KR102393232B1 - 계단식 건식 선별장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비중 차이를 이용하여 혼합물을 분리하는 건식 선별장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 계단형 건식 선별장치는, 전후방향 및 좌우방향으로 경사지게 배치되며, 상면으로 공급되며 서로 다른 비중을 가지는 물질이 혼합되어 있는 분리대상물은 비중의 차이에 따라 서로 다른 경로로 이동하여 선별되도록 하는 데크; 데크를 수평방향으로 진동시키는 진동유닛; 및 관통공을 통해 데크의 상방으로 공기를 분사하는 송풍유닛;을 구비하며, 데크는 상측이 하측보다 좌우방향 경사가 더 크도록 계단식으로 형성된다. 데크의 상측에서는 사이즈가 큰 물질들이 비중의 차이에 의하여 분리되며, 데크의 하측에서는 사이즈가 작은 물질들이 비중의 차이에 의하여 분리된다는 점에 특징이 있다.

Description

계단식 건식 선별장치{DRY SEPARATOR WITH CURVED DECK}

본 발명은 다양한 비중을 가지는 대상물(입자 또는 덩어리)이 섞여 있는 혼합물에서 비중 또는 무게의 차이를 이용하여 대상물을 상호 분리해 내는 선별장치에 관한 것이다.

다양한 비중을 가지는 입자들(또는 덩어리들)이 섞여 있는 혼합물을 상호 분리하는데 비중 선별이 이용된다. 예컨대 석탄 원광을 분쇄하면 석탄과 맥석이 혼재하는데, 석탄은 상대적으로 가볍고 맥석은 무겁기 때문에 비중 차이를 이용하여 석탄만을 분리해낸다. 이러한 비중선별기로는 스파이럴 형태, 싸이클론 형태, 요동 테이블 형태 등 다양한 종류가 있다. 또한 분리 대상물에 유동성을 부여하기 위하여 물을 사용하는 습식 방식과, 공기를 이용하는 건식 방식으로 나눌 수도 있다.

요동 테이블(shaking table)은 직사각형 데크를 일측으로 기울인 상태에서 물(습식) 또는 공기(건식)와 함께 분리대상물을 데크 위로 공급한다. 데크는 왕복운동을 하는데 이동 속도가 빨라졌다 느려졌다를 반복하는 요동운동(비대칭 차동운동)을 한다. 데크 위의 분리대상물은 물이나 공기에 의한 유동성, 중력, 요동운동에 따른 힘을 복합적으로 받으면서, 무거운 입자와 가벼운 입자의 이동 경로가 갈라지면서 상호 분리된다.

도 1은 본 출원인의 등록특허 제10-1295133호의 개략적 사시도이다. 도 1에 도시된 장치도 건식 요동테이블의 일종으로서 분리대상물(석탄과 맥석)이 혼재된 상태로 공급부(300)를 통해 데크 위로 공급된다. 그리고 기울어진 데크의 하부에서는 관통공(211)을 통해 공기가 상방으로 분사되어 분리대상물에 유동성을 부여한다. 또한 데크는 진동수단(500)에 의하여 요동운동을 한다. 상기한 구성의 장치를 이용하면 분리대상물에서 가벼운 물질(석탄)은 참조번호 213 및 215 사이의 구간(좌변)으로 이동하여 배출되고, 무거운 물질(맥석)은 참조번호 212 및 214 사이의 구간(우변)으로 이동하여 배출되는 구조이다. 위 장치를 이용하면 맥석과 석탄가 같이 비중 차이가 나는 혼합물을 매우 정교하게 분리할 수 있다는 이점이 있다.

위의 분리장치는 비중의 차이를 이용하는 것인데, 여기 비중은 실제적으로는 '무게'의 개념으로 볼 수도 있다. 예컨대, A물질의 비중은 작은데 크기가 크고, B물질은 비중은 큰데 크기가 작은 경우, A물질과 B물질의 무게는 거의 비슷하다. 이러한 경우 상기한 구성의 건식 선별장치에서는 두 물질이 동일한 경로를 따라 거동할 수 있는 바, 선별 효율이 저하될 우려가 있다.

