아스팔트 믹싱 플랜트의 아스팔트 침입도 조절장치

아스팔트 믹싱 플랜트의 아스팔트 침입도 조절공정 및 이를 실현시키기 위한 침입도 조절장치{Process of controlling penetration degree and Apparatus of controlling penetration degree for achieving such}

본 발명은 아스팔트 믹싱 플랜트에 유입된 아스팔트가 기타 재료와 교반되면서 침입도가 조절되도록 하기 위한 아스팔트의 침입도 조절공정 및 아스팔트 믹싱플랜트에 설치되는 침입도 조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 침입도 조절장치를 통해 분사되는 공기와의 접촉에 의해 믹서기에서 교반되어 골재에 코팅된 아스팔트의 침입도가 조절되도록 된 것이다.

일반적으로, 도로는 사용목적에 따른 규격에 부합되게 아스팔트와 입도별로 구분된 골재 및 개질을 위한 기타 첨가재가 혼합되어 이루어진 아스콘이 다수의 층으로 적층되어 이루어진다.

상기 도로에 포설된 아스콘은 시간의 경과 및 표면온도, 차량의 도로 주행에 따른 러팅, 아스팔트가 도로 표면 위로 올라오는 현상인 블리딩(Bleeding) 등의 파손 현상이 발생하게 되는데, 이러한 현상은 상기 아스콘에 포함된 아스팔트의 성질과 대단히 밀접한 관련이 있었다.

이러한 현상을 제거하기 위해 연구되는 과정에서 도로 포장 후 발생되는 러팅 및 블리딩 현상이 1∼2년 동안의 여름철에 높은 발생률을 보인 반면, 3년 이상 경과 후에는 극감되는 현상이 발견되었고, 이는 여름철 아스콘의 온도가 약 60∼70℃인 고온의 상태에서 공기와 아스팔트가 접촉되어 발생되는 현상에 의한 것으로, 아스팔트와 더불어 아스콘이 경화되어 상기 언급된 러팅과 블리딩 등의 파손 현상이 최소화되었다.

이와 같은 연구 결과를 토대로 아스팔트에 인위적인 현상이 발생되도록 아스팔트를 가열하고, 가열된 아스팔트에 공기를 분사하는 연속공기주입공정이 실행되어 양질의 아스팔트가 얻어질 수 있었으며, 이 공정이 시행된 대표적인 아스팔트로는 블로운 아스팔트(Blown Asphalt)가 있다.

상기 블로운 아스팔트는 가열된 스트레이트 아스팔트(Straight Asphalt) 또는 경질의 감압증류잔사유(VR)에 압축공기를 불어넣어 아스팔트 구성분자끼리 축중합반응을 일으켜 분자량을 크게 한 것으로, 아스팔트시멘트와 비교하여 감온성이 적어 상온에서 고체상태이나 내열성, 내구성이 뛰어난 건축재 등 산업용에 많이 사용되었다.

한편, 상기 연속공기주입공정이 시행되기 위해서는 복잡한 구조의 침입도 조절장치가 요구되었는데, 상기 연속공기주입공정과 침입도 조절장치에 대해 블로운 아스팔트를 예로 들어 좀 더 자세히 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 침입도 조절장치(100)는 저장탱크(102)에 저장된 120∼150℃ 정도의 스트레이트 아스팔트 또는 경질의 감압증류잔사유(이하, 스트레이트 아스팔트로 통칭)가 아스팔트 가열기(104)로 유입되어 230∼260℃로 가열되어 냉각탱크(106)로 이송되었고, 이 냉각탱크(106) 내에서 이동되면서 공기압축기(106a)에 의해 상방 분사되는 공기에 노출됨과 더불어 냉각수 분사기(106b)에 의해 분사되는 냉각수를 통해 스트레이트 아스팔트의 표면이 냉각되어 완성된 블로운 아스팔트가 저장소(110)에 저장되었다.

이때 발생되는 유해가스와 석유성분 및 악취가 세척기(108;Scrubber)와 소각로(109)를 거쳐 제거되었다.

