 단계이다.
상기 비드 와이어 스크랩 냉각 단계(S300)에서 상기 가열된 비드 와이어 스크랩의 냉각은 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 50 내지 80℃의 온도에서 2 내지 4시간 동안 방치함으로써 수행될 수 있다.
4. 혼합액 침지 단계(S400)
상기 혼합액 침지 단계(S400)는 상기 냉각된 비드 와이어 스크랩을 일정한 길이 단위로 절단한 후, 상기 절단된 비드 와이어 스크랩을 혼합액에 침지시키는 단계이다.
상기 혼합액 침지 단계(S400)에서는 상기 절단된 비드 와이어 스크랩을 산 성분 등이 용해된 혼합액에 침지시킴으로써, 상기 절단된 비드 와이어 스크랩에 잔류하는 각종 유해가스 잔류 성분이나 중금속 등 기타 미세 이물질을 완전하게 제거할 수 있는데, 예를 들어, 상기 비드 와이어 스크랩의 절단은 0.5 내지 1.5cm의 길이 단위로 절단할 수 있다.
상기 혼합액 침지 단계(S400)에서 상기 혼합액은 티오요소(Thiourea)류 화합물, 과황산염, 아미노산, 글리콜 유도체, 계면활성제 및 정제수를 혼합하여 제조되는데, 상기 혼합액은 상기 티오요소류 화합물 0.1 내지 2 중량%, 과황산염 0.01 내지 0.15 중량%, 아미노산 0.005 내지 0.02 중량%, 글리콜 유도체 0.1 내지 0.5 중량%, 계면활성제 0.005 내지 0.01 중량% 및 잔량의 정제수로 이루어질 수 있다.
상기 티오요소류 화합물은 비드 와이어 스크랩이 상기 혼합액에서 안정적으로 유지되어 이물질이 제거될 수 있도록 하기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 티오요소류 화합물은 티오요소 (NH2)2CS 또는 일반식 (R1R2N)(R3R4N)C=S(여기서, R1, R2, R3, R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 에틸기 또는 메틸기에서 선택되는 어느 하나임)로 표현되는 티오요소 유도체를 포함할 수 있다.
상기 과황산염은 상기 비드 와이어 스크랩에 잔류하는 각종 유해가스 잔류 성분이나 중금속 등 기타 미세 이물질을 제거하는 산화제로 사용될 수 있는데, 상기 과황산염으로는 과황산암모늄((NH4)2S2O8), 과황산나트륨(Na2S2O8) 또는 과황산칼륨(K2O8S2) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 아미노산은 상기 비드 와이어 스크랩에 잔류하는 각종 유해가스 잔류 성분이나 중금속 등 기타 미세 이물질이 안전하게 제거될 수 있는 환경을 제공하고 산도 변화에 대한 완충 작용과 아울러 금속 이온의 봉쇄제 역할을 수행할 수 있는데, 상기 아미노산은 탄소수 3 내지 10의 아미노산으로, 상기 아미노산은 이소류신, 아르기닌, 프롤린, 티로신, 글루탐산, 글루타민 및 글리신으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 글리콜 유도체는 상기 혼합액 내에서 산화 안정제로 작용하는 것으로, 상기 글리콜 유도체는 비드 와이어 스크랩이 혼합액에 침지되어 사용됨에 따라 산화제로 사용되는 물질들이 소량 분해되는 것을 방지하여 안정화시켜 줄 수 있는데, 상기 글리콜 유도체는 R1(OR2)OH로 표시되며, 여기서 R1=CnH2n +1(n=1~4)이고 R2=CmH2m(m=2~3)이다. 예를 들어, 상기 글리콜 유도체로는 3M사의 HP-계열의 하나인 HP-3(상품명)가 사용될 수 있다.
상기 계면활성제는 혼합액을 구성하는 조성물이 혼합액 내에서 균일하게 분산되도록 할 수 있는데, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제 및 양이온성 계면활성제를 포함할 수 있고, 상기 양이온성 계면활성제는 상기 비이온성 계면활성제 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜 모노알릴에테르 및 폴리에틸렌글리콜 비스페놀-A 에테르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 양이온성 계면활성제로는 세틸트리메틸암모늄 클로라이드, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드, 세틸암모늄 클로라이드 및 세틸암모늄 브로마이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
5. 세척 건조 단계(S500)
상기 세척 건조 단계(S500)는 상기 절단되어 혼합액에 침지된 비드 와이어 스크랩을 분리하고 정제수에서 세척한 후 건조시키는 단계이다.
