KR960000559B1 - 피분쇄 처리물의 초저온 냉각 분쇄방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

피분쇄 처리물의 초저온 냉각 분쇄방법

도면은, 본 발명의 초저온 냉각 분쇄방법의 전체공정을 설명하기 위한 개략 블록이다.

본 발명은 피분쇄 처리물의 초저온 냉각 분쇄방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐타이어, 폐 고무류 또는 폐플라스틱을 효율적으로 분쇄처리하여 재활용 가능하게 하는 방법에 관한 것이다.

폐타이어튜브, 폐고무튜브 또는 폐고무신 등과 같은 폐고무류, 폐타이어 또는 폐플라스틱류 등의 폐기물은, 현대 산업의 발달과 함께 그 방출량이 급증하고 있고, 또한 그의 자연적인 분해 능력이 매우 낮아 심각한 환경 공해문제를 유발하고 있다.

더욱이, 최근의 자동차 수요의 급증으로 인하여 폐타이어의 방출량은 전세계적으로 엄청난 수준에 이르고 있다. 특히, 스틸레디얼 타이어는 그의 긴 수명과 안정성의 우수함으로 인해 그 수요가 날로 증가하고 있고, 이에 따라 그 폐기량도 급증하고 있다.

그러나, 이러한 폐타이어, 폐고무류 또는 폐플라스틱 등의 폐기물은 이들을 분리 수거한 후 분쇄 처리하여 재가공함으로써, 고무성형품, 아스팔트 첨가물 등의 용도로 얼마든지 재활용할 수 있다.

종래에, 이와 같은 폐기물, 특히 폐타이어 또는 폐고무류는 기계적 방식으로 분쇄처리되어 왔다.

종래의 전형적인 기계적 분쇄처리방법으로는 햄머 분쇄기등을 사용하여 폐타이어등의 폐기물에 충격을 가해분쇄하는 방법; 그라인더를 사용하여 분쇄하는 방법; 또는 절단기를 사용하여 절단하는 방법등이 사용되었다.

그러나, 폐타이어의 기본 구성요소인 고무 성분은 매우 강인한 탄성체이기 때문에, 이와 같은 기계적 분쇄방법으로는 잘 분쇄되지 않는다. 더욱이, 타이어는 이와 같은 고무성분 뿐만 아니라, 직물제인 타이어코드와, 보강재인 강철심 등으로 구성되어 있기 때문에, 이를 재활용하기 위하여는 이들 각 구성성분을 별도로 수거하여야 한다. 이러한 욕구를 충족하기 위하여, 특별한 장치 및 방법이 개발되었는데, 그중 한 방법에서는 폐타이어를 고무의 부서짐 온도(Bittle point) 이하로 냉각시킨상태에서, 출격을 가한 후 분쇄한다.

이때, 타이어 코드를 형성하고 있는 직물지와 강철심은, 그의 부서진 온도가 고무와는 상이하기 때문에, 깨지지 않는 상태로 남게 되어, 고무성분과 쉽게 분리할 수 있다. 타이어 코드와 강철심을 제거한 후의 고무성분은, 필요에 따라, 더욱 미세한 분말 형태로 분쇄될 수 있다.

상기한 바와 같은 냉각 분쇄방법에 있어서, 폐타이어를 고무의 부서짐 온도 이하로 냉각시키는 수단으로, 종래예 액체질소(LN₂)를 사용하는 방법이 알려져 있다(일본국, 오사까 가스 주식회사가 1977년에 개발). 이 방법에서는 처리하고자 하는 폐타이어를 용기내에 취한 후, 영하 196℃ 상태의 액체질소를 주입하여 폐타이어를 냉각 시킨후, 이를 분쇄처리하고 있다. 그러나, 이 방법에 의하면 폐타이어에 공급된 액체질소가 기화하면서, 그 기화열에 의해 폐타이어를 냉각시킨 후 분위기중에 방출되어 버리기 때문에 코스트가 비싸지는 결점이 있고, 또한 이 방법에서는 액체산소나 액화 천연가스와 같은 활성가스는 사용할 수 없다는 문제점이 있다.

한편, 액화 천연가스, 액체질소 등은 초 저온상태(-162℃ 또는 -196℃)에서 액화하여, 이를 수송한 후, 0℃ 상태로 기화시켜 사용하게 된다. 따라서, 이와 같은 액화가스의 기화에는 엄청난 기화열이 요구되어, 통상, 액체 천연가스 처리 센터등은 해안 지방에 설치되어, 해수를 사용하여 상기한 기화열을 처리하고 있고, 그중 일부는 냉동시설 등의 동력으로 활용되고 있다. 본 발명자는 이와 같은 액화가스의 기화열을 활용하기 위해 꾸준히 연구, 실험한 결과, 액화가스의 기화열을 특정 냉매에 전달한 후, 이를 다시 피냉각 처리물에 전달되게 함으로써, 매체의 손실 없이 효율적으로 기화열을 활용할 수 있다는 것을 알아내어 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저렴한 값으로 폐타이어, 폐고무류 또는 폐플라스틱 등과 같은 폐기물을 냉각시키는 방법을 제공하는데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 액체질소, 액체산소 또는 액화 천연가스등의 액화가스를 기화시킬때에 발생하는 기화열을 폐기물의 냉각처리에 이용하는 방법을 제공하는데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 폐타이어, 폐고무류 또는 폐플라스틱 등의 폐기물을 냉각 분쇄 처리하여 재활용할 수 있게 함과 동시에 이로인한 환경 공해문제를 해결하는데에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