그러나, 상기 아스팔트의 성질을 개선하기 위한 연속공기주입공정은 침입도 조절과정이 고온에서 활발이 이루어지는 이유로 아스팔트의 가열이 불가피하였고, 이를 위해 침입도 조절장치(100)에서는 가열기(104)가 요구됨은 물론 고온인 아스팔트의 냉각을 위한 냉각수 분사기(106b) 및, 냉각시 발생되는 유해가스와 악취제거를 위한 세척기(108)와 소각로(109) 등이 포함된 기타의 공정 처리를 위한 요소가 추가되었으며, 이는 고가의 생산비용이 요구되었다.

또한, 상기 연속공기주입공정이 아스팔트에 적용되기 위해서는 고비용의 침입도 조절장치(100)가 요구되었고, 아스팔트의 효율적인 침입도 조절이 이루어지기 위해서는 아스팔트가 고온인 상태가 요망되는데 이를 위해 가열기(104)가 설치되어야 하는 당연성(當然性)에 의해 기타의 아스팔트 생산장치에 이용됨에 있어서 어려움이 내재되었으며, 특히 도로 포장에 이용되기 위해 아스팔트 믹싱 플랜트에서 생산되는 아스콘의 경우 성질 개선을 위해 침입도의 조절이 이루어진 아스팔트가 필요할 경우 믹싱 플랜트와는 별도로 가열기(104)가 포함된 침입도 조절장치(100)가 요구된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 아스팔트와 기타 첨가재 등과 더불어 아스팔트 믹싱 플랜트의 믹서기에 투입되는 골재의 열에 의해 아스팔트가 가열되어 고온의 아스팔트가 되도록 하고, 이 고온의 아스팔트에 노즐을 통한 공기가 분사되도록 침입도 조절장치가 설치됨으로써, 복잡한 구조로 별도 제작된 종래의 침입도 조절장치가 제거되면서 아스팔트 믹싱 플랜트에 침입도 조절공정이 이루어질 수 있는 침입도 조절장치가 저비용으로 간단하게 설치되어 양질의 제품이 생산될 수 있도록 된 아스콘 제조방법의 아스팔트 침입도 조절공정 및 이를 실현시키기 위한 침입도 조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 블로운 아스팔트를 생산하기 위한 연속공기주입공정이 개략적으로 도시된 공정도,

도 2는 본 발명에 따라 아스팔트 믹싱 플랜트에서 적용된 아스팔트의 침입도 조절공정이 개략적으로 도시된 블럭도,

도 3은 도 2의 침입도 조절공정을 위한 아스팔트 믹싱 플랜트의 믹서기에 설치된 침입도 조절장치가 개략적으로 도시된 내부도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...침입도 조절장치12...공기 공급관,

14...노즐20...믹서기.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일정한 규격으로 1차 선별된 골재가 콜드빈에 일시 저장되는 공정; 상기 콜드빈으로부터 이송되면서 가열된 골재가 진동선별기에 의해 재선별되어 핫빈에 일시 저장되는 공정; 상기 핫빈으로부터 이송되어 믹서기에 유입된 골재가 아스팔트 및 필요에 따라 첨가되는 개질재와 교반되는 공정;이 포함되어 아스콘이 제조되도록 이루어진 아스팔트 믹싱 플랜트의 아스콘 제조방법에 있어서, 상기 믹서기에서 교반되어 골재에 코팅된 아스팔트가 믹서기 내부의 상측으로부터 하방으로 소정압으로 분사되는 공기에 의해 고온의 상태에서 상기 교반공정과 더불어 급속한 침입도 조절이 진행되는 공정이 아스콘 제조방법에 포함된다.

