KR102376743B1

KR102376743B1 - 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법

Info

Publication number: KR102376743B1
Application number: KR1020210111648A
Authority: KR
Inventors: 서길원
Original assignee: 지엠이코리아 (주)
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2022-03-23
Also published as: US20230073583A1

Abstract

본 발명은 생활 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수종말 쓰레기, 건설 및 산업용 폐기물 등의 소각처리과정에서 발생되는 소각재를 이용하여 자갈이나 모래와 같은 건축용 골재를 제조하되, 연속적인 공정으로 비용을 절감하고 소성 시 발생되는 유해가스를 저감시켜 배출함으로써 친환경적인 제조 환경을 구현한 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법에 관한 것이다.

Description

소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF BUILDING AGGREGATE USING INCINERATION ASH}

본 발명은 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생활 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수종말 쓰레기, 건설 및 산업용 폐기물 등의 소각처리과정에서 발생되는 소각재를 이용하여 자갈이나 모래와 같은 건축용 골재를 제조하되, 연속적인 공정으로 비용을 절감하고 소성 시 발생되는 유해가스를 저감시켜 배출함으로써 친환경적인 제조 환경을 구현한 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 생활 폐기물, 음식물 쓰레기(슬러지), 하수종말 쓰레기(슬러지), 건설 및 산업용 폐기물(슬러지) 들은 건조 및 소각, 또는 매립 등을 통해서 폐기 처리되는 데, 이의 처리에 대한 환경적인 문제가 사회적으로 대두되고 있는 실정이다.

따라서 근래에는 생활 폐기물이나 각종 폐기물(슬러지)을 이용하여 건축용 자재를 제조하는 등 재활용 기술이 다양하게 연구되고 있다.

그러나 이러한 폐기물(슬러지)을 이용한 재활용 기술은 폐기물 종류별로 재활용하는 장치의 구성이 다르며, 대량으로 처리하기 어려운 문제점이 있다.

뿐만 아니라 처리과정에 있어서도, 여전히 가열 연소에 의한 이산화탄소, 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등 유해가스 배출로 환경을 저해하는 문제점이 있다.

등록특허공보 10-2206677(등록일자 2021년01월18일) 등록특허공보 10-2244600(등록일자 2021년04월20일) 등록특허공보 10-1459990(등록일자 2014년11월03일) 등록특허공보 10-0912893(등록일자 2009년08월12일)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 생활 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수종말 쓰레기, 건설 및 산업용 폐기물 등의 소각처리과정에서 발생되는 소각재를 이용하여 자갈이나 모래와 같은 건축용 골재를 제조하되, 연속적인 공정으로 비용을 절감하고 소성 시 발생되는 유해가스를 저감시켜 배출함으로써 친환경적인 제조 환경을 구현한 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연속 공급되는 소각재원료에 포함된 철성분 및 비철성분과 같은 이물질을 분리하여 주는 제1공정; 상기 제1공정 이후 배출되는 소각재원료를 파쇄하고 일정 크기로 선별하여 기초 소각재원료를 생성하는 제2공정; 상기 제2공정을 통해 생성된 기초 소각재원료와 무기성 슬러지를 혼합하여 건축용골재 기초원료를 생성하는 제3공정; 상기 제3공정을 통해 배출되는 건축용골재 기초원료를 진공 압출하되, 일정한 규격으로 절단하여 건축용골재 기초 성형체를 성형하는 제4공정; 상기 제4공정을 통해 배출되는 건축용골재 기초 성형체를 내화갑 내부에 일정량 충전하고 뚜껑을 밀폐한 후 내화갑을 이송하는 제5공정; 상기 제5공정 이후 이송되는 내화갑을 건조하여 내부에 충전된 건축용골재 기초 성형체가 소결전 설정된 수분함량을 가지도록 건조하여 주는 제6공정; 상기 제6공정을 통해 건조된 내화갑을 소성하여 내부에 충전된 건축용골재 기초 성형체를 건축용골재 성형체로 성형하여 주는 제7공정; 상기 제7공정의 소성과정에서 발생되는 유해가스를 저감하여 외부로 배출하여 주는 제8공정; 상기 제7공정을 통해 배출되는 내화갑의 뚜껑을 개방하고 내부에 충전된 건축용골재 성형체를 분리하여 주는 제9공정; 및 상기 제9공정을 통해 배출되는 건축용골재 성형체를 분쇄하고 입자를 선별하여 건축용골재 자갈과 건축용골재 모래로 분리하여 주는 제10공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제2공정은 소각재원료를 파쇄하여 주는 1차 파쇄공정과, 상기 소각재원료 1차 파쇄 후 입자를 50mm 이내로 선별하여 주는 1차 선별공정과, 상기 1차 선별공정 이후 다시 소각재원료를 2차 파쇄하는 2차 파쇄공정과, 상기 2차 파쇄공정 후 입자를 20mm 이내로 선별하여 기초 소각재원료를 생성하여 주는 2차 선별공정으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제3공정에서 기초 소각재원료의 함수율이 20~30% 이고, 무기성슬러지의 함수율은 10~15%인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제3공정에는 상기 기초 소각재원료와 무기성 슬러지 이외에 점토 또는 광물질이 추가로 혼합 또는 일정비율의 배합으로 건축용골재 기초원료를 생성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제3공정에는 혼합기를 통해 배출되는 건축용골재 기초원료를 버킷컨베이어를 통해 수직 상승시킨 다음 버킷컨베이어의 토출구를 통해 직하방으로 낙하시켜 진공압출기로 유입되도록 함으로써 2차적 혼합이 될 수 있는 2차 혼합공정이 추가되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제4공정은 상기 진공압출기는 건축용골재 기초원료가 유입되는 투입호퍼와, 건축용골재 기초성형체를 성형하여 배출하는 선단부를 포함하며,

