【발명의 명칭】

성형탄, 그 제조 방법과 제조 장치 및 ^철 제조 방법

【기술분야】

본 발명은 성형탄， 그 제조 방법과 제조 장치 및 용철 제조 방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 수분 함량이 높은 성형탄에 대해서도 압축강도를 확보할 수 있도록 된 성형탄， 그 제조 방법과 제조 장치 및 용철 제조 방법에 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. 환원철은 용융가스화로에서 용융된 후， 용철 및 슬래그로 전환된 후 외부로 배출된다. 용융가스화로에 장입된 성형탄은 석탄층전층을 형성한다. 산소는 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 취입된 후 석탄충전층을 연소시켜서 연소 가스를 생성한다. 연소가스는 석탄충전층을 통하여 상승하면서 고온의 환원 가스로 전환된다. 고온의 환원가스는 용융가스화로의 외부로 배출되어 환원가스로서 환원로에 공급된다.

성형탄은 미분탄과 바인더를 .흔합한 후 압축하여 제조한다. 용철 제조에 사용하기 위해서는 우수한 냉간 강도와 열간 강도를 가진 성형탄을 제조할 필요가 있다. 따라서 당밀 등의 우수한 점도를 가지는 바인더를 사용하여 성형탄을 제조한다 .

【발명의 내용】

【해결하고자 하는 과제】

바인더에 물을 흔합하거나 수분 함량이 높은 바인더를 포함하여 제조된 성형탄에 대해 압축 강도를 높이도록 열처리함으로써, 우수한 열간 강도와 냉간 강도를 가지는 성형탄을 제공하고자 한다 . 또한， 전술한 성형탄의 제조 방법과 제조장치를 제공하고 한다 . 그리고 전술한 성형탄의 제조 방법을 포함하는 용철제조방법을 제공하고자 한다.

【과제의 해결 수단】 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄은 i ) 환원철이 장입되는 용융가스화로， 및 i i ) 용융가스화로에 연결되고, 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열된다.

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄의 제조 방법은, i ) 미분탄을 제공하는 단계， i i ) 미분탄에 바인더를 흔합하여 흔합물을 제공하는 단계, i i i ) 흔합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계， 및 iv) 성형탄을 가열하여 압축강도를 높이는 열처리 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 방법은， 흔합물을 제공하는 단계 후에 흔합물에 물을 첨가하여 흔합하는 단계를 더 포함할 수 았다. 흔합물을 제공하는 단계에서， 바인더는 수용성 바인더일 수 있다. 흔합물을 제공하는 단계에서， 바인더는 셀를로우스 에테르 화합물, PVA, Lignin, 전분에서 선택되는 적어도 하나 일 수 있다.

셀를로오스 에테르 화합물은 메틸셀를로오스 (이 히드록시에틸셀를로오스 (HEC) , 히드록시프로필셀를로오스 (HPC) , 히드록시프로필메틸셀를로오스 (HPMC) . 및 히드록시에틸메틸셀를로오스 (HEMC)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.

셀를로오스 에테르 화합물은 카르복시메틸 셀를로오스 (carboxymethyl cel lulose , CMC)가 포함되지 않을 수 있다. 셀를로오스 에테르 화합물의 점도는 4 , 000cps 내자 80 , 000cps일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법은 흔합물에 물을 첨가하여 흔합하는 단계 후에 흔합물을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

성형탄올 제공하는 단계에서， 성형탄에 포함된 수분의 양은 8wt% 내지 15wt%일 수 있다.

껼처리 단계에서， 성형탄에 대한 가열은 80 내지 150 ^° C의 온도 하에서 1 내지 24시간 이루어질 수 있다.

열처리 단계에서， 성형탄은 수분 함량이 5wt% 이하가 돠도록 가열될 수 있다.

열처리 단계에서， 성형탄은 압축강도가 lOOkgf 이상이 되도록 가열될 수 있다.

열처리 단계는， 열풍， 스팀， 근적외선， 마이크로 웨이브에서 선택되는 적어도 어느 하나를 이용하여 성형탄^ 가열할 수 있다.

