KR20130058846A

KR20130058846A - 폐타이어를 이용한 가탄제의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130058846A
Application number: KR20110124821A
Authority: KR
Inventors: 김형태; 조현식
Original assignee: 에이치투더블유티이 주식회사
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-06-05

Abstract

본 발명은 폐타이어를 이용하여 가탄재를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조 방법은, 폐타이어를 그레뉼레이터(204)로 투입하여 파쇄하는 단계; 파쇄된 폐타이어칩에 포함된 금속 성분을 제거하기 위해 자력선별기(206)를 통과시키는 단계; 자력선별기를 거친 폐타이어칩을 탄화기(80)에 투입하는 단계; 탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계 이후에, 섭씨 150도 내지 300도의 온도의 압출기를 통과하는 과정에 의하여 탈황처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 폐타이어를 그레뉼레이터(204)로 투입하여 파쇄하는 단계는, 그레뉼레이터(204)를 2-4개 설치하여 순차 작게 파쇄하는 것을 특징으로 하며, 상기 탄화기(80)는 그 내부에 이송 스크류(171)가 설치되되, 상부에서 하부로 3 단으로 설치되어, 지그재그식으로 폐타이어칩이 보내지도록 구성된 것을 특징으로 하며, 또한 상기 탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계 이후에 배출된 탄화물을 가압 성형하여 직경 1-3mm로 입자화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폐타이어를 이용한 가탄제의 제조 방법{recarburizer manufacturing method using wasted tire}

본 발명은 폐타이어를 이용하여 가탄재를 제조하는 방법에 관한 것이다

폐타이어는 태워버릴 경우 환경오염물질이 많이 배출되어 바람직하지 못하므로 여러가지 형태로 재활용하고 있다. 그러나 그 재활용의 폭이 좁아 충분히 재활용하지 못하고 있는 실정이어서 환경오염물질의 처리에 있어 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 폐타이어로 재생 타이어를 만들 수도 있으나 이는 법적으로 제한되어 있어 한계가 있으며, 또 폐타이어를 재생하여 새로운 타이어로 만들기 위하여는 많은 제조 공정을 거쳐야 하는 어려움도 있다

본 발명은 폐타이어를 열분해시켜 오일을 추출하고 그 결과물로 생성되는 카본이 가탄재로 활용 가능한 점을 확인하여 폐타이어를 이용한 가탄재의 제조 방법을 발명하였다

[문헌1] 특허등록 10-901561 호

가탄재는 철강 제조시 쇳물에 탄소 성분을 보충 또는 탄소함량 조절을 하기 위한 탄소 물질로, 강의 불순물제거로 순도를 높이고 그리고 강의 강도를 높이기 위해 사용되며, 일반적으로 코크스를 투입한다. 용탕에 가탄재를 투입하면, 열원으로 전력비 절감, 카본 목표치 유지, 용강의 과산화 방지, 용융스라그의 포밍 원활화, 탈질소 효과 등의 효과도 얻는다. 가탄재는 용도에 따라 1-4% 정도 투입하며, 이는 강 성분 내 탄소 함량을 조절하기 위해 투입한다

가탄재의 종류는 예를들어, 석탄계, 오일계, 흑연계 등이 있다

천연흑연 가탄제는 원료가 비싸나 탄소 함유량이 일정하고, 폐전극봉 가탄제는 순도는 높으나 공급이 일정치 않고 가격이 비싸고 분진이 많은 단점이 있다. 기타 가탄재료로는 무연탄, 피치 등이 있다. 가탄재로 사용되는 성분의 입자는 0.3-5mm 정도 굵기의 입자를 사용한다. 그리고 일반적으로, 그 성분 중에는 0.03-0.5%의 유황성분과 회분은 0.5-0.8% 많게는 0.5-16%의 회분을 포함한다. 유황성분은 철 조직에 악영향을 미치므로 약 0.5% 이하의 조건이 되어야 한다

적어도 가탄재는 카본이 80% 이상의 순도를 요구하며, 이 순도가 높을수록 바람직하나 순도가 높을 수록 그 가격이 기하급수적으로 비싸진다. 따라서 현재는 약 75% 정도의 순도를 사용하고 있다

