KR102462313B1 - 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 배터리를 파쇄 및 분쇄하고 기계적으로 배터리의 각 구성 물질들을 분리 배출하므로, 구성 물질의 분리 회수를 위한 화학 공정이 필요치 않아 환경 친화적인 배터리 자원 재활용이 가능한 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템에 관한 것이다.

Description

리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템{Li-ion battery recycling system}
본 발명은 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 환경 오염의 원인 중 하나인 폐 리튬 이온 배터리를 재활용하여 환경 오염을 방지하되, 배터리를 기계적 장치에 의해 파쇄, 분쇄 및 각 구성 물질들의 분리 배출이 가능하므로, 구성 물질의 분리 회수를 위한 화학 공정이 필요치 않아 환경 친화적인 배터리 자원 재활용이 가능한 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템에 관한 것이다.
리튬이온전지(Lithium ion battery)는 이차 전지의 일종으로서, 방전 과정에서 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 전지이다. 리튬이온전지는 충전 및 재사용이 가능한 전지로, 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자가방전이 일어나는 정도가 작기 때문에 시중의 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 전기자동차 산업 그리고 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이다.
이러한 리튬이온전지는 충방전이 가능하고, 비교적 수명이 길기는 하지만, 수명이 대략 2년에서 전기자동차용 셀로 제작되어도 10년 미만인 소모품이기 때문에 사용량의 증가와 함께 폐기량도 증가하고 있다.
리튬이온전지는 크게 양극, 음극, 전해질의 세 부분으로 나눌 수 있는데, 다양한 종류의 물질들이 이용될 수 있다. 특히, 리튬이온전지 소재비의 35%를 차지하는 양극활물질에 따라 리튬이온전지는 리튬니켈코발트망간 산화물(NCM), 리튬니켈코발트알루미늄 산화물(NCA), 리튬코발트산화물(LCO), 리튬망간 산화물(LMO) 및 리튬철인산화물(LFP) 전지 등이 있으며, 이들 중 주로 사용되는 NCM 전지는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)의 삼원합금물질을, NCA 전지는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 알루미늄(Al)의 삼원합금 물질을, LCO 전지는 리튬(Li) 및 코발트(Co) 산화물을 양극재로 각각 사용하는 전지이다.
리튬은 희소 금속으로 그 매장량이 충분하지 않기 때문에, 리듐이온전지에 대한 수요가 늘어나면서 그 고갈 가능성이 지속적으로 제기되는 상황이다. 또한, 폐리튬이온전지는 단순 폐기처분이 곤란한 환경유해물질을 다량으로 포함하고 있으므로 폐리튬이온전지를 재활용함으로써 환경오염을 방지하고 경제성을 높여 자원의 효율적 이용을 도모할 수 있다.
KR10-1800842(등록번호) 2017.11.17.
본 발명은, 환경 오염의 원인 중 하나인 폐 리튬 이온 배터리를 재활용하여 환경 오염을 방지하되, 배터리를 기계적 장치에 의해 파쇄, 분쇄 및 각 구성 물질들의 분리 배출이 가능하므로, 구성 물질의 분리 회수를 위한 화학 공정이 필요치 않아 환경 친화적인 배터리 자원 재활용이 가능한 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 블랙 파우더 주 분리 배출부가 다단으로 구성된 자재 수집기 및 스트레이너를 포함하고, 스트레이너 사이에 분쇄물을 더욱 잘게 분쇄하는 연마기(510)가 구비되어 두 스트레이너간 입자 크기를 나누어 분리할 수 있으므로 블랙 파우더의 회수 효율을 증대시킬 수 있는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 제1자재 수집기(410), 제2자재 수집기(520), 또는, 제3자재 수집기(630)의 내통(20) 내부에 보조 회수부(30)가 구비되어서 후단의 집진부(700)로 향하는 블랙 파우더의 양을 저감시킴으로서 집진부(700)의 유지 관리 주기를 연장시킬 수 있는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 필터 몸체(32)의 필터 홀(32a)에 끼이거나 부착된 분쇄물을 승강 스크리퍼(34)의 망체(34b)가 승강하며 분리시키므로, 필터 홀(32a)이 막혀 기류의 흐름이 정체되는 현상을 줄여 전체적인 분리 회수 동작에 악영향을 주는 것을 최소화하는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 승강 스크리퍼(34)의 승강 뿐만 아니라 승강 스크리퍼(34)의 회전이 가능하여 필터 홀(32a)에 끼인 분쇄물을 더욱 효과적으로 분리시킬 수 있는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 배터리를 알루미늄의 용융점 초과 구리의 용융점 미만의 온도로 가열하는 가열부; 상기 가열부에서 가열된 배터리를 공급받아 파쇄하며, 소정량의 세퍼레이터를 상승 기류를 이용하여 분리시키고 파쇄물을 후단에 제공하는 파쇄기(100); 상기 파쇄기(100)에서 파쇄된 파쇄물을 기류를 이용하여 세퍼레이터와 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하고, 배출되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 파쇄물을 후단에 제공하는 기류 분리 수집기(200); 상기 파쇄기(100) 및 상기 기류 분리 수집기(200)로부터 세퍼레이터를 공급받아 세퍼레이터를 포집하는 세퍼레이터 수집기(120); 상기 기류 분리 수집기(200)를 거친 파쇄물을 제공받아 이 중 자성 금속을 분리하여 배출하고 나머지를 후단에 제공하는 자력 선별기(300); 상기 자력 선별기(300)를 거친 파쇄물을 분쇄하여 공압 펌프의 기류에 편승시켜 후단에 제공하는 분쇄기(310)와, 사이클론 포집기 형태로서 상기 분쇄기(310)로부터 분쇄물을 제공받아 소정량의 블랙 파우더를 상방으로 분리시키고, 분리되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 하방으로 낙하시키는 분석기(400)와, 상기 분석기(400)의 상방으로 분리된 블랙 파우더의 소정량을 분리하여 배출하는 제1자재 수집기(410)를 포함하는 블랙 파우더 주 분리 배출부; 상기 블랙 파우더 분리 배출부로부터 분쇄물을 제공받아 알루미늄, 구리, 블랙 파우더를 각각 분리하여 배출하고 소정량의 블랙 파우더를 후단에 제공하는 비중 선별기(610); 상기 비중 선별기(610)로부터 블랙 파우더를 제공받아 하방으로 낙하 분리시키는 제3자재 수집기(630); 상기 세퍼레이터 수집기(120) 후단에 구비되어 상기 세퍼레이터 수집기(120)를 통과한 기류의 이물질을 포집하는 제1펄스 집진기(710)와, 상기 제1자재 수집기(410) 후단에 구비되어 상기 제1자재 수집기(410)를 통과한 기류의 이물질을 포집하는 제2펄스 집진기(720)와, 상기 제3자재 수집기(630) 후단에 구비되어 상기 제3자재 수집기(630)를 통과한 기류의 이물질을 포집하는 제4펄스 집진기(740)를 포함하는 집진부(700); 상기 집진부(700)의 후단에 구비되어 상기 집진부(700)를 통과한 공기를 정화하는 정화부(800);를 포함한다.