한편, 상기한 구성의 분리장치의 산업 활용성을 높이기 위해서는 정교한 분리 효율 이외에도 일정 시간 내에 얼마나 빠르게 분리할 수 있는지에 대한 효율, 즉 "생산성"을 획기적으로 향상시켜야 하는 과제가 남는다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 비중 차이에 의해 대상물을 정교하게 분리하면서도, 동일한 시간 내에 보다 많은 양의 대상물을 분리할 수 있도록 수율과 생산성이 향상된 건식 선별장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 계단식 건식 선별장치는, 전후방향 및 좌우방향으로 경사지게 배치되며, 상면으로 공급되며 서로 다른 비중을 가지는 물질이 혼합되어 있는 분리대상물은 비중의 차이에 따라 서로 다른 경로로 이동하여 선별되도록 하는 데크; 상기 데크를 수평방향으로 진동시키는 진동유닛; 및 상기 관통공을 통해 상기 데크의 상방으로 공기를 분사하는 송풍유닛;을 구비하며, 상기 데크는 상측이 하측보다 좌우방향 경사가 더 크도록 계단식으로 형성되는 것에 특징이 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 데크는 중앙부에서 경사가 달라져서 2단으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 예에서, 상기 데크는 일측으로 굽어진 곡선형으로 형성되어 상단에서 하단까지의 경로가 짧게 형성되는 인코스부와 길게 형성되는 아웃코스부로 구획되며, 상기 아웃코스부의 상단, 인코스부의 상단, 인코스부의 하단 및 아웃코스부의 하단의 순서로 높이가 낮아지게 배치되어, 상기 분리대상물은 비중의 차이에 의하여 양측으로 갈라져 상대적으로 무거운 물질은 상기 인코스부의 측면을 통해 배출되고, 상대적으로 가벼운 물질은 상기 아웃코스부의 측면을 통해 배출된다.

특히, 상기 데크는 상변부와, 상기 상변부의 양측으로부터 각각 일측으로 굽어지게 배치되는 외측변부 및 내측변부 및 상기 외측변부와 내측변부의 양단이 연결된 하변부로 나누어지며, 상기 내측변부가 외측변부에 비하여 길이가 짧으며, 상기 분리대상물 중 상대적으로 무거운 물질은 상기 내측변부를 통해 배출됨으로써 상기 데크에 머무는 체류시간이 가벼운 물질에 비하여 짧은 것이 바람직하다.

또한, 상기 데크는 상변부와, 상기 상변부의 양측으로부터 각각 일측으로 굽어지게 배치되는 외측변부 및 내측변부 및 상기 외측변부와 내측변부의 양단이 연결된 하변부로 나누어지며, 상기 데크에서 가장 긴 길이를 가지는 상기 외측변부가 대각선 방향으로 배치되도록 하여 상기 데크의 전체를 덮을 수 있는 가상의 직사각형을 상정하였을 때, 상기 외측변부의 길이가 상기 가상의 직사각형의 장변의 길이보다 긴 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 건식 선별장치는 상기한 구성의 데크가 상호 대칭되게 한 쌍 배치되는 데크부; 상기 데크부의 한 쌍의 데크를 함께 또는 선택적으로 수평방향으로 진동시키는 진동유닛; 상기 한 쌍의 데크에 각각 형성된 관통공을 통해 상기 데크의 상방으로 공기를 분사하는 송풍유닛; 및 상기 한 쌍의 데크의 중앙에 설치되어 상기 한 쌍의 데크로 함께 또는 선택적으로 상기 분리대상물을 공급하는 피더를 더 구비하는 것에 특징이 있다.

본 발명에서는 기존의 요동 테이블에서 가장 큰 기술적 문제로 지적되었던 사항, 즉 비중은 다르지만 크기에 의해 무게는 상호 비슷한 물질 사이에 선별이 쉽지 않은 점을 해결하였다. 즉 데크를 상부와 하단의 2단으로 계단식으로 형성하고, 상부에서는 좌우방향 경사를 더 급격하게 형성함으로써 데크의 상부에서는 사이즈가 큰 물질들이 비중의 차이에 의하여 주로 선별되게 하였고, 하부에서는 사이즈가 작은 물질들이 비중의 차이에 의하여 선별되도록 하였다. 선별 효율이 획기적으로 증대된다는 이점이 있다.

