KR102540077B1

KR102540077B1 - 단계 분쇄방식을 이용한 폐금속 회수장치

Info

Publication number: KR102540077B1
Application number: KR1020230017770A
Authority: KR
Inventors: 조초산
Original assignee: (주)코어메탈
Priority date: 2023-02-10
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-06-05

Abstract

본 발명은 폐금속 회수장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐 인쇄회로기판을 여러 단계에 걸친 상이한 분쇄 방식으로 단계 분쇄 처리해 분말화하여 보다 용이한 유가금속의 회수 처리가 가능토록 하고, 나아가 회수된 유가금속의 순도를 극대화시킬 수 있도록 하는 폐금속 회수장치에 관한 것이다.

Description

단계 분쇄방식을 이용한 폐금속 회수장치{Waste metal recovery unit using step grinding method}

일반적으로, 인쇄회로기판 조립품은 복잡한 구조를 가지며, 유가금속과 오염물질이 서로 매우 가깝게 존재하기 때문에 재활용이 매우 까다롭다.

그럼에도 불구하고, 인쇄회로기판에는 주목될 만한 유가금속인 구리, 철, 주석, 납과 같은 성분이 포함되어 있을 뿐만 아니라, 더 고가인 금, 은, 팔라듐과 같은 귀금속도 고급 인쇄회로 기판 조립품에서 상당한 양으로 발견된다.

때문에, 국내ㆍ외적으로 전자 폐기물, 특히 인쇄회로기판으로부터 금, 은, 동을 비롯한 구리, 철, 주석, 납 등과 같은 유가금속을 원활하고 효율적으로 회수하려는 노력들이 지속되어 왔으며, 현재는 상업적으로 이들을 회수하는 공장이 가동되고 있기도 하다.

전자 폐기물로부터 유가금속을 회수하기 위한 상업적인 방법으로는 보통 습식법과 건식법이 혼용되어 사용되고 있다.

예컨대, 건식법으로는 염소화 반응법 및 전자 폐기물을 플라즈마, 전기 아크로 등에서 용해시켜 조금속을 회수하고, 이러한 조금속을 화학적으로 처리하여 유가금속을 수득하는 방법을 들 수 있다.

이러한 건식법은 모든 형태의 스크랩(scrap)을 처리할 수 있으므로 물성의 제한을 받지 않는 장점을 갖는 반면에, 대기 오염을 유발하고 처리시 슬래그(slag)의 증가로 인해 유가금속의 회수율이 감소하며, 특히 아연, 알루미늄, 납 및 주석과 같은 비철금속의 회수는 불가능하다는 단점을 갖는다.

그리고, 습식법으로는 시안용액 침출법, 염화수 침출법 및 가성소다 용해법이 주로 이용되고 있으며, 최근에는 S₂O₃에 의한 처리법이 연구되고 있다.

이러한 습식법은 건식법과 비교하여 환경오염을 덜 발생시키고, 스크랩의 주요성분을 각각 분리회수할 수 있는 장점이 있으나, 복잡한 스크랩의 처리가 불가능하고, 전처리를 요구하며, 침출액의 부피가 크고, 부식성이 강하며, 독성이 있다는 단점을 갖는다.

따라서, 최근에는 전기화학법 및 생화학적 처리에 의한 회수방법이 연구되고 있지만, 경제적인 측면에서 유용하지 못하다.

