KR101639731B1 - 저회를 이용한 경량골재 제조방법 및 이에 의해 제조된 경량골재, 건설용 콘크리트 및 모르타르 자재 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 저회를 이용한 경량골재 제조방법은, 길이 방향으로 길게 형성되며, 내부에 소성공간이 형성된 소성로에 순수 저회로 구성된 원재료를 투입하는 단계, 상기 소성로를 회전시키고, 상기 원재료를 상기 소성공간의 일단부에서 타단부로 이동시키며 가열하는 단계, 상기 소성로에 의해 가열된 원재료를 냉각장치로 이송시키는 단계, 상기 냉각장치로 상기 원재료를 냉각시키는 단계 및 상기 냉각장치에 의해 냉각된 원재료를 후처리하는 단계를 포함한다.

Description

저회를 이용한 경량골재 제조방법 및 이에 의해 제조된 경량골재, 건설용 콘크리트 및 모르타르 자재{Manufacturing Method of Light Weight Aggregate Using Bottom Ash and Light Weight Aggregate, Construction Concrete and Mortar Materials Manufactured by the Same}

본 발명은 저회를 이용한 경량골재 제조방법 및 이에 의해 제조된 경량골재, 건설용 콘크리트 및 모르타르 자재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 첨가 재료 없이도 순수 저회로 구성된 원재료를 이용하여 경량골재를 제조할 수 있는 경량골재 제조방법 및 이에 의해 제조된 경량골재, 건설용 콘크리트 및 모르타르 자재에 관한 것이다.

현재 국내에서 생산되는 전력의 대부분은 화력발전소에서 생산되고 있으며, 이에 따라 화력발전을 위한 석탄이 대량 소비되고 있다.

그리고 이와 같은 석탄의 연소 후에는 석탄재가 다량 발생하게 되며, 이는 비회(Fly Ash) 및 저회(Bottom Ash)로 구분될 수 있다.

상기 비회의 경우 전체 석탄재의 대부분을 차지하며, 시멘트 원료로 정제되어 토목 건축자재로 널리 사용되나, 상기 저회의 경우 비회와 같이 재사용하기가 용이하지 않아 일반적으로 매립 처리되고 있다.

하지만, 최근에는 매립지가 점차 부족해지고 있으며, 또한 저회의 비산 등으로 인한 대기오염 등 환경 문제의 대두로 인해 종래와 같이 저회를 매립하는 것이 더욱 어려워지고 있는 추세이다.

따라서 저회의 재사용을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있으나, 현재까지는 저회를 단독적으로 사용하여 재사용하는 방법은 제시되지 않고 있으며, 저회와 비회를 혼합하거나, 저회의 전처리를 통해 재사용이 가능하도로 하는 방법만이 제시되고 있다.

다만, 이와 같은 저회의 전처리 과정은 매우 복잡하여, 그 처리 과정이 시간이 장기간에 걸쳐 이루어지고, 각종 설비의 확충을 위한 비용이 과도하게 소요되는 문제가 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국공개특허 제10-2012-0067364호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 순수 저회를 원재료로 하여 별도의 전처리 과정 및 기타 재료의 혼합 없이도 저회를 재활용할 수 있도록 하기 위한 경량골재 제조방법을 제공하기 위함이다.

발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저회를 이용한 경량골재 제조방법은, 길이 방향으로 길게 형성되며, 내부에 소성공간이 형성된 소성로에 순수 저회로 구성된 원재료를 투입하는 단계, 상기 소성로를 회전시키고, 상기 원재료를 상기 소성공간의 일단부에서 타단부로 이동시키며 가열하는 단계, 상기 소성로에 의해 가열된 원재료를 냉각장치로 이송시키는 단계, 상기 냉각장치로 상기 원재료를 냉각시키는 단계 및 상기 냉각장치에 의해 냉각된 원재료를 후처리하는 단계를 포함한다.

그리고 상기 원재료를 투입하는 단계는, 상기 원재료를 상기 소성로의 단면 상 편심된 위치에 투입하는 것으로 할 수 있다.