또한 본 발명에서는 데크를 경기장의 트랙처럼 곡선형으로 형성하여, 비중이 큰 물질은 경로가 짧은 인코스부측으로 배출되게 하고, 비중이 작은 물질은 경로가 긴 아웃코스부 측으로 배출되게 한다. 비중이 무거운 물질들은 데크에 머무르는 시간이 짧아지면서 단위 시간당 처리량, 즉 생산성이 향상된다. 또한 비중이 작은 물질들은 데크에 오래 머물면서 보다 정교한 선별이 가능해진다는 이점이 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 기존의 건식 선별장치의 개략적 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 계단형 건식 선별장치의 주요 부위의 개략적 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 계단형 건식 선별장치 데크의 경사 방향을 설명하기 위한 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 계단형 건식 선별장치의 데크의 평면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 데크부를 포함할 수 있는 면적의 직사각형 형태의 데크와의 비교를 위한 도면이다.
도 6은 분리대상물의 비중의 차이에 따른 데크 위에서의 경로를 표시한 것이다.
도 7은 도 2에 도시된 데크가 대칭적으로 한 쌍 구비된 계단형 건식 선별장치의 주요 부위의 개략적 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 계단형 건식 선별장치의 데크부의 평면도이다.
* 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명은 비중이 서로 다른 복수의 물질들이 섞여 있는 혼합물에서 비중의 차이를 이용하여 물질들을 선별하기 위한 선별장치에 관한 것이며, 특히 공기에 의하여 물질들에 유동성을 부여하는 건식 선별장치에 관한 것이다. 또한 본 발명에 따른 건식 선별장치는 기본적으로 요동 테이블의 일종이다.

본 발명의 대상이 되는 혼합물질은 주로 석탄 원광을 분쇄한 산출물인 석탄과 맥석이다. 석탄은 탄소분이 많은 반면 맥석은 암석 성분이 우세하므로 석탄이 맥석에 비하여 비중이 낮다. 본 발명에서는 원광 분쇄물로부터 맥석과 석탄을 분리하는데 주로 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 석탄과 맥석의 분리에만 사용되는 것은 아니며, 비중의 차이가 있는 다양한 물질이 섞여 있는 혼합물을 비중에 따라 분리하는데 사용할 수 있다는 점을 미리 밝혀둔다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예 및 효과에 대해 살펴선다. 다만 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 예에 따른 건식 선별장치의 주요 부위의 개략적 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 건식 선별장치 데크의 경사 방향을 설명하기 위한 것이고, 도 4는 도 2에 도시된 건식 선별장치의 데크의 평면도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 건식 선별장치(100)는 데크(10), 진동유닛(미도시), 송풍유닛(미도시)을 구비한다.

데크(10)는 혼합물(이하, '분리대상물'이라 함)을 상호 분리하기 위한 것이다. 즉, 데크(10)의 상면으로 공급된 분리대상물은 비중의 차이에 따라 데크(10)의 상면 위에서 서로 진행하는 경로가 다르게 형성됨으로써 상호 분리된다.

본 발명의 첫 번째 특징은 데크(10)가 계단식으로 다단으로 형성된다는 점이다. 즉 본 실시예에서 데크는 전후방향 및 좌우방향으로 각각 경사지게 배치되는데, 데크(10)는 상부(18)와 하부(19)로 나누어지고, 상부(18)의 좌우방향 경사각이 하부(19)의 좌우방향 경사각보다 일정 각도(a)만큼 더 가파르게 형성되는데 특징이 있다. 여기서 각도의 차이는 대략 2~10°정도로 형성한다. 그리고 실시예에 따라서는 2단이 아니라, 3단 이상으로 형성될 수도 있다.

데크(10)의 경사방향은 도 3에 도시되어 있다. 도 3은 경사 방향을 명확하게 나타내기 위하여 경사가 전혀 없는 수평면(S)과 데크(10)의 경사방향과 동일한 경사면(G)을 도시한 것이다. 다만, 여기서 경사면(G)은 2단으로 형성된 데크(10)의 하부(19)에 대응되며, 상부(18)의 좌우방향 경사는 더 가파르다. 설명의 편의를 위해 도 3에서는 데크의 하부(19) 면을 기준으로 도시하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 데크(10)는 전후방향을 따라 뒤쪽이 앞쪽보다 일정 높이(h)만큼 높게 배치되며, 좌우방향을 따라서도 일측이 타측보다 일정 높이(r)만큼 높게 배치된다. 이에 따라 도 3의 경사면의 네군데 코너 중에서 상부 우측(1), 상부 좌측(2), 하부 우측(3) 및 하부 좌측(3) 순으로 높이가 점점 낮아진다. 데크(10)의 경사방향 및 각 부분의 높이도 위의 경사면(S)에 대응된다. 본 예에서 전후방향을 따르는 경사는 대략 수평면에 대하여 5°정도이며, 다른 예에서는 3~10°정도 기울어질 수 있다. 또한 좌우방향 경사는 수평면에 대하여 8°정도이며, 다른 예에서는 3~15°정도로 기울어질 수 있다.

