KR19990070433A - 폐자원의 미분쇄 처리 방법 - Google Patents

Abstract

폐타이어, 폐고무, 폐플라스틱 등과 같은 폐자원을 해수와 열교환되어 버려지고 있는 액화천연가스의 냉열을 이용하여 미분쇄 처리함으로써 저렴한 비용으로 재활용할 수 있는 폐자원의 미분쇄 처리 방법에 관한 것으로,

일정한 온도 이하의 초저온 상태를 유지하는 초저온동결조에 열교환매체를 담고, 이에 액화천연가스가 통과하는 전열관을 침적시켜 초저온동결조 자체를 열교환기로 이용하는 공정과; 상기한 액상의 열교환매체에 폐자원의 칩을 직접 침적,냉각하면서 이송시키는 공정과; 상기한 공정에서 증발된 열교환매체를 열교환매체 회수장치를 통해 액상으로 회수하는 공정으로 이루어진다.

Description

폐자원의 미분쇄 처리 방법

본 발명은 폐자원의 미분쇄 처리 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 액체천연가스와 열교환매체의 열교환특성을 최대한 발휘시킨 에너지절약형 초저온동결조를 이용하여 폐타이어, 폐고무 등과 같은 폐자원을 미분쇄 처리하여 환경오염을 방지하고, 유용한 자원으로 재활용하기 위한 폐자원의 처리 방법에 관한 것이다.

최근 산업 발달과 함께 폐타이어, 폐고무 등과 같은 폐자원의 폐기량이 급증하고 있으며, 이 폐자원은 자연적으로 분해가 잘되지 않으므로 환경오염을 일으키는 중요한 원인으로 대두되고 있는 실정이다.

이러한 폐자원 문제를 해결하기 위하여 폐자원을 분말로 분쇄하는 시도들이 제시되고 있으며, 이 시도들은 크게 상온분쇄 방식과, 질소냉동분쇄 방식 등이 있다.

상기한 상온분쇄 방식은 폐자원을 일반 상온에서 분쇄기로 분쇄하여 분말을 생성하는 방식이며, 질소냉동분쇄 방식은 냉각을 위한 수단으로 액체질소를 분사하여 폐자원을 일정한 온도 이하의 초저온 상태에서 분쇄기로 분쇄하여 미세한 분말, 고순도, 고품질의 분말을 생성하는 방식이다.

그러나 종래의 폐자원을 분말로 만드는 방식중에서 상온분쇄 방식은 시설 투자비가 상대적으로 저렴한 반면 동력비가 많이 드는 기술로 폐자원속에 포함되어 있는 섬유질, 금속 등과 같은 이물질의 분리가 어려워 생산된 분말의 순도가 저하되고, 폐자원의 회수율이 떨어질 뿐만 아니라 마찰열로 인한 분말의 열변성에 의해 품질이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 질소냉동분쇄 방식은 초저온 상태에서 폐자원을 분쇄하기 때문에 열변성이 발생하지 않아 상온분쇄 방식의 경우보다 고품질의 분말을 생성하는 할 수 있는 반면 폐자원을 냉각시키는 냉매로 고가의 액체질소를 사용하기 때문에 운전 비용이 증가되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 폐타이어, 폐고무 등과 같은 폐자원을 효과적으로 미분쇄 처리하여 유용한 자원으로 재활용하기 위한 것으로 보통 해수와 열교환되어 버려지는 액화천연가스의 냉열을 열교환매체와 열교환하여 폐자원을 효과적으로 동결시킬 수 있는 초저온 동결조를 이용하여 저렴한 유지비로 운영가능한 폐자원의 미분쇄 처리 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일정한 온도 이하의 초저온 상태(예컨대, -100℃∼-160℃)를 유지하는 초저온동결조에 열교환매체를 담고, 이에 액화천연가스가 통과하는 전열관을 침적시켜 초저온동결조 자체를 열교환기로 이용하는 공정과; 상기한 액상의 열교한매체로 폐자원의 칩을 직접 침적,냉각하면서 이송하는 공정과; 상기한 공정에서 증발된 열교환매체를 열교환매체 회수장치를 통해 액상으로 회수하는 공정으로 이루어진다.

