KR102317521B1 - 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치 및 방법 - Google Patents

지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐슬러지에 포함된 지용성 오일까지 재활용하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 지용성 오일 폐슬러지를 소정 온도로 가열하기 위한 열원이 구비된 상부 개방형의 건조로와, 상기 건조로 상부에 결합되며 유증기 토출구가 형성되고 상기 건조로 내부의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서가 구비된 건조로 상부커버와, 모터에 일측이 결합되어 상기 건조로 상부커버에 형성된 홀을 관통하는 회전축과, 상기 회전축의 타측에 결합되어 상기 건조로 내의 지용성 오일 폐슬러지를 교반하기 위한 임펠러를 포함하는 교반부와, 상기 건조로 내에 수용되는 지용성 오일 폐슬러지에서 지용성 오일을 증발시키도록 상기 건조로 내의 온도를 제어하며, 건조공정의 시간경과에 따라 상기 교반부의 임펠러 회전방향을 서로 다르게 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 임펠러 각각은 회전방향에 따라 임펠러를 구성하는 블레이드들의 회전반경이 가변됨을 특징으로 한다.

Description

지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECYCLING A FAT SOLUBLE OIL WASTE SLUDGE}
본 발명은 실리콘 웨이퍼 제조시 발생하는 폐슬러지를 재활용하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 폐슬러지에 포함된 지용성 오일까지 재활용하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 및 태양광용 실리콘 웨이퍼는 고가의 실리콘(Si) 원료를 단결정 또는 다결정 성장시켜 제조된 잉곳을 절단하여 제조된다. 이러한 절단공정에서 발생되는 지용성 오일 폐슬러지에는 실리콘 잉곳에서 떨어져 나온 실리콘(Si)분말과 연마제인 탄화규소(SiC), 절삭유에 해당하는 지용성 오일 외에 소재(Fe, 세라믹 등)의 절삭 잔류분이 섞여 있다. 지용성 오일 폐슬러지는 높은 점성을 가지고 있기 때문에 특수 폐기물로 분류되어 전량 소각 또는 매립되는 것이 일반적이었으나, 자원의 재활용율을 높이고 환경을 보호한다는 측면에서 폐슬러지의 재생 혹은 재활용 방안이 심층적으로 모색되고 있다.
지금까지 공개된 폐슬러지 재생 혹은 재활용 방안은 탄화규소(SiC) 및 오일의 혼합물 형태로 재활용하거나, 탄화규소, 수용성 클런트(coolant) 및 실리콘(Si)의 재생에 집중되어 있는 실정이다 보니, 상대적으로 점도와 비등점이 높고 필터링 등 기계적인 방법으로 오일 재생이 원활하지 않아 지용성 오일에 대한 효과적인 재생방안은 부족한 편이다. 이에 지용성 오일 폐슬러지를 구성하는 탄화규소 및 실리콘은 물론 지용성 오일까지 재활용 가능한 상태로 재생할 수 있는 새로운 방안을 제시하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0141031호 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0059857호
본 발명은 상술한 필요성에 따라 창안된 발명으로서, 본 발명의 주요 목적은 점도와 비등점이 높은 지용성 오일 폐슬러지에 포함된 탄화규소 및 실리콘은 물론 지용성 오일까지 재활용 가능한 상태로 재생할 수 있는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치 및 방법을 제공함에 있으며,