또한 상기 원재료를 투입하는 단계는, 상기 원재료를 상기 소성로의 회전 방향에 대응되는 벡터 성분을 가지는 방향으로 투입하는 것으로 할 수 있다.

그리고 상기 소성로는 기울기를 가변할 수 있도록 형성되며, 상기 원재료를 투입하는 단계 이전에는, 상기 소성로의 기울기 각도를 상기 원재료의 투입량에 반비례하도록 조절하는 기울기 조절단계가 더 포함될 수 있다.

또한 상기 소성로는 회전 속도를 가변할 수 있도록 형성되며, 상기 원재료를 투입하는 단계 이전에는, 상기 소성로의 회전 속도를 상기 원재료의 투입량에 반비례하도록 조절하는 회전 속도 조절단계가 더 포함될 수 있다.

그리고 상기 원재료를 가열하는 단계는, 상기 소성로를 0.2~2.5rpm으로 회전시키는 것으로 할 수 있다.

또한 상기 원재료를 가열하는 단계는, 상기 소성로의 양단부로부터 상기 소성로의 중심부로 갈수록 온도가 증가되도록 하여 상기 원재료를 다단 가열하는 것으로 할 수 있다.

그리고 상기 원재료를 가열하는 단계는, 상기 소성로의 양단부 온도를 300~500°C로 형성하고, 상기 소성로의 중심부 온도를 800~1200°C로 형성하는 것으로 할 수 있다.

또한 상기 원재료를 가열하는 단계는, 상기 소성로의 회전 방향을 소정 주기에 따라 변경하는 것으로 할 수 있다.

그리고 상기 냉각장치는 상기 소성로의 하부에 위치되며, 상기 원재료를 냉각장치로 이송시키는 단계는, 상기 소성로에서 배출되는 원재료를 상기 냉각장치로 낙하시키는 것으로 할 수 있다.

또한 상기 원재료를 냉각장치로 이송시키는 단계는, 냉풍발생장치로 냉풍을 상기 낙하하는 원재료 측에 분사하는 것으로 할 수 있다.

그리고 상기 냉풍발생장치는 상기 원재료의 낙하 경로 둘레를 따라 복수 개가 구비되며, 상기 원재료를 냉각장치로 이송시키는 단계는, 상기 낙하하는 원재료의 둘레 방향으로부터 냉풍을 동시 분사하는 것으로 할 수 있다.

또한 상기 원재료를 후처리하는 단계는, 상기 원재료를 입도분리유닛으로 입도에 따라 분리하는 과정 및 상기 원재료를 파쇄유닛으로 파쇄하는 과정을 포함하는 것으로 할 수 있다.

그리고 상기 원재료를 파쇄하는 과정은, 상기 원재료를 입도에 따라 분리하는 과정의 전후 중 적어도 어느 하나의 시점에 수행되는 것으로 할 수 있다.

또한 상기 원재료를 입도에 따라 분리하는 과정 및 상기 원재료를 파쇄하는 과정은 동시에 수행되는 것으로 할 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 저회를 이용한 경량골재 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 별도의 전처리 과정 및 비회 등 기타 재료의 혼합 없이도 순수 저회를 원재료로 하여 경량골재를 제조할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 경량골재 제조에 소요되는 시간이 크게 단축되어 수율을 증대시키고, 저회의 재사용율을 보다 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

셋째, 저회의 전처리를 위한 설비가 요구되지 않으므로, 전체 제조장치를 확충하기 위한 비용이 크게 감소될 수 있는 장점이 있다.

넷째, 보다 우수한 품질의 경량골재를 제조할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 화력발전소에서 석탄재가 발생하는 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법의 각 단계를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템을 개략적으로 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성장치의 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로의 구조를 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로에 원재료를 공급하는 모습을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로의 구동 양태를 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로의 제1형태를 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로의 제2형태를 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로의 제3형태를 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 회전유닛의 구동 모습을 나타낸 도면;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 냉풍발생장치로 원재료를 1차 냉각시키는 모습을 나타낸 도면;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 파쇄유닛 및 입도분리유닛으로 후처리를 수행하는 모습을 나타낸 도면;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법에 의해 제조된 경량골재의 사진;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법에 의해 소성되기 이전의 저회 성분을 나타낸 도표;
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법에 의해 소성된 이후의 저회 성분을 나타낸 도표; 및
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법에 있어서, 경량골재 제조 과정을 관제하기 위한 모니터링화면을 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 화력발전소에서 석탄재가 발생하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화력발전소(P)에서 석탄 등의 연료를 이용하여 전력을 생산하게 되며, 이와 같은 석탄이 연소된 이후에는 석탄재(A)가 발생하게 된다. 그리고 이는 그 성분에 따라 비회 및 저회로 분류될 수 있다.

