KR101259338B1 - 수용성 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조방법 - Google Patents

수용성 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101259338B1
KR101259338B1 KR1020110096017A KR20110096017A KR101259338B1 KR 101259338 B1 KR101259338 B1 KR 101259338B1 KR 1020110096017 A KR1020110096017 A KR 1020110096017A KR 20110096017 A KR20110096017 A KR 20110096017A KR 101259338 B1 KR101259338 B1 KR 101259338B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coal
water
binder
weight
soluble
Prior art date
Application number
KR1020110096017A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130032436A (ko
Inventor
오종구
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020110096017A priority Critical patent/KR101259338B1/ko
Publication of KR20130032436A publication Critical patent/KR20130032436A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101259338B1 publication Critical patent/KR101259338B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
    • C10L5/10—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders
    • C10L5/14—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting with the aid of binders, e.g. pretreated binders with organic binders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/24—Combating dust during shaping or briquetting; Safety devices against explosion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/18—Spraying or sprinkling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/30—Pressing, compressing or compacting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/32—Molding or moulds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

본 발명은 석탄 및 미분탄 중 1종 또는 2종을 포함하는 석탄배합물 100중량부 및 수용성 바인더 3-10중량부를 포함하며, 상기 수용성 바인더는 (1) 수용성 아크릴 에멀션, PVA(polyvinyl alcohol)수용액을 포함하는 제1바인더성분 50-60중량%와 (2) 수용성 셀룰로오스 및 호화전분 중 1종 또는 2종을 포함하는 제2바인더성분 15-25중량% 및 (3) 글리세린 15-25중량%를 포함하는 성형탄을 제공한다. 이를 통하여, 성형탄의 강도가 높고, 바인더의 높은 침투력에 의해 석탄과 미분탄이 보다 균일하고 강하게 결합됨으로써 성형탄의 압축강도가 향상되는 효과를 나타내므로, 보다 높은 강도의 코크스를 제조할 수 있을 뿐 아니라 수용성 바인더를 이용함으로서 광물성 오일 보다 취급성이 용이하여 생산성이 크게 향상되는 효과를 나타낸다.

Description

수용성 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조방법{FORMED COAL USING WATER-SOLUBLE BINDER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 코크스 제조에 사용되는 성형탄 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 미분탄과 석탄으로 이루어진 석탄배합물에 수용성 바인더를 첨가한 성형탄 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고로용 코크스 제조를 위하여 사용되는 원료탄은 생산지에서 최종 소비지까지 이송되는 과정에서 외부의 환경요인에 의하여 상당량의 분진이 발생한다. 이러한 분진발생을 억제하기 위하여, 원료탄에 수분을 도포하거나, 또는 야드(Yard)에 노출되어 보관되는 과정에서 건기 내지 우기 등의 환경적인 요인에 의해 원료탄은 그 내부에 상당한 양의 수분이 함유된다.
통상적으로 코크스 제조용 원료탄은 함유된 수분을 감소 내지 건조시킴으로써 코크스로내의 장입밀도를 증가시켜 코크스의 강도 향상을 도모할 뿐 아니라 건류시간을 단축시켜 코크스의 생산성 향상을 도모하고 있다.
상기한 바와 같이 코크스의 강도 향상 및 생산성 향상을 위하여 8 내지 12중량% 정도의 수분을 포함하는 원료탄은 CMCP(Coal Moisture Control Process)라는 설비를 통하여 5 내지 6중량% 정도의 수분함량으로 저감 내지 건조되어 코크스의 제조에 이용되고 있으나, 이러한 수분함량의 저감 내지 건조를 위한 처리과정에서 상당한 양의 미분탄(Dust, 분진)이 발생되어 작업환경을 악화시키거나, 하천 및 해양의 수질오염의 문제를 일으킨다.
또한, 미분탄의 발생은 원료탄의 손실로 이어져, 이로 인한 원료탄의 손실은 시간당 수십 톤에 달하고 있으므로 발생된 미분탄을 적절히 재활용할 수 있는 방안에 대한 기술개발에 많은 연구가 진행되고 있다.
