KR102215582B1 - 친환경 펠릿 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분쇄된 파쇄물을 선별 및 건조하는 전처리 공정에 있어서, 상기 분쇄된 파쇄물을 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계 이후에, 제1 자력 선별기를 이용하여 금속 1차 선별 및 진동으로 공급량을 조절해 주는 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)와 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 통과하면서 철편 자력 선별하는 단계를 수행하고, 상기 단계 이후 상기 파쇄물은 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트를 포함하는 이물질 비중 선별기를 통과하면서 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계를 수행함으로써, 고품질 친환경 펠릿 제조방법을 제공한다.

Description

친환경 펠릿 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF ECO FRIENDLY MATERIAL PELLET}
본 발명은 친환경 펠릿 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화력 발전소의 연료로 사용되는 고효율 및 고품질의 친환경 펠릿 제조방법을 제공한다.
석유 등과 같은 화석연료는 자원이 점차 고갈되어 가고 있는 상황이고, 또한 화석연료의 사용은 지구 온난화의 주범으로 지목되고 있다.
이러한 지구환경문제의 대두 및 친환경 에너지원에 대한 관심이 커짐에 따라 신재생에너지, 무엇보다도 화석 연료를 대체할 수 있는 에너지원의 개발이 요청되고 있다. 특히, 화석 연료의 문제점이 부각되고 있는 현 상황을 감안하면 대체 에너지원의 개발이 더욱 절실한 실정이다. 이러한 대체 에너지원의 개발 예로, 목재 자원을 들 수 있다.
일반적으로 가정, 사무실, 공장, 비닐하우스 등에서는 난방수 및 온수의 공급을 위해 보일러를 사용하고, 보일러는 열효율이 높으며 연소 후에 재를 남기지 않아 취급이 용이한 장점이 있어 기름보일러나 가스보일러가 널리 사용된다.
근래에는 고유가로 인하여 기름보일러나 가스보일러를 사용하기에는 기름이나 가스 등의 연료비 증가로 인해 경제적으로 큰 부담이 되고 있어 농어촌이나 산간 벽지 등에서는 연료비 증가에 따른 경제적인 문제는 물론 그 설치 및 운용 에 많은 어려움을 겪고 있다.
이에, 최근에는 보일러를 가정용이나 소규모의 업무용으로 사용하는 일반농가, 축산농가, 낙농업 농가, 공장 등을 중심으로 펠릿 연료(Pellet fuel)를 이용할 수 있는 보일러의 보급 및 사용이 나날이 증가하고 있는 추세이다.
보일러의 연료로 사용되는 펠릿은 톱밥 또는 간벌에 의한 나무 등을 파쇄 한 후 압축하여 만든 연료로 석탄이나 석유와 같은 화석연료보다 이산화탄소의 배출량이 적고, 연소 후 남게 되는 잔존물이 적어 그 쓰임세가 급격하게 증가하고 있다. 특히, 농어촌과 같이 도시가스의 보급이 열악한 지역이나 대규모 축사나 낙농업 단지에서는 난방을 위하여 석유류에 비해 가격이 저렴한 펠릿의 사용이 더욱 증가하고 있다.
현재 펠릿의 주 사용처는, 화력/바이오매스 혼소 발전소용으로 연간 150만톤 이상이 사용되며, 발전용 연료로 사용되는 펠릿은 대부분 수입산 목재 펠릿에 의존하고 있다. 국내에서 생산되는 펠릿은 대부분 가정용/산업용으로 사용되며, 연간 생산량은 약 20만톤이다.
국산 펠릿의 발전용 펠릿 시장의 진출을 위해 단가가 낮은 수입산 목재 펠릿에 대한 국산 펠릿의 가격 경쟁력 확보를 위하여 저렴한 목재 펠릿 제조용 확보가 필요한 상황이다.
따라서 기존에 폐기 처리 또는 퇴비 등의 원료로 사용되고 있는 임목부산물 (미이용 산림바이오매스)인 가지목 및 뿌리목 등을 국내 화력/바이오매스 혼소 발전소의 연료용 목재 펠릿으로 생산 기술 개발이 필요한 상황이다.