본 발명에서는 이와 같은 석탄재 중 저회만을 선별하여, 별도의 전처리 및 기타 재료의 혼합 과정 없이 경량골재를 제조하는 방법과, 그 제조시스템을 제공한다. 이하에서는 이와 같은 경량골재 제조방법 및 제조시스템에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법의 각 단계를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법은, 길이 방향으로 길게 형성되며, 내부에 소성공간이 형성된 소성로에 순수 저회로 구성된 원재료를 투입하는 단계(S10)와, 상기 소성로를 회전시키고, 상기 원재료를 상기 소성공간의 일단부에서 타단부로 이동시키며 가열하는 단계(S20)와, 상기 소성로에 의해 가열된 원재료를 냉각장치로 이송시키는 단계(S30)와, 상기 냉각장치로 상기 원재료를 냉각시키는 단계(S40)와, 상기 냉각장치에 의해 냉각된 원재료를 후처리하는 단계(S50)를 포함한다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템은, 소성장치(100)와, 냉각장치(200)와, 후처리장치를 포함한다.

상기 소성장치(100)는 길이 방향으로 길게 형성되며, 내부에 소성공간이 형성되어, 순수 저회로 구성된 원재료를 상기 소성공간의 일단부에서 타단부로 이동시키며 가열하는 소성로와, 상기 소성로를 어느 일 방향으로 회전시키는 회전유닛을 포함한다.

그리고 상기 냉각장치(200)는 상기 소성로로부터 배출된 원재료를 전달받아 냉각시키는 구성요소이며, 상기 후처리장치는 상기 냉각장치에 의해 냉각된 원재료를 후처리하는 구성요소로서, 본 도면에 도시된 입도분리장치(300) 외 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도 2의 경량골재 제조방법에 따라 도 3의 경량골재 제조시스템을 이용하여 경량골재(10)를 제조할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 경량골재 제조방법의 각 단계 및 경량골재 제조시스템의 각 구성요소에 대해 세부적으로 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성장치(100)의 모습을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로(110)의 구조를 나타낸 도면이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 소성장치(100)는 소성로(110)와, 회전유닛(120)을 포함한다.

상기 소성로(110)는 길이 방향으로 길게 형성되며, 내부에 소성공간(S)이 형성되어, 순수 저회로 구성된 원재료(5)를 상기 소성공간(S)의 일단부에서 타단부로 이동시키며 가열하게 된다.

이때, 원재료(5)인 순수 저회는 발전소에서 수거한 저회로서, 경우에 따라서 습식과 건식으로 나누어질 수 있다. 그러나 습식과 건식으로 나누어진다고 하여 저회를 구성하는 다른 화학적 성분이 포함되는 것이 아니라 순수 저회가 포함하고 있는 수분의 양의 차이에 불과하다.

따라서 경우에 따라 후술하는 바와 같이 상기 소성로(110)에 원재료를 투입하기 전에 건조하여 습식 저회를 건식 저회로 변경하는 것 또한 원재료(5) 순수 저회에 포함된다고 할 것이며, 이와 같이 본 발명은 원재료(5)를 순수 저회로 한다는 점에서 이하 구성요소의 구성 및 작용들이 저회를 이용한 경량골재를 제조하는 다른 장치들과는 확연히 다른 점이라 할 것이다.

그리고 상기 회전유닛(120)은 상기 소성로(110)를 일 방향 또는 타 방향으로 회전시킬 수 있도록 구비되며, 이에 따라 상기 원재료(5)는 상기 소성로(110)의 회전에 의해 상기 소성로(110)의 내면을 따라 상승 및 낙하를 반복하게 된다.