상기한 열교환매체는 액화천연가스가 통과하는 전열관이 설치된 초저온동결조에 순환되어 폐자원의 칩과 직접 열교환이 이루어지며, 상기한 열교환매체로는 기화할 때 발생되는 기화열을 이용하여 폐자원의 칩을 일정한 온도 이하로 냉각할 수 있는 R-22, R-23, R-13B1 등으로 이루어질 수 있다.

또한 상기한 초저온동결조의 압력을 흡입송풍기를 이용하여 대기압 이하로 유지시켜 주면서 초저온동결조로 흡입한 열교환매체를 열교환기에 의하여 액화천연가스와 열교환하여 액화한 후 회수하는 공정을 포함할 수 있다.

그리고 상기한 초저온동결조이후 건조공정의 분위기 온도를 열교환매체의 증발 온도보다 높게 유지하여 열교환매체를 자연 증발,흡입한 후 열교환하여 회수하는 공정을 더욱 포함할 수 있다.

이에 따라 초저온동결조에 담겨지는 열교환매체에 의하여 폐자원의 칩과 직접 열교환하면서 열교환 효율이 극대화되어 칩이 충분하게 초저온 상태로 냉각되고, 상기와 같이 칩이 취성을 갖도록 냉각된 상태에서 충격을 가하여 분쇄하면 아주 미세한 고품질의 분말을 저렴한 비용으로 생성할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 폐자원의 미분쇄 처리 방법의 개략적인 공정도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폐자원 처리 공정은 먼저 야적되어 있는 폐타이어등과 같은 폐자원(1)에서 진흙, 모래 등의 이물질을 제거한 후 효율적인 냉각을 위하여 파쇄기(3)로 이 폐자원(1)을 일정한 크기의 칩(5)으로 자른다.

그리고 일정한 온도 이하의 초저온 상태(예컨대, -100℃∼-160℃)를 유지하는 초저온동결조(7)에 열교환매체를 담고, 이에 액화천연가스가 통과하는 전열관(9)을 침적시켜 열교환매체(13)의 온도를 일정하게 유지시킨다.

상기한 열교환매체(13)로는 액화천연가스의 증발온도(-162℃)보다 낮거나 비슷한 온도에서 동결되는 R-22, R-23, R-13B1등으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 열교환매체(13)는 냉동기를 사용하여 초저온 상태로 냉각할 수 있다.

상기한 파쇄기(3)에 의하여 절단된 칩(5)을 이송장치(15)를 통하여 초저온동결조(7)에 담겨진 열교환매체(13)에 침적시켜 직접 열교환하여 인성-취성전이온도(DBTT) 이하로 충분하게 동결시키면서 스크류이송기(17)로 이송시켜준다.

이때, 상기한 열교환매체(13)로서 액화천연가스의 기화온도(-162℃)보다 높은 온도에서 동결되는 물질을 선정하여도 전열관(9)을 초저온동결조(7)에 침적되게 설치하면 기존의 열교환기에 있어서 1차, 2차 냉매의 온도차이로 인한 열교환기의 동결 문제를 근본적으로 해결함과 아울러 열교환 효율을 극대화할 수 있게 되는 것이다.

상기한 초저온동결조(7)의 중간 이후에는 스크류이송기(17)의 후반부를 액면위로 나오게 하여 폐자원칩(5)을 열교환매체와 격리된 상태로 이송시키고, 흡입송풍기(20)로 압력을 조절하여 페자원칩(5)에 묻어있는 열교환매체를 증발시키는 건조공정을 거친 후 초저온동결조(7)에 바로 연결된 해머밀(19)로 1차 분쇄하여 1차 분말을 생산한다.

그리고 초저온동결조(7)의 압력을 흡입송풍기(20)를 이용하여 대기압 이하로 유지,흡수시켜 폐타이어 칩과의 열교환 후 기체로 상변화한 열교환매체가 초저온동결조의 출입구로 손실되는 것을 억제하고, 초저온동결조(7)로 부터 흡입한 열교환매체(13)를 액화·회수하고 공기는 외부로 방출한다.