상기 선단부에는 다수개의 토출공이 형성된 성형부가 설치되고, 상기 성형부의 중앙에는 십자형 막대형상의 커팅부와 이를 회전 구동하는 구동부가 설치된 진공압출기를 이용하여 건축용골재 기초성형체를 압출 성형하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제5공정의 내화갑은 저장공간을 가지는 본체와, 상기 본체를 밀폐시켜주는 뚜껑으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제6공정은 내화갑을 이송하는 제6컨베이어와, 상기 제6컨베이어 상에 형성되는 건조기를 포함하고,

상기 건조기는 건축용골재 기초성형체의 소결전 예비 건조하기 위하여 상기 내화갑의 유입단에 설치되며 건축용골재 기초성형체의 온도를 350~450℃ 사이의 온도로 낮추어 주는 서냉부와, 상기 서냉부를 통해 서냉 처리된 건축용골재 기초성형체를 100~150℃ 온도로 60~100분 동안 건조 처리하는 건조부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 건조부에는 열적 및 화학적 어닐링을 포함하는 냉각처리 및 수증기와 가스방출 유도를 위한 수냉식 핀쿨러 및 팬필터 유닛이 설치된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제7공정은 내화갑을 이송하는 제7컨베이어와, 상기 제7컨베이어 상에 형성되는 소성가마부를 포함하고,

상기 소성가마부는 내화갑을 일정한 온도로 예열하여 주는 투입 및 예열구간과, 상기 투입 및 예열구간 이후 1100℃~1200℃의 온도로 상승시켜 주는 승온구간과, 상기 승온구간을 통해 상승된 승온 온도를 일정하게 유지하는 온도유지구간과, 상기 온도유지구간을 통해 소성이 진행된 후 일정한 온도이하로 냉각하여 주는 냉각구간과, 상기 냉각구간 이후 상온으로 냉각한 후 외부로 내화갑을 배출하여주는 상온냉각 및 배출구간으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제8공정은 배기가스 저감장치를 포함하고,

상기 배기가스 저감장치는 소성가마부의 소성 시 발생되는 이산화탄소, 질소산화물 및 황산화물과 같은 유해 배기가스를 저감하기 위하여 연소법, 흡착법, 흡수법, 미생물 처리법, 오존 산화법, 냉각 응축법 중 한 가지 방식을 이용하거나, 2가지 이상의 방식을 병합하여 배기가스를 저감하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제10공정은 내화갑으로부터 제공되는 건축용골재 성형체를 파쇄하는 파쇄기와, 상기 파쇄기를 통해 배출되는 파쇄된 건축용골재 성형체를 건축용골재 자갈과 건축용골재 모래로 선별 분리하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 생활 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수종말 쓰레기, 건설 및 산업용 폐기물 등의 소각처리과정에서 발생되는 소각재를 이용하여 자갈이나 모래와 같은 건축용 골재를 제조하되, 연속적인 공정으로 비용을 절감하고 소성 시 발생되는 유해가스를 저감시켜 배출함으로써 친환경적인 제조 환경을 구현한다.

