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Title:
METHOD FOR MANUFACTURING COAL BRIQUETTES AND APPARATUS FOR MANUFACTURING COAL BRIQUETTES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/163679
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for manufacturing coal briquettes according to one embodiment of the present invention comprises: a step of preparing coal; a step of drying the coal; a post-drying moisture measurement step for measuring the moisture content contained in the dried coal; a step of providing a mixture by mixing the dried coal with at least one of a curing agent and a binder; and a step of manufacturing coal briquettes by molding the mixture. In the step of providing a mixture, moisture is added so that the moisture content measured in the post-drying moisture measurement step reaches a preset target value of moisture content.

Inventors:
KANG, Yong Soo (6261, Donghaean-ro, Nam-gu, Pohang-si Gyeongsangbuk-do, 37859, KR)
Application Number:
KR2016/003261
Publication Date:
October 13, 2016
Filing Date:
March 30, 2016
Export Citation:
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Assignee:
POSCO (6261, Donghaean-ro Nam-gu, Pohang-si, Gyeongsangbuk-do, 37859, KR)
International Classes:
C10L5/14
Foreign References:
KR20120009141A2012-02-01
KR101405478B12014-06-11
KR20120009143A2012-02-01
KR100910513B12009-07-31
KR100905581B12009-07-02
Attorney, Agent or Firm:
YOU ME PATENT AND LAW FIRM (115 Teheran-ro, Gangnam-gu, Seoul, 06134, KR)
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Claims:
【특허청구범위】

【청구항 1】

석탄을 준비하는 단계 ;

상기 석탄을 건조하는 단계 ;

건조된 석탄에 포함된 수분의 함량을 측정하는 건조 후 수분 측정 단계;

상기 건조된 석탄과, 경화제 및 바인더 중 1종 이상을 흔합하여 흔합물을 제공하는 단계 ; 및

상기 흔합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계;

를 포함하고,

상기 흔합물을 제공하는 단계에서, 상기 건조 후 수분 측정 단계에서 측정된 수분의 함량으로부터 기설정된 수분의 함량의 목표값에 도달하도록 수분을 첨가하는 성형탄의 제조 방법 .

【청구항 2】

제 1항에 있어서,

상기 석탄을 건조'하는 단계 이전에, 준비된 석탄에 포함된 수분의 함량을 측정하는 건조 전 수분 측정 단계를 더 포함하는 성형탄의 제조 방법.

【청구항 3]

제 1항에 있어서,

상기 석탄을 건조하는 단계에서, 전체 석탄 100 중량 ¾)에 대하여 수분을 5 내지 8 중량 % 함유하도록 건조하는 성형탄의 제조 방법 .

【청구항 4】

제 1항에 있어서,

상기 목표값은 전체 석탄 100 중량 %에 대하여 수분을 6 내지 8 중량 ¾ 포함하는 것인 성형탄의 제조 방법 .

【청구항 5]

제 1항에 있어서,

건조된 석탄과, 경화제 및 바인더 중 1종 이상을 흔합하여 흔합물을 제공하는 단계는 상기 건조된 석탄과 상기 경화제를 혼합하여 제 1 흔합물을 제공하는 단계 및 상기 제 1 흔합물과 상기 바인더를 흔합하여 게 2 흔합물을 제공하는 단계를 포함하고,

상기 게 2 혼합물을 제공하는 단계에서, 측정된 수분의 함량으로부터 기설정된 수분의 함량의 목표값에 도달하도록 수분을 첨가하는 성형탄의 제조 방법 .

【청구항 6]

저 U항에 있어서,

상기 석탄을 준비하는 단계 이후에 석탄을 파쇄하는 단계를 더 포함하는 성형탄의 제조 방법 .

【청구항 7】

석탄을 저장하는 석탄 저장조;

상기 석탄 저장조에 연결되어, 석탄을 건조하는 건조기;

상기 건조기 후단에 설치된 건조기 후단 수분 측정 장치 ;

경화제가 저장된 경화제 저장조;

바인더가 저장된 바인더 저장조;

상기 건조기로부터 제공되는 건조된 석탄, 상기 경화제 저장조로부터 제공되는 경화제 및 상기 바인더 저장조로부터 제공되는 바인더를 흔합하여 흔합물을 제공하는 믹서 ;

상기 믹서 내에 설치된 수분 공급 노즐;

상기 건조기 후단 수분 측정 장치로부터 신호를 받아, 수분의 함량이 기설정된 목표값에 도달하도록 상기 수분 공급 노즐을 제어하는 제어부; 및 상기 믹서로부터 상기 흔합물을 제공받아 상기 흔합물을 성형하는 성형기;

를 포함하는 성형탄 제조 장치.

