KR102512850B1 - 폐절삭유와 폐유기용제류의 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 폐절삭유의 처리장치 및 방법은 처리대상인 폐절삭유와 고온건조설비 내에서 상기 폐절삭유의 건조를 촉진하는 열매체를 혼합하여 고온건조로 내에서 건조시키고, 건조된 폐절삭유와 열매체의 혼합물은 서로 분리시켜 절삭유 건조물은 외부로 배출하고, 열매체는 재활용함으로써, 폐절삭유의 건조속도가 대폭 증가하고 나아가 폐절삭유를 신속히 처리할 수 있어서 처리시설의 소형화가 가능하고, 환경오염물질의 배출이 저감되며, 열매체의 손실이 적어서 경제성이 향상되는 효과 기대된다.
Description
본 발명은 사용에 따른 열화로 폐기되는 절삭유와 유기용제류를 신속히 대량으로 처리할 수 있는 폐절삭유와 폐유기용제류의 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
절삭유는 금속 재료를 절삭, 연삭 또는 연마 가공할 때 해당 가공에 사용되는 공구의 날 부분을 냉각시키고 윤활시켜서 공구의 수명을 연장하고 가공면의 치수 정밀도를 향상시키며, 가공면의 녹을 방지하는 등의 목적으로 사용하는 윤활유로서, 일정 시간 사용 후에는 열화되므로 폐기하게 된다.
이와 같이 열화되어 폐기되는 폐절삭유의 처리방법과 관련하여 대한민국 특허공보 제10-1996-0013617호(1996. 10. 9. 공고) ‘폐절삭유의 처리방법’에는 폐절삭유에 산을 첨가하여 PH3 이하의 산성으로 만들어 초음파를 가한 후 알칼리성 파우더를 첨가하여 PH10이상의 알칼리성으로 하여 기름성분 및 고형성분을 침전시켜 분리하고, 분리된 고형성분을 건조시켜 연료 보조재료로 사용하는 폐절삭유의 처리방법이 개시되어 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0004019호(2016. 1. 12. 공개) ‘폐절삭유의 처리 장치 및 방법’에는 폐절삭유에 화학물질을 투입하고 교반시켜 수층 및 오일층으로 각각 분리시키며, 분리된 수층에 전기 에너지를 공급하여 물 및 수용성물질로 전기분해시키고, 분리된 오일층, 전기분해된 물 및 침전물을 각각 외부로 배출시키는 폐절삭유 처리 방법이 개시되어 있다.
그러나 상기한 방법들은 산화제나 알칼리제 등 화학물질을 추가하여야 하고, 기름성분과 고형성분을 분리하여야 하며, 고형성분을 건조시켜야 하므로 공정이 복잡하고, 폐절삭유의 처리에 많은 시간이 필요해서 대량의 폐절삭유 처리에 부적합하고, 많은 처리 비용이 요구되는 문제점이 있었다.
또한, 유기용제는 물에 잘 녹지 않는 물질을 녹이는 용도로 사용되는 화학물질로서 휘발유, 시너, 솔벤트 같은 제품이 대표적인데, 반도체, 2차전지 등의 제조과정에서 없어서는 안 될 화학제품으로 세정액, 현상액, 식각액 등으로 사용되며, 한 번 사용된 유기용제는 전량 폐기하게 되는데, 폐기되는 유기용제에는 기본적으로 포토레지스트와 같은 피용해성분을 함유하고 있으며 폐액을 수집하는 과정에서 입자(particle), 금속성분, 수분 또는 다른 유기용제들이 주변환경으로부터 함께 섞이게 된다. 따라서 이와 같이 불순물로 오염된 유기용제는 일반적으로 소각처리 되는 경우가 많은데, 소각과정에서 유해화학물질이 생성되어 환경 문제를 일으킬 뿐만 아니라 상기 불순물 때문에 처리시간이 지연되어 대량처리에 부적합한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 공정이 단순하여 폐절삭유 등을 대량으로 신속하게 처리할 수 있고, 처리비용이 절감되는 폐절삭유 처리장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 폐절삭유의 처리장치 및 방법은 다음과 같은 특징을 갖는다.
