KR200324913Y1 - 공기분급기를 이용한 건식 모래 생산장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 가공골재(쇄석)나 폐콘크리트를 파쇄하여 발생되는 일정 크기의 골재를 건식생산 방식으로 공해 없이 모래를 생산하는 장치에 관한 것으로, 현재 국내 모래 생산업체는 거의 대부분이 습식생산방식으로 생산하고 있고, 이로인해 수질오염, 토양오염 등 환경오염이 심각한 상태이며, 설비업체 또한 수질오염방지에 필요한 고가(高價)의 설비투자 및 수처리 공정 과정에서 발생되는 엄청난 폐기물(슬러지)의 처리 비용등 기업의 채산성 악화의 주요 원인이 되고있다. 본 고안인 건식생산 방식은 공정간에 분진이 발생하는 곳마다 별도의 분진제거 장치를 설치하지 않고 밀폐된 상태에서 전체적인 작업공정이 이루어지도록 하며, 마지막 공정에서 공기분급기로 모래와 미분을 한꺼번에 분리함으로써 환경공해를 방지하면서도 시설비와 생산비를 대폭 절감하도록 하는 것에 그 목적이 있으며, 이러한 목적을 달성하기 위하여 채석한 원석 또는 폐콘크리트를 크라싱프랜트에서 파쇄된 1차 조쇄골재를 저장호퍼(dump hopper)에 투입한 후, 공급피더(feeder) 및 제사기와 진동선별기(vibrating screen) 와 콘베이어(conveyor)에 의하여 파쇄, 선별, 이송되고 이송된 파쇄물을 밀폐된 공기분급기(air separator)에서 모래와 미분으로 분리하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기분급기를 이용한 건식 모래 생산장치에 관한 것이다.

Description

공기분급기를 이용한 건식 모래 생산장치{Dry type sand producing apparatus system}

본 고안은 가공골재(쇄석)나 폐콘크리트를 파쇄하여 발생되는 일정크기의 골재를 공기분급기를 이용하여 건식생산 방식으로 공해 없이 모래를 생산하는 장치에 관한 것이다.

천연적으로 생산되는 골재나 모래는 채취량에 한계가 있어 수요를 충족시키기 어려웠으며, 부족한 골재나 모래를 대체하기 위하여 해사(海沙)를 사용하기도 하나 이 역시 채취량이 제한되어 있을 뿐 아니라 해사는 구조물의 강도가 저하되고 원거리에서의 채취로 비용이 증가되며 자연환경을 훼손시키게 되는 문제점이 있어 골재의 부족을 보충하기 위하여 수입골재에 의존하는 실정이 되었다.

이러한 골재부족난을 해결하기 위하여 석산 등에서 발생하는 가공골재나 폐콘크리트를 원료로 파쇄, 선별하여 인공모래를 생산하는 방법이 등장하였으나 현재대부분의 모래를 생산하는 설비는 물을 이용하여 파쇄, 선별, 수처리하는 습식(wet type)의 공정으로 생산하게 되므로 고가의 설비 투자 및 처리비용이 증가되고 또, 모래 생산 과정에서 발생하는 분진이 다량 물에 세척되므로 결국 수질오염을 초래하게 되고 이로 인한 별도의 폐기물 처리 시설을 설치해야 하는 등 생산비용이 높아지게 되었다. 그 예로 한국 등록 실용신안공보 등록 제 20-0303298호(건축 폐기물을 이용한 재생모래 생산장치)에는 미분이나 이물질이 없는 모래를 생산하기 위하여 파쇄 후 선별된 석분(모래)에 수막을 형성하여 1차 세척시키고 이를 다시 물탱크에 설치된 스크류콘베이어(screw conveyor)로 이동시키면서 2차 세척하며 물탱크내의 부유쓰레기와 슬러지는 각 콘베아로 배출시키는 기술이 기재되었으나 이 역시 고가의 설비 투자와 처리비용이 증가되고 환경오염의 원인이 되었다.

