KR101048527B1 - 수직형 소성로를 이용한 자열 소성체 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 상부보다 하부가 넓은 테이퍼 형상이며 탄소를 함유하는 펠렛으로 충전된 소성로, 펠렛 투입부, 배출부, 공기 조절부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 자열 소성로에 관한 것이다.
그리고 본 발명은 상기 수직형 자열 소성로에 탄소를 함유하는 펠렛을 충전 시켜 예열한 후 상기 예열된 펠렛을 충전시킨 소성로의 내부에 탄소를 함유하는 펠렛을 연속적으로 투입하고, 상기 탄소를 함유하는 펠렛이 자열 소성되어 생성된 자열 소성체가 하부로 연속적으로 배출하는 단계를 포함하는 자열 소성체 제조방법에 관한 것이다.
상기 소성로를 이용하여 소성체를 제조하는 방법은 추가적인 가열 없이 소성 시 생성되는 열만으로 펠렛을 자열 소성 할 수 있는 점에서 경제적인 이점이 있다.
자열소성, 수직형 소성로, 석탄폐석, 석탄회, 폐주물사

Description

수직형 소성로를 이용한 자열 소성체 제조방법{Manufacturing method of sintered material by self-heating at vertical furnace}
본 발명은 상부보다 하부가 넓은 수직형 자열 소성로와 자열 소성체 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 소성체 제조 공정은 펠렛을 스토커형 또는 로타리킬른형 소성로에서 외부가열에 의해 일정온도에서 소성하여 소성체를 얻는다.
스토커형 소성로의 경우 일부 탄소성분을 함유시켜 연소열을 이용하기는 하지만 완전한 의미의 자열 소성은 어렵고, 스토커형 스토커는 구조상 고온에서 로상이 구동되어 움직이는 관계의 소성로의 내구성이 낮은 문제점이 있으며, 시설비 및 운영비의 증가로 경제적인 조업이 어려운 단점이 있다.
로타리킬른형 소성로의 경우 주로 화산재의 소성에 주로 이용되며, 상기 소성로는 소성물을 소성로 내부공간의 15%정도 충전하고 버너에 의한 간접가열로 소성 작업을 하게 되도록 구성되므로, 열효율 및 작업 효율이 낮고, 분말을 뭉쳐 만든 펠렛의 경우 소성 시 특정 온도구간에서 점결성이 저하되고 마모로 인해 펠렛의 형태가 유지하기 힘들어 소성작업이 곤란한 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 보다 경제적으로 펠렛을 소성하기 위하여 구조가 간단하고 고온에서도 구동 부분이 없는 수직형 자열 소성로를 제안한다.
그리고 본 발명은 추가적인 열 공급 없이 펠렛의 소성 시 발생되는 열로 자열 소성하는 자열 소성체 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 펠렛의 소성온도에 따라 최고온도를 일정온도 이하로 제한하여 과소성에 의한 융착을 방지하는 방법을 제안한다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 테이퍼 형상이고 상부보다 하부가 넓은 수직형 자열 소성로에 관한 것이다.
또한 본 발명은 탄소를 함유하는 펠렛을 상기 소성로에 충전시켜 예열시킨 뒤 펠렛을 연속적으로 투입하고 외부의 추가적인 열원 없이 자열 소성에 의해 소성체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하고자 한다.
상기 수직형 자열 소성로는 횡단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 상부보다 하부가 넓은 테이퍼 형상으로 되고, 석탄 등 탄소를 함유하는 펠렛으로 충전되며, 충전된 펠렛이 자열 소성되도록 일정온도로 예열되는 소성로(100);
상기 소성로(100) 상부에 상기 소성로(100) 내부로 펠렛이 공급 되도록 하는 펠렛 투입부;
상기 소성로(100) 하부에 자열 소성된 펠렛을 배출하는 배출부(510); 및
상기 소성로(100) 상부에 구비되며, 상기 소성로(100) 내부로 공급된 펠렛의 자열 소성에 필요한 공기의 양을 조절하는 공기조절부(310)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서 자열 소성로는 추가적인 열 공급 없이 펠렛의 소성 시 생성되는 열로 펠렛을 소성하여 소성체를 만들 수 있도록 구성된 소성로를 의미한다.
상기 소성로(100)는 테이퍼의 경사각이 2 ~30°가 바람직하며, 상부에서 하부로 갈수록 횡단면적이 넓어지도록 하는데 상기 소성로(100)의 형상은 상기 펠렛이 소성과정에서 용이하게 아래쪽으로 이동하여 배출할 수 있도록 하는 장점이 있다.
