KR20130076033A - Apparatus for recycling a various of composite material wastes using a thermal fluid - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄, 동 등의 금속과 고분자 수지 포장재, 금속과 종이 포장재, 비금속과 고분자수지의 복합재료 또는 필름코팅의 고분자수지 플라스틱 박막으로 이루어진 복합재료 폐기물에서 알루미늄, Au 또는 실리콘, Te(텔레늄)의 유가자원을 회수할 수 있는 열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to various composite waste pretreatment apparatus using a thermal fluid, and more specifically, metal and polymer resin packaging materials, such as aluminum and copper, metal and paper packaging materials, composite materials of non-metallic and polymer resins or polymers of film coating The present invention relates to various composite waste pretreatment apparatuses utilizing thermal fluids capable of recovering valuable resources of aluminum, Au, silicon, and Te (telenium) from composite waste composed of resin plastic thin films.
잘 알려진 바와 같이, 복합재료 제품은 서로 다른 재질을 결합시켜 이루어진 것으로서, 각 재질의 특성이 다름을 이용하여 다양한 용도의 제품으로 활용되고 있다.As is well known, composite products are made of a combination of different materials, and is used as a product for various purposes using different characteristics of each material.
알루미늄, 동과 같은 금속과 고분자수지 포장재의 종류로는 제과봉지류, 식음료 포장재류, 전자부품 포장재류가 있고, 금속과 종이 포장재는 담배 포장재 등이 있으며, 비금속과 고분자수자의 예로서 필름이 코팅된 유리, 디스플레이 액정류, PCB 보드 등이 있으며, 기타 필름이 코팅된 고분자수지 플라스틱류가 있다.Examples of metal and polymer resin packaging materials such as aluminum and copper include confectionery bags, food and beverage packaging materials, and electronic component packaging materials. Metal and paper packaging materials include cigarette packaging materials. Glass, display liquid crystals, PCB boards, and the like, and polymer film plastics coated with films.
예컨대, 식음료와 같이 장기보관, 신선도 및 색상 유지가 필수적인 경우, 공기 및 자외선을 차단할 필요성이 있기 때문에, 포장내 내부에 불활성 가스(N2, He 등)를 충진된 후 밀봉되며, 포장재로서 고분자 수지와 제품의 종류에 따라 다양한 알루미늄 박막과 고분자 수지를 복합재료로 광범위하게 사용되고 있다.For example, when long-term storage, freshness, and color maintenance are essential, such as food and beverage, it is necessary to block air and ultraviolet rays, so that the inert gas (N2, He, etc.) is filled inside the package and then sealed. Various aluminum thin films and polymer resins are widely used as composite materials depending on the type of products.
이에 각 가정과 사업장에서 배출되는 봉지류의 50-80%는 내부의 알루미늄이 포함된 자원이지만, 현재는 이를 분리하지 않고 전량 소각장에서 소각 처리하고 있는 실정이며, 이에 대해서는 향후 법개정을 통해서라도 재활용을 강제할 필요성이 증대되고 있다.As a result, 50-80% of the bags emitted from homes and businesses are internal aluminum resources, but they are currently incinerated at incinerators without being separated from them. The need to enforce is increasing.
알루미늄의 경우, 알루미늄을 만들기 위한 1차 지금은 전량 수입에 의존하고 있는 실정이며, 재생업체에서의 재생 알루미늄의 지금도 20만톤 이상이 생산됨에도 불구하고, 2007년 1차 지금 수요가 119만톤에 이르며, 전체적인 알루미늄 사용량이 꾸준히 상승하고 있으며, 제련 및 정련 관련 사업체의 수도 2006년도 기준 128곳으로 추정되고 있으나, 현재 국내에서 재활용되는 현황을 보면, 포장재 및 간이용으로 사용되는 복합재료는 대부분 소각 및 매립에 의존하는 것이 그 실정이고, 그나마 재활용되는 알루미늄 재품 중에서 EPR 제도의 활성화로 인해 알루미늄 폐캔이 재활용되고 있으나, 전체적으로 알루미늄의 재활용은 약 18%로 낮은 수준이다.In the case of aluminum, the primary production for aluminum is now dependent on imports, and even though more than 200,000 tons of recycled aluminum is still produced by recycling companies in 2007, the current demand is 1.19 million tons. Total aluminum consumption is steadily rising, and the number of smelting and refining businesses is estimated at 128 in 2006. However, the current state of recycling in Korea shows that most of the composite materials used for packaging and simple use are incinerated and landfilled. The situation is to rely on the aluminum recycled cans are recycled due to the activation of the EPR system among the recycled aluminum products, but overall aluminum recycling is low, about 18%.