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본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 폐 인쇄회로기판을 여러 단계에 걸친 상이한 분쇄 방식으로 단계 분쇄 처리해 분말화하여 보다 용이한 유가금속의 회수 처리가 가능토록 하고, 나아가 회수된 유가금속의 순도를 극대화시킬 수 있도록 하는 폐금속 회수장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 수거한 폐 인쇄회로 기판을 서로 마주하는 제1 분쇄롤러과 제2 분쇄롤러 사이를 통과시켜 1차 압연 분쇄하는 제1 분쇄기, 상기 제1 분쇄기의 일측에 설치되며 1차 분쇄 처리된 분쇄물을 위에서 찍어 누르는 방식으로 압입해 2차 분쇄하는 제2 분쇄기, 상기 제2 분쇄기의 하방에 설치되며 2차 분쇄 처리된 분쇄물을 물과 함께 3차 분쇄하는 제3 분쇄기; 상기 제3 분쇄기와 연결되어 제3 분쇄기에 저장된 분말물질을 공급받아 비중차에 의해 분리하는 부상분리기 및 비중차에 의해 분리된 물을 포함한 무거운 분말물질 속에 존재하는 철 성분만을 분리제거하는 철분리유닛을 포함하는 단계 분쇄방식을 이용한 폐금속 회수장치에 있어서, 상기 제1 분쇄기는, 상기 제1 분쇄롤러의 제1 회전축이 결합되는 제1 축결합홀이 관통 형성되어 제1 분쇄롤러를 제자리 회전 가능하게 지지하고, 제1 축결합홀에서 일정 거리 편심된 지점에는 상기 제2 분쇄롤러의 제2 회전축이 결합되는 제2 축결합홀이 관통 형성되어 제2 분쇄롤러를 제자리 회전 가능하게 지지하되, 상기 제2 축결합홀은 긴 장홀 형태로 이루어져, 제2 분쇄롤러를 왕복 이동 가능하게 지지하는 지지브라켓; 및 상기 제2 축결합홀 주변에 설치되어 상기 제2 분쇄롤러의 제2 회전축을 제1 분쇄롤러 방향으로 탄성 가압하는 가압부재;를 포함하며, 상기 가압부재는, 상기 지지브라켓에 고정 설치되는 고정판; 및 양 단부는 고정판 고정되고 중앙부분은 볼록하게 융기된 상태로 고정판에서 이격되어 제2 회전축에 탄성적으로 접촉 지지되는 판스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 분쇄기는, 상기 제1 분쇄기에서 분쇄 처리된 분쇄물을 전달받아 이동시키는 이동컨베이어부; 상기 이동컨베이어부의 작상방에 배치되며 이동컨베이어부를 향해 챠핑돌기가 돌출 형성되는 압입대; 및 상기 압입대를 상하 방향으로 왕복 작동시켜 이동컨베이어부 위의 분쇄물이 압입대에 의해 압입되도록 하는 액츄에이터;를 포함하며, 상기 이동컨베이어부는, 복수 개의 컨베이어롤러를 제자리 회전 가능하게 지지하며 테두리 부위에는 무한궤도 형태의 지지홈이 함몰 형성되는 컨베이어하우징; 단부가 상기 지지홈에 삽입된 상태에서 상기 복수 개의 컨베이어롤러에 무한궤도 형태로 감겨 컨베이어롤러의 회전에 따라 무한궤도로 하는 벨트부재; 및 상기 컨베이어하우징 내측에 고정 설치되어 상기 압입대 직하부의 벨트부재의 일부 구간 하부를 받쳐 지지하는 받침대;를 포함하며, 상기 벨트부재는 서로 연결된 복수 개의 단위 패널로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3 분쇄기는, 상기 이동컨베이어부의 하부에 배치되며 상단이 개방 형성된 함체 구조로서 상기 이동컨베이어부로부터 낙하된 분쇄물을 전달받으며, 중간 부분에는 내측 벽면이 하단으로 갈구록 내향 경사진 구배가 형성되어 원추형 공간이 형성되는 분쇄케이스; 상기 분쇄케이스에 내장되는 구동모터; 상기 구동모터의 로터에 직결되며 상기 분쇄케이스 중심을 상하 방향으로 가로질러 설치되는 구동축; 상기 구동축에 결합되며 상기 원추형 공간과 상보적인 원추형 구조로 이루어져 상기 구동축의 회전 구동에 따라 원추형 공간에서 제자리 회전 가능하게 배치되며 외측면에는 나선형의 가이드홈이 형성되어 분쇄물을 상기 가이드홈을 따라 하향 가이드하는 분쇄드럼;을 포함하며, 상기 분쇄케이스의 내측 벽면과 분쇄드럼 사이에는 분쇄물이 통과하는 통과공간이 형성되되, 상기 통과공간은 하방으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분쇄케이스 하부에는 일정 량의 물이 저류되며, 상기 구동축의 하단에는 분쇄케이스 하부에 저류된 물에 침지되어 구동축 회전에 따라 회전하면서 물을 교반시키는 교반패들 및 분쇄케이스 바닥면에 접해 회전하면서 바닥면에 침전된 침전물을 쓸어내는 스크래퍼가 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분쇄케이스 내측 상부에는 상기 구동모터를 내장하는 가이드박스가 형성되며 상기 가이드박스의 상면은 분쇄물을 일정한 방향으로 경사 이동시키기 위하여 일정 각도 경사진 경사면으로 구성되고, 상기 경사면의 표면에는 분쇄물의 이동을 지연시키기 위한 지연돌기가 돌출 형성되며 가이드박스 내부에는 상기 경사면을 진동시키기 위한 진동기가 내장되며, 상기 제3 분쇄기는, 상기 분쇄케이스에 결합되며 상기 분쇄케이스에 저류된 물을 분쇄케이스 상부로 압송해 순환시키기는 순환부;를 더 포함하며, 상기 순환부는, 상기 분쇄케이스 하단과 상단을 연결하는 순환배관; 및 상기 순환배관의 관로상에 설치되어 분쇄케이스에 저류된 물을 순환배관 상단으로 압송하는 순환펌프;를 포함하며, 상기 순환배관의 상단은 분쇄케이스 상부 내측으로 일정 길이 연장된 상태에서 단부에 분사노즐이 마련되어 분사노즐을 통해 가이드박스의 경사면으로 물을 분사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 폐 인쇄회로기판을 여러 단계에 걸친 상이한 분쇄 방식으로 단계 분쇄 처리해 분말화하여 보다 용이한 유가금속의 회수 처리가 가능토록 하고, 나아가 회수된 유가금속의 순도를 극대화시킬 수 있도록 하는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 폐금속 회수장치의 전체적인 구성을 개념적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 제1 분쇄기 구성을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 평면 구성을 도시한 도면.
도 4는 제1 분쇄기의 지지브라켓 구성을 도시한 도면.
도 5는 제2 분쇄롤러가 제1 분쇄롤러로부터 탄성 이격되는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 1의 제2 분쇄기 구성을 도시한 도면.
도 7은 도 6의 이동컨베이어부 평면 구성을 도시한 도면.
도 8은 도 7에 도시된 A-A선을 기준으로 하는 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 한 쌍의 컨베이어하우징 중 편측 컨베이어하우징 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 도 1의 제3 분쇄기 단면 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 11은 도 10의 분쇄드럼 둘레부위를 확대 도시한 도면.
도 12는 도 10에 도시된 A-A선을 기준으로 하는 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 폐금속 회수장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 제1 분쇄기(100), 제2 분쇄기(200), 제3 분쇄기(300), 부상분리기(400) 및 철분리유닛(500)을 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

제1 분쇄기(100), 제2 분쇄기(200), 제3 분쇄기(300), 부상분리기(400) 및 철분리유닛(500)는 일렬로 인접 배치되어 폐 PCB(인쇄회로기판)를 단계적으로 분쇄하고 분쇄물에서 유가금속을 회수 처리할 수 있다.