더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 지용성 오일 폐슬러지에 포함된 지용성 오일을 재생함에 있어 이용되는 건조로 내부 벽면에 점착되는 실리콘계 고형분을 최소화하여 건조로의 에너지 효율이 저하되는 것을 방지함은 물론, 건조로의 수용률 저하를 방지할 수 있는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치 및 방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 지용성 오일 폐슬러지에 포함된 탄화규소, 실리콘, 지용성 오일까지 재활용 가능한 상태로 재생하되, 폭발 혹은 실리콘의 산화 없이 재생함은 물론, 지용성 오일 폐슬러지의 재생 처리시간을 최소화할 수 있는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치는,
지용성 오일 폐슬러지를 소정 온도로 가열하기 위한 열원이 구비된 상부 개방형의 건조로와;
상기 건조로 상부에 결합되며 유증기 토출구가 형성되고 상기 건조로 내부의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서가 구비된 건조로 상부커버와;
모터에 일측이 결합되어 상기 건조로 상부커버에 형성된 홀을 관통하는 회전축과, 상기 회전축의 타측에 결합되어 상기 건조로 내의 지용성 오일 폐슬러지를 교반하기 위한 임펠러를 포함하는 교반부와;
상기 건조로 내에 수용되는 지용성 오일 폐슬러지에서 지용성 오일을 증발시키도록 상기 건조로 내의 온도를 제어하며, 건조공정의 시간경과에 따라 상기 교반부의 임펠러 회전방향을 서로 다르게 제어하는 제어부;를 포함하되,
상기 임펠러 각각은 회전방향에 따라 임펠러를 구성하는 블레이드들의 회전반경이 가변되어 점도가 높은 초기 단계의 폐슬러지를 원활하게 교반, 건조할 수 있도록 건조로 내의 폐슬러지 유동공간을 확보하고, 건조가 진행되면서 파우더 상태의 폐슬러지 고형분이 건조로 내벽에 부착되는 것을 방지할 수 있도록 회전반경이 확대되도록 구성됨을 특징으로 한다.
상술한 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치에 있어서, 상기 제어부는,
상기 지용성 오일 폐슬러지가 건조되도록 상기 임펠러를 제1회전방향으로 회전 제어하고, 건조과정에서 상기 건조로 내부 벽면에 부착된 고형분을 탈착시키기 위해 상기 블레이드들의 회전반경이 더 크도록 상기 임펠러를 제1회전방향의 반대방향으로 회전 제어함을 또 다른 특징으로 하며,
경우에 따라 상기 제어부는,
상기 건조로 내부의 온도를 제1설정치까지 상승시켜 상기 지용성 오일 폐슬러지를 건조시키면서 상기 임펠러를 제1회전방향으로 회전 제어하고, 소정 시간 경과후 상기 건조로 내부의 온도를 낮추면서 상기 임펠러를 제1회전방향의 반대방향으로 회전 제어할 수도 있다.
더 나아가 상술한 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치의 임펠러는 하나 이상 구비될 수 있으며, 이러한 경우 상기 임펠러는,
상기 회전축이 삽입 결합되는 회전축 홀더와;
상부 중심부에 상기 회전축 홀더가 결합되며 둘레를 따라 일정한 간격을 두고 외측 방향으로 블레이드 밀림돌기가 다수 돌출 형성되되, 인접하는 블레이드 밀림돌기 사이의 각 둘레면은 일측으로 편향 돌출되어 블레이드 길이 가변턱을 형성하는 임펠러 플레이트와;
상기 블레이드 길이 가변턱 각각에 형성되어 있는 관통홀에 삽입되는 힌지 고정축에 결합되어 상기 임펠러 플레이트의 회전방향에 따라 회전하는 블레이드들;을 포함함을 또 다른 특징으로 한다.
