KR100489679B1 - 야금용 코크스의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야금용 코크스의 제조방법에 관한 것이다. 이 제조방법은,

원료석탄을 배합한 배합탄의 휘발분 함량을 구하는 단계,

상기 배합탄의 건류열량을 측정하는 단계,

상기 배합탄의 휘발분 함량과 건류열량의 상관관계를 구하는 단계,

실제 코크스 조업에서 배합탄의 휘발분 함량을 상기 상관관계에 대입하여 구한 건류열량으로 배합탄을 건류하는 단계를 포함하여 구성된다. 이 제조방법에서는 적정 건류열량을 공급하여 코크스 품질을 가장 높게 유지할 수 있을 뿐 아니라 석탄 건류에너지 과다 사용을 방지하여 에너지 사용을 절감 할 수 있다.

Description

야금용 코크스의 제조방법{Method For Producing Metallurgical Coke}

본 발명은 야금용 코크스의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코크스의 제조공정에서 건류를 위해 공급해야 되는 열량을 적정하게 공급하여 과건류 또는 미건류를 방지하여 동일 원료조건에서 최상의 품질로 코크스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

제철소의 고로에서는 철광석류와 코크스를 교대로 장입하여 고온의 열풍으로 가열함과 동시에 코크스의 연소로 발생한 CO가스로 광석류를 철로 환원하여 선철을 제조한다. 따라서, 코크스는 통기성, 통액성의 특성은 물론 강도가 가장 중요한 특성으로 여겨지고 있다.

고로용 코크스를 제조하기 위해서는 석탄을 배합한 배합탄을 건류하는 것이 필요하다. 이러한 코크스 제조공정은, 석탄 야드의 석탄을 파쇄한 다음, 파쇄된 석탄을 탄종 별로 보관한 후 평량하여 보관조로 불출하고, 석탄을 건류하는 코크스로에 장입하여 코크스로 제조한다. 파쇄는 3mm이하 입도가 약 80%정도가 되도록 한다. 배합탄을 평량은 탄종별로 소정의 배합비로 배합하여 불출한다.

지금까지의 코크스의 건류는 코크스로에 장입되는 석탄의 성상과 관계없이 건류온도에 따라 16시간에서 20시간 건류하여 코크스를 제조하고 있다. 그러나, 표 1에서와 같이 석탄은 탄종에 따라 건류열량이 다르다.

탄 종	휘발분(%)	고정탄소(%)	회분(%)	건류열량(J/g)
석탄1	19.53	71.22	9.25	-1778
석탄2	20.59	69.49	9.92	-1456
석탄3	25.21	65.76	9.03	-1939
석탄4	26.08	64.70	9.22	-2122
석탄5	31.99	60.51	7.50	-2647
석탄6	34.40	57.19	8.41	-3142
건류열량은 흡열반응이므로 (-)로 표기

따라서, 석탄의 건류열량 보다 적은 열량이 공급되는 경우 미건류가 일어나서 제조되는 코크스의 품질이 저하되고, 또 열량이 과다하게 공급되는 경우 적정하게 공급되는 경우에 비하여 과건류가 일어나서 코크스의 품질이 저하뿐 아니라 건류에너지의 과다 사용이 문제가 있다.

본 발명에서는 상기 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 배합석탄의 건류과정에서 석탄의 탄종에 따라 적절한 건류열량을 공급하여 미건류 또는 과건류로 인한 코크스 품질 저하를 방지할 수 있는 야금용 코크스의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 코크스 건류방법은,

원료석탄을 배합한 배합탄의 휘발분 함량을 구하는 단계,

상기 배합탄의 건류열량을 측정하는 단계,

상기 배합탄의 휘발분 함량과 건류열량의 상관관계를 구하는 단계,

실제 코크스 조업에서 배합탄의 휘발분 함량을 상기 상관관계에 대입하여 구한 건류열량으로 배합탄을 건류하는 단계를 포함하여 구성된다.

본 발명의 하나의 실시예에 따르면 상기 배합탄의 휘발분 함량(VM)과 건류열량(DH)은 다음의 관계, DH=-259.5Х VM+5177.1를 갖는다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 배합탄의 건류과정에서 석탄의 탄종에 따라 적정한 건류열량을 공급하여 고강도의 코크스를 제공하는데, 특징이 있다.

본 발명에서 배합탄에 대한 건류열량을 측정하고, 이 배합탄에 대한 성상을 조사한 결과가 표 2에 나타나 있다. 여기서, 배합탄의 건류열량은 배합탄을 상온으로 일정한 승온속도로 가열하여 건류할 때 나타나는 도 1의 열출입 곡선으로부터 구한 것이다. 도 1에서 2번 곡선은 석탄을 건류하였을 때 투입된 열량, 3번 곡선은 2번 곡선 석탄을 건류한 잔유물인 촤를 다시 상온에서 1050℃ 까지 건류하였을 때 투입된 열량, 그리고 1번 곡선은 석탄 시료 가열시와 동일한 조건에서 용기만 가열 하였을 때 투입 열량을 나타낸다. 따라서, 석탄 건류시 투입된 열량은 2번 곡선에서 1번 곡선을 뺀 면적이 되며, 도 1의 2번 곡선에서 3번 곡선을 뺀 면적은 석탄의 열분해에 소요된 열량이 된다.

