KR100454364B1

KR100454364B1 - 코크스 제조를 위한 원료석탄 배합방법

Info

Publication number: KR100454364B1
Application number: KR10-1999-0061520A
Authority: KR
Inventors: 이성수
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2004-10-26
Also published as: KR20010057532A

Abstract

본 발명은 코크스제조를 위한 원료석탄의 배합방법에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 원료석탄 배합설계 과정에서 냉간강도 및 반응후강도의 제약조건식을 이용함으로서, 배합탄의 냉간강도 및 반응후강도를 쉽게 추정할 수 있고, 나아가 상기 조건식의 변수를 조정하여 손쉽게 냉간강도 및 반응후강도를 조정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 야금용 코크스를 제조하기 위한 원료석탄의 배합방법에 있어서, 원료배합시, 회분:8.5%이하, 휘발분:24.0-28.0%, 최고유동도:2.2-2.8(log ddpm), 전팽창:70-120%, 평균반사율:1.05-1.25, 조직평형지수:1.2-1.8, 강도지수:4.15-4.75, 총유황함유량:0.7%이하의 범위로 제어함과 동시에, 하기식 (1)에 의해 구해지는 냉간강도가 86.0이상이고, 하기식 (2)에 의해 구해지는 반응후강도가 65.0이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 코크스 제조를 위한 원료석탄 배합방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

[수학식 1]

DI = 0.560(SI) - 0.404(CBI) + 84.458

[수학식 2]

CSR = -4.433(LMF) + 7.808(SI) - 2.849(CBI) + 47.420

Description

코크스 제조를 위한 원료석탄 배합방법{A Blending Method of Coals for Making Coke}

본 발명은 8에서 12탄종의 석탄을 배합하여 야금용 코크스를 제조할때 LP 기법(Linear Programming)을 이용하여 고품질의 배합탄을 얻을 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적인 야금용 코크스 제조공정을 살펴보면 다음과 같다. 입하된 석탄은 탄종별로 석탄 야드에 석탄이 저장되고 저장된 석탄은 소요에 따라 파쇄기를 통과하여 3mm 이하 80% 의 입도로 파쇄된 후 배합조에 탄종별로 저장된다. 배합조에 저장된 석탄은 배합하고자 하는 비율로 무게비로 배합조에서 8에서 12탄종의 석탄이 배합 설계된 소정의 배합비로 불출되며 배합되고 수송계통을 통하여 저장조에 보관된 후 코크스로에 장입된다.

이와같이 구성된 원료배합공정에서 원료석탄의 배합은 회분(ASH), 휘발분(VM,Volatile Matter), 최고유동도(LMF, Log Maximum Fluidity), 전팽창(TD, Total Dilatation), 평균반사율(RM, Mean Reflectance of Vitrinite of Coal Texture), 조직평형지수(CBI, Composition Balance Index), 강도지수(SI, Strength Index) 및 총유황함유량(TS Total Sulfur) 등을 하기표 1(야금용 코크스제조를 위한 원료석탄의 배합범위와 코크스 품질조건)의 범위에 들도록 설계를 행하고, 또한, 냉간강도(DI, Drum Index) 및 반응후 강도(CSR, Coke Strength after CO2 Reaction) 역시 하기표 1의 범위에 들도록 고려하여 설계를 행한다.

배합지수	ASH	VM	LMF	TD	RM	CBI	SI	TS	DI	CSR
범위	8.5>	26.0±2.0	2.5±0.3	95±25	1.15±0.1	1.5±0.3	4.45±0.3	0.7>	86.0≤	65.0≤

[상기표 1에서, 1) ASH : 회분(%)

2) VM(Volatile Matter) : 휘발분(%)

3) LMF(Log Maximum Fluidity) : 최고유동도(log ddpm)

4) TD(Total Dilatation) : 전팽창(%)

5) RM(Mean Reflectance of Vitrinite of Coal Texture) : 평균반사율

6) CBI(Composition Balance Index) : 조직평형지수

7) SI(Strength Index) : 강도지수

8) TS(Total Sulfur) : 총유황함유량(%)

9) DI(Drum Index) : 냉간강도(%)

10) CSR(Coke Strength after CO₂Reaction) : 반응후 강도(%)]

하지만, 실제의 배합시에는 회분, 휘발분, 최고유동도, 전팽창, 평균반사율, 조직평형지수, 강도지수 및 총유황함유량과 같은 값에 대해서는 탄종별 가지고 있는 성상과 배합비 등을 이용하여 간단하게 계산될 수 있지만, 냉간강도(DI) 및 반응후강도(CSR)은 간단한 방법으로 추정하기 어렵었다. 따라서, 경험이나 간단한 계산에 의존하여 8에서 12탄종의 석탄을 배합하는 지금까지의 배합방법에 있어서는 냉간강도와 반응후강도가 상기표 1의 범위를 벗어나는 경우가 종종 발생하게되는 문제가 있었다.