이 과정에서 상기 원재료(5)는 점차 상기 소성로(110)의 일단부로부터 타단부로 이동하게 되고, 상기 소성로(110) 내부의 고온에 의해 소성된다.

본 실시예에서 상기 소성로(110)는, 투입부(130)와, 배출부(140)를 포함한다. 상기 투입부(130)는 상기 소성로(110)의 일단부에 구비되어, 상기 원재료(5)를 상기 소성공간(S) 내측으로 투입할 수 있도록 구비되며, 상기 배출부(140)는 상기 소성로(110)의 타단부에 구비되어, 상기 원재료(5)를 상기 소성공간(S)으로부터 배출할 수 있도록 구비된다.

그리고 본 실시예에서 상기 투입부(130)는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 소성로(110)의 단면 상 편심된 위치에 구비된다. 이와 같이 하는 이유는, 상기 투입부(130)를 통해 소성공간(S) 내측으로 공급되는 원재료(5)가 상기 소성로(110)의 내면에 최초 접촉 시 회전에 따라 수평 방향으로 이동하는 거리를 증가시키도록 하기 위해서이다. 상기 투입부(130)가 상기 소성로(110)의 회전 방향의 반대 측으로 편심되는 위치에 구비되도록 할 경우, 상기 원재료(5)의 이동 거리를 보다 증가시킬 수 있을 것이다.

또한 상기 투입부(130)는 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 원재료(5)의 투입 경로를 형성하며, 상기 투입경로는 상기 소성로(110)의 회전축(C)에 대해 경사지게 형성된다. 특히 본 실시예에서 상기 투입경로는 전방이 상기 소성로(110)의 회전 방향에 대응되는 방향 측으로 경사지게 형성되며, 이와 같이 하는 이유는 상기 원재료(5)가 상기 소성로(110)에 접촉 시 상기 소성로(110)의 회전에 따른 관성에 의해 수평 방향으로 이동하는 거리를 증가시키도록 하기 위해서이다.

즉 상기 원재료(5)를 투입하는 방향에 대응되는 방향벡터(V₃)가 상기 소성로의 회전 방향에 대응되는 벡터 성분(V₁)과, 상기 원재료(5)의 진행 방향에 대응되는 벡터 성분(V₂)으로 분해될 경우, 상기 원재료(5)가 상기 소성로(110)의 회전에 따른 관성에 의해 수평 방향으로 이동하는 거리가 증가될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로(110)의 구동 양태를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 소성로(110)는 소정 각도(θ₁)만큼 기울어지도록 형성되어, 일단부(R₁)에서 상기 타단부(R₃) 방향으로 갈수록 하향 경사지게 형성된다. 이에 따라 상기 소성공간(S)에 투입된 원재료는 상기 소성로(110)의 회전에 따라 타단부(R₃) 방향으로 점차 이동하게 된다.

본 실시예의 경우 상기 소성로(110)를 지지하는 회전유닛(120), 도 4 참조)이 상기 소성로(110)의 길이 방향을 따라 복수 개가 구비되며, 각 회전유닛(120)의 높이는 상기 소성로(110)의 타단부(R₃) 방향으로 갈수록 낮아지도록 형성되어, 상기 소성로(110)는 타단부(R₃) 측으로 하향 경사지도록 형성된다.

그리고 상기 소성로(110)는, 일단부(R₁) 및 타단부(R₃)에서 중심부(R₂)로 갈수록 온도가 증가되도록 형성될 수 있다. 따라서 상기 소성공간(S)에 투입된 원재료는 상기 소성로(110)의 일단부(R₁)에서 서서히 가열되며, 중심부(R₂)로 갈수록 보다 고온으로 소성되고, 타단부(R₃)에서 표면 온도를 낮춰 이후 냉각장치에서 냉각이 용이하게 이루어질 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 회전유닛(120)은 상기 소성로(110)를 0.2~2.5rpm으로 회전시키는 것으로 하였다. 그리고 상기 소성로(110)의 양단부(R₁, R₃)에서의 온도를 300~500°C로 형성하고, 상기 소성로(110)의 중심부(R-₂) 온도를 800~1200°C로 형성하였다. 이는 본 실시예에 의해 제한되지는 않으며, 다양한 조건에 따라 설정될 수 있음은 물론이다.

