KR20090110147A - 철(鐵) 폐기물의 재활용 방법 및 그 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철(鐵) 폐기물의 재활용 방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면 철공소나 고물상, 제철소 등에서 수집되는 철(鐵) 폐기물을 크기 및 비중에 따라 3종류로 분류하여 조각난 형태의 편철(片鐵)은 일정한 형태로 압착하여 균등하게 재포장하고, 고비중 분철(粉鐵)로는 엘리베이터 또는 중장비용 무게추를 제조하며, 저비중 분철(粉鐵)로는 경량 골재를 생산하는 일련의 재활용 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
고철, 분철, 철 폐기물, 재활용
Description
본 발명은 철(鐵) 폐기물의 재활용 방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면 철공소나 고물상, 제철소 등에서 수집되는 철(鐵) 폐기물을 크기 및 비중에 따라 3종류로 분류하여 조각난 형태의 편철(片鐵)은 일정한 형태로 압착하여 균등하게 재포장하고, 고비중 분철(粉鐵)로는 엘리베이터 또는 중장비용 무게추를 제조하며, 저비중 분철(粉鐵)로는 경량 골재를 생산하는 일련의 재활용 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
최근 산업이 발달하면서 제철 용광로에서 발생하는 부유물인 슬러지(Sludge)나, 고철 수집상이나 철공소 등에서 발생하는 고철 부스러기나 분철((粉鐵), 철광석에서 분리되어 나오는 폐광석(廢鑛石) 등과 같이 철분이 함유된 산업 폐기물(이하, '철(鐵) 폐기물' 이라 통칭한다.)이 다량 발생하고 있다.
이러한 철(鐵) 폐기물은 그 처리과정에서 인체에 유해한 중금속 분진이 다량 발생하여 대기를 오염시키기도 하고, 또한 이를 지하에 매립할 경우 철분이 계속 산화되어 땅 색깔이 붉게 변하는 등 토양 환경을 오염시키는 원인이 되기도 하였다. 그리고 일부 철(鐵) 폐기물은 시멘트와 혼합하여 재활용하기도 하였으나, 이 경우 철분이 산화되어 콘크리트나 벽돌의 강도를 약화 시키므로서 결과적으로 부실공사의 원인이 되기도 하였다.
또한, 종래에 상기 철 폐기물을 이용하여 엘리베이터 또는 중장비용 무게추를 생산하기도 하였다. 이 경우 비중을 맞추기 위하여 분철((粉鐵)에 일정량의 시멘트와 혼합하게 되는데, 이러한 방법으로 제조된 무게추는 밀도 및 압축강도가 낮고 무게에 비해 부피가 큰 문제가 있어서, 예컨대 아파트 승강기와 같이 좁은 공간에 무게추를 설치해야 하는 경우에는 부적합한 문제가 있었다.
한편, 제철소에서는 철 폐기물 중에서 회수된 편철(片鐵)을 재활용할 때, 이를 일정한 양으로 균등하게 포장할 수 있는 방법이 개발되지 않아서 납품업자와 제철소 사이에 시비가 끊이지 않았고, 심지어 재활용 철을 담은 드럼통 속에 눈속임으로 이물질을 삽입하여 부당이득을 취하는 경우도 있었다.