또한 디스플레이류를 보면, 정보통신의 발달로 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세이지만, 현재 폐디스플레이 및 공정상에서 발생되는 디스플레이의 재활 용은 전무한 것이 실정이다. 더구나 LED가 적용된 디스플레이류가 대세이고, 조명에 있어서도 기존 조명에 비해 아직까지 가격은 비싸지만 수명이 오래가고 조도가 높다고 하는 장점을 가짐으로 인하여 조명 시장과 더불어 자동차 분야에 까지 점차 확대되고 있는 실정이며, LED의 경우에는 희토류 금속이 주요 LED 구성을 이루고 있으나, PCB 표면에 부착된 부품의 분리용으로 열풍 방법과 그라인딩 방법을 사용하여 처리할 뿐, 주요 구성인 희토류 금속에 대해서는 현재로서는 재활용 방법과 처리 기술이 전무한 실정이다.In addition, in the case of displays, the demand is exploding due to the development of information and communication, but at present, there is no recycling of displays generated in the closed display and the process. In addition, LED-type displays are popular, and the lighting is still more expensive than conventional lighting, but has a long life and high illumination. In the case of LEDs, rare earth metals make up the major LED components, but only the hot air and grinding methods are used to separate the parts attached to the PCB surface. There is no technology.
따라서, 희토류 금속, 알루미늄, 동, 유리 등이 복합재료 폐기물에 포함되어 있는 자원소재 중에 고순도 금속으로서 재활용 가치가 높은 자원이 있지만, 적절히 재활용되지 못하였었고, 고분자 수지의 경우 현재까지는 금속 및 비금속 자원을 회수하기 위해 희생되어 왔다. 하지만, 앞으로는 금속자원과 더불어 재활용되어야 할 필요성이 점차 부각되고 있다.Therefore, although rare earth metals, aluminum, copper, glass, etc. are contained in the waste material of the composite material, there are resources with high recycling value as high-purity metals, but they have not been properly recycled. Has been sacrificed to recover. However, in the future, the necessity of recycling along with metal resources is increasing.
즉 기존의 복합재료 폐기물의 경우, 습식의 경우 화학물질을 이용하여 알루미늄을 회수하였으나, 화학물질을 사용하기 때문에 수계오염 및 처리비용이 많이 소요되고 제어에 어려움이 있으며, 건식의 경우 플라즈마 및 소각하여 회수하였으나, 처리시간이 다소 빠르다는 장점에도 불구하고 열에 의한 처리미르로 대기 분야 오염의 문제가 있고, 고분자수지는 회수되지 않고 열분해되며, 금속만 회수가능하되, 회수율이 극히 낮은 바, 전반적인 효율 및 생산성에 문제가 있다.That is, in the case of conventional composite waste, aluminum was recovered by using chemicals in the case of wet, but because of the use of chemicals, water pollution and treatment costs are high and difficult to control, and in the case of dry, plasma and incineration However, despite the advantage that the treatment time is rather fast, there is a problem of air pollution due to heat treatment mir, and the polymer resin is pyrolyzed without recovery, and only the metal can be recovered, but the recovery rate is extremely low. There is a problem with productivity.
반면, 습식의 경우, 질산, 황산, 염산, 과산화수소 등의 산 용액을 첨가제로서 사용하지만, 공정 후 미량의 Al 함유 산폐액의 발생으로 유가금속의 손실이 발생되며, 그 수계오염을 초래하고, 반응 시 염소가스, 일산화탄소, NOx 등의 유해 산성가스의 발생으로 인한 대기 환경오염의 우려가 있으며, 화학제품의 사용으로 인해 폐수 발생의 우려가 있다.On the other hand, in the case of wet, acid solutions such as nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrogen peroxide, etc. are used as additives, but after the process, a small amount of Al-containing acid waste is generated, resulting in the loss of valuable metals, resulting in water pollution and reaction. There is a risk of air pollution due to the generation of harmful acid gases such as chlorine gas, carbon monoxide, NOx, etc., and waste water generation due to the use of chemical products.