그리고 본 실시예와 달리, 상기 소성로(110)를 길이 방향을 따라 소정 구간으로 분할하고, 분할된 구간 별로 독립적으로 온도 제어를 수행할 수 있도록 할 수도 있을 것이다.

한편 이와 같이 원재료를 가열하는 단계에서, 상기 소성로(110)의 회전 방향을 소정 주기에 따라 변경하도록 할 수도 있다. 이와 같이 하는 이유는 상기 원재료의 소성 시 원재료가 회전되는 방향을 다양하게 하여, 전체 부피에 걸쳐 고르게 가열될 수 있도록 하기 위해서이다.

또한 상기 소성로(110)는, 기울기와 회전 속도를 가변할 수 있도록 형성될 수 있다. 이에 따라 원재료를 투입하는 단계 이전에는, 상기 소성로(110)의 기울기 각도와 회전 속도 중 적어도 어느 하나를 상기 원재료의 투입량에 반비례하도록 조절하도록 할 수 있다.

즉 원재료의 투입량이 기준 투입량 이상인 경우, 소성 시 열이 다량의 원재료에 분산되어 충분한 소성이 이루어지지 못할 수 있으며, 원재료의 투입량이 기준 투입량 이하인 경우, 소성 시 열이 소량의 원재료에 집중되어 과도하게 소성될 가능성이 있다. 따라서 상기 소성로의 기울기 각도와 회전 속도 중 적어도 어느 하나를 상기 원재료의 투입량에 반비례하도록 미리 조절하여, 이와 같은 현상을 방지할 수 있을 것이다.

한편 상기 소성로(110)는 기본적으로 단면이 원형으로 형성되어, 상기 원재료가 소성로(110)의 내면을 따라 구르도록 형성될 수 있으나, 상기 소성로(110)의 내면에는 소성 효과를 보다 증대시키기 위한 블레이드가 더 구비될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로의 제1형태를 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 소성로(110)의 제1형태는, 상기 소성로(110)의 내면 둘레를 따라 돌출 형성된 복수의 블레이드(112)를 포함한다. 즉 상기 블레이드(112)는 상기 소성로(110)의 내면으로부터 상기 소성공간(S) 측으로 돌출되도록 복수 개가 구비된다.

이와 같이 블레이드(112)가 형성되는 경우, 소성공간(S)의 원재료를 보다 높은 위치까지 끌어 올릴 수 있으므로, 소성 효과를 보다 향상시킬 수 있으며, 원재료의 처리량을 증가시킬 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로의 제2형태를 나타낸 도면이다.

도 9에 도시된 소성로(110)의 제2형태는, 전술한 제1형태와 마찬가지로 상기 소성로(110)의 내면 둘레를 따라 돌출 형성된 복수의 블레이드(112)를 포함하나, 상기 블레이드(112)의 끝단에는 상기 소성로(110)의 회전 방향 측으로 경사진 경사면(114)이 더 형성된다.

이와 같이 블레이드(112)의 끝단에 경사면(114)을 형성하는 이유는, 원재료가 상기 블레이드(112) 상에 과도하게 오랜 시간 동안 안착된 상태를 유지하는 것을 방지하기 위해서이다. 즉 원재료가 블레이드(112) 상에 멈춰 있는 상태로 오래 지속될 경우 과도한 소성이 이루어질 수 있으므로, 이와 같이 경사면(114)을 형성하여 원재료의 신속한 탈락을 유도하였다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 소성로의 제3형태를 나타낸 도면이다.

도 10에 도시된 소성로(110)의 제3형태는, 전술한 제1형태와 마찬가지로 상기 소성로(110)의 내면 둘레를 따라 돌출 형성된 복수의 블레이드(112)를 포함하나, 상기 블레이드(112)는 상기 소성로(110)의 내면으로부터 상기 소성로(110)의 회전축을 연결한 가상연결선(L)에 대해, 상기 소성로(110)의 회전 방향과 반대 방향으로 연장되어 상기 가상연결선(L)과 소정 각도(θ₂)를 이루는 것이 다르다.