이에 본 발명은 철공소나 고물상, 제철소 등에서 수집되는 철(鐵) 폐기물을 재활용하는데 있어서, 상기 철(鐵) 폐기물을 크기 및 비중에 따라 3종류로 분류하여 덩어리 형태의 편철(片鐵)은 일정한 형태로 압착하여 균등하게 재포장하고, 고비중 분철(粉鐵)로는 엘리베이터 또는 중장비용 무게추를 제조하며, 저비중 분철(粉鐵)로는 경량 골재를 생산하는 일련의 재활용 방법 및 그 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 철(鐵) 폐기물의 재활용하는 방법은, 회수된 철(鐵) 폐기물을 분쇄하고, 조각난 형태의 편철(片鐵)과 분말 또는 모래 형태의 분철(粉鐵)을 분리한 후, 상기 분철은 다시 철의 함량에 따라 고비중 분철과 저비중 분철로 분리하는 공정(A)과; 상기 편철(片鐵)을 철제 드럼통 속에 넣고, 고압 프레스로 압착하여 균등하게 포장하는 공정(B)과; 상기 고비중 분철을 C.S.L(Corn Sulfonate Liquid) 용액 및 물유리와 혼합하고, 무게추 형태로 압축 성형한 다음, 이를 폴리에스테르 수지에 함침시켜 무게추를 제조하는 공정(C)과; 상기 저비중 분철을 규사, 종이 슬러지, 분쇄 목재 및 C.S.L 용액과 혼합한 다음, 이를 일정한 형태로 성형 및 소성하여 경량 골재를 제조하는 공정(D); 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 철(鐵) 폐기물의 재활용 시스템은, 철(鐵) 폐기물을 분쇄하는 분쇄기(10)와, 분쇄된 철 폐기물을 덩어리 형태의 편철(片鐵)과 분말 또는 모래 형태의 분철(粉鐵)을 분리하는 체(sieve) 분리기(11)와, 상기 분철을 철(鐵)의 함량에 따라 고비중 분철과 저비중 분철로 분리하는 자석 선별기(14)로 구성되는 분쇄 및 분리장치(A')와; 상기 편철(片鐵)을 일정량씩 철재 드럼통(20)에 담고, 상기 드럼통(20)을 상부다이(21)의 십자(十字)형 절단칼(22)과 하부다이(23)의 압착홈(24)에서 압착하여 사각뿔 형태로 균등하게 분할 및 포장된 포장철(25)을 생산하는 분할 및 포장장치(B')와; 상기 고비중 분철을 C.S.L(Corn Solfonate Liquid) 용액 및 물유리와 혼합하는 혼합믹서(31)와, 상기 혼합물이 일정량씩 성형하는 무게추 성형틀(32) 및 고압 프레스(33)와, 상기 성형물을 폴리에스테르 수지에 함침하여 건조하는 함침탱크(34) 및 건조기(35)로 이루어지는 무게추 제조장치(C')와; 상기 저비중 분철을 규사, 종이 슬러지, 분쇄 목재 및 C.S.L 용액과 혼합하는 혼합믹서(41)와, 상기 혼합물을 일정한 형태로 성형하는 환(丸) 제조기(42)와, 상기 환(丸) 성형물을 건조 및 소성하는 로터리 킬론형 건조기(43) 및 소성로(44)로 이루어지는 경량골재 제조장치(D'); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 철공소나 고물상, 제철소 등에서 수집되는 철(鐵) 폐기물을 크기 및 비중에 따라 분류하여 별다른 환경오염 없이 연속적인 방법으로 재활용 할 수 있어서 자원의 재활용 효율을 증대시키면서 환경오염을 최소화할 것으로 기대된다.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 철(鐵) 폐기물의 재활용 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 철(鐵) 폐기물의 재활용 방법은 분쇄 및 분리공정(A)과, 분할 및 포장공정(B)과, 무게추 제조공정(C)과, 경량골재 제조공정(D)으로 이루어지고, 이러한 공정은 본 발명에 따른 재활용 시스템, 즉 분쇄 및 분리장치(A')와, 분할 및 포장장치(B')와, 무게추 제조장치(C')와, 경량골재 제조장치(D')에 의해서 진행된다.
먼저, 분쇄 및 분리공정(A)에서는 철공소나 광산 또는 제철소 등에서 수집된 철(鐵) 폐기물을 분쇄기(10)로 분쇄하고, 체 분리기(11)를 이용하여 조각 형태의 편철(片鐵)과 분말 또는 모래 형태의 분철(粉鐵)을 분리한 다음, 상기 편철(片鐵)은 편철(片鐵) 저장소(12)로 이송하고, 상기 분철은 분철 저장소(13)로 이송한다. 이때, 상기 체(Sieve) 분리기(11)는 예컨대 직경 5 mm 이상인 철(鐵) 폐기물은 편철(片鐵)로 분리하고, 직경이 5 mm 이하인 철(鐵) 폐기물은 분철(粉鐵)로 분리한다.
