KR100423204B1 - 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법에 관한 것이다.

이는 특히, 폐자원을 투입하는 공정; 상기 폐자원을 선별분리하여 일정규격으로 절단하는 공정; 절단된 원료를 원심분리기에 투입하여 일정입도를 갖도록 구상화하는 공정; 선별기에 의해 이물질을 제거하면서 입도별로 선별하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라서, 폐알루미늄캔이나 폐기판등으로 부터 순수 알루미늄이나 동만을 분리회수시켜 용이하게 재활용 할수 있도록 하며, 산화나 용융등의 방법을 사용하지 않아 재활용에 따른 공해물질의 발생을 억제하도록 하는 것이다.

Description

복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법{Recovery method of resources from spent resource using composite materials separation}

본 발명은 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법에 관한 것으로서 이는 특히, 폐자원을 절단및 파쇄하는 공정과 절단및 파쇄되는 폐자원에서 이물질을 선별하는 공정과 절단및 파쇄되는 폐자원을 원심분리기에서 구상화하는 공정및 상기 원심분쇄기에서 구상화되는 입자를 분리·선별하는 공정을 포함하는 구성으로 알루미늄과 그 외면에 코팅되는 비닐로 이루어 지는 폐알루미늄 캔, 플라스틱과 그 일면에 코팅되는 동으로 이루어 지는 폐기판등과 같이 이물질이 부착되는 복합물로 부터 자원을 회수할수 있도록 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되어지고 있는 알루미늄은, 가볍고 내식성, 가공성이 우수하며 전기및 열전도도가 높고 색깔도 아름다워 광범위한 용도로 사용되어 지고 있으며, 가정용품및 자동차, 항공기등의 소재로 사용될 뿐만 아니라 기타 기계와 전기부품의 소재로도 사용되고 그 용도가 점차로 확대되는 추세이며, 철강의 제철/제강시의 탈산제로도 사용된다.

또한, 상기 알루미늄은 원광으로 부터 알루미나를 정제한후 이를 전해하여 얻도록 하는 것으로서 제조원가가 증가되어 폐알루미늄의 재활용에 대한 관심이 증가되고 있으며, 이는 재활용에 따른 경제적인 이점 뿐만 아니라 환경오염을 방지하는 측면에서도 중요하다.

상기와 같은 알루미늄의 재활용을 위한 기술로는, 반사로등에서 폐캔등의 폐알루미늄 제품을 용융시켜 알루미늄을 회수하는 용해법이 사용되나 이는 폐알루미늄의 용융시 다량의 연료가 필요함은 물론 이에따른 이차적인 오염이 발생하는 단점이 있었다.

이와같은 문제점을 해결하기 위한 폐알루미늄캔 제품으로부터의 알루미늄 회수방법이 공개특허공보 제1999-31427호에 개시되어 있다.

즉 그 구성은 도1에서와 같이, 절단기에 의해 폐알루미늄캔을 절단하는 공정; 절단된 폐알루미늄캔 제품으로부터 선별기에 의해 폐알루미늄캔 만을 선별하는 공정; 선별된 폐알루미늄캔을 회전 반응기에 투입하여 고온공기 발생기로 부터 공급된 고온 가스에 의해 저산소 농도및 알루미늄의 용융온도 보다 낮은 600~650℃ 온도 범위에서 가열하여 절단된 폐알루미늄캔의 표면에 부착된 유기물을 연소제거하는 공정; 유기물이 제거된 폐알루미늄캔을 냉각기에서 70~200℃의 온도로 냉각하는 공정; 냉각된 폐알루미늄캔을 분쇄기에서 4~8㎜로 분쇄하는 공정; 분쇄된 폐알루미늄편을 압착성형하여 알루미늄괴를 제조하는 공정으로 이루어 진다

그러나, 상기와 같은 폐알루미늄 재활용 방법은, 폐알루미늄에 부착되는 비닐등의 유기물을 소각시키는 구성에 의해 오염물이 유발됨은 물론 연료손실등이 발생하게 되고, 가열이나 냉각 공정이 추가되어 열손실이 증가하게 되는 단점이 있는 것이다.