도 1은 본 발명에 따른 소각재를 이용한 건축용 골재의 제조방법의 공정도,
도 2는 본 발명에 따른 제2공정의 상세 공정도,
도 3은 본 발명에 따른 제1공정 및 제2공정의 구성도,
도 4은 본 발명에 따른 제3공정 및 제4공정의 구성도,
도 5의 (a)(b)는 본 발명의 제4공정에 따른 진공압출기의 선단부 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 제5공정의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 제6공정의 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 제7공정 및 제8공정의 구성도,
도 9은 본 발명에 따른 제9공정의 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 제10공정의 구성도,
도 11은 본 발명에 따른 건축용골재 성형체의 실물 사진이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.

우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법의 공정도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법은,

연속 공급되는 소각재원료에 포함된 철성분 및 비철성분과 같은 이물질을 분리하여 주는 제1공정(S10)과, 상기 제1공정(S10) 이후 배출되는 소각재원료를 파쇄하고 일정 크기로 선별하여 기초 소각재원료를 생성하는 제2공정(S20)과, 상기 제2공정(S20)을 통해 생성된 기초 소각재원료와 무기성 슬러지를 혼합하여 건축용골재 기초원료를 생성하는 제3공정(S30)과, 상기 제3공정(S30)을 통해 배출되는 건축용골재 기초원료를 진공 압출하되, 일정한 규격으로 절단하여 건축용골재 기초 성형체를 성형하는 제4공정(S40)과, 상기 제4공정(S40)을 통해 배출되는 건축용골재 기초 성형체를 내화갑 내부에 일정량 충전하고 뚜껑을 밀폐한 후 내화갑을 이송하는 제5공정(S50)과, 상기 제5공정(S50) 이후 이송되는 내화갑을 건조하여 내부에 충전된 건축용골재 기초 성형체가 설정된 수분함량을 가지도록 건조하여 주는 제6공정(S60)과, 상기 제6공정(S60)을 통해 건조된 내화갑을 소성하여 내부에 충전된 건축용골재 기초 성형체를 건축용골재 성형체로 성형하여 주는 제7공정(S70)과, 상기 제7공정(S70)의 소성과정에서 발생되는 유해가스를 저감하여 외부로 배출하여 주는 제8공정(S80)과, 상기 제7공정(S70)을 통해 배출되는 내화갑의 뚜껑을 개방하고 내부에 충전된 건축용골재 성형체를 분리하여 주는 제9공정(S90)과, 상기 제9공정(S90)을 통해 배출되는 건축용골재 성형체를 분쇄하고 입자를 선별하여 건축용골재 자갈과 건축용골재 모래로 분리하여 주는 제10공정(S100)을 포함한다.

제1공정(S10)은 연속 공급되는 소각재원료에 포함된 철성분 및 비철성분과 같은 이물질을 분리하여 주는 공정으로, 상기 소각재원료는 생활 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수종말 쓰레기, 건설 및 산업용 폐기물 등을 포함하는 각종 폐기물의 소각처리과정에서 발생되는 소각재가 될 수 있다.

상기 소각재원료(10)는 도 3에서와 같이 호퍼(11) 및 제1컨베이어(12)를 통해 연속 공급되도록 구성할 수 있다.

또한 상기 제1컨베이어(12) 상에는 자석선별기(13) 및 와류선별기(14)가 설치되어 상기 자석선별기(13)에 의해서는 연속 이동 중인 소각재원료(10)에 포함된 철근이나 철편 등의 금속 이물질을 분리하여 주고, 상기 와류선별기(14)를 통해서는 비철금속을 분리하여 주도록 구성된다.