【청구항 8】

저 17항에 있어서,

상기 수분 공급 노즐이 상기 믹서 내에 복수개 설치된 성형탄 제조 장치.

【청구항 9】

제 7항에 있어서, 상기 건조기 전단에 설치된 건조기 전단 수분 측정장치를 더 포함하는 성형탄 제조 장치.

【청구항 10】

제 9항에 있어서,

상기 건조기 전단 수분 측정 장치로부터 신호를 받아, 수분의 함량이 전체 석탄 100 중량 에 대하여 수분을 5 내지 8 중량 %에 도달하도록 상기 건조기의 열량을 제어하는 건조기 제어부를 더 포함하는 성형탄 제조 장치. 【청구항 11】

저 V7항에 있어서,

상기 믹서는 제 1 믹서 및 제 2 믹서를 포함하고,

상기 제 1 믹서는 상기 경화제 저장조와 연결되고,

상기 제 2 믹서는 상기 바인더 저장조와 연결되고,

상기 수분 공급 장치는 상기 제 2 믹서에 설치된 성형탄 제조 장치 . [청구항 12】

제 7항에 있어서,

상기 석탄 저장조 및 상기 건조기 사이에 석탄을 파쇄하는 파쇄기를 더 포함하는 성형탄 제조 장치.

【청구항 13]

제 7항에 있어서,

상기 제어부는 상기 목표값을 전체 석탄 100 증량 %에 대하여 수분을

6 내지 8 중량 ¾>포함하도록 제어하는 성형탄의 제조 장치 .

Description:
【명세서】

【발명의 명칭】

성형탄의 제조 방법 및 성형탄의 제조 장치 【기술분야】

성형탄의 제조 방법 및 성형탄의 제조 장치에 관한 것이다. 구체적으로는 냉간강도 편차가 저감된 성형탄의 제조 방법 및 성형탄의 제조 장치에 관한 것이다. 【발명의 배경이 되는 기술】

용융환원제철법에서는 철광석을 환원하는 환원로와 환원된 철광석을 용융하는 용융가스화로를 사용한다. 용융가스화로에서 철광석을 용융하는 경우, 철광석을 용융할 열원으로서 성형탄을 용융가스화로에 장입한다. 여기서, 환원철은 용융가스화로에서 용융된 후, 용철 및 슬래그로 전환된 후 외부로 배출된다. 용융가스화로에 장입된 성형탄은 석탄충전층을 형성한다. 산소는 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 취입된 후 석탄층전층을 연소시켜서 연소 가스를 생성한다. 연소가스는 석탄층전층을 통하여 상승하면서 고온의 환원 가스로 전환된다. 고온의 환원가스는 용융가스화로의 외부로 배출되어 환원가스로서 환원로에 공급된다.

용철을 대량으로 제조하기 위하여 다량의 성형탄이 요구되므로 제조한 성형탄을 옥외에 야적한다. 이 경우 외부 층격에 의해 성형탄이 부서질 수 있으므로, 성형탄의 넁간강도를 높일 필요가 있다. 또한, 성형탄의 냉간강도의 편차가 큰 경우, 용융가스화로에서의 조업 변동을 일으킬 수 있으므로, 성형탄의 냉간강도의 편차를 저감시킬 필요가 있다.

【발명의 내용】

【해결하고자 하는 과제】

냉간강도가 우수하면서, 냉간강도의 편차가 저감된 성형탄의 제조 방법 및 성형탄의 제조 장치를 제공하고자 한다 .

【과제의 해결 수단】 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법은 석탄을 준비하는 단계, 석탄을 건조하는 단계, 건조된 석탄에 포함된 수분의 함량을 측정하는 건조 후 수분 측정 단계, 건조된 석탄과, 경화제 및 바인더 중

1종 이상을 흔합하여 흔합물을 제공하는 단계, 및 흔합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계를 포함한다. 흔합물을 제공하는 단계에서, 건조 후 수분 측정 단계에서 측정된 수분의 함량으로부터 기설정된 수분의 함량의 목표값에 도달하도록 수분을 첨가한다.