열처리 단계는， 성형탄을 이송하여 저장빈으로 투입하는 단계, 저장빈 내부로 고온의 열풍을 공급하여 성형탄을 가열하는 단계， 열처리된 성형탄을 저장빈에서 배출하는 단계를 포함할 수 있다.

열처리 단계에서， 저장빈 내부로 투입되는 열풍의 온도는 80 내지 150 ^° C일 수 있다.

열처리 단계는， 고온의 열풍에 의해 성형탄에서 증발된 수증기를 저장빈 상부를 통해 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 장치는 미분탄과 수용성 바인더를 포함하는 원료를 흔합하는 흔합기， 흔합기에서 흔합된 흔합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 브리켓머신， 브리켓 머신에서 제조된 성형탄을 가열하여 압축강도를 높이는 열처리부를 포함할 수 있다.

상기 흔합기로 물을 공급하기 위한 물 공급부를 더 포함할 수 있다. 열처리부는 브리켓 머신에 연결되어 성형탄이 수용되는 저장빈， 저장빈 하부와 열원 사이에 연결되어 저장빈 내부로 열풍을 공급하는 열풍공급관， 열풍공급관에 설치되는 블로웨 저장빈 상부에 연결되어 성형탄에서 증발된 수증기를 배출하는 배출라인을포함할 수 있다.

발명의 일 구현예에 따른 용철 제조 방법은 i ) 전술한 방법에 따라 게조한 성형탄을 제공하는 단계， i i ) 철광석을 환원로에서 환원한 환원철을 제공하는 단계, 및 i i i ) 성형탄과 환원철을 용융가스화로에 장입하여 용철을 제공하는 단계를 포함한다. 환원철을 제공하는 단계에서， 환원로는 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로일 수 았다.

본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄은 i ) 환원철이 장입되는 용융가스화로， 및 i i ) 용융가스화로에 연결되고， 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제초장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열된다. 성형탄은 5wt% 이하의 수분을 포함할 수 있다. 성형탄은 압축강도가 lOOkgf 이상일 수 있다.

【발명의 효과】 열처리를 거쳐 성형탄의 압축강도를 높임으로써， 수용성 바인더나 물을 사용하여 제조된 성형탄에 대해서도, 성형탄의 열간 강도와 냉간 강도를 크게 향상시킬 수 있다.

또한， 신속하고 효율적인 열처리를 통해 빠른 시간 내에서 성형탄의 압축강도를 높여， 열간 강도 및 넁간 강도를 확보할 수 았게 된다.

또한， 종래 구비되어 있는 저장빈과 제철소 내의 열원을 이용함으로써， 비용을 최소화하면서 효과적으로 성형탄을 열처리 할 수 있게 된다.

【도면의 간단한 설명】

도 1은 본 발명의 일 실시예에 른 성형탄 제조 장치를 도시한 개략적인 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법의 개략적인 순서도이다 ·

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄 제조 방법으로 성형탄을 열처리 하는 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.

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

도 5는 도 1에서 제조한 성형탄을 사용한 또다른 용철제조장치의 개략적인 도면이다.

도 6은 본 실시예에 따라 제조된 성형탄의 압축강도에 대한 실험 결과를 도시한 그래프이다.

도 7은 본 실시예에 따라 제조된 성형탄의 압축강도에 대한 실험 결과를 도시한 그래프이다.

도 8은 본 실시예에 따라 제조된 성형탄의 압축강도에 대한 실험 결과를 도시한 그래프이다.

도 9는 본 실시예에 따라 제조된 성형탄의 압축강도에 대한 실험 결과를 도시한 그래프이다.

【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 섹션올 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 내에서 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 속하는기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 아해하는 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 성형탄 제조 장치를 개략적으로 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이， 성형탄 제조 장치 (60)는 미분탄을 저장하는 마분탄 호퍼 (61)와 바인더를 저장하는 바인더 호파 (62)로부터 공급된 미분탄과 바인더를 흔합하는 흔합기 (64)， 상기 흔합기 (64)에서 흔합된 흔합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 브리켓머신 (65)， 상기 브리켓 머신에서 제조된 성형탄을 가열하여 압축강도를 높이는 열처리부를 포함한다. 상기 제조 장치는 상기 흔합기로 물을 공급하기 위한 물 공급부 (63)를 더 포함할 수 있다.