보다 구체적으로, 폐 PCB가 상기 구성들을 순차적으로 거치면서 연속 분쇄 및 부상분리식으로 유가금속이 분리 회수되고, 이어 분리회수된 유가금속 중에서 철성분만 별도로 완전히 분리시킨 후 비중차에 의해 고가의 유가금속을 원활하게 회수하도록 구성된다.

먼저, 제1 분쇄기(100)는 수거한 폐 PCB를 1차적으로 분쇄 처리하는 구성으로서, 서로 마주하는 제1 분쇄롤러(110)과 제2 분쇄롤러(120) 사이를 통과시켜 폐 PCB를 1차 압연 분쇄하는 구조로 이루어져 폐 PCB를 대략적으로 분쇄할 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 분쇄기(100)는 제1 분쇄롤러(110), 제2 분쇄롤러(120), 지지브라켓(130) 및 가압부재(140)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

제1 분쇄롤러(110)의 표면에는 폐 PCB에 분쇄력을 가하는 분쇄돌기(111)가, 제2 분쇄롤러(120)의 표면에는 상기 분쇄돌기(111)에 상보적인 분쇄홈(121)이 마련되어 분쇄돌기(111)와 분쇄홈(121)이 교차하는 지점에 개재된 폐 PCB에 압축, 전단력 등의 외력을 동시 복합적으로 가해 폐 PCB를 잘게 분쇄 처리할 수 있도록 한다.

제1 분쇄롤러(110)의 양 단부에는 제1 회전축(112)이 돌출 형성될 수 있으며, 제2 분쇄롤러(120)의 양 단부에는 제2 회전축(122)이 돌출 형성될 수 있다.

지지브라켓(130)은 제1 분쇄롤러(110)와 제2 분쇄롤러(120)를 회전 가능하게 지지하고, 제1 분쇄롤러(110)와 제2 분쇄롤러(120)를 서로 역방향으로 회전시키기 위한 각각의 분쇄모터(133a,311b), 가압부재(140) 등을 적소에 지지할 수 있다.

지지브라켓(130)에는 제1 분쇄롤러(110)의 제1 회전축(112)이 결합되는 제1 축결합홀(131)이 관통 형성되어 제1 분쇄롤러(110)를 제자리 회전 가능하게 지지하고, 제1 축결합홀(131)에서 일정 거리 편심된 지점에는 상기 제2 분쇄롤러(120)의 제2 회전축(122)이 결합되는 제2 축결합홀(132)이 관통 형성되어 제2 분쇄롤러(120)를 제자리 회전 가능하게 지지할 수 있다.

제1 축결합홀(131)의 경우 제1 분쇄롤러(110)의 제자리 회전은 가능하되 평행 이동을 제한하도록 제1 회전축(112)이 맞아 끼워지는 통상의 원형의 구멍으로 예시되나, 제2 축결합홀(132)의 경우 긴 장홀 형태로 이루어져, 제2 회전축(122)이 제2 축결합홀(132) 내에서 제2 축결합홀(132)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 한다.

이에, 제2 분쇄롤러(120)를 제1 분쇄롤러(110)로부터 이격되게 하거나 혹은 가까워지는 방향으로 왕복 이동시킬 수 있으며, 따라서, 위치 고정되어 제자리 회전하는 제1 분쇄롤러(110)에 대해 제2 분쇄롤러(120)가 위치 이동하여 제1 분쇄롤러(110)와 제2 분쇄롤러(120) 사이 공간을 탄력적으로 구성해 폐 PCB에 상대적으로 부피가 큰 폐 PCB가 혼재되었을 시 이를 무리 없이 통과시킬 수 있도록 한다.

만일, 제1 분쇄롤러(110)와 제2 분쇄롤러(120)가 정해진 위치에 고정된 상태에서 회전만 하게 된다면 상대적으로 큰 폐 PCB의 분쇄시 큰 부하가 발생하게 되며 특히, 제1 분쇄기(100)는 폐 PCB를 대략적으로 분쇄 처리하는 목적상 부피가 큰 폐 PCB가 유입되더라도 이를 잘게 분쇄한다기 보단 1차적인 분쇄 전처리 개념으로 해리시키는데 중점을 두어 제1 분쇄롤러(110)와 제2 분쇄롤러(120) 사이 간격을 탄력적이게 조절 운용하여 분쇄를 수행할 수 있도록 한다.