가) 영하 126℃ 내지 영상 40℃의 온도 범위내에서 액체 상태를 유지하는 냉매를 피분쇄 처리물의 유리전이 온도보다 10℃ 낮은 온도 이하로 냉각하는 단계와;

나) 이 냉매를 피 분쇄 처리물에 공급, 접촉시켜 피 분쇄처리물의 온도를 그의 유리전이 온도 이하로 냉각시키는 단계와;

다) 냉각된 피분쇄 처리물을 분쇄하는 단계로 이루어지는 피분쇄 처리물의 초저온 냉각 분쇄방법을 제공한다.

본 발명에 있어서는, 종래의 방법에 있어 발생하는 기화된 가스의 방출 소비문제를 해결하기 위하여 특별한 성질을 갖는 냉매를 채택하고 있다.

본 발명에서 사용 가능한 냉매로는, 소정의 온도범위, 즉 분쇄처리할 대상물(폐타이어, 폐고무류, 폐플라스틱 등)의 유리전이온도(부서짐 온도에서 상당함) 보다 10℃ 정도 낮은 온도 이하에서도 응고되지 않으며(액상유지) 또는 적어도 40℃ 이상의 온도에서 기화하는, 다시 말하여 이들 온도범위 내에서 액체상태를 유지하는 것이어야 한다.

이와 같은 온도범위 내에서 액체 상태를 유지하여만 냉매를 통상의 파이프 순환방식을 사용하여 계속 순환 사용 가능하게 된다.

이러한 성질을 갖는 냉매의 구체적인 예로는 석유 에테르, 3, 3-디클로로-1, 1, 1, 2, 2-펜타플루오로프로판(CF₃-CF₂-CHCL₂), 또는 1, 3-디클로로 -1, 1, 2, 2, 3-펜타플루오로프로판(CCIF₂-CF₂-CHClF)등을 들수 있다.

이들 냉매는 단독 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.

상기한 바와 같은 냉매를 피분쇄 처리물의 유리전이온도 보다 10℃ 정도 낮은 초저온 상태로 냉각하기 위한 냉각 매체로는 액화가스의 기화열을 사용할 수 있다.

사용가능한 액화가스로는, 초저온 상태로 액화되어 있는 모든 액체가스를 사용할 수 있지만, 특히 액화천연가스(LNG ; -162℃), 액체질소(LN₂; -196℃)또는 액체산소 (LO₂; -183℃)를 사용할 수 있다.

본 발명의 방법을 채택한 피분쇄 처리물 처리시설을 상기한 액화가스 기타 처리시설 근처에 배치함으로써, 상기한 기화열을 거의 무상으로 활용할 수 있다.

상기한 액화가스의 기화열을 냉매로 이전하기 위하여는 통상의 열교환기를 사용하면 된다.

본 발명에서 사용하는 냉매는, 폐타이어 등의 피분쇄 처리물을 초저온 냉각시켜, 이를 후속되는 기계적 분쇄공정에 제공하기 위한 것이므로 만일 시스템 전체가 초저온 상태로 유지된다면 피분쇄 처리물의 유리전이온도와 동등한 온도 이하로만 냉각되면 족하다. 그러나, 실제에 있어서는, 상기 냉매의 순환운반통로 상에서의 열손실, 개방욕조내로의 공급시의 열손실 및 피분쇄 처리물에의 열전달시의 열손실, 후속공정으로 이동시의 열손실 등을 고려하여, 이 온도 보다 약 10℃정도 낮은 온도 이하로 냉각하는 것이 바람직하다.

통상의 고무류 또는 타이어의 원료로 사용되는 천연고무의 유리전이 온도는 영하 73℃이고, 폴리 1, 4-부타디엔 합성 고무의 유리전이 온도는 영하 101℃이지만, 이들이 실제 고무제품류 또는 타이어에 사용되는 경우에는 이들 고무의 혼합물에 카아본 블랙, 열안정제 등의 각종 보조화합물이 첨가되기 때문에, 통상의 폐타이어류의 유리전이 온도는 영하 80℃ 내지 120℃ 정도가 된다. 본 발명을 실용에 제공하기 위하여는, 피분새 처리물을 사전 분석하여, 그의 유리전이온도를 측정하여, 이를 기준으로 냉매의 냉각온도를 결정하면 된다. 피처리물의 냉각처리에 사용된 냉매는 순환펌프에 의해 재순환되어 계속 사용된다.