미분탄 이용과 관련한 선행기술로 예를 들면, 국내등록특허공보 10-0627469호에 개시된 기술을 들 수 있는데, 상기 기술은 미분탄에 수분함량조절제로 생석회와 당밀을 조합하여 건조공정이나 가열공정 없이도 저온 안정성이 우수하고 강도가 우수한 성형탄에 관한 것이다.
또한, 국내등록특허공보 10-0526131호에 개시된 기술을 들 수 있는데, 상기 기술은 미분탄에 생석회, 라이신 CMS(Condensed Molasses Solubles)와 당밀의 혼합액을 조합하여 초기강도가 우수한 성형탄에 관한 것이다.
더불어, 국내등록특허공보 10-0407801호에 개시된 기술을 들 수 있는데, 상기 기술은 미분탄에 스틸렌, 부타디엔, 스틸렌-부타디엔 고무, 아스팔트, 비닐아세테이트, 염화비닐, 아크릴레이트, 메타아크릴레이트로 이루어지는 군 중에서 하나 이상을 선택한 고분자수지를 조합하여 제조하는 성형탄에 관한 것이다.
그러나, 상기 선행기술들은 모두가 용융환원제철공정의 일종인 파이넥스(FINEX) 및 코렉스(COREX)공정에서 이용하기 위하여 제조한 야금용 성형탄에 관한 것이므로 코크스 제조용 성형탄으로 이용될 수 없다.
또한, 국내공개특허공보 공개번호 2000-20926호에 개시된 기술을 들 수 있는데, 상기 기술은 미분탄에 피치, 콜타르, 비튜멘, 펄프 찌꺼기, 전분, 흑당, 및 당밀로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 조합하여 제조한 성형탄을 개시하고 있으나, 석회소성공장, 목욕탕, 화훼단지, 고추건조단지 및 겨울철 주물공장 등의 주로 난방연료로 사용되는 성형탄에 관한 것이다.
그리고, 코크스 제조용 성형탄에 관한 선행기술로 국내등록특허공보 10-866166호에 개시된 기술이 있으며, 상기 기술은 미분탄에 점결재로서 타르의 중질유분, 연피치 및 석유 피치 중 1종 또는 2종 이상을 첨가하고, 열간 가압 성형하여 제조하는 괴성탄에 관한 것이다.
그러나, 상기한 선행기술의 광물성 오일은 상온에서 점도가 높아 미분탄과의 혼합이 용이하지 않으며, 또 점도조절을 위하여 인화성 유기용제를 사용하는 등 취급시 단점이 많아 시설관리나 생산성에 문제점이 있어서, 이를 해결할 수 있는 성형탄에 대한 연구가 요구되고 있다.
본 발명은 석탄의 이송 및 건조 등의 처리과정에서 발생하는 미분탄을 이용한 성형탄 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 수용성 바인더를 사용하여 성형탄과의 혼합 효율을 증대시키고, 취급이 용이한 성형탄 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면은 석탄 및 미분탄 중 1종 또는 2종을 포함하는 석탄배합물 100중량부 및 수용성 바인더 3-10중량부를 포함하며, 상기 수용성 바인더는 (1) 수용성 아크릴 에멀션, PVA(polyvinyl alcohol)수용액을 포함하는 제1바인더성분 50-60중량%와 (2) 수용성 셀룰로오스 및 호화전분 중 1종 또는 2종을 포함하는 제2바인더성분 15-25중량% 및 (3) 글리세린 15-25중량%를 포함하는 성형탄을 제공한다.
상기 석탄배합물의 수분 함량은 5-10중량%인 것이 바람직하다.
상기 석탄배합물 중 석탄 및 미분탄의 함량비는 1: 0.8-1.2인 것이 바람직하다.
상기 미분탄의 입도는 0.3㎜이하인 것이 바람직하다.