제2공정(S20)은 상기 제1공정(S10) 이후 배출되는 소각재원료(10)를 파쇄하고 일정 크기로 선별하여 기초 소각재원료를 생성하는 공정으로, 상기 제2공정(S20)은 도 2에서와 같이 소각재원료(10)를 파쇄하여 주는 1차 파쇄공정(S21)과, 상기 소각재원료 1차 파쇄 후 입자를 50mm 이내로 선별하여 주는 1차 선별공정(S22)와, 상기 1차 선별공정(S22) 이후 다시 소각재원료를 2차 파쇄하는 2차 파쇄공정(S23)과, 상기 2차 파쇄공정 후 입자를 20mm 이내로 선별하여 기초 소각재원료(10c)를 생성하여 주는 2차 선별공정(S24)으로 구성된다.

상기 제2공정(S20)는 도 3에서와 같이 상기 제1공정(S10) 이후 배출되는 이물질이 분리된 소각재원료(10a)가 제2컨베이어(15)를 통해 이송되고, 제1파쇄기(20)에 투입되면 투입된 소각재원료(10a)은 파쇄된 후 제1선별기(22)로 유입된다.(S21 공정)

상기 제1선별기(21)로 유입된 소각재원료(10a)는 여과망(22)을 통해 50mm이하로 선별되고, 선별된 소각재원료(10b)는 제3컨베이어(23)를 통해 이송된다.(S22 공정)

상기 제3컨베이어(23)를 통해 이송된 소각재원료(10b)는 제2파쇄기(24)에 투입되고 투입된 소각재원료(10b)은 파쇄된 후 제2선별기(25)로 유입된다.(S23 공정)

상기 제2선별기(25)로 유입된 소각재원료(10b)는 여과망(26)을 통해 20mm이하로 선별된 기초 소각재원료(10c)로 생성되고, 상기 기초 소각재원료(10c)는 제3공정(S40)으로 이송된다.(S24 공정)

여기서 상기 1차 파쇄기(20)는 조오 크러셔(Jaw crusher)를 이용할 수 있고, 상기 2차 파쇄기(24)는 임팩트 크러셔를 이용할 수 도 있다.

제3공정(S30)은 상기 제2공정(S20)을 통해 생성된 기초 소각재원료(10c)와 무기성 슬러지를 혼합하여 건축용골재 기초원료를 생성하는 공정으로, 도 4에서와 같이 제4컨베이어(27)를 통해 제공되는 기초 소각재원료(10c)와 저장통(31)에 저장된 무기성 슬러지(38)를 호퍼(33)를 통해 혼합기(32)에 투입하고 혼합하여 주어 건축용골재 기초원료(30)를 생성하여 준다.

여기서 소각재원료(10,10c)의 함수율이 20~30% 이고, 무기성 슬러지(38)의 함수율은 10~15%가 된다.

이는 소각재원료의 경우 소각장내에서 소각재의 발화열과 분진을 억제하기 위해 물을 분사하게 되는데 이와 같은 물의 주입에 의해 함수율이 발생되며, 무기성 슬러지(38)의 경우 석재 원석의 가공 시 발생되는 슬러지를 예를 들면 원석을 커팅하는 과정에서 마찰력을 낮추기 위해 물을 분사하게 되는 데 이와 같은 물의 주입에 의해 함수율이 발생된다.

상기 제3공정(S30)에는 상기 기초 소각재원료(10c)와 무기성 슬러지(38) 이외에 가소성이 강한 성분의 물질인 점토 또는 광물질을 추가로 혼합 또는 일정비율의 배합을 통해 건축용골재 기초원료(30)를 생성할 수 있다.

상기 혼합기(32)로는 2축 더블리본형 믹서가 사용되어 질 수 있다.

상기 2축 더블리본형 믹서는 직경이 작은 나선형 리본과 직경이 크며 90ㅀ 크기를 가지며 180ㅀ대칭되게 설치된 분할형 리본으로 구성되는 더블리본을 하나의 축에 착설한 다음 이와 같은 더블리본형 믹서축 두 개를 혼합실에 설치하여 짧은 시간 내에 효율적으로 혼합동작이 되도록 구성할 수 있다.

또한 상기 다른 성분의 물질을 추가로 혼합하는 경우에는 혼련기(Kneader)를 이용할 수 있다.