상기 브리켓 머신 (65)은 흔합물을 압축하여 성형탄으로 제조한다. 예를 들어, 상기 브리켓 머신 (65)은 한 쌍의 를러들을 구비하여, 를러들 사이로 흔합물을 장입하여 압착함으로써 포켓 또는 스트립 형태의 성형탄을 제조할 수 있다.

열처리부는 성형탄에 에너지를 가해 압축강도를 높이기 위한 것으로， 고온의 열풍을 이용하거나 스팀， 근적외선 또는 마이크로파 (mi cro wave)를 성형탄에 가해 성형탄을 가열하는 구조일 수 있다.

본 실시예에서 상기 열처리부는 브리켓 머신 (65)에 연결되어 성형탄이 수용되는 저장빈 (66)， 저장빈 (66) 하부와 열원 (67) 사이에 연결되어 저장빈 (66) 내부로 열풍을 공급하는 열풍공급관 (68)， 열풍공급관에 설치되는 블로워 (69)를 포함한다.

상기 저장빈 (66)은 브리켓 머신 (65)에서 제조되어 이송된 성형탄을 저장한다. 성형탄은 저장빈 (66)의 상부로 공급되어 하단을 통해 배출된다. 저장빈 (66)의 하단에는 성형탄을 정량 배출하기 위한 배출장치가 설치된다. 예를 들어， 배출 장치는 저장빈에 저장된 성형탄 0 내지 50t/h로 일정하게 배출하게 된다.

저장빈 (66)의 상부에는 성형탄에서 증발된 수증기를 배출하는 배출라인 (70)이 설치되며， 배출라인 (70)에는 집진설비 (71)가 연결된다. 이에， 열처리를 통해 성형탄에서 증발된 수정기는 집진설비 (71)로 배출되어 처리한다. 이때, 포화수증기압 이상으로 온도가 저하될 경우 웅축수가 생성될 수 있으므로， 웅축수가 다시 저장빈으로 홀러들어가는 것을 방지할 수 있도록 보은장치 (도시되지 않음)가 더 구비될 수 있다.

상기 저장빈 (66)의 하부 일측에 열풍공급관 (68)이 설치된다. 열풍공급관 (68)을 통해 저장빈 (66) 내부로 공급된 열풍은 상부로 이동되면서 성형탄을 가열하여 성형탄에 함유된 수분을 증발시킨다. 블로워 (69)는 열원 (67)에 의해 가열된 열풍을 열풍공급관으로 강제 공급한다.

열원 (67)은 LNG또는 LPG 등과 같이 상용 연료를 사용하는 구조일 수 있다. 이와 달리 FOG, COG 또는 BFG 등 과 같은 제철소 내 부생 가스를 이용하는 구조일 수 있다.

또한 상기 열원 (67)은 전기 히터와 같은 직접 가열 구조 또는 슬래그 헌열， 미분의 환원철이 산화될 때 발생되는 폐열 등과 같이 제철소 내에서 발생되는 폐열을 회수하여 이용할 수 있다.

이와 같이， 성형탄 이송 과정에서 종래 증간 버퍼 역할을 하는 저장빈을 활용하여 성형탄을 열처리함으로써， 별도의 설비 투자없이 빠른 시간 내에 효과적으로 충분히 강도를 확보할 수 있게 된다.

따라서， 바인더와 물의 사용 또는 바인더 자체가 수용성으로 함수량이 높아 충분한 강도가 초기에 확보되지 않은 성형탄의 경우에도, 성형탄 제조 라인 상에서 성형탄을 가열하여 빠른 시간 _ᅭ 내에 성형탄의 넁간 강도를 확보할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 성형탄와 제조 방법의 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며， 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 성형탄의 제조 방법을 다양하게 변형할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이， 성형탄의 제조 방법은， 미분탄을 제공하는 단계， (S100) 미분탄에 바인더를 흔합하여 흔합물을 제공하는 단계 (S200) , 흔합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계 (S300) , 그리고 성형탄을 가열하여 압축강도를 높이는 열처리 단계 (S400)를 포함한다.