이러한 습식모래 생산의 문제점을 해소하기 위하여 한국등록 실용신안공보 등록 제 20-0308843호(부순 모래 생산을 위한 시스템 구성 장치)에는 도 4에 도시된 바와 같이 원석을 파쇄하여 모래를 생산하는 과정에서 발생하는 비산먼지와 이물질을 습식 세척이나 수중 세척을 하지 않고 분진이 많이 발생하는 각 파쇄기와 선별기에 각각 분진 흡입슈트(70)와 주름관(80)(81)과 싸이크론(90)을 설치하여 미리 미분을 제거하는 장치가 개시되었으나, 미분(dust)이 발생하는 장치마다 별도의 복잡한 분진제거시설을 하여야 하므로 시설비와 생산비의 증가로 채산악화를 가져오는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로 종래의 습식모래생산 방식을 지양하고, 건식 모래 생산 공정에 있어서 분진발생을 억제하기 위하여 분진이 발생하는 곳마다 별도의 분진제거 장치를 설치하지 않고 밀폐된 상태에서 전체적인 작업공정이 이루어지도록 하여 마지막 공정에서 공기분급기(air separator)로 모래와 미분을 한꺼번에 분리함으로써 환경공해를 방지하면서도 시설비와 생산비를 절감하도록 하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 채석한 원석 또는 폐콘크리트를 크라싱프랜트(crushing plant)에서 파쇄된 1차 조쇄골재를 저장호퍼(dump hopper)에 투입한 후, 전공정이 밀폐된 상태의 공급피더(feeder)와 제사기와 진동선별기(vibrating screen)와 콘베이어(conveyor)에 의하여 파쇄, 선별, 이송되며, 이송된 미분이 포함된 모래를 공기분급기(air separator)에서 모래와 미분으로 분리하도록 되어 있는 데에 본 고안의 특징이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 건식 모래 생산시스템의 흐름도

도 2는 본 고안에 따른 건식 모래 생산시스템의 구성도

도 3은 본 고안의 공기분급기의 개략도

도 4는 종래의 건식 모래 생산장치의 구성도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1. 저장호퍼 2. 공급피더

3. 제사기 4. 진동선별기

5. 공기분급기 6. 진동스크린망

7a, 7b, 7c, 7d 이송 콘베이어 케이스

8a, 8b, 8c, 8d 이송 콘베이어

9. 선별기 케이스 10. 분산판

11. 감속기 12. 가변속전동기

13. 내통 14. 모래배출관

15. 팬 브레이드 16. 셀랙타 브레이드

17. 외통 18. 미분배출관

19. 미분포집통

70. 분진 흡입슈트 80, 81. 주름관

90. 싸이클론

본 고안에 따른 건식 모래제조장치를 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

1차 가공골재는 채석장에서 채석한 원석 또는 건축폐기물 처리장에서 폐콘크리트덩어리를 현장의 크라싱 프렌트에서 1차적으로 조쇄한 크기가 대략 60mm의 스크린 망목을 통과한 것이며, 본 고안은 상기 1차 조쇄골재를 원료로 하여 모래를 생산하는 것으로서, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 1차 조쇄골재가 이송되어 지정된 골재 저장조에 투입 보관되는 원료 저장호퍼(dump hopper)(1)와, 이저장호퍼(1)에 보관된 1차 조쇄골재를 제사기(3)의 파쇄능력에 맞게 일정량씩 조절하여 제사기(3)에 공급하는 공급피더(feeder)(2)와, 1차 조쇄골재를 요구되는 크기의 규격 모래로 파쇄하는 제사기(3)와, 제사기에서 파쇄된 조쇄골재를 모래 규격에 알맞게 선별하는 진동선별기(vibrating screen)(4)와 스크린망을 통과한 통과골재는 모래와 미분으로 분리하는 공기분급기(air separator)(5)로 구성되어 있다.

상기 본 고안의 구성요소들에서, 저장호퍼(dump hopper)(1)는 1차 조쇄골재를 보관하였다가 공급피더(2)로 배출하는 장치로서 다량의 골재가 쌓여져 있어 작업장에서는 분진이 발생하지 아니하나, 필요에 따라서는 덮개를 갖출 수도 있다.

공급피더(feeder)(2)는 상기 저장호퍼(1)에서 배출된 1차 조쇄골재의 양을 조절하여 제사기(3)에 공급하는 장치로서 골재를 진동시켜 이송하는 진동식피더(vibration feeder)와 골재를 무한궤도식으로 회전시켜 이송하는 에이프론식피더 (apron feeder) 등이 있는데, 이들은 모두 저장호퍼(1)의 배출구 바로 밑에 설치되어 있는 소형의 것으로 분진발생의 소지가 적을 뿐 아니라 상부에 덮개가 덮혀져 있거나 또는 밀폐된 상태로 되어 있어 분진이 외부로 유출되지 않도록 되어 있다.

