KR100749757B1 - 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는방법 - Google Patents

부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 연탄재에 포함된 미연소된 석탄을 분리회수함으로써, 연탄재에 남아있는 미연소 석탄을 회수하여 에너지원으로 재활용할 수 있는 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법에 있어서, 마광기를 이용하여 회재와 미연소 석탄을 단체분리시키기 위해 연탄재를 마광하는 제 1단계; 마광한 상기 연탄재에 포집제를 첨가하여 연탄재에 포함된 석탄입자를 소수성 성질을 갖게 하는 제 2단계; 소수성을 갖는 상기 석탄입자에 기포제로 기포를 발생하여 발생된 기포에 탄소를 부상시켜 정탄과 회재를 분리회수하는 제 3단계; 상기 회재에 남아있는 석탄을 정탄으로 분리회수하기 위해 청소부선하는 제 4단계; 및 상기 정탄과 상기 청소부선으로 분리한 정탄을 합하여 정선부선하는 제 5단계에 기술적 특징이 있다.
연탄재, 부유선별, 정제, 미연소 석탄.

Description

부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법{Separation of unburned coal from briquette ash by flotation}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법의 순서도이다.
본 발명은 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 연탄재에 포함된 미연소된 석탄을 분리회수함으로써, 연탄재에 남아있는 미연소 석탄을 회수하여 에너지원으로 재활용할 수 있는 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연탄은 무연탄으로 이루어진 열원으로 석탄과 접합제로서의 점토 미네랄로 구성되어 있어, 난방 후에 대부분의 석탄은 연소되지만, 연소되지 못한 미연소 석탄도 약 10% 정도 연탄재 속에 남아있게 된다.
그러나, 약 10% 정도의 미연소 석탄을 분리회수하는 기술이 없어서 미연소 석탄을 재활용되지 못하여, 미연소 석탄은 연탄재와 같이 폐기되어 매립되는 실정이다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연탄재를 부유선별함으로써, 연탄재에 남아있는 미연소 석탄을 분리회수한 후 재활용하여 에너지를 절약하도록 하는 목적이 있다.
또한, 본 발명은 연탄재에서 열량이 높은 미연소 석탄을 분리회수함으로써, 열량에 맞는 에너지로 재생산할 수 있도록 하는 다른 목적이 있다.
본 발명의 목적은 마광기를 이용하여 회재와 미연소 석탄을 단체분리시키기 위해 연탄재를 마광하는 제 1단계; 마광한 상기 연탄재에 포집제를 첨가하여 연탄재에 포함된 석탄입자를 소수성 성질을 갖게 하는 제 2단계; 소수성을 갖는 상기 석탄입자에 기포제로 기포를 발생하여 발생된 기포에 탄소를 부상시켜 정탄과 회재를 분리회수하는 제 3단계; 상기 회재에 남아있는 석탄을 정탄으로 분리회수하기 위해 청소부선하는 제 4단계; 및 상기 정탄과 상기 청소부선으로 분리한 정탄을 합하여 정선부선하는 제 5단계를 포함하는 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법에 의해 달성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기 로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법의 순서도이다. 도 1을 참조하면, 연탄재의 회재와 미연소 석탄을 단체분리시키기 위해서는 연탄재를 마광해야 하는데(S110), 마광기는 지나치게 잘게 분쇄하는 것을 피하기 위해 로드밀(rod mill)을 사용하는 것이 바람직하고, 물과 연탄재의 부피비는 1:1로 하여 분쇄한다. 연탄재의 미연소 석탄과 회재 단체분리는 마광입도에 따라 다르게 되는데, 입자의 크기가 너무 작아도 부유선별시 시약의 양과 경제적인 비용이 증가하므로, 상기 마광입도는 65mesh 내지 200mesh 이하로 하는 것을 포함하며, 표 1은 마광입도에 따른 선별효과를 나타낸 표이다.
Figure 112007036161143-pat00001
표 1을 참조하면, 마광입도를 48mesh로 마광하여 부유선별한 회재 중에 함유되어 있는 F.C(Fixed Carbon : 고정탄소, 이하 "F.C"라 칭함) 품위는 0.99% F.C를 나타내고, 상기 마광입도를 65mesh일 때의 F.C 품위는 0.55%를 나타낸다. 상기 마광입도가 200mesh일 경우는 0.43%를 나타내는 것으로 보아 상기 마광입도가 48mesh 에서 200mesh로 축소됨에 따라 회재 중에 함유되어 있는 F.C의 품위는 낮아지는 것을 나타낸다. 그러나 상기 마광입도가 48mesh일 경우는, 다른 마광입도와의 F.C품위가 차이가 발생하기 때문에 F.C의 품위가 낮아지는 범위는 65mesh 내지 200mesh의 범위인 것을 포함하며, 경제적인 비용 등을 고려할 때 상기 마광입도는 65mesh정도가 바람직하다.