이를 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 가열이나 냉각없이 폐알루미늄캔에서 알루미늄만을 회수하도록 하고, 폐알루미늄캔으로 부터 알루미늄을 회수할때 오염물이 발생되지 않도록 하며, 다양한 규격을 갖는 알루미늄 알갱이및 분말을 얻도록 하고, 입도별로 분리되는 알갱미및 분말에 포함되는 이물질을 완벽하게 분리하도록 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명은, 폐기판으로 부터 동만을 회수토록 하고, 동의 회수와 알루미늄의 회수공정을 병행할수 있도록 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 알루미늄캔 회수공정을 도시한 순서도

도 2는 본 발명에 따른 처리공정을 도시한 순서도

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 처리공정을 도시한 순서도

상기 목적들을 달성하기 위해 본 발명은, 폐자원을 절단·파쇄하는 공정;

절단·파쇄되는 폐자원에서 이물질을 선별하는 공정;

이물질이 선별되는 폐자원을 원심분쇄기에서 구상화하는 공정;및,

원심분쇄기에서 구상화되는 입자를 분리 저장하는 공정을 포함하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2에서와 같이 본 발명은, 수집된 폐알루미늄캔과 폐샤시등과 같은 폐자원을 1차 절단기와 그 일측에 연결되는 2차절단기를 통하여 일정입도를 갖는 원료의 중간 물질로 각각 절단하게 되고, 상기 1,2차 절단기는 고정날과 회전날로 구성되며, 특히 1,2차절단기는 투입되는 알루미늄편은 판상 뿐만 아니라 일정 공간적 형태인 3차원의 형상을 갖도록 절단한다.

바람직 하게로는, 3차원 형상을 갖도록 폐알루미늄캔을 파쇄·절단하는 것이 좋다.

이때, 상기 1차 절단기와 2차 절단기의 후방에는 1차및 2차 선별분리기가 각각 설치되어 알루미늄캔만을 선별하고, 폐알루미늄캔에 혼합되는 니켈이나 철등의 물질은 분리되어 별도 수거한다.

그리고, 상기 폐알루미늄캔이 1,2차 절단기를 통과하면서 파쇄및 절단되어 형성되는 알루미늄편은 원심분리기에 투입되기 전에 로드셀이 부착된 정량 사일로에 일시 저장되어 원심분리기에 일정량 만큼씩만 투입된다.

또한, 2차절단기에 공급되는 원료는 과대입경 선별기를 통하여 일정입도 이하의 원료만이 원심분쇄기에 투입된다.

계속하여, 상기와 같이 구성으로 일정 입도를 갖도록 파쇄, 절단된 알루미늄편만이 분리 선별되어 원심분쇄기에 투입되고, 상기 원심분쇄기에서 미세화및 구상화 된다.

그리고, 상기 원심분쇄기에서 미세화및 구상화되어 배출된 원료는 각각의 단계별도 상이한 직경을 갖는 스크린이 상부에서 하부를 향하여 다단으로 적층 설치되는 복수의 진동체 선별기에 의해 각각의 입도별로 분리된다.

상기 스크린은 각각 일정각도를 갖도록 경사지게 설치하여도 좋다.

상기 진동체 선별기를 통과한 원료는 각 입도별도 배출되고, 상기와 같이 입도별로 선별되는 원료는 각 입도별 원료에 대응되도록 설치되는 각각의 유동층 선별기에 공급되어 이물질과 불량품이 제거되며, 상기 동작에 의해 순수한 알루미늄 알갱이 및 분말만를 얻게 된다.

또한, 상기 진동체 선별기에는 집진기가 연결되어 진동체 선별후 원료가 공급되는 유동층 분리기에서의 분진 발생을 최소화 하게 되고, 상기 집진기는 Z/Z 싸이클론과 이에 연결되는 백필터 집진기로 구성된다.