본 발명에 의한 폐절삭유 처리장치는 폐절삭유와 상기 폐절삭유의 건조를 촉진하는 열매체를 혼합시키는 혼합장치(30);
상기 혼합장치(30)로부터 공급되는 폐절삭유와 열매체의 혼합물을 450 ~ 600℃에서 건조하는 고온건조설비(40);
상기 고온건조설비(40)에 가열용 연소가스를 공급하는 가스연소장치(50); 및
상기 고온건조설비(40)로부터 배출되는 폐절삭유와 열매체의 혼합건조물을 열매체와 절삭유건조물로 분리하는 선별기(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폐절삭유를 저장하고, 상기 혼합장치(30)에 폐절삭유를 균일하게 연속적으로 공급하는 폐절삭유탱크(10);
상기 열매체를 저장하고, 상기 혼합장치(30)에 열매체를 균일하게 연속적으로 공급하는 열매체탱크(20); 및
상기 고온건조설비(40)로부터 배출되는 폐건조가스를 정화시켜 외부로 배출하는 대기오염방지설비(70)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 고온건조설비(40)의 상부에는 상기 폐절삭유와 열매체의 혼합물이 투입되는 혼합물투입구와 폐건조가스가 배출되는 가스배출구가 형성되고, 상기 고온건조설비(40)의 본체 내측 바닥부분에는 이송스크류가 구비되며, 상기 이송스크류의 이송 종단부의 직하방에는 건조된 폐절삭유와 열매체 혼합물이 배출되는 혼합건조물배출구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가스연소장치(50)는 디젤유 또는 가스연료와 상기 폐건조가스를 연료로 사용하는 버너를 구비한 연소로이고, 상기 연소로 내부는 800 ~ 900℃로 유지되며, 연소과정에서 발생한 연소가스를 상기 고온건조설비(40)에 연속적으로 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 고온건조설비(40)의 본체 내측 바닥부분에 설치된 이송스크류는 60 ~ 120 rpm으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기 열매체는 카본분말에 세라믹을 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 폐절삭유와 열매체의 혼합물은 폐절삭유와 열매체의 중량비가 1:3인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 폐절삭유 처리방법은 상기한 본 발명의 폐절삭유 처리장치를 이용하여 폐절삭유를 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 폐절삭유 처리장치 및 이를 이용한 처리방법은 비열이 낮고 비표면적이 크며 고온에서 산화되지 않는 열매체를 이용함으로써 건조속도가 증가하고 폐절삭유를 신속히 처리할 수 있어서 처리시설의 소형화가 가능하고, 환경오염물질의 배출이 저감되며, 열매체의 손실이 적어서 경제성이 향상되는 효과가 기대된다.
도 1은 종래기술에 의한 폐절삭유 처리장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 폐절삭유 처리장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 폐절삭유 처리장치의 구성을 보인 블록도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐절삭유의 처리장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다.
먼저 본 발명의 처리 대상인 폐절삭유는 유분, 금속성분, 탄화규소(SiC) 및 규소(Si)가 혼합된 슬러리이고, 유분에 의해 건조효율이 매우 낮아서 처리에 많은 시간이 소요되고, 잔사가 잔류하며, 처리과정에서 가스가 발생하고, 처리비용이 증가하여 건조처리가 쉽지 않았다.
또한, 폐절삭유를 소각 처리할 경우에는 유독가스가 발생하고, 오염방지설비가 더 필요하여 경제성이 낮은 문제가 있었다.
본 발명은 폐절삭유를 건조시켜 처리하되, 건조효율을 높이는 열매체를 활용하여 건조시간을 대폭 단축시켜서 상기한 문제점들을 해소한 것으로서, 본 발명의 폐절삭유의 처리장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 폐절삭유탱크(10), 열매체탱크(20), 혼합장치(30), 고온건조설비(40), 가스연소장치(50), 선별기(60) 및 대기오염방지설비(70)를 포함하여 구성된다.
