순환골재의 이산화탄소 가스 접촉 중성화 촉진을 위한 교반기 축으로부터의 이산화탄소 가스 분사형 혼합을 이동식 순환골재의 중성화 장치{Apparatus for Stabilization Treatment of Recycled Aggregates}
본 발명은 순환골재의 이산화탄소 가스 접촉 중성화 촉진을 위한 교반기 축으로부터의 이산화탄소 가스 분사형 혼합기, 이를 이용한 이동식 순환골재의 중성화 장치 및 중성화 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 폐콘크리트를 파쇄하여 선별하는 등의 작업을 통하여 생산되는 순환골재를 이산화탄소(CO 2 ) 가스에 노출시켜 중성화시킴에 있어서, 이산화탄소 가스를 교반기 축으로부터 분사시킴으로써 순환골재와 이산화탄소 가스의 접촉 기회를 증가시켜 중성화를 촉진시킬 수 있도록 구성한 혼합기와, 이를 이용하여 순환골재를 중성화시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
자원 재활용, 산업폐기물 저감, 비용 절약 등을 이유로 천연 골재를 대신하여 최근 순환골재의 사용이 증가하고 있는데, 건물이나 토목 구조물 등의 콘크리트 구조물의 해체 현장에서 발생하는 폐콘크리트를 건설현장에서 재활용하기 위하여 파쇄, 선별 등의 작업을 거쳐 생산하여 품질기준에 적합한 성능을 갖는 골재를 순환골재라고 부른다. 그런데 순환골재는, 골재 표면에 시멘트가 부착되어 있는 경우가 많고, 이러한 시멘트는 CaO를 주성분으로 하고 있으므로 수화반응에 의하여 Ca(OH) 2 를 다량으로 포함하게 되고, 그에 따라 골재가 강알카리성을 띄게 된다. 이러한 순환골재의 한계를 극복하기 위하여, 순환골재를 이산화탄소 가스에 노출시켜 이산화탄소와 접촉시킴으로써 순환골재를 중성화시키는 기술이 제안되어 있는데, 이러한 종래의 이산화탄소 가스 접촉 중성화 기술에서는, 이산화탄소 가스가 단순히 순환골재의 표면에만 공급되므로, 순환골재의 교반시에 순환골재와 이산화탄소 가스의 접촉이 주로 순환골재의 표면 부위에 집중되고, 그에 따라 중성화 반응이 원활하게 이루지지지 아니하는 경우가 발생하는 한계가 있다. 그러나 이산화탄소 접촉에 의한 순환골재의 중성화에 대한 종래의 기술에서는 이산화탄소의 공급이 챔버내 일측에서 이루어지고 단순한 교반을 통해서 순환골재가 이산화탄소 가스와 접촉시키고 있어 대량의 순환골재를 중성화시킬 경우 이산화탄소 가스에 노출된 외부의 순환골재의 중성화는 용이하지만 챔버의 중심부에 위 치한 순환골재는 이산화탄소 가스와의 접촉이 어려운 실정이다. 한편, 실제 현장에서는, 활용 골재 발생 장소에서 즉각적으로 순환골재의 중성화 처리를 수행하여야만 하는 경우가 자주 발생하게 되는데, 종래의 기술에서는 교반기 및 순환골재의 중성화를 위한 장치가 고정 방식의 큰 구조물로 구축되어 있어 이러한 현장에서의 필요성에 즉각적으로 대응하기가 어려우며, 실질적으로 이러한 현장 대응에 대한 고려도 종래 기술에서는 이루어지지 않고 있는 실정이다.