그리고, 상기 유동층 선별기에 의해 선별되어 배출되는 각 입도별 원료의 불순물 포함을 완벽하게 방지하도록 상기 유동층 선별기의 일측에 전기 분리기를 더 연결설치하여도 좋다.

한편, 폐알루미늄캔, 폐샷시, 폐PCB등의 원료가 투입되어 절단및 파쇄공정을 수행하는 도2에서의 2차선별분리 공정전에 폐알루미늄을 절단파쇄하는 도3과 같은 공정이 병행 연결된다.

이때, 상기 폐알루미늄을 절단파쇄하는 공정은 폐알루미늄의 투입후 1차파쇄.절단하는 공정이 수행되고, 상기 1차파쇄. 절단공정후 원료를 낱개 투입하는 해단공정이 수행되며, 상기 해단공정의 완료후 1차 선별분리공정과 2차 파쇄.절단공정이 수행되어 2차선별분리 공정에 병행 연결된다.

상기 절단기에 의해 절단된 폐PCB는 배출되거나 입도선별공정에 투입되며,배출되는 폐PCB는 제련공정에 공급된다.

더하여, 진동체 선별공정이나 유동층 선별공정등의 진동부에는 먼지포집을 위한 집진기가 각각 연결되어 먼지의 발생을 최소화 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 재활용 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도2 에서와 같이, 폐알루미늄캔의 절단공정은 전단력을 이용하도록 고정되는 칼날과 이에 대응되어 회전되는 칼날로 이루어진 1차 절단기와 2차절단기에 의해 순차로 수행되고, 상기 1차 절단기와 2차절단기의 후방에 비철금속을 분리하기 위해 설치되는 선별 분리기에 의해 알루미늄만이 선별 회수된다.

상기 절단기는 1차 절단기(SHREDDER)에서 50X50㎜ 또는 80X80 ㎜ 크기로, 2차 절단기(Granulator)에서 20X20㎜ 또는 25X25㎜크기로 각각 절단되고, 상기 절단된 입자의 크기는 절단기의 배출공 조절에 의해 결정되며, 본 발명에서는 1차 절단기를 LINDNER사의 모델명 VSS1750V2 모델NO 751을 사용하였으며, 2차절단기를 LINDNER사의 모델명 MG1750 모델NO 752를 사용하였다.

그리고, 1차 절단후 이에 연결되는 2차 절단공정에 투입되는 원료는 로드셀이 부착되는 저장호퍼에 저장된후 일정량씩 일정하게 투입되어 원활한 공정이 가능토록 된다.

또한, 상기와 같이 알루미늄캔이 절단기에서 파쇄및 절단된후 알루미늄편으로 배출될때 컨베이어상에 낙하하도록 하고, 상기 선별분리기는, 컨베이어의 회전력과 상기 컨베이어를 구동하는 마그네틱드럼에 설치되는 영구자석의 자력및 재료의 비중차를 이용한 낙하에 의해 알루미늄과 이물질이 분리된다.

상기 선별분리기에 의해 알루미늄에 포함되어 투입되는 철이나 니켈등이 제거되며, 상기 알루미늄만이 선별되는 원료는 과대입경선별기를 통하여 일정입도 이하의 원료만이 원심분리기에 투입되고, 일정입도 이상의 원료는 1,2차 절단기에 다시금 투입되어 절단된다.

그리고, 상기 과대입경선별기는, 에어가 통과하는 덕트의 상부에서 슈트에 의한 원료의 공급이 가능하도록 슈트가 관통 연결되고, 상기 슈트의 하측에는 덕트의 내측공간에 위치하면서 그 각도가 가변토록 되는 플랩이 이동및 각도조절토록 장착되며, 상기 플랩이 위치하는 덕트의 하부에 과대입경의 원료가 배출되는 배출구가 형성되고, 상기 덕트의 공기 진행방향을 따라 플랩의 일측에 면적이 확대되는 공간이 설치되어 그 내측에 원료를 충돌시키는 라운드형의 충돌판이 가변토록 설치된다.상기와 같은 과대입경선별기에 의해 원료를 슈트에 의해 공급할때 원료가 낙하되어 플랩상에 충돌하면서 공급되는 공기의 압력에 의해 충돌판측으로 향하게 되고, 이때 상기 플랩은 이동및 각도조절이 가능토록 되어 투입되는 원료를 필요로 하는 입도로 분리할수 있게 되며, 상기 플랩의 각도를 변경하거나 이동시키고 이와 대응되는 충돌판을 이동시켜 원심분쇄기에서 원하는 입도의 원료를 이동시킬수 있게 된다.