상기 세척 건조 단계(S500)에서는 상기 혼합액에 침지되어 미세 잔류 이물질이 제거된 비드 와이어 스크랩을 분리하고, 상기 비드 와이어 스크랩을 정제수로 세척한 후 40 내지 50℃의 온도에서 건조함으로써 상기 비드 와이어 스크랩에 잔류하는 수분을 제거할 수 있다.
6. 고무가루 제조 단계(S600)
상기 고무가루 제조 단계(S600)는 상기 수거된 폐타이어 고무를 파쇄하여 고무가루를 제조하는 단계이다.
상기 고무가루 제조 단계(S600)에서 상기 수거된 폐타이어 고무의 파쇄는 당해 기술분야에서 공지된 파쇄기를 이용하여 수행될 수 있는데, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
7. 이물질 제거 단계(S700)
상기 이물질 제거 단계(S700)는 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 단계이다.
상기 이물질 제거 단계(S700)에서는 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루를 자력선별기 등과 같은 공지의 장치에 통과하게 함으로써, 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루에 포함되어 있는 금속 등과 같은 이물질을 제거할 수 있다.
8. 고무가루 탄화 단계(S800)
상기 고무가루 탄화 단계(S800)는 상기 이물질이 제거된 폐타이어 고무가루를 탄화시키는 단계이다.
상기 고무가루 탄화 단계(S800)에서는 상기 이물질이 제거된 폐타이어 고무가루를 탄화기 등과 같은 공지의 장치에 통과시키게 함으로써 상기 고무가루를 탄화시킬 수 있는데, 예를 들어, 상기 탄화기는 밀폐형 저산소 분위기로 간접가열방식으로 원료에 포함된 휘발성분을 기화시키는 설비로, 열원은 열풍이며 열분해 가스화 처리방식으로 처리된다. 특성은 환원방식으로 산화에 의한 오염 물질이 발생하지 않으며, 폐기물 발생이 거의 없으며 자원으로서 탄화물 제조가 가능하며, 오일 및 건류 가스로 에너지 회수가 가능하며, 설비가 간단하여 유지 관리에 유리하며, 폐기물과 다이옥신이 발생하지 않는 무공해 자원화 시설이다.
또한, 상기 고무가루 탄화 단계(S800)에서는 상기 이물질이 제거된 폐타이어 고무가루를 650 내지 700℃ 온도의 탄화기에서 10 내지 20분 동안 체류한 후 통과되도록 함으로써 상기 폐타이어 고무가루를 탄화시킬 수 있다.
9. 혼합물 제조 단계(S900)
상기 혼합물 제조 단계(S900)는 상기 건조된 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무가루를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계이다.
상기 혼합물 제조 단계(S900)에서 상기 건조된 비드 와이어 스크랩 및 폐타이어 고무가루로 이루어진 혼합물은 건조된 비드 와이어 스크랩 3 내지 8 중량부 및 폐타이어 고무가루 25 내지 35 중량부의 중량 비율로 배합되어 혼합될 수 있다.
10. 혼합물 알갱이 제조 단계(S1000)
상기 혼합물 알갱이 제조 단계(S1000)는 상기 혼합물을 가열하여 탄화시킨 후 압출, 분쇄하여 혼합물 알갱이를 제조하는 단계이다.
상기 혼합물 알갱이 제조 단계(S1000)에서는 상기 혼합물을 700 내지 800℃의 온도에서 탄화시킨 후 5 내지 10kgf/cm2의 압력으로 가압하여 압출하고, 상기 가압 압출된 혼합물을 공지의 분쇄기를 이용하여 0.1 내지 5cm의 직경이 되도록 분쇄함으로써 혼합물 알갱이를 제조할 수 있다.
11. 성형물 제조 단계(S1100)
상기 성형물 제조 단계(S1100)는 상기 혼합물 알갱이에 첨가물을 혼합하여 성형물을 제조하는 단계이다.
상기 성형물 제조 단계(S1100)에서는 상기 혼합물 알갱이에, 고상중합 폴리에스테르 칩, 폴리비닐알코올(PVA) 필라멘트 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지로 이루어진 첨가물을 혼합하여 성형물을 제조할 수 있는데, 예를 들어, 혼합물 알갱이, 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유하는 고상중합 폴리에스테르 칩, 폴리비닐알코올(PVA) 필라멘트 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지를 모두 압출기에 투입하고, 상기 혼합물 알갱이, 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유하는 고상중합 폴리에스테르 칩, 폴리비닐알코올(PVA) 필라멘트 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지가 투입된 압출기에 양용매(good-solvent)를 첨가하고 300 내지 350℃의 온도의 열을 가하여 용용시켜 혼합 수지를 제조한 후, 상기 혼합 수지를 교반하고, 상기 혼합 수지를 45 내지 55℃ 온도의 냉각기에서 냉각함으로써 진행될 수 있다.