또한 습식방법이므로 대용량 처리의 한계가 있고, 처리시간이 많이 걸리며, 에칭 및 폴리머 피복 제거를 위한 산용액 및 중화, 재처리를 위한 화학제품의 사용이 많으며, 기타 소각 및 플라즈마 처리시 유해가스 처리를 위한 용수 및 대기 분야 활성탄 집진 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.In addition, because of the wet method, there is a limitation of the large-capacity treatment, takes a long time, and uses a lot of acid solution for etching and polymer coating removal and chemicals for neutralization, reprocessing, and other harmful gas treatment during incineration and plasma treatment. There is a need for activated carbon dust collection equipment for water and atmospheric fields.
이러한 상황에서 자원이 부족한 국내 사정을 감안하면, 재활용 필요성이 대단히 중요하며, 이는 향후 국가 전략자원의 확보 차원에서 해결해야 할 문제이다.Given the lack of resources in this situation, the need for recycling is very important, and this is a problem that needs to be addressed to secure national strategic resources in the future.
하기의 문헌에는 여러 다양한 복합재료 폐기물의 재활용 내지 회수에 대한 방법 및 장치를 개시하고 있다.
The following documents disclose methods and apparatus for the recycling or recovery of various various composite wastes.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2004-0024473호(2004.3.20 공개)(Patent Document 1) Korean Patent Publication No. 10-2004-0024473 (Published on 204.3.20)
(특허문헌 2) 한국공개특허 제10-2009-0120585호(2009.11.25 공개)(Patent Document 2) Korean Patent Publication No. 10-2009-0120585 (published Nov. 25, 2009)
(특허문헌 3) 한국공개특허 제10-1993-0016552호(1993.08.26 공개)(Patent Document 3) Korean Patent Publication No. 10-1993-0016552 (published Aug. 26, 1993)
(특허문헌 4) 한국공개특허 제10-1999-0068261호(1999.09.06 공개)(Patent Document 4) Korean Patent Publication No. 10-1999-0068261 (published Sep. 06, 1999)
(특허문헌 5) 한국공개특허 제10-1999-0031427호(1999.05.06 공개)(Patent Document 5) Korean Patent Publication No. 10-1999-0031427 (published May 6, 1999)
(특허문헌 6) 한국등록특허 제10-0361735호(2002.11.23 공고)(Patent Document 6) Korean Patent Registration No. 10-0361735 (August 23, 2002)
(특허문헌 7) 한국등록특허 제10-0910630호(2009.08.05 공고)(Patent Document 7) Korean Patent Registration No. 10-0910630 (2009.08.05 notice)
(특허문헌 8) 일본공개특허 제2004-230354호(2004.08.19 공개)
(Patent Document 8) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-230354 (published Aug. 19, 2004)
따라서, 본 발명은 이상과 같은 종래의 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 그 목적은 제과/식음료/전자부품/의약품/리필 파우치 등과 같은 봉지, 포장재, 팩, 라벨에서의 다층 필름층, PCB 보드/태양전지/LED의 복합재료 또는 전자, 통신, 자성, 광학 등에 사용된 박막으로 이루어진 복합재료 폐기물에서 원소재 이외의 투입 물질없이 유가 금속뿐 아니라 고분자수지도 회수할 수 있고, 또한 복합재료 소재에 포함된 고분자수지의 용융점에서 약간 높은 온도에서 박막과 고분자수지를 분리하여 회수하므로 수계 및 대기에 큰 영향없이 연속식 처리 공정을 통하여 처리시간이 짧으며 회수율이 높은 열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치를 제공하는 것이다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object is a multi-layer film layer in a bag, packaging materials, packs, labels, such as confectionery / food and beverage / electronic components / pharmaceuticals / refill pouch, PCB board / It is possible to recover not only valuable metals but also polymer resins from composite materials consisting of solar cell / LED composite materials or thin film used in electronics, communication, magnetic, optics, etc. without input materials other than raw materials, and also included in composite materials By separating and recovering the thin film and the polymer resin at a slightly higher temperature at the melting point of the polymer resin, the pretreatment of various composite material wastes using the thermal fluid with high recovery rate is possible through the continuous treatment process without significant effect on the water system and the atmosphere. To provide a device.