또한, 본 발명은, 상기 파쇄기(100)로부터 제공된 파쇄물을 상기 기류 분리 수집기(200)에 제공하는 이송기(201);를 포함하되, 상기 이송기(201)는 스크류 컨베이어 형태로 형성되어 파쇄물을 교반하며 이송하고, 상단과 측면이 폐쇄된 형태로서 상단이 상기 세퍼레이터 수집기(120)와 연통된다.
또한, 본 발명의 상기 블랙 파우더 주 분리 배출부는, 상기 분석기(400)의 하방으로 낙하된 분쇄물 중 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하고, 배출되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 후단에 제공하는 제1스트레이너(500)와, 상기 제1스트레이너(500)로부터 분쇄물을 제공받아 소정 크기 미만으로 재분쇄하여 공압 펌프의 기류에 편승시켜 후단에 제공하는 연마기(510)와, 상기 연마기(510)로부터 분쇄물을 제공받아 후단에 제공하는 제2자재 수집기(520)와, 상기 제2자재 수집기(520)로부터 분쇄물을 제공받아 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하고, 배출되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 후단에 제공하는 제2스트레이너(600)를 포함하고, 상기 집진부(700)는, 상기 제2자재 수집기(520) 후단에 구비되어 상기 제2자재 수집기(520)를 통과한 기류의 이물질을 포집하는 제3펄스 집진기(730)를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 제1자재 수집기(410), 상기 제2자재 수집기(520), 또는, 상기 제3자재 수집기(630)는 분쇄물이 공기와 함께 외통(10)으로 유입되고, 상기 외통(10)과 내통(20) 사이를 회전하면서 소정량의 분쇄물이 상기 외통(10)의 내주연을 타고 상기 외통(10)의 하방으로 낙하하고, 나머지 분쇄물이 기류를 타고 상기 내통(20)의 내측 공간을 통해 상방으로 이동되는 사이클론 포집기 형태를 가지며, 상기 제1자재 수집기(410), 상기 제2자재 수집기(520), 또는, 상기 제3자재 수집기(630)의 내통(20) 내부에 설치되어 상기 내통(20)을 통해 빠져나가는 기류에 편승된 분쇄물의 소정량을 회수하여 상기 외통(10)의 하방으로 낙하시키는 보조 회수부(30);를 포함하며, 상기 보조 회수부(30)는, 상기 외통(10)의 상면으로부터 내측 하방으로 여장되는 복수의 지지대(31)와, 상기 지지대(31)의 하단에 결합되되 하부가 개구되고 측면에 복수의 필터 홀(32a)이 천공되며 상기 내통(20)과 이격되는 필터 몸체(32)와, 상기 필터 몸체(32)에 내접하고 필터 몸체(32)의 내측에서 상하로 승강되는 승강 스크리퍼(34)를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 승강 스크리퍼(34)는, 상면과 측면이 폐쇄되고 측면이 상기 필터 몸체(32)에 내접하는 승강 몸체(34a)와, 상기 승강 몸체(34a)의 하방으로 연장되며 상기 필터 몸체(32)에 내접하는 망체(34b)를 포함하여서, 상기 필터 몸체(32)의 상기 필터 홀(32a)에 분쇄물이 끼어 상기 승강 스크리퍼(34) 내부의 압력이 상승하면 상기 승강 스크리퍼(34)가 상승하고, 상기 승강 스크리퍼(34)의 망체(34b)가 상승하며 상기 필터 홀(32a)에 끼어있는 분쇄물을 상기 필터 홀(32a)로부터 분리시키면 상기 필터 홀(32a)을 통해 상기 승강 스크리퍼(34) 내부의 공기가 빠져나가 상기 승강 스크리퍼(34)가 하강한다.
또한, 본 발명은, 상기 필터 몸체(32)의 상면 하단으로부터 하방으로 편향되게 설치된 복수의 판형 탄성체(33); 상기 승강 스크리퍼(34)의 상단에 결합되며, 상기 승강 스크리퍼(34)의 상승시에 상기 판형 탄성체(33)에 접촉되는 톱니 형상의 돌기가 방사상으로 형성된 회전 전달판(35);을 포함한다.
본 발명은, 환경 오염의 원인 중 하나인 폐 리튬 이온 배터리를 재활용하여 환경 오염을 방지하되, 배터리를 기계적 장치에 의해 파쇄, 분쇄 및 각 구성 물질들의 분리 배출이 가능하므로, 구성 물질의 분리 회수를 위한 화학 공정이 필요치 않아 환경 친화적인 배터리 자원 재활용이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 블랙 파우더 주 분리 배출부가 다단으로 구성된 자재 수집기 및 스트레이너를 포함하고, 스트레이너 사이에 분쇄물을 더욱 잘게 분쇄하는 연마기(510)가 구비되어 두 스트레이너간 입자 크기를 나누어 분리할 수 있으므로 블랙 파우더의 회수 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 제1자재 수집기(410), 제2자재 수집기(520), 또는, 제3자재 수집기(630)의 내통(20) 내부에 보조 회수부(30)가 구비되어서 후단의 집진부(700)로 향하는 블랙 파우더의 양을 저감시킴으로서 집진부(700)의 유지 관리 주기를 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 필터 몸체(32)의 필터 홀(32a)에 끼이거나 부착된 분쇄물을 승강 스크리퍼(34)의 망체(34b)가 승강하며 분리시키므로, 필터 홀(32a)이 막혀 기류의 흐름이 정체되는 현상을 줄여 전체적인 분리 회수 동작에 악영향을 주는 것을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 승강 스크리퍼(34)의 승강 뿐만 아니라 승강 스크리퍼(34)의 회전이 가능하여 필터 홀(32a)에 끼인 분쇄물을 더욱 효과적으로 분리시킬 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템의 개략도.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템의 보조 회수부의 분리 사시도.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템의 보조 회수부가 설치된 단면도.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템의 보조 회수부의 사용 상태도.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템의 보조 회수부가 설치된 단면도.
이하에서, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은, 도1 내지 도5에 도시된 바와 같이, 배터리를 가열하는 가열부와, 가열부에서 가열된 배터리를 공급받아 파쇄하는 파쇄기(100)와, 파쇄기(100)에서 파쇄된 파쇄물을 기류를 이용하여 세퍼레이터와 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하는 기류 분리 수집기(200)와, 파쇄기(100) 및 기류 분리 수집기(200)로부터 세퍼레이터를 공급받아 세퍼레이터를 포집하는 세퍼레이터 수집기(120)와, 기류 분리 수집기(200)를 거친 파쇄물을 제공받아 이 중 자성 금속을 분리하여 배출하는 자력 선별기(300)와, 자력 선별기(300)를 거친 파쇄물 중 블랙 파우더의 소정량을 분리하여 배출하는 블랙 파우더 주 분리 배출부와, 블랙 파우더 분리 배출부로부터 분쇄물을 제공받아 알루미늄, 구리, 블랙 파우더를 각각 분리하여 배출하는 비중 선별기(610)와, 세퍼레이터 수집기(120), 블랙 파우더 주 분리 배출부, 비중 선별기(610)를 거친 공기의 이물질을 포집하는 집진부(700)와, 집진부(700)를 통과한 공기를 정화하는 정화부(800)를 포함하여 구성된다.