상기 성형물 제조 단계(S1100)에서 상기 혼합물 알갱이, 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유하는 고상중합 폴리에스테르 칩, 폴리비닐알코올(PVA) 필라멘트 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지는 각각 상기 혼합물 알갱이 100 내지 200 중량부, 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유하는 고상중합 폴리에스테르 칩 20 내지 30 중량부, 폴리비닐알코올(PVA) 필라멘트 10 내지 30 중량부 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지 15 내지 25 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있고, 상기 혼합물 알갱이, 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유하는 고상중합 폴리에스테르 칩, 폴리비닐알코올(PVA) 필라멘트 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지 전체 100 중량부에 대해 양용매 10 내지 20 중량부의 중량비율로 혼합되어 혼합 수지가 제조될 수 있다.
상기 양용매(good solvent)는 상기 수지를 용해하기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 양용매로는 디메틸아세트아마이드(dimethyl acetamide)가 사용될 수 있다.
상기 폴리비닐알코올 필라멘트는 (1) 중합도 1500 내지 3000의 폴리비닐알코올(PVA)을 -5 내지 5℃의 에틸렌글리콜 방사 용매에 용해시킨 방사 도프를 방사 노즐을 통해 압출시키는 단계, (2) 압출된 방사 도프로부터 상기 방사 용매를 제거 및 응고, 추출조, 건조 및 유제처리를 거쳐서 미연신사를 획득하는 단계, 및 (3) 상기 미연신사를 10 내지 15배로 연신하여 폴리비닐알코올(PVA) 필라멘트를 제조하는 단계를 포함하여 제조되고, 이렇게 제조된 폴리비닐알코올 필라멘트는 강도가 10 내지 15g/d, 절단신도가 7.0 내지 9% 범위를 가지도록 구성할 수 있다.
12. 가탄제 성형칩 제조 단계(S1200)
상기 가탄제 성형칩 제조 단계(S1200)는 상기 성형물을 절단, 분쇄함으로써 가탄제 성형칩을 제조하는 단계이다.
상기 가탄제 성형칩 제조 단계(S1200)에서는 상기 성형물을 일정한 입경으로 절단, 분쇄함으로써 가탄제 성형칩을 제조할 수 있는데, 상기 성형물의 절단, 분쇄는 다양한 크기로 이루어질 수 있는바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제에 대한 바람직한 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
< 실시예 >
먼저, 폐타이어에서 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무를 분리하여 수거하였다.
다음으로, 상기 수거된 비드 와이어 스크랩을 가열하여 상기 철심에 부착되어 있는 이물질을 제거하였는데, 상기 가열은 상기 비드 와이어 스크랩을 가열로에 투입한 후 650 내지 670℃ 온도에서 20분 동안 수행하였다.
그 다음으로, 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 가열로에서 꺼낸 후 냉각시켰는데, 상기 냉각은 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 65 내지 70℃의 온도에서 3시간 동안 방치함으로써 수행되었다.
이어서, 상기 냉각된 비드 와이어 스크랩을 0.5 내지 1.5cm의 길이 단위로 절단한 후, 상기 절단된 비드 와이어 스크랩을 혼합액에 침지시켰는데, 상기 혼합액은 티오요소류 화합물 1 중량%, 과황산염 0.1 중량%, 아미노산 0.015 중량%, 글리콜 유도체 0.3 중량%, 계면활성제 0.009 중량% 및 잔량의 정제수로 이루어지도록 하였다.
다음으로, 상기 절단되어 혼합액에 침지된 비드 와이어 스크랩을 분리하고 정제수에서 세척한 후 건조하였다.
그 다음으로, 상기 수거된 폐타이어 고무를 파쇄하여 고무가루를 제조하였다.
이어서, 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루를 자력선별기에 통과시켜 상기 파쇄된 폐타이어 고무가루에 포함되어 있는 이물질을 제거하였다.
다음으로, 상기 이물질이 제거된 폐타이어 고무가루를 670 내지 680℃ 온도의 탄화기에서 15분 동안 체류한 후 통과되도록 함으로써 상기 폐타이어 고무가루를 탄화시켰다.
그 다음으로, 상기 건조된 비드 와이어 스크랩 5 중량부 및 폐타이어 고무가루 30 중량부의 중량 비율로 배합하여 혼합물을 제조하였다.