또한 상기 블레이드 각각은,
수평 방향으로 소정 길이 연장되어 있는 평판형 블레이드이되, 상부가 하부에 비해 소정 각도 기울어져 있는 형상을 가짐을 특징으로 한다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 방법은 회전방향에 따라 임펠러를 구성하는 블레이드들의 회전반경이 가변되는 교반부를 수용하는 건조로를 이용하는 방법으로서,
실리콘 분말과 연마제인 탄화규소 및 지용성 오일을 포함하는 지용성 오일 폐슬러지를 상기 건조로 내부에서 건조시키면서 상기 지용성 오일을 증발시키되, 상기 임펠러를 제1회전 방향으로 회전 제어하면서 건조시키는 단계와;
소정 시간 경과후 상기 블레이드들의 회전반경이 상기 제1회전 방향으로 회전시 보다 더 크도록 상기 임펠러를 제1회전 방향의 반대방향으로 회전 제어하여 상기 건조로 내부 벽면에 부착된 고형분을 탈착시키는 단계;를 포함함을 특징으로 하며,
경우에 따라서는 상기 건조로 내부로 질소를 투입하여 건조로 내의 잔류 가스를 배출시키는 단계와;
상기 건조로와 연결되는 틸팅장치를 구동 제어하여 상기 건조로 내의 파우더를 냉각 챔버로 이송시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이러한 지용성 오일 폐슬러지 재활용 방법에 있어서, 상기 건조로 내부의 온도를 제1설정치까지 상승시키면서 상기 임펠러를 제1회전방향으로 회전 제어하고, 소정 시간 경과후 상기 제1설정치 보다 낮되 100℃ 보다 높은 제2설정치의 온도 도달시까지 상기 건조로 내부의 온도를 낮추면서 상기 임펠러를 제1회전방향의 반대방향으로 소정 시간 동안 회전 제어함을 특징으로 한다.
상술한 기술적 과제 해결 수단에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치 및 방법은 지용성 오일 폐슬러지를 건조로를 이용해 건조하는 과정에서 회전방향에 따라 블레이드들의 회전반경이 가변되는 임펠러를 이용함으로써, 건조로 내부 벽면에 부착되는 고형분으로 야기되는 문제, 예를 들면 교반 및 이송기능이 방해되며 장시간 운전 시 건조로 내벽에 시멘트화 현상이 유발되어 건조로 수용 공간이 좁게됨은 물론, 건조로 내부의 열효율이 감소되고, 벽면에 부착된 고형분을 제거하기 위한 수작업 혹은 작업 시간의 낭비 등을 제거 혹은 해결해 줄 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 지용성 오일 폐슬러지에 포함된 탄화규소, 실리콘은 물론, 지용성 오일까지 재활용 가능한 상태로 재생할 수 있는 장점이 있으며, 지용성 오일 폐슬러지를 재생함에 있어 발생할 수 있는 폭발 혹은 실리콘의 산화 없이 안전하게 재생함은 물론, 지용성 오일 폐슬러지의 재생 처리시간을 최소화할 수 있는 이점도 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치의 주변 구성 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치를 구성하는 임펠러의 사시도.
도 3은 도 2에 도시한 임펠러의 분해 예시도.
도 4는 도 2에 도시한 임펠러이되 회전 방향을 달리 했을 경우의 임펠러 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 방법을 설명하기 위한 공정 흐름 예시도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변형 임펠러의 예시도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다.
또한 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '포함하다'라는 단어 및 그 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
우선 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치의 주변 구성도를 예시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치는 적어도 실리콘 분말과 연마제인 탄화규소 및 지용성 오일을 포함하는 지용성 오일 폐슬러지를 내부에 수용하여 소정 온도로 가열하기 위한 열원이 구비된 상부 개방형의 건조로(100)와,
상기 건조로(100) 상부에 결합되며 유증기 토출구(117)가 형성되고 상기 건조로(100) 내부의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서(S,115))가 구비된 건조로 상부커버(110)와,
모터(M)에 일측이 결합되어 상기 건조로 상부커버(110)에 형성된 홀을 관통하는 회전축(210)과, 상기 회전축(210)의 타측에 결합되어 건조로(100) 내의 지용성 오일 폐슬러지를 교반하기 위한 임펠러(200)를 포함하는 교반부와,
상기 건조로(100) 내에 수용되는 지용성 오일 폐슬러지에서 지용성 오일을 증발시키도록 상기 건조로(100) 내의 온도를 제어하며, 건조공정의 시간경과에 따라 상기 교반부의 임펠러(200) 회전방향을 서로 다르게 제어하는 제어부(400)를 포함하되,
상기 임펠러(200) 각각은 회전방향에 따라 임펠러(200)를 구성하는 블레이드들(도 2와 도 3에서 설명하기로 함)의 회전반경이 가변됨을 특징으로 한다.