그런데, 폐기 처리 또는 퇴비 등의 원료로 사용되고 있는 임목부산물 (미이용 산림바이오매스)인 가지목 및 뿌리목 등에는 나무 재질 외에 철 금속 및 비철 금속 등이 혼재될 수 있는데, 이러한 목재 폐기물에 혼재된 철 금속 및 비철 금속은 펠릿 성형 전에 반드시 분리되어야 한다. 종래에는 이러한 목재 폐기물에 혼재된 철 금속 및 비철 금속 등을 인력으로 분리하여 많은 시간과 높은 인건비가 소요되고, 그에 따라 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 철 금속 이외 비철 금속과 다른 이물질 등을 분리하는 공정 개발이 미진하여 고품질 친환경 목재 펠릿 구현이 어려운 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1976741호
본 발명의 목적은 고품질의 친환경 펠릿의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 분쇄된 파쇄물을 선별 및 건조하는 전처리 공정에 있어서, 상기 분쇄된 파쇄물을 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계; 상기 사이즈 별로 선별된 파쇄물에 대하여 제1 자력 선별기를 이용하여 금속 1차 선별 단계; 상기 제1 자력 선별기를 통과한 상기 파쇄물은 진동으로 공급량을 조절해 주는 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)와 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 통과하면서 철편 자력 선별하는 단계; 상기 단계 이후 상기 파쇄물은 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트를 포함하는 이물질 비중 선별기를 통과하면서 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계; 상기 금속과 비철 금속 및 이물질을 분리한 이후 순차로 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 이용한 자력 선별, 윈드 셀렉터(Wind Selector)를 이용한 비중 선별 및 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계; 및 상기 단계를 거친 파쇄물을 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계 이후 및 상기 건조 단계 전에 제2 자력 선별기를 이용하여 금속 2차 선별 단계를 더 포함하는 전처리 공정을 수행하는 친환경 펠릿 제조방법을 제공한다.
상기 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계는 디스크 스크린(Disk Screen) 선별기 및 다이내믹 스크린(Dynamic Screen) 선별기를 순차로 이동하며 수행될 수 있다.
상기 제1 자력 선별기를 이용하여 금속 1차 선별 단계는 5,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하여 수행되며, 상기 제2 자력 선별기를 이용하여 금속 2차 선별 단계는 3,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하여 수행될 수 있다.
상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계는 상기 파쇄물이 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트 위를 고속으로 이송되면서, 상기 금속 디텍터(Metal Detector)에 의해 상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속을 상기 파쇄물로부터 분리할 수 있다.
상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계는 상기 금속 디텍터(Metal Detector)에 의해 분리된 상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 정상 제품 이외의 자갈 및 불활성 물질을 포함하는 이물질을 타 배출구로 배출할 수 있다.
상기 단계를 거친 파쇄물을 건조하는 단계는 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 이용하여 건조가 수행되며, 건조 이후 상기 파쇄물은 추가의 이물질과 함께 후공정으로 이송될 수 있다.