소정의 장소에 집하된 골재가 컨베이어 또는 엘리베이터인 이송장치에 의해 이송되면서 선별기로 선별되어 일시 저장되는 콜드빈과 핫빈을 거쳐 믹서기에 유입되고, 이 믹서기에 유입된 골재와 첨가되는 개질재 및 분사장치의 노즐에 의해 하방 분사되는 아스팔트가 회전되게 지지된 교반익(攪拌翼)에 의해 교반되어 상기 믹서기로부터 배출되게 이루어진 아스팔트 믹싱 플랜트에 있어서, 상기 믹서기 내부의 상측에 고정된 공급관을 통해 외부에서 유입된 공기가 상기 공급관과 연통되게 설치된 노즐을 통해 상기 교반익에 의해 교반되어 골재의 표면에 코팅된 아스팔트로 하방 분사되도록 아스팔트 침입도 조절장치가 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 아스팔트 침입도 조절공정 및 침입도 조절장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 아스팔트 믹싱 플랜트에 적용된 아스팔트 침입도 조절공정이 개략적으로 도시된 공정도로서 본 발명에 의하면, 일정한 규격으로 1차 선별된 골재가 콜드빈에 일시 저장되는 공정; 상기 콜드빈으로부터 이송되면서 가열된 골재가 진동선별기에 의해 재선별되어 핫빈에 일시 저장되는 공정; 상기 핫빈으로부터 이송되어 믹서기(20)에 유입된 골재가 아스팔트 및 필요에 따라 첨가되는 개질재와 교반되는 공정; 상기 믹서기에서 교반되어 골재에 코팅된 아스팔트가 믹서기(20) 내부의 상측으로부터 하방으로 소정압으로 분사되는 공기에 의해 고온의 상태에서 상기 교반공정;과 더불어 급속한 침입도 조절이 진행되는 공정;이 포함되어 양질의 아스콘이 생산된다.

상기 침입도 조절공정은 아스콘을 생산하는 아스팔트 믹싱 플랜트의 믹서기(20)에서 골재 및 아스팔트 등이 포함되어 교반되는 공정과 더불어 골재에 코팅된 아스팔트로 공기가 분사되어 침입도 조절이 이루어지도록 된 것이다.

상기 아스팔트의 온도상승을 위한 종래의 가열기(104)가 배제된 채, 상기 믹서기(20)에 유입된 아스팔트가 믹서기(20) 내부의 온도에 의해 자연적으로 고온 상승되고, 이 고온의 아스팔트에 후술된 침입도 조절장치(10)를 통한 공기분사에 의해 아스팔트의 침입도 조절이 이루어진다.

이러한 침입도 조절공정에는 아스팔트와 공기의 접촉에 의한 침입도 조절현상이 발생될 뿐, 상기 고온의 아스팔트를 냉각하기 위해 분사되는 냉각수에 의한 종래의 냉각공정(106b) 및, 이 냉각공정(106b)에 의한 유해가스와 악취제거를 위한 공정 역시 불필요하게 생략됨으로써, 아스팔트의 침입도 조절을 위한 최소의 공정만이 이용된다.

한편, 도 3은 본 발명에 따라 아스팔트에 침입도 조절공정이 발생되도록 믹서기에 설치된 침입도 조절장치가 개략적으로 도시된 내부도로서, 본 발명에 따르면, 침입도 조절장치(10)는 믹서기(20)의 외부에 설치되면서 제어기(미도시)에 의해 작동이 제어되도록 설치되는 컴프레서(Compressor)가 포함되는 공기압축기(미도시), 이 공기압축기에 의해 송풍되는 공기가 믹서기(20)의 내부로 유동되도록 상기 공기압축기와 믹서기(20)의 내부가 연통되게 설치되는 공급관(12), 상기 공급관(12)을 통해 믹서기(20)의 내부로 유동된 공기가 골재의 표면에 코팅된 아스팔트로 분사되도록 상기 공급관(12)과 연통되게 설치되는 노즐(14)이 포함되어 이루어진다.

상기 제어기는 아스팔트 믹싱 플랜트의 구동을 위한 제어실에서 작동되도록 설치됨이 바람직하고, 상기 공기압축기가 믹서기(20) 내부에 설치된 교반익(22)에 의해 골재의 표면에 아스팔트가 코팅된 후 작동되도록 제어하게 된다. 미 설명부호인 24 및 26은 외부에서 유입되는 아스팔트의 유입관(24) 및 이 유입관(24)과 연통되어 유입관(24)로를 유동하는 아스팔트가 믹서기(20) 내로 분사되도록 설치되는 분사노즐(26)이다.

상기 노즐(14)은 상호 양립되어 역방향으로 회전되는 교반익(22)의 중첩부위로 근접되게 분사되는 아스팔트가 골재와 교반이 진행된 상태에서 공기가 분사되도록 상기 교반익(22)의 측방 변두리에 위치되어 설치되는 것이 바람직하다.

