KR101287872B1

KR101287872B1 - 고강도 성형탄

Info

Publication number: KR101287872B1
Application number: KR1020100071015A
Authority: KR
Inventors: 오종구; 김성현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2013-07-18
Also published as: KR20120009143A

Abstract

최적의 성형 강도를 갖는 성형탄이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 건조기로부터 미분더스트를 포집하여 가공한 성형탄으로서,
상기 미분더스트에 미건조석탄 및 바인더를 첨가하여 혼합탄을 제조하되, 이 혼합탄의 수분함량과 상기 바인더 함량의 중량비는 1.2 ~ 1.6 : 1인 것을 특징으로 하되,
상기 혼합탄의 수분함량은 6.0 ~ 8.0 중량%인 것을 특징으로 하고, 상기 미분더스트의 함량은 50 ~ 55 중량%인 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 성형탄{HIGH STRENGTH COAL BRIQUETTE}

본 발명은 고강도 성형탄에 관한 것으로서, 더 상세하게는 CMCP(Coal Moisture Control Process) 건조기에서 석탄 건류과정 중 발생하는 미분더스트에 소정량의 미건조석탄 및 성형용바인더를 첨가하여 제조한 고강도 성형탄에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 석탄을 사전 처리하는 과정에 사용되는 건조설비(CMCP : Coal Moisture Control Process)는 건조기(1), 집진기(3), 스텍(5), 미분호퍼(7) 및 혼합기(9)를 포함한다

양질의 코크스를 제조하기 위하여 석탄의 수분을 제거하는 건조기(1)는 대략적으로 3~4%의 수분을 제거한다. 또한, 건조기(1)에 투입된 석탄을 제조하는 과정 중에 건조기(1) 내부에서는 입자의 크기가 0.15mm 이하의 미분더스트 및 증기가 발생된다. 집진기(3)는 이러한 미분더스트 및 증기를 포집하는 기능을 한다. 포집된 미분더스트 및 증기 중 깨끗한 공기는 스텍(5)을 통하여 외부로 배출되고, 미분더스트는 집진기(3)의 하부에 설치된 미분호퍼(7)에 저장된다. 미분호퍼(7)에 저장된 미분더스트는 물공급배관을 통하여 공급되는 물과 함께 혼합기(9)에서 혼합된 후에 건조기(1)로부터 정상적으로 건조되어 수송된 석탄과 함께 성형기(미도시)로 공급된다.

이와 같이, 종래에는 미분더스트에 수분만을 첨가하여 성형탄을 제조하였는데, 이러한 방법으로 성형탄을 제조하는 경우, 아래와 같은 문제점이 있었다.

미분더스트와 수분은 혼합성이 매우 낮아 서로 잘 섞이지 않는데, 이러한 상태로 성형기로 유입되더라도 성형탄으로 제대로 제조되지 않는 것은 물론, 성형탄으로 제조되더라도 쉽게 깨지기 때문에 성형탄으로서의 기능을 제대로 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 성형탄이 깨지게 되는 경우, 수분과 미분더스트가 제대로 혼합되지 않은 부분에서 성형탄이 미분더스트로 다시 환원되어 이송되는 도중에 비산되는 문제점이 있었다.

상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 혼합탄을 구성하는 각각의 재료들의 최적 함량비를 설정하여 최대 성형 강도를 갖는 고강도 성형탄을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 성형탄은 건조기로부터 미분더스트를 포집하여 가공한 성형탄으로서,
건조기로부터 미분더스트를 포집하여 가공한 성형탄으로서,
상기 미분더스트에 미건조석탄 및 바인더를 첨가하여 혼합탄을 제조하되, 이 혼합탄의 수분함량과 상기 바인더 함량의 중량비는 1.2 ~ 1.6 : 1인 것을 특징으로 하되,
상기 혼합탄의 수분함량은 6.0 ~ 8.0 중량%인 것을 특징으로 하고, 상기 미분더스트의 함량은 50 ~ 55 중량%인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 혼합탄의 수분함량과 바인더의 함량의 합은 12.0 ~ 13.0 중량%인 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 상기한 기술적 구성으로 인해 최적의 압축강도 및 낙하강도를 갖는 고강도 성형탄을 제조할 수 있다. 또한, 이러한 성형탄은 쉽게 깨지지 않으므로, 이송시 비산이 방지되어 작업환경 및 설비 오염을 예방할 수 있다.