상기 전처리 공정 이후에, 상기 건조된 파쇄물은 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계; 윈드 시프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 및 파인 그라인더(Fine Grinder)를 이용한 미세 분쇄 단계; 및 상기 단계 이후 상기 파쇄물을 성형하는 단계;를 추가로 더 포함하며, 상기 사이즈 별로 선별하는 단계 이후 및 상기 윈드 쉬프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 전 단계에서 Densimat 모래 선별기를 이용하여 모래 선별 단계를 더 포함하며, 상기 미세 분쇄 단계 이후 및 상기 성형하는 단계 전에 철 분리기(Iron Separator)를 이용하여 철분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 철 분리기(Iron Separator)는 톱밥 사일로(Sawdust Silo) 전단 및 후단에 자석봉으로 제작된 철분 검출기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 디스크 스크린(Disk Screen) 선별기 및 다이내믹 스크린(Dynamic Screen) 선별기를 이용하여 분쇄된 파쇄물을 사이즈별 선별하는 공정을 우선 수행함으로써, 이미 사이즈별로 선별되어 펼쳐진 상태의 원재료에서 자력으로 철편을 선별하고 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트를 포함하는 이물질 비중 선별기를에 의해 비철 금속을 효율적으로 분리할 수 있어 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 분쇄된 파쇄물을 건조하는 공정에서 종래 드럼 드라이어(Drum Dryer)가 아닌 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 사용하여 건조함으로써, 원재료 특성 상 이물질이 투입된다 하더라도 그대로 후처리 공정으로 전달되어 선별 효율이 높고 제품의 이물질 미세분 발생률이 적어 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에서 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 사용하여 저온 저속 건조 공정을 수행함으로써, 리그닌(Lignin) 성분을 최대한 유지할 수 있어 압축 밀도 향상 및 발열량이 우수한 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
또한, 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 사용하여 저온 저속 건조 공정을 수행할 경우, 회분 및 화학 성분이 모두 제거될 수 있기 때문에 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 파쇄물이 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트를 포함하는 이물질 비중 선별기를 통과함으로써, 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 모두 분리할 수 있어 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
또한, 제품 성형 바로 전과정에서 자석봉으로 제작된 철분 검출기를 포함한 철 분리기(Iron Separator)를 이용하여 철분을 제거하는 단계를 더 포함함으로써, 최종 철분을 제거할 수 있어 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
또한, 자력으로 철편을 선별하는 공정이 5,000 가우스(Gauss) 자력과 3,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하는 2 단계의 공정을 각각 수행되어, 보다 우수한 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 펠릿 제조방법을 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 파쇄물을 건조하는 단계를 수행하는 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 나타내는 사시도이다.
도 3은 철편 자력 선별 공정에서 사용되는 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)를 나타내는 단면도이다.
도 4는 철편 자력 선별 공정에서 사용되는 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)를 나타내는 단면도이다.
도 5는 금속과 비철 금속 및 이물질 선별에 사용되는 비중 선별기인 싸이클롭스(Cyclops)를 나타내는 단면도이다.
도 6은 비중 선별을 위한 윈드 셀렉터(Wind Selector)를 나타내는 단면도이다.
도 7은 비중 선별을 위한 윈드 쉬프터(Wind Shifter)를 나타내는 단면도이다.
도 8은 모래 선별 단계 수행을 위해 사용되는 Densimat 모래 선별기를 나타내는 사시도이다.
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 펠릿 제조방법을 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 파쇄물을 건조하는 단계를 수행하는 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 펠릿 제조방법은, 분쇄된 파쇄물을 선별 및 건조하는 전처리 공정에 있어서, 상기 분쇄된 파쇄물을 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계; 상기 사이즈 별로 선별된 파쇄물에 대하여 제1 자력 선별기를 이용하여 금속 1차 선별 단계; 상기 제1 자력 선별기를 통과한 상기 파쇄물은 진동으로 공급량을 조절해 주는 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)와 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 통과하면서 철편 자력 선별하는 단계; 상기 단계 이후 상기 파쇄물은 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트를 포함하는 이물질 비중 선별기를 통과하면서 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계; 상기 금속과 비철 금속 및 이물질을 분리한 이후 순차로 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 이용한 자력 선별, 윈드 셀렉터(Wind Selector)를 이용한 비중 선별 및 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계; 및 상기 단계를 거친 파쇄물을 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계 이후 및 상기 건조 단계 전에 제2 자력 선별기를 이용하여 금속 2차 선별 단계를 더 포함하는 전처리 공정을 수행한다.
상기 전처리 공정의 최종 단계인 파쇄물을 건조하는 단계는 도 2에 도시된 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 사용하여 저온 저속 건조 공정을 수행할 수 있다. 이에 대한 자세한 사항은 후술하도록 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 분쇄된 파쇄물을 선별 및 건조하는 전처리 공정에 있어서, 우선 상기 분쇄된 파쇄물을 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계를 수행한다.
상기 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계는 디스크 스크린(Disk Screen) 선별기 및 다이내믹 스크린(Dynamic Screen) 선별기를 순차로 이동하며 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 종래 기술과 달리 상기 분쇄된 파쇄물을 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계를 우선적으로 수행한다.
즉, 종래에는 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계 이전에 자력 선별기를 이용하여 먼저 철분을 분리하는 공정이 수행되었다.