제사기(crusher)(3)는 상기 공급피더(2)로부터 공급된 1차 조쇄골재를 규격모래로 파쇄하는 최종 파쇄장치로서 적용가능한 파쇄기 종류는 회전체(rotor)의 회전력을 이용하여 충격 및 파쇄작용으로 분쇄하는 수직형(vertical type) 또는 수평형(horizontal type)의 임팩트크라샤(impact crusher)와, 두개의 롤러의 회전에 의해 충격과 압축작용으로 파쇄하는 롤러크라샤(roller crusher)와, 주축의 편심 회전운동에 의해 압축 및 전단작용으로 파쇄하는 샌드콘크라샤(sand cone crusher)와, 주축에 매달린 망치(hammer)들의 회전에 의한 충격과 마쇄작용으로 파쇄하는 해머크라샤(hammer crusher) 등이 있으며 이들은 개폐식 케이스안에서 작동되므로 작업시에는 케이스가 폐쇄된 밀폐상태로 작동되어 분진이 외부로 유출되지 않게 되어 있다. 이와같이 다양한 종류의 제사기 선택의 기준은 투입골재의 종류와 입도에 따라 결정된다.

진동선별기(vibrating screen)(4)는 상기 제사기(3)에 의해 파쇄된 모래가 이송콘베이어(8b)에 의해 이송되어 투입되면 부순모래품질규정(KS2527)에 적합한 스크린망목크기(mesh size)로 선택하여 내부에 설치된 진동스크린망(vibrating screen mesh)(6)에 의해 선별되는데, 통상 3 ~ 6mm 망목을 통과한 모래는 공기분급기(5)로 보내지고 통과되지 않은 오버사이즈의 골재는 이송콘베이어(8c)에 의해 다시 제사기(3)로 보내져 재파쇄공정을 거치도록 되어 있고, 진동선별기(4)는 경사식스크린(inclined vibrating screen)등이 사용되며, 분진이 외부로 유출되지 않도록 선별기 상부에 설치된 선별기케이스(9) 내부에서 작동되도록 되어 있다.

공기분급기(air separator)(5)는 도 3에 도시된 바와 같이 밀폐된 케이스 내에서 모래와 미분을 분리하는 장치로서 상기 진동선별기(4)를 통과한 골재가 이송콘베어(8d)에 의해 이송되어 내부로 투입되면 투입된 원료는 분산판(10)으로 낙하하고 회전축(11)을 중심으로 회전하는 분산판(10)의 회전에 의한 원심력으로 외측으로 비산된다. 이 때 관성력이 큰 조립(粗粒)의 모래는 내통(內筒)(13)까지 이동하고 중력에 의해 아래로 침강하여 모래배출관(14)을 통해 외부로 배출되며, 관성력이 적은 세립(細粒)의 미분(dust)은 팬 브레이드(fan blade)(15)가 발생시키는 상승기류와 셀랙타 브레이드(selector blade)(16)에 의해 원심력 또는 충돌작용을 받어 외통(外筒)(17)으로 이동되어 미분배출관(18)을 통해 분진포집통(19)으로 이송됨으로써 공기에 의한 분급(分級)이 이루어져 모래는 제품으로서 야적장으로 보내지고 미분(dust)은 밀폐된 미분포집통(19)에 담겨져 제거된다.

한편, 상기 각 공정의 장치들을 연결하여 골재를 운반하는 이송콘베이어(8a)(8b)(8c)(8d)는 각각 이송콘베이어케이스(7a)(7b)(7c)(7d) 내부에 구비되어 있거나 또는 덮개로 덮혀져 있어 외부로 미분이 유출되지 않도록 되어 있다.

본 고안에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

채석장의 원석 또는 건축폐기물처리장의 폐콘크리트 덩어리를 크라싱프랜트(crushing plant)에서 1차적으로 대략 60mm의 망목을 통과하는 크기로 조쇄한 후 저장호퍼(1)에 투입보관하고 공급피더(2)로 제사기(3)의 작업생산량에 맞게 양을 조절하여 공급한다. 투입골재의 종류와 입도에 따라 선택한 제사기(3)는 임팩트크라샤 등의 파쇄기를 선택하여 제사기(3)에서 규격 모래의 크기로 최종 파쇄하여 진동선별기(4)로 보내 모래규격에 맞는 크기로 선별하는데 통상 스크린의 망목의 크기가 3 ~ 6mm 정도의 진동스크린망(6)으로 선별하며 진동스크린망(6)을 통과하지 못한 것은 다시 제사기(3)로 보내 다시 분쇄하고 통과된 것은 공기분급기(5)로 보내 모래와 미분(dust)으로 분리하며, 저장호퍼(1)로부터 공기분급기(5)까지의 공정과 이송콘베이어(8a)(8b)(8c)(8d)에 의한 이송과정에서 미분이 발생되는 곳은 모두 덮개로 덮여져 있거나 또는 밀폐된 상태에서 작업 및 이송이 이루어지도록 되어 있어 작업장 외부로 분진이 발생되지 않고 모래에 포함된 미분은 최종으로 공기분급기(5)에서 분리하여 포집한다.