지지브라켓(130)에는 제1 분쇄롤러(110)와 제2 분쇄롤러(120)의 제1 회전축(112)과 제2 회전축(122)에 각각 직결되는 분쇄모터(133a,311b)를 지지하는 모터지지판(134)이 결합될 수 있다. 이때, 제2 분쇄롤러(120)에 직결된 분쇄모터(311b)의 경우 제2 분쇄롤러(120)의 이동에 추종하여 상기 모터지지판(134) 상에서 회전 억제된 상태로 직선으로 왕복 이동될 수 있다.

한편, 가압부재(140)는 상기 제2 분쇄롤러(120)의 제2 회전축(122)을 제1 분쇄롤러(110) 방향으로 탄성 가압하는 구성으로서, 가압부재(140)를 통해 제2 분쇄롤러(120)가 제1 분쇄롤러(110)에 탄성적으로 접해 회전할 수 있고, 제1 분쇄롤러(110)와 제2 분쇄롤러(120) 사이에 부피가 큰 폐PCB가 개재될 경우, 제2 분쇄롤러(120)가 제1 분쇄롤러(110)로부터 소정 거리 탄성적으로 이동해 폐 PCB를 통과시킬 수 있도록 한다.

가압부재(140)는 상기 제2 축결합홀(132) 주변에 설치되어 제2 축결합홀(132)에 축설된 제2 회전축(122)을 일방향으로 탄성 가압할 수 있으며, 예컨대, 가압부재(140)는 지지브라켓(130)에 고정 설치되는 고정판(141) 및 양 단부는 고정판(141) 고정되고 중앙부분은 볼록하게 융기된 상태로 고정판(141)에서 이격되어 제2 회전축(122)에 탄성적으로 접촉 지지되는 판스프링(142)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

제2 회전축(122)은 판스프링(142) 상에서 구름 가능하게 접촉되는 한편, 판스프링(142)의 복원력에 의해 제2 회전축(122)이 밀려 제2 분쇄롤러(120)가 제1 분쇄롤러(110)에 밀착될 수 있고, 폐 PCB가 제1 분쇄롤러(110)와 제2 분쇄롤러(120) 사이에 개재되어 제2 분쇄롤러(120)가 진동 또는 이동하면 이러한 진동 및 이동을 판스프링(142)이 수용, 분산 및 흡수할 수 있다.

제1 분쇄기(100)에서 분쇄 처리된 분쇄물은 제2 분쇄기(200)로 전달되어 재차 분쇄 처리될 수 있다.

제2 분쇄기(200)는 제1 분쇄기(100)에서 분쇄 처리된 분쇄물을 더 미세하게 분쇄하기 위한 구성으로, 제1 분쇄기(100)의 일측에 설치되며 1차 분쇄 처리된 분쇄물을 위에서 찍어 누르는 방식으로 압입해 2차 분쇄하는 구조로 이루어진다.

이를 위해, 제2 분쇄기(200)는 크게, 이동컨베이어부(210), 압입대(220) 및 액츄에이터(230)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

먼저, 이동컨베이어부(210)는 제1 분쇄기(100)에서 분쇄 처리된 분쇄물을 전달받아 이동시키는 역할을 담당하는 구성으로서, 제1 분쇄기(100)의 직하부에서부터 길게 연장 설치되어 제1 분쇄기(100)로부터 자유낙하하는 분쇄물을 적치한 상태로 일렬 이동시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 이동컨베이어부(210)는 복수 개의 컨베이어롤러(212)를 제자리 회전 가능하게 지지하며 테두리 부위에는 무한궤도 형태의 지지홈(211a)이 함몰 형성되는 컨베이어하우징(211), 단부가 상기 지지홈(211a)에 삽입된 상태에서 상기 복수 개의 컨베이어롤러(212)에 무한궤도 형태로 감겨 컨베이어롤러(212)의 회전에 따라 무한궤도로 순환하는 벨트부재(213) 및 상기 컨베이어하우징(211) 내측에 고정 설치되어 상기 압입대(220) 직하부의 벨트부재(213)의 일부 구간 하부를 받쳐 지지하는 받침대(214)로 이루어진다.

컨베이어하우징(211)은 서로 마주하는 한 쌍으로 이루어지고, 한 쌍의 컨베이어하우징(211) 사이에 벨트부재(213), 컨베이어롤러(212) 등이 연계 작동 가능하게 설치될 수 있다.

도시하지 않았지만, 컨베이어하우징(211) 외측으로는 복수 개의 컨베이어롤러(212)중 적어도 어느 하나 이상을 회전 구동시키기 위한 컨베이어모터가 결합될 수 있다.

한 쌍의 컨베이어하우징(211)의 서로 마주하는 면에는 지지홈(211a)이 함몰 형성될 수 있으며, 상기 지지홈(211a)에 벨트부재(213)가 삽입된 상태로 무한궤도로 작동할 수 있다.

벨트부재(213)가 지지홈(211a)에 삽입 고정된 상태에서 작동하게 되므로, 벨트부재(213)의 처짐이 일정 부분 방지될 수 있다.

벨트부재(213)는 각각의 컨베이어롤러(212)에 감겨 한 쌍의 컨베이어하우징(211) 사이 공간에서 무한궤도 형태로 작동하게 되며 이에 따라 제1 분쇄기(100)에서 배출된 분쇄물을 압입대(220) 직하방으로 이동시키고, 이어서, 이동컨베이어부(210)에서 배출해 제3 분쇄기(300)로 공급할 수 있다.

