재생골재를 위한 건설폐기물 이물질 선별장치

재생골재를 위한 건설폐기물 이물질 선별장치{Construction waste alien substance sorting device for recycled aggregate}

본 발명은 건설폐기물을 골재로 재활용하는 시스템에서 골재의 재생효율을 떨어뜨리는 각종 이물질을 걸러내어 제거하거나 세척함으로써 양질의 재생골재를 득하기 위한 이물질 선별장치에 관한 것이다.

일반적으로 노후된 건물이나 교량 및 도로 등과 같은 건축 및 토목 구조물을 해체하게 되면 해체된 구조물은 엄청난 양의 건설폐기물로 남게 된다. 이러한 건설폐기물은 여타의 산업폐기물과 같이 환경을 해치는 또 다른 공해물로 작용하게 되므로 이의 처리에 많은 애로점이 있었다.

건설폐기물은 주로 매립에 의해 처리하게 되는데, 건설폐기물에는 각종 쓰레기나 썩지 않는 폐자재도 포함되어 있기 때문에 이는 토양을 오염시키는 원인으로 작용하게 됨은 물론이고 재활용될 수 있는 자원을 낭비하게 되는 겪이 되게 된다.

이 때문에 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률이 제정되기에 이르렀고, 그로인하여 단순 소각처리나 매립처리되던 방식에서 폐기물의 수거에서 재생까지의 과정을 하나의 시스템으로 처리하여 재활용하는 방식으로 바뀌게 되었다.

건설폐기물을 재생골재로 재활용하는 시스템은 수거된 건설폐기물을 죠크러셔를 통해 1차 파쇄하는 공정과, 파쇄된 건설폐기물에 혼재되어 있는 금속등을 제거하는 1차선별공정과, 쓰레기나 목재 및 협잡물 및 골재표면에 부착된 흙분과 같은 이물질을 제거하는 2차선별공정과, 선별된 건설폐기물을 콘크러셔나 볼크러셔를 통해 파쇄하는 공정과, 최종적으로 파쇄된 파쇄물을 그 크기별로 분류하는 공정으로 크게 구분할 수 있다.

그러나 이러한 재생골재는 다시 건축골재로 재활용하기에는 충분치 못한 문제점이 있다. 즉, 재생된 재생골재내에 각종 이물질이 다량 포함되어 있기 때문이고, 이는 이물질을 선별하는 과정에서 완벽하게 이물질을 제거하지 못하였기 때문이다.

이물질의 선별공정은 건식과 습식으로 구분할 수 있는데, 건식은 파쇄물을 낙하시키면서 공기를 와류시키면서 공급하여 흙분이나 가벼운 이물질들을 걸러내는 방법이고, 습식은 이송되는 파쇄물을 수조를 통과시키거나 살수를 하여 수조 뜬 부유물을 제거하거나 세척에 의해 흙분을 제거토록 하는 것이다. 대부분 상기 두방식을 선택적으로 채용하거나 병행하기도 한다.

그렇지만 건식방식은 파쇄물들이 서로의 바람막이 작용을 하여 이물질을 걸러내거나 흙분을 분리하는 작용을 방해하기 때문에 효율이 떨어짐은 물론이고 만은 먼지를 유발하는 문제점이 있고, 습식방식은 수조내로 파쇄물을 이동시켜 부력에 의해 이물질을 부유시키고 수조의 상부에서 공기를 불어 부유물을 한쪽으로 몰아 제거토록하기는 하지만 자연적 부력에 의존하기 때문에 이물질이 파쇄물에 잔존하는 양이 많으며, 흙분과 같은 것은 제거되지 않는 문제점이 있어 양질의 재생골재를 얻지 못하는데 그치고 있었다.