또한， 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제초 방법은， 미분탄과 바인더를 흔합한 흔합물에 물을 첨가하여 흔합하는 단계 (S210)를 더 포함할 수 있다. 이외에， 필요에 따라 성형탄의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.

먼저， 단계 (S100>에서는 미분탄을 제공한다. 미분탄으로서 역청탄 (bi tuminous coal ) , 아역청탄. (subbi tuminous coal ) , 무연탄 (anthraci te) , 코크스 등의 탄소가 함유된 원료를 사용할 수 있다. 미분탄의 입도는 4瞧 이하로 조절할 수 있다. ^'

다음으로， 단계 (S200)에서는 미분탄에 바인더를 흔합하여 흔합물을 제공한다. 즉, 바인더를 미분탄에 첨가한 후 균일하게 흔합되도록 흔합물을 잘 섞어준다.

본 실시예에서， 상기 바인더는 수용성 바인더일 수 있다. 상기 바인더는 셀를로우스 에테르 화합물, PVA, Lignin , 전분에서 선택되는 적어도 하나 일 수 있다.

상기 셀를로오스 에테르 화합물의 점도는 4, 000cps 내지 80 , 000cps 일 수 있다. 셀를로오스 에테르 화합물의 점도는 Brookf ield사의 DV- n +Pro(spindle HA)를 사용하여 20±0. 1 ^° C에서 2중량 %의 농도를 갖는 샐를로오스 에테르 화합물 수용액의 점도를 측정한 값을ᅳ 의미한다. 셀롤로오스 에테르 화합물의 점도가 너무 낮은 경우， 셀를로오스 에테르 화합물을 포함하는 용액， 예를 들면 수용액의 점도가 너무 낮아서 미분탄에 대한 결합력이 저하된다. 그 결과， 성형탄의 강도가 저하될 수 있다. 한편, 셀를로오스 에테르 화합물의 점도가 너무 높은 경우， 셀를로오스 에테르 화합물의 분자량이 너무 높아서 수용해성이 저하되므로， 미분탄에 대한 결합력이 충분하지 않다. 따라서 셀를로오스 에테르 화합물의 점도를 전술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

셀를로오스 에테르 화합물은 메틸셀를로오스 (MC) , 히드록시에틸셀를로오스 (HEC) , 히드록시프로필셀를로오스 (HPC) , 히드록시프로필메틸셀를로오스 (HPMC) 또는 히드록시에틸메¾셀를로오스 (HEMC) 등을 포함할 수 있다.

메틸셀를로오스 (MC)는 18~32wt >의 메틸기 치환도를 가지며， 히드록시에틸셀를로오스 (HEC)는 20~80 %의 히드록시에틸기 치환도를 가진다. 그라고 히드록시프로필셀를로오스 (HPC)는 20~80 %의 히드록시프로필기 치환도를 가지며， 히드록시프로필메틸셀롤로오스 (HPMC)는 18~32 %의 메틸기 치환도 및 2~14 %의 히드록시프로필기 치환도를 가진다. 또한， 히드록시에틸메틸셀를로오스 (HEMC)는 18~32wt¾>의 메틸기 치환도 및 2~14 %의 히.드록시에틸기 치환도를 가질 수 있다.

다음으로， 단계 (S210)에서 흔합물에 물을 첨가하여 흔합할 수 있다. 한편， 도 2에는 도시하지 않았지만， 단계 (S210) 이후에 흔합물을 건조하는 단계를 추가할 수도 있다. 즉， 미분탄， 분말형 셀롤로오스 에테르 화합물 및 물을 첨가한 흔합물의 성형성을 조절할 필요가 있는 경우， 흔합물을 건조하여 일부 수분을 제거할 수 있다. 그 결과， 후속 공정에서 제조되는 성형탄의 강도를 크게 향상시킬 수 있다 .