상기와 같은 종래의 공정에 의할 경우, 자력이 낮고 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속의 선별이 불가능하여 1차 분쇄기 파손에 치명적인 영향을 미치는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명의 경우, 디스크 스크린(Disk Screen) 선별기 및 다이내믹 스크린(Dynamic Screen) 선별기를 이용하여 분쇄된 파쇄물을 사이즈별 선별하는 공정을 우선 수행함으로써, 이미 사이즈별로 선별되어 펼쳐진 상태의 원재료에서 자력으로 철편을 선별하고 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트를 포함하는 이물질 비중 선별기를에 의해 비철 금속을 효율적으로 분리할 수 있어 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
상기 디스크 스크린(Disk Screen) 선별기는 스크린 샤프트에 회전하는 디스크가 조립된 구조로서 디스크가 회전하면 작은 폐기물은 디스크 사이의 공간으로 낙하하고 큰 크기의 폐기물은 디스크 상부를 타고 앞으로 움직이는 선별기이며, 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 다이내믹 스크린(Dynamic Screen) 선별기는 수분이 많은 폐기물에서 잔재물 선별이 용이하도록 개발된 것으로서, 선별실 패들(Paddle) 판은 10~80 mm 홀로 제작되며, 강력한 편심 회전 구동을 하면서 폐기물의 이물질 등 미세물들이 분리되고, 경사 구조에 의해 나머지가 선별 컨베이어로 이동되는 구조로서, 일반적으로 사용되는 것이면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 사이즈별 선별 공정 이후 상기 사이즈 별로 선별된 파쇄물에 대하여 제1 자력 선별기를 이용하여 금속 1차 선별 단계가 수행된다.
상기 제1 자력 선별기는 5,000 가우스(Gauss) 자력이 인가되어 이동된 파쇄물 내에 존재하는 철(Fe) 등의 금속을 1차로 선별하는 단계가 수행될 수 있다.
후술하는 공정에 3,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하는 제2 자력 선별기를 이용한 금속 2차 선별 단계가 추가로 수행되기 때문에, 본 발명의 일 실시형태에서는 자력으로 철편을 선별하는 공정이 5,000 가우스(Gauss) 자력과 3,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하는 2 단계의 공정으로 각각 수행되어, 보다 우수한 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
도 3은 철편 자력 선별 공정에서 사용되는 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)를 나타내는 단면도이다.
도 4는 철편 자력 선별 공정에서 사용되는 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)를 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 자력 선별기를 통과한 상기 파쇄물은 진동으로 공급량을 조절해 주는 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)와 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 통과하면서 철편을 자력에 의해 선별하는 단계가 수행된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 진동으로 공급량을 조절해 주는 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)는 재료를 일정하게 공급하기 위해 진동으로 공급량을 조절해주는 장치이다.
상기 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)는 바이브레이팅 채널(21), 바이브레이터(22), 지지체(23), 서스펜션(24), 마그네틱 드럼(25), 기어모터 드럼(26), 브러쉬(27), 커버리지(28) 및 고무 봉입재(29, 30)로 구성된다.
바이브레이팅 채널(21)은 강화된 성형 판금으로 구성되며, 상기 바이브레이팅 채널(21)은 바이브레이터(22)가 제공하는 진동을 운반된 물질로 전달하여 작고 연속적인 포물선으로 앞으로 이동하며 동일한 배출 경로 역할도 한다.
상기 바이브레이터(22)는 전기 모터가 통합된 두 개의 전기 기계식 발진기로서, 공정 유형 및 처리할 재료와 관련하여 설계 단계에서 계산된 공칭 주파수(분당 회전수)에서 진동을 생성한다. 두 개의 전기 기계식 발진기는 반대 방향으로 회전하는 두 개의 진동 웨이트가 장착될 수 있다. 상기 진동 웨이트가 생성하는 원심력은 자동으로 동기화되어 서로를 상쇄하고 함께 결합하여 채널과 모든 부유 물질에 대해 교대로 단방향 운동을 전달한다.
상기 지지체(23)는 기계를 지지하고 필요한 공간을 유지하면서 작업 환경에 설치하기 위해 설계된 금속 프로파일로 구성될 수 있다.
