KR100411292B1 - A method for estimating quality of coal in coal based iron making - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄의 품질 평가에 관한 것이며, 그 목적은 일반탄을 이용하는 COREX의 노내 상황과 실제 유사한 조건에서 일반탄의 품질을 정확히 그리고 신뢰성이 확보될 수 있는 일반탄의 평가방법을 제공함에 있다.The present invention relates to the evaluation of coal quality, the object of the present invention is to provide a method for evaluating general coal, which can ensure the accurate and reliable quality of the coal under conditions similar to the actual conditions of the COREX using the coal.
본 발명의 석탄 품질 평가방법은 시료를 가열하는 가열수단(22)을 구비한 반응관(21)과, 상기 반응관의 상부에 시료의 무게를 측정할 수 있는 측정수단(23)과, 상기 반응관의 하부로부터 가스를 공급하기 위한 가스공급수단(24) 및 타르 제거수단(30)을 포함하여 구성되는 TG를 이용하여 상기 반응관을 가열수단(22)에 의해 가열하여 1000~1400℃ 온도로 유지한 후, 가스공급수단(24)에 의해 반응관의 내부에 질소가스를 주입하고, 적어도 5mm 이상의 크기를 갖는 건조된 석탄 시료를 상기 반응관 내에 장입하여 석탄을 차르화한 다음, 석탄의 중량 변화가 없을 때 질소가스를 치환하여 CO2가스를 주입하여 석탄의 중량 변화를 측정하여 석탄중의 고정탄소분의 중량이 초기 석탄중의 고정탄소분의 중량에 대해 1/2되는 시간, 즉 반감기를 구하고, 사전에 동일한 방법으로 구해진 코크스의 반감기로 석탄 시료의 반감기를 나누어 지수화한 후, 그 지수를 통해 석탄의 품질이 양호 여부를 판단한다.The coal quality evaluation method of the present invention comprises a reaction tube (21) having a heating means (22) for heating a sample, a measuring means (23) capable of measuring the weight of a sample on an upper portion of the reaction tube, and the reaction. The reaction tube is heated by the heating means 22 using TG comprising gas supply means 24 and tar removal means 30 for supplying gas from the lower part of the tube to a temperature of 1000 to 1400 ° C. After holding, nitrogen gas is injected into the reaction tube by the gas supply means 24, and a dried coal sample having a size of at least 5 mm or more is charged into the reaction tube to charlize the coal, and then the weight of the coal. When there is no change, nitrogen gas is substituted to inject CO 2 gas to measure the change in the weight of coal, and the half-life, that is, the time when the weight of fixed carbon in coal is 1/2 of the weight of fixed carbon in initial coal. , The same way in advance The half-life of the coke sample is indexed by dividing the half-life of the coke, and the quality of the coal is judged through the index.
Description
본 발명은 석탄의 품질 평가에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반탄을 이용하는 COREX의 노내 상황과 실제 유사한 조건에서 일반탄의 품질을 정확히 평가하면서도 다량의 일반탄을 대상으로 평가하므로써 신뢰성이 확보될 수 있는 일반탄의 평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to the evaluation of coal quality, and more specifically, reliability can be secured by evaluating a large quantity of ordinary coals while accurately evaluating the quality of the coals under conditions similar to those of a COREX furnace. It is about the evaluation method of a general bullet.
철강생산의 주류를 담당하고 있는 고로 제선법은 고열효율, 고생산성, 고환원 능력 및 긴 설비수명 등의 특성을 구비하여 현재 기술적으로는 거의 완성된 공정이라 할 수 있다. 그러나, 고로 제선법은 고품위 철광석의 사용, 분광석의 괴상화 처리, 원료탄의 수급 문제 및 코크스로의 환경오염 문제 등을 갖고 있으며, 특히 대량 생산방식으로 생산량의 조절이 어려워 시장 수요의 변화에 따른 탄력적인 대응이 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라 세계 각국에서는 고로 제선법에 대한 대체 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 괴탄과 괴광을 사용하는 COREX법이 유일하게 상업화에 성공하고 있다.The blast furnace making method, which is in charge of the mainstream of steel production, is characterized by high thermal efficiency, high productivity, high reduction capacity, and long equipment life. However, the blast furnace fining method has high quality iron ore, coagulation of spectroscopy, supply and demand of raw coal and environmental pollution of coke oven. It has a disadvantage that it is difficult to respond flexibly. As a result, alternative studies on the blast-furnace method have been actively conducted in various countries. Among them, the only COREX method that uses coal briquettes and coal mines is successfully commercialized.