참고로 본 예에서 분리대상물은 데크(10)의 상부측(u)으로 공급된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 요동 테이블의 데크(10)는 주로 직사각형의 평판 형태를 사용하였지만, 본 발명에서는 데크가 곡선형으로 형성된다. 데크를 계단식으로 형성한 것이 본 발명의 첫 번째 특징이며, 데크를 곡선형으로 형성한 것이 본 발명의 두 번째 특징이다.

데크(10)를 곡선형으로 만든 이유는 "생산성"과 "수율"을 향상시키기 위함이다. 여기서 생산성이란 동일한 시간 내에 더 많은 양을 분리하는 것을 의미한다. 물론 생산성 향상을 도모하면서도 기존의 장점인 정교한 분리도는 유지해야 한다.

본 발명에서는 분리도와 생산성을 함께 향상하기 위하여 비중이 큰 물질(예컨대 원광분쇄물에서는 맥석)이 데크(10) 위에서 체류하는 시간을 짧게 만들어서 빨리 배출시키고, 반면 타겟물질인 비중이 작은 물질(본 예에서는 석탄)은 체류 시간을 상대적으로 길게 하여 차등을 주는 방식을 개발하였다. 곡선형 데크를 이용하면 위와 같은 효과를 발휘할 수 있다.

도 4는 데크(10)를 위에서 바라본 평면도이다. 데크(10)는 전체적으로 곡선형으로 경기장 트랙처럼 일방향으로 굽어져 있다. 여기서 곡선형이라는 것은 모든 부분이 다 곡선이어야 한다는 것은 아니고, 일부 구간은 직선으로 형성될 수도 있고, 모든 구간이 짧은 직선으로 이어져 전체적으로 곡선일 수도 있다. 즉 위에서 바라본 상태(평면도)를 기준으로 전체적으로 일방향으로 휘어나가는 형상을 '곡선형'이라고 정의한 것이다.

데크(10)가 경기장 트랙처럼 일방향으로 굽어져 있기 때문에, 데크(10)에는 상단(u)에서부터 하단(d)까지의 경로가 짧게 형성되는 인코스부(11)와 길게 형성되는 아웃코스부(12)로 구획될 수 있다. 도면에는 인코스부(11)와 아웃코스부(12)의 경계를 임의의 점선(13)으로 표시하였다. 경사방향과 대응시켜서 보면 아웃코스부의 상측이 가장 높고, 인코스부의 상측이 두 번째로 높다. 이어서 인코스부(11)의 하측이 아웃코스부(12)의 하측보다 높다.

그리고 데크(10)에는 상면과 하면을 관통하는 복수의 관통공이 형성되어 데크(10)의 하부로부터 상방을 향해 공기가 분사된다. 종래의 데크는 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 관통공을 형성하였지만, 본 예에서는 데크(10)가 격자 형태의 스크린이기 때문에 그 자체로 관통공이 형성되어 있다. 데크(10)의 하측으로부터 상방으로 공기를 송풍할 수 있다.

데크(10)의 하부에는 공기를 분사할 수 있는 송풍유닛(미도시)이 설치된다. 송풍기, 팬 등 다양한 형태의 송풍유닛이 직접 데크 하부에 설치될 수도 있고, 송풍기 등은 외부에 설치되고 송풍관을 연결하여 공기를 분사할 수도 있다. 공기가 분사되면 비중(또는 무게)이 작은 물질이 큰 물질보다 상방향으로의 부상 정도에서 차이가 생긴다.

