KR100539709B1

KR100539709B1 - 건설폐기물의 선별방법

Info

Publication number: KR100539709B1
Application number: KR1020040076831A
Authority: KR
Inventors: 강헌찬; 공경록
Original assignee: 학교법인 동아대학교
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2005-12-29
Also published as: US7934599B2; CN1878615A; WO2006033561A1; CN1878615B; US20080164186A1

Abstract

본 발명은 건설폐기물의 선별방법에 관한 것으로서,

소정 크기로 파쇄된 건설폐기물을 침전조 내의 액체에 투입하여 비중차에 의해 분리하되, 상기 액체의 비중을 회수 대상 요소의 비중보다는 작고 나머지 요소들의 비중보다는 큰 기준 비중값이 되도록 하여, 회수 대상 요소 만을 상기 침전조 하부로 침전 선별하며, 상기 액체는 무거운 매질을 물에 분산시켜서 기준 비중값으로 만든 현탁액임을 특징으로 하며,

간단한 공정을 통해 건설폐기물 내에 포함된 고품질의 재생골재를 다른 불순물로부터 용이하게 분리ㆍ선별할 수 있도록 해주며, 특히, 분리용 액체의 기준 비중값을 적절하게 조절하여, 종래의 폭기수조를 이용한 선별공정과 달리 물보다 무거운 불순물(타일, 적벽돌, 아스콘, 시멘트 페이스트 덩어리 등)로부터도 재생골재를 용이하게 선별할 수 있도록 해준다.

Description

건설폐기물의 선별방법{METHOD FOR SEPARATION OF CONSTRUCTION WASTE}

본 발명은 건설폐기물의 선별방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아스콘, 적벽돌, 타일, 목재부스러기, 시멘트 페이스트 등의 불순물과 재생골재가 혼합된 건설폐기물을 재활용의 목적으로 분리 선별하기 위한 방법으로서, 특히 전처리를 거쳐 소정 크기로 파쇄된 건설폐기물을 비중차를 이용하여 분리 선별하는 방법에 관한 것이다.

최근 도시 지역 재개발 및 노후 아파트의 대규모 재건축 등이 활발해 짐에 따라 다량의 건설폐기물이 매년 발생되고 있으며, 향후에는 이러한 건설폐기물의 발생이 더욱 증가할 것으로 예상된다.

그러나, 이러한 건설폐기물은 대부분 그대로 땅속에 매립되거나 무단 투기되어 심각한 토양 오염을 유발시키고 있는 실정이다. 이러한 점으로 인해 건설폐기물의 재활용이 다각도로 시도되고 있으나, 그 재활용 빈도가 극히 미미하며 극히 소량만이 도로공사의 노반 조성재나 충진 조성재로 재활용되고 있는 것이 현실이다.

종래의 건설폐기물 선별공정의 일예를 보면 다음과 같은 여러 공정을 거쳐 최종적으로 재생골재를 회수하고 있다.

즉, 수거된 건설폐기물은 죠크러셔를 통해 1차 파쇄되며, 파쇄된 건설폐기물에 혼재되어 있는 철근 등의 금속 불순물은 자력선별공정을 통해 제거된다.

또한, 비닐, 종이, 스티로폼, 목재부스러기 등의 불순물은 풍력선별공정을 통해 제거되며, 선별된 건설폐기물은 콘크러셔나 롤크러셔 및 임팩트크러셔를 통해 2차 및 3차 파쇄되는 공정을 거치게 된다.

이러한 공정 중에는 파쇄물을 스크린을 이용하여 입도별로 분류하는 공정이 포함되며, 물을 넣은 폭기수조를 이용하여 물에 뜨는 불순물을 한 번 더 분리하여 재생골재만을 선별하는 폭기수조 선별공정 등이 최종 단계에 포함된다.

그러나, 폭기수조를 이용한 선별공정을 거치는 경우에도 일부 목재부스러기와 적벽돌, 타일, 아스콘, 시멘트 페이스트 덩어리 등은 물의 비중인 1보다 무겁기 때문에 물을 이용한 비중분리가 불가능하다는 한계가 있었다.

그 결과, 회수된 재생골재에는 아스콘, 적벽돌, 타일, 목재부스러기 등의 불순물과 함께 시멘트 페이스트 양이 너무 많아서 흡수율이 높고 비중이 낮아 강도 저하의 원인이 되는 등의 문제점이 있었으므로, 재생골재는 저급의 골재로 취급되어 성토용이나 도로 기층재 등에 사용되는 정도로 그 용도가 한정되었다.

