KR20100106172A - 순환골재용 마모 분쇄 장치 - Google Patents

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이종찬
전찬수
진보경
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주식회사 기성
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Abstract

본 발명은 순환골재에 붙어있는 시멘트 페이스트를 효율적으로 제거하여 흡수율이 낮고 밀도가 높은 고품질의 순환골재를 파쇄하기 위한 파쇄장비에 관한 것으로서, 기존의 순환골재 파쇄장치는 주로 충격에 의하여 파쇄하는 방식인 반면에 순환골재의 최대한 마모를 주기 위하여 회전원심력을 가하고 원심력 방향으로 마모될 수 있도록 마모부를 특징으로 하는 순환골재 파쇄 장치에 관한 것이다. 본 장비는 순환골재 투입부, 중심 회전부, 원통형 마모부, 분진 제거부, 순환골재 출구부로 구성되며, 이중 중심 회전부와 원통형 마모부를 포함하는 것을 주요 특징으로 한다. 중심 회전부는 하부의 모터 위에 원반 형태의 구조체로 이루어져 있으며 순환골재 투입부로부터 낙하한 순환골재를 일정량 잡아둘 수 있는 내벽이 바람개비 형태로 이루어지고 중심축이 회전함에 따라 원심력에 의해 순환골재가 원통형 마모부로 날아가도록 설계되었다. 중심 회전부로부터 날아간 순환골재는 원통형 충격부 내에서 연속적인 자체 충돌 및 마모에 의하여 순환골재에 붙어있는 시멘트 페이스트가 분리되도록 하는 장치이며 이러한 중심 회전부에서 원통형 마모부로 이루어진 수직으로 연속적인 공정을 추가하여 시멘트 페이스트를 제거할 수 있다.
순환골재, 파분쇄, 마분쇄, 시멘트 페이스트

