KR820000665B1 - 폐 타이어의 유효한 이용법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

폐 타이어의 유효한 이용법

본 발명은 폐고무, 특히 폐타이어를 연료로 하여 시멘트 소성장치에 있어서 유효하게 이용하는 방법에 관한 것이다.

최근 자동차 산업의 발달에 수반하여, 사용 후의 폐타이어의 처리가 커다란 문제가 되어 있다. 폐타이어는 그대로 선박등의 완충제 또는 어초(魚礁)로서 일부가 유효하게 이용되고 있지만, 그 양은 얼마되지 않을 뿐만 아니라, 소각 처리할 경우에는 흑연, 악취, NOx, SOx 등의 공해문제를 처리하지 않으면 안 되며, 대부분은 매설처리를 하지 않을 수 없는 실정에 있다.

본 발명자들은 8.000kcal/㎏의 발열량을 갖는 폐타이어의 유효한 이용과 그 대량 처리방법을 찾아 연구를 거듭한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉 회전가마솥에 의한 시멘트 소성장치에 있어서 폐타이어 및 또는 폐타이어 파쇄편을 연료로 하여, 이 장치의 가스온도가 600℃∼1400℃의 장소에, 발열량 환산으로 전체 사용연료의 60% 이하의 양을 투입하는 것을 특징으로 하는 폐타이어의 유효한 이용법에 있다.

시멘트 제조에 있어서, 시멘트 원료의 예열 가소 공정에서 발생하는 열의 유효한 이용 혹은 NOx대책을 위하여 저질탄 등의 가연물을 장치 내에 투입하는 것은 공지된 사실이다. 그러나, 이런 경우의 가연물은 분말상이다. 본 발명에 있어서는 투입하는 폐타이어의 크기는 폐타이어 그대로 이거나 혹은 5㎜ 이상의 폐타이어의 파쇄편이다. 파쇄하지 않고 그대로 사용하는 폐타이어는 회전 가마솥에 투입 가능한 것이라면 그 크기에는 제한은 없다. 보통은 승용차, 트럭, 버스용 타이어가 알맞다. 폐타이어 파쇄편을 5㎜이하로 잘게하면 그 입자는 가스흐름을 타고 이동하며, 열을 필요로 하지 않은 조운(Zone)에서 연소하고, 배출가스 온도를 상승시키며, 발열량을 유효하게 사용할 수 없을 뿐만 아니라 배출가스용 유인 풍차에 열적 손상을 준다든지, 서스펜션 푸레히이터 안의 고결발생에 의한 사이클론 막힘의 원인으로 되며 장시간의 안전운전이 곤란해지므로 바람직하지 못하다. 또 폐타이어 파쇄편보다 폐타이어 그대로를 투입하는 편이 바람직하다. 이 이유는 작은 파쇄편으로서는 가마솥 끝 가까이에서 연소되어 버리지만 폐타이어 그대로 사용하면 회전가마솥 내부까지 침입하고 연소조운이 길며, 그로 인하여 저 NOx화에 유리한 환원상태를 긴조운에 걸쳐서 유지하는 것이 가능하며, 더욱이 파쇄편으로서는 아무리 하여도 새분말상의 타이어 조작이 혼입하므로 전술한 바와 같은 장시간의 안전운전을 깨뜨릴 위험이 있기 때문이다. 다시, 투입하기까지의 핸드링에서 생각하면, 현재 알려지고 있는 파쇄기로서는 폐타이어를 일정형상으로 파쇄하기는 매우 곤란한 것으로서, 파쇄편은 불규칙형상으로 되며, 더욱이 탄성체임으로 투입하기까지의 수송계통에 문제를 일으키기 쉽지만, 폐타이어 그대로의 경우에는, 현재 타이어 공장에서 보통 사용되고 있는 수송수단을 그대로 이용할 수 있는 이점이 있다.

폐타이어 혹은 폐타이어 파쇄편은 배출가스 온가가 600℃ 이상의 조운에 투입 됨에 따라 직시 연소를 개시함과 동시에, 일부는 가열됨으로써 건류작용을 받으며 환원성의 가연물을 발생한다. 이 가연물은 회전 가마솥의 메인버어너에서 발생하는 NOx를 시멘트 원료를 촉매로 하여 환원분해하고, 배출가스가 저 NOx인 시멘트소성을 가능하게 한다 배출가스 온도가 600℃ 이하의 조운에 폐타이어 혹은 폐타이어 파쇄편을 투입하면 그 입자가 가늘 경우에는 배출가스 흐름에 편승되어 보다 저온의 조운으로 운반되며 또 그 입자가 가늘 경우에는 그 장소에 머물며, 불완전 연소에 의한 흑연의 발생악취의 발생, 폐고무 자체에 함유된 질소 및 유황에 의한 NOx 및 SOx의 발생을 초래한다.

