KR100712730B1 - 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직로에서 골재를 부유시킨 상태에서 소성이 이루어질 수 있도록 하여 골재간의 접촉시간을 최소화시켜 골재 간에 일어나는 융착을 방지하면서 건축자재인 단열재 콘크리트, 흡음재, 보온재로 쓰이는 인공 경량골재를 제조할 수 있도록 하는 인공 경량 세골재 제조를 위한 수직 소성로에 관한 것으로서, 인공 경량 세골재 제조를 위한 수직 소성로에 있어서, 원료투입구가 마련되어 있는 수직소성로; 상기 수직소성로로 압축공기를 공급하는 송풍팬; 상기 수직소성로로 공급되는 메인 공기(air)의 공급량을 조절하기 위한 공기조절밸브; 상기 공기조절밸브에서 공급되는 메인 공기를 수직소성로 외부로 배출시켜 상기 수직소성로의 인공 경량골재가 수직소성로 외부로 배출되도록 하는 배기팬; 상기 수직소성로에서 배출된 인공 경량골재를 냉각시키는 열교환장치; 및 상기 열교환장치에 의해 냉각된 인공 경량골재를 포집하는 포집장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
인공, 경량골재, 수직소성로, 포집

Description

인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치{VERTICAL FURNACE FOR FADRICATION OF FINE ARTIFICIAL LIGHTWEIGHT AGGREGATES}
도 1은 본 발명이 적용된 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치의 실시예를 도시한 도면이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ***
1 : 송풍팬 2 : 압축연료 공급부
3 : 버너 4 : 보조공기 조절밸브
5 : 공기조절밸브 6 : 원료투입구
7 : 수직소성로 8 : 창
9 : 열전대 10 : 카메라
11 : 모니터 12 : 열교환장치
13 : 제 1 포집장치 14 : 제 2 포집장치
15 : 배기팬
본 발명은 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 수직로에서 골재를 부유시킨 상태에서 소성이 이루어질 수 있도록 하여 골재간의 접촉시간을 최소화시켜 골재 간에 일어나는 융착을 방지하면서 건축자재인 단열재 콘크리트, 흡음재, 보온재로 쓰이는 인공경량골재를 제조할 수 있도록 하는 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치에 관한 것이다.
경량골재는 고층건물, 교량 등의 자중 감소용 콘크리트, 건물 옥상 및 지층의 단열 및 방수, 방습용 콘크리트, 방음 칸막이, 진동방지용 도로포장 등의 건축자재뿐만 아니라 골프장의 잔디 수분조절, 화분 및 각종 식물의 수분증발을 제어하는 원예재료, 세라믹 필터, 세라믹 담체로 많이 이용되고 있다.
지금까지는 경량골재의 대부분을 강, 산, 바다에서 채집한 천연골재를 사용하였으나 현재는 골재수요증가에 따른 천연경량골재의 고갈로 인해 인공 경량골재의 공급이 시급한 상황이다.
콘크리트 제조 시 골재의 입도가 적당히 충진되어야 우수한 강도를 얻을 수 있기 때문에 2mm이하의 세골재 생산이 중요하다. 기존의 인공 경량골재 소성로는 수평 발포식으로 5~12mm의 성형체를 투입하고 고온에서 소성하여 발포시킨다.
그러나 고온 소성의 공정에서 골재간의 융착 현상으로 인해 4mm 이하의 세골재 및 인공 경량모래의 제조는 어려움이 있었다. 즉, 직경 4mm 이하의 세골재 또는 경량 인공모래는 제조과정에서 1150~1200℃ 고온 소결 공정을 거치게 되는데 제품의 융제성분이 다량 첨가된 경우, 액상이 표면에 생성되면서 골재간 융착현상이 발생하여 일반로 또는 로터리 킬른에서는 제조하기에 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 골재 융착 현상을 피하기 위해 제조된 수직 소성로로써 소성시 골재를 부유시킴으로서 일반 전기로 또는 로터리 킬른에서의 세골재 제조 시 나타나는 골재간 융착 현상을 피할 수 있을 뿐만 아니라 운전 작업도 간소화 할 수 있도록 하는 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 수직형 로에서 경량골재를 부유하며 발포 소성하여 종래의 골재 융착 문제를 개선하고, 세골재를 생산할 수 있는 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 작은 입도의 인공경량골재 생산이 가능해지면 강가나 산의 천연 모래의 고갈을 예방하고, 골재의 입도를 넓힘으로써 콘크리트 제조시 우수한 강도를 구현할 수 있도록 하는 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명의 일 실시예는, 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성로에 있어서, 원료투입구가 마련되어 있는 수직소성로; 상기 수직소성로로 압축공기를 공급하는 송풍팬; 상기 수직소성로로 공급되는 메인 공기(air)의 공급량을 조절하기 위한 공기조절밸브; 상기 공기조절밸브에서 공급되는 메인 공기를 수직소성로 외부로 배출시켜 상기 수직소성로의 인공 경량골재가 수직소성로 외부로 배출되도록 하는 배기팬; 상기 수직소성로에서 배출된 인공 경량골재를 냉각시키는 열교환장치; 및 상기 열교환장치에 의해 냉각된 인공 경량골재를 포집하는 포집장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성로에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용된 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성로의 실시예를 도시한 도면이다.