그러므로, 건설폐기물 내에 포함된 아스콘이나 적벽돌, 타일, 시멘트 페이스트 덩어리와 재생골재를 정확하게 분리ㆍ선별하여 우수한 재생골재만을 회수할 수 있는 선별방법의 개발이 절실하게 요청되는 상황이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아스콘, 적벽돌, 타일, 목재부스러기, 시멘트 페이스트 등의 불순물과 재생골재가 혼합된 건설폐기물을 재활용의 목적으로 분리 선별하기 위한 방법으로서, 특히 전처리를 거쳐 소정 크기로 파쇄된 건설폐기물을 비중차를 이용하여 분리 선별하여 우수한 재생골재만을 회수할 수 있도록 하는 건설폐기물의 선별방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정 크기로 파쇄된 건설폐기물을 침전조 내의 액체에 투입하여 비중차에 의해 분리하되, 상기 액체의 비중을 회수 대상 요소의 비중보다는 작고 나머지 요소들의 비중보다는 큰 기준 비중값이 되도록 하여, 회수 대상 요소 만을 상기 침전조 하부로 침전 선별하며, 상기 액체는 무거운 매질을 물에 분산시켜서 기준 비중값으로 만든 현탁액임을 특징으로 한다. 보다 바람직하게, 상기 매질은 자철광 분말 또는 규소철 분말, 적철광 분말, 방연석 분말 중의 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게, 상기 회수 대상 요소는 재생골재이며, 나머지 요소들은 이보다 비중이 작은 불순물인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게, 상기 액체의 기준 비중값을 결정하기 위한 건설폐기물 각 요소들의 비중값은 각 요소들이 내부에 물을 충분히 머금은 상태인 표건밀도를 기준으로 하는 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게, 상기 액체의 기준 비중값은 2.35~2.5의 범위인 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게, 침전조 내의 액체에 투입되는 상기 건설폐기물 각 요소는 10~50mm의 입도 크기로 파쇄된 것임을 특징으로 한다. 보다 바람직하게, 상기 액체가 균질한 비중 상태를 유지하도록 침전조 내를 교반하는 공정을 더욱 구비한 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게 본 발명은, 침전조 내의 비중을 측정하고, 측정된 비중값이 상기 기준 비중값보다 작은 경우에는 매질을 보충하고, 그 반대의 경우에는 물을 보충하는 공정을 더욱 구비한 것을 특징으로 한다. 보다 바람직하게 본 발명은, 원통형의 침전조를 구동부로 회전시키면서 교반하여 분산된 매질이 침전되지 않고 안정한 현탁액 상태를 유지하도록 하는 단계; 침전조 내에 소정 크기로 파쇄된 건설폐기물을 투입하는 단계; 바닥으로 침전한 회수 대상 요소는 침전조 내벽에 설치된 회전판에 실려 올라가서 중앙부에 위치한 회수부로 낙하하도록 하여 회수하며, 현탁액 상부로 부유한 나머지 요소는 가이드 판의 가이드를 받아 중앙 측으로 모이도록 하여 침전조 외부로 분리 배출하는 단계;를 포함하여 이뤄진다.

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한편, 본 발명의 설명에 사용되는 용어 중, 건설폐기물은 순수한 골재 성분 외에 아스콘, 적벽돌, 시멘트 페이스트 덩어리, 타일 등의 불순물이 포함되어 있는 상태의 혼합물을 의미하며, 재생골재는 이러한 건설폐기물 내에 포함되어 특히 회수 대상 요소가 되는 고품질의 골재를 의미하는 것으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 선별방법이 포함된 선별공정 흐름도이다.

일반적인 건설폐기물에서의 재생골재 생산과정을 보면, 죠크러셔에 의한 1차 파쇄와 콘크러셔에 의한 2차 파쇄과정을 거치며, 중간에 체를 이용하여 입도를 분리하고 입형을 조정하는 과정에서 불순물(비닐, 종이, 스티로폼, 목재부스러기 등)을 제거하기 위한 풍력선별과 철근 등을 제거하기 위한 자력선별을 거치게 된다. 또한, 물을 넣은 폭기수조를 이용하여 물에 뜨는 불순물을 한 번 더 분리ㆍ선별하는 폭기수조 선별을 거치게 된다.

이런 과정을 거치는 동안, 입도 크기 10mm ~ 50mm정도의 재생골재가 최종적으로 나오게 되는데, 이러한 재생골재에는 순수한 골재 성분 외에 아스콘, 적벽돌, 시멘트 페이스트 덩어리, 타일 등의 불순물이 포함되어 있게 된다.