상기 폐절삭유탱크(10)는 각종 절삭가공기로부터 회수된 폐절삭유를 저장하고, 상기 폐절삭유를 고온건조설비(40)에 공급하기 위한 장치로서, 펌프를 포함하여 구성되고, 배관에 의해 혼합장치(30)와 연결되며, 저장된 폐절삭유를 상기 펌프의 송출압력에 의해 상기 혼합장치(30)에 공급한다.
상기 열매체탱크(20)는 열매체를 보관하였다가 상기 고온건조설비(40)에 공급하기 위한 장치로서, 구동모터를 구비한 이송스크류에 의해 혼합장치(30)와 연결되고, 저장된 열매체를 상기 이송스크류를 통해 공급하며, 폐절삭유와 열매체의 중량비가 1:3이 되도록 열매체의 공급량을 조절하되, 폐절삭유의 상태에 따라 열매체의 공급량을 적절히 조절할 수 있다.
상기 열매체는 상기 고온건조설비(40) 내에서 열을 신속하고 균일하게 확산되도록 유도하는 매체로서 미세한 카본분말에 세라믹을 코팅하여 형성하는데, 비표면적이 500 ~ 1200배 증가하여 열을 균등하게 분산시키는 효과가 있고, 상기 카본분말은 비중 0.4, 비열 0.2 ~ 0.4cal/g·℃인데, 비열이 낮아서 가열되면 급속히 고온으로 되고, 열매체와 혼합되어 상기 고온건조설비(40) 내에 투입된 폐절삭유에 신속히 열을 전달하여 건조시간을 최소화하며, 세라믹 코팅에 의해 고온에서도 산화되지 않아서 상기 고온건조설비(40) 내에서의 열매체의 손실이 최소화된다.
또한, 상기 열매체의 공급량은 단위시간당 공급량이 일정한 중량이 되도록 하고, 최초에 처리작업이 개시될 때에는 상기 혼합비에 맞춰 공급하되, 폐절삭유가 건조되어 상기 선별기(60)를 통해 배출되기 시작하면, 상기 혼합비에 맞춘 열매체중량과 상기 선별기(60)로부터 회수되는 열매체 중량의 차이에 해당하는 열매체를 보충하는 형태로 공급한다.
상기 혼합장치(30)는 상기 폐절삭유와 열매체를 혼합하여 상기 고온건조설비(40)에 공급하는 장치로서, 원통형 본체의 상단부에 폐절삭유와 열매체가 동시에 투입되는 투입구가 형성되고, 상기 본체의 하단부에 폐절삭유와 열매체의 혼합물이 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 본체의 내부에는 교반날개가 구비되는 수직형 교반장치이다.
그리고 상기 혼합장치(30)의 투입구에 연속적으로 투입되는 폐절삭유와 열매체는 하방으로 낙하하면서 교반날개에 의해 혼합되어 상기 배출구로 배출된 후 이송스크류에 의해 상기 고온건조설비(40)에 연속적으로 공급되고, 이때 상기 혼합장치(30)의 내부는 400℃ 수준으로 유지된다.
그리고 상기 고온건조설비(40)는 상기 혼합장치(30)로부터 공급되는 폐절삭유와 열매체의 혼합물을 가열하여 건조시키는 설비로서, 긴 통형으로 형성되어 수평방향으로 설치된 본체의 상부 일 측에 폐절삭유와 열매체의 혼합물이 투입되는 혼합물투입구가 형성되고, 상기 본체 상부의 중앙에 인접한 부위에는 상기 고온건조설비(40)의 내부에서 발생하는 폐건조가스가 배출되는 가스배출구가 형성된다.
또한, 상기 고온건조설비(40)의 본체 내측 바닥부분에는 그 길이방향을 따라 수평을 이루도록 설치되는 이송스크류가 구비되며, 상기 이송스크류의 이송 종단부의 직하방에는 건조된 폐절삭유와 열매체 혼합물이 배출되는 혼합건조물배출구가 형성된다.