리튬 이온 배터리는 알루미늄 박에 리튬, 코발트, 니켈 등을 도포한 양극재와, 동박에 흑연 등을 도포한 음극재, 전해액, 세퍼레이터 등으로 구성된다. 이러한 양극재와 음극재 사이를 리튬 이온이 이동함으로써 전지로서의 역할을 하게 되는 것이다.
이러한 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 방법으로는 크게 물리적 분리 방식의 건식과, 화학 약품을 통한 환원 작용을 이용한 습식 방식이 활용된다. 본 발명은 건식 처리 방식에 대한 발명으로서, 우선 원자재인 배터리를 가열하는 공정이 이루어진다.
가열 공정을 위한 가열부는 배터리를 800도씨 정도의 온도로 가열한다. 가열 과정에서 배터리에 포함되어 있는 전해액 등의 유해 물질의 제거 및 기화를 실시한다. 또한, 동시에 세퍼레이터 등의 가연물의 일부 제거가 이루어지도록 하고, 알루미늄 박의 용융을 실시한다. 따라서, 가열부의 가열 온도 역시 알루미늄의 녹는 점인 660도씨 이상이고 구리의 녹는 점인 1,085도씨 이하인 800도씨 정도의 온도가 선택되는 것이다. 이때, 가열부의 가열 온도라 함은 가열시의 배터리 주변의 기체 온도를 뜻한다. 가열부에서 가열이 끝난 배터리는 전송기(101)를 통해 파쇄기(100)에 제공된다.
전송기(101)는 가열부로부터 가열이 끝난 배터리, 즉, 원자재를 파쇄기(100)에 전송하는 역할을 한다. 이러한 전송기(101)는 컨베이어 형태일수도 있고, 버킷 형태일수도 있으며, 또는, 스크류 이송기(201) 형태일수도 있다.
전송기(101)는 통상 지상으로부터 수 미터 상부에 위치한 파쇄기(100)의 투입구에 원자재를 투입하기 위하여 파쇄기(100)까지 오르막 형태를 갖도록 구성될 수 있으나 수평 또는 수직적 구조를 가질 수 있으며 그 형태를 한정하는 것은 아니다.
파쇄기(100)는 전송기(101)로부터 공급된 원자재를 파쇄하여 잘게 부수는 역할을 한다. 이러한 파쇄기(100)에서는 배터리의 구성물들이 편(片) 형태로 파쇄되나, 알루미늄의 경우 덩어리진 형태로 파쇄될 수 있으며 구성물들의 파쇄 형태가 일률적이지 않을 수 있다.
파쇄기(100)의 상방에는 파이프 형태의 제1세퍼레이터 회수 라인이 연통되며, 이러한 제1세퍼레이터 회수 라인에는 부압이 형성되어서 파쇄된 세퍼레이터가 상방으로 부유하게 된다. 부유된 세퍼레이터는 제1세퍼레이터 회수 라인을 타고 주 세퍼레이터 회수 라인(110)을 통해 세퍼레이터 수집기(120)로 이동된다.
파쇄기(100)는 한 번의 파쇄로 모든 원자재를 고르게 파쇄하기 어렵기 때문에 여러 가지 파쇄 방법이 활용될 수 있다. 예를 들어, 파쇄기(100)를 거치고 나온 파쇄물을 망체를 이용하여 일정 크기 미만으로 파쇄된 파쇄물은 다음 공정으로 통과시키고 망체를 통과 못한 파쇄물은 다시 파쇄기(100)의 상부로 재투입하여 파쇄하는 방법이 활용될 수 있고, 파쇄기(100)를 직렬로 복수 구비하여 1차 파쇄시 파쇄되지 않은 파쇄물에 대하여 2차 파쇄시에 파쇄될 수 있도록 하는 방법이 활용될 수 있다.
본 발명에서는 파쇄기(100)를 상하 직렬로 복수 구비하는 방법이 활용되며, 1차 파쇄기와, 1차 파쇄기의 하방에 구비되어 1차 파쇄기로부터 파쇄된 파쇄물을 재차 파쇄하는 2차 파쇄기를 포함하여 구성된다. 이 경우 제1세퍼레이터 회수 라인은 1차 파쇄기의 상단에 연통된다.
파쇄기(100)로부터 파쇄된 원자재 파쇄물은 이송기(201)를 통해 기류 분리 수집기(200)로 이송되는데, 이 과정에 이송기(201)에서 세퍼레이터가 추가 회수된다. 세퍼레이터의 회수는 이송기(201)에 제2세퍼레이터 회수 라인을 연통시키고 제2세퍼레이터 회수 라인에 부압을 형성하여 세퍼레이터가 제2세퍼레이터 회수 라인에 빨려들어가는 방법을 활용한다. 이를 위하여 이송기(201)는 상단과 측면이 폐쇄된 형태로 구성되며, 제2세퍼레이터 회수 라인에 형성된 부압이 파쇄물에 전해질 수 있는 구조로 구성된다.
이송기(201)는 스크류 컨베이어 형태로 구성될 수 있으며, 스크류를 편 형태로 형성하거나 또는 스크류 사이에 회전축과 이격된 교반 막대를 구비하여서, 회전시 파쇄물을 교반할 수 있는 구조가 추가될 수 있다. 이를 통해 파쇄물 사이에 눌려있던 세퍼레이터가 교반되며 상방에 노출될 수 있고, 상방에 노출된 즉시 부압에 의해 제2세퍼레이터 회수 라인으로 빨려들어가게 된다.
제2세퍼레이터 회수 라인은 이송기(201)의 복수 지점에 연통될 수 있으며, 다만 부압이 분산되는 것을 방지하기 위해 3개소 이내의 지점에 연통되는 것이 바람직하나 이를 한정하는 것은 아니다.
한편, 제1세퍼레이터 회수 라인 및 제2세퍼레이터 회수 라인을 따라 흡입된 세퍼레이터들은 주 세퍼레이터 회수 라인(110)을 통해 세퍼레이터 수집기(120)에 도달된다. 세퍼레이터 수집기(120)에서는 주 세퍼레이터 회수 라인(110)을 통해 이동된 세퍼레이터들을 포집하고, 세퍼레이터와 함께 흡입된 미세 분진들은 파이프 형태의 제1집진 라인(111)을 통해 제1펄스 집진기(710)로 이동된다.
이송기(201)로부터 이송된 파쇄물은 기류 분리 수집기(200)에 공급된다. 기류 분리 수집기(200)는 공압 펌프에 의해 내부에 공기의 흐름이 생성되고 이러한 기류의 흐름에 의해 무게가 가벼운 세퍼레이터 또는 미세하게 분쇄된 블랙 파우더가 상방으로 떠오르게 된다. 이때 세퍼레이터는 미세하게 분쇄된 블랙 파우더보다 더 위로 떠오르고, 미세하게 분쇄된 블랙 파우더는 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 또는 비교적 큰 크기로 파쇄된 블랙 파우더보다는 높에 떠오르며, 니켈, 알루미늄, 구리, 또는 비교적 큰 크기로 파쇄된 블랙 파우더는 가장 아래로 떨어지게 된다. 따라서, 기류 분리 수집기(200)의 상단에는 제3세퍼레이터 회수 라인이 연통되어 떠오른 세퍼레이터를 흡입하여 세퍼레이터 수집기(120)로 보낼 수 있도록 구성된다. 그리고, 미세하게 분쇄된 블랙 파우더는 그보다 큰 입자와 분리되어 별도의 배출구로 배출된다. 이 과정에서 분리되어 배출되는 블랙 파우더는 전체 블랙 파우더의 약 10% 내외가 된다.