상기 공기조절부(310)는 상기 소성로(100) 내부에 공급되는 공기량을 조절하며, 공기 공급량에 따라 소성 속도를 조절함으로써 내부 최고온도를 일정온도 이하로 제한하여 과소성을 방지할 수 있도록 한다. 상기 공기 조절부(310)는 크게 제한 받지 않지만 연통형 일 수 있으며, 유인송풍기(I.D Fan(Induced Draft Fan))를 구비할 수 있다. 또한 공기 조절부(310)는 공기량 제어장치(300)를 더 구비할 수 있으며 상기 공기량 제어 장치(300)를 통해서 상기 공기 조절부(310)를 통제하여 상기 소성로 내부온도 및 소성속도를 조절할 수 있다.
또한 상기 수직형 자열 소성로는 상기 소성로(100) 내부의 온도를 측정하도록 구비되는 온도센서(320) 및 상기 공기조절부(310)와 인접하여 설치되고 상기 소 성로(100) 내부에 충전된 펠렛의 수위를 측정하는 수위센서(230)를 더 포함할 수 있다. 상기 수위센서(230)는 광센서를 사용할 수 있다.
상기 온도 센서(320)는 적어도 하나이상 구비되며, 상기 소성로의 높이에 따른 소성로 내부 온도를 측정 가능하다. 보다 구체적으로 상기 소성로(100) 상부에서 하부방향으로 하나 또는 복수개로 구비 될 수 있으며, 상기 온도센서의 길이를 달리하여 복수개로 구비될 경우, 상기 수직형 자열 소성로 내부의 온도를 높이에 따라 효과적으로 측정할 수 있다. 또한 상기 온도센서는 연통형의 공기조절부(310)를 관통하여 소성로의 외부와 내부에 걸쳐 구비 될 수도 있다.
또한 상기 배출부(510)는 상기 자열 소성된 펠렛을 일정량을 배출 되도록 하는 스크류피더 또는 핀크러셔가 구비될 수 있다.
상기 핀크러셔가 배출부에 구비될 경우 상기 펠렛이 소성되면서 약간의 융착이 생겼을 때 해체하여 배출 할 수 있는 장점이 있다.
상기 배출부, 공기량 제어장치(300) 및 온도센서는 컨트롤러(520)에 의해서 조절된다.
또한 상기 소성로는(100) 히터(400)가 구비되거나 화석연료의 연소열을 이용하여 일정온도로 예열 할 수 있다.
상기 소성로 내부에 충전된 탄소를 함유하는 펠렛을 예열할 때는 상기 히터(400)를 사용할 수 있으나 이에 크게 제한 받지 않으며 펠렛을 예열할 수 있는 열원이라면 모두 사용가능 하며, 예열 후 연속적으로 투입되는 펠렛은 상기 펠렛의 소성 시 발생하는 열로 자열 소성된다.
상기 히터(400)는 상기 소성로 내측 면에 접하여 띠 형상으로 구비 될 수 있다.
상기 펠렛 투입부는 상기 펠렛이 일시 저장되어 상기 소성로(100) 내부로 공급하는 호퍼(200)와 상기 호퍼 하부에 구비되어 소성로 내부로 공급되는 펠렛을 일정량이 투입되도록 하는 피더(210)를 포함 할 수 있다.상기 소성로 내부 펠렛의 수위는 상기 수위센서(230)와 상기 피더(210)를 통해서 조절 할 수 있다.
상기 피더(210)의 예로써 바이브레이팅 피더를 사용 할 수 있으며, 상기 바이브레이팅 피더는 상기 수위센서와 연결되고, 상기 피더의 진동과 기울기에 따라 호퍼에서 공급되는 탄소를 함유하는 펠렛의 양을 조절 할 수 있다.
상기 피더는 크게 제한 받지 않지만 연통형의 공기조절부(310)와 연결하여 상기 펠렛을 공급할 수도 있다.
이하, 자열 소성체의 제조 방법에 관하여 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 상기 수직형 자열 소성로에 탄소를 함유하는 펠렛을 충전 시켜 예열하는 단계, 및 상기 예열된 펠렛을 충전 시킨 소성로의 내부에 탄소를 함유하는 펠렛을 연속적으로 투입하고 상기 탄소를 함유하는 펠렛이 자열 소성되어 생성된 자열 소성체가 하부로 배출하는 단계를 포함하는 자열 소성체 제조방법을 제공한다.
상기 수직형 자열 소성로에 충전된 탄소를 함유하는 펠렛을 예열할 때는 펠렛을 예열할 수 있는 열원이라면 제한받지 않고 사용할 수 있으며, 화석연료의 연소열 또는 소성로에 구비된 히터를 사용하여 예열할 수 있다.