상기 벨트부재(213)는 서로 연결된 복수 개의 단위 패널(213a)로 이루어지고, 이때 인접한 단위 패널(213a) 사이에는 인접한 단위 패널(213a)을 소정의 관절운동 가능하게 연결하기 위한 연결체(213b)가 마련될 수 있다.

도시하지 않았지만, 각각의 단위 패널(213a) 사이로 분쇄물이 유입될 것을 고려해, 이동컨베이어부(210) 하부에는 분쇄물을 수집하는 수집대가 형성될 수 있다.

각각의 단위 패널(213a)은 금속 판재로 이루어져 분쇄물을 지지한 상태에서 압입대(220)의 압입 작용에도 쉽게 하부로 쳐짐 변형이 이루어지지 아니하는 강한 구조를 갖추도록 한다. 이에 더해, 받침대(214)가 벨트부재(213) 하부를 견고하게 받쳐 지지하게 되므로, 압입대(220)의 작용에도 벨트부재(213)의 쳐짐이 보다 효과적으로 억제될 수 있다.

압입대(220)는 이동컨베이어부(210)의 작상방에 배치되며 이동컨베이어부(210)를 향해 챠핑돌기(221)가 돌출 형성되는 구조로 이루어질 수 있고, 액츄에이터(230)는 도시되지 아니한 고정수단에 위치 고정된 상태로 압입대(220)를 지지한 채 압입대(220)를 상하 방향으로 왕복 작동시켜 이동컨베이어부(210) 위의 분쇄물이 압입대(220)에 의해 압입되도록 하는 구동력을 제공한다.

즉, 제1 분쇄기(100)에서 배출된 분쇄물이 이동컨베이어부(210)에 의해 압입대(220) 직하방으로 이동하면, 액츄에이터(230)가 압입대(220)를 상하 방향으로 왕복 작동시켜 이동컨베이어부(210) 위에서 이동 중인 분쇄물을 2차 분쇄하게 된다.

압입대(220)를 통과한 분쇄물은 이동컨베이어부(210) 끝단으로 이동해 배출되어 후술 될 제3 분쇄기(300)로 투입될 수 있다.

제3 분쇄기(300)는 제2 분쇄기(200)의 하방에 설치되며 2차 분쇄 처리된 분쇄물을 물과 함께 보다 세밀하게 3차 분쇄하여 최종적으로 폐 PCB를 미립화시킬 수 있도록 한다.

즉, 제1 분쇄기(100)와 제2 분쇄기(200)에서 건식 방식으로 분쇄돼 상대적으로 거친 입자를 갖게 된 분쇄물은 제3 분쇄기(300)를 통과해 습식으로 분쇄되어 보다 균질화되고 미립화된 분말물질이 형성되는 한편 제3 분쇄기(300)는 물과 함께 분쇄를 수행하기 때문에 폐 PCB에 함유되어 있던 금, 은, 동, 아연, 철 등과 같은 유가금속 및 분진 폐기물을 분말물질상에 모두 포함시킬 수 있도록 해 분쇄 과정에서 분쇄물의 유실을 막고, 최대한 많은 양의 분쇄물이 확보될 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명은 폐 PCB를 단계적으로 분쇄 처리하되, 각각의 분쇄기를 서로 다른 구조, 다른 분쇄 방식의 채택하여 보다 효율적이고 정밀하게 분쇄 과정을 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 제3 분쇄기(300)는 크게, 분쇄케이스(310), 구동모터(330), 구동축(340), 분쇄드럼(350) 및 순환부(360)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

분쇄케이스(310)는 제3 분쇄기(300)의 전체적인 외관을 구성하며 이동컨베이어부(210)의 하부에 배치되어 이동컨베이어부(210)로부터 이동 배출돼 낙하된 분쇄물을 내부로 전달받는다.

분쇄케이스(310)는 상단이 개방 형성된 함체 구조로서 내부에는 분쇄물의 재차 분쇄를 위한 분쇄공간이 마련될 수 있다.

특히, 분쇄케이스(310)의 중간 부분에는 내측 벽면이 하단으로 갈구록 내향 경사진 구배가 형성되어 원추형 공간(311)이 형성되며 상기 원추형 공간(311)을 상기 분쇄공간으로 칭한다.

구동모터(330)는 분쇄케이스(310)에 내장될 수 있는데, 이때, 분쇄케이스(310) 내측 상부에는 구동모터(330)를 내장하는 가이드박스(320)가 형성될 수 있다.

이에, 이동컨베이어부(210)에서 배출되는 분쇄물이 가이드박스(320) 상면을 향해 낙되는 한편, 가이드박스(320)의 상면은 분쇄물을 일정한 방향으로 경사 이동시키기 위하여 일정 각도 경사진 경사면(321)으로 구성되어 분쇄물은 상기 경사면(321)에 의해 가이드박스(320) 하부에 형성된 원추형 공간(311) 가장자리 방향으로만 일정하게 공급되는 구조가 갖춰진다.

한편, 분쇄물이 한꺼번에 많은 양이 공급될 경우 원추형 공간(311)과 분쇄드럼(350) 사이에서 병목현상이 발생하여 분쇄효율이 저하되므로, 경사면(321) 부분에서 적당히 정체하면서 균일하게 퍼져 공급될 필요가 있다.