석탄을 건조하는 단계 이전에, 준비된 석탄에 포함된 수분의 함량을 측정하는 건조 전 수분 측정 단계를 더 포함할 수 있다.

석탄을 건조하는 단계에서, 전체 석탄 100 중량 에 대하여 수분을 4 내지 Ί 중량 % 함유하도록 건조할 수 있다. 또는 5 내지 8 증량 % 함유하도록 건조할 수 있다.

목표값은 석탄 100 중량 %에 대하여 수분을 6 내지 8 증량 % 포함하는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로 수분을 7 내지 8 중량 ¾ 포함하는 것 일 수 있다.

건조된 석탄과, 경화제 및 바인더 중 1종 이상을 흔합하여 흔합물을 제공하는 단계는 건조된 석탄과 경화제를 흔합하여 게 1 흔합물을 제공하는 단계 및 제 1 흔합물과 바인더를 흔합하여 제 2 흔합물을 제공하는 단계를 포함하고, 제 2 흔합물을 제공하는 단계에서, 측정된 수분의 함량으로부터 기설정된 수분의 함량의 목표값에 도달하도록 수분을 첨가할 수 있다.

석탄을 준비하는 단계 이후에 석탄을 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 장치는 석탄을 저장하는 석탄 저장조, 석탄 저장조에 연결되어, 석탄을 건조하는 건조기, 건조기 후단에 설치된 건조기 후단 수분 측정 장치, 경화제가 저장된 경화제 저장조, 바인더가 저장된 바인더 저장조 건조기로부터 제공되는 건조된 석탄, 경화제 저장조로부터 제공되는 경화제 및 바인더 저장조로부터 제공되는 바인더를 흔합하여 흔합물을 제공하는 믹서, 믹서 내에 설치된 수분 공급 노즐, 건조기 후단 수분 측정 장치로부터 신호를 받아, 수분의 함량이 기설정된 목표값에 도달하도록 수분 공급 노즐을 제어하는 제어부, 및 믹서로부터 흔합물을 제공받아 흔합물을 성형하는 성형기를 포함한다. 수분 공급 노즐이 믹서 내에 복수개 설치될 수 있다.

건조기 전단에 설치된 건조기 전단 수분 측정장치를 더 포함할 수 있다.

건조기 전단 수분 측정 장치로부터 신호를 받아, 수분의 함량이 전체 석탄 100 중량 %에 대하여 수분을 5 내지 8 중량 %에 도달하도록 건조기의 열량을 제어하는 건조기 제어부를 더 포함할 수 있다.

믹서는 제 1 믹서 및 제 2 믹서를 포함하고, 제 1 믹서는 경화제 저장조와 연결되고, 계 2 믹서는 바인더 저장조와 연결되고, 수분 공급 장치는 제 2 믹서에 설치될 수 있다.

석탄 저장조 및 건조기 사이에 석탄을 파쇄하는 파쇄기를 더 포함할 수 있다.

제어부는 목표값을 석탄 100 중량 %에 대하여 수분을 6 내지 8 중량 % 포함하도록 제어할 수 있다.

【발명의 효과】

석탄 중에 포함되는 수분을 일정하게 유지함으로써, 성형탄 냉간강도의 편차를 저감시킬 수 있다. 또한, 수분 변동에 따른 급격한 냉간강도의 편차를 최소함으로써 용선 생산을 담당하는 용융가스화로에서의 연료비를 저감할 수 있다.

【도면의 간단한 설명】

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 장치의 개략적인 도면이다.

도 3는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형탄의 제조 장치의 개략적인 도면이다.

도 4는 도 1에서 제조한 성형탄을 사용한 용철제조장치의 개략적인 도면이다.