이와 같이 블레이드(112)의 경사각을 제1형태와 다르게 형성한 이유는, 전술한 제2형태와 같이 원재료가 상기 블레이드(112) 상에 과도하게 오랜 시간 동안 안착된 상태를 유지하는 것을 방지하기 위해서이다. 즉 제3형태의 블레이드(112)는 동일 위치 상에서 제1형태의 블레이드에 비해 급한 경사각을 가지므로, 원재료가 신속하게 탈락될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 소성로(110)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 회전유닛(120)의 구동 모습을 나타낸 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 회전유닛(120)은 구동부(122)를 포함하며, 상기 구동부(122)는 회전휠(124)과, 구동모듈(126)을 포함한다.

상기 회전휠(124)은 상기 소성로(110, 도 4 참조)와 접촉되어 회전함에 따라 상기 소성로(110)를 회전시키는 구성요소이며, 회전 속도를 가변시킬 수 있도록 형성될 수도 있다.

그리고 상기 구동모듈(126)은 틸팅 가능하게 형성되며, 리니어 액추에이터 등에 의해 높이 조절이 가능하도록 형성되고, 이에 따라 상기 소성로의 기울기를 가변시킬 수 있도록 형성된다.

이상과 같이 본 발명은 소성장치의 소성로(110)에 의해 원재료를 가열 및 소성하게 되며, 이후 소성로(110)에 의해 가열된 원재료를 냉각장치로 이송시키는 단계와, 냉각장치로 상기 원재료를 냉각시키는 단계가 수행된다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 냉풍발생장치(150)로 원재료를 1차 냉각시키는 모습을 나타낸 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 냉각장치(200)는 상기 소성로의 하부에 위치되며, 특히 소성로의 배출부(140)는 배출구(142)를 통해 원재료(5)를 상기 소성로의 하측으로 낙하시키도록 형성되며, 이에 따라 원재료를 냉각장치(200)로 이송시키는 단계가 이루어진다.

다만, 이는 하나의 실시예로서, 본 실시예 외에도 상기 원재료의 이송 과정은 다양한 방법으로 이루어질 수 있음은 물론이다. 즉 상기 이송 과정은 컨베이어 등의 이송장치를 통해 이루어질 수도 있으며, 또는 별도의 이동수단을 통해 이루어질 수도 있음은 물론이다.

그리고 본 실시예의 경우, 상기 원재료(5)의 낙하 경로에 구비되어, 상기 낙하하는 원재료(5) 측에 냉풍을 분사하는 냉풍발생장치(150)를 더 포함한다. 상기 냉풍발생장치(150)는 상기 원재료(5)가 상기 냉각장치(200)에 투입되기 전에 1차적으로 냉각을 수행하며, 상기 냉각장치(200)의 부담을 낮출 수 있다.

구체적으로 본 실시예의 경우 상기 냉풍발생장치(150)는 상기 원재료(5)의 낙하 경로 둘레를 따라 복수 개가 구비되어, 상기 복수의 냉풍발생장치(150)는 상기 낙하하는 원재료(5)의 둘레 방향으로부터 냉풍을 동시 분사하도록 형성된다.

이와 같이 하는 이유는 낙하하는 원재료(5)의 전방위에서 고르게 냉각을 수행하기 위함이며, 또한 원재료(5)가 일 방향의 냉풍에 의해 낙하 경로의 외측으로 이탈되는 것을 방지하기 위해서이다.

이후 냉각장치(200)에 원재료(5)가 투입되고, 상기 냉각장치(200)로 상기 원재료(5)를 냉각시키는 단계가 수행된다. 본 실시예와 같이 냉풍발생장치(150)가 구비될 경우에는 본 단계에서 2차적인 냉각이 수행될 것이나, 본 실시예와 달리 냉풍발생장치(150)가 구비되지 않는 경우에는 상기 냉각장치(200)에 의해 모든 냉각 과정이 수행될 것이다.