또한 상기 제3공정(S30)에는, 혼합기(32)를 통해 배출되는 건축용골재 기초원료(30)를 버킷컨베이어(34)를 통해 수직 상승시킨 다음 버킷컨베이어(34)의 토출구(36)를 통해 직하방으로 낙하시켜 안내관(37)을 통해 진공압출기(40)로 유입되도록 함으로써 2차적 혼합이 될 수 있는 2차 혼합공정을 추가할 수 있다.

상기 2차 혼합공정은 혼합된 조직을 치밀화하여 준다.

여기서 상기 버킷컨베이어(34)는 설치공간을 감소하여주는 이송수단의 역할 도 하게 된다.

제4공정(S40)은 상기 제3공정(S30)을 통해 배출되는 건축용골재 기초원료(30)를 진공 압출하되, 일정한 규격으로 절단하여 건축용골재 기초성형체를 성형하는 공정으로, 도 4에서와 같이 진공압출기(40)를 포함한다.

상기 진공압출기(40)는 건축용골재 기초원료(30)가 유입되는 투입호퍼(41)와, 건축용골재 기초성형체(31)를 성형하여 배출하는 선단부(42)를 포함한다.

상기 선단부(42)에는 도 5에서와 같이 다수개의 토출공(44)이 형성된 성형부(43)가 설치되고, 상기 성형부(43)의 중앙에는 십자형 막대형상의 커팅부(46)와 이를 회전 구동하는 구동부(45)가 설치된다.

따라서 이의 구동을 살펴보면, 상기 투입호퍼(41)를 통해 진공압출기(40)로 유입된 건축용골재 기초원료(30)는 용융된 후 성형부(43)의 토출공(44)을 통해 외부로 연속 압출되며 이때 커팅부(46)가 회전하면서 상기 건축용골재 기초원료(30)를 일정한 길이로 연속 절단하여 준다.

또한 상기 진공압출기(40)는 건축용골재 기초원료(30)를 진공 압출 성형 시 기공율 35~40%의 예비 성형체의 입도 조절을 적절히 수행하면 28%까지 입도 조절이 가능할 수 있게 된다.

제5공정(S50)은 상기 제4공정(S40)을 통해 배출되는 건축용골재 기초성형체(31)를 내화갑 내부에 일정량 충전하고 뚜껑을 밀폐한 후 내화갑을 이송하는 공정으로, 상기 내화갑(50)은 도 6에서와 같이 저장공간을 가지는 본체(51)와, 상기 본체(51)를 밀폐시켜주는 뚜껑(52)으로 구성된다.

상기 제5공정(S50)을 살펴보면, 상기 제4공정(S40)의 진공압출기(40)를 통해 배출되는 건축용골재 기초성형체(31)가 제5컨베이어(53) 상에 안착된 내화갑(50)의 본체(51) 내부에 일정량 충전된다.

상기 내화갑 본체(51)에 건축용골재 기초성형체(31)가 일정량 채워지면 상기 본체(51)는 제5컨베이어(51)를 통해 이송되고 흡착기(54)의 동작으로 뚜껑(52)이 결합된다.

상기 뚜껑(52)이 결합된 내화갑(50)은 제5컨베이어(53)를 통해 건조기(60)로 이송되어 진다.

여기서 상기 내화갑(50)은 내부에 충전된 건축용골재 기초성형체(31)를 일률적이고 연속적으로 이동 가능하도록 하고 동시에 이후 진행되는 건조 및 소성공정 시 안정성을 부여하는 기능을 수행한다.

상기 제6공정(S60)은 상기 제5공정(S50) 이후 이송되는 내화갑(50)을 건조하여 내부에 충전된 건축용골재 기초성형체(31)의 소결 전 예비 건조하기 위한 공정으로, 건축용골재 기초성형체(31)의 배합원료를 서로 반응시켜 사용 목적에 적당한 성질을 주고 원하는 화합물을 생성하는 예비 반응과 결합제의 태움 분해와 산화의 기체생성물 제거를 포함하는 소결 전 예비공정이다.