도 5는 도 1에서 제조한 성형탄을 사용한 또 다른 용철제조장치의 개략적인 도면이다. 【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】

제 1, 제 2 및 제 3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및 /또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제 1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내쎄서 제 2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및 /또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및 /또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다 . 도 1의 성형탄의 제조 방법의 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 성형탄의 제조 방법을 다양하게 변형할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 성형탄의 제조 방법은 석탄을 준비하는 단계 (S10) , 석탄을 건조하는 단계 (S20) , 건조된 석탄에 포함된 수분의 함량을 측정하는 단계 (S30) , 건조된 석탄과, 경화제 및 바인더 중 1종 이상을 흔합하여 흔합물을 제공하는 단계 (S40) , 및 흔합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계 (S50)를 포함한다. 흔합물을 제공하는 단계 (S40)에서 수분의 함량이 기설정된 목표값에 도달하도록 수분을 첨가한다. 이외에, 필요에 따라 성형탄의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.

먼저, 단계 (S10)에서는 석탄을 준비한다. 일반적으로 석탄은 탄화도에 따라 탄소분이 약 6 。인 이탄, 약 70%인 아탄 및 갈탄, 약 70% 내지 80%인 아역청탄, 약 80% 내지 90%인 역청탄, 90%이상인 무연탄으로 구분된다. 석탄의 종류는 특별히 한정되지 아니하며, 단일탄 또는 다양한 석탄들을 흔합하여 사용할 수 있다.

단계 (S10) 이후, 석탄을 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. 품질의 편차를 줄이기 위해, 파쇄된 석탄 입자의 입도가 일정하도록 파쇄할 수 있으며, 구체적인 기준으로서, 5隱 이하의 입도가 90 wt% 내지 100 %가 되도록 파쇄할 수 있다.

다음으로 단계 (S20)에서는 석탄을 건조한다. 석탄을 건조하는 단계에서는 전체 석탄 100 중량 Mᅵ 대하여 수분 4 내지 7 중량 %를 함유하도록 건조할 수 있다. 또는 5 내지 8 중량 % 함유하도록 건조할 수 있다.

구체적으로는 단계 (S20) 전에, 단계 (S10)에서 준비된 석탄의 수분 함량을 측정하는 건조 전 수분 측정 단계를 더 포함할 수 있다. 건조 전 수분 측정 단계에서 측정된 수분의 함량으로부터 단계 (S20)에서 건조 열량 또는 건조 시간 둥을 조절하여 건조된 석탄 내의 수분 함량을 조절할 수 있다. 후술할 단계 (S30)에서 측정된 수분의 함량을 피드백 (Feedback) 받아 건조 열량 또는 건조 시간을 조절할 수도 있다.

건조 전 수분 측정 단계에서 준비된 석탄의 수분 함량을 측정하는 방법으로는 마이크로웨이브 조사 타입의 수분 측정계를 사용하거나, 또는 인력을 사용하여 직접 석탄을 샘플링한 후, 수동으로 측정하는 방식을 사용할 수 있다. 마이크로웨이브 조사 타입의 수분 측정계를 사용하는 방식은 실시간으로 측정할 수 있으나, 석탄의 입도, 석탄의 밀도 등의 조건에 의해 민감하게 반웅하여 신뢰도가 높지 않은 문제가 있다. 또한 인력을 사용하는 경우는 작업자간 편차가 존재하고, 작업자의 작업 부하를 유발하는 문제가 있다. 따라서, 단계 (S20)에서 석탄을 건조하고, 후술하는 단계 (S40)에서 수분을 첨가하지 않을 시, 석탄 간 수분 함유량의 편차가 커지게 된다.

다음으로, 단계 (S30)은 건조된 석탄에 포함된 수분의 함량을 측정하는 건조 후 수분 측정 단계이다. 구체적으로, 건조된 석탄의 수분 측정 방법으로는 통상적인 수분 측정계로 널리 활용되는 마이크로웨이브 조사 타입의 연속식 측정계 또는 작업자가 수동으로 건조된 석탄을 샘플링하여 건조기에 넣고 주기적으로 측정하는 방법을 사용할 수 있다. 다음으로, 단계 (S40)에서는 건조된 석탄과, 경화제 및 바인더 중 1종 이상을 흔합하여 흔합물을 제공한다.

경화제로는 CaO , Ca(0H) 2 , MgO , Mg(0H) 2 > Na 2 0, NaOH , K 2 0 , KOH 등을 사용할 수 있다. 흔합물 전체에 대하여 경화제의 양은 lwt¾ 내지 5wt¾>가 될 수 있다. 경화제의 양이 너무 적은 경우, 바인더와 경화제가 잘 결합되지 않아 제조되는 성형탄의 강도를 층분히 증대시킬 수 없다. 또한, 경화제의 양이 너무 많은 경우, 성형탄내의 회분이 많아져서 용융가스화로내에서 환원철의 용융에 필요한 열을 층분히 낼 수 없다. 따라서 경화제의 양을 전술한 범위로 조절한다.