이에, 본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 원료석탄 배합설계 과정에서 냉간강도 및 반응후강도의 제약조건식을 이용함으로서, 배합탄의 냉간강도 및 반응후강도를 쉽게 추정할 수 있고, 나아가 상기 조건식의 변수를 조정하여 손쉽게 냉간강도 및 반응후강도를 조정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 야금용 코크스를 제조하기 위한 원료석탄의 배합방법에 있어서, 원료배합시, 회분:8.5%이하, 휘발분:24.0-28.0%,최고유동도:2.2-2.8(log ddpm), 전팽창:70-120%, 평균반사율:1.05-1.25, 조직평형지수:1.2-1.8, 강도지수:4.15-4.75, 총유황함유량:0.7%이하의 범위로 제어함과 동시에, 하기식 (1)에 의해 구해지는 냉간강도가 86.0이상이고, 하기식 (2)에 의해 구해지는 반응후강도가 65.0이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 원료석탄 배합방법에 관한 것이다.

DI = 0.560(SI) - 0.404(CBI) + 84.458

(상관계수 R²가 0.98이상)

CSR = -4.433(LMF) + 7.808(SI) - 2.849(CBI) + 47.420

(상관계수 R²가 0.98이상)

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명자는 원료석탄을 여러가지 배합방법으로 배합, 즉 파라미터를 변화시켜 테스트 오븐에서 코크스를 제조한 결과, 냉간강도는 SI, CBI와 연관이 큼을 알 수 있었고, 반응후강도는 LMF, SI, CBI와 연관이 큼을 알 수 있었다. 따라서, 이들 파라미터를 조절하여 실험을 행하고, 이들 파라미터와 냉간강도, 반응후강도와의 관계를 분석한 결과, 이들사이의 수학적 연관성을 발견하였다. 이를 중회귀분석으로분석하여 상기식 (1) 및 (2)를 얻은 것이다.

따라서, 상기식(1) 및 (2)를 이용하면 손쉽게 냉간강도와 반응후강도를 추정할 수 있으며, 추정된 값이 코크스 품질조건에 만족하는 냉간강도:86.0이상, 반응후강도:65.0이상인 경우에는 잘된 배합으로 간주하고, 추정된 값이 상기 조건을 벗어나는 경우에는 잘못된 배합으로서, 상기 파라미터를 조정하여 손쉽게 제어할 수 있는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

기존에 원료를 배합하는 방법을 통하여, 회분, 휘발분, 최고유동도, 전팽창, 평균반사율, 조직평형지수, 강도지수 및 총유황함유량과 같은 제약조건을 만족하도록 배합원료를 배합하였다. 이같은 배합을 50회 행하였으며, 1회의 배합비 및 제약조건을 하기표 2에 나타내었다.

또한, 본 발명의 조건으로, 즉 회분, 휘발분, 최고유동도, 전팽창, 평균반사율, 조직평형지수, 강도지수 및 총유황함유량과 같은 제약조건을 만족하면서, 상기식(1) 및 (2)의 조건을 만족하도록 배합원료를 배합하였다. 이같은 배합을 50회 행하였으며, 1회의 배합비 및 제약조건을 하기표 2에 나타내었다.

	배합탄종	종래방법	본 발명의 방법
배합비(배합을 위해 선택한 석탄 탄종의 배합비)	CW	16	5
	BM	11	9
	GC	24	10
	YK	5	30
	GG	13	21
	GY	10	5
	OC	6	5
	MW	12	12
	PC	3	3
제약조건(배합된 석탄의 성상과 배합비에 의해 계산된 값)	ASH	8.3	8.0
	VM	26.0	26.0
	LMF	2.76	2.50
	TD	125	120
	RM	1.08	1.10
	TI	26.3	24
	CBI	1.30	1.30
	SI	4.30	4.7
	TS	0.5	0.5
	DI		86.3
	CSR		69.3

상기와 같이 배합된 50개씩의 배합원료를 테스트 오븐을 이용하여 코크스로 제조하고, 제조된 코크스의 품질을 평가하여 냉간강도 및 반응후강도를 구하여 그 결과를 비교하였다.

비교결과 본 발명의 조건을 만족하는 코크스는 100% 우수한 품질조건을 보였는데 반하여, 기존의 방법에 의한 경우에서는 3회 즉 6%가 품질조건에서 벗어났다.

상술한 바와같이, 본 발명을 이용하여 원료탄 배합설계를 할 경우 얻어지는 코크스의 품질조건이 우수하였으며, 이를 컴퓨터등에 적용하여 배합공정의 자동화를 시킬 수 있어 코크스 제조원가를 절감할 수 있을 뿐 아니라 과학적인 공정관리가 가능하다.

Claims

야금용 코크스를 제조하기 위한 원료석탄의 배합방법에 있어서,

원료배합시, 회분:8.5%이하, 휘발분:24.0-28.0%, 최고유동도:2.2-2.8(log ddpm), 전팽창:70-120%, 평균반사율:1.05-1.25, 조직평형지수:1.2-1.8, 강도지수:4.15-4.75, 총유황함유량:0.7%이하의 범위로 제어함과 동시에, 하기식 (1)에 의해 구해지는 냉간강도가 86.0이상이고, 하기식 (2)에 의해 구해지는 반응후강도가 65.0이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 원료석탄 배합방법

[수학식 1]

DI = 0.560(SI) - 0.404(CBI) + 84.458

(상관계수 R²가 0.98이상)

[수학식 2]

CSR = -4.433(LMF) + 7.808(SI) - 2.849(CBI) + 47.420

(상관계수 R²가 0.98이상)