인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성로는 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 원료투입구(6)가 마련되어 있는 수직소성로(7)와, 상기 수직소성로(7)로 압축공기를 공급하는 송풍팬(1)와, 상기 수직소성로(7)로 공급되는 메인 공기(air)의 공급량을 조절하기 위한 공기조절밸브(5)와, 상기 수직소성로(7) 내의 골재의 부유 대역을 조절하기 위해 상기 수직소성로(7)의 화염 가장자리로 주입되는 보조공기를 공급하는 보조공기 조절밸브(4)와, 상기 공기조절밸브(5)에서 공급되는 메인 공기를 수직소성로(7) 외부로 배출시켜 상기 수직소성로(7)의 인공 경량골재가 수직소성로(7) 외부로 배출되도록 하는 배기팬(15)과, 상기 수직소성로(7)에서 배출된 인공 경량골재를 냉각시키는 열교환장치(12)와, 상기 열교환장치(12)에 의해 냉각된 인공 경량골재를 포집하는 포집장치와, 상기 수직소성로(7) 내의 골재의 상태를 확인할 수 있도록 수직소성로에 일정간격으로 이격되어 수직으로 배열 형성되어 있는 창(8)과, 상기 수직소성로(7)의 상단에 부착되어 수직소성로(7)의 내부를 촬영하는 카메라(10)와, 상기 카메라(10)로부터 출력되는 촬영신호를 화면상에 출력하는 출력장치(11)와, 상기 수직소성로(7) 내의 온도를 감지할 수 있도록 상기 수직소성로(7) 내의 측벽에 일정간격으로 이격되어 수직으로 배열 형성되어 있는 열전대(9)로 구성된다.
상기 수직소성로(7)의 측벽은 3~10°의 기울기를 갖는다.
상기 출력장치(11)는 모니터, PC 등으로 이루어진다.
상기 포집장치는 골재의 경량도에 따라 포집하는 제 1 포집장치(13)와 제 2 포집장치(14)로 이루어져 있으며, 제 1 포집장치(13)에 포집되는 골재의 무게가 제 2 포집장치(14)에 의해 포집되는 골재의 무게보다 무겁다.
상기와 같이 구성된 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성로의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송풍팬(1)에 의한 압축공기와 압축 연료 공급부(2)에서 공급되는 압축 연료가 수직 소성로(7) 하단에 마련된 버너(3)로 연결되고, 버너(3)에서 수직소성로(7) 내로 고온 고압의 화염이 방사된다.
그리고, 용도에 따라 1~4mm로 분쇄된 경량골재 성형체가 원료 투입구(6)를 통해 부유 소성로인 수직소성로(7) 안의 화염 중앙부로 투입되고, 화염 내에서 부유 상태로 소성 된다.
이때 공기조절밸브(5)와 보조공기 조절밸브(4)를 조절하여 송풍팬(1)에서 주입되는 주공기(main air)와 화염 가장자리로 주입되는 보조공기(sub air)(4)를 조절하여 골재의 부유대역을 조절하고, 압축연료 공급부(2)에서 공급되는 연료량을 조절하여 수직소성로(7) 내의 온도를 조절한다.
또한 수직소성로(7) 내에서 부유 소성되는 골재의 모습을 수직소성로(7)에 형성된 상, 중, 하의 창(8)을 통해 확인하는 한편 수직소성로(7) 상단에 부착된 카메라(10)를 통해 모니터(11)로 확인한다.
그리고, 수직소성로(7) 내의 온도는 수직소성로(7)의 상, 중, 하에 위치한 열전대(9)를 이용하여 확인할 수 있다.