나아가, 미분더스트를 이용하여 성형탄을 제조함으로써, 장입밀도를 7㎏/㎤ 정도 상승시켜 문당 장입량을 0.3톤/문 증대시키는 것이 가능하며, 코크스 강도는 0.3% 향상된다.

도 1은 석탄 처리 과정에서 사용되는 일반적인 건조 설비를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 고강도 성형탄 제조 시스템을 나타낸 도면,
도 3은 일정량의 미분더스트, 미건조석탄에 바인더의 첨가량을 증가시키면서 혼합탄을 제조하고, 이러한 혼합탄을 가공하여 성형탄을 제조한 후에 압축 강도와 낙하 강도를 실험한 결과를 나타낸 그래프,
도 4는 바인더의 첨가량을 5%로 고정한 후에, 미분더스트 및 미건조석탄에 함유된 수분량을 변화시키면서 제조한 성형탄의 압축 강도와 낙하 강도를 실험한 결과를 나타낸 그래프,
도 5는 바인더의 첨가량을 5%로 고정하고, 미분더스트양을 변화시키면서 제조된 성형탄의 압축 강도 및 낙하 강도를 나탄낸 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고강도 성형탄에 대하여 설명한다.

도 2를 참조하면, 집진기(100)는 건조기로부터 발생되는 미분더스트를 집진하다. 집진된 미분더스트는 더스트호퍼(200)에 저장된다. 더스트호퍼(200)에 장착된 측량계(300)를 이용하여 미분더스트의 무게를 측정한 후에 일정한 양을 혼합기(500)로 배출한다. 한편, 석탄저장소(400)에는 미건조석탄이 저장되는데, 석탄저장소(400)에서는 혼합기(500)로 배출되는 미분더스트의 양을 고려하여 미건조석탄을 혼합기(500)로 공급한다. 따라서, 미분더스트와 미건조석탄의 혼합비율은 원하는 비율로 조절될 수 있다.

미분더스트와 미건조석탄은 컨베이어로 이송되어 혼합기(500)로 공급된다. 이러한 혼합기(500)에는 수분공급기(600)와 바인더공급기(700)가 연결 설치된다. 따라서, 혼합기(500)는 미분더스트, 미건조석탄, 수분 및 바인더를 공급받으며, 각각이 재료들을 혼합한다. 각각의 재료들이 충분히 혼합되면, 혼합탄이 형성되는데, 이러한 혼합탄은 성형기(800)로 이송되어, 특정 모양을 갖는 성형탄으로 제조된다.

이러한 성형탄은 최적의 성형 강도를 갖도록 제조되어야 한다. 성형탄의 성형 강도를 나타내는 지표로 압축 강도 및 낙하 강도 등이 사용된다.

압축 강도는 성형탄이 부서지지 않고 견딜 수 있는 힘을 의미하며, 낙하 강도는 일정한 높이에서 일정한 개수의 성형탄을 떨어뜨렸을 때 부서지지 않고 남는 성형탄의 개수를 %로 나타낸 것을 의미한다.

도 3은 일정량의 미분더스트, 미건조석탄에 바인더의 첨가량을 증가시키면서 혼합탄을 제조하고, 이러한 혼합탄을 가공하여 성형탄을 제조한 후에 압축 강도와 낙하 강도를 실험한 결과를 나타낸 그래프이다.