본 발명은 폐타이어를 가탄재로 활용할 수 있도록 폐타이어의 재활용 방안을 높인 가탄재 제조 방법에 관한 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다

그러나 상기 폐타이어를 탄화시켜 생산되는 가탄재는 그냥 사용하기에는 분진이 너무 미세한 단점이 있어 이를 입자화 하는 공정을 거칠 필요가 있다

또한 여기서 나오는 가탄제 물질은 이것에 다른 물질을 혼합하여 재처리하면 활성탄으로도 활용 가능하다. 예를들어, 인니산 석탄(유연탄류)와 목질계의 톱밥을 혼합사용하면 활성탄으로 활용 가능하다

상기 폐타이어를 이용한 가탄재의 제조 방법은, 폐타이어를 그레뉼레이터(204)로 투입하여 파쇄하는 단계; 파쇄된 폐타이어칩에 포함된 금속 성분을 제거하기 위해 자력선별기(206)를 통과시키는 단계; 자력선별기를 거친 폐타이어칩을 탄화기(80)에 투입하는 단계; 탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계 이후에, 섭씨 150도 내지 300도의 온도의 압출기를 통과하는 과정에 의하여 탈황처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 폐타이어를 그레뉼레이터(204)로 투입하여 파쇄하는 단계는, 그레뉼레이터(204)를 2-4개 설치하여 순차 작게 파쇄하는 것을 특징으로 하며, 상기 탄화기(80)는 그 내부에 이송 스크류(171)가 설치되되, 상부에서 하부로 3 단으로 설치되어, 지그재그식으로 폐타이어칩이 보내지도록 구성된 것을 특징으로 하며, 또한 상기 탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계 이후에 배출된 탄화물을 가압 성형하여 직경 1-3mm로 입자화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면 폐타이어를 가탄재로 활용할 수 있어 폐타이어의 재활용 범위를 더욱 높여 주고, 또한 폐타이어의 탄화처리시 부수적으로 양산되는 오일은 다른 열원으로 사용 가능하다

도 1 은 본 발명에 따른 가탄재의 제조 공정을 전체적으로 보여주는 도면
도 2 는 탄화기(80)에서의 처리를 보여 주는 도면

도 1 에서 보듯이, 폐타이어(200)의 처리는 호퍼(201)에 공급되어 이송컨베이어(202)에 의하여 이송되어 자력선별기(203)에 의한 금속 물질이 선별된 후, 그레뉼레이터(204)로 보내어져 20mm 정도로 일정한 크기로 분쇄된다.

그레뉼레이터(204)는 한번에 작게 파쇄하기 어려우므로, 그레뉼레이터(204)를 2개 네지 4 개까지 설치하여 점차 작게 분쇄한다. 바람직하기로는 그레뉼러이터(204)를 2-3 개 연결 설치하여, 2-3차례 순차 연속적으로 파쇄한다

그리고 수직컨베이어(205)에 의하여 이송시켜 자력선별기(206)로 2차로 금속물질이 재차 제거되고, 풍력선별기(207)에 의하여 중량에 따른 분리작업을 행한다. 그리고 필요에 따라 열풍건조기(209)를 거쳐 건조를 시킨다.

건조 작업을 하는 이유는 탄화대상물을 충분히 건조시켜 탄화대상물의 융착 방지와 탄화대상물에 있는 휘발성분의 기화시켜 화재 및 폭팔을 방지하기 위한 것이다

열풍건조기(209)에 투입되는 열풍은 열풍건조기 공급팬(210)으로 송급하되, 열풍건조기 열교환기(208)에 의한 가열로 열풍을 공급한다. 이 열풍건조기는 스팀을 열원으로 하여 온도조절을 용이하게 하고 에너지도 절감할 수 있도록 한다. 공급되는 열풍은 건조기 내에서 직접 접촉하여 열풍이 대류에 의하여 건조시키는 방법으로, 상기 열풍건조기(209) 장치에 의하면 건조속도가 빠르고 저온 건조로 화재 및 폭팔을 방지할 수 있다