기류 분리 수집기(200)를 거친 파쇄물들은 자력 선별기(300)에 공급된다. 자력 선별기(300)는 공급된 파쇄물 중에서 자력에 흡착되는 성질의 물질들을 분리하는 역할을 한다. 배터리의 파쇄물 중 자력에 흡착되는 성질의 물질은 니켈이며, 자력 선별기(300)에서 니켈의 100%가 회수된다.
자력 선별기(300)를 거친 파쇄물은 후단의 블랙 파우더 주 분리 배출부에 제공되어 전체 블랙 파우더의 상당량이 회수된다. 바람직하게는 블랙 파우더 주 분리 배출부에서 전체 블랙 파우더의 약 86%가 회수된다. 블랙 파우더는 양극재인 리튬 코발트 산화물, 음극재인 흑연 분말 등이 섞인 형태로서, 그 자체가 재활용 자원으로서 저장, 유통, 관리될 수 있으며, 본 발명에 속한 공정이 아닌 다른 공정에서 적절히 산화 환원 과정을 거치며 리튬, 코발트, 흑연이 분리 회수될 수 있다.
이러한 블랙 파우더 주 분리 배출부는, 자력 선별기(300)를 거친 파쇄물을 분쇄하여 공압 펌프의 기류에 편승시켜 후단에 제공하는 분쇄기(310)와, 사이클론 포집기 형태로서 분쇄기(310)로부터 분쇄물을 제공받아 소정량의 블랙 파우더를 상방으로 분리시키고, 분리되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 하방으로 낙하시키는 분석기(400)와, 분석기(400)의 상방으로 분리된 블랙 파우더의 소정량을 분리하여 배출하는 제1자재 수집기(410)와, 분석기(400)의 하방으로 낙하된 분쇄물 중 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하고, 배출되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 후단에 제공하는 제1스트레이너(500)와, 제1스트레이너(500)로부터 분쇄물을 제공받아 소정 크기 미만으로 재분쇄하여 공압 펌프의 기류에 편승시켜 후단에 제공하는 연마기(510)와, 연마기(510)로부터 분쇄물을 제공받아 후단에 제공하는 제2자재 수집기(520)와, 제2자재 수집기(520)로부터 분쇄물을 제공받아 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하고, 배출되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 후단에 제공하는 제2스트레이너(600)를 포함하여 구성된다.
이러한 블랙 파우더 주 분리 배출부의 구성을 상세히 살펴보면, 우선 자력 선별기(300)를 거친 파쇄물에는 블랙 파우더와, 알루미늄, 그리고 구리만이 남게 된다. 이들을 분리하기 위하여 우선 자력 선별기(300)를 거친 파쇄물을 보다 잘게 균일하게 파쇄하는 과정이 요구된다. 따라서, 자력 선별기(300)의 후단에는 자력 선별기(300)를 거친 파쇄물을 분쇄하는 분쇄기(310)가 구비된다.
분쇄기(310)에서 다시 한번 분쇄된 원자재, 즉, 분쇄물은 분석기(400)로 공급된다. 이때, 분쇄물은 고속으로 흐르는 기류에 편승하여 분석기(400)로 공급되며, 원심력에 의해 입자가 무거운 분쇄물과 입자가 가벼운 분쇄물로 분리된다.
이를 위한 분석기(400)는 사이클론 포집기 형태를 가지며, 분석기(400)의 외통으로 비스듬히 유입된 분쇄물이 원심력에 의해 외통과 내통 사이를 회전하면서 입자가 크거나 무거운 분쇄물은 외통의 내주연을 타고 하방으로 낙하하고, 입자가 작고 가벼운 분쇄물은 분석기(400)의 내통을 따라 기류를 타고 상방으로 이동된다. 그리고, 분석기(400)의 내통을 따라 상방으로 이동된 분쇄물은 분석기(400) 후단의 제1자재 수집기(410)에서 한 번 더 걸러진다.
제1자재 수집기(410)는 분석기(400)와 마찬가지로 사이클론 포집기 형태를 가지며, 입자가 작아 분석기(400)에서 포집되지 못하고 분석기(400)의 내통을 따라 상방으로 이동한 분쇄물을 다시 포집한다. 이 과정에서 전체 블랙 파우더의 6%가 제1자재 수집기(410)의 외통(10) 내주연을 따라 하방으로 낙하되어 회수된다. 그리고, 제1자재 수집기(410)의 내통(20)은 제2집진 라인(411)을 통해 제2펄스 집진기(720)에 연통되어서, 제1자재 수집기(410)를 통과한 공기 중의 미세 분진들이 제2펄스 집진기(720)로 이동된다.
분석기(400)의 외통을 타고 낙하한 분쇄물은 제1스트레이너(500)에 의해 블랙 파우더와 기타 분쇄물이 분리된다. 이때, 제1스트레이너(500)에 의해 분리되어 배출되는 블랙 파우더는 전체 블랙 파우더의 약 50%를 차지한다.
제1스트레이너(500)에서 배출되지 못한 잔여 분쇄물들은 제1스트레이너(500)의 후단에 위치된 연마기(510)에 제공된다. 이러한 연마기(510)에 제공되는 잔여 분쇄물에는 제1스트레이너(500)에서 분리되지 못한 블랙 파우더와, 구리, 알루미늄이 포함되어 있다. 연마기(510)는 잔여 분쇄물을 더욱 잘고 균일하게 부수는 역할을 한다.
연마기(510)에서 분쇄된 잔여 분쇄물은 다시 고속으로 흐르는 기류에 편승하여 제2자재 수집기(520)로 공급된다. 제2자재 수집기(520)는 사이클론 포집기 형태를 가지며, 제2자재 수집기(520)의 외통(10)으로 비스듬히 유입된 분쇄물이 원심력에 의해 외통(10)과 내통(20) 사이를 회전하면서 입자가 크거나 무거운 분쇄물은 외통(10)의 내주연을 타고 하방으로 낙하하고, 입자가 작고 가벼운 분쇄물은 제2자재 수집기(520)의 내통(20)을 따라 기류를 타고 상방으로 이동된다. 그리고, 제2자재 수집기(520)의 내통(20)을 따라 상방으로 이동된 분쇄물은 제2자재 수집기(520)의 내통(20)에 연통된 제3집진 라인(521)을 통해 제3펄스 집진기(730)로 이동된다.
제2자재 수집기(520)의 외통(10) 내주연을 타고 하방으로 낙하된 분쇄물은 제2스트레이너(600)에 제공된다. 분쇄물은 제2스트레이너(600)에 의해 블랙 파우더와 기타 분쇄물이 다시 분리된다. 이때, 제2스트레이너(600)에 의해 분리되어 배출되는 블랙 파우더는 전체 블랙 파우더의 약 30%를 차지한다.