한편, 소성과정에서 발포되어 가벼워진 인공 경량골재는 수직소성로(7) 하단에서 공기조절밸브(5)를 통해 송풍되는 주공기와 강제 배기팬(16)에 의해 수직소성로(7) 밖으로 배출되고, 열교환장치(12)를 거쳐 냉각되어 제1, 제2 포집장치(13)(14)에 포집된다.
이때, 골재의 경량화도에 따라 무거운 골재부터 제1 포집장치(13)에 포집되 고 이보다 가벼운 골재는 제2 포집장치(14)에서 포집되어 골재의 경량도에 따른 분류가 가능하다
특히 상술한 수직소성로(7)의 경우 벽면을 완전 수직으로 하지 않고, 바깥쪽으로 기울기(θ)를 갖도록 한다. 즉, 수직소성로(7)의 기울기를 연직선에 대햐여 3~10°범위의 기울기를 주어 수직소성로(7) 상단의 압력을 낮춰 성형체의 부유 분포를 좁힘으로써 골재가 오래도록 화염 내에 머물러 처리시간이 긴 골재의 경우에도 고온에서 충분히 발포되어 발포효율을 높일 수 있도록 한다. 즉, 발포되기까지 처리시간이 긴 골재, 또는 다양한 크기와 비중을 갖는 골재들의 경우에도 등온대(hot zone)에 성형체가 오래도록 머물러 충분히 발포되기 때문에 발포가 효율적으로 일어난다. 벽면의 기울기가 커지면 벽면에 골재가 앉아 수직소성로(7) 내 오염이 우려되는데 이를 방지하기 위해 화염 주변으로 보조공기(sub air)를 주입시켜 수직소성로(7) 벽에 마찰력이 형성되도록 하고, 이에 따라 압력이 감소되는 것을 방지할 수 있어 수직소성로(7) 내가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 포함되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명에 따르 면 골재의 융착 없이 4mm 이하의 작은 크기의 인공경량 세골재를 제조할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 본 장치의 운전조건을 조절하여 제조되는 인공경량골재의 크기를 용이하게 제어할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 소성로의 벽면 기울기를 주어 처리시간이 긴 골재도 화염 내에 성형체가 부유하며 존재할 수 있도록 부유분포를 좁힘으로써, 충분한 발포가 일어나 발포 효율을 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 화염 가장자리의 보조 송풍 시스템을 이용하여 소성로의 벽면 기울기가 커지게 되면서 로 벽에 골재가 벽면에 앉아 부착되어 나타나는 로 내 오염을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 소성로 내에서 부유하며 소성발포된 골재는 부유대역 상승과 함께 로 하단에서 송풍되는 공기와 강제 배기팬에 의해 로 밖으로 배출되어 골재포집장치에 의해 포집되는데, 골재 포집장치를 3개로 하여 골재의 경량도에 따른 분류가 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성로에 있어서, 원료투입구(6)가 마련되어 있으며 내부 측벽이 3~10°의 기울기를 갖는 수직소성로(7)와, 상기 수직소성로(7)로 압축공기를 공급하는 송풍팬(1)과, 상기 수직소성로(7)로 공급되는 메인 공기의 공급량을 조절하기 위한 공기조절밸브(5)와, 상기 수직소성로(7) 내의 골재의 부유대역을 조절하기 위해 상기 수직소성로(7)의 화염 가장자리로 주입되는 보조공기를 공급하는 보조공기 조절밸브(4)와, 상기 공기조절밸브(5)에서 공급되는 메인 공기를 수직소성로(7) 외부로 배출시켜 상기 수직소성로(7)의 인공 경량골재가 수직소성로(7) 외부로 배출되도록 하는 배기팬(15)과, 상기 수직소성로(7)에서 배출된 인공 경량골재를 냉각시키는 열교환장치(12)와, 상기 열교환장치(12)에 의해 냉각된 인공 경량골재를 포집하는 포집장치와, 상기 수직소성로(7) 내의 골재의 상태를 확인할 수 있도록 수직소성로에 일정간격으로 이격되어 수직으로 배열 형성되어 있는 창(8)과, 상기 수직소성로(7)의 상단에 부착되어 수직소성로(7)의 내부를 촬영하는 카메라(10)와, 상기 카메라(10)로부터 출력되는 촬영신호를 화면상에 출력하는 출력장치(11)와, 상기 수직소성로(7) 내의 온도를 감지할 수 있도록 상기 수직소성로(7) 내의 측벽에 일정간격으로 이격되어 수직으로 배열 형성되어 있는 열전대(9)로 구성되는 것을 특징으로 하는 인공경량 세골재 제조를 위한 수직 소성장치.
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