상기 제6공정(S60)은 도 7에서와 같이 내화갑(50)을 이송하는 제6컨베이어(63)와, 상기 제6컨베이어(63) 상에 형성되는 건조기(60)를 포함한다.

상기 건조기(60)는 수분함량을 일정 수준 이내로 건조하는 장치로, 서냉부(61)와 건조부(62)로 구성된다.

상기 서냉부(61)는 내화갑(50)의 유입단에 설치되며 건축용골재 기초성형체(31)의 온도를 350~450℃ 사이의 온도로 낮추어 주는 서냉 처리를 하여 준다.

상기 건조부(62)는 상기 서냉부(61)를 통해 서냉 처리된 건축용골재 기초성형체(31)를 100~150℃ 온도로 60~100분 동안 건조 처리하여 준다.

상기 건조부(62)에는 열적 및 화학적 어닐링을 포함하는 냉각 처리 및 수증기와 가스방출 유도를 위한 수냉식 핀쿨러(64) 및 팬필터 유닛(65)이 설치될 수 있다.

제7공정(S70)은 상기 제6공정(S60)을 통해 건조된 내화갑(50)을 소성하여 내부에 충전된 건축용골재 기초성형체(31)를 건축용골재 성형체로 성형하여 주는 공정으로, 도 8에서와 같이 내화갑(50)을 이송하는 제7컨베이어(76)와, 상기 제7컨베이어(76) 상에 형성되는 소성가마부(80)를 포함한다.

상기 소성가마부(80)는 소성공정을 수행하는 가마로, 소결온도는 화학조성광물과 관련되며, 투입 및 예열구간(71), 승온구간(72), 온도유지구간(73), 냉각구간(74), 상온냉각 및 배출구간(75)로 구성된다.

상기 투입 및 예열구간(71)은 상기 건조부(60)를 통해 배출되는 내화갑(50)이 투입되고 일정한 온도로 예열되는 구간이고, 상기 승온구간(72)은 상기 투입 및 예열구간(71) 이후 1100℃~1200℃의 온도로 상승시켜 주는 구간이며, 상기 온도유지구간(73)은 상기 승온구간(72)을 통해 상승된 승온 온도를 일정하게 유지하는 구간이고, 상기 냉각구간(74)은 상기 온도유지구간(73)을 통해 소성이 진행된 후 일정한 온도이하로 냉각하여 주는 구간이며, 상기 상온냉각 및 배출구간(75)은 상기 냉각구간(74) 이후 상온으로 냉각한 후 외부로 내화갑(50)을 배출하여주는 구간이다.

상기 냉각구간(74)에 있어서, 냉각속도는 소성되는 결정 크기의 응력상태에 영향을 주며, 특히 원료 내에 유리상이 생기는 경우에 내부응력이 잔류되는 바 민감한 냉각속도가 요구되어진다.

상기 소성가마부(70)는 직선형 소성로인 속성 연속식 가마(Roller Hearth Kiln, RHK)로 구성될 수 있다.

제8공정(S80)은 상기 제7공정(S70)의 소성과정에서 발생되는 유해가스를 저감하여 외부로 배출하여 주는 공정으로, 도 8에서와 같이 소성가마부(70)에 설치되는 배기가스 저감장치(80)를 포함한다.

상기 배기가스 저감장치(80)는 소성가마부(70)의 소성 시 발생되는 이산화탄소, 질소산화물(NOx) 및 황산화물(SOx) 등과 같은 유해 배기가스를 저감하여 배출하기 위하여, 연소법, 흡착법, 흡수법, 미생물 처리법, 오존 산화법, 냉각 응축법 등 한 가지 방식을 이용하거나, 2가지 이상의 방식을 병합하여 배기가스를 저감할 수 있도록 구성된다.

제9공정(S90)은 상기 제7공정(S70)을 통해 배출되는 내화갑(50)의 뚜껑을 개방하고 내부에 충전된 건축용골재 성형체를 분리하여 주는 공정으로, 도 9에서와 같이 상기 제8공정(S80)의 소성가마부(70)를 통해 소성되어 배출되는 내화갑(50)은 제8컨베이어(91) 상에 안착된다.

상기 내화갑(50)은 제8컨베이어(91)를 통해 이송되고 흡착기(92)의 동작으로 뚜껑(52)이 개방된다.