이들 구성 외에 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치는 건조로(100) 내에서 유증기화되어 외부로 토출되는 지용성 오일을 수집하기 위한 지용성 오일 처리부(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 지용성 오일 처리부(500)는 지용성 오일 폐슬러지에서 증발 분리된 지용성 오일을 응축하는 응축기, 감압펌프, 필터, 저장탱크들을 포함할 수 있다.
더 나아가 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치는 지용성 오일 폐슬러지가 건조공정을 거쳐 지용성 오일이 증발 분리되고 남은 분말 상태의 고형분을 건조로(100) 외부로 배출하기 위해 필요한 건조로 틸팅 장치(600)를 더 포함할 수도 있고,
건조로(100)의 온도를 유지하면서 고형분을 배출하고 실리콘의 산화를 방지하기 위해 질소 냉각챔버(도시하지 않았음)를 더 포함할 수도 있다.
참고적으로 상술한 제어부(400)는 건조로(100) 내에서 지용성 오일 폐슬러지가 건조되도록 임펠러(200)를 제1회전방향(예를 들면 시계방향)으로 회전 제어하고, 건조과정에서 건조로(100) 내부 벽면에 부착된 고형분을 탈착시키기 위해 후술할 임펠러를 구성하는 블레이드들의 회전반경이 상기 제1회전방향으로의 회전시 보다 더 크도록 상기 임펠러(200)를 제1회전방향의 반대방향(예를 들면 반시계 방향)으로 회전 제어한다. 임펠러(200)의 회전방향에 따라 블레이드들의 회전반경이 가변되는 구조적 특징은 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
또한 제어부(400)는 건조로(100) 내부의 온도를 제1설정치까지 상승시켜 상기 지용성 오일 폐슬러지를 건조시키면서 임펠러(200)를 제1회전방향으로 회전 제어하고, 소정 시간 경과후 건조로(100) 내부의 온도를 낮추면서 임펠러(200)를 제1회전방향의 반대방향으로 회전 제어할 수도 있다.
상기 제1설정치의 온도는 건조로(100) 내부에 수용되어 재활용되는 지용성 오일 폐슬러지의 양에 맞게 가변 설정될 수 있고, 건조된 고형분을 배출하기 위해 건조로 상부커버(110)를 오픈하기 위해 필요한 제2설정치의 온도 역시 실리콘의 산화정도, 상부커버(110) 개방에 따른 폭발유무의 실험 등을 통해 지용성 오일 폐슬러지의 양에 맞춰 최적의 값으로 가변 설정될 수 있다.
이하 도 1에 도시된 임펠러(200)의 상세 구성 및 구조, 형상을 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치를 구성하는 임펠러(200)의 사시도를, 도 3은 도 2에 도시한 임펠러(200)의 분해 예시도를, 도 4는 도 2에 도시한 임펠러(200)이되 회전 방향을 달리 했을 경우의 임펠러 사시도를 각각 도시한 것이다.
도 2와 도 3을 우선 참조하면, 회전축(210)에 연결되어 건조로(100) 내부에 수용 가능한 임펠러(200)는,
회전축(210)이 삽입 결합되는 회전축 홀더(215)와,
상부 중심부에 상기 회전축 홀더(215)가 결합되며 둘레를 따라 일정한 간격을 두고 외측 방향으로 블레이드 밀림돌기(220)가 다수 돌출 형성되되, 인접하는 블레이드 밀림돌기(220) 사이의 각 둘레면은 일측으로 편향 돌출되어 블레이드 길이 가변턱(도 3의 240)을 형성하는 임펠러 플레이트(225)와,
상기 블레이드 길이 가변턱(240) 각각에 형성되어 있는 관통홀(도 3의 245)에 삽입되는 힌지 고정축(도시하지 않았음)에 결합되어 상기 임펠러 플레이트(225)의 회전방향에 따라 회전하는 블레이드들(230)을 포함한다.