진동유닛(미도시)은 데크(10)를 수평방향으로 진동시키기 위한 것이다. 일정한 속도로 데크를 수평방향 진동시킬 수도 있지만, 바람직하게는 데크(10)가 요동운동(비대칭 차동운동)을 하도록 한다. 본 예에서 데크(10)는 좌우방향(인코스부 및 아웃코스부)으로 요동친다. 즉, 인코스부 측으로 접근할 때 보다 인코스부에서 다시 아웃코스부로 리턴되어 나올 때의 속도가 훨씬 빠르다. 점차 속도가 증대되면서 이동할 때의 속도보다 다시 리턴하는 속도가 더 빠르다. 요동 운동에 의하여 데크(10) 위의 분리대상물은 인코스측으로 이동되는 힘을 받게 된다. 진동유닛은 예컨대 실린더를 편심캠에 결합하여 사용하는 등 다양한 구성을 사용할 수 있다.

예컨대 본 발명에서 송풍유닛과 진동유닛은 본 출원인의 선행특허 제1295133호, 제0200487호 등에 개시된 구성들을 선택적으로 사용할 수 있으며, 그 외에도 해당 업계에서 사용하는 다양한 송풍유닛과 진동유닛을 사용할 수 있다. 송풍유닛을 이용한 송풍 구조 및 진동유닛을 이용하여 데크를 요동시키는 구조는 건식 요동 테이블에서 공지의 구성인 바 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

분리대상물을 데크(10)로 공급하기 위한 피더(20)는 데크(10)의 상측부(u)에 설치된다. 피더 역시 다양한 형태로 사용할 수 있다. 예컨대 호퍼 형태로 분리대상물을 데크 상면 위로 낙하시킬 수도 있고, 슬라이더 형태를 이용하여 공급할 수도 있다.

상기한 구성으로 이루어진 건식 선별장치에서 분리대상물은 중력과 데크의 요동운동에 의한 수평방향 힘(인코스부 방향)을 받게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 데크(10)가 전후방향 및 좌우방향으로 경사져 있기 때문에 분리대상물은 중력의 영향으로 경사방향을 따라 힘을 받는다. 또한 앞에서 언급한 바와 같이 좌우방향을 따라 인코스부 측으로 힘을 받는다. 중력과 요동에 의한 힘이 분리대상물을 이동시키는 2개의 힘이다. 그리고 데크의 하측으로부터 분사된 공기에 의하여 분리대상물은 상방으로 떠오르는 힘을 받는다. 위 3가지의 힘에 의하여 비중의 차이가 있는 물질들의 이동경로가 다르게 형성된다.

데크(10) 위에서 비중의 차이에 의하여 무거운 물질은 가라앉고, 가벼운 물질은 무거운 물질 위로 올라오게 된다. 공기의 부상력에 의한 영향은 가벼운 물질이 더 크기 때문에 가벼운 물질과 무거운 물질의 층분리는 가속화된다.

무거운 물질은 데크의 표면에 접촉되어 있기 때문에 요동운동에 의한 영향력을 가벼운 물질(무거운 물질 위에 놓이게 됨)에 비하여 크게 받는다. 즉, 한 번의 요동운동에 의해서 인코스부(11)측으로 이동하는 변위가 가벼운 물질보다 무거운 물질이 더 크다. 반면 중력에 의한 변위는 무거운 물질보다 오히려 가벼운 물질이 더 크다. 이러한 힘의 복합적 작용에 의하여 비중이 큰 물질과 작은 물질의 이동 경로는 서로 갈라지게 된다. 이러한 경로의 차이를 도 6에 표시하였다.

도 6에 화살표로 도시한 바와 같이, 분리대상물은 중력에 의한 경사방향(g, 좌측 상단에서 우측 하단 방향) 힘과, 요동운동에 의한 인코스쪽 수평방향(f)으로 힘을 받는다. 그리고 앞서 언급했듯이, 비중이 큰 물질은 요동운동에 의한 영향이 더 주도적이므로 수평방향(f)으로의 변위가 더 크게 나타나고, 비중이 작은 물질은 중력에 의한 영향이 더 주도적이므로 경사방향(g)으로의 변위가 더 크게 나타난다. 결국 비중이 큰 물질(사각점)들은 인코스부(11)의 측변을 향하게 되고, 비중이 작은 물질(삼각점)들은 아웃코스부(12)의 측변을 향하게 된다. 비중의 차이에 따라 이동 경로가 분리된다. 각 측변을 통해 데크(10)에서 낙하한 물질들은 데크 하부의 컨베이터 벨트 등 이송수단에 의하여 이송된다.

