KR20150003122U - 폐인조대리석으로부터 mma와 알루미늄 화합물을 회수하는 방법 - Google Patents

폐인조대리석으로부터 mma와 알루미늄 화합물을 회수하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 고안은 폐인조대리석 분말의 고효율 열분해장치로서, 열분해란 고분자 화합물을 산소 접촉없이 고열로 가열, 열에 의하여 저분자 또는 단량체로 전환되는 반응이다. 폐인조대리석의 수지부인 PMMA는 고온에서 단량체인 MMA로 분해되는 특성을 지녀 열분해장치의 효율만 좋으면 재활용가치가 높은 폐기물이다. 종래의 열분해장치는 열전달효율이 낮아서 고온에서 가동되어 인화 위험성이 높고, 수지의 탄화로 인한 성능 저하로 불필요한 가스가 과도하게 생성되고, 장치의 기계적 취약성 및 운전법의 고난도로 경제성이 없어 상용화에 걸림돌이 되고 있다.
본 고안은 종래의 공법이 지닌 이러한 단점을 보완하기 위하여, 열분해기 안에 열전달 매체인 강구(Steel ball)를 도입하여 분쇄 및 열전달 효율을 높여 순간열분해반응을 촉진시켜 불필요한 가스의 생성을 억제하여 MMA의 수율, 품질, 가동율 및 운전 안정성에서 종래의 공법에 비하여 뛰어난 성능개선을 달성하였다.