본 실시예에서는 4방향으로 돌출 형성된 블레이드 밀림돌기(220)와 4개의 블레이드들(230)을 도시하였으나, 이러한 구성의 개수는 건조로(100)의 크기와 처리용량에 따라 가변적으로 설정될 수 있고, 회전축(210)에 수직 방향으로 고정 결합 가능한 임펠러(200)의 수 역시 건조로(100)의 높이와 용량에 따라 가변될 수 있다.
한편, 인접하는 블레이드 밀림돌기(220) 사이의 각 둘레면은 도 3에 도시한 바와 같이 마주하는 블레이드 밀림돌기(220) 중 어느 하나의 블레이드 밀림돌기(220a)의 일 측면 제1지점(R1)에서 연장 및 굴곡되어 마주하게 되는 타 블레이드 밀림돌기(220b)의 일 측면 제2지점(R2)까지 연장되는 둘레면으로서, 결과적으로 인접하는 각 블레이드 밀림돌기(220) 사이의 각 둘레면은 일측(인접하는 블레이드 밀림돌기 중 우측)으로 편향 돌출되어 블레이드 길이 가변턱(240)을 형성하게 된다. 이때 상기 제2지점(R2)은 상기 제1지점(R1) 보다 짧은 거리값을 가지며, 이때의 거리값은 임펠러 플레이트(225)의 상부 중심부, 보다 구체적으로는 중심점(C)으로부터의 이격거리를 나타내는 것으로 정의할 수 있다.
이와 같이 인접하는 블레이드 밀림돌기(220) 사이의 둘레면을 외측으로 돌출 형성하되, 어느 하나의 블레이드 밀림돌기(220)의 일 측면으로 편향되게 돌출 형성하면, 임펠러 플레이트(225)의 어느 한 회전방향에서는 타 회전방향에 비해 상대적으로 블레이드(230)의 회전반경이 더 늘어난 효과를 얻을 수 있다.
추가적으로, 도 3에 도시한 블레이드(230) 각각은 수평 방향으로 소정 길이 연장되어 있는 평판형 블레이드이되, 교반효율을 높이고 회전 로드를 줄이기 위해 상부가 하부에 비해 소정 각도 기울어져 있는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 블레이드(230)의 일측 끝단에는 임펠러 플레이트(220)가 삽입될 수 있도록 플레이트 결합홈(237)이 형성되어 있고, 상기 플레이트 결합홈(237)에 의해 양분되는 끝단 각각에는 힌지 고정축(도시하지 않았음) 삽입구(239)가 형성되어 있어, 고정축 삽입구(239), 쓰러스트 베어링(235), 임펠러 플레이트(220)에 형성된 관통홀(245)이 정렬되어 힌지 고정축에 의해 지지 고정될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성, 구조 및 형상을 가지는 임펠러(200)의 동작을 도 2와 도 4를 대비하여 부연 설명하면,
우선 도 2에 도시된 임펠러(200)는 시계방향으로 회전하는 경우를 도시한 것이고, 도 4에 도시된 임펠러(200)는 반시계방향으로 회전하는 경우를 도시한 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이 임펠러(200)의 회전축(210)이 시계방향으로 회전할 경우 인접하는 블레이드 밀림돌기(220) 사이에 위치하는 블레이드(230)는 좌측에 위치하는 블레이드 밀림돌기(220)에 의해 회전하게 되는데, 이때 각 블레이드(230)의 고정축은 인접하는 블레이드 밀림돌기(220) 중 우측에 위치하는 블레이드 밀림돌기(220)의 측면 벽으로 편향 돌출되어 있는 블레이드 길이 가변턱(240)에 위치하기 때문에, 임펠러(200)의 회전축(210)이 시계방향으로 회전할 경우 블레이드(230)의 회전반경은 도 4에 도시한 바와 같이 임펠러(200)의 회전축(210)이 반시계 방향으로 회전할 경우 보다 작은 회전반경을 갖게 된다.