위와 같은 작용에서 한 가지 문제점은 비중이 크고 사이즈가 작은 물질과, 비중이 작고 사이즈가 큰 물질의 상호 분리이다. 기본적으로 건식 선별장치는 비중의 차이에 의하여 이동 경로가 서로 다르게 형성되도록 하는 것이지만, 실제에서는 대비되는 두 개의 물질의 무게가 동일한 경우에는 비슷한 경로로 이동하게 된다는점이다. 만약 데크로 공급되는 대상물이 모두 동일한 크기로 형성된다면 비중의 차이가 곧 무게의 차이가 되므로 아무런 문제가 없다. 그러나 서로 크기가 다르다면 비중과 함께 크기에 의해서도 무게가 달라진다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 데크를 다단으로 형성한 것이다. 데크(10)의 상부의 좌우방향 경사를 더 크게 하면, 중력에 의한 영향이 증대된다. 앞에서도 말했지만, 데크 위의 물질은 요동운동에 의한 수평방향 힘과 중력에 의한 경사방향 힘을 받게 되는데, 경사를 더 크게 형성하면 중력의 영향이 증대된다. 또한 데크의 저부로부터 분사된 공기에 의한 부상력은 동일한 무게의 두 개의 물질 중에서 공기가 접촉할 수 있는 면적이 더 큰 물질(즉 사이즈가 큰 물질)에 더 크게 작용한다.

이에 따라, 데크(10)의 상부(18)에서는 비중과 관계없이 크기가 큰 물질들이 주로 분리된다. 비중이 크고 크기도 큰 물질은 경사가 더 급하게 형성되었다고 하더라도 데크(10)의 표면에 접촉되어 있기 때문에 요동운동에 의한 힘이 주도적으로 작용하므로 경사방향에 의한 변위보다 수평방향으로의 변위가 더 크게 나타난다. 따라서 데크(10)의 상부(18)에서 인코스부 (11)로 빠르게 이동하여 배출된다. 또한 동일한 무게를 가지는 두 가지 물질, 즉 비중은 작지만 크기가 큰 A물질과, 비중이 크지만 크기가 작은 B물질을 상호 비교하면, A물질이 B물질에 비하여 공기에 의한 부상력을 더 크게 받고, 결과적으로 요동에 의한 힘보다 중력에 의한 힘의 작용을 더 우세하게 받는다. 이에 데크(10)의 상부(18)에서 아웃코스부(12)로 빠르게 이동하여 배출된다.

그리고 비중과 관계없이 작은 사이즈의 물질들은 데크(10)의 형상을 따라 진행하여 하부(19) 측으로 이동된다. 데크의 하부에서는 크지가 작고 비중이 서로 다른 물질들이 있는 바, 비중이 큰 물질들은 인코스부(11) 측으로, 비중이 작은 물질들은 아웃코스부(12) 측으로 이동되어 상호 선별된다.

결과적으로 사이즈가 큰 물질들은 데크(10)의 상부(18)에서 비중의 차이에 의하여 상호 분리되고, 사이즈가 작은 물질들은 데크(10)의 하부(19)에서 비중의 차이에 의하여 상호 분리될 수 있다. 이에 따라, 앞에서 언급한 문제점, 즉 비중은 다르지만 무게가 서로 비슷한 물질들 사이의 분리가 잘 이루어지지 않는 문제를 해결할 수 있다.

한편, 본 발명에서 두 번째 특징은 비중이 큰 물질이 배출되는 데크 인코스부(11)의 측변은 길이(N)가 아웃코스부(M)의 길이보다 짧다는 것이다. 이에 따라 비중이 큰 물질은 데크에 오래 머무르지 않고 금방 배출된다. 다르게 말하면 분리에 걸리는 시간이 짧아지는 바, 생산성이 증대된다. 반면, 비중이 작은 물질들은 진행 경로가 길게 형성되면서 데크에 오래 머물게 되고, 중력과 요동운동의 합력을 장시간 받게 되며, 특히 중력에 의한 영향을 주도적으로 받으면서 아웃코스측으로 서서히 이동함으로 정교한 분리가 가능해진다.