이러한 원인으로 인하여 현재까지는 생산된 재생골재의 대부분을 건축용 골재로는 사용하지 못하고 도로포장 등과 같은 토목공사용 골재로만 활용하고 있는 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창안한 것으로, 그목적은, 양질의 재생골재를 얻는데 장애가 되는 목재나 폐자재 및 흙분 등과 같은 이물질들을 진동과, 분사되는 기포나 물에 의해 파쇄물에 부착된 이물질을 탈락시키는 작용을 촉진시키고, 또 파쇄물에 혼재되어 있는 각종 부유물을 부력과 분사되는 기포 또는 물에 의해 부유물의 부상을 촉진시키면서 수중내의 물살 및 수조 상부에서 고압 분사되는 에어나 살수에 의해 부유물을 한 곳으로 포집하여 배출시도록 하여 파쇄물로부터의 이물질의 분리 및 선별효율을 배가시킴으로써 건축용 골재로도 활용할 수 있는 양질의 재생골재를 얻을 수 있도록 하는 재생골재를 위한 건설폐기물 이물질 선별장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

파쇄된 건설폐기물의 파쇄물을 상기 수조에 공급하는 공급컨베이어와,

양측이 중앙부를 향하여 하향 경사면을 이루고, 폐기물이 투입되는 부분에서배출되는 쪽은 깊고 그 반대편 쪽은 완만한 상향 경사면을 이루며, 또 파쇄물이 투입되는 일측 측면 부에는 부유물 포집공간과 그 상단에 물배수구를 갖는 구조의 수조와,

상기 수조의 바닥에서부터 수조의 외부로 경사지게 연결되어 수조에 가라앉은 파쇄물을 외부로 배출시키는 배출컨베이어와,

투입컨베이어 하부의 수조내에 배출컨베이어를 향하여 경사지게 설치된 스크린과,

상기 수조의 일측 측부면부에 상기 부유물 포집공간을 향하여 설치되어 물의 흐름을 발생시키는 물공급장치와,

상기 수조의 둘레에 다수개 설치되어 부유물 포집공간을 향하여 부유물을 이동시키는 부유물 이동수단으로 구성되어 달성된다.

도 1a,1b는 본 발명에 따른 건설폐기물 선별장치의 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 건설폐기물 선별장치의 평단면도.

도 3은 본 발명에 따른 건설폐기물 선별장치의 종단면도.

도 4는 본 발명에 따른 건설폐기물의 배출컨베이어 지지롤러의 확대도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 - 투입컨베이어 20 - 수조 22 - 부유물 포집공간

23 - 물배수구 24 - 스크루컨베이어 30 - 스크린

32 - 스프링지지부 34 - 프레임 35 - 수직프레임

40 - 기포분사장치 42 - 에어분사노즐 44 - 에어공급관

46 - 폭기조 50 - 물공급부 52 - 급수관

54 - 물펌프 60 - 에어분사장치 70 - 배출컨베이어

72 - 스크레이퍼 74 - 편심롤러 76 - 물분사노즐

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a,1b는 본 발명에 따른 건설폐기물 선별장치의 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 건설폐기물 선별장치의 평단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 건설폐기물 선별장치의 종단면도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 구성은 크게 물이 채워진 선별 수조(20)와, 도면에 도시되지 않은 죠크러셔나 콘크려셔 또는 볼크려셔에 의해 파쇄된 건설폐기물의 파쇄물을 상기 수조(20)의 일측에 공급하는 투입컨베이어(10)와, 상기 투입컨베이어(10)에 의해 파쇄물이 투입되는 위치의 수조(20)의 바닥에서부터 수조(20)의 외부로 경사지게 연결되어 수조(20)에 가라앉은 파쇄물을 이어받아 수조(20)외부로 인출하여 다음공정으로 이송시키는 배출컨베이어(70)와, 파쇄물로부터 분리된 부유물과 침전물을 배출시키는 주변장치들로 구성되어 있다.