Description

순환골재용 마모 분쇄 장치 {Wearing and Grinding Device for Recycled Aggregates}
본 발명은 순환골재용 마모 분쇄 장치에 관한 것이다.
건설업은 전 산업폐기물의 20%를 차지하는 다 폐기물 발생 산업군이며, 특히 폐콘크리트는 건설폐기물 중에서 40% 이상을 차지하는 것으로 보고되고 있다. 순환골재는 폐콘크리트를 파쇄 분쇄하여 순환 굵은골재, 순환 잔골재로 사용하게 되는데, 순환골재의 품질은 표면에 붙어있는 시멘트페이스트를 얼마나 제거하는냐에 좌우된다. 즉 순환골재에 시멘트페이스트가 많이 부착되어 있으면 흡수율이 높고, 표면강도가 떨어지는 등 모든 골재로서의 물성에 악영향을 끼치게 된다. 또한 시멘트 페이스트의 부착량이 높을수록 순환골재가 매립 등의 용도로 사용될 때 시멘트 페이스트로부터 산성도(pH)가 11이상의 강알칼리 용출수가 발생하여 환경을 심각하게 오염시킬 수 있다.
이러한 시멘트 페이스트를 제거하기 위한 방법으로는 분쇄에서 최대한 제거하는 방법과 화학약품을 사용하여 제거하는 두 가지 방법이 있으나, 후자는 경제성뿐만 아니라 2차 환경오염을 일으킬 수 있어 상용화하는데는 한계가 있다.
종래의 순환 골재의 파분쇄방법으로는 조크러셔에 의한 방법, 로드 밀에 의한 방법, 볼밀에 의한 방법, 쇼트 헤드 편심 로터에 의한 방법, 유압식 선동 파쇄법에 의한 방법 등이 제안되어 사용되고 있으나, 기존의 석재나 광물 등의 파쇄 방식을 그대로 적용하여 충돌에 의하여 파쇄하여 시멘트페이스트를 효율적으로 제거하는데는 적당하지 않았다. 그래서 기존의 파분쇄장치를 이용한 순환 굵은골재의 시멘트 페이스트가 10중량%이상이 부착되어 있으며, 순환 잔골재의 경우 시멘트페이스트가 20중량% 이상 부착되어 생산되고 있다.
일반적으로 분쇄기는 미터 단위 크기의 원재료를 수십 또는 수 센티미터 이하로 분쇄하는 조분쇄기, 수 센티미터 또는 밀리미터 이하로 분쇄하는 중분쇄기, 마이크론 단위로 분쇄하는 미분쇄기로 나뉘어 지는데 폐콘크리트 재활용 업체에서는 순환골재를 만들기 위해 조크러셔와 같은 조분쇄기를 사용하여 분쇄한 후 선별기를 통해 일정 입도로 선별하고 있다. 이는 기본적인 분쇄 및 선별에 주안점을 두는 생산공정이므로 이러한 과정으로 만들어진 순환골재는 천연골재에 페이스트가 붙어 있거나 페이스트 만으로 이루어진 덩어리 들이 혼재되어 있기 때문에 콘크리트 골재로 사용하기가 더욱 곤란해진다. 기존의 분쇄기를 활용한 생산공정으로는 천연골재에 붙어있는 페이스트나 페이스트 덩어리 들을 효율적으로 제거할 수 없기 때문에 중분쇄기 범주에 해당되는 신개념의 분쇄장비가 요구된다. 순환골재 중에 포함되어있는 천연골재는 가능하면 파쇄되지 않으면서 부착되어 있는 페이스트를 박리시키거나 페이스트 덩어리 들을 보다 작은 크기로 분쇄하는 것이 필요하다. 기존의 분쇄기는 선별적으로 분쇄하기 보다는 투입된 원료를 일정 입도 이하로 낮추 는 것이므로 이차 중분쇄기를 적용하면 순환골재에 포함된 천연골재도 파쇄되어 생산효율이 저하된다. 페이스트만 중분쇄 할 수 있는 새로운 분쇄기가 절대적으로 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 일차 분쇄하여 얻어진 순환골재에 붙어있는 페이스트를 새로이 개발한 이차분쇄기를 통해 효율적으로 페이스트를 제거함으로써 화학적 처리에 따른 이차오염을 예방하고 생산성을 향상시킬 수 있는 장비를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 순환골재에 포함되어 있는 천연골재와 페이스트 간의 강도 차이를 이용하여 분쇄하는 것으로 파쇄가 일어날 수 있도록 운동에너지를 충격에너지로 변환시키는 것이 필요하다.
우선 분쇄기는 상단에 순환골재가 투입되는 원자재 투입부가 있으며 이로부터 투입되는 순환골재는 중심회전부의 바람개비 격벽 형태의 원반에 낙하되고 이 원반이 회전을 하게 될 때 바람개비의 역방향으로 회전하면서 원반 위에 순환골재는 보다 강력한 운동에너지를 부여받으며 외벽 충격부로 날아가게 된다.
순환골재가 부딪히는 외벽 충격부는 하프 파이프와 유사한 형태로써 환형으로 설치되며 일차로 날아온 순환골재가 하프 파이프 내에서 와류 회전을 하는 것과 동시에 이차로 날아온 순환골재가 부딪히면서 충돌횟수가 증가하게 된다.
이때 파쇄되면서 발생된 분진은 제품이 떨어지는 원반과 외벽 충격부 사이의 상부의 틈을 통해 분진 제거부로 들어가게 된다. 분진 제거부는 백필터와 같은 건식이던지 워터스크러버와 습식이던지 효율적인 방식을 선택하면 된다.
일차로 외벽 충격부에서 파쇄된 제품은 원반과 외벽 충격부 사이의 하부 틈으로 떨어지고 깔대기 모양의 격벽에 의해 중심회전부의 이차 바람개비 격벽 형태의 원반 중심 쪽으로 낙하하면 앞서 언급하였던 일련의 공정이 반복되면서 보다 효율적으로 페이스트를 파쇄할 수 있게 된다.
파쇄 효율을 높이기 위해 중심회전부에 원반과 깔대기 모양의 격벽을 추가할 수 있으며 각각의 외벽 충격부에 해당되는 곳에 분진 제거부를 병렬로 연결하여 사용할 수 있다.
최종적으로 파쇄된 제품은 하부의 제품 포집부로 모이게 되며 이때 천연골재와 혼재된 미분의 페이스트를 분리하기 위해 원형체나 진동체를 이용하여 분리할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 화학적 처리와 달리 기계적으로 페이스트를 분리하기 때문에 공해 발생이 적고 생산시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.