Description

폐인조대리석으로부터 MMA와 알루미늄 화합물을 회수하는 방법{Recovery Method Of MMA And Aluminium Compound From Waste Artificial Marble}
본 고안은 고분자의 열분해를 이용한 MMA와 알루미늄 화합물 회수장치 및 회수방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 열분해시의 열전달효율을 상승시키기 위해서 열전달매체인 강구(Steel Ball)를 이용하여 효율적으로 MMA와 알루미늄 화합물을 회수하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 고안이 속하는 기술분야는 폐합성수지류의 열분해공법으로서, 열분해공법이란 열가소성 및 열경화성 고분자 화합물을 산소의 접촉 없이 고열로 가열하여 단량체 및 저분자 화합물로 회수할 수 있는 경제적이며, 고부가가치의 공법이다. 본 공법은 폐합성수지류의 종류인 폐인조대리석의 재활용율을 높이고, 버려지는 산업폐기물에서 고가의 화합물을 생산하여, 경제적 부가가치 창출과 외화절약 효과를 거둘 수 있는 가장 경제적 타당성이 높은 폐인조대리석의 재활용 처리 방안이다.
현재, 인조대리석은 제조 후, 표면을 연마한 후 필요한 크기로 가공하여 기타물품의 상판으로 사용하게 되는데 이 과정에서 다량의 분진 및 스크랩이 발생하여 산업폐기물로 처분하고 있는 현실이다.
따라서, 폐인조대리석으로부터 MMA 및 알루미늄 화합물을 추출하여 재활용하는 문제는 자원이 부족한 우리나라의 경우, 에너지 비용 절감과 자원 재활용 및 환경적 측면에서 그 필요성이 증대되고 있다.
한편, 일본 공개특허 JP2006-206638호는 인조대리석 폐기물에서 무기충전제와 열경화성 수지 등을 회수하는 분해방법을 제시하고 있다. 상기 분해방법은 인조대리석 폐기물을 물 또는 유기용매에 투입하여 180~370℃ 정도의 온도와 압력을 상승시켜 임계상태에서 열경화성수지를 용해시키고 유기물을 분리 회수하는 방법으로 고가의 설비를 해야하고 회수된 MMA와 무기충전제의 순도가 떨어지는 단점이 있어서 경제적 효율성이 낮다.
따라서, 폐인조대리석으로부터 MMA 및 알루미늄 화합물을 회수하는 방법에 있어서, 친환경적이면서도 인체에 무해하고 경제적인 MMA 및 알루미늄 화합물의 회수 방법의 필요성이 대두된다.
본 고안은 상기와 같은 필요에 의해 창출된 것으로서, 친환경적이면서도 인체에 무해하고 경제적인 MMA 및 알루미늄 화합물의 회수 방법을 제공하면서도 회수 효율을 높일 수 있는 열전달매체를 도입한 열분해를 이용한 MMA와 알루미늄 화합물 회수 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 본 고안의 목적은 파쇄 또는 분말화된 폐인조대리석 분말을 열분해기에 투입하기 전까지 저장하는 원료투입부: 원료투입부 일측에 연결되어, 비활성기체인 질소로 산소를 제거하며 열분해기에 일정량을 투입하는 정량투입장치: 정량투입장치 일측에 연결되어 일정 온도로 가열되어 폐인조대리석 분말이 비활성기체 분위기 하에서 열분해되어 MMA와 알루미늄 화합물로 분해하는 열분해부: 열분해부의 축의 회전으로 인하여 강구가 운동하여 기체상의 MMA와 미세한 분말상의 알루미늄 화합물이 사이클론으로 도입되어 기체상과 고체상을 분리하여 고체상을 포집하는 사이클론부: 사이클론 일측에 연결되어 기체상의 MMA를 응축하는 응축부: 응축부 일측에 연결되어 액상으로 회수된 MMA를 저장하는 저장부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 도입한 열분해를 이용한 MMA와 알루미늄 화합물 회수장치를 제공함으로써 달성할 수 있다.
또한, 열분해부는 정량투입장치 일측에 구비되어 400 내지 470도의 온도로 유지되며, 열전달매체인 5mm 내지 30mm 크기의 강구가 도입되며, 중심에는 분말과 강구를 잘 저어줄 수 있도록 날개가 달린 회전축이 도입된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 사이클론부는, 미분형태의 고상 분말인 알루미늄 화합물과 기체상의 MMA를 분리하여 고상 분말을 포집하여 일정량씩 배출한다.
또한, 응축부는 기체상의 MMA를 저온에서 응축하고 비활성기체인 질소와 응축되지 않는 가스상의 물질을 분리 배출한다. 응축된 액상의 MMA는 저장부로 이송되어 보관된다.
본 고안은 열분해기 내부에 열전달매체인 강구(Steel Ball)을 도입하여 열전달 효율을 높이고, 강구의 효율적 운동으로 인하여 투입된 폐인조대리석 분말이 더 미분화되어 열분해 효율을 높여 공정 가동성의 향상으로 연속공정이 유지됨으로 생산성과 경제성이 호전되어 상업화가 가능하다.
도 1은 폐인조대리석에서 MMA와 알루미늄 화합물을 회수하기 위한 열분해장치.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따라 강구가 도입된 열분해기를 이용한 MMA와 알루미늄 화합물의 회수장치의 구성을 나타낸 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 회수장치는 크게 원료투입부(100), 정량투입장치(200), 열분해부(300), 사이클론부(400, 410), 응축부(500) 및 저장부(600)로 구성된다. 여기서, 사이클론부(400, 410)는 사이클론(400)과 고상 배출구(410)로 구성된다.
원료투입부(100)는 연속가동을 위하여 열분해부에 원료를 일정량 투입하기 위해 원료를 저장하는 기능을 하며, 원료투입부(100) 일측에 연결된 정량투입장치(200)는 열분해부(300)에 원료를 일정량 투입하고 열분해부(300)에서 발생한 기체상의 물질이 역순환하지 못하게 막는 기능을 한다. 원료투입부(100)에는 비활성 기체인 질소를 계속 주입하여 산소를 제거하는 기능도 포함된다. 본 고안에 있어서 폐인조대리석 분말은 폐인조대리석 스크랩이나 분진을 파쇄하여 얻어질 수 있다. 폐인조대리석 스크랩이나 분진 등의 파쇄에는 이미 상용화된 파쇄기 등 다양한 장치들을 사용하여 3mm 이하로 파쇄하여 사용할 수 있다.
열분해부(300)는 정량투입장치(200) 일측에 연결되어, 투입된 폐인조대리석 분말로부터 MMA와 알루미늄 화합물로 분해하는 기능을 한다. PMMA가 MMA로 분해되기 위해서 열분해부(300)는 400 내지 470도로 가열하는 것이 바람직하다. 열분해부(300)에 도입된 강구의 크기는 5mm 내지 30mm 크기이며, 열분해부(300)에 투입된 폐인조대리석 분말과 강구를 잘 저어 주도록 날개를 지닌 중심축은 30 내지 100rpm의 속도로 회전하여 강구가 잘 운동하도록 기능을 한다. 또한, 열분해부(300)에 도입된 강구는 폐인조대리석 분말이 열분해부(300) 표면에 녹아 붙어서 열분해부(300) 내부로 열전달을 방해하는 타르의 생성을 방지하는 기능을 한다. 열분해부(300) 내부의 강구의 운동과 중심축 날개의 회전 운동으로 비산된 폐인조대리석 분말은 열분해되어 기체상의 MMA와 고체상의 알루미늄 화합물로 분해되다. 열분해부(300) 중심축의 회전운동으로 비산된 고체상의 알루미늄 화합물은 분해된 기체와 함께 사이클론부(400)로 이송된다.
사이클론부(400)는 열분해부(300) 일측에 연결되어, 미분형태의 고상 분말인 알루미늄 화합물과 기체상의 MMA를 분리하여 고상 분말을 포집하여 고상 배출구(410)로 일정량씩 배출한다. 기체상의 MMA와 불활성기체 그리고 가스상의 물질은 사이클론부(400) 상부를 통하여 응축부(500)로 배출된다.
응축부(500)는 사이클론부(400) 일측에 연결되어, 기체상의 MMA를 저온에서 응축하고 비활성기체인 질소와 응축되지 않는 가스상의 물질을 분리 배출한다. 응축된 액상의 MMA는 저장부(600)로 이송되어 보관된다.
이상에서 본 고안에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 고안의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 고안을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상적 지식을 자이면 누구나 본 고안의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : 원료투입부
200 : 정량투입장치
300 : 열분해부
400 : 사이클론부
410 : 고상 배출구
500 : 응축부
600 : 저장부