또 배출가스 온도가 1400℃보다 높은 조운 예를 들면 회전 가마솥의 소성대로 향해서 가마솥 안에서 투입할 경우, 분상화에 많은 코스트가 소요되며, 또 입상 혹은 덩어리 모양의 파쇄편인 경우에는 연소속도가 늦으므로 소성대 온도의 유지가 곤란해질 뿐만 아니라, 특히 덩어리 모양 혹은 타이어 그대로의 경우, 소성대에의 투입도 어렵게 된다. 따라서, 회전 가마솥에 의한 시멘트 소성 장치에 있어서 투입장소로서는 회전 가마솥 단독의 경우는 그 가마솥 끝 및 가마솥 측면에서 예열대 혹은 가소대에, 또 사이클론식 등의 예열기 혹은 더 나아가서 가소로를 부속시킨 소성장치의 경우에는, 전술한 장소에 덧붙여서 그 부속설비의 배출가스 온도 600℃ 이상의 장소 예를 들면 가마솥 끝 입상 도관 혹은 가소로 등이다.

폐타이어 혹은 폐타이어와 쇄편의 투입량은 시멘트 소성에 지장을 초래치 않는 양이며, 전연료의 발열량의 60%이하이다. 이 유는 60%를 초과하면 회전 가마솥의 소성대역에서의 온도 안정화가 곤란해지며, 시멘트 품질에 나쁜 영향을 초래하므로 바람직하지 못하다. 또 보통 타이어는, 그 제조시에 가류 촉진제로서 아연확(ZnO)가 약 수% 배합되어 있으며, 한편 제5회 시멘트 화학 국제 심포지움 논문집, 제2권 제444페이지∼제453페이지에 의하면, 시멘트 중에 ZnO가 0.075%이상 함유되면, 시멘트 응결을 지연시킨다는 것이 알려지고 있다. 실험에 의하면 0.05%이상 ZnO가 함유되면 JIS 5201에 규정된 응결시간을 만족할 수 없게 될 뿐만 아니라, 미연소 카아본량도 증가하므로, 푸레히이트의 코우팅 성장 및 사이클론 막힘을 초래할 염려가 있으므로 폐타이어 혹은 폐타이어 파쇄편의 투입량은 바람직하게로는 전체염료의 발열량의 15%이하, 특히 바람직하게로는 5∼10%이다.

그리고 폐타이어 중에 스티일이 함유된 경우에는 가소대 및 소성대역에서 산화되며, 시멘트 원료의 일부로서 유효하게 작용한다.

본 발명의 방법은 다음의 장점이 있다.

1. 폐타이어를 대량으로 처리할 수 있다.

2. 연료로서 사용하므로 고무 자체의 발열량을 유효하게 이용할 수 있다.

3. 타이어를 분상으로 하자면 막대한 코스트가 들지만, 본 발명의 방법으로서는 5㎜이상의 초분쇄물로서 좋으므로 그 처리가 간단하다.

4. 얻어지는 시멘트의 품질에 전혀 나쁜 영향을 주지 않는다.

5. 폐타이어의 연소에 수반한 2차 공해가 없다. 오히려 종래의 시멘트 소성에 있어서의 NOx의 발생량을 감소할 수 있다.

6. 폐타이어를 파쇄치 않고, 그대로의 형태로 연료로서 사용할 수 있으므로, 파쇄에 의한 소음 문제나 코스트면에 있어서도 유효하다.

7. 시멘트 소성장치에 있어서는 스티일이 들어있는 폐타이어이더라도 그대로 이용할 수 있다.

이하 실시예에 따라 본 발명을 더 상세하게 설명하겠다.

[실시예 1]

직경 3,450㎜, 길이 66,300㎜의 습식보일러가 부착된 회전 가마솥에 가마솥 끝에 있는 원료 공급기로부터 폐타이어를 투입하였다. 그 결과는 제1표와 같다. 그리고 폐파이어에는 20%의 스티일이 함유되어 있었다.