제2스트레이너(600)에서 대부분의 블랙 파우더가 분리되어 배출되고, 알루미늄, 구리, 그리고 미량의 블랙 파우더가 비중 선별기(610)로 제공된다.
비중 선별기(610)는 블랙 파우더 주 분리 배출부의 제2스트레이너(600)에서 제공된 잔여 분쇄물의 알루미늄, 구리, 블랙 파우더를 분리 배출하는 역할을 한다. 이러한 비중 선별기(610)는 블랙 파우더, 구리, 알루미늄을 비중에 따라 선별하는 것으로, 진동 및 바람을 이용하여 구리와 알루미늄을 서로 다른 방향으로 배출하고 블랙 파우더는 상부로 이동되어 제3자재 수집기(630)에 제공된다.
이를 위하여 비중 선별기(610)의 상단에 파이프 형태의 제3자재 수집 라인이 연통되며, 제3자재 수집 라인은 제3자재 수집기(630)에 연통된 메인 자재 수집 라인에 연통된다. 그리고, 메인 자재 수집 라인은 제1스트레이너(500)의 상단에 연통된 파이프 형태의 제1자재 수집 라인과, 제2스트레이너(600)의 상단에 연통된 파이프 형태의 제2자재 수집 라인을 포함하는 보조 자재 수집 라인(620)에 연통될 수 있다.
제3자재 수집기(630)는 사이클론 포집기 형태를 가지며, 제3자재 수집기(630)의 외통(10)으로 비스듬히 유입된 분쇄물이 원심력에 의해 외통(10)과 내통(20) 사이를 회전하면서 입자가 크거나 무거운 분쇄물은 외통(10)의 내주연을 타고 하방으로 낙하하고, 입자가 작고 가벼운 분쇄물은 제3자재 수집기(630)의 내통(20)을 따라 기류를 타고 상방으로 이동된다. 그리고, 제3자재 수집기(630)의 내통(20)을 따라 상방으로 이동된 분쇄물은 제3자재 수집기(630)의 내통(20)에 연통된 제4집진 라인(631)을 통해 제4펄스 집진기(740)로 이동된다. 이러한 제3자재 수집기(630)에서 포집되는 블랙 파우더는 전체 블랙 파우더의 약 4%를 차지한다.
한편, 제1펄스 집진기(710) 내지 제4펄스 집진기(740)에는 자원으로 회수되지 않는 배터리 파쇄물의 미세 분진이나 또는 전체 블랙 파우더의 1% 미만을 차지하는 극히 소량의 블랙 파우더가 포집된다.
이러한 제1펄스 집진기(710) 내지 제4펄스 집진기(740)는 본 발명의 다른 구성들과 다르게 구동적 기능 정지에 의한 유지 보수 이외에 집진 필터에 쌓이는 포집물의 양에 의해 그 유지 보수 주기가 결정된다.
즉, 공정을 연속적으로 실시하면 할수록 집진 필터에 쌓이는 포집물의 양이 증가하고, 이에 따라 모든 공정을 중지한 채 필터를 교체하거나 청소해야 하는 로스 타임이 더욱 자주 발생하게 된다. 이러한 로스 타임은 생산성에 가장 직접적인 영향을 주는 요인이므로, 가능한 집진 필터의 유지 보수 시기를 길게 늘리는 것이 중요하다.
본 발명은 이를 위하여 제1자재 수집기(410), 제2자재 수집기(520), 또는, 제3자재 수집기(630)의 내통(20) 내부에 설치되어 내통(20)을 통해 빠져나가는 기류에 편승된 블랙 파우더를 추가로 회수하는 보조 회수부(30)가 구비된다.
보조 회수부(30)는, 제1자재 수집기(410), 제2자재 수집기(520), 또는, 제3자재 수집기(630)의 외통(10)의 상면으로부터 내측 하방으로 연장되는 복수의 지지대(31)와, 지지대(31)의 하단에 결합되되 하부가 개구되고 측면에 복수의 필터 홀(32a)이 천공되며 측면이 내통(20)과 이격되게 구비되는 필터 몸체(32)와, 측면 일부가 망체(34b)로 형성되어 필터 몸체(32)에 내접하고 필터 몸체(32)의 내측에서 상하로 승강되게 구비되는 승강 스크리퍼(34)를 포함하여 구성된다.
지지대(31)는 내통(20)의 내부에 필터 몸체(32)를 고정시키는 역할을 하며 이를 위하여 외통(10)의 상면으로부터 내부로 연장된다. 이러한 지지대(31)는 외통(10)의 상면에 직접 결합될수도 있으나, 조립의 편의성을 위하여 결합 링(31a)에 고정된 채로 결합 링(31a)이 외통(10)의 상면에 결합될 수 있다. 이 경우 필터 몸체(32)의 상단에 지지대(31)를 위치시킨 후 결합 링(31a)의 상방으로부터 볼트를 삽입하여 필터 몸체(32)와 지지대(31)와 결합 링(31a)이 한꺼번에 결합되도록 할 수 있고, 이러한 결합체를 외통(10) 상면 하단에 결합될 때에는 결합 링(31a)의 하방으로부터 볼트를 삽입하여 외통(10)의 상면과 결합하면 되므로 조립성이 우수해지는 효과가 있다. 이를 위하여 결합 링(31a)의 외경은 필터 몸체(32)의 외경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 지지대(31)는 필터 몸체(32) 외주연과 내통(20)의 내주연 사이로 상승한 공기가 외통(10)의 상부로 빠져나가 후단의 제2집진 라인(411), 제3집진 라인(521), 또는, 제4집진 라인(631)으로 흐를 수 있도록 한다.
필터 몸체(32)는 사이클론 포집기 형태인 제1자재 수집기(410), 제2자재 수집기(520), 또는, 제3자재 수집기(630)의 외통(10)에서 원심력에 의해 분리되어 하부로 배출되지 않고 기류에 편승하여 내통(20) 내부로 상승한 분쇄물 중 일부를 걸러 외통(10) 하부로 낙하시키는 역할을 한다.
이를 위하여 필터 몸체(32)는 복수의 필터 홀(32a)이 천공된 형태로 구성되며, 상단은 폐쇄되고 하단이 개구된 형태를 갖는다. 그리고, 상단은 지지대(31)에 결합되어 외통(10)의 상면과 이격되고, 외주연은 내통(20)의 내주연과 이격되도록 구성된다. 그리고, 필터 몸체(32)의 하단은 내측으로 돌출된 단턱이 형성되며, 하술할 승강 스크리퍼(34)의 하단을 지지하는 역할을 하게 된다.