단계 (S300)에서는 흔합물을 성형하여 성형탄을 제공한다. 한 쌍의 를러들 사이로 흔합물을 장입하여 압착함으로써 포켓 또는 스트립 형태의 성형탄을 제조할 수 있다.

여기서， 단계 (S300)을 거쳐 제조된 성형탄에 포함된 수분의 양은 8vvt% 이상일 수 있다.

이와 같이， 수용성 바인더를 사용하거나 미분탄과 바인더 흔합 과정에서 물을 사용함으로써 , 성형 단계를 거쳐 제조된 성형탄은 과도한 수분 함량으로 강도가 층분하지 못하다.

이에， 열처리 단계 (S400)를 거쳐 성형탄을 가열함으로써， 8wt% 이상의 함수율을 갖는 성형탄에 대해서도 성형탄으로서 층분한 강도를 확보할 수 있게 된다,

도 3에 도시된 바와 같이， 열처리 단계 (S400)는 성형탄을 이송하여 저장빈으로 투입하는 단계 (S410) , 저장빈 내부로 고온의 열풍을 공급하여 성형탄을 가열하는 단계 (S420)， 열처리된 성형탄을 저장빈에서 배출하는 단계 (S430)를 포함한다.

또한, 열처리 단계는， 고온의 열풍에 의해 성형탄에서 증발된 수증기를 저장빈 상부를 통해 배출하는 단계 (S440)를 더 포함할 수 있다. 이외에， 필요에 따라 열처리 단계는 다른 단계들을 더 포함할수 있다.

단계 (S410)에서 성형탄은 저장빈 내부로 투입되어 채워진다. 열처리 시간이나 저장빈 내부에서 성형탄에 의한 압축 하중에 의해 성형탄이 파괴되지 않는 수준을 고려하여 저장빈의 성형탄 레벨을 적정 수준으로 유지한다.

단계 (S420)에서， 저장빈 하부로 열풍을 불어 넣는다. 저장빈 내부로 투입되는 열풍의 온도는 80 내지 150 ^° C일 수 있다.

열풍의 온도가 80 ^° C보다 낮은 경우에는 성형탄의 수분 증발이 제대로 이루어지지 않아 열처리 효과가 떨어지고， 온도가 150 ^° C를 넘게 되면 성형탄에 크랙이 발생할 수.있고， 휘발분의 손실을 가져을 수 있다.

열처리 단계에서， 성형탄에 대한 가열은 80 내지 15CTC의 온도 하에서 1 내지 24시간 이루어질 수 있다. 열풍에 의한 성형탄 가열 온도가 높을수록 열처리 시간을 단축시킬 수 있으나， 1시간 이내로 단축시키기 위해서는 고온의 열풍을 가해야 하므로 성형탄 휘발분의 손실이 발생된다. 또한， 성형탄이 고온에 건조되면서 단순히 수분 함량만이 낮아져, 압축강도가 오히려 저하되는 현상이 발생된다. 성형탄 가열 온도가 80도보다 낮은 경우에는 열처리에 소요되는 시간이 24시간을 넘게 되어 생산성이 저하된다.

저장빈으로 투입되는 성형탄의 수분 함량에 따라 상기 열처리 조건을 완화하거나 강화할 수 있다.

단계 (S420)을 거치면서 성형탄은 열풍에 의해 가열되어 수분이 증발된다.

단계 (S430)에서， 열처리된 성형탄은 저장빈 하단을 통해 배출된다. 열처리를 통해 성형탄에서 증발된 수증기는 단계 (S440)을 거쳐 집진설비로 배출되어 처리된다. 이때， 열풍의 유량과 온도를 조절함으로써， 응축수 생성을 방지할 수 있다.

전술한 방법으로 제조된 성형탄은 5wt% 이하의 수분을 포함한다. 또한， 수분 함량이 줄면서 전술한 방법으로 제조된 성형탄은 lOOkgf 이상의 압축강도를 갖는다. ᅳ

도 4는 본 실시예에 따라 . 제조한 성형탄을 사용하는 용철제조장치 ( 100)를 개략적으로 나타낸다ᅳ 도 4의 용철제조장치 ( 100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며， 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 4와 용철제조장치 ( 100)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.