상기 제1바인더성분은 수용성 아크릴 에멀션 60-70중량%와 PVA(polyvinyl alcohol)수용액 30-40중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 PVA(polyvinyl alcohol)수용액의 농도는 3-10중량%인 것이 바람직하다.
상기 호화전분의 농도는 5-10중량%인 것이 바람직하다.
상기 글리세린은 모노글리세라이드 및 디글리세라이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 것이 바람직하다.
본 발명의 일측면은 석탄 및 미분탄 중 1종 또는 2종을 포함하는 석탄배합물을 준비하는 단계: 상기 석탄배합물 100중량부에 대하여 수용성 바인더 3-10중량부가 포함되도록 상기 수용성 바인더를 분사하는 단계; 상기 석탄배합물 및 수용성 바인더를 균일하게 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 석탄배합물 및 수용성 바인더를 가압성형하는 단계를 포함하며, 상기 수용성 바인더는 (1) 수용성 아크릴 에멀션, PVA(polyvinyl alcohol)수용액을 포함하는 제1바인더성분 50-60중량%와 (2) 수용성 셀룰로오스 및 호화전분 중 1종 또는 2종을 포함하는 제2바인더성분 15-25중량% 및 (3) 글리세린 15-25중량%를 포함하는 성형탄의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일측면인 성형탄은 다공성인 석탄의 공극 사이로 미분탄이 충진되는 형태로서, 바인더와 혼합되어 성형되므로 성형탄의 강도가 높고 또한 바인더의 높은 침투력에 의해 석탄과 미분탄이 보다 균일하고 강하게 결합됨으로써 성형탄의 압축강도가 향상되는 효과를 나타내므로, 보다 높은 강도의 코크스를 제조할 수 있을 뿐 아니라 수용성 바인더를 이용함으로서 광물성 오일 보다 취급성이 용이하여 생산성이 크게 향상되는 효과를 나타낸다.
특히, 본 발명은 성형탄의 낙하강도를 개선함으로써 성형탄을 고로로 이송하는 과정 중에 낙하에 의해서 분화되는 것을 최대한 방지하여 성형탄의 손실을 감소시킴으로써 경제적 효과와 더불어 분진발생에 의한 작업환경의 악화도 예방하는데 큰 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 성형탄의 제조방법에 관한 흐름도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명자들은 연구와 실험을 통해, 성형탄 제조용 바인더를 수용성 아크릴 수지로 제조함으로서, 상온에서도 낮은 점도를 유지하여 성형탄과 믹싱효율을 획기적으로 증가시킬 수 있음에 착안하여, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 일구현례로서, 성형탄은 석탄 및 미분탄과 수용성 바인더를 포함하는 것으로 점도가 낮은 상기 수용성 바인더는 석탄 및 미분탄에 균일하게 분산되므로 석탄 및 미분탄의 뭉침이 방지되고, 석탄 및 미분탄과 수용성 바인더의 혼합 효율이 개선되어 개선된 물성, 특히, 우수하고 균일한 초기강도 및 낙하강도를 나타낸다.
본 발명의 성형탄은 석탄 및 미분탄 중 1종 또는 2종을 포함하는 석탄배합물을 포함한다. 본 발명에서는 미분탄과 석탄 중 1종 또는 2종을 포함하며, 이를 석탄배합물이라고 칭한다. 본 발명에서 사용하는 미분탄의 입도는 0.3mm 이하가 바람직하며, 상기 미분탄은 CMCP(Coal Moisture Control Process) 과정에서 발생한 미분탄을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 성형탄은 내부에 공극이 형성되어 있는 다공성의 석탄을 미분탄과 함께 배합 사용함으로써 석탄과 미분탄의 혼합과정에서 석탄의 공극사이로 미분탄이 충진되는 형태에서 바인더와 혼합되어 성형되므로 성형탄의 압축강도 및 낙하강도가 보다 향상되는 특징을 지니고 있다.