이 때 공기분쇄기(5)는 회전수변환이 가능한 가변속전동기에 의한 회전수 조정과 완전 밀폐된 케이스 내에서 분산판(10)의 회전과 팬 브레이드(fan blade)(15)의 반경방향의 길이 조정 및 상승기류발생 그리고 셀렉타 브레이드(16)의 원심력발생에 의하여 분체를 분산시키므로 성능이 우수하고 높은 분급 효과를 얻을 수 있으며, 더욱이 공기분급기(5) 자체가 완전 밀폐된 상태에서 내부의 기류가 순환하기 때문에 종래의 선별기와 같이 개방된 평스크린 상태에서 반복 선별분리하는 과정을 거치지 아니하여 분진이 발생하지 않으므로 분진이 발생하는 곳마다 별도의 송풍기나 싸이크론(cyclone) 또는 집진필터 등의 집진시설을 설치할 필요가 없으며, 또 습식으로 하지 않고도 간단한 공정으로 공해 없이 모래를 생산할 수 있다.

본 고안은 건식으로 모래를 생산함으로써 일반적으로 모래생산에 채용되고 있는 습식에 비해 설비투자와 설비소요면적에 있어서 각 ⅓정도 줄일 수 있고, 습식에서 처리수가 미분으로 오염되고 이 처리수를 폐수처리시설로 정화할 경우 발생하는 슬러지와 케이크처리도 결국 환경을 오염시키는 원인이 되었던 것을 건식으로 밀폐된 상태에서 작업하고 모래와 미분을 최종단계에서 별도로 분리 포집하여 분진은 요업의 표면처리제, 페인트첨가제, 아스팔트포장첨가제로서 판매하여 수익을 증대할 수 있으며, 또한 종래의 건식 모래 생산에서 분진이 발생되는 각 파쇄기와 선별기마다 분지흡입슈트, 주름관, 싸이크론등 집진설비를 반복하여 설치함으로써 복잡하고 설비비용이 많이 드는 구조를 지양하고 분진이 발생되는 공정을 밀폐상태에서 작업하고 마지막공정인 공기분급기로 보내어 한꺼번에 모래와 미분을 분리포집함으로써 공정이 간단하고 비용을 절감할 수 있게 되었다.

Claims (3)

1. 원석 또는 폐콘크리트를 크라싱프렌트에서 1차 조쇄한 골재를 원료로 하여 모래를 생산하는 장치에 있어서, 1차 조쇄된 골재가 투입 보관되고 배출되는 저장호퍼(1)와, 저장호퍼(1)로부터 배출된 1차 조쇄골재를 제사기(3)에 공급하는 밀폐식 공급피더(2)와, 1차 가공골재를 규격 모래로 파쇄하는 밀폐식 제사기(3)와, 제사기에서 파쇄된 골재를 모래규격에 따라 진동스크린망(6)으로 선별하는 밀폐식 진동선별기(4)와, 진동선별기(4)를 통과한 규격 모래를 모래와 미분으로 분리하는 밀폐식 공기분급기(5)로 구성되어 있되, 골재 이송은 덮개로 덮혀져 있거나 이송케이스(7a)(7b)(7c)(7d) 내부에 구비된 이송콘베이어(8a)(8b)(8c)(8d)로 이루어져 작업과정에서 미분이 외부로 발산되지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기분급기를 이용한 건식 모래 생산장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 진동스크린망(6)은 스크린 망목의 크기가 3 ~ 6mm 인 것을 특징으로 하는 공기분급기를 이용한 건식 모래 생산장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 공기분급기(5)는 밀폐된 케이스 내에서 투입된 원료를 회전에 의해 외측으로 분산시키는 분산판(10)과, 미분을 비산시키기 위하여 상승기류를 만들고 미분의 분급효과를 간단히 조정하기 위하여 반경방향으로 길이조정되는 팬 브레이드(15)와, 비산되는 미분에 원심력을 작용시키는 셀렉타 브레이드(16)와 회전수 변환이 가능한 가변속전동기(12)로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 공기분급기를 이용한 건식 모래 생산장치.