열풍건조기(209)에서 발생되는 먼지 등은 집진기(212)에서 집진되어 배기팬(211)에 의하여 배기되고 열풍건조기(209)를 거쳐 나온 폐타이어 칩은 저장조(213)에 저장되어 배출컨베이어(213)를 거쳐 투입호퍼(226) 및 공급호퍼(225)를 거쳐 탄화기(80)로 공급되어 폐타이어 폐기물 조각편을 탄화처리한다

탄화기(80)는 밀폐형 저산소 분위기로 간접가열방식으로 원료에 포함된 휘발성분을 기화시키는 설비로, 열원은 열풍이며 열분해 가스화 처리방식으로 처리된다. 특성은 환원방식으로 산화에 의한 오염 물질이 발생하지 않으며, 폐기물 발생이 거의 없으며 자원으로서 탄화물 제조가 가능하며, 오일 및 건류 가스로 에너지 회수가 가능하며, 설비가 간단하여 유지 관리에 유리하며, 폐기물과 다이옥신이 발생하지 않는 무공해 자원화 시설이다

반면, 일반 소각 설비는 연소에 의한 산화 처리방식으로 발열 반응하며 산소 공급으로 연소하며 개방형이며 폐열 회수에 의한 스팀 생산 방식이다. 이러한 소각설비는 산화 방식으로 인해 산업 폐기물로 다이옥신을 포함한 대기오염 물질이 발생하며 자원화율이 낮고 폐기물의 처리 추가 비용이 발생하며 소각재도 10% 이상 발생하며 복잡한 제어가 필요하며 유지관리비가 비싸다

탄화기(80)의 탄화로 구조는 도 2 에서 보듯이 수직한 층별로 형성되는 스크류축(171)과 그에 일체로 형성된 스크류가 구성되는 다단 스크류 이송 방식의 구조로 이루어져 구조적으로 적은 공간을 차지하도록 콤팩트하게 구성되며, 스크류에 의한 슬러지의 수평이송 및 원활한 하부 이송으로 막힘 트러블을 방지하고 완벽한 실링이 가능하고, 스크류축(171) 및 스크류의 회전수 조절로 탄화 시간을 단축할 수 있다. 폐타이어칩의 탄화처리시 탄화기(80)의 내부 온도는 섭씨 약 510도 내지 690도 정도이다. 상기한 탄화기(80)의 구성은 열교환을 극대화할 수 있어 탄화 소요시간을 단축할 수 있으며, 폐기물의 발생이 적고 설비가 간단하여 유지관리도 매우 편리하다.

또한 상기한 탄화기에서 탄화처리되어 나오는 탄화물은 다공성의 성질을 가지고 있어 활성탄의 1/10의 비교 표면적을 갖는 활성탄에 가까운 특성을 가지며 발열량은 10,000 내지 15,000 KJ/kg을 가지고 있어 석탄의 약 절반 정도의 발열량을 갖는다. 따라서 토관이나 고형 연료로 만들어 연료로도 활용 가능하다

그리고 입상의 경량, 무취하고 무균, 통풍성, 투수성, 보존수성, 중 내지 약 알카리성, 흡착성, 열흡수성의 특성이 있어 토양개량제, 탈취제, 흡착제, 습도조정, 적조제거제, 눈 용융제, 아스팔트 골재 등 다양한 용도로 사용할 수 있다. 특히 본 발명에서는 이를 가탄재로 활용한다

탄화처리 위한 연료공급은 오일공급펌프(100)에 의하여 연료 공급된다

탄화기(80)에서 연소시, 건물의 악취 공기도 연소공기공급팬(215)으로 송급하여 점화로(216)를 거쳐 연소시켜 제거한다. 탄화기(80)에서 탄화처리된 후의 폐기물은 자력선별기(220)를 거쳐 금속물질을 제거하고 그리고 수직컨베이어(221)를 거쳐 탄화물저장조(222)로 저장된 후 그 탄화물을 가탄재로 재활용한다