바인더로는 당밀, 원당, 셀롤로오스, 전분 또는 비투멘 (bi tumen) 등을 사용할 수 있다. 바인더의 양은 전체 흔합물의 3wt% 내지 15wt%로 흔합할 수 있다. 바인더의 양이 너무 적은 경우, 성형탄의 강도가 악화될 수 있다. 또한, 바인더의 양이 너무 많은 경우, 미분탄과 바인더의 흔합시에 부착 등의 문제점이 발생한다. 따라서 바인더의 양을 전술한 범위로 조절한다.

단계 (S40)에서는 수분의 함량이 기설정된 목표값에 도달하도록 수분을 첨가한다. 구체적으로 단계 (S30)에서 측정한 수분의 함량으로부터, 기설정된 목표값에 도달하도록 부족분의 수분을 첨가한다. 이 때, 기설정된 목표값은 전체 석탄 100 증량 %에 대하여 수분을 6 내지 8 증량 % 포함하는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로 수분을 7 내지 8 중량 ¾> 포함하는 것이다. 석탄 내에 수분의 함량이 너무 적으면 층분한 넁간강도가 발현되지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 석탄 내에 수분의 함량이 너무 높으면 공급 장치에서 성형 를로 정상적인 공급이 어려우며, 저밀도의 곰보 성형탄이 발생하거나, 성형 롤에서 성형탄의 부착이 생기는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 목표값을 전술한 범위로 조절한다.

단계 (S40)은 건조된 석탄과 경화제를 흔합하여 제 1 흔합물을 제공하는 단계 및 제 1 흔합물과 바인더를 흔합하여 제 2 흔합물을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이처럼 흔합 단계를 2단계로 구분하여 보다 균일한 흔합물을 제조할 수 있다.

단계 (S40)을 2단계로 구분하여 흔합하는 경우, 석탄 간 수분 함량의 편차를 더욱 줄이기 위해, 제 2 흔합물을 제공하는 단계에서 수분을 첨가할 수 있다.

마지막으로 단계 (S50)에서는 흔합물을 성형하여 성형탄을 제조한다. 단계 (S40)을 2단계로 구분하여 흔합하는 경우, 제 2 흔합물을 성형하여 성형탄을 제조한다. 도 1에는 도시하지 않았지만, 상호 반대 방향으로 회전하는 쌍롤들 사이에 흔합물을 장입하여 포켓 형태, 또는 스트립 형태의 .성형탄을 제조할 수 있다. 그 결과, 우수한 열간강도 및 냉간강도를 가지는 성형탄을 제조할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 장치를 개략적으로 나타낸다 . 도 2의 성형탄의 제조 장치는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 성형탄의 제조 장치를 다양하게 변형할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 성형탄의 제조 장치는 석탄을 저장하는 석탄 저장조 ( 10), 석탄 저장조 ( 10)에 연결되어, 석탄을 건조하는 건조기 (40), 건조기 (40) 후단에 설치된 건조기 후단 수분 측정 장치 (50), 경화제가 저장된 경화제 저장조 (20), 바인더가 저장된 바인더 저장조 (30) ; 건조기 (40)로부터 제공되는 건조된 석탄, 경화제 저장조 (20)로부터 제공되는 경화제 및 바인더 저장조 (30)로부터 제공되는 바인더를 흔합하여 흔합물을 제공하는 믹서 (60) ; 믹서 (60) 내에 설치된 수분 공급 노즐 (70), 건조기 후단 수분 측정 장치 (50)로부터 신호를 받아, 수분의 함량이 기설정된 목표값에 도달하도록 수분 공급 노즐 (70)을 제어하는 제어부 (80) ; 및 믹서 (60)로부터 흔합물을 제공받아 흔합물을 성형하는 성형기 (90)를 포함한다. 도 2의 성형탄 제조 장치에 포함된 각 기기들의 구체적인 구조 및 작동 방법은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.