상기 뚜껑(52)이 개방된 내화갑(50)은 이어서 로봇팔(93)의 동작으로 뒤집어지면서 내부에 충전된 건축용골재 성형체(100)가 하부로 낙하된다.

상기 하부로 낙하되는 건축용골재 성형체(100)는 제10공정(S100)의 파쇄기(111)로 안내된다.

제10공정(S100)은 상기 제9공정(S90)을 통해 배출되는 건축용골재 성형체(100)를 분쇄하고 입자를 선별하여 건축골재용 자갈과 건축골재용 모래로 분리하여 주는 공정으로, 도 10에서와 같이 상기 내화갑(50)으로부터 제공되는 건축용골재 성형체(100)를 파쇄하는 파쇄기(111)와, 상기 파쇄기(111)를 통해 배출되는 파쇄된 건축용골재 성형체(100)를 여과망(114)을 통해 건축용골재 자갈(101)과 건축용골재 모래(102)로 선별 분리하는 선별기(113)를 포함한다.

따라서 본 발명 건축용골재 성형체(100)는 최종으로 건축용골재 자갈(101)과 건축용골재 모래(102)로 성형 완료되는 것이다.

도 11은 상기 건축용골재 자갈(101)의 실물사진이다.

이상에서와 같이 본 발명은 생활 폐기물, 음식물 쓰레기, 하수종말 쓰레기, 건설 및 산업용 폐기물 등의 소각처리과정에서 발생되는 소각재를 이용하여 골재나 모래와 같은 건축용 자재를 제조하되, 연속적인 공정으로 비용을 절감하고 소성 시 발생되는 유해가스를 저감시켜 배출함으로써 친환경적인 제조 환경을 제공한다.

이상에서는 본 발명에 대한 한정된 실시예들을 설명한 것이나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 예상됨을 당업자는 주의해야 한다.

10,10a,10b: 소각재원료 10c: 기초 소각재원료
13: 자석선별기 14: 와류선별기
20: 제1파쇄기 21: 제1선별기
24: 제2파쇄기 25: 제2선별기
32: 혼합기 34: 버킷컨베이어
38: 무기성슬러지 40: 진공압출기
43: 성형부 44: 토출공
46: 커팅부 50: 내화갑
51: 본체 52: 뚜껑
60: 건조기 61: 서냉부
62: 건조부 70: 소성가마부
80: 배기가스 저감장치 111: 파쇄기
112: 선별기