상기 침입도 조절장치(10)는 아스팔트를 가열하기 위한 가열기(104)는 물론, 동시에 침입도가 조절된 아스팔트에 물을 분사하여 냉각시키기 위한 냉각수분사기(106b) 및, 세척기(108)와 소각기(109) 역시 배제되어 종래의 복잡한 구조로 이루어진 침입도 조절장치(100)의 설치가 불필요하게 되고, 본원에 따르면 상기 믹서기(20) 내부에 노즐(16)을 통해 공기가 분사되도록 간단하게 설치된다.

상기 노즐(16)을 통해 분사되는 공기는 0.5 ∼ 10 kg/㎠의 분사압으로 20 ∼ 55초 동안 분사된다.

상기 노즐(16)의 분사압은 믹서기(20) 내의 교반면적에 비례하여 설치된 노즐(16)의 수량에 따라 가변될 수 있고, 상기 노즐(16)의 분사시간은 상기 교반공정에서 아스팔트와 골재의 교반 시점과 종점이 고려되어 설정된 것이다.

이러한 구조의 침입도 조절장치(10)는 종래의 침입도 조절장치(100)에 반드시 요구되었던 가열기(104)가 제거됨으로 인해 냉각수 분사기(106b)를 비롯한 기타 부속 기기(108, 109)가 제거될 수 있어 가능한 것이다.

아래 표 1은 상기 노즐(16)을 통해 석유로부터 정제된 아스팔트에 대해 정제

된 순순한 아스팔트와 이 아스팔트에 침입도 조절공정이 수행되기 전ㆍ후의 상태가 비교된 분석표로서, 당업자에게 공지된 순수 AP-5를 대상으로 대략 55초 동안의 교반시간이 동일하게 적용되어 산출된 결과이다.

표 1

이하, 본 발명에 따른 침입도 조절장치가 작동순서에 따라 간략히 설명된다.

먼저, 제어기에 의한 상기 믹서기(20) 외부에 설치된 컴프레서(Compressor) 등과 같은 공기 압축기의 작동에 의해 송풍되는 공기가 공급관(12)을 통해 믹서기(20) 내부로 진입되고, 상기 공급관(12)으로부터 측방으로 연장되어 설치된 노즐(14)을 통해 상기 믹서기(20)에서 교반되어 골재의 표면에 코팅된 아스팔트로 분사되면 아스팔트의 침입도 조절이 교반과 더불어 이루어지게 되어 양질의 아스콘이 생산된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 양질의 아스팔트를 생산하기 위해 이용되는 아스팔트의 침입도 조절공정이 아스팔트 믹싱 플랜트에 적용되도록 골재와 아스팔트가 포함되어 교반되는 상기 플랜트의 믹서기 내부로 공기압축기에 의해 송풍되는 공기가 노즐을 통해 분사됨과 더불어 상기 믹서기 내부에서 교반익에 의해 교반되면서 아스팔트의 침입도 조절이 이루어지도록 됨으로써, 아스팔트의 침입도 조절을 위해 별도로 제작되었던 종래의 침입도 조절장치 즉, 아스팔트가 가열기에 의해 가열되면 노즐을 통해 공기가 분사되어 침입도가 조절되면서 상기 아스팔트를 냉각시키기 위한 물이 분사되고, 이때 발생되는 유해가스와 석유성분 및 악취가 세척기(Scrubber)와 소각로를 거쳐 제거되었던 복잡한 침입도 조절장치의 구조 및 공정이 상기 아� ��팔트 믹싱 플랜트의 고온인 믹서기 내부가 유입된 아스팔트에 열을 가하여 고온의 아스팔트가 되도록 하고, 이 고온의 아스팔트에 노즐을 통한 공기가 분사되도록 이루어진 단순한 구조와 공정으로 변경됨과 아울러 종래의 냉각 및 악취제거 등을 제거하기 위한 기타 장비가 포함되어 고비용으로 별도 제작된 종래의 침입도 조절장치가 제거됨으로써, 아스팔트 믹싱 플랜트에서 아스팔트 침입도 조절공정이 이루어질 수 있는 침입도 조절장치가 저비용으로 간단하게 설치됨은 물론 침입도가 조절된 아스팔트로 인해 파손현상이 극감된 양질의 아스콘을 얻을 수 있는 효과가 있다.