KR102230187B1 - 모래생산 설비의 슬러지 감소장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모래를 생산하는 설비에서 슬러지를 감소하는 장치에 있어서: 원료선별기(15)의 하류측에서 파쇄 원석과 용수를 이용하여 입도별 모래를 분급하는 분급수단(20); 상기 분급수단(20)에 공급하도록 순환되는 용수를 재생하고 보충하는 급수수단(30); 상기 분급수단(20)과 급수수단(30)에서 발생되는 잔토를 슬러지저장조(42)에서 필터프레스(43)로 보내어 케이크로 생성하는 후처리수단(40); 및 상기 분급수단(20), 급수수단(30), 후처리수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 복수의 분급수단에 의해서 빠른 시간 내에 모래를 크기 다른 중사와 미장사로 분류하면서, 하류에서 상류 공정으로 원료의 회귀를 유발하여 폐기물인 무기성오니의 생성을 최소화하고, 양산에서 공정 변수에 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.

Description

모래생산 설비의 슬러지 감소장치 {sludge reducing apparatus for sand production facility}
본 발명은 모래 골재를 생산하는 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 일련의 공정으로 원석을 분쇄하고 선별하여 모래 골재를 생성하기 위한 모래생산 설비의 슬러지 감소장치에 관한 것이다.
국내 건설경기의 활성화에 기인하여 하천모래가 고갈되면서 바다모래가 사용되었지만 대규모 건설과 골재파동을 거치면서 모래의 수급이 약화되어 산림골재로 다변화되고 있다. 어느 경우에나 자원 낭비와 더불어 환경생태계 파괴를 최소화하는 방안이 필연적으로 요구되고 있다. 강변과 해변의 골재가 바닥을 드러내면서 해마다 산림골재의 비중이 커지고 있는데, 골재채취의 허가면적이 크게 증가하기 어려운 현실에서 자원 절약, 물 사용량 감소, 슬러지의 배출량 감소 등이 중요하다.
이와 관련하여 하기의 한국 공개특허공보 제2014-0121678호(선행문헌 1), 한국 공개실용신안공보 제2009-0005001호(선행문헌 2) 등과 같은 선행기술문헌을 참고할 수 있다.
선행문헌 1은 저장탱크와 사이클론 사이에 탈수스크린으로 모래를 선별하여 배출하는 장치에서, 1차 탈수스크린을 이용하여 입자가 큰 모래를 걸러내고, 입자가 작은 모래와 물만이 저장탱크의 내부로 공급되도록 하며, 2차 탈수스크린을 이용하여 입자가 작은 모래를 탈수한다. 이에, 배수속도를 향상하여 작업효율을 높이고 내구성을 도모하는 효과를 기대한다.
다만, 상기한 선행문헌에서는 현존하는 모래의 생산효율을 극대화하는 것 보다는 작업효율에 대한 부분에 초점에 맞춰져 있는 상태이다. 산림골재를 이용하여 모래를 생산할 경우 무기성오니라고 명명되는 폐기물이 존재한다. 현재 무기성오니는 환경에 많은 문제를 준다고 알려져 있기 때문에 무기성오니의 양을 줄일 수 있는 방법이나 수단 등에 대해서는 전혀 고려되지 않고 있다.
선행문헌 2는 세척스크린유니트, 1차 무동력 싸이클론, 탈수스크린유니트, 슬러지와 물을 수집하는 제1수집조, 2차 및 3차 동력 싸이클론, 물과 모래 및 슬러지를 수집하는 제2수집조, 4차 동력 싸이클론 등을 포함한다. 이에, 높은 회수율을 실현하고, 슬러지 발생량 감소, 슬러지처리비용 절감 및 세척용 물의 공급량 감소와 그에 따른 폐수처리비용의 절감을 기대한다.