이어서, 상기 혼합물을 750 내지 770℃의 온도에서 탄화시킨 후 7kgf/cm2의 압력으로 가압하여 압출하고, 상기 가압 압출된 혼합물을 분쇄기를 이용하여 0.1 내지 5cm의 직경이 되도록 분쇄함으로써 혼합물 알갱이를 제조하였다.
다음으로, 상기 혼합물 알갱이 150 중량부, 에틸렌테레프탈레이트 단위를 함유하는 고상중합 폴리에스테르 칩 25 중량부, 폴리비닐알코올(PVA) 필라멘트 20 중량부 및 EVA(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer) 수지 20 중량부의 중량 비율로 혼합하여 압출기에 투입한 후, 양용매를 투입하고 가열 및 냉각하여 성형물을 제조하였다.
그 다음으로, 상기 성형물을 절단, 분쇄함으로써 가탄제 성형칩을 제조하였다.
상기 실시예와 같이 제조된 가탄제 성형칩을 이용하여 중금속 등의 함량 등에 대한 실험을 수행하였다.
도 5는 본 발명에 따른 기술적 사상의 실시예에서 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용하여 제조된 가탄제의 시험 성적서이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용하여 제조된 가탄제는 납, 비소, 수은 등과 같은 중금속 및 환경오염 물질이 검출되지 않아 2차적인 환경오염의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 폐타이어에서 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무를 분리하여 수거하는 분리수거 단계(S100);
    상기 수거된 비드 와이어 스크랩을 가열로에서 가열하여 철심에 부착되어 있는 이물질을 제거하는 비드 와이어 스크랩 가열 단계(S200);
    상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 가열로에서 꺼낸 후 냉각시키는 비드 와이어 스크랩 냉각 단계(S300);
    상기 냉각된 비드 와이어 스크랩을 일정한 길이 단위로 절단한 후, 상기 절단된 비드 와이어 스크랩을 혼합액에 침지시키는 혼합액 침지 단계(S400);
    상기 절단되어 혼합액에 침지된 비드 와이어 스크랩을 분리하고 정제수에서 세척한 후 건조시키는 세척 건조 단계(S500);
    상기 수거된 폐타이어 고무를 파쇄하여 고무가루를 제조하는 고무가루 제조 단계(S600);
    상기 파쇄된 폐타이어 고무가루에 포함되어 있는 이물질을 제거하는 이물질 제거 단계(S700);
    상기 이물질이 제거된 폐타이어 고무가루를 탄화시키는 고무가루 탄화 단계(S800);
    상기 건조된 비드 와이어 스크랩과 폐타이어 고무가루를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합물 제조 단계(S900);
    상기 혼합물을 가열하여 탄화시킨 후 압출, 분쇄하여 혼합물 알갱이를 제조하는 혼합물 알갱이 제조 단계(S1000);
    상기 혼합물 알갱이에 첨가물을 혼합하여 성형물을 제조하는 성형물 제조 단계(S1100); 및
    상기 성형물을 절단, 분쇄함으로써 가탄제 성형칩을 제조하는 가탄제 성형칩 제조 단계(S1200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 비드 와이어 스크랩 가열 단계(S200)에서, 상기 가열은 상기 비드 와이어 스크랩을 가열로에 투입한 후 600 내지 700℃ 온도에서 10 내지 30분 동안 수행되고,
    상기 비드 와이어 스크랩 냉각 단계(S300)에서, 상기 냉각은 상기 가열된 비드 와이어 스크랩을 50 내지 80℃의 온도에서 2 내지 4시간 동안 방치함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 세척 건조 단계(S500)에서, 상기 건조는 40 내지 50℃의 온도에서 수행되고,
    상기 고무가루 탄화 단계(S800)에서, 상기 탄화는 상기 이물질이 제거된 폐타이어 고무가루를 650 내지 700℃ 온도의 탄화기에서 10 내지 20분 동안 체류한 후 통과되도록 함으로써 수행되며,
    상기 혼합물 제조 단계(S900)에서, 상기 혼합물은 건조된 비드 와이어 스크랩 3 내지 8 중량부 및 폐타이어 고무가루 25 내지 35 중량부의 중량 비율로 배합되어 혼합되고,
    상기 혼합물 알갱이 제조 단계(S1000)에서는, 상기 혼합물을 700 내지 800℃의 온도에서 탄화시킨 후 5 내지 10kgf/cm2의 압력으로 가압하여 압출하고, 상기 가압 압출된 혼합물을 0.1 내지 5cm의 직경이 되도록 분쇄하여 혼합물 알갱이를 제조하는 것을 특징으로 하는 폐타이어 비드 와이어 스크랩과 고무가루를 이용한 가탄제의 제조방법.
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