상기 석탄배합물에 존재하는 수분 함량은 5-10중량%인 것이 바람직하다. 이렇게 석탄배합물 내의 수분을 일정 범위로 한정하는 이유는, 해당 범위에서 수용성 바인더와의 혼합 및 성형이 용이하게 잘 이루어지기 때문이다. 여기서, 수분함량이 5중량% 미만인 경우에는 상기의 석탄배합물과 수용성 바인더의 성형에 영향을 끼치며, 석탄배합물 내의 수분이 10중량%를 초과하면 수용성 바인더의 효능을 반감시켜 성형탄의 강도가 저하되고 깨어질시 분화율을 높이는 주요인으로 작용한다.
한편, 석탄배합물의 수분함량과 바인더의 점도는 믹싱효율과 밀접한 관계가 있다. 석탄배합물의 수분함량이 7중량% 내지 8중량%이면, 수용성 바인더의 점도를 낮추고 석탄배합물의 수분함량이 약 10중량%이면 수용성 바인더의 점도를 높여서 믹싱 효율을 조절할 수 있다.
상기 석탄배합물 중 석탄 및 미분탄의 함량비는 1: 0.8-1.2인 것이 바람직하고, 1:1인 것이 보다 바람직하다.
상기 석탄배합물과 수용성 바인더는 각각 독자의 특성이 있기 때문에 그 특성을 살리면서, 그리고 최적의 성형탄의 성형을 위해서는 이들을 적절한 비율로 조합하는 것이 요구된다. 그 적절한 조합비를 구하기 위하여, 본 발명자는 노력하였으며, 그 결과 석탄배합물 100중량부 및 수용성 바인더 3-10중량부로 배합된 성형탄이 가장 적합함을 발견하였다. 수용성 바인더가 3중량부 미만인 경우에는 해당 양이 너무 적어 수용성 바인더와 미분탄이 서로 골고루 혼합이 되지 못할 우려가 있는데, 이는 성형탄의 성형에 영향을 끼칠 수 있다. 수용성 바인더가 10 중량부를 초과하더라도 성형탄의 강도가 거의 변하지 않는다. 만일 수용성 바인더가 20 중량부 초과인 경우에는 수용성 바인더와 석탄간의 혼합시 설비 등에 부착현상이 발생되어 성형탄 성형에 장애가 발생될 수 있다.
한편, 석탄배합물의 수분함량과 바인더의 점도는 믹싱효율과 밀접한 관계가 있다. 석탄배합물의 수분함량이 7중량% 내지 8중량%이면, 수용성 바인더의 점도를 낮추고 석탄배합물의 수분함량이 약 10중량%이면 수용성 바인더의 점도를 높여서 믹싱 효율을 조절할 수 있다.
상기 수용성 바인더는 종래의 고체 바인더와는 달리 건조를 통한 강도 부여 방식이 아닌 오일에 점착력을 가미함으로써, 가압 성형 후에 초기강도가 높은 성형탄을 제조하도록 사용되는 액상 바인더이다.
상기 수용성 바인더는 (1) 수용성 아크릴 에멀션, PVA(polyvinyl alcohol)수용액을 포함하는 제1바인더성분 50-60중량%와 (2) 수용성 셀룰로오스 및 호화전분 중 1종 또는 2종을 포함하는 제2바인더성분 15-25중량% 및 (3) 글리세린 15-25중량%를 포함한다.
상기 제1바인더성분은 수용성 아크릴 에멀션 60-70중량%와 PVA(polyvinyl alcohol)수용액 30-40중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 수용성 아크릴 에멀션은 고형분 40%의 수용성 아크릴계 수지로서 일반적으로 널리 시판되고 있으며 지방족알코올의 아크릴 에스테르를 주체로 하고, 여기에 아크릴산, 아크릴아미드를 포함한 극성기를 가지는 모노머를 소량 공중합시켜 얻은 에멀젼용액 형태이다. 또한, PVA수용액은 역시 널리 시판되고 있으며, 중합도가 100-5000, 검화도 30-99.8 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 농도는 3-10중량%인 것이 바람직하다.