COREX법의 경우 원료로서 일반 석탄을 사용하여왔는데, 일반탄이 용융로에 장입되면 고온으로 인하여 휘발분과 수분이 가스 형태로 용융로에서 빠져 나가고, 남은 차르(char)는 환원로에서 장입되는 환원광석(DRI)과 혼합되면서 서로 응집을 하게 되고, 이러한 상태로 용융로 하부로 이동하게 된다. 용융로 하부로 이동하는 차르는 반응기 내의 CO2와 반응한다. 이 반응은 석탄의 특성에 따라 차이를 가지고 있다. 따라서, 일반탄을 이용한 용철제조방법에서 원료로 사용되는 일반탄은 기본적으로 강도, 휘발분, 고정탄소, 회분, 황의 함량과 같은 물리적, 화학적 특성이 만족되어야 하며, 고온분화와 CO2반응성이 아주 중요한 영향을 미치게 된다. 특히, CO2반응성이 낮은 일반탄의 경우 용융로의 안정적인 조업에 적합한데, 이는 낮은반응성으로 인하여 용융로 하부에서의 고온영역이 넓기 때문에 용선과 슬래그의 온도가 높고 결과적으로 고가의 코크스를 사용하지 않아도 된다는 큰 장점을 가지고 있다. 그러므로 일반적으로 반응성이 낮은 일반탄을 사용하는 것이 COREX 공정에 유리하다. 결국, CO2반응성에 대한 조사는 일반탄을 이용한 용철제조 공정에 있어서 석탄이 품질 평가의 중요한 기준을 제공한다고 할 수 있다. 그리고, COREX 공정에 적합한 일반탄을 선택하기 위해서는 CO2반응성에 대한 조사가 반드시 선행되어야만 보다 경제적이고 원료수급 측면과 조업의 안정화 측면에서 유리하다고 할 수 있다.In the case of the COREX method, general coal has been used as a raw material.When coal is charged into the melting furnace, volatile matter and water are released from the melting furnace in the form of gas due to high temperature, and the remaining char is charged into the reducing furnace (DRI). ) And agglomerates with each other and moves to the bottom of the melting furnace in this state. Chars traveling to the bottom of the furnace react with CO 2 in the reactor. This reaction depends on the characteristics of the coal. Therefore, general coal used as raw material in the method of manufacturing molten iron using general coal should satisfy physical and chemical properties such as strength, volatile matter, fixed carbon, ash, and sulfur content, and high temperature differentiation and CO 2 reactivity are very important. Will be affected. In particular, the low-carbon CO 2 reactivity is suitable for stable operation of the melting furnace, which has a high temperature range in the lower part of the melting furnace due to the low reactivity, so that the temperature of molten iron and slag is high and consequently, expensive coke is not required. It has a big advantage. Therefore, it is generally advantageous to use COREX process with low reactivity coking coal. As a result, the investigation of CO 2 reactivity suggests that coal provides an important criterion for quality evaluation in the process of manufacturing molten iron using coal. In addition, in order to select a suitable coal for the COREX process, the investigation of CO 2 reactivity must be preceded, which is more economical and advantageous in terms of supply and demand and stabilization of operation.