상기 수조(20)는 도 1에서와 같이 양측벽이 중앙부를 향하여 하향 경사면을 이루고 폐기물이 투입되는 부분에서부터 배출되는 구간은 상기 배출컨베이어(70)의 작동시 이송되는 파쇄물이 안정적으로 이송될 수 있도록 하기 위해 완만한 상향 경사면을 이루고 있다. 또 파쇄물이 투입되는 부분에서의 일측면은 외측방향으로 상향 경사면을 이루어 부유물이 모여지는 포집공간이 확보된다. 특히 포집공간을 이루는 경사면은 중앙 상부를 향하여 이루어지는 또다른 경사면을 가질 수도 있으며,중앙부 최상단에는 물이 오버플로우되어 배출되는 물배수구(23)가 설치되어 있다. 이러한 구조는 포집된 부유물이 물과함께 한 곳으로 배출되도록 유도하기 위함이다. 또한 배출컨베이어(70)가 시작되는 수조(20)의 바닥부에는 호퍼형상 홈부를 구성하고 있으며, 이 홈부에는 스크루컨베이어(24)가 설치되어 바닥에 가라앉은 침전물을 외부로 배출시킬 수 있도록 되어 있다.

또한 투입컨베이어(10)는 상기한 바와 같은 구조로 되어 있는 수조(20)에서 가장 수심이 깊은 쪽의 상부에는 배치되며, 배출컨베이어(70)는 수조(20)의 바닥에 상기 투입컨베이어(10)와 동일한 방향으로 배치된다.

또한 투입컨베이어(10)의 하부에는 수조(20)내의 물에 잠기면서 경사지게 설치되는 입도가 작은 스크린(30)이 설치된다. 이 스크린(30)은 수조(20)에 고정설치되어도 무방하나, 수조(20)와는 별도로 설치되면서 수조(20) 상부에 설치된 진동장치와 연결하여 설치된다. 즉, 수조(20)의 상부에 진동을 위한 스프링지지부(32)를 설치하고, 이 스프링지지부(32) 간에 프레임(34)을 연결설치한 후 수직프레임(35)레임(34)과 스크린(30)에 연결하여 설치한다. 다시말해 진동스크린(30)을 경사지게 설치면서 그 스크린(30)을 지지부보다 아래에 위치하도록 한 것이다.

또한 투입되는 파쇄물을 받아 안내하도록 수조(20)의 내부에 잠기게 설치된 스크린(30) 하부에는 공급컨베이어로부터 투입되는 파쇄물을 향하여 기포를 분사하는 기포분사장치(40)가 설치되어 있다. 기포분사장치(40)는 스크린(30) 하부에서 투입되는 파쇄물을 향하여 겨냥되는 다수개의 에어분사노즐(42)과, 수조(20)의 외부에 설치되는 폭기조(46) 및 이 폭기조(46)에서 발생된 고압의 공기를 상기 에어분사노즐(42)로 공급하는 에어공급관(44)으로 구성된다. 이때 상기 에어공급장치를 물분사장치로 대신할 수 있으며, 그 구성은 스크린(30)하부에서 투입되는 파쇄물을 향하여 상향되게 다수개 분포되는 물분사노즐(76)과, 각 노즐을 물펌프와 연결하는 파이프(78)로 구성된다.

상기 수조(20)의 부유물 포집공간(22)의 반대측부에는 파쇄물의 이송경로를 가로지르는 물의 흐름을 발생시키기 위한 물공급부(50)가 구비되어 있다. 이 물공급부(50)는 상기 수조(20)의 일측 측부면에 상하 좌우로 다수개 분포된 급수관(52)과 이 급수관(52)으로 물을 공급하는 물펌프(54)로 구성된다.

또한 상기 수조(20)의 상부에 상기 수조(20)의 수면을 스치면서 부유물 포집공간(22) 특히 상기 배수구를 향하여 공기를 분사하는 에어분사장치(60)가 설치되어 있다. 물론 이 에어분사장치(60)를 물분사장치로 대신할 수도 있다.

그리고 이와 같이 각종 이물질을 선별하는데 사용되는 물은 일반적인 장치들과 같이 수조(20)로부터 배출된 물을 도면에 도시되지 않은 여러단계의 침전조를 거쳐 정화된 물을 재활용하도록 구성한다.

또한 배출컨베이어(70)는 리턴하는 벨트가 수조(20)의 바닥과 매우 근접된 상태를 이루도록 설치되어 있고, 또 벨트표면에는 도 1a에서와 같이 이송되는 파쇄물이 경사에 의해 미끄러지지 않도록 스크레이퍼(72)가 일정한 간격으로 형성되어 있다. 이는 바닥에 침전된 침전물을 하부로 끌어내기 위한 것으로 상기 스크레이퍼(72)는 한 개 또는 두 개 정도만 설치하여도 가능하다.