상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 관점에 따른 열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치는 알루미늄, 동 등의 금속과 고분자 수지 포장재, 종이 포장재로서 제과/식음료/전자부품/의약품/리필 파우치 등과 같은 봉지, 포장재, 팩, 라벨이 사용된 금속과 종이 포장재, PCB 보드/태양전지/LED/박막/LCD 액정의 비금속과 고분자수지의 복합재료 또는 필름코팅의 고분자수지 플라스틱 박막으로 이루어진 상기 복합재료 폐기물이 열유체와 반응하여 유가자원과 고분자 수지로 분리되는 반응기와, 공급펌프의 작동에 의해 상기 반응기에 상기 열유체를 공급하는 열유체 공급탱크와, 복합재료 폐기물이 저장되며, 열유체가 투입되어 복합재료 폐기물로부터 고분자수지가 분리되도록 반응기내에 회전가능하게 설치된 피복제거통과, 반응기에 공급된 열유체가 피복제거통으로 유입되도록 피복제거통을 회전작동하는 혼합기로 이루어진 복합재료 폐기물 전처리 장치를 포함한다.Various composite material waste pretreatment apparatus utilizing the thermal fluid according to an aspect of the present invention in order to achieve the above object is confectionery / food and beverage / electronic components / pharmaceuticals / refill as metal, polymer resin packaging materials, paper packaging materials such as aluminum, copper The composite material is made of a metal or paper packaging material such as a bag, a packaging material, a pack, a label, a pouch, or the like. A reactor in which material waste reacts with the thermal fluid and separated into valuable resources and a polymer resin, a thermal fluid supply tank for supplying the thermal fluid to the reactor by operation of a supply pump, and a composite material waste are stored. A stripping passage installed in the reactor so as to separate the polymer resin from the composite waste, And a composite waste pretreatment device consisting of a mixer for rotating the stripping bin so that the supplied thermal fluid enters the stripping bin.
반응기에 공급되는 상기 열유체의 반응온도는 약 250 ℃ 이상, 바람직하게는 약 350℃에서 약 2~50분, 바람직하게는 10~30분 반응하여 고분자 수지를 녹이도록 설정될 수 있다.The reaction temperature of the thermofluid supplied to the reactor may be set to dissolve the polymer resin by reacting at about 250 ° C. or more, preferably at about 350 ° C. for about 2 to 50 minutes, preferably 10 to 30 minutes.
열유체로서 석랍(파라핀 왁스), 파라핀유, 헥사디켄, 아이코산, 브레이크오일, 올레산, 라우르산, 아디프산, 스테아르산, 식용유(팔미틴산 에스테르), 익스트라버진 실리콘 오일, 포도씨유, 옥수수 기름, 해바라기씨유, 참기름, 카놀라유, 홍화씨유, 땅콩유, 면실유, 현미유, 돼기기름, 크레오 오일, 경유, 등유, 벙커-C유, 윤활유, 제트연료유, 잔사유, 중유, 부동액, 에틸렌 글리콜, 부톡시디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 벤젠메탄올, 나프탈렌, 안트라센, 페유, 페산, 페알칼리, 스팀 및 그 각각의 혼합물이 사용될 수 있다.As a thermal fluid, waxy wax (paraffin wax), paraffin oil, hexadecene, icosane, brake oil, oleic acid, lauric acid, adipic acid, stearic acid, edible oil (palmitic acid ester), extra virgin silicone oil, grapeseed oil, corn oil , Sunflower seed oil, sesame oil, canola oil, safflower seed oil, peanut oil, cottonseed oil, brown rice oil, pork oil, creo oil, diesel oil, kerosene, bunker-C oil, lubricant oil, jet fuel oil, residue oil, heavy oil, antifreeze, ethylene glycol, Butoxydiethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, benzenemethanol, naphthalene, anthracene, petroleum, pesan, pealcali, steam and mixtures thereof can be used.
피복제거통은 상하부에 설치된 스크린망과, 반응기내의 열유체가 상기 스크린망을 통해 유입되도록 측면에 설치된 복수의 유체가이드막을 포함할 수 있다.The stripping container may include a screen net installed at the upper and lower portions, and a plurality of fluid guide membranes disposed at the side surface such that the thermal fluid in the reactor flows through the screen net.
이때 스크린망은 10-150 메쉬의 와이어 메쉬로 이루어지는 것이 바람직하다.
At this time, the screen net is preferably made of a wire mesh of 10-150 mesh.
본 발명에 의하면, 복합 재료 폐기물로부터 알루미늄과 고분자수지를 녹여서 알루미늄을 회수하거나, 유리와 다층 필름으로 구성된 것을 분리하거나, 고분자 에폭시 수지를 녹여서 와이어로부터 Au 등을 회수하거나, 또는 최종 유가자원인 실리콘, Te(텔레늄)을 회수할 수 있고, 화학물질을 사용하지 않는 친환경의 연속공정으로 생산성이 증대되며, 자원 재활용으로 자원의 선순환 구조를 확립하여 국가 전략자원의 확보 및 안정적 수급이 가능한 효과를 가진다.