이어 상기 분철 저장소(13)에 저장된 분철은 다시 자석 선별기(14)에 의해서 철(鐵)의 함량에 따라 고비중 분철과 저비중 분철로 분리된다. 그리고, 고비중 분철은 무게추 제조공정(C)에 투입되기 위해 저장소(30)에 보관되고, 저비중 분철은 경량골재 제조공정(D)으로 투입된다. 상기 고비중 분철과 저비중 분철을 구분하는 철(鐵)의 함량은 필요에 따라 조절할 수 있으나, 저비중 분철은 대부분 토사나 산화철 부스러기 등으로 구성된다.
다음으로 분할 및 포장공정(B)에서는 편철(片鐵) 저장소(12)에 분리 저장된 편철(片鐵)을 철재 드럼통(20)에 약 절반 정도씩 차도록 일정하게 담는다. 이어 상기 드럼통(20)을 유압프레스에 의해서 작동되는 상부다이(21)의 십자(十字)형 절단칼(22)과, 하부다이(23)의 압착홈(24) 사이에 위치시키고 상부다이(21)와 하부다이(23)을 압착하면, 상기 절단칼(22)과 압착홈(24)에 의해서 상기 드럼통(20)에 담긴 편철(片鐵)이 사각뿔 형태로 균등하게 분할 및 포장된다. 이러한 포장철(25)은 제철소로 이송되어 재활용된다.
다음으로 무게추 제조공정(C)에서는 저장소(30)에 보관된 고비중 분철을 이용하여 무게추를 제조한다. 이를 위하여 상기 고비중 분철을 저장소(30)에서 혼합믹서(31)로 이송하고, 여기서 상기 고비중 분철 80중량%와 바인더 역할을 하는 C.S.L(Corn Sulfonate Liquid) 용액 10중량%, 그리고 물유리 10중량%와 혼합한다. 여기서 C.S.L 용액이란, 옥수수로 전분을 제조할 때, 묽은 황산으로 옥수수 껍질을 탈피하게 되는데, 이때 발생하는 황산 폐액을 말한다.
이어서 상기 혼합물을 일정량씩 무게추 성형틀(32)에 주입한 후, 고압 프레스(33)를 이용하여 고압 성형한다. 그리고, 성형물을 함침탱크(34)에서 폴리에스테르 수지에 함침하고, 건조기(35)에서 급속히 경화 처리하면 일정한 형태로 압축 성형된 고비중 무게추(36)가 완성된다.
본 발명에 따라 제조되는 상기 무게추(36)는 엘리베이터나 중장비용 무게추로 이용되며, 표면에 폴리에스테르 수지가 아름다운 모양과 색상으로 코팅되어 있고, 특히 고비중으로서 인장 강도가 매우 우수할 뿐 아니라, 제조공정도 아주 경제적인 장점이 있다.
마지막으로 경량골재 제조공정(D)에서는 저비중 분철을 이용하여 경량골재를 제조한다. 이를 위하여 상기 자석 선별기(14)에서 분리된 저비중 분철을 이송스크류(40)를 통해서 혼합믹서(41)로 투입하여 예컨대 상기 저비중 분철 20중량%, 규사 30중량%, 종이 슬러지 20중량% 및 분쇄 목재 20중량%, 바인더 역할을 해주는 C.S.L(Corn Sulfonate Liquid) 용액 10 중량%의 비율로 혼합한다.