마광한 상기 연탄재를 부선기에 넣고 포집제를 첨가하는데(S120), 상기 포집제는 값이 저렴하고 포집효과가 좋은 석유를 사용하는 것을 포함하며, 상기 석유를 부선기에 첨가하면 연탄재의 석탄입자에 흡착하여 물을 벗어나고자 하는 소수성 성질을 갖게 된다.
표 2는 상기 포집제를 첨가함에 있어서, 상기 마광입도는 65mesh인 것으로, 포집제의 첨가량에 따른 선별효과를 나타낸 표이다.
Figure 112007036161143-pat00002
표 2를 참조하면, 상기 포집제의 첨가량이 100g/ton일 경우, 상기 석탄입자를 회수하고 난 나머지 회재 중에 함유되어 있는 F.C는 1.55%이고, 상기 첨가량이 200g/ton일 경우, F.C는 1.04%이며, 400g/ton일 때의 F.C는 0.55%이다. 상기 포집제의 첨가량이 많아질수록 회재 중에 함유되어 있는 F.C의 함유량은 작아지는 것을 나타내지만 첨가량이 100g/ton일 경우의 F.C의 함유량과 실수율이 200g/ton일 경우와 차이가 있으므로 상기 포집제의 첨가량은 200g/ton 내지 500g/ton의 범위을 포함하며, 경제적 비용과 F.C의 함유량 등을 고려할 때는 400g/ton정도의 첨가량이 바람직하다.
상기 포집제를 첨가하여 소수성 성질을 갖는 상기 석탄입자에 기포제를 첨가하여(S130), 소수화된 여러 개의 상기 석탄입자를 표면에 부착하고 수면으로 부상하게 하여 부상한 기포를 회수하면 석탄정광을 얻을 수 있다.
상기 기포제는 공기 방울 크기를 작게 만들어 비표면적을 높일 수 있고, 석탄입자가 표면에 부착하여도 부선기의 표면으로 소용돌이치는 광액 내에서 그 모양을 유지하여 수면 위로 부상할 수 있어야 하며, 수면 위로 떠오른 후에도 석탄정광을 회수할 수 있도록 그 형태를 유지하여야 하는 것을 포함한다. 상기 기포제는 탄소를 부상시켜 정탄과 회재를 분리시키는 역할을 한다.
따라서, 위에 언급한 특징에 맞는 파인오일(pine oil)을 기포제로 사용하고, 표 3은 기포제의 첨가량에 따른 선별효과를 나타낸 것이다.
Figure 112007036161143-pat00003
표 3을 참조하면, 상기 마광입도는 65mesh이고, 포집제의 첨가량은 400g/ton이며, 상기 포집제를 첨가한 후, 4~6분 정도 교반하는 것을 포함하지만 5분 정도가 바람직하고, 상기 기포제를 첨가한 후 4~6분 정도 교반하는 것을 포함하지만 5분 정도가 바람직하며, 부유선별 시간은 2~4분 정도인 것을 포함하나, 3분 정도가 바람직하다.
상기 기포제의 첨가량이 120g/ton일 경우, 회재 중의 F.C의 품위는 4.57%, 실수율은 40.13%로 많은 양의 F.C가 회수되지 못하고 유실되며, 상기 기포제의 첨가량이 360g/ton이면, 회재 중 F.C의 품위는 0.55%, 실수율은 4.19%로 F.C가 많이 회수됨을 알 수 있다. 480g/ton에서 600g/ton으로 상기 기포제의 첨가량이 많을수록 F.C의 품위가 낮아지는 것으로 나타나므로 상기 기포제의 첨가량은 360g/ton 내지 600g/ton의 범위인 것을 포함하며, 경제적 비용과 F.C의 품위의 변화량이 크지 않음으로 360g/ton정도가 바람직하다.
상기 연탄재에 포집제와 기포제를 첨가하여 1차 부유선별을 통해 석탄을 회수한 후, 회재 중에 손실되는 미연소 석탄의 양을 줄이기 위해 상기 포집제와 기포제를 첨가하는 재부유선별 과정을 통해 미연소 석탄을 회수하는 것을 청소부선(S140)이라 한다.
표 4는 상기 청소부선에서 상기 기포제인 파인오일의 첨가량은 200g/ton 내지 300g/ton의 범위인 것을 포함하나, 240g/ton의 양을 첨가하는 것이 바람직하다. 표 4는 포집제의 첨가량에 따른 선별효과를 나타낸다.