이와 같이 임펠러(200)의 회전방향에 따라 블레이드(230)의 회전반경이 가변되면, 도 2와 도 4에 나타낸 바와 같이 임펠러(200)의 회전방향에 따라 임펠러(200)의 총 직경 역시 L1(시계방향일 경우)에서 L2(반시계 방향일 경우)(L2>L1)로 가변된다. 이에 지용성 오일 폐슬러지의 건조과정에서 건조로(100) 내부 벽면에 부착되는 고형물은 회전반경 증가된 블레이드(230)의 회전력에 의해 탈착될 수 있게 되는 것이다.
참고적으로, 임펠러(200)의 회전방향에 따라 가변되는 임펠러(200)의 직경 가변율은 어느 하나의 블레이드 밀림돌기(220)의 측면 벽으로 편향 돌출되는 돌출정도와 관통홀(245)의 위치에 따라 달라질 수 있다.
이하 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치를 이용하여 지용성 오일 폐슬러지에서 지용성 오일과 고형분(SiC, Si)을 재활용 가능한 상태로 재생하는 방법에 대해 부연 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 방법을 설명하기 위한 흐름도를 예시한 것으로, 상기 방법은 회전방향에 따라 임펠러(200)를 구성하는 블레이드들(230)의 회전반경이 가변되는 교반부를 수용하는 건조로(100)를 포함하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다. 이는 하나의 예시일 뿐 일반 교반기에서 사용되는 임펠러를 이용할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 우선 적어도 실리콘 분말과 연마제인 탄화규소 및 지용성 오일을 포함하는 지용성 오일 폐슬러지를 열원이 구비된 건조로(100)에 투입(S10단계)한다. 이후 제어부(400)는 열원을 제어하여 건조로(100) 내부의 온도를 제1설정치 온도(예를 들면 350℃)까지 상승시키면서 건조로(100)내의 지용성 오일 폐슬러지를 건조시킨다(S20단계). 이러한 건조 공정에서 제어부(400)는 임펠러(200)를 회전시키되, 블레이드들(230)의 회전반경이 상대적으로 작은 제1회전방향(예를 들면 도 2의 시계방향)으로 회전시킨다(S30단계).
이와 같이 설정된 온도까지 건조로(100) 내부의 온도를 상승시키면서 임펠러(200)를 회전시키면 점도가 높은 지용성 오일 폐슬러지에서 지용성 오일이 증발되기 시작해 유증기 토출구(117)를 통해 지용성 오일 처리부(500)에서 응축되어 저장탱크에 저장된다. 보통 지용성 오일은 폐슬러지의 30%를 차지하며 실험을 통해 약 24 내지 28% 오일이 재생되는 것으로 확인되었다.
한편 지용성 오일 폐슬러지에서 지용성 오일이 충분히 증발된 시간(폐슬러지의 양과 점도에 따라 달라짐)이 경과되면, 제어부(400)는 블레이드들(230)의 회전반경이 상기 제1회전 방향으로 회전시 보다 더 크도록 임펠러(200)를 제1회전 방향의 반대방향으로 회전 제어(S40단계)한다.
지용성 오일 폐슬러지의 건조과정에서 건조로(100) 내부 벽면에 폐슬러지 고형물이 점착된다. 이로 인해 교반 및 이송기능이 방해되며 장시간 운전 시 건조로(100) 내벽에 시멘트화 현상이 유발되어 건조로 수용 공간이 좁게됨은 물론 건조로(100) 내부의 열효율도 감소된다. 이러한 문제는 건조로(100) 벽면에 근접되게 블레이드(230)를 위치시킴으로써 해결될 수 있다.
즉, 본 발명은 블레이드들(230)의 회전반경이 상기 제1회전 방향으로 회전시 보다 더 크도록 임펠러(200)의 회전 방향을 반대방향으로 회전시킴으로써, 도 4에 도시한 바와 같이 블레이드들(230)의 회전반경이 연장되어 상술한 문제들을 해결(벽면에 부착된 고형분의 탈착)할 수 있게 되는 것이다.