According to the present invention, aluminum and polymer resins are melted to recover aluminum from the waste of composite materials, and those composed of glass and multilayer films are separated, or polymers are melted to recover Au from wires, or silicon, which is a final valuable resource, It is possible to recover Te (telenium), increase productivity through an eco-friendly continuous process that does not use chemicals, and establish a virtuous cycle structure of resources through resource recycling, thus securing national strategic resources and providing stable supply and demand. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료 폐기물 재활용 방법의 재활용 공정도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료 폐기물 전처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 3은 도 2 피복제거통을 상세히 나타내는 측면도와 평면도이고,
도 4는 복합재료 폐기물의 대상에 따라 시행된 실험 전후를 나타내는 사진이다.1 is a recycling process of the composite material recycling method according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a composite material waste pretreatment apparatus according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a side view and a plan view illustrating the coating removal container of FIG. 2 in detail; FIG.
Figure 4 is a photograph showing before and after the experiment carried out according to the subject of the composite material waste.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예를 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terms used below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, the intention or custom of the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료 폐기물 재활용 공정도이고, 도 2는 도 1 복합재료 폐기물 전처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.1 is a process diagram showing the recycling of composite waste according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the composite waste pretreatment apparatus of FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합폐료 폐기물 재활용 공정은 복합재료 폐기물(2), 특히 알루미늄, 동 등의 금속과 고분자 수지 포장재, 금속과 종이 포장재, 비금속과 고분자수지의 평탄 판넬 또는 필름코팅의 고분자수지 플라스틱 박막으로 이루어진 복합재료 폐기물(2)을 전처리부(100)로 투입하는 원료투입공정(S10)과, 전처리부(100)에서 전처리된 복합재료 폐기물(2)은 소정의 반응온도에서 액상 형태로 고온의 열유체에 직접 접촉하거나 또는 고온 열유체의 증기에 의한 비접촉으로 분리되는 복합재료 폐기물 전처리 장치(200)로 이송되어 유가자원과 고분자 수지로 분리하여, 고분자 수지는 배출하는 복합재료 폐기물 분리공정(S20)과, 분리된 유가자원은 열유체와 함께 회수부(300)로 이송되어 열유체와 유가자원으로 분리된 후, 열유체는 다시 복합재료 폐기물 전처리 장치(200)로 보내어지는 유가자원 회수공정(S30)과, 회수된 유가자원을 건조부(400)로 이송하여 건조하는 건조공정(S40)과, 건조된 유가자원을 선별부(500)로 이송하여 선별하는 선별공정(S50)을 포함한다.As shown in Figure 1, the composite waste waste recycling process according to an embodiment of the present invention is a composite waste (2), in particular metal and polymer resin packaging materials, such as aluminum, copper, metal and paper packaging materials, non-metal and polymer resin Raw material input process (S10) for feeding the composite material waste (2) consisting of a polymer film plastic thin film of a flat panel or a film coating to the pretreatment unit (100), and the composite material waste (2) pretreated in the pretreatment unit (100) Is transferred to the composite
분리공정(S20)에 있어서, 생산성 및 효율면에서 접촉식 방법이 바람직하며, 접촉식의 경우 소정의 조건에서 약 15분 정도 분리되며, 비접촉식의 경우 최소 60분 이상있어야 분리된다.In the separation step (S20), the contact method is preferable in terms of productivity and efficiency, and in the case of the contact method, the contact method is separated for about 15 minutes under predetermined conditions, and in the case of the non-contact method, the contact method is separated for at least 60 minutes.
또한 회수공정(S30)에 있어서, 열유체 중에 녹아있는 융점이 낮은 PE, PP, PS 등의 고분자수지의 농도가 높을 경우, 상온까지 냉각 후 걸러내어 펠릿화(pellet)하여 재활용한다.In addition, in the recovery step (S30), when the concentration of polymer resins, such as low melting point PE, PP, PS dissolved in the thermal fluid is high, after cooling to room temperature, it is filtered and pelletized (pellet) and recycled.