도 4의 용철제조장치 ( 100)는 용융가스화로 ( 10) 및 충전층형 환원로 (20)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다. 층전층형 환원로 (20)에는 철광석이 장입되어 환원된다. 충전층형 환원로 (20)에 장입되는 철광석은 사전 건조된 후에 층전층형 환원로 (20)를 통과하면서 환원철로 제조된다. 층전층형 환원로 (20)는 충전층형 환원로로서， 용융가스화로로 ( 10)부터 환원가스를 공급받아 그 내부에 층전층을 형성한다. 본 실시예에 따라 제조한 성형탄은 용융가스화로 ( 10)에 장입되므로， 용융가스화로 ( 10)의 내부에는 석탄층전층이 형성된다. 용융가스화로 ( 10)의 상부에는 돔부 ( 101)가 형성된다. 즉， 용융가스화로 ( 10)의 다른 부분에 비해 넓은 공간이 형성되고， 여기에는 고온의 환원가스가 존재한다. 따라서 고온의 환원가스에 의해 돔부 ( 101)에 장입되는 성형탄은 열분해 반응에

^' 의해 촤로 변환된다. 성형탄의 열분해 반웅에 의해 생성된 촤는 용융가스화로 ( 10)의 하부로 이동하여 풍구 (30)를 통해 공급되는 산소와 발열 반웅한다. 그 결과， 성형탄은 용융가스화로 ( 10)를 고온으로 유지하는 열원으로서 사용될 수 있다. 한편， 좌가 통기성을 제공하므로, 용융가스화로 ( 10)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 충전층형 환원로 (20)에서 공급된 환원철이 용융가스화로 ( 10)내의 석탄층전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과할 수 있다.

전술한 성형탄 이외에 괴상 탄재 또는 코크스를 필요에 따라 용융가스화로 ( 10)에 장입할 수도 있다. 용융가스화로 ( 10)의 외벽에는 풍구 (30)를 설치하여 산소를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성한다. 성형탄은 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킬 수 있다.

도 5는 본 실시예에 따라 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 2의 용철제조장치 ( 100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5에 도시한 바와 같이， 용철제조장치 (200)는 용융가스화로 ( 10)， 유동층형 환원로 (22)， 환원철 압축장치 (40) 및 압축 환원철 저장조 (50)를 포함한다. 여기서， 압축 환원철 저장조 (50)는 생략할수 있다.

제조된 성형탄은 용융가스화로 (10)에 장입된다. 여기서, 성형탄은 용융가스화로 ( 10)에서 환원가스를 발생시키고 ^" 발생된 환원가스는 유동층형 환원로 (22)에 공급된다. 분철광석은 유동층을 가진 복수의 환원로들 (22)에 공급되고 용융가스화로 ( 10)로부터 유동층형 환원로 (22)에 공급된 환원가스에 의해 유동되면서 환원철로 제조된다. 환원철은 환원철 압축장치 (40)에 의해 압축된 후 압축 환원철 저장조 (50)에 저장된다. 압축된 환원철은 압축 환원철 _. 저장조 (50)로부터 용융가스화로 ( 10)에 성형탄과 함께 장입되어 용융가스화로 ( 10)에서 용융된다. 성형탄은 용융가스화로 ( 10)에 공급되어 통기성을 가진 촤로 변하므로， 용융가스화로 ( 10)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 압축된 환원철이 용융가스화로 ( 10)내의 석탄층전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과하여 양질의 용철을 제공할 수 있다.