본 발명은 수용성 아크릴에멀젼과 같이 에멀젼 형태의 바인더를 선택함으로써 고점성의 광물성 오일의 점도조절을 위하여 사용하는 별도의 유기용제의 사용 없이도 점도조절이 용이하고, 또한 바인더를 분사 등의 방법으로 석탄배합물에 혼합할 수 있으므로 석탄배합물과 바인더를 보다 균일하게 혼합할 수 있다. 더불어, 에멀젼 용액이므로 계면활성제의 작용에 의해 상기 바인더가 석탄배합물에 스며들면서 균일하게 혼합되어 성형됨으로써 성형탄의 압축강도가 보다 더 향상되는 효과를 나타낸다.
또한, 제2바인더성분은 수용성 셀룰로오스 및 호화전분 중 1종 또는 2종을 포함한다. 상기 수용성 셀룰로오스 및 호화전분의 함량비는 본 발명에서 크게 제한하지 않는다. 수용성 셀룰로오스 또는 호화전분은 제1바인더성분의 결합력을 보충하기 위하여 포함하여 성형탄의 초기강도를 향상시키는 효과를 나타낸다. 상기 수용성 셀룰로오스로는 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스 등을 예로들 수 있으며, 이들 중에서 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
단, 호화전분의 농도는 5-10중량%인 것이 바람직하다.
또한, 글리세린으로는 지방산 그룹을 포함하는 글리세린을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 모노글리세라이드(글리세린에 지방산 1기가 붙은 형상), 혹은 디글리세라이드 등 지방산 잔기를 포함하는 글리세린이 바람직하게 사용될 수 있다. 글리세린은 상기 수용성 아크릴에멀젼 및 PVA(폴리비닐알콜)수용액으로 이루어진 바인더의 점성 및 유동성을 조절하기 위하여 첨가하는 성분이며, 성형탄의 건조를 방지하는 효과도 나타낸다
한편, 상기 글리세린으로는 폐식용유 등의 폐기물에서 얻을 수 있는 재생원료인 친환경적인 원료원료가 사용될 수 있다. 이때, 원료의 성질에 따라 수지의 물성에 변화가 발생되므로, 공기건조성과 유연성 점착오일로서의 효능을 증대시키기 위하여, 수지반응에 유장이 큰 장유성 축합 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기 모노글리세라이드(글리세린에 지방산 1기가 붙은 형상), 혹은 디글리세라이드는 폐식용유의 산처리 공정 혹은 폐식용유, 유채유, 대두유, 팜유 등으로 생산되는 바이오디젤 공정 중 부수물로 얻어지기 때문이다.
본 발명의 다른 구현에 의하면, 석탄 및 상기 수용성 바인더를 포함하는 성형탄 제조방법이 제공된다. 도 1에 본 발명에 의한 성형탄 제조방법을 나타내는 흐름도를 나타내었으며, 이하, 도 1을 참고하여 성형탄 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 상기 성형탄에 대한 설명 중에 기재한 사항은 성형탄 제조방법에 동일하게 적용된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 석탄과 수용성 바인더를 혼합하고 상온에서 가압성형하므로써, 점도가 낮은 상기 수용성 바인더는 석탄에 균일하게 분산되므로 석탄의 뭉침이 방지되고 석탄과 수용성 바인더의 혼합 효율이 개선되어 개선된 물성, 특히, 우수하고 균일한 낙하강도 및 초기강도를 갖는 성형탄으로 제조된다.
상세하게, 석탄 및 미분탄 중 1종 또는 2종의 석탄배합물 100 중량부에 대하여 수용성 바인더 3~10 중량부가 되도록 수용성 바인더를 분사한다. 상기 석탄배합물 중의 수분은 5-10 중량%로 유지되도록 한다. 이들 수용성 바인더 및 수분이 갖는 임계적 의의는 상술한 바와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 수용성 바인더의 온도는 60~70℃인 상태에서 석탄배합물에 분사된다. 여기서, 수용성 바인더의 온도를 60~70℃ 상태로 유지하는 이유는 수용성 바인더의 점도를 풀어 줌으로써, 석탄배합물과 수용성 바인더간 점착력으로 성형 이후 초기강도가 높은 성형탄을 제조하기 위해서이다.