Claims (4)

  1. 수산화알루미늄과 PMMA(Poly-methyl methacrylate)를 함유한 폐인조대리석으로부터 MMA와 알루미늄 화합물을 회수하는 장치에 있어서, 원료투입부: 원료투입부 일측에 연결되어, 비활성기체인 질소로 산소를 제거하며 열분해기에 일정량을 투입하는 정량투입장치: 정량투입장치 일측에 연결되어 일정 온도로 가열되어 폐인조대리석 분말이 비활성기체 분위기 하에서 열분해되어 MMA와 알루미늄 화합물로 분해하는 열분해부: 열분해부의 축의 회전으로 인하여 강구가 운동하여 기체상의 MMA와 미세한 분말상의 알루미늄 화합물이 사이클론으로 도입되어 기체상과 고체상을 분리하여 고체상을 포집하는 사이클론부: 사이클론 일측에 연결되어 기체상의 MMA를 응축하는 응축부: 응축부 일측에 연결되어 액상으로 회수된 MMA를 저장하는 저장부:를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 도입한 열분해를 이용한 MMA와 알루미늄 화합물 회수장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열분해부는 400 내지 470도의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 도입한 열분해를 이용한 MMA와 알루미늄 화합물 회수장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열분해부는 중심축이 회전운동을 하여 분말과 강구를 잘 저어주는 날개를 구비하는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 도입한 열분해를 이용한 MMA와 알루미늄 화합물 회수장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 열분해부에 도입된 강구의 크기는 5mm 내지 30mm 크기를 지니는 것을 특징으로 하는 열전달매체를 도입한 열분해를 이용한 MMA와 알루미늄 화합물 회수장치.
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KR20230166632A (ko) 2022-05-31 2023-12-07 주식회사 루소 폐인조대리석으로부터 고순도 mma를 회수하는 방법

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