한편, 폐절삭유와 열매체 혼합물은 상기 고온건조설비(40)의 혼합물투입구에서 고온건조설비(40)의 내부 공간에 살포되는 형식으로 연속적으로 투입되고, 상기 혼합물은 낙하하면서 상기 가스연소장치(50)로부터 공급되는 연소가스와 접촉하여 건조되며, 이때 상기 열매체는 비열이 낮고 비표면적이 크므로 상기 고온건조설비(40) 내에서 가열되어 급속히 고온으로 되고, 고온건조설비(40) 내에서 많은 량의 폐절삭유와 접촉하게 되어, 그 표면에 접촉하는 폐절삭유에 전달하는 열량이 대폭 증가하게 됨으로써 폐절삭유의 건조를 촉진하게 된다.
그리고 고온건조설비(40)의 바닥부분까지 낙하한 폐절삭유와 열매체의 혼합물은 60 ~ 120 rpm으로 회전하는 이송스크류에 의해 비산되어 지속적으로 건조되면서 동시에 혼합건조물배출구를 향해 이송된다.
이때 상기 고온건조설비(40)의 내부온도는 450 ~ 600℃로 유지되고, 혼합물투입구에 투입된 폐절삭유와 열매체의 혼합물이 혼합건조물배출구로 배출되기까지 대략 10분 정도 소요되도록 고온건조설비(40)의 길이와 그 내부의 이송스크류의 피치를 산정하여 구성한다.
또한, 상기 고온건조설비(40)에서 상기 건조과정에서 발생하는 폐건조가스는 송풍기에 의해 외부로 배출되되, 상기 폐건조가스의 배출관로에 설치된 3방밸브에 의해 일부는 상기 가스연소장치(50)에 공급되어 연소되고, 나머지는 상기 대기오염방지설비(70)로 배출된다.
상기 가스연소장치(50)는 상기 고온건조설비(40)에 건조용 연소가스를 공급하는 장치로서, 경유, 중유 등의 디젤유와 상기 폐건조가스를 연료로 사용하는 버너를 구비한 연소로이고, 연소로 내부는 800 ~ 900℃로 유지되며, 연소과정에서 발생한 연소가스를 상기 고온건조설비(40)에 연속적으로 공급한다.
상기 고온건조설비(40)의 혼합건조물배출구에서 배출된 폐절삭유와 열매체의 혼합건조물은 이송스크류에 의해 선별기(60)에 공급된다.
상기 선별기(60)는 고속으로 진동하는 스크린을 이용하여 상기 혼합건조물을 열매체와 폐절삭유 건조물로 분리하는 장치로서, 분리된 폐절삭유 건조물은 외부로 배출하고, 회수된 열매체는 상기 혼합장치(30)에 순환 공급된다. 이때 회수된 열매체는 최초로 혼합장치(30)에 공급된 열매체에 비해 소량 감소되고, 감소분은 상기 열매체탱크(20)로부터 보충된다.
그리고 상기 대기오염방지설비(70)는 외부로 배출되는 폐건조가스로부터 대기오염물질을 연속적으로 제거하기 위한 설비로서, 스크러버(Scrubber), 집진설비, 흡착설비 등 통상의 대기오염방지시설 중에서 적절한 설비를 선택하여 설치한다.
또한, 이와 같은 폐절삭유 처리장치의 기본적인 구성은 고농도 유기용제류의 폐액을 건조시켜 처리하는 경우에도 그대로 적용할 수 있다.
(실시예)
데모설비를 다음과 같은 방법으로 1시간 동안 연속 운전하여 폐절삭유 50㎏을 건조하였다.
① 폐절삭유 50㎏(40ℓ)과 열매체 150㎏(300ℓ)을 혼합장치(30)인 수직형 교반기에 동시에 연속적으로 투입하면서 혼합하여 고온건조설비(40)인 고온건조로에 연속적으로 공급하였다.