한편, CO2반응성을 평가하기 위한 기술의 대표적인 예가 대한민국 특허출원 제98-56700호에 개시되어 있다. 즉, 상기 기술은 CO2반응성을 이용하여 일반탄과 코크스를 배합하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법에서는 배합되는 일반탄에 대한 CO2반응성을 평가하기 위해 TG(thermalgravimetry)를 이용하고 있다. TG는 온도의 변화에 따라 물질의 반응 현상을 무게의 증감으로 분석하는 기기로서, 도1은 그 대표적인 TG 구성을 보이고 있다.On the other hand, a representative example of a technique for evaluating the CO 2 reactivity is disclosed in Korean Patent Application No. 98-56700. That is, the above technique relates to a method of combining coke and coke using CO 2 reactivity. In this method, TG (thermalgravimetry) is used to evaluate CO 2 reactivity with respect to the coking. TG is a device that analyzes the reaction phenomenon of the material by the change in temperature by the change in temperature, Figure 1 shows a typical TG configuration.
종래의 TG(10)는 도1에 도시된 바와 같이, 크게 시료를 가열하는 가열수단(12)을 구비한 반응관(11)과, 상기 반응관의 상부에 시료의 무게를 측정할 수 있는 측정수단(13)과, 상기 반응관의 하부로부터 가스를 공급하기 위한 가스공급수단(14)을 포함하여 구성된다. 도1의 미설명부호 "15"는 "데이타 저장부", "16"은 "온도 데이타 처리부", "17"은 "온도 제어부", "18"은 "열전대"를 의미한다.As shown in FIG. 1, the conventional TG 10 includes a reaction tube 11 having a heating means 12 for heating a sample largely, and a measurement capable of measuring the weight of a sample on an upper portion of the reaction tube. Means 13 and gas supply means 14 for supplying gas from the bottom of the reaction tube. In Fig. 1, reference numeral "15" denotes "data storage", "16" denotes "temperature data processing", "17" denotes "temperature control", and "18" denotes "thermocouple".
도1과 같은 TG를 이용하여 일반탄의 특성을 평가하는 경우 휘발분과 함께 발생하는 타르(tar)가 TG 반응로 밖으로 배출되는 과정에서 가스의 온도가 떨어지는 시점에서 응축되어 일반탄을 직접 평가하기 곤란한 단점이 있다. 또한, TG를 이용하여 일반탄을 평가하는 경우 석탄의 특성을 파악하기 위해서 먼저 석탄을 다른 고온의 반응기를 이용하여 차르를 제조하고 이 차르를 분석해야만 한다. 그리고, 무엇보다도 TG를 이용하는 경우 시료의 최대 사용량이 약 10g 정도로 제한될 뿐만 아니라 석탄의 크기가 4~5mm 정도이고 질량이 약 0.5g 이하로 작은 차르를 사용한 관계로 균일한 조성을 가지고 있지 않은 석탄을 대상으로 재현성이 있는 결과를 얻기 위해서 수많은 실험을 수행해야 하는 단점이 있다. 또한, CO2반응성 평가를 위해 단일 입자를 사용하기 때문에 석탄 입자 상호간의 응집과 같은 효과를 충분히 반영할 수 없는 문제가 있다.In the case of evaluating the characteristics of the coal using TG as shown in FIG. There are disadvantages. In addition, when evaluating ordinary coal using TG, in order to understand the characteristics of coal, coal must first be manufactured using another high temperature reactor and analyzed. First of all, when using TG, the maximum amount of sample used is limited to about 10g, and coals having no uniform composition are used because coals having a small size of about 4 to 5 mm and a mass of about 0.5 g or less are used. There is a disadvantage in that a large number of experiments must be performed to obtain reproducible results. In addition, since a single particle is used for the CO 2 reactivity evaluation, there is a problem in that the effects such as aggregation between coal particles cannot be sufficiently reflected.
본 발명은 상기한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 일반탄을 사용하는 COREX법에서 실제 상황과 유사한 조건을 만족시키는 평가 실험을 통하여 신속하고 정확한 것은 물론 고신뢰성을 갖는 일반탄의 평가방법을 제공함에 있다.The present invention has been proposed in order to solve the above problems of the prior art, the object of which is fast and accurate as well as high reliability through evaluation experiments satisfying conditions similar to the actual situation in the COREX method using a normal coal. To provide a method for evaluating ordinary bullets.