본 발명자가 건설폐기물 내에 포함된 재생골재, 시멘트 페이스트 덩어리, 적벽돌, 아스콘, 타일들의 일반적인 물성을 조사하여 본 결과는 표 1과 같다.

	표건밀도	절건밀도	진밀도
재생골재	2.61	2.55	2.72
시멘트 페이스트 덩어리	2.22	2.01	2.53
적벽돌	2.17	1.92	2.58
아스콘	2.32	2.27	2.39
타일	2.12	1.89	2.45

표 1을 보면, 건설폐기물에 포함된 각 요소들의 순수한 비중인 진비중을 조사한 진밀도와, 재생골재와 각종 불순물 요소(시멘트 페이스트 덩어리, 적벽돌, 아스콘, 타일 등)들을 건조기에서 완전히 건조시킨 절건밀도와, 각 요소들이 내부에 물을 충분히 머금은 상태인 표건밀도가 표시되어 있다.

골재의 비중이라고 하는 것은 실제 비중이 아니라 내부의 미세한 금과 표면이 가늘게 패인 것을 포함한 상태의 비중(겉보기 비중)을 의미한다. 그러므로, 골재의 함수(含水) 상태에 의해 비중의 값이 바뀌게 된다.

골재 내부와 표면의 패인 곳은 물로 채워졌으나 표면에 여분의 물은 갖고 있지 않을 때의 상태(표면 건조, 내부 포수 상태)를 표건상태라고 하며, 표건상태는 특히 콘크리트의 배합설계에 있어서의 기준 상태가 되고 있다. 상술한 표건밀도는 이러한 표건상태일 때의 밀도를 의미한다.

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 건설폐기물 내에 포함되어 있는 불순물 요소들은 물보다 큰 비중을 갖는 것들이기 때문에 기존의 풍력선별이나 폭기수조를 이용한 선별 등을 이용하여서는 재생골재와의 정확한 분리가 불가능한 것들이었다.

본 실시예에서는 건설폐기물 내의 재생골재와 불순물 요소들을 비중차를 이용하여 분리하되, 상기 표 1에 기재된 표건밀도의 자료를 참조하여 분리용 액체의 기준 비중값을 정한다. 또한, 분리용 액체가 기준 비중값을 갖도록 하기 위하여 비중이 2.5이상으로 높은 중액을 희석하는 방식을 사용한다.

즉, 분리용 액체의 비중을 2.45 정도로 높게 하여, 재생골재는 침전시키되 아스콘, 타일, 적벽돌, 목재부스러기, 시멘트 페이스트 덩어리와 같은 불순물 요소는 띄워서 분리시킨다.

이를 위하여, 본 실시예에서는 중액의 시약인 테트라브로모에탄 용액(Tetrabromoethane: 비중 2.964)을 알콜에 희석하여 비중 2.45 정도의 분리용 액체를 만들며, 분리용 액체가 저장된 침전조 내에 건설폐기물을 투입하여 분리용 액체의 비중보다 높은 비중값을 갖는 재생골재는 침전시키고 낮은 비중값을 갖는 아스콘, 타일, 적벽돌, 시멘트 페이스트 덩어리 등은 띄워서 분리시킨다.

다음으로 본 발명의 또 다른 실시예에 대하여 설명한다.

전술한 실시예와 유사한 전처리 공정에 의해 10mm ~ 50mm정도 크기의 건설폐기물(재생골재와 불순물의 혼합 상태)이 마련된다.

본 실시예에서는 분리용 액체로서 물에 무거운 매질을 분산시켜서 겉보기 비중을 높인 현탁액을 사용한다.

즉, 침전조 내의 물에 무거운 매질을 분산시켜서 현탁액 상태로 만들되, 현탁액의 겉보기 비중을 2.45 정도로 만들어서 재생골재는 침전시켜서 분리 선별하고 아스콘, 타일, 적벽돌, 시멘트 페이스트 덩어리 등은 띄워서 분리시킨다.

일반적으로 물에 무거운 매질을 분산시키면 물의 실제의 비중은 증가하지 않으나, 무거운 매질이 분산되어 있는 현탁액의 경우 비중이 높은 중액과 같은 역할을 할 수 있으며, 이러한 현탁액의 비중을 겉보기 비중으로 표현한다.

물에 분산되는 무거운 매질로서는 자철광 분말 또는 규소철 분말, 적철광 분말, 방연석 분말 등이 사용되는 것이 바람직하며, 그 혼합물이 사용될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 선별방법이 적용된 선별장치의 개략도로서, 본 실시예에 의한 선별방법은 예시된 것과 같은 장치를 이용하여 실시될 수 있다.