상기 예열 시 사용된 열원은 처음 예열할 때만 필요하며, 이는 펠렛에 함유된 탄소로 인하여 소성반응에서 열이 생성되므로 자열 소성이 가능하기 때문이다.
본 발명은 소성로 내부에 투입된 펠렛이 800 ~ 1300℃를 유지하여 소성하는 것을 특징으로 한다.
상기 펠렛에 함유된 탄소는 소성 시 자열 소성을 할 수 있도록 하며, 상기 탄소함량은 4.5 ~ 15중량%인 것이 바람직하고, 4.5중량% 미만일 경우에는 자열 소성이 효과적으로 일어나지 않는다.
또한 탄소 함량이 15중량%이상인 경우에는 소성과정에서 융착 현상이 일어날 뿐 아니라 소성시간이 길어지는 단점이 있다.
또한 상기 펠렛은 2 ~ 30%의 수분을 함유할 수 있다. 상기 펠렛이 2%미만의 수분을 함유할 경우 소성 후 제조된 자열 소성체의 내구성이 떨어지거나, 과소성 될 수가 있고, 30 % 초과하여 수분을 함유하는 경우 소성 후 제조된 자열 소성체의 내구성이 떨어 질 수 있다.
상기 범위의 수분을 함유한 펠렛은 먼저 투입된 펠렛이 자열 소성하는 과정에서 발생되는 열로 자연 건조될 수 있으므로, 본 발명에서 건조과정이 따로 필요하지 않으며, 경제적인 효과를 가질 수 있다.
상기 펠렛은 석탄폐석, 석탄 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 탄소 함유 재료 와 레드머드, 백운석, 폐주물사, 일라이트, 펄라이트, 제올라이트, 규조토, 벤토나이트, 질석, 망간슬래그, 점토, 석탄회, 비산재, 바닥재 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 무기질 재료를 포함할 수 있다.
상기 자열 소성되어 배출된 자열 소성체는 압궤강도가 5 ~ 200kgf/개인 것이 특징이며, 상기 압궤강도는 펠렛의 탄소 함유 재료 및 무기질 재료의 혼합비, 탄소함량, 소성온도에 따라 변할 수 있다.
상기 압궤 강도는 자열 소성체에 1축 방향으로 일정속도로 압력을 가하여 파괴되는 순간의 최대 압력을 말하며 그 단위는 kgf/개 이다.
또한 본 발명에서 사용되는 펠렛은 크게 제한 받지는 않지만 직경 5 ~ 30mm의 구형 또는 타원형으로 성형하여 제조할 수 있고, 상기 범위에서 자열 소성체를 제조하였을 때 내구성이 뛰어나다. 상기 펠렛을 성형하는 방법은 크게 제한 받지 않으며, 펠렛타이저(pelletizer)등의 기계를 사용할 수도 있다.
본 발명은 석탄회, 레드머드 등을 이용하여 추가적인 연료를 사용하지 않고 자열 소성체를 제조함으로써 미이용 광물자원 및 폐자원을 처리할 수 있는 장점이 있다. 또한 상기 제조된 자열 소성체는 경량골재 및 다공성 세라믹 소성체로 사용할 수 있으므로 산업상 그 이용에 기대가 된다.
본 발명에 따른 소성로는 테이퍼 형상으로 횡단면적이 상기 소성로의 상부보다 하부로 갈수록 증가하기 때문에 펠렛이 소성과정에서 용이하게 아래쪽으로 이동하여 배출할 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한 본 발명은 탄소를 함유한 펠렛을 사용함으로써 추가적인 열 공급 없이 자열 소성할 수 있으며, 새로 투입된 펠렛은 소성시 발생하는 열로 자연 건조되므로 건조과정을 생략함으로써 열효율을 극대화할 수 있다.
이하 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들고자 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
수직형 자열 소성로 규격
소성로(100)는 테이퍼형 수직형 자열 소성로로 횡단면이 원형이며, 상부직경 80mm. 하부직경 100mm 높이 300mm의 내화 캐스타블 재질을 사용하였다.
상기 소성로 상부에 호퍼(200)와 바이브레이팅 피더(210)를 구비하였다.
상기 소성로 하부 배출부(510)에는 핀크러셔를 설치하여 소성된 상기 펠렛을 배출시키도록 하였고, 공기조절부(310)로 유인송풍기(I.D Fan(Induced Draft Fan)를 구비하였다. 공기조절부의 외측 면에 접하여 공기량제어장치(300)를 설치하였다.