필터 몸체(32)에 의해 걸러지는 분쇄물은 필터 홀(32a)의 크기보다 큰 분쇄물은 자명하고, 필터 홀(32a)의 크기보다는 작으나 필터 홀(32a)에 의해 기류의 흐름이 약해져 더이상 기류에 편승하지 못한 분쇄물 역시 하방으로 낙하되며 걸러진다. 그러나, 분쇄물 중 일방향의 직경은 필터 홀(32a)의 내경 미만이나 다른 방향의 직경은 필터 홀(32a)의 내경을 초과하면서 필터 홀(32a)에 진입하는 각도에 의해 필터 홀(32a)을 통과하지 못한 채 필터 홀(32a)에 끼이는 분쇄물이 발생할 수 있다. 이러한 분쇄물에 의해 필터 홀(32a)이 막히는 숫자가 늘게 되면 내통(20) 및 외통(10)의 압력이 증가하고, 외통(10)에 유입되는 기류의 흐름이 정체되며, 이는 제1자재 수집기(410) 또는 제3자재 수집기(630)의 전단에 구비된 분석기(400), 비중 선별기(610)의 동작에 악영향을 주게 된다. 또한, 제2자재 수집기(520) 내부의 압력이 증가하면 제2자재 수집기(520)의 후단에 위치된 제2스트레이너(600)의 동작에 악영향을 주게 된다.
따라서, 본 발명은 필터 몸체(32)의 필터 홀(32a)에 끼인 분쇄물을 필터 홀(32a)로부터 분리시킬 수 있도록, 필터 몸체(32)의 내측에서 상하로 승강되는 승강 스크리퍼(34)가 구비된다.
도2 내지 도4를 참조하면, 승강 스크리퍼(34)는 측면 일부가 망체(34b)로 형성되어 필터 몸체(32)에 내접하고 필터 몸체(32)의 내측에서 상하로 승강되게 구비된다. 승강 스크리퍼(34)의 측면 일부를 형성하고 있는 망체(34b)는 각각의 망의 크기가 필터 몸체(32)에 형성된 필터 홀(32a)의 크기보다 크게 형성되어 분쇄물이 필터 홀(32a)을 통해 외부로 배출되는 것을 방해하지 않도록 형성된다.
승강 스크리퍼(34)는 망체(34b)가 필터 몸체(32)의 내주연에 밀착하고 있는 상태이기 때문에, 상승시에 망체(34b)가 필터 홀(32a)을 스쳐 지나가게 되고, 이 과정에서 필터 홀(32a)에 끼이거나 부착된 분쇄물을 필터 홀(32a)로부터 분리시키게 된다.
이러한 승강 스크리퍼(34)를 필터 몸체(32)의 내부에서 승강시키기 위해서 승강 스크리퍼(34)의 망체(34b) 상단에는 승강 몸체(34a)가 구비된다. 승강 몸체(34a)는 상면과 측면이 폐쇄된 형태로서 용기를 뒤집어놓은 형상이다. 그리고 승강 몸체(34a)의 하단으로 망체(34b)가 연장된다. 이때, 승강 몸체(34a)의 측면은 필터 몸체(32)의 내주연에 밀착되어서 승강 몸체(34a)의 측면 외주연과 필터 몸체(32)의 내주연 사이로 공기가 통하기 어려운 형태가 되는 것이 바람직하다. 이러한 구조로 이루어진 승강 스크리퍼(34)는 필터 몸체(32)의 필터 홀(32a)에 분쇄물이 끼이거나 부착되어 분쇄물들이 통과하지 못하는 빈도가 높아지게 되면 내부의 압력이 증가하게 되고, 승강 몸체(34a)의 상면과 측면이 막혀있는 상태이기 때문에, 승강 몸체(34a)가 필터 몸체(32)의 상면 방향으로 상승하게 된다. 이에 따라 승강 몸체(34a)에 연결된 망체(34b) 역시 상승하게 되고, 이 과정에서 망체(34b)가 필터 홀(32a)에 끼이거나 부착되어 있는 분쇄물을 필터 홀(32a)로부터 분리시킨다. 이후 망체(34b)에 의해 필터 홀(32a)에서 분쇄물이 분리되면 필터 홀(32a)을 통해 공기가 외부로 배출되고, 필터 몸체(32) 내부의 압력이 낮아지면서 승강 스크리퍼(34)가 하강하게 된다. 이러한 과정이 반복되면서 승강 스크리퍼(34)가 필터 몸체(32)의 내부에서 상승과 하강을 반복하며 필터 몸체(32)의 필터 홀(32a)에 끼이거나 부착된 분쇄물을 필터 몸체(32)로부터 분리시키게 된다.
그러나, 망체(34b)는 필터 홀(32a)의 크기보다 큰 망이 연속되는 형태이므로, 승강 스크리퍼(34)가 승강을 반복하여도 필터 홀(32a) 중에는 망체(34b)를 형성하는 와이어와 접촉되지 않는 필터 홀(32a)이 있을 수 있다. 따라서, 승강 스크리퍼(34)가 단순히 승강만 하는 것이 아닌 회전을 하면서 모든 필터 홀(32a)이 망체(34b)의 와이어와 접촉될 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 이를 위하여 본 발명은, 필터 몸체(32)의 상면 하단으로부터 하방으로 편향되게 설치된 복수의 판형 탄성체(33)와, 승강 스크리퍼(34)의 상면 상단에 결합되며 승강 스크리퍼(34)의 상승시에 판형 탄성체(33)에 접촉되는 톱니 형상의 돌기가 중심을 기준으로 방사상으로 연속되게 형성된 회전 전달판(35)을 포함하여 구성된다.
이러한 승강 스크리퍼(34)의 회전 구성을 도4를 참조하여 살펴보면, 필터 몸체(32)의 필터 홀(32a)에 분쇄물이 끼이거나 부착되어 필터 몸체(32)의 내부, 즉, 승강 스크리퍼(34) 내부의 압력이 높아지면 승강 스크리퍼(34)가 필터 몸체(32)의 내부에서 상승하게 되고, 이 과정에서 승강 스크리퍼(34)의 상면에 결합된 회전 전달판(35)이 필터 몸체(32)의 상면 하단에 결합된 판형 탄성체(33)에 접촉된다. 이후 승강 스크리퍼(34)가 더욱 상승하면 판형 탄성체(33)가 압축되며 탄성력을 저장하게 되고, 승강 스크리퍼(34)의 망체(34b)가 필터 홀(32a)을 지나치며 분쇄물을 분리시켜 승강 스크리퍼(34)가 하강할 때에 판형 탄성체(33)가 탄성 회복하며 회전 전달판(35) 및 승강 스크리퍼(34)를 밀어내게 된다. 그런데 회전 전달판(35)에는 중심 방향으로 골이 형성된 톱니 형상의 돌기가 형성되어 있으므로, 판형 탄성체(33)의 단부가 돌기의 골에 안착되었다가 탄성 회복하며 돌기를 미는데, 판형 탄성체(33)가 편향되게 사선 방향으로 구비되어 있으므로, 회전 전달판(35)을 사선 방향으로 밀게 된다. 따라서, 회전 전달판(35)은 회전력을 얻게 되고, 회전 전달판(35)에 결합된 내통(20) 역시 소정 각도 회전하게 되며, 이 과정이 반복되면 모든 필터 홀(32a)이 망체(34b)의 와이어와 접촉할 수 있게 되는 것이다.