그 후, 스프레이된 수용성 바인더와 석탄배합물을 균일하게 혼합한다. 이때, 석탄은 수용성 바인더의 점착력을 통해 가루 형태에서 덩어리 형태로 뭉쳐지게 된다. 수용성 바인더와 석탄배합물이 균일하게 혼합되면, 혼합된 석탄배합물과 수용성 바인더를 실온에서 가압 성형한다. 가압성형은 성형탄 제조에 일반적으로 사용되는 가압 성형조건으로 행할 수 있으며, 본 발명에서 특히 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 본 발명은 종래 바인더와 다르게 건조를 통해 강도를 부여하지 않고 수용성 바인더의 점착력을 추가하여 가압 성형함으로써, 초기 강도가 높은 성형탄을 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
수용성 아크릴 에멀션 35중량%, PVA수용액(농도 5중량%) 25중량%을 포함하는 1차 혼합물과 호화전분(농도 중량8%) 20%을 65℃에서 교반하고 가열하여 글리세린을 투입후 바인더A를 제조하였다.
또한, 수용성 아크릴 에멀션 35중량%, PVA수용액(농도 5중량%) 25중량%을 포함하는 1차 혼합물과 카르복실메틸 셀룰로오스 20%을 65℃에서 교반하고 가열하여 글리세린을 투입후 바인더B를 제조하였다.
평균입도가 3mm이며, 수분함량이 8-12중량%인 석탄탄과 0.3mm 이하의 입도분포를 만족하고, 수분함량이 1-3중량%인 미분탄을 중량비로 1:1 배합한 수분함량 5, 7, 9중량%인 석탄배합물에 상기 바인더를 균일하게 분사하고, 혼합한 후 가압성형하여 성형탄(90g 단위)을 10개씩 제조하여 압축강도 및 낙하강도를 실험하여 하기 표1 에 나타내었다.
구분 성형탄 수분함량(중량%) 바인더 종류 및 함량(중량부) 압축강도(Kgf) 분화율(%)
발명예1 5 바인더A, 5 12.099 16.4
발명예2 7 바인더A, 5 16.754 13.8
발명예3 9 바인더A, 5 19.283 10.6
발명예4 5 바인더B, 7 14.032 14.6
발명예5 7 바인더B, 7 20.021 10.1
발명예6 9 바인더B, 7 23.043 8.7
낙하강도는 성형탄을 일정한 높이에서 낙하시켜 생기는 물리적인 충격에 의해 분화되는 성형탄의 조각 크기를 토대로 하여 분화율로 나타내며, 아래 [식1]과 같이 최초 성형탄의 중량에 대하여 크기 3mm 이하의 분화된 조각의 총중량을 백분율로 나타낸다.
[식1] 분화율 (%) = (3mm 이하의 분화된 조각의 총중량/최초 성형탄의 중량) x 100
분화율 테스트는 무게 90g의 성형탄을 지상으로부터 5~6m 높이에서 낙하시켜 분화된 조각의 총무게를 무게 90g의 성형탄에 대한 백분율로 나타낸 것이다.