상기 소성로의 외부로부터 내부로 관통하도록 50mm, 100mm 및 150mm길이의 온도센서(320) 3개를 소성로 상부에서 하부방향으로 구비하였고, 상기 온도센서와 인접하여 수위센서(230)인 광센서를 구비하고 펠렛의 수위를 측정하여 피더의 속도를 조절할 수 있도록 하였다.
상기 소성로 상부 내측 면에 띠 형상으로 히터(400)를 설치하되 소성로 최하부로부터 높이 200mm ~ 300mm범위에 히터(400)를 설치하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
물 30g, 석탄회(F.C1.3%) 55g, 펄라이트 20g, 무연탄(고정탄소(F.C(Fixed Carbon))58.3% ) 15g, 백운석 10g 혼합하고, 이 혼합물을 직경 10mm의 구형으로 성형하여 펠렛(고정탄소(F.C)8.74%)을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 펠렛은 수직형 자열 소성로에 충전시키고, 소성로 내부 온도가 750℃로 되도록 히터의 열선을 예열한 뒤 새로운 펠렛을 연속적으로 투입하고 소성로 최고 제한온도를 1100℃로 제한하여 자열 소성하였다.
이때 예열한 후 히터의 열선코일의 전원을 차단한 상태에서 자열 소성하였다. 자열 소성된 자열 소성체는 배출구를 통해서 연속적으로 배출하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 2]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 소성로 최고 제한온도가 1050℃인 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 3]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 소성로 최고 제한온도가 1000℃인 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 4]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
물 30g, 석탄회(F.C1.3%) 50g, 펄라이트 20g, 무연탄(F.C58.3%) 20g, 백운석 10g 혼합하고, 이 혼합물을 직경 10mm의 구형으로 성형하여 펠렛(F.C11.39%)을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 5]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 6]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
상기 실시예 4와 동일한 방법으로 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 7]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
물 30g, 석탄폐석(F.C14.4%)60g, 레드머드 40g를 혼합하고, 이 혼합물을 직경 10mm의 구형으로 성형하여 펠렛(F.C8.66%)을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 8]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
상기 실시예 7과 동일한 방법으로 탄소 함유 펠렛을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 9]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
상기 실시예 7과 동일한 방법으로 탄소 함유 펠렛을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 10]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
물 30g, 레드머드 60g, 석탄회(F.C1.3%)30g, 무연탄(F.C58.3%)10g를 혼합하여 직경 10mm의 구형으로 펠렛(F.C 6.02%)을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[실시예 11]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
물 30g, 레드머드 60g, 석탄회(F.C1.3%)20g, 무연탄(F.C58.3%)20g를 혼합하여 직경 10mm의 구형으로 펠렛(F.C 11%)을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[비교예 1]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
물 30g, 레드머드 60g, 석탄회(F.C1.3%)10g, 무연탄(F.C58.3%)30g을 혼합하 여 직경 1cm의 구형으로 펠렛(F.C 16.2%)을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[비교예 2]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
물 30g, 석탄회(F.C1.3%) 60g, 펄라이트 20g, 무연탄(고정탄소(F.C(Fixed Carbon))58.3% ) 6g, 백운석 14g 혼합하고, 이 혼합물을 직경 10mm의 구형으로 성형하여 펠렛(고정탄소(F.C)4.01%)을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[비교예 3]
수직형 자열 소성로 규격
상기 실시예 1과 동일한 수직형 자열 소성로를 이용하였다.
탄소 함유 펠렛 제조
물 30g, 석탄회(F.C1.3%) 60g, 무연탄(고정탄소(F.C(Fixed Carbon))58.3% ) 30g, 백운석 10g 혼합하고, 이 혼합물을 직경 10mm의 구형으로 성형하여 펠렛(고정탄소(F.C)16.98%)을 제조하였다.
상기 펠렛의 조성비는 표 1에 나타내었다.
상기 고정탄소함량은 KS E 3705 (석탄류의 공업분석 방법)에 의해서 측정하였다.
자열 소성체 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 자열 소성체를 제조하였다.
상기 펠렛의 소성로 최고 제한온도는 표 1에 나타내었다.
상기 자열 소성체의 소성시간 및 소성 중 펠렛 간의 융착 유무를 조사하여 표 2에 나타내었다.
[시험예1] 압궤 강도측정
이하 실시예와 비교예의 자열 소성체를 다음과 같은 방법으로 압궤강도를 측정하였다.