상기 침전물을 하부로 끌어내리기 위한 수단인 배출컨베이어(70)의 스크레이퍼(72)대신 도 1b에서와 같이 단순히 물분사장치를 사용할 수 있다. 이를 위해서는 배출컨베이어(70)가 설치된 바닥에 각각 물공급관을 설치하고, 이 물공급관(78)의 일정간격으로 물분사노즐(76)을 하부 방향으로 설치하여 물의 압력에 의해 침전물을 하부로 이동시킬 수도 있다.

이러한 구성으로 되어 있는 본 발명 선별장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

투입컨베이어(10)를 통해 파쇄물이 수조(20)에 투입되면, 그 투입물은 입수됨과 동시에 스크린(30)에 접하게 된다. 이어서 골재는 자중 또는 진동장치에 의한 스크린(30)의 진동에 의해 수조(20)의 하부로 이동하게 된다. 이동 과정에서 스크린(30)과 타 파쇄물 및 물과의 접촉에 의해 각 파쇄물 외측면에 부착된 먼지나 흙분이 분리되어 세척됨과 동시에 파쇄물과 혼재되어 있는 각종 부유물, 즉 예를 들면 목재나 스치로폼, 비닐 등과 같은 부유물이 수조(20)에 투입과 함께 그리고 스크린(30)으로 이송되는 과정에서 부력에 의해 수면위로 상승하게 된다. 특히 파쇄물 사이에 끼어 있던 부유물도 스크린(30)의 진동에 의해 파쇄물 간의 간격이 벌어지게 됨에 따라 쉽게 분리되어 부상하게 된다. 이와 아울러 스크린(30)의 하부에서는 기포분사노즐에 의해 공급되는 기포가 스크린(30)을 통해 투입되는 파쇄물을 향해 분사되기 때문에 골재와 같이 적정의 자중을 갖지 않은 부유물은 수면위로 부상하게 된다. 기포분사장치(40) 대신 물분사장치에 의해서도 유사한 효과가 발생한다.

또한 수조(20)의 일측면에서는 부유물 포집공간(22)을 향하여 물이 공급되기때문에 수조(20)내의 수중에서도 물의 흐름이 발생한다. 이때문에 부력이나 기포의 작용에 의해 부상하는 부유물은 물살의 방향에 의해 수직이 아닌 부유물 포집공간(22)을 향한 대각 방향으로 승강하게 된다. 이 작용은 부상하는 부유물이 후속으로 투입되는 파쇄물을 우회하여 부상할 수 있게 해주게 되므로 후속으로 투입되는 파쇄물에 의해 다시 하부로 가라앉게 되는 현상을 방지해준다.

부유물이 수면위로 부상하게 되면 외부에서는 에어분사장치(60) 또는 물분사장치에 의해 부유물 포집공간(22)으로 이동하게 된다.

포집된 부유물은 물배수구(23)로 배출되는 물과 함께 배출되며 도면에 도시되지 않은 부유물 수거 스크린(30)에 의해 걸러져 별도의 공간으로 이송된다.

한편 세척과 함께 부유물이 제거된 파쇄물은 스크린(30)을 통과하여 그 하부에 연결되도록 설치된 배출컨베이어(70)에 놓여지게 된다. 상기 스크린(30)의 메쉬는 얻고자하는 재생골재의 크기에 따라 임의로 채택하여 장착하면되나, 일반적으로는 모래정도의 크기만 통과할 수 있는 크기의 메쉬를 갖는 스크린(30)을 장착하여 미분이나 모래를 수조(20)에서 분리하도록 하는 것이 효과적이다. 스크린(30)의 메쉬를 통과하지 못한 큰 골재들은 스크린(30)의 경사면을 따라 하부로 이송된다.