상기 서스펜션(24)은 절연 진동 그룹으로서, 적절하게 치수가 지정되어 기계의 이동의 자유와 기계가 연결된 정적 부품으로부터 기계의 분리를 막는 역할을 한다.
상기 마그네틱 드럼(25)은 운송할 재료에 존재할 수 있는 철 스크랩을 차단하고 분리하는 장치이며, 그 외 각 구성부는 공지된 것으로서 자세한 설명은 여기서 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 상기 마그네틱 드럼(25)은 운송되는 재료에 있는 철 스크랩을 분류해주는 설비로서, 원통형으로 구성되어 있으며, 영구자석(31)이 원통 안에 고정식으로 장착되어 있다.
상기 영구자석(31)의 위치는 고정이며, 적색부위(32)는 영구자석(31)의 위치를 외부에 확인할 수 있도록 하는 지침자이며, 상기 마그네틱 드럼(25)은 원통 안으로 투입된 재료(33)가 돌아가는 원통롤을 따라 돌면서 철 스크랩이 제거된 재료(34)가 배출되고, 흰색부위에 도달할 때 자력이 없어지면서 철 스크랩(35)이 배출되는 원리로 운전된다.
도 5는 금속과 비철 금속 및 이물질 선별에 사용되는 비중 선별기인 싸이클롭스(Cyclops)를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 단계 이후 상기 파쇄물은 금속 디텍터(Metal Detector)(44)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트(42)를 포함하는 이물질 비중 선별기를 통과하면서 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계를 수행한다.
구체적으로, 상기 파쇄물은 호퍼 투입구(41)를 통해 내부로 투입된 후, 컨베이어 벨트(42)에 의해 선택실로 이송된다.
상기 컨베이어 벨트(42) 상부에 배치된 금속 디텍터(Metal Detector)(44)에 장착된 유도형 센서로 구성된 자기 감지 시스템에 의해 상기 파쇄물 내 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속의 위치를 식별한다. 즉, 상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계는 상기 파쇄물이 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트 위를 고속으로 이송되면서, 상기 금속 디텍터(Metal Detector)(44)에 의해 상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속을 상기 파쇄물로부터 분리할 수 있다.
상기 자기 감지 시스템에 의해 식별된 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속은 해당 위치에 해당하는 선택 시스템 전자 밸브가 열리고, 압축 공기 밸브(45)로부터 유입된 압축 공기가 상기 금속 및 비철 금속과 충돌하면서 상기 금속 및 비철 금속은 철스크랩 배출구(47)를 통해 배출된다.
상기 자기 감지 시스템에 의해 식별되지 않은 무거운 자갈 및 불활성 물질 등 이물질은 상기 철스크랩 배출구(47)와 인접한 위치에 배치된 다른 배출구(50)를 통해 배출된다.
상기 철스크랩 배출구(47) 및 다른 배출구(50)를 통해 배출된 금속 및 비철 금속과 이물질을 제외한 정상 제품은 정상 제품 배출구(49)를 통해 배출된다.
상기 파쇄물이 컨베이어 벨트(42)를 통해 이송되는 선택실은 플랩(48)으로 나뉘어진 팬과 배출 호퍼로 구성되며, 그 외 제품 쌓임 방지 에어블로우(43) 및 압축 공기 탱크 등이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 파쇄물이 금속 디텍터(Metal Detector)(44)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트(42)를 포함하는 이물질 비중 선별기를 통과함으로써, 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 모두 분리할 수 있어 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
도 6은 비중 선별을 위한 윈드 셀렉터(Wind Selector)를 나타내는 단면도이다.
상기 금속과 비철 금속 및 이물질을 분리한 이후 순차로 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 이용한 자력 선별, 윈드 셀렉터(Wind Selector)를 이용한 비중 선별 및 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계를 수행한다.
상기 비중 선별기인 싸이클롭스(Cyclops)를 거치면서 상기 금속과 비철 금속 및 이물질을 분리한 이후 상기 파쇄물은 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 이용한 자력 선별 공정을 수행한 이후, 도 6에 도시된 바와 같이 윈드 셀렉터(Wind Selector)를 이용하여 비중 선별 공정이 수행된다.