도1은 석탄의 품질을 평가하기 위한 종래의 개략적인 TG 구성도1 is a schematic diagram of a conventional TG for evaluating the quality of coal;
도2a는 본 발명에 따른 석탄의 품질 평가장치의 구성도Figure 2a is a block diagram of a coal quality evaluation apparatus according to the present invention
도2b는 도2a의 반응관에 대한 상세 구조도Figure 2b is a detailed structural diagram of the reaction tube of Figure 2a
도3은 본 발명에 따라 석탄의 품질을 평가할 때 석탄의 중량과 온도에 따른 경시변화를 보이는 그래프Figure 3 is a graph showing the change over time according to the weight and temperature of coal when evaluating the quality of coal according to the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
21 ..... 반응관 21a .... 분산판21 ..... reaction tube 21a .... dispersion plate
21b .... 금속 볼 22 ..... 가열수단21b .... metal ball 22 ..... heating means
23 ..... 중량측정수단 24 ..... 가스공급수단23 ..... Weighing means 24 ..... Gas supply means
30 ..... 타르 제거수단30 ..... Tar Removal Method
상기 목적 달성을 위한 본 발명은 시료를 가열하는 가열수단을 구비한 반응관과, 상기 반응관의 상부에 시료의 무게를 측정할 수 있는 측정수단과, 상기 반응관의 하부로부터 가스를 공급하기 위한 가스공급수단을 포함하여 구성되는 TG를 이용하여 석탄의 특성을 평가하는 방법에 있어서,The present invention for achieving the above object is a reaction tube having a heating means for heating a sample, measuring means for measuring the weight of the sample on the upper portion of the reaction tube, and for supplying gas from the lower portion of the reaction tube In the method for evaluating the characteristics of the coal using TG comprising a gas supply means,
상기 반응관을 가열하여 일정온도로 유지한 후, 그 내부에 질소가스를 주입하고, 적어도 5mm 이상의 크기를 갖는 건조된 석탄 시료를 상기 반응관 내에 장입하여 석탄을 차르화하는 단계;Heating the reaction tube to maintain a constant temperature, injecting nitrogen gas therein, and charging a dried coal sample having a size of at least 5 mm into the reaction tube to charify the coal;
상기 차르환된 석탄에 질소가스를 치환하여 CO2가스를 주입하여 상기 CO2가스와 석탄과 반응하면서 발생되는 석탄의 중량 변화를 측정하고, 측정된 석탄중의 고정탄소분의 중량이 초기 석탄중의 고정탄소분의 중량이 1/2되는 시간을 구하는 단계;The change in the weight of coal generated by reacting with the CO 2 gas and coal by injecting CO 2 gas by substituting nitrogen gas to the char-ringed coal, and the weight of the fixed carbon content in the coal Obtaining a time at which the weight of the fixed carbon powder is 1/2;
상기와 같은 동일한 방법으로 코크스의 중량이 1/2되는 반감기를 구하는 단계; 및Obtaining a half life in which the weight of the coke is 1/2 by the same method as described above; And
상기에서 구한 석탄 시료의 반감기를 코크스의 반감기로 나누어 지수화한 후, 구해진 지수가 1에 근접할수록 석탄의 품질이 양호하다고 판단하는 단계;를 포함하여 구성되는 석탄의 품질평가방법에 관한 것이다.It is related to the quality evaluation method of the coal, including; the step of determining the half-life of the coal sample obtained by dividing the half-life of the coke by the coke, the quality of the coal is better as the obtained index is closer to 1.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 통하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2a는 본 발명의 품질 평가장치의 개략적인 구성도로서, 크게 시료를 가열하는 가열수단(22)을 구비한 반응관(21)과, 상기 반응관의 상부에 시료의 무게를 측정할 수 있는 측정수단(23)과, 상기 반응관의 하부로부터 가스를 공급하기 위한 가스공급수단(24) 및 타르 제거수단(30)을 포함하여 구성된다.Fig. 2A is a schematic configuration diagram of a quality evaluation apparatus of the present invention, in which a reaction tube 21 having a heating means 22 for heating a sample largely and a weight of a sample on the upper portion of the reaction tube can be measured. It comprises a measuring means 23, a gas supply means 24 for supplying gas from the lower portion of the reaction tube and the tar removing means 30.