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 순환골재를 이산화탄소 가스와 접촉시켜 중성화시킴에 있어서, 대량의 순환골재를 이산화탄소 가스와 중성화 반응시 접촉 효율을 증가시키고 촉진시켜 순환골재의 중성화를 짧은 시간에 이룰 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 순환골재의 중성화처리가 필요한 현장으로 용이하게 이동하여 현장 필요에 즉각적으로 대응할 수 있도록 순환골재의 중성화를 위한 장치를 콤팩트하게 구현하여 우수한 이동성을 가지도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 순환골재를 이산화탄소 가스와 접촉시키는 혼합기 내에 구비된 교반기의 회전축을 통하여 이산화탄소 가스 를 공급함으로써, 순환골재를 교반하면서 순환골재의 내부가 이산화탄소 가스와 쉽게 접촉할 수 있도록 하여 순환골재의 이산화탄소 가스 접촉에 의한 중성화를 촉진시키는 혼합기와, 이를 이용하여 순환골재를 중성화시키는 장치 및 방법이 제공된다. 또한 위와 같은 혼합기를 구비하며, 순환골재의 중성화를 위한 각 구성요소가 바퀴를 구비한 대차 위에 효율적인 상태로 배치되도록 함으로써 필요한 현장으로 용이하게 이동하여 순환골재의 중성화 작업을 수행할 수 있도록 콤팩트한 구성을 가지며 이동식으로 구성된 것을 특징으로 하는 중성화 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면 순환골재가 교반될 때, 교반기의 회전축으로부터 직접 이산화탄소 가스가 교반되는 순환골재를 향하여 분사되고, 그에 따라 교반되는 순환골재가 지속적으로 이산화탄소 가스와 접촉하게 되어 순환골재가 충분히 이산화탄소 가스에 노출된다. 따라서 순환골재가 더욱 오래 동안 그리고 더욱 고르게 더 많은 부분에서 이산화탄소 가스와 접촉하게 되고, 그에 따라 순환골재의 중성화가 더욱 효율적으로 촉진되는 효과가 발휘된다. 또한 본 발명에 의하면, 중성화 장치를 이루는 모든 구성요소가 대차에 탑재되어 콤팩트한 구성을 이루게 되고, 대차는 이동식으로 구성되어 있으므로, 중성화 장치를 순환골재가 생산되는 장소로 쉽게 이동하여 사용할 수 있게 되는 장점이 있다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 도 1에는 본 발명에 따른 순환골재의 중성화 장치(1)에서의 이산화탄소 공급과 골재의 공급 과정을 보여주기 위하여 중성화 장치(1)의 각 구성요소를 분해하여 개략적으로 도시한 개략도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 구성을 가지는 순환골재의 중성화 장치(1)를 본 발명에 따라 콤팩트하고 이동성을 가지도록 구현한 본 발명에 따른 중성화 장치(1)의 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 도 3에는 본 발명에 따른 중성화 장치(1)에 구비된 본 발명만의 고유한 교반기(10)가 구비된 혼합기의 내부를 보여주는 도 2의 선AA에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 1에서 실선으로 표시된 화살표는 순환골재의 이동을 나타내며, 점선으로 표시된 화살표는 이산화탄소 가스의 이동을 나타낸다. 우선 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 중성화 장치(1)의 전체적인 구성을 설명하면, 본 발명에 따른 중성화 장치(1)는 순환골재를 담아두고 있는 메인 호퍼(11a)와, 상기 메인 호퍼(11a)로부터 배출되는 순환골재를 중성화 공정에 적합한 양만큼 혼합기(13)에 공급되도록 계량하는 계량 호퍼(11b)와, 챔버로 이루어져 밀폐된 내부 공간을 가지며 상기 내부 공간에 교반기(10)가 구비되어 있고 이산화탄 소 가스와 순환골재가 공급되어 순환골재가 교반되면서 이산화탄소 가스와 접촉하게 되는 혼합기(13)와, 상기 계량 호퍼(11b)로부터 배출되는 순환골재를 상기 혼합기(13)로 이송하는 공급 컨베이어벨트(12)와, 중성화를 마치고 혼합기(13)로부터 배출되는 중성화된 순환골재를 적재장소로 이송하는 배출 컨베이어벨트(14)와, 상기 혼합기(13)에 공급될 이산화탄소 가� �를 저장하는 이산화탄소 가스 공급탱크(15)와, 상기 혼합기(13)로부터 배출되는 이산화탄소 가스를 포집하여 저장하는 이산화탄소 가스 포집탱크(16)를 포함하고 있다. 