Claims

연속 공급되는 소각재원료에 포함된 철성분 및 비철성분과 같은 이물질을 분리하여 주는 제1공정;
상기 제1공정 이후 배출되는 소각재원료를 파쇄하고 일정 크기로 선별하여 기초 소각재원료를 생성하는 제2공정;
상기 제2공정을 통해 생성된 기초 소각재원료와 무기성 슬러지를 혼합하여 건축용골재 기초원료를 생성하는 제3공정;
상기 제3공정을 통해 배출되는 건축용골재 기초원료를 진공 압출하되, 일정한 규격으로 절단하여 건축용골재 기초 성형체를 성형하는 제4공정;
상기 제4공정을 통해 배출되는 건축용골재 기초 성형체를 내화갑 내부에 일정량 충전하고 뚜껑을 밀폐한 후 내화갑을 이송하는 제5공정;
상기 제5공정 이후 이송되는 내화갑을 건조하여 내부에 충전된 건축용골재 기초 성형체가 소결전 설정된 수분함량을 가지도록 건조하여 주는 제6공정;
상기 제6공정을 통해 건조된 내화갑을 소성하여 내부에 충전된 건축용골재 기초 성형체를 건축용골재 성형체로 성형하여 주는 제7공정;
상기 제7공정의 소성과정에서 발생되는 유해가스를 저감하여 외부로 배출하여 주는 제8공정;
상기 제7공정을 통해 배출되는 내화갑의 뚜껑을 개방하고 내부에 충전된 건축용골재 성형체를 분리하여 주는 제9공정; 및
상기 제9공정을 통해 배출되는 건축용골재 성형체를 분쇄하고 입자를 선별하여 건축용골재 자갈과 건축용골재 모래로 분리하여 주는 제10공정을 포함하고,
상기 제4공정의 진공압출기는 건축용골재 기초원료가 유입되는 투입호퍼와, 건축용골재 기초성형체를 성형하여 배출하는 선단부를 포함하며,
상기 선단부에는 다수개의 토출공이 형성된 성형부가 설치되고, 상기 성형부의 중앙에는 십자형 막대형상의 커팅부와 이를 회전 구동하는 구동부가 설치된 진공압출기를 이용하여 건축용골재 기초성형체를 압출 성형하는 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2공정은 소각재원료를 파쇄하여 주는 1차 파쇄공정과, 상기 소각재원료 1차 파쇄 후 입자를 50mm 이내로 선별하여 주는 1차 선별공정과, 상기 1차 선별공정 이후 다시 소각재원료를 2차 파쇄하는 2차 파쇄공정과, 상기 2차 파쇄공정 후 입자를 20mm 이내로 선별하여 기초 소각재원료를 생성하여 주는 2차 선별공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3공정에서 기초 소각재원료의 함수율이 20~30% 이고, 무기성슬러지의 함수율은 10~15%인 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3공정에는 상기 기초 소각재원료와 무기성 슬러지 이외에 점토 또는 광물질이 추가로 혼합 또는 일정비율의 배합으로 건축용골재 기초원료를 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3공정에는 혼합기를 통해 배출되는 건축용골재 기초원료를 버킷컨베이어를 통해 수직 상승시킨 다음 버킷컨베이어의 토출구를 통해 직하방으로 낙하시켜 진공압출기로 유입되도록 함으로써 2차적 혼합이 될 수 있는 2차 혼합공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제5공정의 내화갑은 저장공간을 가지는 본체와, 상기 본체를 밀폐시켜주는 뚜껑으로 구성된 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제6공정은 내화갑을 이송하는 제6컨베이어와, 상기 제6컨베이어 상에 형성되는 건조기를 포함하고,
상기 건조기는 건축용골재 기초성형체의 소결전 예비 건조하기 위하여 상기 내화갑의 유입단에 설치되며 건축용골재 기초성형체의 온도를 350~450℃ 사이의 온도로 낮추어 주는 서냉부와, 상기 서냉부를 통해 서냉 처리된 건축용골재 기초성형체를 100~150℃ 온도로 60~100분 동안 건조 처리하는 건조부로 구성된 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 건조부에는 열적 및 화학적 어닐링을 포함하는 냉각처리 및 수증기와 가스방출 유도를 위한 수냉식 핀쿨러 및 팬필터 유닛이 설치된 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제7공정은 내화갑을 이송하는 제7컨베이어와, 상기 제7컨베이어 상에 형성되는 소성가마부를 포함하고,
상기 소성가마부는 내화갑을 일정한 온도로 예열하여 주는 투입 및 예열구간과, 상기 투입 및 예열구간 이후 1100℃~1200℃의 온도로 상승시켜 주는 승온구간과, 상기 승온구간을 통해 상승된 승온 온도를 일정하게 유지하는 온도유지구간과, 상기 온도유지구간을 통해 소성이 진행된 후 일정한 온도이하로 냉각하여 주는 냉각구간과, 상기 냉각구간 이후 상온으로 냉각한 후 외부로 내화갑을 배출하여주는 상온냉각 및 배출구간으로 구성된 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제8공정은 배기가스 저감장치를 포함하고,
상기 배기가스 저감장치는 소성가마부의 소성 시 발생되는 이산화탄소, 질소산화물 및 황산화물과 같은 유해 배기가스를 저감하기 위하여 연소법, 흡착법, 흡수법, 미생물 처리법, 오존 산화법, 냉각 응축법 중 한 가지 방식을 이용하거나, 2가지 이상의 방식을 병합하여 배기가스를 저감하도록 구성된 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제10공정은 내화갑으로부터 제공되는 건축용골재 성형체를 파쇄하는 파쇄기와, 상기 파쇄기를 통해 배출되는 파쇄된 건축용골재 성형체를 건축용골재 자갈과 건축용골재 모래로 선별 분리하는 선별기를 포함하는 것을 특징으로 하는 소각재를 이용한 건축용골재의 제조방법.