또한, 본 발명의 반응관(21)은 도2b와 같이, 그 주위에 반응관의 온도를 승온하기 위한 가열수단(22)이 마련되어 있으며, 그 내부에는 상온의 가스를 흐름을균일하게 형성시키는 분산판(21a)과, 온도를 균일하게 유지하기 위한 다수개의 볼(21b)이 상기 분산판 아래에 충진되어 있다. 상기 볼은 어떠한 금속이라도 상관없으며, 바람직하게는 Al볼로 구성하는 것이다. 가열수단은 보통 노내의 온도를 1600℃까지 승온할 수 있도록 구성함이 바람직하다.In addition, the reaction tube 21 of the present invention, as shown in Figure 2b, is provided with a heating means 22 for raising the temperature of the reaction tube around the dispersion, inside the dispersion to form a uniform flow of gas at room temperature The plate 21a and a plurality of balls 21b for keeping the temperature uniform are filled under the dispersion plate. The ball may be any metal and is preferably composed of Al balls. The heating means is usually preferably configured to increase the temperature in the furnace to 1600 ℃.
본 발명의 장치는 종래의 TG와는 달리, 반응관 내에서 직접 석탄을 차르화하면서 품질을 평가하므로 반응관의 상부 측벽에 타르 제거수단(30)이 마련됨에 특징이 있다.Unlike the conventional TG, the apparatus of the present invention is characterized in that the tar removing means 30 is provided on the upper sidewall of the reaction tube because the quality is evaluated while charring coal directly in the reaction tube.
상기 타르 제거수단(30)은 배출되는 타르와 더스트를 제거하는 타르 제거장치(31)와, 제거된 타르를 응축시키는 냉각수조(32)와, 분리된 더스트를 걸러주는 더스트 제거용 필터(33)와, 배가스 배출펌프(34)를 포함하여 구성된다.The tar removal means 30 is a tar removal device 31 for removing tar and dust discharged, a cooling water tank 32 for condensing the removed tar, and a dust removal filter 33 for filtering separated dust. And an exhaust gas discharge pump 34.
도2a의 미설명부호 "25"는 "데이타 저장부", "26"은 "온도 데이타 처리부", "27"은 "온도 조절부", "28"은 "열전대"를 의미한다.In FIG. 2A, reference numeral 25 denotes a "data storage unit", "26" denotes a "temperature data processing unit", "27" denotes a "temperature control unit", and "28" denotes a "thermocouple".
이러한 장치는 결과적으로 일반탄으로부터 먼저 차르를 제조하고, 사용량의 제한으로 인하여 신뢰성을 가진 결과를 얻기 위해서 다수의 실험을 행해야 하는 종래의 TG를 이용한 석탄의 품질 평가에 있어서의 문제점을 해결해 주고 있다. 즉, 본 발명의 장치에 의하면 다량의 일반탄을 직접 사용하므로써 석탄간의 응집을 실험결과에 포함할 수 있으며, 보다 실제와 유사한 조건에서 실험을 행할 수 있을 뿐만아니라 시료량을 증대할 수 있어 신뢰성이 있는 결과를 얻을 수 있다.As a result, such a device solves a problem in the quality evaluation of coal using conventional TG, which first produces char from ordinary coal and has to perform a large number of experiments in order to obtain a reliable result due to the limitation of the amount used. That is, according to the apparatus of the present invention, by using a large amount of ordinary coal directly, coalescing between coals can be included in the experimental results, and experiments can be carried out under conditions similar to those of the real world, and the amount of samples can be increased, thus making it reliable. You can get the result.