상기 배출컨베이어(70)는 파쇄물들을 수조(20)의 완만한 경사면을 따라 이송시켜 수조(20)외부로 배출시키며 재생골재의 생산을 위한 다음공정으로 연계시키게 된다. 이 이송과정에서도 세척이나 미처 분리되지 못한 부유물이 제거될 수 있다. 특히 파쇄물이 물에 잠겨있는 시간이 오랫동안 유지되면 파쇄물에 부착된 이물질들이 물에 불어 쉽게 탈락될수 있는 여건이 주어지게 되므로 이송과정에서의 약간의진동이나 물살에 의해 분리가 되게 된다. 이러한 현상을 활용하기 위해 파쇄물에 부착된 이물질의 탈락을 촉진시키기 위한 다양한 진동장치를 설치할 수도 있다. 예를 들면 배출컨베이어(70)의 하부를 지지하는 롤러들을 편심된 편심롤러(74)의 구조를 갖도록 하여 이송되는 과정에서 배출컨베이어(70)의 벨트가 상하유동되도록 할 수도 있다.

한편, 배출컨베이어(70)를 통과하면서 파쇄물과 분리된 부유물은 에어분사장치(60) 또는 물분사장치에 의해 부유물 포집공간(22)으로 이동하게 된다. 이와 함께 파쇄물이 스크린(30)을 통과할 때 분리된 각종 먼지나 흙분 또는 미세모래는 물의 흐름에 의해 분산되어 이동하거나 또는 스크린(30)의 하부로 낙하하여 수조(20) 바닥에 쌓이게 된다. 특히 수조(20)의 바닥은 스크린(30)하부에 설치된 스크루컨베이어(24)를 향하여 하향 경사지게 형성되어 있기 때문에 침전물은 그 곳으로 모이게 되어 있다. 또한 배출컨베이어(70)에 의해 이송되는 과정에서 탈락되어 수조(20)의 바닥에 침전된 침전물은 배출컨베이어(70)가 리턴될 때 그 표면에 설치된 스크레이퍼(72)에 의해 수조(20) 하부의 스크루컨베이어(24)로 이송된다. 침전물의 이송을 스크레이퍼(72) 대신 물분사노즐(76)을 채택하였을 경우에는 노즐을 통해 분사되는 물의 분사압에 의해 가라앉은 침전물이 수조(20)의 하부로 이송된다.

이와 같이 수조(20)의 바닥에 모아진 각종 침전물은 스크루컨베이어(24)에 의해 수조(20)의 외부로 배출된다. 상기 스크루컨베이어(24)는 일정 주기로 구동시킬 수 있으며, 필요할 때만 가동시킬 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 건설폐기물 이물질 선별장치는, 파쇄골재에 혼재되어 있는 목재나 폐자재 및 흙분 등과 같은 이물질들이 수조내에 설치된 경사진 스크린을 통과하면서자연적으로 발생되는 스크린 또는 주변파쇄물과의 충격이나 인공적으로 가해지는 스크린의 진동에 의해 발생되는 충격 그리고 그 하부에서 분사되는 기포나 물 등에 의해 발생되는 충격에 의해 파쇄물에 부착된 이물질을 효과적으로 탈락되는 장점이 있다.

또 파쇄물에 혼재되어 있는 각종 부유물을 부력에 의해 자연적으로 부상시킴과 동시에 스크린의 진동 및 그 하부에서 분사되는 기포 또는 물에 의해 부유물의 부상이 촉진되며, 이와 아울러 물의 흐름에 의한 수중내의 물살 및 수조 상부에서 고압사되는 에어나 살수에 의해 부유물을 한 곳으로 효율적으로 포집되며, 포집된 이물질은 물배수구를 통해 배출시키므로 결국 파쇄골재로부터 이물질을 효과적으로 분리 및 선별할 수 있으므로 양질의 재생골재를 득할 수 있는 장점이 있다.

또한 미세한 입자의 모래나 흙분 등과 같은 것들은 한 곳을 향하여 낮아지게 형성된 수조의 구조와 리턴디는 배출컨베이어의 스크레이퍼에 의해 가장 낮은 수조바닥에 모아지게 되고 모아진 침전물은 스크루컨베이어로 배출되기 때문에 먼지의 발생 없이 미세모래 등을 선별할 수 있는 효과가 있다.