(실시예2)
평균입도가 3mm이며, 수분함량이 8-12중량%인 석탄탄과 0.3mm 이하의 입도분포를 만족하고, 수분함량이 1-3중량%인 미분탄을 중량비로 1:1 배합한 수분함량 5, 7, 9중량%인 석탄배합물을 가압성형하여 성형탄(90g 단위)을 10개씩 제조하여 낙하강도를 실험하였다. 성형탄의 수분함량이 5중량%인 경우(비교예1)에 분화율이 70.6%이였고, 성형탄의 수분함량이 7중량%인 경우(비교예2)에 분화율이 58.2%이였으며, 성형탄의 수분함량이 9중량%인 경우(비교예3)에 분화율이 51.6%로 나타나, 실시예1의 발명예 1 내지 6과 비교하여 현저히 높은 분화율을 나타냄을 알 수 있다. 이를 통하여, 바인더를 투입하지 않은 경우 성형탄이 쉽게 부서져서 미분탄이 발생할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (9)

  1. 석탄 및 미분탄 중 1종 또는 2종을 포함하는 석탄배합물 100중량부 및 수용성 바인더 3-10중량부를 포함하며,
    상기 수용성 바인더는 (1) 수용성 아크릴 에멀션, PVA(polyvinyl alcohol)수용액을 포함하는 제1바인더성분 50-60중량%와 (2) 수용성 셀룰로오스 및 호화전분 중 1종 또는 2종을 포함하는 제2바인더성분 15-25중량% 및 (3) 글리세린 15-25중량%를 포함하는 성형탄.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 석탄배합물의 수분 함량은 5-10중량%인 것을 특징으로 하는 성형탄.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 석탄배합물 중 석탄 및 미분탄의 함량비는 1: 0.8-1.2인 것을 특징으로 하는 성형탄.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 미분탄의 입도는 0.3㎜이하인 것을 특징으로 하는 성형탄.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1바인더성분은 수용성 아크릴 에멀션 60-70중량%와 PVA(polyvinyl alcohol)수용액 30-40중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형탄.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 PVA(polyvinyl alcohol)수용액의 농도는 3-10중량%인 것을 특징으로 하는 성형탄.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 호화전분의 농도는 5-10중량%인 것을 특징으로 하는 성형탄.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 글리세린은 모노글리세라이드 및 디글리세라이드로 구성되는 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 성형탄.
  9. 석탄 및 미분탄 중 1종 또는 2종을 포함하는 석탄배합물을 준비하는 단계:
    상기 석탄배합물 100중량부에 대하여 수용성 바인더 3-10중량부가 포함되도록 상기 수용성 바인더를 분사하는 단계;
    상기 석탄배합물 및 수용성 바인더를 균일하게 혼합하는 단계; 및
    상기 혼합된 석탄배합물 및 수용성 바인더를 가압성형하는 단계를 포함하며,
    상기 수용성 바인더는 (1) 수용성 아크릴 에멀션, PVA(polyvinyl alcohol)수용액을 포함하는 제1바인더성분 50-60중량%와 (2) 수용성 셀룰로오스 및 호화전분 중 1종 또는 2종을 포함하는 제2바인더성분 15-25중량% 및 (3) 글리세린 15-25중량%를 포함하는 성형탄의 제조방법.
KR1020110096017A 2011-09-23 2011-09-23 수용성 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조방법 KR101259338B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110096017A KR101259338B1 (ko) 2011-09-23 2011-09-23 수용성 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110096017A KR101259338B1 (ko) 2011-09-23 2011-09-23 수용성 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130032436A KR20130032436A (ko) 2013-04-02
KR101259338B1 true KR101259338B1 (ko) 2013-05-06

Family

ID=48435215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110096017A KR101259338B1 (ko) 2011-09-23 2011-09-23 수용성 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101259338B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017052042A1 (ko) * 2015-09-25 2017-03-30 주식회사 포스코 성형탄, 그 제조 방법과 제조 장치 및 용철 제조 방법
CN108350379A (zh) * 2015-11-10 2018-07-31 株式会社Posco 型煤及其制备方法和铁水制备方法