이하, 상기한 장치를 이용한 본 발명의 석탄 품질 평가방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the coal quality evaluation method of the present invention using the apparatus described above will be described in detail.
우선, 본 발명에서는 도2의 반응관(21)을 가열하여 온도 조절부(27)에 의해 일정온도로 유지한 후, 가스공급수단(24)에 의해 반응관 내부에 질소가스를 주입함이 필요하다. 이때, 반응관의 온도는 1000~1400℃의 범위로 유지함이 바람직하다. 반응관의 온도를 1000℃미만으로 하여도 석탄의 차르화에는 문제는 없으나, 평가시간이 길어지는 단점이 있다. 더욱이, COREX법에서의 실제 노내 조건과 유사하도록 하는 것이 보다 바람직할 수 있다. 또한, 반응관의 온도를 1400℃ 이상으로 유지하게 되면 석탄의 반응속도가 빨라 품질평가가 곤란한 문제가 있게 된다.First, in the present invention, the reaction tube 21 of FIG. 2 is heated and maintained at a constant temperature by the temperature control unit 27, and then, the gas supply means 24 injects nitrogen gas into the reaction tube. Do. At this time, the temperature of the reaction tube is preferably maintained in the range of 1000 ~ 1400 ℃. Even if the temperature of the reaction tube is less than 1000 ° C., there is no problem in charring the coal, but there is a disadvantage in that the evaluation time is long. Furthermore, it may be more desirable to be similar to the actual furnace conditions in the COREX method. In addition, if the temperature of the reaction tube is maintained at 1400 ℃ or more, there is a problem that the quality evaluation is difficult because the reaction rate of coal is fast.
초기 반응관에 주입되는 질소 가스는 장입되는 석탄 시료가 공기중의 산소와 서로 연소되는 것을 방지하면 되는 것으로 시료의 양에 따라 적절히 취입하는 것이 바람직하다.Nitrogen gas injected into the initial reaction tube may be prevented from being burned with the oxygen in the air, and the coal sample to be charged is preferably blown in appropriately according to the amount of the sample.
그 다음, 상기 반응관 내에 석탄 시료를 장입하여 석탄을 차르화한다. 이때, 장입되는 석탄은 건조된 것을 사용함이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 실제 노내 상황과 유사한 조건이 되도록 적어도 5mm 이상의 크기를 갖는 일반탄을 사용할 수 있다. 바람직하게는 석탄의 입자는 15~20mm의 범위를 갖는 것을 사용하는 것이다.Then, a coal sample is charged into the reaction tube to coalize the coal. At this time, it is preferable to use the coal to be charged. In addition, in the present invention, a general coal having a size of at least 5 mm or more may be used so as to be in a condition similar to an actual furnace situation. Preferably, the particles of coal are those having a range of 15 to 20 mm.
이후, 상기 석탄 시료는 반응관 상부에 마련된 중량 측정수단(23)에 의해 측정된 결과, 시간에 따라 중량 변화가 없을 때 질소가스를 치환하여 가스공급수단(24)를 통해 CO2가스를 주입한다. 상기 CO2가스의 취입량은 석탄의 차르의 무게에 맞추어 결정할 수 있다. 즉, 차르의 무게에 따라 CO2가스의 유량을 정하면 각 석탄에 따라 동일한 조건에서 실험을 수행할 수 있어 바람직하다. 구체적으로 석탄의 열분해가 끝나고 생성된 차르의 무게에 따라 그 비로 CO2가스의 유량을 결정하여 질소와 치환하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 초기에 장입되는 석탄 100g의 70중량%가 차르로 되었다고 가정하면 이때 공급해 주는 CO2가스의 유량은 5ℓ 정도가 적당하다.Then, the coal sample is measured by the weighing means 23 provided in the upper portion of the reaction tube, when there is no change in weight with time to replace the nitrogen gas to inject CO 2 gas through the gas supply means 24 . The blowing amount of the CO 2 gas can be determined according to the weight of char of the coal. That is, if the flow rate of the CO 2 gas is determined according to the weight of the char, it is preferable to perform the experiment under the same conditions for each coal. Specifically, it is preferable to determine the flow rate of the CO 2 gas in the ratio according to the weight of the generated char after the pyrolysis of coal is completed and replace it with nitrogen. For example, assuming that 70% by weight of 100 g of coal initially charged is char, a flow rate of CO 2 gas supplied at this time is about 5 liters.