지금까지 페이스트가 효율적으로 제거되지 못해 콘크리트 골재로 사용되는데 큰 장애가 있었으나 이러한 파쇄를 통해 페이스트가 효율적으로 제거되면 콘크리트 골재로의 재활용이 크게 늘어날 것으로 예상된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 순환골재 마모 분쇄 장비는 도1 및 도2를 참고하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 순환골재 마모 분쇄 장비의 전체 도면이고 도2는 중심회전부의 바람개피 형태의 원판에 대한 개략도이다.
조크러셔로 조분쇄된 폐콘크리트를 원통형체나 진동체로 선별한 순환골재를 원료투입호퍼 또는 컨베이어 벨트(1)를 통해 본 파쇄기로 정량 공급된다. 원료투입호퍼에 장착되는 정량공급장치는 통상의 제품을 사용하며 제품 품질을 제어할 수 있는 수준의 신뢰도를 가져야 한다. 컨베이어를 사용하여 원료를 공급하는 경우에는 벨트 속도를 제어할 수 있는 장치를 갖추어야 한다.
원료투입호퍼나 컨베이어로 정량공급을 제어할 수 없는 경우 본 장비가 지원하는 원료빈(2)과 정량공급 제어장치(3)를 통해 원료를 공급한다.
이와 같이 공급된 원료는 회전중심부의 중앙에 위치한 콘형태의 원료 분산체(4)에 떨어지고 바람개비 격벽 형태의 원반(5-1) 위에 고르게 분산된다. 원반의 바람개비 격벽은 3~8개 설치하여 원료의 원심력에 의한 운동에너지가 최대가 되도록 한다. 이러한 운동에너지는 바람개피 격벽의 개수와 모터(11)의 회전수에 따 라 달라지므로 모터는 인버터를 설치하여 가변되도록 해야 최적의 충격에너지를 만들어낼 수 있다. 날아가는 원료의 각도는 0ㅀ~15ㅀ 사이가 되도록 한다.
도 2와 같이 원반(5-1)으로부터 날아간 원료는 하프 파이프 형태로 환형으로 설치된 외벽충격부(7)에 부딪치게 되고 이때 천연골재보다 강도가 약한 페이스트가 분리되거나 페이스트 덩어리들이 파쇄된다. 날아간 원료가 하프 파이프 내에서 와류가 형성되도록 하프 파이프 형태를 특별하게 고안한 것으로 이것이 페이스트 분리 및 파쇄에 큰 영향을 미친다. 와류가 형성되어 회전하고 있는 원료에 바람개비 격벽으로부터 이차로 날아간 원료의 추가적인 충돌이 일어나면서 페이스트의 분리 및 파쇄는 증가하게 된다.
외벽충격부에서 분리되거나 파쇄된 미분의 페이스트는 정량공급 제어장치(3)와 외벽충경부(7) 사이의 틈을 통해 블로어(15)와 연결된 흡입관(14)으로 배출되고 이는 백필터나 워터스크러버(16)와 같은 집진설비를 활용하면 된다.
외벽충격부(7)에서 연속적인 충돌로 인해 파쇄된 원료는 외벽충격부(7)와 바람개비 격벽 형태의 원반(5-1) 사이의 틈으로 떨어진다. 이러한 원료가 두번째 바람개비 격벽 형태의 원반의 중앙에 떨어지도록 깔대기 형태의 격벽(8)을 설치하고 이로 인해 모터의 샤프트(17)가 손상되지 않도록 깔대기 형태의 샤프트 보호대(9)을 설치한다. 원료는 원반(5-2)의 중앙에 떨어져 원심력에 의한 운동에너지가 최대가 되도록 한다.
위에서 언급된 것과 마찬가지로 두번째 원반, 외벽충격부, 분진포집 과정이 동일하게 일어나고 세번째도 마찬가지이다. 이러한 과정을 추가하여 반복시킴으로 써 파쇄효율을 향상시킬 수 있다.
최종적으로 파쇄된 원료는 장비의 내벽(12)을 따라 떨어지고 이를 제품호퍼 또는 컨베이어(13)를 거친 후 작은 조각으로 파쇄된 페이스트를 분리하기 위해 원형체나 진동체를 이용하여 페이스트가 분리된 순환골재를 얻게된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 장비를 나타내는 상세도
도 2는 도1의 바람개비 격벽 형태의 원반를 나타내는 개략도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 원료투입호퍼 또는 컨베이어
2 : 원료빈
3 : 정량공급 제어장치
4 : 콘형태의 원료 분산체
5-1, 5-2, 5-3 : 바람개비 격벽 형태의 원반
6 : 원반 지지대
7 : 원통형 마모부
8 : 깔대기 형태의 격벽
9 : 샤프트 보호대
10 : 샤프트
11 : 모터
12 : 제품배출 내통
13 : 제품호퍼 또는 컨베이어
14 : 분진 흡입관
15 : 블로어
16 : 백필터 또는 워터스크러버

Claims (3)

  1. 투입부, 중심 회전부, 원통형 마모부, 분진 제거부, 출구부로 구성되는 순환골재 마분쇄 장치에 있어서, 투입 순환골재를 원심력에 의하여 원통형 마모부에 충격에 의하여 1차 파쇄하는 단계와 순환골재가 마모에 잘되도록 내부에 돌기형 구조를 갖는 원총형 마모부에서 회전하면서 연속적으로 마모되어 시멘트 페이스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 순환골재용 마모 분쇄 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투입부, 중심 회전부, 원통형 마모부, 분진제거부, 출구부로 구성되는 순환골재 마분쇄 장치에서 중심회전부, 원통형 마모부를 포함하는 마분쇄 부분이 수직으로 3단까지 구성하는 것을 특징으로 순환골재 마모 분쇄 장치
  3. 청구항 1에 있어서,
    중심 회전부에서 최대한 원심력에 의한 마분쇄 효과를 내기 위하여 바람개비 격벽 형태의 원반 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 순환골재 마모 분쇄 장치.
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