이와 같은 과정 이후에는, 상기 원재료(5)를 후처리하는 단계가 수행되며, 상기 후처리 단계에서는 다양한 공정이 포함될 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 원재료(5)를 후처리하는 단계는 상기 원재료를 입도분리유닛으로 입도에 따라 분리하는 과정과, 상기 원재료를 파쇄유닛으로 파쇄하는 과정을 포함한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조시스템에 있어서, 파쇄유닛(250) 및 입도분리유닛(300)으로 후처리를 수행하는 모습을 나타낸 도면이다.

상기 입도분리유닛(300)은 상기 냉각 단계를 거친 원재료(5)를 입도에 따라 분리하는 구성요소이며, 상기 파쇄유닛(250)은 상기 원재료(5)를 파쇄하는 구성요소이다.

즉 상기 원재료(5)는 목적에 따라 상기 파쇄유닛(250)으로 파쇄하여 보다 작은 입도를 가지도록 할 수 있으며, 원래의 입도를 유지하고자 할 경우에는 상기 파쇄유닛(250)을 생략하거나, 바이패스하도록 할 수 있다.

그리고 상기 입도분리유닛(300)은 상기 원재료(5)를 입도의 크기에 따라 복수의 군으로 분리하게 되고, 이에 따라 분리된 원재료(5)는 최종적인 경량골재로서 활용된다. 이와 같은 경량골재는 이후 콘크리트 자재 등 건축 및 토목 자재로서 다방면에 활용될 수 있다.

한편 상기 파쇄유닛(250)은, 상기 입도분리유닛(300)을 거치기 이전뿐 아니라, 상기 입도분리유닛(300)을 거친 이후의 원재료(5)를 파쇄하도록 할 수 있다. 즉 상기 파쇄유닛(250)은 상기 원재료(5)의 이송 경로 중, 상기 입도분리유닛(300)의 전후 중 적어도 어느 일측에 구비될 수 있으며, 이에 따라 보다 다양한 입도의 경량골재를 제조할 수 있다.

또는 본 실시예와 달리, 상기 파쇄유닛(250) 및 상기 입도분리유닛(300)은 일체로 형성될 수도 있으며, 이와 같은 경우 파쇄와 동시에 입도에 따른 경량골재의 분리를 수행할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법에 의해 제조된 경량골재의 사진이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 전술한 각 과정을 거쳐 경량골재가 제조될 수 있으며, 전술한 입도분리유닛(300)의 작용에 따라 도면에서 구분해 놓은 바와 같이 경량골재의 크기를 달리 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 별도의 전처리 과정 및 비회 등 기타 재료의 혼합 없이도 순수 저회를 원재료로 하여 경량골재를 제조할 수 있어 수율을 증대시킴은 물론, 저회의 재사용율을 보다 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 저회의 전처리를 위한 설비가 요구되지 않으므로, 전체 제조장치를 확충하기 위한 비용이 크게 감소될 수 있는 장점이 있다.

그리고 별도로 사진이나 도면을 첨부하지는 않았지만, 제조된 경량골재는 콘크리트 및 모르타르 자재 등 다양한 건축, 토목 자재로서 활용될 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법에 의해 소성되기 이전의 저회 성분을 나타낸 도표이며, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법에 의해 소성된 이후의 저회 성분을 나타낸 도표이다.

도 15 및 도 16의 도표에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 소성된 경량골재는 소성 전에 비해 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O 등 건축, 토목 자재로서의 주요 성분의 함량이 크게 증가된 것을 확인할 수 있다. 즉 건축, 토목 자재로서의 특성이 향상되는 것은 물론, 종래의 자재에 비해 경량화를 실현할 수 있다.

한편 본 명세서에서 설명한 일련의 경량골재 제조방법은, 관제서버를 통해 그 전체 과정이 모니터링될 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량골재 제조방법에 있어서, 경량골재 제조 과정을 관제하기 위한 모니터링화면을 나타낸 도면이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 관제서버에서는 경량골재의 제조 상황, 제조시스템의 현재 상태 등을 소정의 소프트웨어로서 모니터링이 가능하며, 뿐만 아니라 상기 제조시스템의 원격 제어를 수행할 수도 있음은 물론이다.