상기 윈드 셀렉터(Wind Selector)는 재료가 분리기로 떨어지는 속도 조절부(51, 52), 불량품 배출 조절부(53), 송풍기에서 방출되는 공기 흐름 조정부(54), 배출 재료 드롭 조정부(55) 및 송풍기에서 흡입되는 공기량 조절부(56) 등으로 구성될 수 있다.
상기 윈드 셀렉터(Wind Selector)를 이용하여 비중 선별한 이후 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계를 수행한다. 상기 습식 그라인더(Wet Grinder)는 공지의 설비를 이용할 수 있다.
상기 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계 이후 제2 자력 선별기를 이용하여 금속 2차 선별 단계를 수행한다.
제2 자력 선별기를 이용하여 금속 2차 선별 단계는 3,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하는 제2 자력 선별기를 이용하여 수행될 수 있다.
상술한 바와 같이, 5,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하는 제1 자력 선별기를 이용한 금속 1차 선별 공정에 3,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하는 제2 자력 선별기를 이용한 금속 2차 선별 단계가 추가로 수행되기 때문에, 본 발명의 일 실시형태에서는 자력으로 철편을 선별하는 공정이 5,000 가우스(Gauss) 자력과 3,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하는 2 단계의 공정으로 각각 수행되어, 보다 우수한 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
그리고, 전처리 공정의 마지막 단계로 상기 단계를 거친 파쇄물을 건조하는 단계를 수행한다.
도 2를 참조하면, 전처리 공정의 마지막 단계로 상기 단계를 거친 파쇄물을 건조하는 단계는 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 이용하여 건조가 수행되며, 건조 이후 상기 파쇄물은 추가의 이물질과 함께 후공정으로 이송될 수 있다.
상기 벨트 드라이어(Belt Dryer)는 종래의 드럼 드라이어(Drum Dryer)와 달리 100~110 ℃의 물로 열교환기에 순환시켜 수분을 날리는 방식의 설비이다.
상기 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 이용한 건조 공정은 투입구(1)를 통해 투입된 파쇄물(2)이 터닝 기기(Turning Device)가 배치된 건식 벨트 클리닝 시스템(5)을 통과하면서 건조되고 배출구(4)를 통해 배출되며 수행된다.
상기 건조 과정에서는 열교환기(6), 건식 벨트 클리닝 시스템(5)을 위한 팬(7), 습식 벨트 클리닝 시스템(8), 웹 벨트(9) 및 벨트 얼라인먼트(10) 등이 이용된다.
공기의 흐름은 신선한 공기(12)가 유입구(11)를 통해 유입되고, 열 공급 장치(13)로 공급된 열은 열교환기(6)에서 상기 공기(12)를 건조된 공기(14)로 변환하고, 상기 건조된 공기(14)가 벨트를 이동하는 파쇄물을 건조시킨다. 이후 공기는 공기 배출 팬(16)을 통해 공기 배출구(15)로 배출된다.
상기 벨트 드라이어(Belt Dryer)는 유지 장치(17)에 의해 고정된 상태로 건조 공정 수행에 이용된다.
종래 드럼 드라이어(Drum Dryer)를 이용한 건조의 경우에는 고온 연소과정에서 발생하는 유해 화학성분이 원재료에 함유된 상태로 배출되기 때문에 문제가 있었다. 또한, 드럼 내부에서 배출되지 못한 돌 알갱이 등이 드럼 내부를 마모시켜 지속적인 회분이 발생되는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 분쇄된 파쇄물을 건조하는 공정에서 종래 드럼 드라이어(Drum Dryer)가 아닌 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 사용하여 건조함으로써, 원재료 특성 상 이물질이 투입된다 하더라도 그대로 후처리 공정으로 전달되어 선별 효율이 높고 제품의 이물질 미세분 발생률이 적어 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
즉, 상기 파쇄물을 건조하는 단계는 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 이용하여 건조가 수행되며, 건조 이후 상기 파쇄물은 추가의 이물질과 함께 후공정으로 이송될 수 있다. 상기 추가의 이물질은 후속하는 공정에서 제거될 수 있으므로 본 공정에서 잔류 없이 파쇄물과 함께 이송되는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에서 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 사용하여 저온 저속 건조 공정을 수행함으로써, 리그닌(Lignin) 성분을 최대한 유지할 수 있어 압축 밀도 향상 및 발열량이 우수한 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
또한, 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 사용하여 저온 저속 건조 공정을 수행할 경우, 회분 및 화학 성분이 모두 제거될 수 있기 때문에 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
상기 전처리 공정 이후에, 상기 건조된 파쇄물은 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계; 윈드 시프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 및 파인 그라인더(Fine Grinder)를 이용한 미세 분쇄 단계; 및 상기 단계 이후 상기 파쇄물을 성형하는 단계;를 추가로 더 포함하며, 상기 사이즈 별로 선별하는 단계 이후 및 상기 윈드 쉬프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 전 단계에서 Densimat 모래 선별기를 이용하여 모래 선별 단계를 더 포함하며, 상기 미세 분쇄 단계 이후 및 상기 성형하는 단계 전에 철 분리기(Iron Separator)를 이용하여 철분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 건조 단계까지의 전처리 공정 이후에, 상기 건조된 파쇄물은 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계가 수행된다.