한편, 필터 몸체(32)의 필터 홀(32a)을 통과한 분쇄물이 기류를 따라 필터 몸체(32)의 상방으로 이동하던 도중 상승력을 잃고 하강하게 되는 경우, 분쇄물은 필터 몸체(32)와 내통(20) 사이로 낙하하게 된다. 이러한 분쇄물이 내통(20)과 필터 몸체(32) 사이에 퇴적되지 않고 배출될 수 있도록 필터 몸체(32)의 하단은 내통(20)과 이격되고, 내통(20)의 하단은 하방 경사지게 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 기류의 흐름상 필터 몸체(32)의 내측에서 필터 홀(32a)을 통과하는 기류가 있는 반면, 필터 몸체(32)와 내통(20)의 하단 사이 틈으로 직접 유입되어 상부로 이동되는 기류가 있을 수 있고, 각각의 기류에 편성한 분쇄물이 있을 수 있다. 그러나, 본 발명에서 보조 회수부(30)는 제2펄스 집진기(720), 제3펄스 집진기(730) 또는 제4펄스 집진기(740)로 유입되는 블랙 파우더를 모두 회수하는 것이 아닌 일부를 회수하여 제2펄스 집진기(720), 제3펄스 집진기(730) 또는 제4펄스 집진기(740)의 유지 보수 기간을 늘리는 것이 목적이다. 따라서, 보조 회수부(30)에 분쇄물이 퇴적되어 보조 회수부(30)를 유지보수 하기 위해 전체 시스템의 구동을 중지시키는 것은 주객전도가 된다. 이에, 보조 회수부(30)는 일부 기류가 필터 몸체(32)와 내통(20)의 하단 틈으로 유입되어 배출되어도 그 효용가치가 없어지는 것이 아니며, 그러나, 이렇게 다이렉트로 빠져나가는 기류를 최소화하기 위하여 필터 몸체(32)와 내통(20)의 하단 틈은 필터 몸체(32)의 내경에 비해 매우 좁은 넓이로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 필터 몸체(32)의 상단 형상 역시, 분쇄물이 제2집진 라인(411), 제3집진 라인(521), 또는, 제4집진 라인(631)으로 이동되던 중 상승력을 잃고 하강하는 경우 분쇄물이 퇴적될 수 있는데, 이를 위하여 필터 몸체(32)의 상단 형상도 원뿔형으로서 분쇄물이 퇴적되지 않는 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우 회전 전달판(35) 및 승강 몸체(34a)의 형상 역시 원뿔형으로 형성될 수 있다. 그러나, 도5와 같이 제작시의 용이함을 위하여 회전 전달판(35)만 원뿔형으로 형성하고 승강 몸체(34a)의 상면은 평면 형태로 형성되는 것 역시 가능함은 물론이다.
상술한 구성에 의해 보조 회수부(30)를 거친 공기 내에는 보조 회수부(30)를 거치지 않았을 때보다 분쇄물의 양이 적어지게 되며, 따라서, 제2펄스 집진기(720), 제3펄스 집진기(730), 또는, 제4펄스 집진기(740)의 유지 보수 사이클을 증대시킬 수 있게 된다.
이러한 제1펄스 집진기(710) 내지 제4펄스 집진기(740)로 구성된 집진부(700)를 통과한 공기는 정화부(800)를 거치며 정화되어 외부로 배출된다. 정화부(800)는 분수탑(810), 활성탄 흡착 탱크(820), UV 광분해조(830), 인풍궤(840)로 구성되며, 집진부(700)를 통과한 공기가 분수탑(810), 활성탄 흡착 탱크(820)를 거치며 초미세 분진 또는 유해 가스 등이 흡착되어 제거되고, UV 광분해조(830)를 지나며 나머지 유해 물질까지 제거된 후 인풍궤(840)에 의해 외부로 배출된다.
분수탑(810)은 집진부(700)를 통과한 공기가 탑의 하부로 유입되어 탑의 상층부로 이동하면서, 분수탑(810)의 내부에 분사되는 액체와 충분히 접촉되며 정화되고, 탑 상층부의 탈수층을 통해 활성탄 흡착 탱크(820)로 보내진다.
활성탄 흡착 탱크(820)는 내부에 활성탄이 충전된 형태의 밀폐 공간으로서, 활성탄의 표면 흡착력을 이용하여 공기중의 분진 또는 오염 물질을 흡착 정화하는 역할을 한다.
활성탄 흡착 탱크(820)를 거친 공기는 UV 광분해조(830)를 지나면서 고에너지 고오존 자외광속의 광분해 작용을 통해 냄새가 제거된다.
그리고 마지막으로 인풍궤(840)에 의해 외부로 배출된다.
상술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 환경 오염의 원인 중 하나인 폐 리튬 이온 배터리를 재활용하여 환경 오염을 방지하되, 배터리를 기계적 장치에 의해 파쇄, 분쇄 및 각 구성 물질들의 분리 배출이 가능하므로, 구성 물질의 분리 회수를 위한 화학 공정이 필요치 않아 환경 친화적인 배터리 자원 재활용이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 블랙 파우더 주 분리 배출부가 다단으로 구성된 자재 수집기 및 스트레이너를 포함하고, 스트레이너 사이에 분쇄물을 더욱 잘게 분쇄하는 연마기(510)가 구비되어 두 스트레이너간 입자 크기를 나누어 분리할 수 있으므로 블랙 파우더의 회수 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 제1자재 수집기(410), 제2자재 수집기(520), 또는, 제3자재 수집기(630)의 내통(20) 내부에 보조 회수부(30)가 구비되어서 후단의 집진부(700)로 향하는 블랙 파우더의 양을 저감시킴으로서 집진부(700)의 유지 관리 주기를 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 필터 몸체(32)의 필터 홀(32a)에 끼이거나 부착된 분쇄물을 승강 스크리퍼(34)의 망체(34b)가 승강하며 분리시키므로, 필터 홀(32a)이 막혀 기류의 흐름이 정체되는 현상을 줄여 전체적인 분리 회수 동작에 악영향을 주는 것을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 승강 스크리퍼(34)의 승강 뿐만 아니라 승강 스크리퍼(34)의 회전이 가능하여 필터 홀(32a)에 끼인 분쇄물을 더욱 효과적으로 분리시킬 수 있는 효과가 있다.