이때, 상기 절단기에 의해 절단되는 원료는 판상및 입체형상을 갖도록 하여 원심분쇄기에 투입되고, 특히 입체상의 원료는 고정날과 가변성을 갖는 회전날에 의해 입체형상으로 이루어져 원심분쇄기에서의 분쇄효율을 향상시키게 된다.

상기 원심분쇄기는, 600~1600RPM으로 회전하면서 그 내측에 설치되는 고정날과 회전날에 의해 원료를 서로 충돌시켜 결합된 원료는 분리시킨후 미세화 시킴과 동시에 서로 뭉치게 하여 입자형상 즉 구상화 형태로 형성되고, 원료에 부착되는 이물질(플라스틱, 비닐 기타 불순물)은 원료가 원심분쇄기에서 충돌하거나 파쇄되면서 디코팅(de-coating) 된다.

그리고, 상기 원심분쇄기를 통과하여 분쇄되는 원료는 선별분리 공정에 투입되고, 상기 선별분리 공정은, 복수의 진동체 선별기에 의해 진행된다.계속하여, 상기 원심분쇄기에서 미세화및 구상화되어 배출된 원료는 각각의 단계별도 상이한 직경의 관통공을 갖는 스크린이 상부에서 하부를 향하여 다단으로 적층 설치되는 복수의 진동체 선별기에 의해 각각의 입도별로 분리된다.더하여, 상기 진동체를 이용한 선별공정을 통과한 각 입도별 원료는 유동층 분리기를 통과하면서 이물질과 분순물이 완전분리된다.상기 유동층 분리기는, 관통공을 갖으면서 일정경사를 갖는 플레이트와 상기 플레이트를 진동시키는 진동자및 상기 관통공에 일정경사를 갖도록 에어를 분사하는 에어분사기로 구성되어 불순물은 아래쪽에 원료는 위쪽에 분리 수거된다.

그리고, 상기 유동층 분리기는, 하부에서 상부를 향하여 경사를 갖으면서 소정직경의 관통공을 갖는 플레이트가 진동자에 의해 진동하면서 투입되는 원료를 하부에서 경사진 상부로 이동시키고, 동시에 상기 플레이트의 상부에서는 에어분사기로 에어를 분사시켜 불순물을 상부에서 하부로 이동시켜 이물질과 원료를 분리한다.이때, 상기 관통공을 통하여 일정입도 이하가 되는 불순물은 낙하되어 상기 공정을 다시금 순환하게 된다.

또한, 상기 진동체 선별기에 분진제거공정이 연결되어 분진을 제거토록 하고, 상기 분진제거공정은 Z자 형상으로 저부에서 공급되는 공기에 의해 와류를 형성하여 비중이 가벼운 이물질을 부유회수토록 하는 지그재그 선별기와 싸이크론으로 구성되어 미세 원료를 재포집토록 한다.

상기와 같은 공정에 의해 폐샷시나 폐알루미늄캔 및 폐PCB등의 원료를 파쇄절단한후 순수한 알루미늄이나 동만을 회수토록 한다.

한편, 도3에서와 같이 본 발명은, 폐PCB, 폐알루미늄캔, 폐샷시등을 투입하여 알루미늄이나 동을 회수토록 하는 공정의 일측에 폐알루미늄캔만을 절단하는 공정이 병행 연결되어 폐알루미늄캔과 폐PCB의 처리가 가능토록 된다.

또한, 폐알루미늄캔의 회수에서 사용될 경우 복수의 절단공정에서 투입되는 원료에 의해 생산성을 증가시킬수 있다.