성형한 펠렛은 일정형상 및 크기로 가공할 경우 강도 변화가 급변하게 되므로 직경 10 ~ 13mm의 자열 소성체를 골라 각각 외부적으로 아무런 가공을 하지 않고 1축 방향으로 450mm/min의 일정속도로 압력을 가하여 파괴되는 순간의 최대 압력을 압궤강도로 정하였다. 압궤강도에 사용한 기기는 만능시험기(Versa Test)에 로드셀 AFG2500N(Mecmesin. Ltd.)을 설치하여 사용하였다.
상기 실시예 1 ~11 과 비교예 1 ~ 3의 자열 소성체 10개 압궤강도를 각각 측정한 다음 평균치를 계산하여 하기 표 3에 나타내었다.
표1. 실시예와 비교예의 펠렛 조성비와 소성로 최고 제한온도
Figure 112008060652056-pat00001
표2. 실시예와 비교예의 펠렛의 소성시간 및 소성중 펠렛의 융착유무
Figure 112008060652056-pat00002
표3. 실시예와 비교예의 압궤강도
Figure 112008060652056-pat00003
도 1은 수직형 자열 소성로를 나타낸 것이다.
100 소성로
200 호퍼
210 피더
230 수위센서
300 공기량 제어장치
310 공기 조절부
320 온도센서
400 히터
510 배출부
520 컨트롤러

Claims (14)

  1. 상부에 펠렛이 공급되도록 하는 펠렛 투입부와 하부에 자열 소성된 펠렛을 배출하는 배출부를 가지며, 소성로의 내부 공기의 양을 조절하기 위한 공기조절부가 상부에 제공되어 있는 수직형 자열 소성로로서, 횡단면이 원형, 타원형 또는 다각형으로 상부보다 하부가 넓은 테이퍼 형상으로 형상화되어 있고, 탄소를 함유하는 펠렛으로 충전되며, 충전된 펠렛이 자열 소성되도록 일정온도로 예열되는 수직형 자열 소성로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 소성로 내부의 온도를 측정하도록 구비되는 온도센서; 및 상기 공기조절부와 인접하여 구비되고 상기 소성로 내부에 충전된 펠렛의 수위를 측정하는 수위센서;를 더 포함하며, 상기 소성로의 바닥면은 중앙으로 하향 수렴되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직형 자열 소성로.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 온도센서는 적어도 하나이상 구비되며, 상기 소성로의 높이에 따른 소 성로 내부 온도를 측정 가능한 것을 특징으로 하는 수직형 자열 소성로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 소성로는 테이퍼 경사각이 2 ~30°인 수직형 자열 소성로.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배출부는 상기 자열 소성된 펠렛을 일정량을 배출 되도록 하는 스크류피더 또는 핀크러셔가 구비 되는 것을 특징으로 하는 수직형 자열 소성로.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 소성로는 히터가 구비되거나 화석연료의 연소열을 이용하여 일정온도로 예열하는 것을 특징으로 하는 자열 소성로.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 히터는 상기 소성로 내측 면에 접하여 띠 형상으로 구비되는 수직형 자열 소성로.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 펠렛 투입부는 상기 펠렛이 일시 저장되어 상기 소성로 내부로 공급하는 호퍼와 상기 호퍼 하부에 구비되어 소성로 내부로 공급되는 펠렛을 일정량 투입 되도록 하는 피더를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 자열 소성로.
  9. a) 제 1항 내지 8항에서 선택되는 어느 한 항의 수직형 자열 소성로에 탄소를 함유하는 펠렛을 충전시켜 예열하는 단계; 및
    b)상기 예열된 펠렛을 충전 시킨 소성로의 내부에 탄소를 함유하는 펠렛을 연속적으로 투입하고, 상기 탄소를 함유하는 펠렛이 자열 소성되어 생성된 자열 소성체가 하부로 연속적으로 배출하는 단계;
    를 포함하는 자열 소성체 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 펠렛은 탄소함량이 4.5 ~ 15중량%인 것을 특징으로 하는 자열 소성체 제조 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 펠렛은 2 ~ 30%의 수분을 함유하는 것을 특징으로 하는 자열 소성체 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 펠렛은 석탄폐석, 석탄 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 탄소 함유 재료 와 레드머드, 백운석, 폐주물사, 일라이트, 펄라이트, 제올라이트, 규조토, 벤 토나이트, 질석, 망간슬래그, 점토, 석탄회, 비산재, 바닥재 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 무기질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 자열 소성체 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 펠렛은 직경 5 ~ 30mm의 구형 또는 타원형으로 성형하여 제조하는 것을 특징으로 하는 자열 소성체 제조방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 b)단계에서 상기 펠렛은 800 ~ 1300℃를 유지하여 소성하는 것을 특징으로 하는 자열 소성체 제조방법.
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