이를 위해, 경사면(321)의 표면에는 분쇄물의 이동을 지연시키기 위한 지연돌기(322)가 돌출 형성되어 경사면(321)으로 낙하한 분쇄물에 적절한 이동 간섭을 주도록 하며 특히, 가이드박스(320) 내부에는 상기 경사면(321)을 진동시키기 위한 진동기(323)가 내장되어 경사면(321)의 진동에 의해 분쇄물이 뭉치지 아니하고 경사면(321)에서 균일하게 퍼져 이동되도록 한다.

다음으로, 구동축(340)은 구동모터(330)의 로터에 직결되어 구동모터(330)의 작동에 따라 제자리 회전되는 구성으로, 가이드박스(320) 하면을 관통해 분쇄케이스(310) 중심을 상하 방향으로 가로질러 길게 설치될 수 있다.

구동축(340)의 하단은 분쇄케이스(310) 하면까지 연장된 상태에서 베어링 등에 의해 고정 지지될 수 있다.

분쇄드럼(350)은 구동축(340)에 결합되며 상기 원추형 공간(311)과 상보적인 원추형 구조로 이루어져 원추형 공간(311) 내 제자리 회전 가능하게 배치될 수 있다.

분쇄드럼(350)은 구동모터(330)가 구동축(340)을 회전시키면 구동축(340)의 회전 구동에 따라 원추형 공간(311)에서 제자리 회전하면서 분쇄물에 압축 내지 전단응력을 가할 수 있다.

이때, 원추형 공간(311) 내 분쇄케이스(310)의 내측 벽면과 분쇄드럼(350) 사이에는 분쇄물이 통과하는 통과공간(312)이 형성되도록 하여 가이드박스(320)에서 낙하된 분쇄물이 상기 통과공간(312)으로 유입돼 분쇄가 이루어질 수 있도록 하며, 상기 통과공간(312)은 하방으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 구조로 이루어지도록 해 입자가 큰 분쇄물을 점차 작은 입자로 잘게 분쇄해 배출할 수 있도록 한다.

분쇄드럼(350)의 외측면에는 나선형의 가이드홈(351)이 형성될 수 있으며, 분쇄물은 상기 통과공간(312)과 가이드홈(351)을 교대로 이동하면서 분쇄드럼(350)의 회전작용에 압축 및 전단응력에 의해 분쇄되어 하방 이동한 후 분쇄드럼(350) 하방으로 배출돼 자유낙하할 수 있다.

한편, 분쇄케이스(310) 하부에는 일정 량의 물이 저류될 수 있고, 분쇄드럼(350) 하방으로 배출된 분쇄물은 상기 저류된 물로 침투할 수 있다.

따라서, 분쇄케이스(310)에는 분말물질 수용액이 저장될 수 있고, 이러한 분말물질 수용액은 후술 될 부상분리기(400)로 압송될 수 있다.

구동축(340)의 하단에는 분쇄케이스(310) 하부에 저류된 물에 침지되어 구동축(340) 회전에 따라 회전하면서 물을 교반시키는 교반패들(341)이 장착되어 있으며, 이에 구동축(340)이 회전하게 되면 분쇄드럼(350) 뿐만 아니라 교반패들(341)이 물 내부에서 회전하면서 분말물질 수용액 내에서 유가금속이 침전되지 못하도록 잘 교반시켜줄 수 있다.

만일, 분말물질 내 유가금속이 물 속에서 비중차에 의해 바닥면으로 가라앉게 되면 분말물질 수용액의 압송 과정에서 분말물질의 비중이 줄어들게 될 뿐만 아니라, 분쇄케이스(310) 바닥면의 침전물을 회수처리하기가 곤란한 문제가 발생한다.

뿐만 아니라, 구동축(340)의 하단에는 교반패들(341) 뿐만 아니라 분쇄케이스(310) 바닥면에 접해 회전하면서 바닥면에 침전된 침전물을 쓸어내는 스크래퍼(342)가 장착되어 침전물이 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 한다.

상기 스크래퍼(342)는 밑변이 분쇄케이스(310) 바닥면에 맞닿고 빗변이 회전 방향을 바라보는 직삼각형 횡단면을 가지는 긴 막대 구조로 이루어져 회전시 침전물을 쓸어 내고 쓸린 침전물이 빗변을 타고 상부로 반등해 분쇄물질 수용액에 분산될 수 있도록 한다. 경우에 따라 빗변은 호 형태로 오목하게 만곡되어 침전물을 수직에 가깝게 반등시킬 수도 있다.

다음으로, 순환부(360)는 분쇄케이스(310)에 결합되며 분쇄케이스(310)에 저류된 물을 분쇄케이스(310) 상부로 압송해 순환시키기는 역할을 담당한다.

따라서, 분쇄케이스(310) 하부에 저장되어 있던 분말물질 수용액은 순환부(360)에 의해 주기적으로 분쇄케이스(310) 상부로 압송되어 분쇄케이스(310) 상부로 공급되는 한편, 수용액 내 분말물질들은 연속적으로 분쇄공정을 거치게 되어 보다 미립화되고, 순환된 물이 통과공간(312)으로 침투하여 윤활류로 작용함으로써 분쇄 효율 증대, 열발생 방지, 비산 방지 등의 기능을 수행하게 된다.