즉, 혼합기(13) 내에서 순환골재와 접촉한 이산화탄소 가스는 다시 포집되어 이산화탄소 가스 포집탱크(16)로 모이게 되고, 계속하여 순환하게 된다. 필요에 따라서는 이산화탄소 가스 공급탱크(15)와 혼합기(13) 사이에는 이산화탄소 가스의 온도를 높이기 위한 가열기(17)가 더 구비될 수 있으며, 혼합기(13)로부터 배출되는 이산화탄소 가스에 포함된 먼지 등을 제거하기 위한 습식 더스트 필터(18)가 혼합기(13)와 이산화탄소 가스 포집탱크(16) 사이에 더 구비될 수도 있다. 부재번호 20은 모터(M)를 구비한 송풍기(20)이다. 상기 혼합기(13)는 앞서 언급한 것처럼, 공급 컨베이어벨트(12)를 통해서 순환골재를 공급받고 이산화탄소 가스 공급탱크(15)와 이산화탄소 가스 포집탱크(16)로부터 이산화탄소 가스를 공급받아, 순환골재를 교반하면서 순환골재가 이산화탄소 가스와 접촉되도록 하는 구성요소이다. 이를 위하여 혼합기(13)는 밀폐된 공간을 가지고 있으며, 순환골재가 투입되는 투입구와 이산화탄소 가스 공급구가 형성되어 있다. 도 1에서는 이산화탄소 가 스 공급탱크(15)로부터의 이산화탄소 가스와 이산화탄소 가스 포집탱크(16)로부터의 이산화탄소 가스가 하나의 공급경로로 합쳐져서 혼합기(13)로 공급되는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 아니하며, 이산화탄소 가스 공급탱크(15)와 이산화탄소 가스 포집탱크(16)로부터 각각의 독자적인 경로를 통해서 이산화탄소 가스가 혼합기(13)로 공급될 수도 있다. 또한 순환골재를 교반하기 위한 교반기(10)가 혼합기(13)의 내부에 구비되어 있는데, 본 발명에서 상기 교반기(10)는 다음과 같은 신규한 구성을 가지고 있으며, 이러한 신규한 교반기(10)를 통하여 이산화탄소 가스 공급탱크(15)와 이산화탄소 가스 포집탱크(16)로부터 이산화탄소 가스가 혼합기(13)의 내부로 공급될 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 혼합기(13)의 교반기(10)가 보이도록 혼합기(13)의 내부를 단면도로 도시한 것인데, 혼합기(13) 내에 배치된 본 발명에 따른 교반기(10)는 회전축(101)과, 상기 회전축(101)에 부착된 교반날개(102)를 포함하고 있다. 도 3에서 회전축(101)은 내부가 보이도록 단면도로 도시되어 있다. 본 발명에서 상기 회전축(101)의 내부에는 이산화탄소 가스 공급 유로(105)가 형성되어 있고, 상기 이산화탄소 가스 공급 유로는 회전축(101)에 연결되는 이산화탄소 주입관(103)과 연통된다. 또한 상기 회전축(101)의 외면에는 이산화탄소 가스 배출노즐(104)이 복수개로 형성되어 있다. 따라서 이산화탄소 가스 공급탱크(15) 또는 이산화탄소 가스 포집탱크(16), 또는 이 두 개의 탱크(15, 16) 모두로부터 공급되는 이산화탄소 가스는 상기 이산화탄소 주입관(103)으로도 공급되어 상기 회전 축(101) 내부에 형성된 이산화탄소 가스 공급 유로(105)로 흘러들어오게 되고 회전축(101)에 형성된 이산화탄소 가스 배출노즐(104)을 통해 혼합기(13) 내로 공급된다. 교반기(10)의 회전축(101)이 회전하면서 혼합기(13) 내에 담겨진 순환골재가 교반될 때, 회전축(101)으로부터 직접 이산화탄소 가스가 교반되는 순환골재를 향하여 분사되고, 그에 따라 교반되는 순환골재가 지속적으로 이산화탄소 가스와 접촉하게 되어 순환골재가 충분히 이산화탄소 가스에 노출된다. 즉, 교반되고 있는 순환골재의 내부쪽에서도 이산화탄소 가스와 접촉하게 되는 것이다. 물론 위와 같은 교반기(10)의 회전축(101)을 통한 이산화탄소 가스의 분사 이외에도 종전처럼 혼합기(13)의 벽면 등에 구비된 이산화탄소 공급구를 통하여 이산화탄소 가스가 혼합기(13)의 내부로 공급되도록 할 수 있다. 