상기 폐타이어의 탄화물 가탄재를 분석하여 본 결과 황의 성분이 2-3% 정도 나왔다

가탄재로 여러 곳에 활용하기 위하여는 약 0.1-0.2 정도 이하의 황이 포함되어야 더욱 바람직하다. 따라서 본 발명에서는 황의 성분이 많이 포함된 것은 필요에 따라 탈황처리를 거치도록 한다

탈황방법은 황 성분을 섭씨 150도 내지 300도 온도로 태워 제거하는 방법을 사용한다. 탈황처리방법의 한 예를 들면 특허출원 제 2007-119424 호의 방법을 사용할 수 있다

상기 방법은 연속 압출 방식에 의한 폐고무의 탈황 처리방법에 관한 것으로서, 폐고무의 탈황처리 방법에 있어서, 폐고무를 분쇄하여, 미세분말화된 폐고무를 제조하는 1 단계, 및 이축압출기에 의한 열과 전달력만을 이용하여, 상기 1 단계 공정을 거친 폐고무를 섭씨 150도 내지 300도 온도로 탈황 처리하는 2 단계를 포함하여 이루어진 폐고무의 탈황 처리방법에 관한 것이다. 상기 폐고무의 탈황 처리방법은 연속 압출 방식을 이용하고, 이축 압출기 내에서 단시간의 반응시간을 소모하며, 고가의 탈황조제를 전혀 사용하지 않기 때문에 탁월한 원가절감 효과를 갖는다

본 발명에 의하여 양산된 가탄재는 무기질이 없었다. 그러나 종래 무연탄계의 가탄재는 무기질이 포함되어 있어 제강에 좋치 못한 영향을 미친다. 따라서 본 발명에 의하여 양산된 가탄재는 종래의 무연탄계 가탄재 보다 유리하다고 할 수 있다

또한 본 발명은 상기한 탈황 처리 이전에 또는 이후에 추가로 입자화 단계를 더 거치게 할 수 있다

탄화기(80)에서 배출되는 탄화물은 입도가 너무 곱게 나온다. 따라서 비중이 낮아, 제강시 용탕의 하부에서 또는 상부에서 가탄재를 강하게 인젝션시 가탄재가 날아가는 단점이 있다. 따라서 적어도 입도가 약 1-3mm 정도로 나오는 것이 바람직하다. 가압 성형 방법은 기존의 사용되는 압출기에서 가탄재를 투입하여 1-3mm의 통공을 빠져나오면 컷팅되는 압출성형장치를 사용 하는 등의 여러 방법으로 만들수 있다

이러한 입자화하는 장치는 이미 여러 형태의 것이 있으므로 이에 대하여는 구체적인 설명을 생략한다

80 탄화기 171 스크류
203, 220 자력선별기 204 그레뉼레이터

Claims

폐타이어를 그레뉼레이터(204)로 투입하여 파쇄하는 단계;
파쇄된 폐타이어칩에 포함된 금속 성분을 제거하기 위해 자력선별기(206)를 통과시키는 단계;
자력선별기를 거친 폐타이어칩을 탄화기(80)에 투입하는 단계;
탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 가탄제의 제조 방법
제 1 항에 있어서,
상기 탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계 이후에, 섭씨 150도 내지 300도의 온도의 압출기를 통과하는 과정에 의하여 탈황처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 가탄제의 제조 방법
제 1 항에 있어서,
폐타이어를 그레뉼레이터(204)로 투입하여 파쇄하는 단계는, 그레뉼레이터(204)를 2-4개 설치하여 순차 작게 파쇄하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 가탄제의 제조 방법
제 1 항에 있어서,
상기 탄화기(80)는 그 내부에 이송 스크류(171)가 설치되되, 상부에서 하부로 3 단으로 설치되어, 지그재그식으로 폐타이어칩이 보내지도록 구성된 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 가탄제의 제조 방법
제 1 항에 있어서,
탄화기(80)에서 탄화처리된 후 배출되는 탄화물을 자력선별기(220)를 통과시켜 금속 성분을 제거하는 단계 이후에 배출된 탄화물을 가압 성형하여 직경 1-3mm로 입자화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐타이어를 이용한 가탄제의 제조 방법