상기 순환부(360)는 분쇄케이스(310) 하단과 상단을 연결하는 순환배관(361) 및 순환배관(361)의 관로상에 설치되어 분쇄케이스(310)에 저류된 물을 순환배관(361) 상단으로 압송하는 순환펌프(363)를 포함하며, 이때 순환배관(361)의 상단은 분쇄케이스(310) 상부 내측으로 일정 길이 연장된 상태에서 단부에 분사노즐(632)이 마련되어 분사노즐(632)을 통해 가이드박스(320)의 경사면(321)으로 물을 분사할 수 있도록 하는 구조를 갖춘다.

따라서, 분쇄케이스(310) 내부로 유입되는 최초의 지점에서 분쇄물 상에 물을 분사하여 줌으로써 분쇄 작용이 일어나기 직전에 분쇄물에 수분이 충분히 머금을 수 있도록 하고, 특히, 분쇄물이 이동컨베이어부(210)에서 자유낙하해 경사면(321)에 충돌하는 과정에서 먼지의 비산 등을 보다 효과적으로 억제할 수 있도록 한다.

다음으로, 부상분리기(400)는 제3 분쇄기(300)의 분쇄케이스(310) 하단에 연결되어 제3 분쇄기(300)의 분쇄케이스(310)에 저장된 분말물질을 공급받아 비중차에 의해 분리하는 역할을 수행한다. 부상분리기(400)는 비중차를 이용하여 분말물질 수용액 내 분진을 포함한 이물질을 유가금속으로부터 1차 분리시키는 중요한 수단으로, 우측으로 1차 경사지고, 다시 전방으로 2차 경사진 'ㄴ' 형상의 지지판과, 상기 지지판의 상면에 설치된 반원형상으로 골과 마루를 갖는 분리재와, 상기 지지판의 일측 상면에 설치되고 하부 일측에 분리재 반대쪽으로 배출구멍이 형성되며 분말물질 수용액이 저수되는 분쇄물통과, 상기 분쇄물통과 간격을 두고 일직선상에 설치되며 하부 일측에 분리재 반대쪽으로 형성된 배수구멍의 개도를 조절하는 루버를 갖추고 물이 저수되는 물통과, 상기 분리재를 통해 분리된 분진을 포함한 이물질을 수용하도록 분리재의 골과 마루가 연속형성되는 방향으로 지지판의 일단 하부에 간격을 두고 설치된 이물받이와, 상기 분리재를 통해 분리된 유가금속을 수용하도록 상기 이물받이와 직교되는 방향으로 지지판의 일단 하부에 간격을 두고 설치된 유가금속받이를 포함하여 구성된다.

이때, 유가금속받이로 모인 유가금속은 철분리유닛(500)으로 이송되어 상대적으로 저가인 철 만 따로 분리하는 과정을 거치게 되며, 철분리유닛(500)은 부상분리기(400)와 연결되어 비중차에 의해 분리된 물을 포함한 무거운 분말물질을 전달받아, 분말물질 속에 존재하는 철 성분만을 분리제거하는 역할을 수행해 고순도 유가금속이 회수될 수 있도록 한다.

본 발명은 제1, 2, 3 분쇄기에 주요 특징이 있고, 전술한 부상분리기(400) 및 철분리유닛(500), 이 외, 설명하지 않았지만 철 성분이 분리된 분말물질을 건조시키는 건조기, 건조된 분말을 적재하는 분말적재함, 분말적재함으로부터 일정량씩 공급받아 유가금속과 분진 폐기물로 회전선별하는 회전선별기, 회전선별기의 상단에 연결되어 집진필터를 이용하여 폐기물을 여과 분리하는 폐기물처리유닛 등은 등록특허 10-1691014호에 개시된 내용으로부터 참조해 본 실시예에 완용되어 통합하여, 본 실시예에서는 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100: 제1 분쇄기
200: 제2 분쇄기
300: 제3 분쇄기