도 5는 도 2에 도시된 데크부를 포함할 수 있는 면적의 직사각형 형태의 데크와의 비교를 위한 도면이다. 본 발명에 따라 곡선형으로 데크(10)를 만들었을 때와, 이 데크(10)를 포함하는 직사각형(P) 전체를 데크로 만들었을 때를 비교하면, 비중이 작은 물질이 배출되는 아웃코스부(12)의 측변의 길이(M)이 직사각형의 측변의 길이(F)에 비하여 더 길게 형성되며, 반대로 비중이 큰 물질이 배출되는 인코스부(11)의 측변 길이는 직사각형의 측변보다 짧게 형성됨을 알 수 있다. 본 발명에서는 데크를 곡선형으로 형성하여 비중이 큰 물질은 빨리 데크에서 배출시켜 생산성을 향상시키고, 비중이 작은 타겟물질은 데크에 상대적으로 오래 머물게 하면서 정교한 선별이 가능해지도록 하였다. 종래의 사각형 형태의 데크에 비하여 생상성과 정교한 비중선별이 함께 가능하다는 이점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 기존의 요동 테이블에서 가장 큰 기술적 문제로 지적되었던 사항, 즉 비중은 다르지만 크기에 의해 무게는 상호 비슷한 물질 사이에 선별이 쉽지 않은 점을 해결하였다. 즉 데크를 상부와 하단의 2단으로 계단식으로 형성하고, 상부에서는 좌우방향 경사를 더 급격하게 형성함으로써 데크의 상부에서는 사이즈가 큰 물질들이 비중의 차이에 의하여 주로 선별되게 하였고, 하부에서는 사이즈가 작은 물질들이 비중의 차이에 의하여 선별되도록 하였다. 또한 데크를 곡선형으로 형성하여 동일 시간 내의 선별 처리량을 증대시켰다는 이점이 있다.

이상에서는 단일 데크를 구비하는 건식 선별장치에 대해서 설명하였다.

본 발명에서는 상기한 구성의 데크가 대칭적으로 한 쌍 구비되는 건식 선발장치(200)를 제공한다.

도 7은 도 2에 도시된 데크가 대칭적으로 한 쌍 구비된 건식 선별장치의 주요 부위의 개략적 사시도이며, 도 8은 도 7에 도시된 건식 선별장치의 데크부의 평면도이다.

도 7 및 도 8을 참고하면, 본 발명에서는 도 2 내지 도 6에서 설명한 구성으로 이루어진 데크(10)가 한 쌍 마련되어 상호 대칭적으로 배치되는 데크부(30)를 구비한다. 그리고 데크부(30)의 중앙 상측, 즉 한 쌍의 데크(10)의 사이에는 분리대상물을 데크(10)에 공급하기 위한 피더 (40)가 설치된다. 피더(40)는 호퍼 형태로 형성되며, 피더(40)의 하부에는 분리대상물을 한 쌍의 데크(10)로 분할하여 가이드하는 경사형 슬라이더(41,42)가 대칭적으로 설치된다.

진동유닛은 데크 별로 따로 설치될 수도 있지만, 본 예에서는 하나의 진동유닛, 예컨대 실린더가 양측의 데크에 함께 연결되어 요동운동을 인가할 수 있다. 송풍유닛 마찬가지로, 데크 별로 별도의 송풍기가 설치될 수도 있지만, 외부에 송풍유닛을 마련하고 송풍기에서 배출된 가압 공기를 한 쌍의 데크 하부로 각각 안내하는 송풍관을 설치한다.

도 7 및 도 8에 도시된 건식 선별장치(200)의 구성은 모두 앞에서 설명한 건식 선별장치(100)와 동일한 바 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다. 이렇게 한 쌍의 데크를 사용하면 하나의 진동유닛, 송풍유닛을 이용하여 복수의 데크를 운용할 수 있는 바, 훨씬 경제적으로 장비를 설치할 수 있고 공간 사용 효율도 향상된다는 이점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 건식 선별장치는 데크를 경기장의 트랙처럼 곡선형으로 형성하여, 비중이 큰 물질은 경로가 짧은 인코스부측으로 배출되게 하고, 비중이 작은 물질은 경로가 긴 아웃코스부 측으로 배출되게 한다. 비중이 무거운 물질들은 데크에 머무르는 시간이 짧아지면서 단위 시간당 처리량, 즉 생산성이 향상된다. 또한 비중이 작은 물질들은 데크에 오래 머물면서 보다 정교한 선별이 가능해진다는 이점이 있다.