이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며， 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

성형탄의 압축강도측정 실험

실험예

. 용융환원철에 사용되는 평균성상을 가진 성형탄용 미분탄과 바인더를 준비하여 흔합하였다. 미분탄은 4mm 이하의 입도를 가진다. 미분탄에는 탄소원 첨가제를 추가로 흔합하였다. 바인더는 상성정밀화학 (주)에서 제공한 Ferrobine™ 바인더를 사용하였다. 미분탄 100중량부에 대해 바인더 1중량부를 첨가하고， 7중량부의 불을 첨가하여 균알하게 흔합하였다. 그리고 제조된 흔합물을 한 쌍의 롤들 사이로 장입하여 압축하여 52ml 크기의 성형탄을 제조하였다. 나머지 성형탄의 상세한 제조 공정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로， 그 상세한 설명을 생략한다.

제조된 성형탄은 통풍이 잘되는 열처리 오븐을 이용하여 열처리하여， 수분을 증발시켰다 .

실험예 1

초기 수분 함량이 8.8wt%, 압축강도는 39.5kgf인 성형탄을 열처라 오븐에서 S0 ^° C의 온도로 열처리하였다.

실험예 2

초기 수분 함량이 10. 148wt%， 압축강도는 50.85kgf인 성형탄을 열처리 오븐에서 100 ^° C의 온도로 열처리하였다.

실험예 3

초기 수분 함량이 9.63wt%, 압축강도는 52.21kgf인 성형탄을 열처리 오븐에서 120 ^° C의 온도로 열처리하였다.

' 실험예 4

초기 수분 함량이 9.21wt%, 압축강도는 51.36kgf인 성형탄을 열처리 오븐에서 150 ^° C의 온도로 열처리하였다.

비교예 1

실시예와 동일한 방법으로 제조한 성형탄을 상온에서 24시간 동안 보관하였다.

비교예 2

실시예와 동일한 방법으로 제조한 성형탄을 6(rc에서 열처리하였다. 비교예 3

실시예와 동일한 방법으로 제조한 성형탄을 200 ^° C에서 열처리하였다. 실험결과

전술한 실험예 1 내지 실험예 4 및 비교예에 따라 제조한 성형탄의 수분 및 압축강도를 측정하였다. 각 실험예와 비교예에서 제조된 성형탄 30개를 사용하여 압축강도를 측정하였다. 성형탄의 압축하중은 측정장치에 놓여진 성형탄의 상부로 일정한 속도의 압력을 가해 성형탄이 파괴될때까지의 최고 하중으로 측정하였다. 30개의 성형탄 시료의 평균값을 구하였다.

실험 결과, 열처리를 거치지 않은 비교예 1의 경우， 성형탄은 초기에 40kgf의 압축강도를 보였으며, 상온에서 24사간 경과 후 압축강도는 70kgf 수준으로, 충분한 강도 향상 효과가 나타나지 않았다. 비교예 2와 같이 성형탄을 60 ^° C에서 열처리한 경우 역시 충분한 압축강도를 얻지 못하였다. 200 ^° C의 고온으로 열처리 * 한 비교예 3의 경우， 크랙이 발생하여 성형탄의 외형을 유지하지 못하였다.

반면에, 실험예들의 경우， 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이， 80 내지 150 ^° C의 온도로 1 내지 24시간 열처리하였을 ^' 경우， 성형탄의 압축하중이 우수하게 나타났다. 따라서， 성형탄의 열처리 조건을 전술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 이와는 대조적으로, 비교예들에 따라 제조한 성형탄의 압축하중은 실험예들에 따라 제조된 성형탄의 압축하중에 비교 훨씬 작은 것을 확인할 수 있었다. 따라서， 실시예들과 같이 열처리하여 제조된 성형탄이 열처리를 거치지 않고 제조된 성형탄에 비해 압축하중 측면에서 훨싼 우수한 것을 확인할 수 있었다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만， 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한， 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게

1해할 것ᄋ 1다.

【부호의 설명】

10. 용융가스화로 20. 층전층형 환원로

22. 유동층형 환원로 30. 풍구

40. 환원철 압축장치 50. 압축 환원철 저장조

60 성형탄 제조장치 61 미분탄 호퍼

62 바인더 호퍼 63 n 고그ᄇ

百 ᄋ W 丁

64 흔합기 65 브리켓머신

66 저장빈 67 열원

68 열풍공급관 69 블로워

70 배출라인 71 집진설비