이와같이 반응관 내에 CO2가스를 취입하면 상기 CO2가스와 석탄과 반응하면서 석탄은 그 중량이 감소하게 된다. 도3은 이러한 석탄의 중량 변화와 온도 변화의 일례를 보이고 있다. 즉, 도3과 같이, 반응관 내의 석탄은 수분과 휘발분이 방출되면서 무게 감소가 일어나다가 이들 성분들이 완전히 방출하게 되는 시점에서 석탄은 일정 무게를 유지하면 고정탄소와 회분으로 구성된 차르의 형성이 완전히 된 것으로 판단할 수 있다.As such, when the CO 2 gas is blown into the reaction tube, the weight of the coal decreases while reacting with the CO 2 gas and coal. 3 shows an example of the weight change and the temperature change of the coal. That is, as shown in FIG. 3, the weight of coal in the reaction tube decreases as moisture and volatiles are released. At the time when these components are completely released, if coal maintains a constant weight, the formation of char consisting of fixed carbon and ash is completely completed. It can be judged.
그 다음, 이와 같이 측정된 차르화된 석탄중 고정탄소분의 중량이 초기 석탄중의 고정탄소분의 중량에 대하여 1/2되는 시간, 즉 반감기를 구한다.Then, the time, that is, the half-life, of the weight of the fixed carbon powder in the charred coal thus measured is 1/2 of the weight of the fixed carbon powder in the initial coal.
그 다음, 상기와 같은 동일한 방법으로 코크스에 대해서도 실시하여 코크스의 중량이 1/2되는 반감기를 구한다. 코크스의 반감기는 석탄의 품질을 평가하기 위한 기준으로 사용되는 것이다.Then, the same method as described above is carried out for the coke to obtain a half-life in which the weight of the coke is 1/2. The coke's half-life is used as a criterion to assess the quality of coal.
마지막으로 상기에서 구한 석탄 시료의 반감기를 코크스의 반감기로 나누어 지수화한다. 이와같이 구해진 지수는 1에 근접할수록 석탄의 품질이 양호하다고 판단할 수 있는 것이다.Finally, the half-life of the coal sample obtained above is indexed by dividing the half-life of coke. The index thus obtained can be judged that the closer to 1, the better the quality of coal.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
[실시예]EXAMPLE
내경 100m, 외경 110mm 크기를 갖는 반응관을 갖춘 도1과 도2와 같은 장치를 이용하여 10종류의 석탄(A~J)에 대하여 각각 종래의 방법과 본 발명에 따라 품질 특성을 평가하였다.Ten kinds of coals (A-J) were evaluated for quality characteristics according to the conventional method and the present invention by using the apparatus as shown in FIGS. 1 and 2 equipped with a reaction tube having an inner diameter of 100 m and an outer diameter of 110 mm.
먼저, 본 발명의 경우 도1의 장치내의 반응관을 가열하여 온도를 약 1200℃로 유지하고, 질소를 5ℓ로 일정하게 공급한 후, 여기에 약 100g의 석탄을 장입하였다. 장입된 석탄의 입도는 15~20mm 사이이었으며, 장입 전에 105℃의 온도에서 24시간 건조한 것을 사용하였다.First, in the case of the present invention, the reaction tube in the apparatus of FIG. 1 was heated to maintain the temperature at about 1200 ° C., and nitrogen was constantly supplied at 5 L, and about 100 g of coal was charged therein. The particle size of the loaded coal was between 15 and 20 mm, and dry for 24 hours at a temperature of 105 ℃ before charging.