한편, 냉매에 의한 냉각 처리된 폐타이어 등의 피처리물은 냉각처리 용기에서 꺼내어져, 후속되는 분쇄공정을 거쳐 소망하는 크기의 입자로 분쇄되어 재활용된다. 이와 같은 후속 공정은 공지의 분쇄 처리공정에 의해 수행될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 소정온도 범위내에서 액체상태를 유지하는 냉매를 채택하여, 이를 액화천연 가스등의 액화가스의 기화열을 이용하여 냉각시킨 후, 이를 피 분쇄처리물에 공급, 접촉시켜 피분쇄 처리물을 초 저온상태로 냉각시켜, 이를 분쇄, 재활용할 수 있게 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그런, 이 실시예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 제공되는 것일뿐, 본 발명이 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

우선, 열교환기를 개선하여, 예를 들어 영하 162℃ 상태의 액화 천연가스를 기화시켜 0℃상태의 천연가스로 전환시킨다. 이때, 열교환기내로는, 상기한 기화열을 흡수하여 냉각될 냉매(본 실시예에서는 석유 에테르를 사용하였다)를 순환 공급한다. 열교환기내로 유입되는 냉매의 온도는 통상 0℃∼40℃의 온도범위로 공급된다. 냉매의 공급은 냉매 순환계 통로상에 설치된 순환펌프에 의해 용이하게 달성된다. 액화가스의 기화열에 의해 냉각되는 냉매의 온도는 피분쇄 처리물의 유리전이온도 보다 10℃ 정도 낮은 온도로 되게 제어한다.

냉각된 냉매는 피분쇄 처리물이 담겨져 있는 냉각처리 용기내로 투입되어, 피 분쇄처리물을 냉각시킨 후, 용기 하부에 설치된 파이프를 통해 배출되어 재순환된다.

본 발명에서 사용되는 냉각 처리 용기는, 피분쇄 처리물 및 냉매의 투입 및 취출을 용이하게 하기 위하여 개방형으로 되어 있는 것이 바람직하다.

그러나, 냉매처리 및 후속하는 분쇄처리 등이 모두 초저온 상태에서 수행되기 때문에 이들 전체 장치 분위기는, 초저온 상태로 유지될 수 있도록 설계되어야 한다. 이러한 시스템의 초저온 분위기 형성을 위한 동력으로도, 상기한 액화가스의 기화열을 이용할 수 있다.

본 발명의 실시예 사용되는 장치는 냉각처리용기, 고입자 분쇄장치, 미립자 분쇄장치 및 미쇄분쇄 장치로 이루어진 공지의 시스템을 그대로 이용할 수 있다. 냉매와의 접촉 및 후속하는 고입자 분쇄장치에서의 분쇄효율을 높이기 위하여, 적당한 크기로 절단된, 폐타이어와 같은 피분쇄 처리물을 냉각처리용기 내에 투입한 후, 초저온 상태로 냉각되어 있는 냉매를 처리용기내로 유입시킨다. 용기내로의 냉매의 유입은 냉매순환 파이프 상에 설치되어 있는 밸브를 개폐 작동시킴으로써 용이하게 달성될 수 있다.

피 분쇄처리물을 냉각하기에 충분한 시간 동안 침지를 행한 후, 냉매를 순환펌프를 사용하여 저장조 내로 되돌린 후, 냉각된 피 분쇄 처리물을 용기로부터 취출하여, 후속 공정으로 이동시킨다.

냉각된 피처리물은 통상의 분쇄기를 사용하여 고입자체로 1차 분쇄된 후, 필요에 따라서는 다시 중간크기의 입자체로 2차 분쇄된다.

한편, 예를 들어 폐타이어와 같이, 피분쇄물 내에 타이어 코드나 강철심과 같은 이물질이 포함되어 있는 경우에는, 1차 분쇄후 또는 2차 분쇄후에 이들 이물질을 제거한다.

마지막으로, 순수한 고무성분(폐타이어 또는 폐고무류의 경우)또는 플라스틱 성분(폐 플라스틱의 경우)만을, 미세분쇄기를 사용하여 미세분말로 최종 분쇄한 후 건조, 포장, 저장하여 재활용 원료로 사용한다.

Claims (4)

1. 가) 영하 126℃ 내지 영상 40℃의 온도 범위내에서 액체 상태를 유지하는 냉매를, 피분쇄 처리물의 유리전이 온도 보다 10℃ 낮은 온도 이하로 냉각하는 단계와; 나) 이 냉매를 피 분쇄 처리물에 공급, 접촉시켜 피 분쇄처리물의 온도를, 그의 유리전이 온도 이하로 냉각시키는 단계와; 다) 냉각된 피분쇄 처리물을 분쇄하는 단계로 이루어지는 피분쇄 처리물의 초저온 냉각 분쇄방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉매는 석유 에테르, 3, 3-디클로로-1, 1, 1, 2, 2-펜타플루오로프로판 및 1, 3-디클로로 -1, 1, 2, 2, 3-펜타플루오로프로판으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 화합물 또는 2종 이상의 화합물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 피분쇄 처리물의 초저온 냉각 분쇄방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉매는 액체질소, 액체산소 또는 액화 천연가스의 기화열에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 피분쇄 처리물의 초저온 냉각 분쇄방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 피분쇄 처리물은 폐타이어, 폐고무류 또는 폐플라스틱인 것을 특징으로 하는 피분쇄 처리물의 초저온 냉각 분쇄방법.