[표 1]

폐타이어의 사이즈가 50㎜이상으로서, 더욱이 폐타이어의 사용량이 발열량환산으로 전체 사용 연료의 60% 이하인 경우, 중유의 사용량 및 배출가스 중의 NOx는 실험 2,3 및 4에 나타낸바와 같이 현저하게 감소되었다. 한편 그 사이즈가 1㎜ 이하인 경우 실험 5에 나타낸 바대로 중유의 사용량은 변하지 않으며, 가마솥 배출 가스 온도가 높고 연료로서 유효하게 작용하지 않는다. 또 그 사용량이 발열량 환산으로 전체 사용연료의 60% 이상인 경우 실험 6에 나타낸 바와 같이 소성대에서 온도가 안정되지 않고 실시 불능이었다.

[실시예 2]

직경 5250㎜, 길이 84,000㎜의 가소로 부착 서스펜션 푸레히이터 부착 회전 가마솥의 가마솥 배출가스와 쿨러 추기(抽氣)의 합류 점상부(가스온도 약 1,000℃)로부터, 폐타이어를 투입하였다. 그 결과를 제2표에 나타냄. 그리고 폐타이어에는 20%의 스티일이 함유되어 있다.

폐타이어의 사이즈가 10㎜ 이상으로서 더욱이 폐타이어의 사용량이 발열량 환산으로 전체 사용연료의 60% 이하인 경우, 중유의 사용량 및 배출 가스 중의 NOx는 실험 2,3 및 4에 나타낸 바와 같이 현저하게 감소하였다. 한편 그 사이즈가 1㎜ 이하인 경우, 실험 5에 나타낸 바대로 중유의 사용량은 변하지 않았으며 푸레히이터의 배출 가스 온도가 상승하였다. 즉 연료로서 유효하게 작용하고 있지 않다. 또 배출 가스 온도가 상승했으므로 그 이상 투입량은 증가시킬 수가 없었다.

[실시예 3]

직경 5250㎜, 길이 84,000㎜의 가소로 붙은 서스펜션 푸레히이터 부착 회전 가마솥(NSP)의 4단(최하단) 사이클론 가마솥들이 원료슈우트 옆에 타이어 파쇄편(크기 150∼300㎜)용의 에이시일 부착 슈우트 혹은 타이어(직경 770, 폭 195㎜)용의 에어시일부착 슈우트를 설치하고, 타이어 파쇄편 혹은 타이어를 투입하였다. 또 직경 3,450㎜, 길이 66,300㎜의 습식 보일러 부착 회전가마솥(WFB)에 가마솥 끝에 있는 원료공급기로부터 타이어 파쇄편(크기 150∼300㎜)을 투입하였다. 어떤 경우에도 타이어에는 20%의 스티일이 함유되었으며, 이 타이어의 발열량은 7,500kcal/㎏이며, 중유 1㎏의 77%의 발열량에 상당한다.

결과를 제3표에 나타냈으나, 시멘트 품질에 대해서는 얻어진 클링커에, 시멘트 중의 SO₃분이 2.2%로 되도록 석고를 가하여 실험용 포트밀로서 분쇄하여 공시용 시멘트로 하고, 이어서 이 공시용 시멘트에 관하여 JIS R 5201에 의한 모르타르실험에 의하여 평가하였다. 또 그 밖의 결과에 대해서는 운전 중에 측정한 것이다.

[표 3]

제3표에서 명확한 바와 같이, 타이어의 투입량이 증가하면 얻어진 시멘트의 응결시간이 지연되며 JIS에 규정된 시멘트 품질(응결시간 시발 1H이상, 종결 10H이내)를 벗어난다. 미연소 카아본 증가에 의한 것으로 생각되는 푸레히이터의 코우팅 성장 및 사이클론 막힘을 간혹 야기하여 장기간에 걸친 연속 안전운전이 곤란해진다. 따라서 투입하는 타이어 양은 발열량 환산으로 전체 사용 연료의 15% 이하이어야 한다는 것이 필요하지만, 중유사용량의 절감을 생각할 때 바람직하게는 5∼10%이다. 또 타이어 파쇄편에 비교하여 타이어 그대로를 투입한 경우는 푸레히이터의 코우팅 성장 및 사이클론 막힘을 야기하는 빈도가 적으며 배출 가스온도의 상승도 없으므로 보다 바람직하다.

2그리고 가소로가 부속하고 있지 않는 서스펜션 푸레히이터 부착 회전 가마솥(SP)에 대해서도 NSP와 비교하여 손색이 없는 결과를 나타내었다.

Claims (1)

1. 회전 가마솥에 시멘트 소성장치에서 폐타이어 및 (또는) 폐타이어 파쇄편을 연료로 함에 있어서 이 장치의 가스온도가 600℃∼1400℃인 장소에 발열량 환산으로 전체 사용연료의 60% 이하의 양을 투입하는 것을 특징으로 하는 폐타이어의 유효한 이용법.