한편, 건조부(400)에서는 금속, 비금속의 자원과 고분자수지의 표면에 소량 존재하는 열유체를 원적외선, 히터, 열품에 의한 직간접적인 방법으로 건조하되, 열유체의 함유량이 1wt% 이하까지 건조하며, 선별부(500)는 근적외선법, 습식, 대전 방법 등의 통상적인 플라스틱선별기를 사용하여 동, 알루미늄, 유리 등의 자원과 PET의 고분자수지를 선별한다.On the other hand, in the
전처리부(100)로 복합재료 폐기물(2)이 투입될 때, 복합재료 폐기물(2)은 통상적으로 제품의 적절한 크기, 즉 회수하기 쉬운 크기로 절단되며, 필요시 이물질 제거도 실행되지만, 과자봉지, 식음료, 전자부품 포장재의 복합재료 폐기물(2)은 50% 절단하거나 또는 크기를 20cm 이하가 복합재료 폐기물 전처리 장치(200)에 투입되지만, 상황에 따라서는 적절히 1-3mm 단위로 절단하여 투입할 수도 있다.When the
복합재료 폐기물 전처리 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복합재료 폐기물이 열유체와 반응하여 유가자원과 고분자수지로 분리되는 반응기(20)와, 공급펌프(32)의 작동에 의해 반응기(20)에 열유체를 공급하는 열유체 공급탱크(30)와, 복합재료 폐기물이 저장되며, 열유체가 투입되어 복합재료 폐기물로부터 고분자수지가 분리되도록 반응기(20)내에 회전가능하게 설치된 피복제거통(80)과, 반응기(20)에 공급된 열유체가 피복제거통(80)으로 유입되도록 피복제거통(80)을 10~60 rpm 정도의 회전속도로 회전작동하는 혼합기(40)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the composite
피복제거통(80)은 도 3에 도시된 바와 같이, 그 상하부에 10-150 메쉬의 와이어 메쉬로 이루어진 스크린망(82)이 설치되며, 측면에는 복수의 유체가이드막(84) 설치된다.As shown in FIG. 3, the
혼합기(40)의 작동에 의해 피복제거통(80)이 회전하게 되면, 반응기(20)내에 공급된 열유체가 복수의 유체가이드막(84)에 의해 피복제거통(80)의 상부와 하부로 이동하게 되고, 이러한 이동에 따라 열유체의 운동에너지는 결국 스크린망(82)을 통해 저항이 적은 피복제거통(80)내로 유입되며, 이때의 유입되는 열유체의 힘(마찰력)으로 피복제거통(80)내의 복합재료 폐기물의 피복을 제거하게 된다.When the
복합재료 폐기물 전처리 장치(200)에서는 투입되는 복합재료와 고온 열유체의 종류에 따라 운전온도가 달라진다. 통상적으로 반응기(20)에 투입된 복합재료는 반응기(20)에 공급되는 열유체의 반응온도 약 250 ℃ 이상, 바람직하게는 약 350℃, 운전압력 0.1~10 Kg/cm2이며, 반응시간은 상기 조건에서 약 2~50분, 바람직하게는 10~30분 유지하면 고분자수지가 분리된다.In the composite
공급펌프(32)는 반응기(20) 내부의 수위조절을 위해 상하로 설치된 한쌍의 수위센서(34)와 연동하여 반응기(20) 내부 수위를 자동으로 조절하도록 작동될 수 있다.The
분리된 고분자수지와 열유체는 반응기(20) 하부에 부착된 배출밸브(26)를 통해 저장탱크(50)로 배출하고, 저장탱크(50)내의 고분자 수지는 순환펌프(52)를 통해 다시 반응기(20)로 순환시키며, 이때 열유체에 포함된 고분자수지는 필터(58)에 의해 여과하여 100℃ 이하로 냉각하여 제거할 수 있다. 반응기(20)의 둘레에는 반응온도 제어를 위해서 온도센서(28)에 의해 작동되는 단열 및 히터(60)가 부착될 수 있다. 또한 저장탱크(50)에도 수위 조절을 위해 수위센서(54)가 부착될 수 있다.The separated polymer resin and the thermal fluid are discharged to the
또한 안전사항으로 반응기(20)의 내부압력이 0.5기압 이상 존재하는 경우 가스배출라인(12)에 부착된 가스배출밸브(14)는 개방되지 않는다.In addition, as a matter of safety, when the internal pressure of the
고분자 수지는 그 종류에 따라서는 저온 영역에 녹는 수지와 고온 영역에서 녹는 수지로 나눌수 있고, 저온 영역 계열 수지는 반응기(20)에서 바로 배출시킬 수 있지만, 고온 영역 계열 수지, 즉 아미드 계열, 불소 계열의 수지의 경우에는 도 2와 같이 반응기(20)로 순환시키는 것이 바람직하다.The polymer resin may be classified into a resin that is soluble in a low temperature region and a resin that is soluble in a high temperature region, and the low temperature region resin may be directly discharged from the
한편, 본 발명의 열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치(200)는 반응기(20)에 복합재료 폐기물(2)을 직접투입하는 배치방식이었지만, 이와 달리 이송밸트의 구동방식에 의해 연속 처리가 가능하도록 할 수 있음은 물론이다. 이 경우, 고분자수지는 저장탱크(50)를 이용하여 배출하고, 이송밸트로부터 유가자원을 직접 회수할 수 있을 것이다.On the other hand, the various composite
또한, 분리 효율을 높이기 위해서 반응기(20)내에 초음파 장치와 열유체 분사노즐을 설치할 수 있고, 이 경우 초음파 장치와 열유체 분사노즐을 병행하여 사용함에 따라 동일한 반응온도에서 반응시간을 단축할 수 있다.In addition, in order to increase the separation efficiency, the ultrasonic device and the thermal fluid injection nozzle may be installed in the
이상과 같이 구성된 본 발명 열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치의 작동은 제어기(90)에 의해 제어될 수 있으며, 재활용에 사용되는 열유체는 이하의 표와 같다.