Claims

수거한 폐 인쇄회로 기판을 서로 마주하는 제1 분쇄롤러과 제2 분쇄롤러 사이를 통과시켜 1차 압연 분쇄하는 제1 분쇄기, 상기 제1 분쇄기의 일측에 설치되며 1차 분쇄 처리된 분쇄물을 위에서 찍어 누르는 방식으로 압입해 2차 분쇄하는 제2 분쇄기, 상기 제2 분쇄기의 하방에 설치되며 2차 분쇄 처리된 분쇄물을 물과 함께 3차 분쇄하는 제3 분쇄기; 상기 제3 분쇄기와 연결되어 제3 분쇄기에 저장된 분말물질을 공급받아 비중차에 의해 분리하는 부상분리기 및 비중차에 의해 분리된 물을 포함한 무거운 분말물질 속에 존재하는 철 성분만을 분리제거하는 철분리유닛을 포함하는 단계 분쇄방식을 이용한 폐금속 회수장치에 있어서,
상기 제1 분쇄기는,
상기 제1 분쇄롤러의 제1 회전축이 결합되는 제1 축결합홀이 관통 형성되어 제1 분쇄롤러를 제자리 회전 가능하게 지지하고, 제1 축결합홀에서 일정 거리 편심된 지점에는 상기 제2 분쇄롤러의 제2 회전축이 결합되는 제2 축결합홀이 관통 형성되어 제2 분쇄롤러를 제자리 회전 가능하게 지지하되, 상기 제2 축결합홀은 긴 장홀 형태로 이루어져, 제2 분쇄롤러를 왕복 이동 가능하게 지지하는 지지브라켓; 및
상기 제2 축결합홀 주변에 설치되어 상기 제2 분쇄롤러의 제2 회전축을 제1 분쇄롤러 방향으로 탄성 가압하는 가압부재;를 포함하며,
상기 가압부재는,
상기 지지브라켓에 고정 설치되는 고정판; 및
양 단부는 고정판 고정되고 중앙부분은 볼록하게 융기된 상태로 고정판에서 이격되어 제2 회전축에 탄성적으로 접촉 지지되는 판스프링;을 포함하며,
상기 제2 분쇄기는,
상기 제1 분쇄기에서 분쇄 처리된 분쇄물을 전달받아 이동시키는 이동컨베이어부;
상기 이동컨베이어부의 작상방에 배치되며 이동컨베이어부를 향해 챠핑돌기가 돌출 형성되는 압입대; 및
상기 압입대를 상하 방향으로 왕복 작동시켜 이동컨베이어부 위의 분쇄물이 압입대에 의해 압입되도록 하는 액츄에이터;를 포함하며,
상기 이동컨베이어부는,
복수 개의 컨베이어롤러를 제자리 회전 가능하게 지지하며 테두리 부위에는 무한궤도 형태의 지지홈이 함몰 형성되는 컨베이어하우징;
단부가 상기 지지홈에 삽입된 상태에서 상기 복수 개의 컨베이어롤러에 무한궤도 형태로 감겨 컨베이어롤러의 회전에 따라 무한궤도로 하는 벨트부재; 및
상기 컨베이어하우징 내측에 고정 설치되어 상기 압입대 직하부의 벨트부재의 일부 구간 하부를 받쳐 지지하는 받침대;를 포함하며,
상기 벨트부재는 서로 연결된 복수 개의 단위 패널로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단계 분쇄방식을 이용한 폐금속 회수장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제3 분쇄기는,
상기 이동컨베이어부의 하부에 배치되며 상단이 개방 형성된 함체 구조로서 상기 이동컨베이어부로부터 낙하된 분쇄물을 전달받으며, 중간 부분에는 내측 벽면이 하단으로 갈구록 내향 경사진 구배가 형성되어 원추형 공간이 형성되는 분쇄케이스;
상기 분쇄케이스에 내장되는 구동모터;
상기 구동모터의 로터에 직결되며 상기 분쇄케이스 중심을 상하 방향으로 가로질러 설치되는 구동축;
상기 구동축에 결합되며 상기 원추형 공간과 상보적인 원추형 구조로 이루어져 상기 구동축의 회전 구동에 따라 원추형 공간에서 제자리 회전 가능하게 배치되며 외측면에는 나선형의 가이드홈이 형성되어 분쇄물을 상기 가이드홈을 따라 하향 가이드하는 분쇄드럼;을 포함하며,
상기 분쇄케이스의 내측 벽면과 분쇄드럼 사이에는 분쇄물이 통과하는 통과공간이 형성되되, 상기 통과공간은 하방으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 단계 분쇄방식을 이용한 폐금속 회수장치.
청구항 3에 있어서,
상기 분쇄케이스 하부에는 일정 량의 물이 저류되며, 상기 구동축의 하단에는 분쇄케이스 하부에 저류된 물에 침지되어 구동축 회전에 따라 회전하면서 물을 교반시키는 교반패들 및 분쇄케이스 바닥면에 접해 회전하면서 바닥면에 침전된 침전물을 쓸어내는 스크래퍼가 장착되며,
상기 스크래퍼는 밑변이 분쇄케이스 바닥면에 맞닿고 빗변이 회전 방향을 바라보는 직삼각형 횡단면을 가지는 긴 막대 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단계 분쇄방식을 이용한 폐금속 회수장치.
청구항 4에 있어서,
상기 분쇄케이스 내측 상부에는 상기 구동모터를 내장하는 가이드박스가 형성되며 상기 가이드박스의 상면은 분쇄물을 일정한 방향으로 경사 이동시키기 위하여 일정 각도 경사진 경사면으로 구성되고,
상기 경사면의 표면에는 분쇄물의 이동을 지연시키기 위한 지연돌기가 돌출 형성되며 가이드박스 내부에는 상기 경사면을 진동시키기 위한 진동기가 내장되며,
상기 제3 분쇄기는,
상기 분쇄케이스에 결합되며 상기 분쇄케이스에 저류된 물을 분쇄케이스 상부로 압송해 순환시키기는 순환부;를 더 포함하며,
상기 순환부는,
상기 분쇄케이스 하단과 상단을 연결하는 순환배관; 및
상기 순환배관의 관로상에 설치되어 분쇄케이스에 저류된 물을 순환배관 상단으로 압송하는 순환펌프;를 포함하며,
상기 순환배관의 상단은 분쇄케이스 상부 내측으로 일정 길이 연장된 상태에서 단부에 분사노즐이 마련되어 분사노즐을 통해 가이드박스의 경사면으로 물을 분사하는 것을 특징으로 하는 단계 분쇄방식을 이용한 폐금속 회수장치.