100 : 파쇄기 101 : 전송기
110 : 주 세퍼레이터 회수 라인 111 : 제1집진 라인
120 : 세퍼레이터 수집기
200 : 기류 분리 수집기 201 : 이송기
300 : 자력 선별기 310 : 분쇄기
400 : 분석기 410 : 제1자재 수집기
411 : 제2집진 라인
500 : 제1스트레이너 510 : 연마기
520 : 제2자재 수집기 521 : 제3집진 라인
600 : 제2스트레이너 610 : 비중 선별기
620 : 보조 자재 수집 라인 630 : 제3자재 수집기
631 : 제4집진 라인
700 : 집진부 710 : 제1펄스 집진기
720 : 제2펄스 집진기 730 : 제3펄스 집진기
740 : 제4펄스 집진기
800 : 정화부 810 : 분수탑
820 : 활성탄 흡착 탱크 830 : UV 광분해조
840 : 인풍궤
10 : 외통 20 : 내통
30 : 보조 회수부 31 : 지지대
31a : 결합 링 32 : 필터 몸체
32a : 필터 홀 33 : 판형 탄성체
34 : 승강 스크리퍼 34a : 승강 몸체
34b : 망체 35 : 회전 전달판

Claims (6)

  1. 배터리를 알루미늄의 용융점 초과 구리의 용융점 미만의 온도로 가열하는 가열부;
    상기 가열부에서 가열된 배터리를 공급받아 파쇄하며, 소정량의 세퍼레이터를 상승 기류를 이용하여 분리시키고 파쇄물을 후단에 제공하는 파쇄기(100);
    상기 파쇄기(100)에서 파쇄된 파쇄물을 기류를 이용하여 세퍼레이터와 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하고, 배출되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 파쇄물을 후단에 제공하는 기류 분리 수집기(200);
    상기 파쇄기(100) 및 상기 기류 분리 수집기(200)로부터 세퍼레이터를 공급받아 세퍼레이터를 포집하는 세퍼레이터 수집기(120);
    상기 기류 분리 수집기(200)를 거친 파쇄물을 제공받아 이 중 자성 금속을 분리하여 배출하고 나머지를 후단에 제공하는 자력 선별기(300);
    상기 자력 선별기(300)를 거친 파쇄물을 분쇄하여 공압 펌프의 기류에 편승시켜 후단에 제공하는 분쇄기(310)와, 사이클론 포집기 형태로서 상기 분쇄기(310)로부터 분쇄물을 제공받아 소정량의 블랙 파우더를 상방으로 분리시키고, 분리되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 하방으로 낙하시키는 분석기(400)와, 상기 분석기(400)의 상방으로 분리된 블랙 파우더의 소정량을 분리하여 배출하는 제1자재 수집기(410)를 포함하는 블랙 파우더 주 분리 배출부;
    상기 블랙 파우더 분리 배출부로부터 분쇄물을 제공받아 알루미늄, 구리, 블랙 파우더를 각각 분리하여 배출하고 소정량의 블랙 파우더를 후단에 제공하는 비중 선별기(610);
    상기 비중 선별기(610)로부터 블랙 파우더를 제공받아 하방으로 낙하 분리시키는 제3자재 수집기(630);
    상기 세퍼레이터 수집기(120) 후단에 구비되어 상기 세퍼레이터 수집기(120)를 통과한 기류의 이물질을 포집하는 제1펄스 집진기(710)와, 상기 제1자재 수집기(410) 후단에 구비되어 상기 제1자재 수집기(410)를 통과한 기류의 이물질을 포집하는 제2펄스 집진기(720)와, 상기 제3자재 수집기(630) 후단에 구비되어 상기 제3자재 수집기(630)를 통과한 기류의 이물질을 포집하는 제4펄스 집진기(740)를 포함하는 집진부(700);
    상기 집진부(700)의 후단에 구비되어 상기 집진부(700)를 통과한 공기를 정화하는 정화부(800);
    를 포함하되,
    상기 블랙 파우더 주 분리 배출부는, 상기 분석기(400)의 하방으로 낙하된 분쇄물 중 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하고, 배출되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 후단에 제공하는 제1스트레이너(500)와, 상기 제1스트레이너(500)로부터 분쇄물을 제공받아 소정 크기 미만으로 재분쇄하여 공압 펌프의 기류에 편승시켜 후단에 제공하는 연마기(510)와, 상기 연마기(510)로부터 분쇄물을 제공받아 후단에 제공하는 제2자재 수집기(520)와, 상기 제2자재 수집기(520)로부터 분쇄물을 제공받아 소정량의 블랙 파우더를 분리 배출하고, 배출되지 않은 블랙 파우더와 금속 혼합물로 구성된 분쇄물을 후단에 제공하는 제2스트레이너(600)를 포함하고,
    상기 집진부(700)는, 상기 제2자재 수집기(520) 후단에 구비되어 상기 제2자재 수집기(520)를 통과한 기류의 이물질을 포집하는 제3펄스 집진기(730)를 포함하는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파쇄기(100)로부터 제공된 파쇄물을 상기 기류 분리 수집기(200)에 제공하는 이송기(201);를 포함하되,
    상기 이송기(201)는 스크류 컨베이어 형태로 형성되어 파쇄물을 교반하며 이송하고, 상단과 측면이 폐쇄된 형태로서 상단이 상기 세퍼레이터 수집기(120)와 연통되는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1자재 수집기(410), 상기 제2자재 수집기(520), 또는, 상기 제3자재 수집기(630)는 분쇄물이 공기와 함께 외통(10)으로 유입되고, 상기 외통(10)과 내통(20) 사이를 회전하면서 소정량의 분쇄물이 상기 외통(10)의 내주연을 타고 상기 외통(10)의 하방으로 낙하하고, 나머지 분쇄물이 기류를 타고 상기 내통(20)의 내측 공간을 통해 상방으로 이동되는 사이클론 포집기 형태를 가지며,
    상기 제1자재 수집기(410), 상기 제2자재 수집기(520), 또는, 상기 제3자재 수집기(630)의 내통(20) 내부에 설치되어 상기 내통(20)을 통해 빠져나가는 기류에 편승된 분쇄물의 소정량을 회수하여 상기 외통(10)의 하방으로 낙하시키는 보조 회수부(30);를 포함하며,
    상기 보조 회수부(30)는,
    상기 외통(10)의 상면으로부터 내측 하방으로 여장되는 복수의 지지대(31)와, 상기 지지대(31)의 하단에 결합되되 하부가 개구되고 측면에 복수의 필터 홀(32a)이 천공되며 상기 내통(20)과 이격되는 필터 몸체(32)와, 상기 필터 몸체(32)에 내접하고 필터 몸체(32)의 내측에서 상하로 승강되는 승강 스크리퍼(34)를 포함하는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 승강 스크리퍼(34)는, 상면과 측면이 폐쇄되고 측면이 상기 필터 몸체(32)에 내접하는 승강 몸체(34a)와, 상기 승강 몸체(34a)의 하방으로 연장되며 상기 필터 몸체(32)에 내접하는 망체(34b)를 포함하여서,
    상기 필터 몸체(32)의 상기 필터 홀(32a)에 분쇄물이 끼어 상기 승강 스크리퍼(34) 내부의 압력이 상승하면 상기 승강 스크리퍼(34)가 상승하고, 상기 승강 스크리퍼(34)의 망체(34b)가 상승하며 상기 필터 홀(32a)에 끼어있는 분쇄물을 상기 필터 홀(32a)로부터 분리시키면 상기 필터 홀(32a)을 통해 상기 승강 스크리퍼(34) 내부의 공기가 빠져나가 상기 승강 스크리퍼(34)가 하강하는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 필터 몸체(32)의 상면 하단으로부터 하방으로 편향되게 설치된 복수의 판형 탄성체(33);
    상기 승강 스크리퍼(34)의 상단에 결합되며, 상기 승강 스크리퍼(34)의 상승시에 상기 판형 탄성체(33)에 접촉되는 톱니 형상의 돌기가 방사상으로 형성된 회전 전달판(35);
    을 포함하는 리튬 이온 배터리의 자원 재활용 처리 시스템.
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