도 7은 비중 선별을 위한 윈드 쉬프터(Wind Shifter)를 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 다음으로 윈드 시프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 공정이 수행된다. 상기 윈드 시프터(Wind Shifter)는 밸브(61), 휀(62), 에어 배출구(63), 제품 투입구(64), 클리닝 챔버(65), 미로 실(66), 분리 사이클론(67), 하부 챔버(68), 토출 속도 조절 디플렉터(69) 및 공기 흐름 조절 디플렉터(70) 등으로 구성된다.
상기 윈드 시프터(Wind Shifter)는 매우 작은 목재 재료 입자를 분리하기 위한 수단으로서, 공기를 사용하며 상기 설비는 상이한 크기의 입자를 분리할 수 있으며, 공기의 흐름 강도를 조절함으로써, 원하는 입자 및 허용된 입자가 분리되어 사이클론으로 이송될 수 있다.
비중 선별을 위해 투입 재료(71)는 회전 밸브와 분배 나사를 통해 투입되며, 회전 및 발진 콤에 의해 클리닝 챔버(65)에 분배된다. 상기 휀(62)에서 나오는 공기는 하부 챔버(68)에 골고루 퍼지고 상기 클리닝 챔버(65)의 제품을 통과한다.
비중 선별된 제품(72)은 미로 실(66)을 따라 공기 중에서 상승하고 분리 사이클론(67)에 따라 경사지게 된다. 심한 오염 물질인 모래(74)는 하부 챔버(68)에서 경사 분리되고, 모래 배출 스크류로 수집되며, 무거운 물체(73)는 클리닝 챔버(65)를 가로 지르고 토출 슈터를 통해 제거된다. 공기 흐름은 밸브(61)와 에어 배출구(63)에 의해 조절된다.
상기 윈드 시프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 공정 이후 파인 그라인더(Fine Grinder)를 이용한 미세 분쇄 단계가 수행된다. 상기 파인 그라인더(Fine Grinder)를 이용한 미세 분쇄 단계는 공지의 파인 그라인더(Fine Grinder)를 이용하여 수행되며 특별히 제한되지 않는다.
도 8은 모래 선별 단계 수행을 위해 사용되는 Densimat 모래 선별기를 나타내는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 상기 사이즈 별로 선별하는 단계 이후 및 상기 윈드 쉬프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 전 단계에서 Densimat 모래 선별기를 이용하여 모래 선별 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 Densimat 모래 선별기는 5 mm 두께의 구부러진 판금으로 만들어진 베이스(81), 확장 챔버(82), 분리 챔버(83), 안전 필터(84) 및 컨트롤 판넬(85) 등으로 구성된다.
상기 Densimat 모래 선별기는 제품 투입 후 기울어진 스크린에서 좌우로 흔들리면 모래는 기울어진 스크린 상부로 분리가 되고, 제품은 아래로 분리가 되는 방식으로 선별하는 설비이다.