	VM(%)	TD	LMF	SI	CBI	Rm	TI	건류열량(J/g)
배합탄1	28.056	72.6	2.259	3.806	1.144	0.922	26.369	-2088
배합탄2	27.114	76.4	2.296	3.964	1.206	0.958	27.546	-1789
배합탄3	26.172	80.2	2.333	4.122	1.268	0.994	28.723	-1689
배합탄4	25.230	84.0	2.370	4.280	1.330	1.030	29.900	-1539
배합탄5	24.541	83.7	2.333	4.451	1.357	1.064	29.440	-987
배합탄6	23.852	83.4	2.296	4.622	1.384	1.098	28.980	-1084
배합탄7	23.163	83.1	2.259	4.793	1.411	1.132	28.520	-804
VM : 휘발분, TD : 전팽창, LMF: 유동도, SI : 강도지수, CBI : 조직평형지수,Rm : 평균반사율, TI : Total Inert,

표 2에 나타난 배합탄의 성상과 건류열량의 상관관계를 조사한 결과, 휘발분 함량(VM)이 건류열량과 가장 상관성이 높은 것으로 분석되었다. 그 상관관계가 도 2에 나타나 있으며, 그 식이 관계식 1이다.

[관계식 1]

DH=-259.5×VM+5177.1

여기서, DH:건류열량(J/g), VM:휘발분 함량(%)

이와 같이, 본 발명은 배합탄의 휘발분 함량과 건류열량의 상관성을 밝혀 낸 결과에 의해 완성된 것으로, 이를 코크스 제조공정을 통해 구체적으로 설명한다.

먼저, 석탄을 탄종별로 배합한 배합탄의 휘발분 함량을 구한다.

배합탄의 휘발분 함량은 이론적으로 계산할 수 도 있고, 실험을 통해 측정할 수도 있다. 이론적인 계산은 각각의 석탄의 휘발분 함량에 그 배합비를 가중치로 곱한 다음, 이들을 합하여 구한다. 이러한 이론적인 계산치는 측정치와 거의 일치하므로, 통상적으로 배합탄의 휘발분 함량은 계산치를 이용하고 있다. 따라서, 본 발명에서는 배합탄의 휘발분 함량을 이론적으로 계산하여 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 배합탄의 건류열량을 측정한다. 배합탄의 건류열량은 알려져 있는 여러 가지 방법을 통해 측정할 수 있으며, 그 예가 도 1의 방법이다.

다음으로, 배합탄의 휘발분 함량과 건류열량의 상관관계를 구한다. 이 상관관계식은 회귀분석을 통하여 구할 수 있다.

실제 조업에서는 탄종별로 배합하여 보관조에서 보관하고 있는 배합탄을 불출 받아 코코스로로 장입하여 건류할 때, 이 배합탄의 휘발분함량을 상기에서 구한 상관관계식에 대입하여 구한 건류열량으로 건류하는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

표 2에서 배합비 조정의 기준이 되었던 배합탄 4에 해당하는 배합탄의 휘발분의 함량을 관계식 1에 대입한 결과, 건류열량은 1370(J/g)으로 계산되었다.

실제 코크스 조업에서 배합탄4를 코코스로에 장입하여 건류할 때, 1370(J/g)의 건류열량으로 건류하는 한편, 비교를 위해 이 보다 낮은 건류열량과 높은 건류열량으로 건류를 행한 다음, 코크스의 강도를 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.

구분	투입 건류열량(J/g)	코크스 강도(kg/cm2)
비교예1	1200	122
비교예2	1600	156
발명예	1370	170

표 3에 나타난 바와 같이, 투입건류 열량이 관계식 2를 만족하는 조건에서 코크스 강도가 가장 높게 나타났다. 이에 반해, 비교예 1에서는 미건류에 의해 강도가 낮았으며, 비교예 2는 과건류에 의해 코크스 강도가 저하되는 것을 확인 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 적정 건류열량을 공급하여 코크스 품질을 가장 높게 유지할 수 있을 뿐 아니라 석탄 건류에너지 과다 사용을 방지 하여 에너지 사용을 절감 할 수 있다.

도 1은 배합탄을 건류할 때의 열출입곡선을 나타내는 그래프

도 2는 배합탄의 휘발분 함량과 건류열량의 상관관계를 나타내는 그래프

Claims (2)

1. 원료석탄을 배합한 배합탄의 휘발분 함량을 구하는 단계,

   상기 배합탄의 건류열량을 측정하는 단계,

   상기 배합탄의 휘발분 함량과 건류열량의 상관관계를 구하는 단계,

   실제 코크스 조업에서 배합탄의 휘발분 함량을 상기 상관관계에 대입하여 구한 건류열량으로 배합탄을 건류하는 단계를 포함하여 이루어지는 야금용 코크스의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배합탄의 휘발분 함량(VM)과 건류열량(DH)은 다음의 관계, DH=-259.5×VM+5177.1임을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조방법.