② 사전에 가스연소장치(50)의 버너를 작동시켜 연소가스를 상기 고온건조로에 공급하여 고온건조로 내부온도를 550℃로 유지하면서, 상기 폐절삭유와 열매체의 혼합물을 살포하는 형태로 상기 고온건조로에 투입하고, 상기 고온건조로 내에 설치된 이송스크류를 100rpm으로 회전시켜서 낙하하는 상기 혼합물을 비산시키면서 이송시킴으로써 상기 혼합물을 건조시켰다.
③ 상기 고온건조로에서 발생한 폐건조가스는 송풍기를 통해 외부로 배출하되, 배출관로의 중간에 설치된 3방밸브를 통해 일부를 가스연소장치(50)로 공급하여 연료로 사용하고, 나머지는 대기오염방지설비(70)를 거쳐 정화한 후 외부로 배출하였다.
④ 상기 고온건조로에서 배출되는 혼합건조물은 선별기(60)에서 열매체와 절삭유건조물로 분리시켰다.
⑤ 분리된 열매체는 혼합장치(30)로 다시 공급하고, 폐절삭유 건조물 5㎏은 외부로 배출하였다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 폐절삭유탱크, 20: 열매체탱크, 30: 혼합장치, 40: 고온건조설비, 50: 가스연소장치, 60: 선별기, 70: 대기오염방지설비
Claims (8)
- 폐절삭유와 상기 폐절삭유의 건조를 촉진하는 열매체를 혼합시키는 혼합장치(30);
상기 혼합장치(30)로부터 공급되는 폐절삭유와 열매체의 혼합물을 450 ~ 600℃에서 건조하는 고온건조설비(40);
상기 고온건조설비(40)에 가열용 연소가스를 공급하는 가스연소장치(50); 및
상기 고온건조설비(40)로부터 배출되는 폐절삭유와 열매체의 혼합건조물을 열매체와 절삭유건조물로 분리하는 선별기(60)를 포함하고,
상기 폐절삭유를 저장하고, 상기 혼합장치(30)에 폐절삭유를 균일하게 연속적으로 공급하는 폐절삭유탱크(10);
상기 열매체를 저장하고, 상기 혼합장치(30)에 열매체를 균일하게 연속적으로 공급하는 열매체탱크(20); 및
상기 고온건조설비(40)로부터 배출되는 폐건조가스를 정화시켜 외부로 배출하는 대기오염방지설비(70)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 폐절삭유 처리장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 고온건조설비(40)의 상부에는 상기 폐절삭유와 열매체의 혼합물이 투입되는 혼합물투입구와 폐건조가스가 배출되는 가스배출구가 형성되고,
상기 고온건조설비(40)의 본체 내측 바닥부분에는 이송스크류가 구비되며,
상기 이송스크류의 이송 종단부의 직하방에는 건조된 폐절삭유와 열매체 혼합물이 배출되는 혼합건조물배출구가 형성되는 것을 특징으로 하는, 폐절삭유 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 가스연소장치(50)는 디젤유 또는 가스연료와 상기 고온건조설비(40)로부터 배출되는 폐건조가스를 연료로 사용하는 버너를 구비한 연소로이고, 상기 연소로 내부는 800 ~ 900℃로 유지되며, 연소과정에서 발생한 연소가스를 상기 고온건조설비(40)에 연속적으로 공급하는 것을 특징으로 하는, 폐절삭유 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 고온건조설비(40)의 본체 내측 바닥부분에 설치된 이송스크류는 60 ~ 120 rpm으로 회전하는 것을 특징으로 하는, 폐절삭유의 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 열매체는 카본분말에 세라믹을 코팅하여 형성한 것을 특징으로 하는, 폐절삭유 처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 폐절삭유와 열매체의 혼합물은 폐절삭유와 열매체의 중량비가 1:3인 것을 특징으로 하는, 폐절삭유의 처리장치. - 제1항 및 제3항 내지 제7항의 어느 한 항에 따른 폐절삭유 처리장치를 이용한 폐절삭유의 처리방법.
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