1200℃의 고온에 장입된 석탄은 10분이 경과한 후 차르화되었으므로 질소가스를 CO2가스로 치환하였다. 이때, CO2가스는 약 5ℓ의 유량으로 주입하였다.Since coal charged at a high temperature of 1200 ° C. was charred after 10 minutes, nitrogen gas was replaced with CO 2 gas. At this time, the CO 2 gas was injected at a flow rate of about 5 L.
그 다음, CO2가스 주입개시부터 상기 석탄 시료중 고정탄소분의 중량이 초기 중량 대비 1/2되는 시점(이하, '반감기')을 구하였다.Then, the time point at which the weight of the fixed carbon component in the coal sample is 1/2 of the initial weight (hereinafter, 'half life') was determined from the start of the CO 2 gas injection.
동일한 방법으로 코크스에 대하여 코크스의 반감기를 구한 후, 석탄의 반감기를 코크스의 반감기로 나눈 지수(conversion index)를 구하고, 그 결과를 표1에 나타내었다.After obtaining the coke half-life for coke in the same way, a conversion index obtained by dividing the half-life of coal by the half-life of coke was obtained, and the results are shown in Table 1.
한편, 종래의 TG를 사용하여 동일한 10종류의 석탄에 대하여도 지수를 구한 후, 그 결과를 표1에 나타내었다. 종래의 방법에서는 본 발명과는 달리, 먼저 석탄을 별도의 반응로에서 1200℃로 가열하여 석탄을 차르화한 다음, 이 차르를 0.5g정도 TG의 반응관에 장입하여 실험을 행하였다.On the other hand, after the index was also obtained for the same 10 types of coal using conventional TG, the results are shown in Table 1. In the conventional method, unlike the present invention, the coal was first charcoalized by heating the coal to 1200 ° C. in a separate reactor, and the experiment was carried out by charging the char into about 0.5 g of a TG reaction tube.
표1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 석탄의 품질 평가를 한 경우 종래의 방법에 비하여 전체적으로 코크스의 지수값 1에 가까움을 알 수 있었다. 이는 본 발명의 경우 평가 분석에 필요한 석탄의 양을 증대하여 석탄을 차르화하면서 분석하여 실제 COREX조업과 유사한 조건을 갖는 상태에서 석탄을 분석하므로써, 종래의 TG를 사용한 경우에 비하여 보다 신뢰성이 있는 결과를 얻을 수 있음을 보이고 있다.As shown in Table 1, when the quality of the coal was evaluated according to the present invention, it can be seen that the coke index value 1 is close to that of the conventional method. In the case of the present invention, by increasing the amount of coal required for the evaluation analysis, the coal is analyzed while charring, and the coal is analyzed under conditions similar to those of the actual COREX operation, resulting in more reliable results than in the case of using the conventional TG. It is showing that can be obtained.
상술한 바와 같이, 본 발명의 석탄 품질 평가방법에 의하면, 기존의 TG를 이용한 실험조건보다 시료량을 크게 증가시켜 신뢰성이 있는 결과를 얻을 수 있고, 나아가 실제 COREX공정과 유사한 조건에서 평가실험을 행하므로써 이를 통하여 석탄 상호간의 작용에 대한 영향을 실제 노내 상황에 적합하도록 반영할 수 있기 때문에 최대한 실제 공정상에서 얻어지는 조업결과와 유사한 결과를 확보할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.As described above, according to the coal quality evaluation method of the present invention, it is possible to obtain a reliable result by greatly increasing the sample amount than the existing experimental conditions using TG, and furthermore, by performing the evaluation experiment under conditions similar to the actual COREX process In this way, the effects on the interaction between coals can be reflected to be suitable for the actual furnace situation. Therefore, there is a very useful effect of obtaining results similar to the operation results obtained in the actual process as much as possible.
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