블레이드들(230)의 회전반경을 연장시켜 소정 시간 임펠러(200)를 회전 제어한 제어부(400)는 이후 건조로(100) 내부 온도가 제2설정치 온도, 예를 들면 150℃까지 낮아진 경우 그 상태를 관리자에게 시, 청각 수단을 통해 알려 줌으로써(S50단계), 관리자는 지용성 오일 폐슬러지의 건조(혹은 재생과정)가 완료된 것을 인지할 수 있다.
이에 관리자는 건조로(100)내에 남겨진 실리콘계 고형분을 건조로(100) 밖으로 배출하기 위한 일련의 과정을 수행할 수 있다.
실험에 의하면 건조로(100) 내의 온도가 약 150℃ 정도일 때 폭발 및 산화 위험 없이 안전하게 실리콘계 고형분을 배출할 수 있는 것으로 확인되었다. 만약 건조로(100) 내부 온도를 빠르게 냉각시켜 보다 신속하게 고형분을 배출하고 새로운 지용성 오일 폐슬러지에 대해 건조과정을 수행하고자 한다면, 건조로(100) 내부로 질소를 투입하여 건조로 내의 잔류 가스를 배출시키는 단계를 더 수행하고, 건조로(100)와 연결되는 틸팅장치(600)를 제어하여 건조로(100) 내의 고형분(파우더)을 냉각 챔버로 이송시키는 단계를 더 수행할 수도 있다.
이러한 일련의 공정 혹은 제어 단계들을 통해 지용성 오일 폐슬러지에서 지용성 오일과 실리콘계 고형분을 정상적으로 재생할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치 및 방법은 지용성 오일 폐슬러지를 건조로(100)를 이용해 건조하는 과정에서 회전방향에 따라 블레이드들(230)의 회전반경이 가변되는 임펠러(200)를 이용함으로써, 건조로(100) 내부 벽면에 부착되는 고형분으로 야기되는 문제, 예를 들면 교반 및 이송기능이 방해되며 장시간 운전 시 건조로(100) 내벽에 시멘트화 현상이 유발되어 건조로 수용 공간이 좁게됨은 물론, 건조로(100) 내부의 열효율이 감소되고, 벽면에 부착된 고형분을 제거하기 위한 수작업 혹은 작업 시간의 낭비 등을 제거 혹은 해결해 줄 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 지용성 오일 폐슬러지에 포함된 탄화규소, 실리콘은 물론, 지용성 오일까지 재활용 가능한 상태로 재생할 수 있는 장점이 있으며, 지용성 오일 폐슬러지를 재생함에 있어 발생할 수 있는 폭발 혹은 실리콘의 산화 없이 안전하게 재생함은 물론, 지용성 오일 폐슬러지의 재생 처리시간을 최소화할 수 있는 이점을 제공할 수도 있다.