물에 무거운 매질(자철광 분말 혹은 규소철분말 등)을 분산시켜 겉보기 비중이 2.45 정도의 현탁액(S) 상태로 만들고, 원통형의 침전조(100)를 구동부(200)로 회전시키면서 교반하여 분산된 매질이 침전되지 않고 안정한 현탁액(S) 상태를 유지하도록 한다.

이 과정 중에, 필요에 따라서는 침전조(100) 하부 측에서 현탁액(S)을 압력수로 만들어서 계속적으로 공급하거나 압력공기를 함께 공급할 수도 있으며, 비중측정장치(도면 미도시)를 이용하여 현탁액(S)의 겉보기 비중을 측정하여, 그 값이 낮아지면 매질 분말을 보충하여 공급하거나 그 값이 높아지면 물을 보충하여 공급하는 것이 바람직하다.

현탁액(S)의 매질로 사용되는 각 물질 들의 물성은 표 2와 같다.

매질명	비중
자철광 분말	5.18
규소철 분말	7.0 (10% Si인 경우)
적철광 분말	5.18
방연석 분말	7.5

상기 물성을 갖는 매질은 예를 들어 100mesh 정도의 입자 상태로 물에 분산되어 현탁액(S)을 이루게 된다.

또한, 하기의 수학식 1을 이용하여 현탁액의 겉보기 비중을 요구되는 기준 비중값(본 실시예의 경우, 2.45)으로 만들게 된다.

(단, W : 현탁액 100g 중의 매질의 g수,

M : 매질의 비중,

L : 현탁액의 겉보기 비중)

침전조(100) 내에 10mm ~ 50mm정도 크기로 파쇄된 건설폐기물(재생골재와 불순물 요소의 혼합 상태)을 투입하면, 재생골재(10)는 바닥으로 침전한 후 침전조 내벽에 설치된 회전판(110)에 실려 올라가서 중앙부에 위치한 재생골재 회수부(120)로 낙하하게 된다. 낙하된 재생골재(10)는 컨베이어(도면 미도시) 등의 이송수단을 통해 침전조 외부로 배출된다. 이러한 재생골재(10)는 현탁액(S)의 겉보기 비중보다 무거운 것으로서 시멘트 페이스트가 없거나 소량 부착되어 있는 상태의 골재이다.

한편, 현탁액(S)의 겉보기 비중보다 낮은 불순물 요소(20, 아스콘, 타일, 적벽돌, 시멘트 페이스트 덩어리, 목재 부스러기 등)은 현탁액(S)의 상부로 부유하여 가이드 판(130)의 가이드를 받아 중앙 측으로 모이게 되며, 이 상태에서 별도의 배출 수단(도면 미도시)에 의해 침전조 외부로 분리 배출된다.

재생골재와 불순물 요소의 분리용 액체로서 본 실시예와 같이 물을 분산매로 한 현탁액을 사용하는 경우에는, 매질의 가격이 비교적 저렴하므로 특히 경제성면에서 우수하다는 장점이 있으며, 건설폐기물과 같이 저부가가치의 물질을 대량 처리하는 공정에 있어서 적합하다는 장점을 제공하게 된다. 또한, 물을 분산매로 사용하므로 악취 발생 등의 환경 오염 문제를 발생시키지 않으며, 특히 매질로 사용되는 자철광, 규소철, 적철광 분말 등은 건설폐기물의 선별 후 후처리 공정에서 자력선별기 등을 통해 용이하게 회수 및 순환 사용될 수 있다는 점에서 공정 운용 상의 장점도 제공하게 된다.

한편, 상기 실시예들에 있어서 재생골재와 불순물들이 분리용 액체(희석액이나 현탁액) 내에서 선별되기 때문에, 분리용 액체의 기준 비중값을 결정하기 위한 건설폐기물 각 요소들의 비중값은 각 요소들이 내부에 물을 충분히 머금은 상태인 표건밀도를 기준으로 한다.

또한, 상기 실시예들에 있어서 분리용 액체의 기준 비중값은 2.45를 예시하였는데, 표 1에 기재된 건설폐기물 각 요소들의 비중값을 감안할 때에 분리용 액체의 기준 비중값은 2.35~2.5의 범위로 적절하게 조절될 수 있다.