이어 상기 혼합물을 성형기(42)에서 크기가 일정한 환(丸) 형태로 성형한 후, 로터리 킬론형 건조기(43)에서 건조하고, 소성로(44)에서 약 800 ~ 1000℃의 온도에서 소성하여 경량골재를 제조한다. 상기 공정(D)에 따라 제조되는 경량골재는 바닥제 콘크리트용 골재 또는 소음 흡입판용 골재, 난 재배 화분 충진용 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 목적과 동일한 범위 내에서 구성요소의 일부를 변경하거나, 다양한 기능을 추가할 수도 있을 것이다. 그러나 이러한 설계변경으로 인해 본 발명에서 전혀 예견할 수 없는 효과가 나타나지 않는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 철(鐵) 폐기물의 재활용 시스템을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 ; 분쇄기 11 ; 체(Seive) 분리기
12 ; 편철(片鐵) 저장소 13 ; 분철(粉鐵) 저장소
14 ; 자석 선별기 20 ; 드럼통
21 ; 상부다이 22 ; 십자(十字)형 절단칼
23 ; 하부다이 24 ; 압착홈
25 ; 포장철 30 ; 고비중 분철 저장소
31,41 ; 혼합믹서 32 ; 성형틀
34 ; 함침탱크 35,43 ; 건조기
36 ; 무게추 40 ; 이송 스크류
42 ; 성형기 44 ; 소성로
K ; 철(鐵) 폐기물
Claims (4)
- 회수된 철(鐵) 폐기물을 분쇄하고, 조각난 형태의 편철(片鐵)과 분말 또는 모래 형태의 분철(粉鐵)을 분리한 후, 상기 분철은 다시 철의 함량에 따라 고비중 분철과 저비중 분철로 분리하는 공정(A)과;상기 편철(片鐵)을 철제 드럼통 속에 넣고, 고압 프레스로 압착하여 일정한 형태로 균등하게 포장하는 공정(B)과;상기 고비중 분철을 C.S.L(Corn Sulfonate Liquid)용액 및 물유리와 혼합하고, 무게추 형태로 압축 성형한 다음, 이를 폴리에스테르 수지에 함침시켜 무게추를 제조하는 공정(C)과;상기 저비중 분철을 규사, 종이 슬러지, 분쇄 목재 및 C.S.L 용액과 혼합한 다음, 이를 일정한 형태로 성형 및 소성하여 경량골재를 제조하는 공정(D);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철(鐵) 폐기물의 재활용 방법.
- 제1항에 있어서, 무게추 제조공정(C)에서 고비중 분철과 C.S.L 용액 및 물유리의 혼합비율은 80중량% : 10중량% : 10중량% 인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 경량골재 제조공정(D)에서 저비중 분철과 규사, 종이 슬러 지, 분쇄 목재 및 C.S.L 용액의 혼합비율은 20중량% : 30중량% : 20중량% : 20중량% : 10 중량% 인 것을 특징으로 하는 방법.
- 회수된 철(鐵) 폐기물을 분쇄하는 분쇄기(10)와, 분쇄된 철 폐기물을 조각난 형태의 편철(片鐵)과 분말 또는 모래 형태의 분철(粉鐵)로 분리하는 체(Sieve) 분리기(11)와, 상기 분철을 철(鐵)의 함량에 따라 고비중 분철과 저비중 분철로 분리하는 자석 선별기(14)로 구성되는 분쇄 및 분리장치(A')와;상기 편철(片鐵)을 일정량씩 철재 드럼통(20)에 담고, 상기 드럼통(20)을 상부다이(21)의 십자(十字)형 절단칼(22)과 하부다이(23)의 압착홈(24) 사이에서 압착하여 사각뿔 형태로 균등하게 분할 및 포장된 포장철(25)을 생산하는 분할 및 포장장치(B')와;상기 고비중 분철을 C.S.L(Corn Sulfonate Liquid) 용액 및 물유리와 혼합하는 혼합믹서(31)와, 상기 혼합물이 일정량씩 성형하는 무게추 성형틀(32) 및 고압 프레스(33)와, 상기 성형물을 폴리에스테르 수지에 함침하여 건조하는 함침탱크(34) 및 건조기(35)로 이루어지는 무게추 제조장치(C')와;상기 저비중 분철을 규사, 종이 슬러지, 분쇄 목재 및 C.S.L 용액과 혼합하는 혼합믹서(41)와, 상기 혼합물을 일정한 환(丸) 형태로 성형하는 성형기(42)와, 상기 환(丸) 성형물을 건조 및 소성하는 로터리 킬론형 건조기(43) 및 소성로(44)로 이루어지는 경량골재 제조장치(D'); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 철(鐵) 폐 기물의 재활용 시스템.
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