바인더의 첨가량이 증가할수록 성형탄의 압축강도와 낙하강도가 증가함으로 알 수 있었다. 제조 원가나 혼합 효율을 고려할 때, 이러한 바인더를 무한정 첨가하는 것은 불가능하기 때문에, 바인더의 첨가량을 5중량%로 고정한 후에, 미분더스트 및 미건조석탄에 함유된 수분량을 변화시키면서 제조한 성형탄의 압축 강도와 낙하 강도를 살펴보았다.

도 4에 도시된 바와 같이, 미분더스트와 미건조석탄에 함유된 수분량이 7중량%되는 점을 기준으로 압축 강도와 낙하 강도가 증감하는 것을 알 수 있었다. 즉, 7중량%까지는 압축 강도 및 낙하 강도가 증가하나, 7중량%를 초과하는 경우 압축 강도와 낙하 강도는 감소하는 것을 알 수 있었다.

실질적으로 필요로 하는 성형탄의 압축 강도는 10~13kgf 이며, 낙하 강도는 40~45% 정도임을 고려하면, 미분더스트 및 미건조석탄의 수분 함유량은 6.0 ~ 8.0중량% 일 때, 최적의 압축 강도 및 낙하 강도를 얻을 수 있다. 이는 바인더의 첨가량을 5중량%로 한정하였을 때의 수분 함유량이므로, 수분 함유량이 증가될 수록 바인더의 첨가량도 증가되어야 할 것이다. 이러한 결과로부터 최적의 성형 강도를 갖는 고강도 성형탄에서 미분더스트 및 미건조석탄의 수분함량과 바인더 함량의 중량비는 1.2 ~ 1.6 : 1로 조절되어야 함을 알 수 있었다. 함량비가 1.2 : 1보다 낮거나, 1.6 : 1보다 높은 경우에는 원하는 압축 강도 및 낙하 강도를 얻을 수 없다.

혼합탄의 수분함량과 바인더의 첨가량의 합은 12.0 ~ 13.0 중량%로 조절하는 것이 바람직하다. 이러한 혼합탄의 수분함량과 바인더의 함량의 중량비는 1.2 ~ 1.6 : 1이라는 함량비를 만족시켜야 하는 바, 이러한 함량비와 첨가량의 합을 만족시킬 때, 원하는 압축 강도 및 낙하 강도를 얻을 수 있다.

도 5는 바인더의 첨가량을 5중량%로 고정하고, 미분더스트양을 변화시키면서 제조된 성형탄의 압축 강도 및 낙하 강도를 나탄낸 그래프이다.

압축 강도는 미분더스트의 함량 변화에 크게 영향을 받지 않았으나, 낙하 강도는 미분더스트의 양이 증가할수록 감소하는 경향을 볼 수 있었다.

따라서, 원하는 압축 강도 및 낙하 강도를 얻기 위해서는, 바인더의 양을 5중량%로 고정할 때, 미분더스트 45~55 중량%에, 이러한 미분더스트의 양을 고려하여 상기 바인더의 1.2~1.6배 정도의 수분 함유가 가능하도록 미건조석탄량을 혼합하여야 함을 알 수 있었다.

1 : 건조기 3 : 집진기
5 : 스텍 7 : 미분호퍼
9 : 혼합기

Claims

건조기로부터 미분더스트를 포집하여 가공한 성형탄으로서,
상기 미분더스트에 미건조석탄 및 바인더를 첨가하여 혼합탄을 제조하되, 이 혼합탄의 수분함량과 상기 바인더 함량의 중량비는 1.2 ~ 1.6 : 1인 것을 특징으로 하되,
상기 혼합탄의 수분함량은 6.0 ~ 8.0 중량%인 것을 특징으로 하고, 상기 미분더스트의 함량은 50 ~ 55 중량%인 것을 특징으로 하는 성형탄.
청구항 1에 있어서, 상기 혼합탄의 수분함량과 바인더의 함량의 합은 12.0 ~ 13.0 중량%인 것을 특징으로 하는 성형탄.
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