그리고, 상기 폐알루미늄 절단공정은, 폐PCB, 폐알루미늄, 폐샷시등을 처리하는 선별및 절단공정이 연결되는 2차 선별분리공정에 병행하여 연결된다.

이때, 상기 절단공정중 폐PCB 절단공정에 의해 절단된 폐PCB는 선별분리기에 공급되어 지지 않고 곧바로 배출하여 제련공장등에 사용되는 중간 원료로 공급하게 되고, 이를 제련공장에서 용융하여 동을 제련한다.

또한, 상기 폐PCB는 배출하지 않고 선별분리기에 공급하여도 좋으며, 그 이후의 공정은 폐알루미늄의 재생공정과 동일하게 진행된다.

더하여, 상기 2차선별분리공정에는 상기에서 설명한 폐알루미늄의 절단및 알루미늄선별공정이 연결되어 폐PCB와 폐알루미늄을 재생하기 위한 별도의 장치를 각각 설치하여야 하는 단점을 해소하였다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 가열이나 냉각등에 의하지 않고 복합물질에서 알루미늄을 회수토록 하여 불필요한 열손실이 방지되도록 하며, 폐알루미늄으로 부터 알루미늄을 회수할때 오염물이 발생되지 않도록 하고, 다양한 규격을 갖는 알루미늄 알갱이및 분말의 형성이 가능하도록 하는 것이다.

또한, 폐기판에서 동만을 분리 회수하고, 알루미늄의 회수에만 적용시 생산성을 배가 시킬수 있는 효과가 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀 두고자 한다.

Claims (10)

1. 알루미늄캔만을 선별하고 이를 절단·파쇄하여 저장하는 폐자원으로 부터의 자원 재생방법에 있어서,

   절단·파쇄된 알루미늄캔을 고정날 및 이와 대응되는 가변성의 회전날을 갖는 원심분쇄기에서 분쇄및 디코팅하는 공정;

   다수의 관통공을 갖으면서 진동하는 스크린으로 이루어진 개체의 진동체 선별기를 복수개 적층하고, 상기 개체의 진동체 선별기는 각각 상이한 직경의 관통공을 갖도록 하여 분쇄되는 알루미늄편을 일정 입도로 분리 선별하는 공정;및,

   관통공이 배열되는 각각의 스크린이 일정경사를 갖도록 장착되어 진동하며 상기 관통공에 일정경사를 유지하면서 에어가 분사되도록 하는 유동층 선별기를 입도별도 배출되는 알루미늄편을 처리토록 각각 설치하여 분리선별된 알루미늄편중 이물질및 불량품을 선별한후 분리저장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 절단·파쇄되는 알루미늄캔을 원심분쇄기에서 분쇄및 디코팅하는 공정은, 알루미늄편의 형상을 입체화 하여 분심분쇄기에 투입하는 것을 특징으로 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 상기 절단·파쇄되는 알루미늄캔을 원심분쇄기에서 분쇄및 디코팅하는 공정은, 전방에 과도입경선별기가 더 구비되어 일정입도 이하의 알루미늄편만이 원심분쇄기에 투입되도록 하는 것을 특징으로 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 파쇄되는 알루미늄편을 일정 입도로 분리 선별하는 공정은, 상기 진동체 선별기에 Z/Z 싸이클론과 백필터 집진기로 구성되는 집진기가 더 연결되어 유동층 분리기에 공급되는 분진의 량을 최소화 하도록 하는 것을 특징으로 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 절단되는 알루미늄캔을 원심분쇄기에서 분쇄하는 공정은, 알루미늄캔만을 선별하여 일정 입도로 절단하는 공정이 추가로 병행연결되는 것을 특징으로 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 알루미늄만을 선별하여 일정 입도로 절단하는 공정은, 1차파쇄.절단, 해단, 1차선별분리, 2차파쇄.절단공정으로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 복합물 분리기술을 이용한 폐자원으로 부터의 자원 재생방법.