석탄 저장조 ( 10)는 석탄을 저장한다. 일반적으로 석탄은 탄화도에 따라 탄소분이 약 60%인 이탄, 약 70%인 아탄 및 갈탄, 약 70% 내지 8OT인 아역청탄, 약 80% 내지 90%인 역청탄, 9OT이상인 무연탄으로 구분된다. 석탄의 종류는 특별히 한정되지 아니하며, 단일탄 또는 다양한 석탄들을 흔합하여 사용할 수 있다.

석탄 저장조 ( 10) 및 건조기 (40) 사이에는 파쇄기가 추가로 설치될 수 있다. 파쇄기는 품질의 편차를 줄이기 위해, 파쇄된 석탄 입자의 입도가 일정하도록 파쇄할 수 있으며, 구체적인 기준으로서, 5mm 이하의 입도가 90 wt% 내지 100 %가 되도록 파쇄할 수 있다.

건조기 (40)는 석탄 저장조 ( 10)와 연결되어, 석탄 저장조 ( 10)에서 공급된 석탄을 건조한다. 파쇄기가 석탄 저장조 ( 10) 및 건조기 (40) 사이에 설치된 경우, 파쇄기로부터 공급된 석탄을 건조한다.

건조기 (40) 전단에는 저장된 석탄의 수분 함량을 측정하는 건조기 전단 수분 측정장치가 더 설치될 수 있으며 , 건조기 (40)의 열량을 제어하는 건조기 제어부가 더 설치될 수 있다. 건조기 제어부는 건조기 전단 수분 측정장치로부터 신호를 받아, 수분의 함량이 전체 석탄 100 중량 %에 대하여 수분을 5 내지 8 중량 % 함유하도록 건조기의 열량을 제어할 수 있다. 건조기 제어부는 전술한 건조기 전단 수분 측정장치와 함께 후술할 건조기 후단 수분 측정장치 (50)로부터 피드백 받아 건조기 (40)의 열량을 제어할 수 있다.

건조기 (40) 후단에는 건조된 석탄의 수분 함량을 측정하는 건조기 후단 수분 측정 장치 (50)이 설치된다. 건조기 후단 수분 측정 장치 (50)는 특별히 한정되지 아니하나, 통상적으로 수분 측정에 널리 활용되는 마이크로웨이브 조사 타입의 연속식 수분계 적외선 또는 중성자를 사용하는 연속식 수분계 또는 작업자의 수동 샘플링후 건조기에서 수분측정 등을 사용할 수 있다. 건조기 후단 수분 측정 장치 (50)에서 측정된 수분 함량은 제어부 (80)로 전달되며, 제어부 (80)는 건조기 후단 수분 측정 장치 (50)로부터 신호를 받아, 수분와 함량이 기설정된 목표값에 도달하도록 수분 공급 노즐 (70)을 제어한다. 이 때 목표값은 전체 석탄 100 중량 %에 대하여 수분을 6 내지 8 중량 ¾>포함하는 것이다.

믹서 (60)는 건조기 (40)로부터 제공되는 건조된 석탄, 경화제 저장조 (20)로부터 제공되는 경화제 및 바인더 저장조 (30)로부터 제공되는 바인더를 흔합하여 흔합물을 제공한다. 또한 믹서 (60) 내에는 수분 공급 노즐 (70)이 설치되어 있으며, 수분 공급 노즐 (70)은 석탄 내의 수분 함량이 목표값에 도달하도록 수분을 첨가한다. 믹서 (60) 내의 석탄에 균일하게 수분을 공급하기 위해, 수분 공급 노즐 (70)은 복수개 설치될 수 있다.

믹서 (60)는 건조기 (40)로부터 제공되는 건조된 석탄 및 경화제 저장조 (20)로부터 제공되는 경화제를 흔합하여 제 1 흔합물을 제공하는 제 1 믹서 (61) 및 제 1 믹서 (61)로부터 제공되는 제 1 흔합물과 바인더 저장조 (30)로부터 제공되는 바인더를 흔합하여 게 2 흔합물을 제공하는 제 2 믹서 (62)를 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 믹서 (61)는 경화제 저장조 (20)와 연결되고, 제 2 믹서 (62)는 바인더 저장조 (30)와 연결된다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 성형탄의 제조 장치를 개략적으로 나타내며, 믹서 (60)가 제 1 믹서 (61) 및 제 2 믹서 (62)를 포함하는 일 예를 나타낸다. 제 1 믹서 (61) 및 제 2 믹서 (62)를 포함하는 경우, 석탄 간 수분 함량의 편차를 더욱 줄이기 위해, 수분 공급 노즐 (70)은 제 2 믹서 (62) 내에 설치될 수 있다.