상기한 열교환매체(13)의 일부는 폐자원(1)의 칩(5)에 묻어 해머밀(19)로 나가나 열교환 매체의 증발온도보다 높게 설정한 분위기 온도에 의해 열교환매체(13)는 자연 증발됨과 아울러 열교환매체의 증발냉각효과로 1차분말의 온도는 더욱더 하강하게 되고, 증발된 열교환매체 역시 열교환기(11)에 의해 액화,회수된다.

또한 상기한 해머밀(19)에 의하여 1차분쇄된 칩(5)은 이송장치(21)에 의하여 자력선별기(23)로 이송되고, 상기한 자력선별기(23)에 의하여 폐자원(1)의 칩(5)에 함유되어 있는 금속을 분리하여 제거하고, 상기한 금속이 제거된 칩(5)은 마찰밀(25)로 이송되면서 2차분쇄되어 더욱더 미세한 2차분말로 만들어진다.

상기한 마찰밀(25)에 의하여 2차 분말로 된 칩(5)은 자력선별기(27)에 의하여 재차 금속을 제거하고 이송장치(29)에 의하여 다단분리기(31)를 통과하면서 분말의 크기별로 분리되고, 크기별로 분리된 분말은 분말포장장치(33)에 의하여 크기별로 포장된다. 그리고 미설명 부호 35는 초저온동결조(7)를 단열하기 위한 단열재를 지시한다.

따라서 폐자원(1)을 초저온 상태에서 분쇄하므로 폐자원의 회수율이 향상되고, 열변성이 발생하지 않아 고순도, 고품질의 미세한 분말을 생산할 수 있게되며, 또한 공해물질의 처리 뿐만 아니라 폐자원(1)의 재활용으로 산업원료를 생산할 수 있게 된다.

즉, 상기와 같이 생산된 분말을 크기별로 분리하여 매트제조, 보도블럭, 건축자재, 아스팔트 포장, 타이어원료등 다양한 용도로 사용할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 내부에 액화천연가스의 냉열을 공급할 수 있는 전열관이 설치된 초저온동결조내에서 초저온 상태로 냉각된 열교환매체와 폐자원이 직접 열교환이 이루어지므로 저렴한 유지비로 폐타이어, 폐고무 등과 같은 폐자원을 효과적으로 냉동분쇄처리하여 미분말을 만듦으로써 폐기물에 의한 환경오염의 방지는 물론 해수에 폐기되는 에너지 회수의 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 일정한 온도 이하의 초저온 상태를 유지하는 초저온동결조에 열교환매체를 담고, 이에 액화천연가스가 통과하는 전열관을 침적시켜 초저온동결조 자체를 열교환기로 이용하여 열교환매체를 냉각시키는 공정과; 상기한 액상의 열교한매체에 폐자원 또는 폐자원 칩을 직접 침적,냉각하면서 이송시키는 공정과; 상기한 공정에서 증발된 열교환매체를 열교환매체 회수장치를 통해 액상으로 회수하는 공정으로 이루어지는 폐자원의 미분쇄 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기한 열교환환매체로써 R-22, R-23, R-13B1등을 사용하여 폐자원을 초저온 상태로 냉각하여 분쇄하는 방식을 포함하는 폐자원의 미분쇄 처리 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기한 열교환매체를 냉동기를 사용하여 초저온 상태로 냉각하는 방식을 포함하는 폐자원의 미분쇄 처리 방법.
4. 제1항에 있어서, 폐자원을 충분한 시간동안 열교환매체에 침적·이송시키면서 인성-취성전이온도(DBTT)이하로 냉각시키고 스크류이송기 말단부에서는 열교환매체 표면위로 이송시켜 열교환매체와 분리,건조시키는 공정을 포함하는 폐자원의 미분쇄 처리 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기한 초저온동결조의 압력을 흡입송풍기를 이용하여 대기압 이하로 유지시켜주면서 초저온동결조로부터 흡입한 공기 및 열교환매체의 혼합기체를 액화천연가스와의 열교환을 통하여 열교환매체를 액화·분리한 후 전량 회수 및 순환시키는 공정을 포함하는 폐자원의 미분쇄 처리 방법.