따라서 상기 제조시스템을 실시간으로 제어하여 보다 정밀하게 경량골재의 제조 조건을 조절할 수 있으며, 또한 공정에 이상이 발생할 경우 시스템의 중단 및 유지 보수 역시 용이하게 수행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

5: 원재료 10: 경량골재
100: 소성장치 110: 소성로
112: 블레이드 120: 회전유닛
122: 구동부 130: 투입부
140: 배출부 150: 냉풍발생장치
200: 냉각장치 250: 파쇄유닛
300: 입도분리유닛

Claims (17)

1. 길이 방향으로 길게 형성되며, 내부에 소성공간이 형성된 소성로에 순수 저회로 구성된 원재료를 투입하는 단계;
   회전유닛을 이용하여 상기 소성로를 회전시키고, 상기 원재료를 상기 소성공간의 일단부에서 타단부로 이동시키며 가열하는 단계;
   상기 소성로에 의해 가열된 원재료를 상기 소성로의 하부에 이격되어 위치된 냉각장치 방향으로 낙하시키는 단계;
   상기 원재료의 낙하 경로 둘레를 따라 복수 개가 구비된 냉풍발생장치로, 상기 낙하하는 원재료의 둘레 방향으로부터 냉풍을 동시 분사하여 상기 원재료를 1차 냉각시켜 상기 냉각장치의 부담을 낮추는 동시에 상기 원재료가 상기 낙하 경로의 외측으로 이탈되는 것을 방지하는 단계;
   상기 냉각장치로 낙하된 상기 원재료를 2차 냉각시키는 단계; 및
   상기 냉각장치에 의해 냉각된 원재료를 후처리하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 회전유닛은,
   틸팅 및 높이 조절 가능하게 형성되어 상기 소성로의 기울기를 가변시킬 수 있도록 형성된 구동모듈; 및
   상기 소성로와 접촉되어 회전함에 따라 상기 소성로를 회전시키되, 상기 소성로의 회전 속도를 가변시킬 수 있도록 형성된 회전휠;
   을 포함하고,
   상기 원재료를 투입하는 단계 이전에는,
   상기 소성로의 기울기 각도를 상기 원재료의 투입량에 반비례하도록 조절하는 기울기 조절단계; 및
   상기 소성로의 회전 속도를 상기 원재료의 투입량에 반비례하도록 조절하는 회전 속도 조절단계;
   가 더 포함되는 경량골재 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 원재료를 투입하는 단계는,
   상기 원재료를 상기 소성로의 단면 상 편심된 위치에 투입하는 것으로 하는 경량골재 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 원재료를 가열하는 단계는,
   상기 소성로를 0.2~2.5rpm으로 회전시키는 것으로 하는 경량골재 제조방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 원재료를 가열하는 단계는,
   상기 소성로의 양단부로부터 상기 소성로의 중심부로 갈수록 온도가 증가되도록 하여 상기 원재료를 다단 가열하는 것으로 하는 경량골재 제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 원재료를 가열하는 단계는,
   상기 소성로의 양단부 온도를 300~500°C로 형성하고,
   상기 소성로의 중심부 온도를 800~1200°C로 형성하는 것으로 하는 경량골재 제조방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 원재료를 후처리하는 단계는,
    상기 원재료를 입도분리유닛으로 입도에 따라 분리하는 과정; 및
    상기 원재료를 파쇄유닛으로 파쇄하는 과정;
    을 포함하는 것으로 하는 경량골재 제조방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 원재료를 파쇄하는 과정은,
    상기 원재료를 입도에 따라 분리하는 과정의 전후 중 적어도 어느 하나의 시점에 수행되는 것으로 하는 경량골재 제조방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 원재료를 입도에 따라 분리하는 과정 및 상기 원재료를 파쇄하는 과정은 동시에 수행되는 것으로 하는 경량골재 제조방법.
16. 제1항, 제2항, 제6항 내지 제8항, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 경량골재 제조방법에 의해 제조된 경량골재.
17. 제1항, 제2항, 제6항 내지 제8항, 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 경량골재 제조방법에 의해 제조된 경량골재를 포함하는 콘크리트 또는 모르타르 자재.

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