미설명한 참조번호 50은 피더로부터 유출된 대상물을 수집하기 위한 가이드이다.

위에서는 본 발명에 따른 데크가 곡선형인 것으로 설명하였으나, 이는 최적 실시예에 관한 것이며, 본 발명의 첫 번째 특징은 데크가 계단형으로 다단식으로 형성된 것이다. 이에 데크가 곡선형이 아닌 기존과 같은 사각형으로 형성되어도 데크의 상측과 하측 또는 구간별로 좌우방향 경사를 다르게 형성하였다면 본 발명에 포함될 수 있다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

100,200 ... 건식 선별장치
10 ... 데크, 11 ... 인코스부, 12 ... 아웃코스부
13 ... 가상의 경계선, 18 ... 데크 상부, 19 ... 데크 하부
u ... 데크 상측부, d .. 데크 하측부
20,40 ... 피더, 30 ... 데크부, 41,42 ... 슬라이더

Claims (7)

1. 전후방향 및 좌우방향으로 경사지게 배치되며, 상면과 하면을 관통하는 복수의 관통공이 형성되며, 상면으로 공급되며 서로 다른 비중을 가지는 물질이 혼합되어 있는 분리대상물은 비중의 차이에 따라 서로 다른 경로로 이동하여 선별되도록 하는 데크;
   상기 데크를 수평방향으로 진동시키는 진동유닛; 및
   상기 관통공을 통해 상기 데크의 상방으로 공기를 분사하는 송풍유닛;을 구비하며,
   상기 데크는 상측이 하측보다 좌우방향 경사가 더 크도록 계단식으로 형성되며,
   상기 데크는 일측으로 굽어진 곡선형으로 형성되어 상단에서 하단까지의 경로가 짧게 형성되는 인코스부와 길게 형성되는 아웃코스부로 구획되며, 상기 아웃코스부의 상단, 인코스부의 상단, 인코스부의 하단 및 아웃코스부의 하단의 순서로 높이가 낮아지게 배치되어, 상기 분리대상물은 비중의 차이에 의하여 양측으로 갈라져 상대적으로 무거운 물질은 상기 인코스부의 측면을 통해 배출되고, 상대적으로 가벼운 물질은 상기 아웃코스부의 측면을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 건식 선별장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 데크는 중앙부에서 경사가 달라져서 2단으로 형성되는 것을 특징으로 하는 건식 선별장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 데크는 상변부와, 상기 상변부의 양측으로부터 각각 일측으로 굽어지게 배치되는 외측변부 및 내측변부 및 상기 외측변부와 내측변부의 양단이 연결된 하변부로 나누어지며,
   상기 내측변부가 외측변부에 비하여 길이가 짧으며, 상기 분리대상물 중 상대적으로 무거운 물질은 상기 내측변부를 통해 배출됨으로써 상기 데크에 머무는 체류시간이 가벼운 물질에 비하여 짧은 것을 특징으로 하는 건식 선별장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 데크는 상변부와, 상기 상변부의 양측으로부터 각각 일측으로 굽어지게 배치되는 외측변부 및 내측변부 및 상기 외측변부와 내측변부의 양단이 연결된 하변부로 나누어지며,
   상기 데크에서 가장 긴 길이를 가지는 상기 외측변부가 대각선 방향으로 배치되도록 하여 상기 데크의 전체를 덮을 수 있는 가상의 직사각형을 상정하였을 때, 상기 외측변부의 길이가 상기 가상의 직사각형의 장변의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 건식 선별장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 데크의 상단부 위에 설치되어 상기 데크의 상면으로 상기 분리대상물을 공급하는 피더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 건식 선별장치.
7. 청구항 제1항, 제2항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 상기 데크가 상호 대칭되게 한 쌍 배치되는 데크부;
   상기 데크부의 한 쌍의 데크를 함께 또는 선택적으로 수평방향으로 진동시키는 진동유닛;
   상기 한 쌍의 데크에 각각 형성된 관통공을 통해 상기 데크의 상방으로 공기를 분사하는 송풍유닛; 및
   상기 한 쌍의 데크의 중앙에 설치되어 상기 한 쌍의 데크로 함께 또는 선택적으로 상기 분리대상물을 공급하는 피더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 건식 선별장치.
   

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