성형기 (90)는 믹서 (60)로부터 흔합물을 제공받아 흔합물을 성형한다. 구체적으로 성형기 (90)는 상호 반대 방향으로 회전하는 쌍를들로 구성되며, 쌍롤들 사이에 흔합물을 장입하여 포켓 형태, 또는 스트립 형태로 성형할 수 있다. 도 4는 도 1에서 제조한 성형탄을 사용하는 용철제조장치 ( 100)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 용철제조장치 (100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 4의 용철제조장치 (100)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.

도 4의 용철제조장치 (100)는 용융가스화로 (110) 및 환원로 (120)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다. 환원로 (120)에는 철광석이 장입되어 환원된다. 환원로 (120)에 장입되는 철광석은 사전 건조된 후에 환원로 (120)를 통과하면서 환원철로 제조된다. 환원로 ( 120)는 충전층형 환원로로서, 용융가스화로로 (110)부터 환원가스를 공급받는다.

≡ 1의 제조 방법으로 제조한 성형탄은 용융가스화로 (110)에 장입되므로, 용융가스화로 (no)의 내부에는 석탄층전층이 형성된다. 용융가스화로 ( 110)의 상부에는 돔부 (101)가 형성된다. 즉, 용융가스화로 (110)의 다른 부분에 비해 넓은 공간이 형성되고, 여기에는 고온의 환원가스가 존재한다. 따라서 고온의 환원가스에 의해 돔부 (101)에 장입되는 성형탄이 쉽게 분화될 수 있다. 성형탄의 열분해 반웅에 의해 생성된 촤는 용융가스화로 (110)의 하부로 이동하여 풍구 ( 130)를 통해 공급되는 산소와 발열 반웅한다 . 그 결과, 성형탄은 용융가스화로 (110)를 고온으로 유지하는 열원으로서 사용될 수 있다. 한편, 촤가 통기성을 제공하므로, 용융가스화로 (110)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 환원로 (120)에서 공급된 환원철이 용융가스화로 (110)내의 석탄층전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과할 수 있다. 도 1의 제조 방법으로 제조된 성형탄은 수분 변동에 따른 급격한 냉간강도의 편차가 최소화되어, 용융가스화로 (110)에서의 연료비를 저감할 수 있다.

전술한 성형탄 이외에 괴상 탄재 또는 코크스를 필요에 따라 용융가스화로 (110)에 장입할 수도 있다. 용융가스화로 (110)의 외벽에는 풍구 ( 130)를 설치하여 산소를 취입한다. 산소는 석탄층전층에 취입되어 연소대를 형성한다. 성형탄은 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킬 수 있다.

도 5은 도 1에서 제조한 성형탄을 사용한 용철제조장치 (200)를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 용철제조장치 (200)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 5의 용철제조장치 (200)를 다양한 형태로 변형할 수 있다. 도 5의 용철제조장치 (200)의 구조는 도 4의 용철제조장치 (100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 용철제조장치 (200)는 용융가스화로 (110), 환원로 ( 122), 환원철 압축장치 ( 140) 및 압축 환원철 저장조 (150)를 포함한다. 여기서, 압축 환원철 저장조 ( 150)는 생략할 수 있다.

제조된 성형탄은 용융가스화로 ( 110)에 장입된다. 여기서, 성형탄은 용융가스화로 (110)에서 환원가스를 발생시키고 발생된 환원가스는 유동층형 환원로에 공급된다. 분철광석은 유동층을 가진 복수의 환원로들 (122)에 공급되고, 용융가스화로 (110)로부터 환원로들 ( 122)에 공급된 환원가스에 의해 유동되면서 환원철로 제조된다. 환원철은 환원철 압축장치 (140)에 의해 압축된 후 압축 환원철 저장조 (150)에 저장된다. 압축된 환원철은 압축 환원철 저장조 (150)로부터 용융가스화로 (110)에 공급되어 용융가스화로 (110)에서 용융된다. 성형탄은 용융가스화로 (110)에 공급되어 통기성을 가진 촤로 변하므로, 용융가스화로 (110)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 압축된 환원철이 용융가스화로 (110)내의 석탄층전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과하여 양질의 용철을 제조할 수 있다. 이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