Figure 112007036161143-pat00004
표 4를 참조하면, 포집제의 첨가량이 100g/ton일 경우, 회재 중의 F.C 품위는 0.13%이고, 200g/ton일 경우는 0.09%까지 감소하며, 포집제의 첨가량이 늘어날 수록 회재 중의 F.C 품위가 낮아지는 것으로 나타난다. 따라서, 상기 청소부선시 포집제의 첨가량은 100g/ton 내지 400g/ton의 범위인 것을 포함하며, 300g/ton이상일 경우, 포집제의 첨가량에 비하여 F.C 품위의 차이가 크지 않으므로 100g/ton 내지 200g/ton의 범위가 바람직하다. 상기 청소부선을 함으로써, 정탄의 F.C 실수율이 청소부선을 하기 전보다 약 3 ~ 4%가 향상된 99%이상이 되는 것을 나타내며, 상기 정탄은 불순물이 제거되어 품질이 좋아진 석탄, 즉, 정제된 탄을 의미한다.
상기 청소부선을 통해 회수한 석탄정광과 1차 부유선별을 통해 회수한 석탄정광을 합하여 다음 부선기에 넣고 부유선별하는 정선부선을 한다(S150). 정탄의 품위는 원료 용도에 따라 차이가 있기 때문에, 각 석탄원료 요건에 적합한 정탄을 생산하기 위해서는 여러번의 정선부선 과정을 거쳐야 한다.
표 5는 정선부선 과정의 횟수에 따른 정탄의 품위변화를 나타낸다.
Figure 112007036161143-pat00005
표 5를 참조하면, 정선부선을 1회 하였을 경우 정탄의 열량은 5,390kcal/kg, F.C 실수율은 95.28%이고, 2회 하였을 경우는 정탄의 열량은 5,730kcal/kg, F.C 실수율은 94.57%으로 정선부선의 횟수가 많아질수록 상기 정탄의 열량은 향상되지만 실수율이 낮아짐을 나타낸다.
연탄용 석탄원료의 요건은 4,400kcal/kg이상이어야 하고, 조개탄은 6,000kcal/kg이상이어야 하므로, 열량에 맞는 정선부선의 횟수를 결정하고, 예를 들어, 6,000kcal/kg이상의 정탄은 생산하고자 할 경우, 3회 이상의 정선부선의 과정을 거쳐야함을 나타낸다. 이러한 상기 정선부선의 과정을 거쳐서 연탄재에서 열량에 맞는 미연소 석탄을 분리한다(S160).
또한, 본 발명에서는 상기 마광입도를 65mesh로 실험하였는데, 상기 마광입도가 가늘어지면 단체분리가 잘되어 정탄의 F.C와 열량은 약간씩 향상되지만, 생산율과 실수율이 낮아지게 된다. 예를 들어, 열량이 6,200kcal/kg이상의 정탄을 얻고자한다면 100mesh 이하로 마광한 후 부유선별을 하는 것이 효과적이다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 부유선별에 의한 연탄재 중에 미연소 석탄 분리회수방법은 연탄재를 부유선별함으로써, 연탄재에 남아있는 미연소 석탄을 재활용하여 에너지를 절약시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 연탄재에서 열량이 높은 미연소 석탄을 분리함으로써, 열량에 맞는 에너지로 재생산하도록 하는 현저하고도 유리한 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법에 있어서,
    마광기를 이용하여 회재와 미연소 석탄을 단체분리시키기 위해 연탄재를 마광하는 제 1단계;
    마광한 상기 연탄재에 포집제를 첨가하여 연탄재에 포함된 석탄입자를 소수성 성질을 갖게 하는 제 2단계;
    소수성을 갖는 상기 석탄입자에 기포제로 기포를 발생하여 발생된 기포에 탄소를 부상시켜 정탄과 회재를 분리회수하는 제 3단계;
    상기 회재에 남아있는 석탄을 정탄으로 분리회수하기 위해 청소부선하는 제 4단계; 및
    상기 정탄과 상기 청소부선으로 분리한 정탄을 합하여 정선부선하는 제 5단계
    를 포함하는 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1단계에서 마광시 마광입도는 65mesh 내지 200mesh의 범위를 갖도록 하는 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1단계는 마광기에 연탄재와 물의 부피비를 1:1로 하는 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2단계에서 포집제는 석유를 사용하고, 첨가량은 200g/ton 내지 500g/ton의 범위이며, 4 ~ 6분간 교반하는 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3단계에서 기포제는 파인오일을 사용하고, 첨가량은 360g/ton 내지 600g/ton의 범위이며, 4 ~ 6분간 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 4단계에서 청소부선은 포집제와 기포제를 첨가하는 부유선별에 의한 연 탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기포제의 첨가량은 200g/ton 내지 300g/ton의 범위이고, 포집제의 첨가량은 100g/ton 내지 400g/ton의 범위인 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 5단계에서 정선부선의 횟수는 1회 내지 4회인 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 정선부선은 상기 4단계를 거쳐 분리한 석탄을 연탄, 조개탄, 발전소용 중 하나 이상으로 만들기 위해 각각 열량에 맞는 상기 석탄을 분리하는 부유선별에 의한 연탄재 중 미연소 석탄을 분리회수하는 방법.
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