Operation of the various composite waste pretreatment apparatus utilizing the heat fluid of the present invention configured as described above can be controlled by the
도 4는 복합재료 폐기물의 대상에 따라 시행된 실험 전후를 나타내는 사진으로, 이상과 같은 본 발명의 열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치에 의하면, 습식 회수방법으로서, 열유체를 사용하여 고분자수지를 녹여내려 금속을 회수하고, 고분자수지는 냉각하여 회수함에 따라 고분자수지와 금속 모두를 회수할 수 있다. 또한 기존 공정 대비 금속의 경우 회수율이 98% 이상이고, 고분자 수지는 90% 이상이었으며, 연속공정으로 생산성이 높았으며, 고분자수지와 열유체를 재사용하는 이점과, 화학물질을 사용하지 않음에 따른 대기 및 수계의 오염이 없고 처리시간이 빠른 장점이 있으며, 이는 도 4의 사진으로부터도 알 수 있을 것이다.Figure 4 is a photograph showing before and after experiments carried out according to the subject of the composite waste material, according to the various composite waste pretreatment apparatus utilizing the thermal fluid of the present invention as described above, as a wet recovery method, a polymer using a thermal fluid By dissolving the resin to recover the metal, the polymer resin is cooled and recovered to recover both the polymer resin and the metal. In addition, the recovery rate of metals was over 98%, the polymer resins were over 90%, and the productivity was high in a continuous process.The advantage of reusing polymer resins and thermofluids, and the atmosphere without using chemicals And there is an advantage of the pollution of the water system and the fast processing time, which can be seen from the photograph of FIG.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치의 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
What has been described above is just one preferred embodiment of various composite material waste pretreatment apparatus utilizing the thermal fluid according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, so as claimed in the following claims As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention may be changed to the extent that various modifications can be made.
2 : 복합재료 폐기물 20 : 반응기
28 : 온도센서 30 : 열유체 공급 탱크
32 : 공급펌프 34 : 수위센서
40 : 혼합기 50 : 저장탱크
52 : 순환펌프 54 : 수위센서
58 : 필터 60 : 단열 및 히터
80 : 피복제거통 82 : 스크린암
84 : 유체가이드막 90 : 제어기
100 : 전처리부 200 : 복합재료 폐기물 전처리 장치
300 : 회수부 400 : 전조부
500 : 선별부2: composite material waste 20: reactor
28: temperature sensor 30: thermal fluid supply tank
32: supply pump 34: water level sensor
40: mixer 50: storage tank
52: circulation pump 54: water level sensor
58
80: covering strip 82: screen arm
84: fluid guide film 90: controller
100: pretreatment unit 200: composite material waste pretreatment device
300: recovery unit 400: rolling unit
500: sorting unit
Claims (5)
알루미늄, 동 등의 금속과 고분자 수지 포장재, 종이 포장재로서 제과/식음료/전자부품/의약품/리필 파우치 등과 같은 봉지, 포장재, 팩, 라벨이 사용된 금속과 종이 포장재, PCB 보드/태양전지/LED/박막/LCD 액정의 비금속과 고분자수지의 복합재료 또는 필름코팅의 고분자수지 플라스틱 박막으로 이루어진 상기 복합재료 폐기물이 열유체와 반응하여 유가자원과 고분자 수지로 분리되는 반응기와,
공급펌프의 작동에 의해 상기 반응기에 상기 열유체를 공급하는 열유체 공급탱크와,
상기 복합재료 폐기물이 저장되며, 상기 열유체가 투입되어 상기 복합재료 폐기물로부터 상기 고분자수지가 분리되도록 상기 반응기내에 회전가능하게 설치된 피복제거통과,
상기 반응기에 공급된 열유체가 상기 피복제거통으로 유입되도록 상기 피복제거통을 회전작동하는 혼합기로 이루어진 복합재료 폐기물 전처리 장치를 포함하는
열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치.