준비된 석탄을 마이크로웨이브 조사 타입의 수분 측정계를 사용하여 수분 함량을 실시간으로 측정하였으며, 측정된 결과에 따라 열량을 조절하며 건조하였다. 이 때, 수분의 함량이 전체 석탄 100 중량 ¾에 대하여 6.5 중량 ¾)에 근접하도록 열량을 조절하였다. 건조된 석탄을 마이크로웨이브 조사 타입의 수분 측정계를 사용하여 수분 함량을 실시간으로 측정하였으며, 건조된 석탄에 경화제로서 CaO를 전체 흔합물 100중량 %에 대하여 3 중량 % 흔합하고, 바인더로서 당밀을 전체 흔합물 100중량%에 대하여 10중량 % 흔합하고, 바인더 흔합 중 건조된 석탄의 수분 함량 측정 결과를 바탕으로 수분 함량의 목표값이 전체 석탄 100 중량 %에 대하여 7.5 중량 %가 되도록 수분 공급 노즐을 통해 수분을 공급하였다. 흔합물을 를프레스로 압축하여 브리켓 형상의 성형탄을 제조하였다.

각 단계별로 샘플을 채취하여 수분의 함량을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

【표 1】

표 1에서 나타나듯이, 건조 직후 석탄내의 수분 함량의 편차는 상대적으로 크나, 바인더 흔합 과정에서 수분이 첨가된 후, 성형 전 석탄내의 수분 함량의 편차는 상대적으로.작은 것을 확인할 수 있다.

비교예

준비된 석탄을 마이크로웨이브 조사 타입의 수분 측정계를 사용하여 수분 함량을 실시간으로 측정하였으며, 측정된 결과에 따라 열량을 조절하며 건조하였다. 이 때, 전체 석탄 100 중량 %에 대하여 수분의 함량이 7.5 증량 %에 근접하도록 열량을 조절하였다. 건조된 석탄에 경화제로서 CaO를 전체 흔합물 100중량 %에 대하여 3 중량 % 흔합하고, 바인더로서 당밀을 전체 흔합물 100중량 %에 대하여 10중량 ¾> 흔합하였다. 흔합물을 를프레스로 압축하여 브리켓 형상의 성형탄을 제조하였다.

각 단계별로 샘플을 채취하여 수분의 함량을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

【표 2】 원료 석탄 내의 건조 직후 석탄 성형 전 석탄 수분 함량 내의 수분 함량 내의 수분 함량 (중량 %) (증량 %) (중량 %)

ΑΉ 1

ᄆ프ᄅ, 丄 8.6 7.5 7.40 ᄆ 근 乙 9. 1 7.2 7.69 ᄆ s o 7.5 7.0 7. 10 ᄆ Ξ 7.9 6.9 7.03

Λ¾프 7.7 8.0 7.82 표 2에서 나타나는 것과 같이, 성형 전 석탄 내의 수분 함량의 평균은 실시예와 유사하나, 수분 함량의 편차가 실시예에 비해 상대적으로 큰 것을 확인할 수 있다.

실험예: 넁간강도의 평가

실시예 및 비교예에서 각각 제조된 성형탄을 임의로 5개씩 선택하여 하부는 고정하고 상부에서 일정한 속도로 눌러서 파괴될 때까지의 최고 하중을 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

【표 3]

표 3에서 나타나듯이, 실시예 및 비교예에서 제조한 성형탄의 냉간강도의 평균은 비슷하나, 실시예에서 제조한 성형탄은 냉간강도의 편차가 작은 반면, 비교예에서 제조한 성형탄은 넁간강도의 편차가 큰 것을 확인할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다 【부호의 설명】

10 : 석탄 저장조 20: 경화제 저장조

30: 바인더 저장조 40: 건조기

50: 건조기 후단 수분 측정 장치 60: 믹서

61: 제 1 믹서 62: 제 2 믹서

70: 수분 공급 노즐 80: 제어부

90: 성형기 110 : 용융가스화로

120, 122: 환원로 130: 풍구

140: 환원철 압축장치 150: 압축 환원철 저장조

100 , 200: 용철제조장치 101: 돔부




 
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