다만, 환경에 미치는 영향이 매우 큰 폐기물인 무기성오니를 최소화하는 과정에서 원료의 물성에 따라 공정을 변동하기 위한 유연성 측면에서 개선의 여지가 크다.
한국 공개특허공보 제2014-0121678호 "모래선별장치" (공개일자 : 2014.10.16.) 한국 공개실용신안공보 제2009-0005001호 "다단계형 모래 취출장치" (공개일자 : 2009.05.26)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 일련의 공정으로 원석을 분쇄하고 선별하여 모래 골재를 생성하는 과정에서 자원의 낭비와 폐기물인 무기성오니의 발생을 최소로 유지하기 위한 모래생산 설비의 슬러지 감소장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 모래를 생산하는 설비에서 슬러지를 감소하는 장치에 있어서: 원료선별기의 하류측에서 파쇄 원석과 용수를 이용하여 입도별 모래를 분급하는 분급수단; 상기 분급수단에 공급하도록 순환되는 용수를 재생하고 보충하는 급수수단; 상기 분급수단과 급수수단에서 발생되는 잔토를 슬러지저장조에서 필터프레스로 보내어 케이크로 생성하는 후처리수단; 및 상기 분급수단, 급수수단, 후처리수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 후처리수단은 슬러지저장조에서 분급수단으로 유랑제어밸브를 개재하여 연결되는 회수관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 후처리수단은 회수관의 하류단에 유로전환밸브를 개재하여 연결되는 분기관을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 분기관은 분급수단의 선행탈수기 및 후행탈수기로 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 슬러지저장조로 유입되는 잔토의 입도를 검출하는 입도검출기, 슬러지저장조로 유입되는 잔토를 촬영하는 영상검출기, 회수관으로 유동하는 모래 성분을 검출하는 사분검출기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 복수의 분급수단에 의해서 빠른 시간 내에 모래를 크기 다른 중사와 미장사로 분류하면서, 하류에서 상류 공정으로 원료의 회귀를 유발하여 폐기물인 무기성오니의 생성을 최소화하고, 양산에서 공정 변수에 유연하게 대처할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치가 적용되는 시스템을 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 배관연결 블록도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제어회로 연결을 나타내는 블록도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 모래를 생산하는 설비에서 슬러지를 감소하는 장치에 관하여 제안한다. 일련의 공정으로 원석에서 원료를 생성한 후에 최종적으로 모래 골재를 생산하는 시스템을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 광의적으로, 본 발명의 장치는 모래 골재를 생산하는 제반 공정을 포함한다. 시스템의 공정 변수는 원석의 성분 변화는 물론 장비 노후화나 손상에 의하여 발생한다.
본 발명에 따르면 분급수단(20)이 원료선별기(15)의 하류측에서 파쇄 원석과 용수를 이용하여 입도별 모래를 분급하는 구조를 이룬다. 도 1에서, 분쇄수단(10)의 하류단에 원료선별기(15)가 구비되고, 원료선별기(15)의 하류측으로 분급수단(20)이 연결된다. 분급수단(20)은 선행탈수기(21), 후행탈수기(22)와 같이 복수로 구성되는 것이 바람직하다. 각각의 탈수기(21)(22)는 입도별 모래(예컨대, 중사와 미장사)를 선별하여 각각의 수집조(24)에 수집한다. 탈수기(21)(22)의 하류측에는 복수의 사이클론(26)이 설치되어 모래를 재차 분급한다.
또한, 본 발명에 따르면 급수수단(30)이 상기 분급수단(20)에 공급하도록 순환되는 용수를 재생하고 보충하는 구조이다. 도 1에서, 급수수단(30)은 급수기(31), 약품공급기(33), 혼합기(35) 등으로 구성된다. 외부에서 물 보충 가능한 급수기(31)는 저장조와 펌프를 이용하여 용수의 순환을 유발한다. 급수기(31)의 용수는 원료선별기(15)로 공급되고 디캔터(41)에서 재생된 후에 저장조로 유입된다. 약품공급기(33)는 설정된 농도의 응집제를 공급하고, 혼합기(35)는 분급수단(20)에서 배출되는 용수에 응집제를 혼합한다.