Composite waste pretreatment device,
Metal and polymer resin packaging materials such as aluminum and copper, paper packaging materials such as confectionery / food / drink / electronic parts / medicine / refill pouches, packaging materials, packs, metal and paper packaging materials with labels, PCB board / solar cell / LED / A reactor in which the composite material waste consisting of a composite material of a non-metal and a polymer resin of a thin film / LCD liquid crystal or a polymer resin plastic thin film of a film coating reacts with a thermal fluid to be separated into valuable resources and a polymer resin;
A thermal fluid supply tank for supplying the thermal fluid to the reactor by operation of a supply pump,
The composite material waste is stored, the thermal fluid is introduced into the coating removal passage rotatably installed in the reactor to separate the polymer resin from the composite material waste,
It includes a composite material waste pretreatment device consisting of a mixer for rotating the coating stripping cylinder so that the heat fluid supplied to the reactor flows into the coating stripping cylinder
Various composite waste pretreatment devices using heat fluid.
상기 반응기에 공급되는 상기 열유체의 반응온도는 약 250 ℃ 이상, 바람직하게는 약 350℃에서 약 2~50분, 바람직하게는 10~30분 반응하여 고분자 수지를 녹이도록 설정되는
열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치.
The method of claim 1,
The reaction temperature of the thermal fluid supplied to the reactor is set to melt the polymer resin by reacting at about 250 ℃ or more, preferably at about 350 ℃ about 2 to 50 minutes, preferably 10 to 30 minutes
Various composite waste pretreatment devices using heat fluid.
상기 열유체로서 석랍(파라핀 왁스), 파라핀유, 헥사디켄, 아이코산, 브레이크오일, 올레산, 라우르산, 아디프산, 스테아르산, 식용유(팔미틴산 에스테르), 익스트라버진 실리콘 오일, 포도씨유, 옥수수 기름, 해바라기씨유, 참기름, 카놀라유, 홍화씨유, 땅콩유, 면실유, 현미유, 돼기기름, 크레오 오일, 경유, 등유, 벙커-C유, 윤활유, 제트연료유, 잔사유, 중유, 부동액, 에틸렌 글리콜, 부톡시디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 벤젠메탄올, 나프탈렌, 안트라센, 페유, 페산, 페알칼리, 스팀 및 그 각각의 혼합물이 사용되는
열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치.
The method of claim 1,
As the heat fluid, waxy wax (paraffin wax), paraffin oil, hexadecene, icosane, brake oil, oleic acid, lauric acid, adipic acid, stearic acid, edible oil (palmitinic acid ester), extra virgin silicone oil, grapeseed oil, corn Oil, sunflower seed oil, sesame oil, canola oil, safflower oil, peanut oil, cottonseed oil, brown rice oil, pork oil, creo oil, diesel oil, kerosene, bunker-C oil, lubricant oil, jet fuel oil, residue oil, heavy oil, antifreeze, ethylene glycol Butoxydiethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, benzenemethanol, naphthalene, anthracene, petroleum, pesan, pealcali, steam and mixtures thereof
Various composite waste pretreatment devices using heat fluid.
상기 피복제거통은
상하부에 설치된 스크린망과, 상기 반응기내의 열유체가 상기 스크린망을 통해 유입되도록 측면에 설치된 복수의 유체가이드막을 포함하는
열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치.
The method of claim 1,
The sheath removal container
And a plurality of fluid guide membranes disposed on side surfaces of the screen nets installed at upper and lower sides thereof, and the heat fluid in the reactor flowing through the screen nets.
Various composite waste pretreatment devices using heat fluid.
상기 스크린망은 10-150 메쉬의 와이어 메쉬로 이루어진
열유체를 활용한 다양한 복합재료 폐기물 전처리 장치.The method of claim 4, wherein
The screen net is made of 10-150 mesh wire mesh
Various composite waste pretreatment devices using heat fluid.
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2011
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