KR100742879B1 - 코크스 제조용 석탄의 입도조정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야금용 코크스를 제조하기 위하여 원료석탄의 입도를 조정하는 방법에 관한 것으로, 그 목적은 코크스제조용 석탄에 대해 건류시 점결능력을 최대한 발휘할 수 있는 최적의 파쇄입도를 결정하는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정하는 단계,

상기 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)이 측정된 석탄에서 임의 입도이하의 입도분율에 따른 코크스 강도를 측정하는 단계,

상기 측정된 강도치중에서 최고강도에 해당하는 입도분율을 최적입도분율로 정하는 단계,

실조업에서 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정하고 이 측정치가 해당하는 상기 임의 입도이하의 최적입도분율에 따라 석탄을 파쇄하는 단계를 포함하여 이루어지는 코크스 제조용 석탄의 입도조정방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

코크스, 석탄, 입조조정, 총불활성 성분량, 최고유동도, 평균반사율

Description

코크스 제조용 석탄의 입도조정 방법{Method of controlling coal particle size for coke}

도 1은 석탄탄종별 3mm이하의 입도분율에 따른 강도변화를 나타내는 그래프

본 발명은 야금용 코크스를 제조하기 위하여 원료석탄의 입도를 조정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석탄의 고유물성치인 평균반사율, 총불활성 성분량, 최고 유동도의 관계로부터 파쇄 기준을 설정하고 이를 근거로 파쇄하여 보다 품질이 우수한 코크스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

코크스 제조에 사용되는 석탄은 역청탄으로서 국내에 부존량이 전무하기 때문에 해외 탄광에 의존하고 있다. 해외 탄광으로부터 수입된 석탄은 탄종별로 석탄 야드에 야적되고 사용계획에 따라 불출되어 탄종별로 파쇄기에서 파쇄되고 각 탄종별로 배합조에 보관된 다음 미리 계획된 탄종별 배합비로 배합된 후 석탄 저장조를 거쳐 코크스로에 장입되어 16시간에서 18시간 건류후 코크스로 제조된다. 우리나라와 같 이 국내 부존자원이 없이 해외에서 원료 석탄을 수입하는 경우 8탄종에서 12탄종의 석탄을 배합하여 코크스를 제조하며, 이때 배합된 배합탄의 입도는 통상 3mm이하의 입도가 80%에서 90%의 범위가 되도록 배합탄의 입도를 관리한다. 그러나 이와 같이 석탄의 종류에 파쇄입도를 생각하지 않고 일괄적으로 파쇄하는 방법은 석탄의 특성에 따라 과파쇄, 또는 미파쇄로 인해 야금용 석탄인 점결탄이 점결능력을 상실하여 코크스를 제조하기 위해 건류중 제대로 점결능력을 발휘하지 못한다.

일반적인 원료석탄의 입도조정방법으로서 보다 정밀하게 야금용 석탄의 입도를 관리하는 방법으로는 원료야드에 저장된 석탄을 파쇄할 때 2mm에서 5mm 눈금 크기의 채를 파쇄기에 설치하고 파쇄후의 석탄을 채분리 및 분급하여 석탄의 입도를 조정하는 방법이 행해지고 있다.

그러나, 이러한 입도조정방법은 석탄의 수분함량에 따라 수분이 높은 경우 체분리가 잘되지 않고 또 채에 의한 분급공정은 매우 오랜 시간이 소요되기 때문에 생산성 저하 등의 문제점이 있다.

이러한 종래의 입도조정방법을 개선하기 위하여 본 발명자는 한국 특허출원 2000-49501호에 석탄탄종별 최고유동도와 총불활성성분의 관계로부터 3mm이하의 입도분율을 구하고 이 입도분율에 따라 석탄을 배합하는 기술을 제안한 바 있다. 이 기술은 석탄의 고유물성치인 최고유동도와 총불활성 성분에 근거하여 입도분율을 정함으로써 코크스의 품질을 개선하는 것이다.

석탄을 배합할 때 고유물성치의 하나인 불활성성분이 높은 석탄이 다량 사용되는 경우 그리고, 입도가 적절하지 못한 경우 석탄의 점결능력의 상실이 심화되어 코크스품질이 저하되고 품질편차가 커지는 경우가 많이 발생된다. 이 이유는 석탄의 성분은 활성성분과 불활성성분으로 구분되는데 활성성분은 건류과정에서 연화 및 용융하는 성분이며 불활성성분은 가열을 하여도 변화하지 않는 성분으로 불활성성분의 크기가 클 경우 건류시 활성성분이 불활성 성분의 입자를 충분히 포함하여 결합을 시켜주지 못하기 때문이다. 이러한 석탄의 성상은 산지별로 특성이 다르다. 즉, 미국산 석탄은 불활성성분이 적고 유동도가 높고, 호주산 석탄은 미국탄 보다 불활성성분이 높고 유동도가 낮은 특징을 보인다. 그러나, 근래 사용이 증대되고 있는 중국산 석탄은 불활성성분이 30%이상 높으면서도 높은 유동도를 보인다. 따라서 종래 미국산 석탄과 호주산 석탄을 중심으로한 배합패턴에 비해서 중국산 석탄의 배합이 증대된 배합에서는 배합탄의 불활성 성분량이 자연이 증가하게 되므로 석탄의 입도관리가 코크스품질에 매우 중요하다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 실험을 행하고 본 발명을 제안하게 된 것으로서 코크스제조용 석탄에 대해 건류시 점결능력을 최대한 발휘할 수 있는 최적의 파쇄입도를 결정하는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 석탄 입도조정방법은, 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정하는 단계,

상기 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)이 측정된 석탄에서 임의 입도이하의 입도분율에 따른 코크스 강도를 측정하는 단계,

상기 측정된 강도치중에서 최고강도에 해당하는 입도분율을 최적입도분율로 정하는 단계 및

실조업에서 석탄탄종별 총불활성성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정하고 이 측정치가 해당하는 상기 임의 입도이하의 최적입도분율에 따라 석탄을 파쇄하는 단계를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명자는 코크스의 품질특성을 개선하기 위한 석탄의 파쇄기준에 대하여 연구하는 과정에서, 석탄의 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)이 석탄의 유동특성과 석탄의 탄화도와 관련이 크다는 사실에 주목하게 되었다.