또한, 본 발명에 따르면 후처리수단(40)이 상기 분급수단(20)과 급수수단(30)에서 발생되는 잔토를 슬러지저장조(42)에서 필터프레스(43)로 보내어 케이크로 생성하는 구조이다. 도 1에서 후처리수단(40)은 디캔터(41), 슬러지저장조(42), 필터프레스(43), 공압기(44) 등으로 구성된다. 사이클론(26)을 거쳐 혼합기(35)로 유입되는 용수에는 다량의 잔토가 혼합되어 있다. 디캔터(41)는 잔토의 침강을 유발하며, 재생된 용수는 급수기(31)로 보내지고, 침강된 잔토는 슬러지저장조(42)로 보내진다. 슬러지저장조(42)의 잔토는 공압기(44)로 구동되는 필터프레스(43)를 거쳐 케이크로 생성된다.
또한, 본 발명에 따르면 제어수단(50)이 상기 분급수단(20), 급수수단(30), 후처리수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조를 이루고 있다. 제어수단(50)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 제어기(52)를 기반으로 한다. 제어수단(50)은 협의적으로 후처리수단(40)의 제어에 국한되지만, 광의적으로 모래 골재를 생산하는 시스템의 일련의 공정을 포함한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 후처리수단(40)은 슬러지저장조(42)에서 분급수단(20)으로 유랑제어밸브(57)를 개재하여 연결되는 회수관(46)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1에서, 후처리수단(40)의 슬러지저장조(42)와 분급수단(20) 사이에 회수관(46)이 연결된 상태를 예시한다. 유랑제어밸브(57)는 회수관(46)의 상류측에 설치되어 분급수단(20)으로 재순환되는 잔토량(용수 함유)을 조절한다. 디캔터(41)는 슬러지저장조(42)의 상단에 연결되고 필터프레스(43)는 슬러지저장조(42)의 하단에 연결된다. 회수관(46)은 슬러지저장조(42)의 대략 중간에서 하단에 근접한 위치로 연결된다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 후처리수단(40)은 회수관(46)의 하류단에 유로전환밸브(58)를 개재하여 연결되는 분기관(47)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 2를 참조하면, 회수관(46)의 하류단에 2개의 분기관(47)이 유로전환밸브(58)를 통하여 연결된 상태를 예시한다. 분기관(47)은 슬러지저장조(42)에 유입된 모래 성분을 재차 분급하기 위한 경로로서 도시에는 생략되나 3개 이상으로 분기되는 것도 가능하다. 회수관(46)의 하류측에 연결되는 유로전환밸브(58)는 분기관(47) 중의 하나를 전개 상태로 나머지를 전폐 상태로 전환한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 분기관(47)은 분급수단(20)의 선행탈수기(21) 및 후행탈수기(22)로 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.
시스템의 공정 변수가 발생하여 슬러지저장조(42)로 유입되는 잔토에 모래 성분이 많아지는 경우 회수관(46)과 분기관(47)의 유로를 개방하여 선행탈수기(21) 또는 후행탈수기(22)로 보낸다. 보편적인 공정 조건에서 일측 분기관(47)을 통하여 후행탈수기(22)에서 재차 분급을 유도하지만, 모래의 입도가 커지거나 양이 많아지는 경우 타측 분기관(47)을 통하여 선행탈수기(21)에서 재차 분급을 유도한다. 어느 경우에나, 이와 같은 방식으로 모래를 회수하여 자원 절약, 물 사용량 감소, 슬러지 배출량 감소를 도모할 수 있다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단(50)은 슬러지저장조(42)로 유입되는 잔토의 입도를 검출하는 입도검출기(54), 슬러지저장조(42)로 유입되는 잔토를 촬영하는 영상검출기(55), 회수관(46)으로 유동하는 모래 성분을 검출하는 사분검출기(56)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 제어기(52)의 입력인터페이스에 입도검출기(54), 영상검출기(55), 사분검출기(56)가 연결된 상태를 예시한다. 입도검출기(54)와 영상검출기(55)는 디캔터(41)에서 슬러지저장조(42)로 이르는 경로에 설치되어 잔토에 혼입된 모래의 입도와 관련된 신호 및 영상을 생성한다. 물론 입도검출기(54)와 영상검출기(55)는 분급수단(20)에 더 구비될 수 있다. 사분검출기(56)는 회수관(46)에 설치되어 잔토에 혼입된 모래의 상태(비율)을 검출한다. 사분검출기(56)는 유량센서와 전기비저항센서로 구성할 수 있다.