즉, 종래와 같이 혼합기(13)의 내부에 이산화탄소 가스를 공급함과 동시에 본 발명의 고유한 교반기(10)를 이용하여 교반되는 순환골재의 내부로부터 이산화탄소 가스가 분출되도록 하는 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 교반기(10)의 회전축(101)과 접촉하고 있는 순환골재에 대해서도 이산화탄소 가스가 분출되어 혼합기(13)의 챔버 중심부에 위치한 순환골재도 이산화탄소 가스의 지속적으로 접촉하게 되므로, 단순히 순환골재의 외면 방향으로 이산화탄소 가스를 분출시키는 종래의 기술에 비하여, 순환골재가 더욱 오래 동안 그리고 더욱 고르게 더 많은 부분에서 이산화탄소 가스와 접촉하게 되고, 그에 따라 순환골재의 중성화가 더욱 효율적으로 촉진되는 효과가 발휘된다. 일정 시간동안 교반기(10)에 의해 이산화탄소 가스와 내외면에서 고르게 접 촉된 순환골재는 통상의 방법처럼 혼합기(13)로부터 외부로 배출된다. 이렇게 외부로 배출된 순환골재는 혼합기(13)의 바로 아래에 위치하는 배출 컨베이어벨트(14) 위로 낙하되고, 배출 컨베이어벨트(14)에 의해 적재장소로 이송된다. 다음에서는 도 2를 참조하여 위와 같은 교반기(10)를 구비한 혼합기(13)를 포함하며 이동이 가능하도록 콤팩트하게 구성된 본 발명에 따른 순환골재의 중성화 장치(1)의 구조를 설명한다. 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 중성화 장치(1)는, 이동할 수 있도록 바퀴(301)가 구비된 대차(300)를 포함한다. 상기 대차(300)의 일측 상부에는 메인 호퍼(11a)가 위치하며, 메인 호퍼(11a)의 호퍼 게이트 아래에는 계량 호퍼(11b)가 위치한다. 계량 호퍼(11b)의 아래로는 공급 컨베이어벨트(12)가 위치하는데, 상기 공급 컨베이어 벨트(12)는 대차(300)의 타측으로 연장되면서 위쪽으로 상승하게 되고, 상승된 공급 컨베이어벨트(12)의 단부 아래에는 혼합기(13)가 위치한다. 상기 메인 호퍼(11a)의 일측으로는 이산화탄소 가스 포집탱크(16)가 위치하게 된다. 도면에 도시된 실시예와 같이 공급 컨베이어벨트(12)의 상승 부분 아래에는 이산화탄소 가스 공급탱크(15)가 배치될 수 있는데, 필요에 따라서는 상기 이산화탄소 가스 공급탱크(15)는 대차(300)와 별도로 외부에 위치하여 관에 의하여 이산화탄소 가스 공급탱크(15)로부터 이산화탄소 가스가 혼합기(13)로 공급되도록 구성할 수도 있다. 배출 컨베이어벨트(14)는 대차(300)의 타측 위쪽과 아래쪽에 걸쳐져서 위치하게 되는데, 혼합기(13)의 아래쪽에는 대차(300)의 하부로 배출 컨베이어벨트(14) 의 일측이 위치하게 된다. 배출 컨베이어벨트(14)의 타측은 배출되는 순환골재의 적재를 위하여 대차(300)의 위쪽으로 상승하여 대차(300)의 외측으로 돌출된 상태로 위치하게 된다. 이와 같은 구성을 통해, 중성화 장치(1)를 이루는 구성요소가 대차(300)에 탑재되어 콤팩트한 구성을 이루게 된다. 대차(300)는 바퀴(301)를 구비하여 이동할 수 있도록 구성되어 있으므로, 이와 같이 이동식으로 구성된 본 발명에 따른 중성화 장치(1)는 순환골재가 생산되는 장소로 쉽게 이동하여 사용할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 순환골재의 중성화 장치에서의 이산화탄소 공급과 골재의 공급 과정을 보여주기 위하여 중성화 장치의 각 구성요소를 분해하여 개략적으로 도시한 개략도이다. 도 2는 도 1에 도시된 구성을 가지는 순환골재의 중성화 장치를 본 발명에 따라 콤팩트하고 이동성을 가지도록 구현한 본 발명에 따른 중성화 장치의 개략적인 측면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 중성화 장치에 구비된 본 발명만의 고유한 교반기가 구비된 혼합기의 내부를 보여주는 도 2의 선AA에 따른 개략적인 단면도이다. <도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> 10 : 교반기 13 : 혼합기 101 : 회전축 104 : 가스 배출노즐 |