따라서, 석탄의 탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정한 다음에 석탄을 3mm이하의 입도분율을 조정하여 코크스를 제조하고 그 강도특성을 측정해 보았다. 실제 측정결과 도 1에서와 같이 특정 입도분율에서 강도가 가장 높게 나타났다. 이러한 실험결과를 볼 때, 석탄의 고유물성치인 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)에 근거하면 석탄탄종별 3mm이하의 최적입도분율을 구할 수 있다는 것이다.

본 발명에 따라 석탄의 입도조정하기 위해서는 먼저, 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정한다. 그 다음 이들 고유물성치를 측정한 석탄에 대해 특정입도 예를 들어 3mm이하의 입도분율을 다양하게 하여 코크스를 제조하고 도 1과 같이 입도분율에 따른 강도를 구한다. 이 강도치중에 최고강도를 3mm이하의 최적입도분율로 정한다. 이와 같이 석탄탄종별 최적입도분율을 사전에 자료로서 준비해둔다. 한편, 상기 자료로 준비한 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)에 대해 3mm이하의 최적입도분율의 관계를 중회귀분석한 결과 수학식 1과 같은 상관관계식을 구할 수 있었다.

석탄의 파쇄입도분율(-3mm분율,%) = A - B x L-MF + C xTI -D xRm

(여기서, A는 81.395 , B는 -2.142, C 는 0.380, D는 -7.475)

실제 조업에서 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정한 다음에 이 고유물성치에 해당하는 상기 최적입도분율에 따라 석탄을 파쇄한다. 물론, 수학식 1에 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 대입하여 최적입도분율을 구할 수도 있다.

이와 같이 파쇄한 석탄을 배합하여 코크스를 제조한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

아래 표 1은 본 야금용으로 사용되는 석탄의 성상을 나타낸 것이다.

구분	Rm	TI	VM	L-MF
석탄1	1.48	16.2	18.25	1.27
석탄2	1.25	35.9	21.48	2.76
석탄3	0.85	32.2	29.79	4.29
석탄4	0.70	32.2	30.20	3.09
Rm : 평균반사율, TI: 총불활성 성분량(Total Inert)(%), VM: 휘발분(Volatile matter)(%), LMF: 최고 유동도(Maximum Log Fluidity)(log ddpm)

표 1의 석탄탄종별 3mm 이하의 분율을 조정하여 코크스를 제조하였을 때 3mm이하의 분율별 코크스의 강도를 도 1에 나타내었다.

도 1에 나타난 바와 같이, 특정분율에서 코크스강도가 높은 것을 알 수 있다. 즉, 도 1에서 석탄 1의 경우 3mm 이하 분율이 90%, 석탄 2의 경우 3mm이하 분율 81%, 석탄 3의 경우 3mm이하의 분율 77%, 석탄 4의 경우 3mm이하의 분율 81%로 하였을 때 가장 코그스 강도가 높게 나타났다.

상기와 같이 석탄탄종별 3mm이하의 입도분율에서 강도가 가장 높은 최적입도분율로 석탄을 파쇄하고 이들을 서로 배합한 다음 코크스를 제조하고 이들의 강도를 표 2에 나타내었다.

구분		석탄1	석탄2	석탄3	석탄4	코크스품질 (DI,%)
배합비(%)		25	20	15	40
비교예	-3mm분율(%)	85	86	74	83	78.7
발명예	-3mm분율(%)	90	81	77	81	80.2

표 2에서 비교예는 종래 파쇄입도로 석탄을 파쇄한 다음 석탄 1을 25%, 석탄 2를 20%, 석탄 3을 15%, 석탄 4를 40% 배합하여 코크스를 제조한 것이며, 발명예는 본 발명에 따라 파쇄입도로 파쇄한 후 같은 배합비로 배합한 하여 코크스를 제조한 것이다. 본 발명에 따라 석탄을 파쇄한 경우에 코크스 품질이 대폭 향상되는 것을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 석탄을 파쇄하는 경우에는 코크스의 품질을 대폭 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정하는 단계,

   상기 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)이 측정된 석탄에서 임의 입도이하의 입도분율에 따른 코크스 강도를 측정하는 단계,

   상기 측정된 강도치중에서 최고강도에 해당하는 입도분율을 최적입도분율로 정하는 단계,

   실조업에서 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 측정하고 이 측정치가 해당하는 상기 임의 입도이하의 최적입도분율에 따라 석탄을 파쇄하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 코크스 제조용 석탄의 입도조정방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 임의 입도는 3mm임을 특징으로 하는 코크스 제조용 석탄의 입도조정방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 3mm이하의 최적입도분율은 석탄탄종별 총불활성 성분량(TI), 최고유동도(L-MF), 평균반사율(Rm)을 아래 수학식1에 대입하여

   [수학식 1]

   석탄의 파쇄입도분율(-3mm분율,%) = A - B x L-MF + C xTI -D xRm

   (여기서, A는 81.395 , B는 -2.142, C 는 0.380, D는 -7.475)

   구하는 것을 특징으로 하는 코크스제조용 석탄의 입도조정방법.

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