작동의 일예로서, 제어기(52)는 입도검출기(54) 및 영상검출기(55)의 신호로 잔토에 모래가 혼입된 것으로 판단하면, 유랑제어밸브(57)와 유로전환밸브(58)를 개방하여 잔토를 후행탈수기(22)로 보내어 모래를 재차 분급하고, 사분검출기(56)의 신호로 모래 비율이 설정치 이하라고 판단되면 유랑제어밸브(57)를 폐쇄하여 정상적인 케이크화 공정을 수행한다. 탈수기(21)(22), 혼합기(35), 디캔터(41) 등의 노후화나 손상에 의한 공정 변수가 발생하면 슬러지저장조(42)의 잔토를 선행탈수기(21) 또는 여타 공정으로 보낸다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 분쇄수단 15: 원료선별기
20: 분급수단 21, 22: 탈수기
24: 수집조 26: 사이클론
30: 급수수단 31: 급수기
33: 약품공급기 35: 혼합기
40: 후처리수단 41: 디캔터
42: 슬러지저장조 43: 필터프레스
44: 공압기 46: 회수관
47: 분기관 50: 제어수단
52: 제어기 54: 입도검출기
55 영상검출기 56: 사분검출기
57: 유량제어밸브 58: 유로전환밸브

Claims (5)

  1. 모래를 생산하는 설비에서 슬러지를 감소하는 장치에 있어서:
    원료선별기(15)의 하류측에서 파쇄 원석과 용수를 이용하여 입도별 모래를 분급하는 분급수단(20);
    상기 분급수단(20)에 공급하도록 순환되는 용수를 재생하고 보충하는 급수수단(30);
    상기 분급수단(20)과 급수수단(30)에서 발생되는 잔토를 슬러지저장조(42)에서 필터프레스(43)로 보내어 케이크로 생성하는 후처리수단(40); 및
    상기 분급수단(20), 급수수단(30), 후처리수단(40)을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하되,
    상기 분급수단(20)은 탈수기(21)(22)를 복수로 구비하고, 탈수기(21)(22)의 하류측에는 복수의 사이클론(26)이 설치되며
    상기 후처리수단(40)은 슬러지저장조(42)에서 분급수단(20)으로 유랑제어밸브(57)를 개재하여 연결되는 회수관(46)을 구비하고,
    상기 후처리수단(40)은 회수관(46)의 하류단에 유로전환밸브(58)를 개재하여 연결되는 분기관(47)을 더 구비하며,
    상기 분기관(47)은 분급수단(20)의 선행탈수기(21) 및 후행탈수기(22)로 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 모래생산 설비의 슬러지 감소장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어수단(50)은 슬러지저장조(42)로 유입되는 잔토의 입도를 검출하는 입도검출기(54), 슬러지저장조(42)로 유입되는 잔토를 촬영하는 영상검출기(55), 회수관(46)으로 유동하는 모래 성분을 검출하는 사분검출기(56)를 구비하는 것을 특징으로 하는 모래생산 설비의 슬러지 감소장치.
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