상기 미세 분쇄 단계 이후 철 분리기(Iron Separator)를 이용하여 철분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 철 분리기(Iron Separator)는 톱밥 사일로(Sawdust Silo) 전단 및 후단에 자석봉으로 제작된 철분 검출기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제품 성형 바로 전과정에서 자석봉으로 제작된 철분 검출기를 포함한 철 분리기(Iron Separator)를 이용하여 철분을 제거하는 단계를 더 포함함으로써, 최종 철분을 제거할 수 있어 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
끝으로, 상기 단계 이후 상기 파쇄물을 성형하는 단계가 수행됨으로써, 본 발명의 일 실시형태에 따른 고품질 친환경 펠릿을 제조할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 벨트 얼라인먼트 11: 유입구
21: 바이브레이팅 채널 31: 영구자석
41: 호퍼 투입구 51: 속도 조절부
61: 밸브 71: 투입 재료
81: 베이스

Claims (8)

  1. 분쇄된 파쇄물을 선별 및 건조하는 전처리 공정에 있어서,
    상기 분쇄된 파쇄물을 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계;
    상기 사이즈 별로 선별된 파쇄물에 대하여 제1 자력 선별기를 이용하여 금속 1차 선별 단계;
    상기 제1 자력 선별기를 통과한 상기 파쇄물은 진동으로 공급량을 조절해 주는 바이브레이팅 피더(Vibrating Feeder)와 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 통과하면서 철편 자력 선별하는 단계;
    상기 단계 이후 상기 파쇄물은 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트를 포함하는 이물질 비중 선별기를 통과하면서 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계;
    상기 금속과 비철 금속 및 이물질을 분리한 이후 순차로 마그네틱 드럼(Magnetic Drum)을 이용한 자력 선별, 윈드 셀렉터(Wind Selector)를 이용한 비중 선별 및 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계; 및
    상기 단계를 거친 파쇄물을 건조하는 단계;를 포함하며,
    상기 습식 그라인더(Wet Grinder)를 이용한 습식 분쇄 단계 이후 및 상기 건조 단계 전에 제2 자력 선별기를 이용하여 금속 2차 선별 단계를 더 포함하는 전처리 공정을 수행하고,
    상기 전처리 공정 이후에,
    상기 건조된 파쇄물은 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계;
    윈드 쉬프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 및 파인 그라인더(Fine Grinder)를 이용한 미세 분쇄 단계; 및
    상기 단계 이후 상기 파쇄물을 성형하는 단계;를 추가로 더 포함하며,
    상기 사이즈 별로 선별하는 단계 이후 및 상기 윈드 쉬프터(Wind Shifter)를 이용한 비중 선별 전 단계에서 Densimat 모래 선별기를 이용하여 모래 선별 단계를 더 포함하며,
    상기 미세 분쇄 단계 이후 및 상기 성형하는 단계 전에 철 분리기(Iron Separator)를 이용하여 철분을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크린 형태의 선별기를 이용하여 사이즈 별로 선별하는 단계는 디스크 스크린(Disk Screen) 선별기 및 다이내믹 스크린(Dynamic Screen) 선별기를 순차로 이동하며 수행되는 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자력 선별기를 이용하여 금속 1차 선별 단계는 5,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하여 수행되며, 상기 제2 자력 선별기를 이용하여 금속 2차 선별 단계는 3,000 가우스(Gauss) 자력을 인가하여 수행되는 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계는 상기 파쇄물이 금속 디텍터(Metal Detector)가 상부에 배치된 컨베이어 벨트 위를 고속으로 이송되면서, 상기 금속 디텍터(Metal Detector)에 의해 상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속을 상기 파쇄물로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 이물질을 분리하는 단계는 상기 금속 디텍터(Metal Detector)에 의해 분리된 상기 철(Fe)을 포함하는 금속과 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 SUS(Steel Use Stainless)를 포함하는 비철 금속 및 정상 제품 이외의 자갈 및 불활성 물질을 포함하는 이물질을 타 배출구로 배출하는 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계를 거친 파쇄물을 건조하는 단계는 벨트 드라이어(Belt Dryer)를 이용하여 건조가 수행되며, 건조 이후 상기 파쇄물은 추가의 이물질과 함께 후공정으로 이송되는 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 철 분리기(Iron Separator)는 톱밥 사일로(Sawdust Silo) 전단 및 후단에 자석봉으로 제작된 철분 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 펠릿 제조방법.
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