KR20200072939A (ko) * 2018-12-13 2020-06-23 대상 주식회사 성형탄용 바인더, 이를 포함하는 성형탄 및 이를 이용한 성형탄의 제조방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101524751B1 (ko) * 2013-04-30 2015-06-01 한국에너지기술연구원 하이드로겔을 이용한 하이브리드 석탄 및 그의 제조 방법
WO2016010310A1 (ko) * 2014-07-17 2016-01-21 삼성정밀화학(주) 성형탄용 바인더
KR101881506B1 (ko) * 2016-06-09 2018-07-24 주식회사 포스코 성형탄 및 그의 제조 방법
KR101914086B1 (ko) * 2016-12-01 2018-11-01 주식회사 포스코 성형탄 제조방법 및 성형탄
KR102243573B1 (ko) * 2019-08-16 2021-04-23 주식회사 이에스알 수용성 바인더를 이용한 성형탄 조성물 및 이의 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415337A (en) 1982-05-05 1983-11-15 Atlantic Richfield Company Method for producing agglomerate particles from an aqueous feed slurry comprising finely divided coal and finely divided inorganic solids

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415337A (en) 1982-05-05 1983-11-15 Atlantic Richfield Company Method for producing agglomerate particles from an aqueous feed slurry comprising finely divided coal and finely divided inorganic solids

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017052042A1 (ko) * 2015-09-25 2017-03-30 주식회사 포스코 성형탄, 그 제조 방법과 제조 장치 및 용철 제조 방법
CN108350379A (zh) * 2015-11-10 2018-07-31 株式会社Posco 型煤及其制备方法和铁水制备方法
KR20200072939A (ko) * 2018-12-13 2020-06-23 대상 주식회사 성형탄용 바인더, 이를 포함하는 성형탄 및 이를 이용한 성형탄의 제조방법
KR102207266B1 (ko) 2018-12-13 2021-01-25 대상 주식회사 성형탄용 바인더, 이를 포함하는 성형탄 및 이를 이용한 성형탄의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130032436A (ko) 2013-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101259338B1 (ko) 수용성 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조방법
KR101619793B1 (ko) 성형률 및 강도가 우수한 성형탄 성형용 바인더와 이를 이용한 성형탄 그리고 이의 제조방법
US20070251143A1 (en) Synthetic fuel pellet and methods
CN101115819A (zh) 高炉用焦炭的制造方法
WO2004106473A1 (en) Briquette
KR20110106932A (ko) 석탄 입자들을 함유하는 압착 제품의 제조 방법
KR101198619B1 (ko) 석탄 및 미분탄을 이용한 성형탄 및 그 제조방법
CN101191088A (zh) 一种型煤及其制备方法
KR102207266B1 (ko) 성형탄용 바인더, 이를 포함하는 성형탄 및 이를 이용한 성형탄의 제조방법
KR101502067B1 (ko) 미분탄을 이용한 코크스 제조용 성형탄 및 그 제조방법
KR100777143B1 (ko) 연탄재를 이용한 친환경 에코벽돌의 제조방법
KR101605307B1 (ko) 친환경 성형탄 및 그 제조방법
KR20160074351A (ko) 성형탄 및 그 제조 방법
KR100905581B1 (ko) 제철공정용 성형탄과 그 제조방법
KR101949314B1 (ko) 미립자형 고분자 바인더를 이용한 성형탄 및 그 제조 방법
KR20150126522A (ko) 코크스 제조용 성형탄 및 그 제조방법
KR20200081781A (ko) 미분탄을 이용한 성형탄 및 그 제조방법
RU2638260C1 (ru) Способ получения металлургического брикета
KR102243573B1 (ko) 수용성 바인더를 이용한 성형탄 조성물 및 이의 제조방법
KR100407801B1 (ko) 고분자 바인더를 이용한 성형탄 제조방법
KR101147898B1 (ko) 초기강도가 우수한 성형탄 및 그 제조방법
KR101220546B1 (ko) 수용성 아크릴 수지를 포함한 바인더 및 그 제조방법
KR102667489B1 (ko) 성형탄용 바인더, 이의 제조방법 및 이의 용도
KR100401983B1 (ko) 성형탄의 제조방법
KR20150106263A (ko) 함철 부산물 및 바이오매스를 이용한 브리켓 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160421

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170424

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180420

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190423

Year of fee payment: 7