이상 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서는 도 2에 도시한 임펠러(200)를 이용하여 건조로(100) 내부 벽면에 부착된 고형물을 탈착하는 것으로 설명하였으나, 도 6에 도시한 바와 같이 모터 혹은 실린더 구동 방식에 근거하여 임펠러의 회전반경이 가변될 수 있는 접이식 임펠러를 이용할 수도 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 지용성 오일 폐슬러지를 소정 온도로 가열하기 위한 열원이 구비된 상부 개방형의 건조로와;
    상기 건조로 상부에 결합되며 유증기 토출구가 형성되고 상기 건조로 내부의 온도를 감지하기 위한 온도감지센서가 구비된 건조로 상부커버와;
    모터에 일측이 결합되어 상기 건조로 상부커버에 형성된 홀을 관통하는 회전축과, 상기 회전축의 타측에 결합되어 상기 건조로 내의 지용성 오일 폐슬러지를 교반하기 위한 임펠러를 포함하는 교반부와;
    상기 건조로 내에 수용되는 지용성 오일 폐슬러지에서 지용성 오일을 증발시키도록 상기 건조로 내의 온도를 제어하며, 건조공정의 시간경과에 따라 상기 교반부의 임펠러 회전방향을 서로 다르게 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 임펠러 각각은 회전방향에 따라 임펠러를 구성하는 블레이드들의 회전반경이 가변됨을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 지용성 오일 폐슬러지가 건조되도록 상기 임펠러를 제1회전방향으로 회전 제어하고, 건조과정에서 상기 건조로 내부 벽면에 부착된 고형분을 탈착시키기 위해 상기 블레이드들의 회전반경이 더 크도록 상기 임펠러를 제1회전방향의 반대방향으로 회전 제어함을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 건조로 내부의 온도를 제1설정치까지 상승시켜 상기 지용성 오일 폐슬러지를 건조시키면서 상기 임펠러를 제1회전방향으로 회전 제어하고, 소정 시간 경과후 상기 건조로 내부의 온도를 낮추면서 상기 임펠러를 제1회전방향의 반대방향으로 회전 제어함을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 임펠러는 하나 이상 구비되며,
    상기 회전축이 삽입 결합되는 회전축 홀더와;
    상부 중심부에 상기 회전축 홀더가 결합되며 둘레를 따라 일정한 간격을 두고 외측 방향으로 블레이드 밀림돌기가 다수 돌출 형성되되, 인접하는 블레이드 밀림돌기 사이의 각 둘레면은 일측으로 편향 돌출되어 블레이드 길이 가변턱을 형성하는 임펠러 플레이트와;
    상기 블레이드 길이 가변턱 각각에 형성되어 있는 관통홀에 삽입되는 힌지 고정축에 결합되어 상기 임펠러 플레이트의 회전방향에 따라 회전하는 블레이드들;을 포함함을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 인접하는 블레이드 밀림돌기 사이의 각 둘레면은,
    마주하는 블레이드 밀림돌기 중 어느 하나의 블레이드 밀림돌기의 일 측면 제1지점에서 연장 및 굴곡되어 마주하게 되는 타 블레이드 밀림돌기의 일 측면 제2지점까지 연장되는 둘레면으로서, 상기 제2지점은 상기 제1지점 보다 짧은 거리값을 가지며, 상기 거리값은 상기 상부 중심부로부터의 이격거리임을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 상기 블레이드 각각은,
    수평 방향으로 소정 길이 연장되어 있는 평판형 블레이드이되, 상부가 하부에 비해 소정 각도 기울어져 있는 형상을 가짐을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치.
  7. 회전방향에 따라 임펠러를 구성하는 블레이드들의 회전반경이 가변되는 교반부를 수용하는 건조로를 포함하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 장치에 있어서,
    실리콘 분말과 연마제인 탄화규소 및 지용성 오일을 포함하는 지용성 오일 폐슬러지를 상기 건조로 내부에서 건조시키면서 상기 지용성 오일을 증발시키되, 상기 임펠러를 제1회전 방향으로 회전 제어하면서 건조시키는 단계와;
    소정 시간 경과후 상기 블레이드들의 회전반경이 상기 제1회전 방향으로 회전시 보다 더 크도록 상기 임펠러를 제1회전 방향의 반대방향으로 회전 제어하여 상기 건조로 내부 벽면에 부착된 고형분을 탈착시키는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 건조로 내부로 질소를 투입하여 건조로 내의 잔류 가스를 배출시키는 단계와;
    상기 건조로와 연결되는 틸팅장치를 구동 제어하여 상기 건조로 내의 파우더를 냉각 챔버로 이송시키는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 방법.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서, 상기 건조로 내부의 온도를 제1설정치까지 상승시키면서 상기 임펠러를 제1회전방향으로 회전 제어하고, 소정 시간 경과후 상기 제1설정치 보다 낮되 100℃ 보다 높은 제2설정치의 온도 도달시까지 상기 건조로 내부의 온도를 낮추면서 상기 임펠러를 제1회전방향의 반대방향으로 소정 시간 동안 회전 제어함을 특징으로 하는 지용성 오일 폐슬러지 재활용 방법.
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