또한, 침전조 내의 액체에 투입되는 건설폐기물 각 요소는 전처리 과정에서 대략 10~50mm의 입도 크기로 파쇄되는 것이 비중차에 의한 분리 효과 측면이나 전체적인 공정 운용면에서 바람직하다.

한편, 상기 예시된 선별장치는 현탁액을 이용한 경우 뿐만이 아니라 중액을 이용하는 경우에도 물론 사용 가능하다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

예를 들어, 본 발명에서는 가장 비중이 큰 재생골재를 회수 대상 요소로 하고 나머지 요소들을 폐기 처분할 불순물로 처리하였지만, 비중값이 작은 특정 요소를 분리 회수하고자 하는 경우에는 상기 실시예의 반대 개념으로 공정을 운용하거나, 상기 실시예에 의한 공정을 여러 기준 비중값을 갖는 분리용 액체를 다단으로 거치게 하는 등의 공정으로 구성하여 또다른 분리 선별 효과를 얻을 수도 있는 것이다.

이와 같은 본 발명은, 간단한 공정을 통해 건설폐기물 내에 포함된 고품질의 재생골재를 다른 불순물로부터 용이하게 분리ㆍ선별할 수 있도록 해주며, 특히, 분리용 액체의 기준 비중값을 적절하게 조절하여, 종래의 폭기수조를 이용한 선별공정과 달리 물보다 무거운 불순물(타일, 적벽돌, 아스콘, 시멘트 페이스트 덩어리 등)로부터도 고품질의 재생골재를 용이하게 선별할 수 있도록 해준다.

또한, 분리용 액체로서 현탁액을 사용하는 경우, 비교적 저렴한 가격에 다량의 재생골재를 생산할 수 있으므로 경제성면에서도 우수한 효과를 제공하며, 물을 분산매로 사용하므로 악취 발생 등의 환경 오염 문제를 발생시키지 않는 장점이 있다.

이에 따라, 일반 구조용 골재로 사용 가능한 정도의 우수한 재생골재를 건설폐기물로부터 저렴한 비용으로 생산할 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 선별방법이 포함된 선별공정 흐름도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 선별방법이 적용된 선별장치의 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 재생골재 20: 불순물 요소

100: 침전조 110: 회전판

120: 재생골재 회수부 130: 가이드 판

200: 구동부 S: 현탁액

Claims

소정 크기로 파쇄된 건설폐기물을 침전조 내의 액체에 투입하여 비중차에 의해 분리하되, 상기 액체의 비중을 회수 대상 요소의 비중보다는 작고 나머지 요소들의 비중보다는 큰 기준 비중값이 되도록 하여, 회수 대상 요소 만을 상기 침전조 하부로 침전 선별하며, 상기 액체는 무거운 매질을 물에 분산시켜서 기준 비중값으로 만든 현탁액임을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
제1항에 있어서,

상기 매질은 자철광 분말 또는 규소철 분말, 적철광 분말, 방연석 분말 중의 어느 하나 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 회수 대상 요소는 재생골재이며, 나머지 요소들은 이보다 비중이 작은 불순물인 것을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
제3항에 있어서,

상기 액체의 기준 비중값을 결정하기 위한 건설폐기물 각 요소들의 비중값은 각 요소들이 내부에 물을 충분히 머금은 상태인 표건밀도를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
제4항에 있어서,

상기 액체의 기준 비중값은 2.35~2.5의 범위인 것을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
제3항에 있어서,

침전조 내의 액체에 투입되는 상기 건설폐기물 각 요소는 10~50mm의 입도 크기로 파쇄된 것임을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
제3항에 있어서,

상기 액체가 균질한 비중 상태를 유지하도록 침전조 내를 교반하는 공정을 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

침전조 내의 비중을 측정하고, 측정된 비중값이 상기 기준 비중값보다 작은 경우에는 매질을 보충하고, 그 반대의 경우에는 물을 보충하는 공정을 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

원통형의 침전조를 구동부로 회전시키면서 교반하여 분산된 매질이 침전되지 않고 안정한 현탁액 상태를 유지하도록 하는 단계;

침전조 내에 소정 크기로 파쇄된 건설폐기물을 투입하는 단계;

바닥으로 침전한 회수 대상 요소는 침전조 내벽에 설치된 회전판에 실려 올라가서 중앙부에 위치한 회수부로 낙하하도록 하여 회수하며, 현탁액 상부로 부유한 나머지 요소는 가이드 판의 가이드를 받아 중앙 측으로 모이도록 하여 침전조 외부로 분리 배출하는 단계;를 포함하여 이뤄진 것을 특징으로 하는 건설폐기물의 선별방법.
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