KR101311017B1

KR101311017B1 - 원료탄 배합방법

Info

Publication number: KR101311017B1
Application number: KR1020110098229A
Authority: KR
Inventors: 이종협; 안진영; 최주희
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-10-14
Also published as: KR20130014298A

Abstract

본 발명은 배합시의 각각의 원료탄의 적치 높이를 측정하는 높이 측정 단계;
상기 각각의 원료탄의 적치 높이에 따른 각각의 원료탄의 물성치에 근거하여, 배합된 원료탄의 물성치가 기설정된 범위 이내가 되도록 배합비를 결정하는 배합비 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원료탄 배합방법에 관한 것이다.
본 발명은 석탄과 같은 원료탄을 코크스 제조용 원료로 사용할 때 적치 위치에 따라 주어진 배합비에서의 유동도(LMF)와 반사율(Rm)을 예측하여 배합비를 계산하기 때문에, 적치 위치가 변동되더라도 배합된 원료탄이 일정한 유동도와 반사율을 가질 수 있도록 석탄을 배합할 수 있어, 코크스 품질을 향상 및 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이후 공정에 대하여도 안정화를 도모할 수 있다.

Description

원료탄 배합방법 {COAL BLENDING METHOD}

본 발명은 원료탄 배합방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특성이 다른 탄종들을 적치 위치에 따른 배합지수를 고려하여, 적치 위치 에 따라 탄종들을 배합하는 원료탄 배합방법에 관한 것이다.

일반적으로 코크스를 제조하기 위해서는 성상 및 특성이 다른 다수 탄종들을 배합한다. 이는 다양한 탄종들을 배합하여 품질조건이 우수한 코크스를 제조하기 위함이다. 이와 관련된 선행기술로는 한국공개특허공보 제2009-0097099호(코크스의 제조방법 및 선철의 제조방법, 2009.09.15 공개)가 있다.

본 발명은 특성이 다른 탄종들을 적치 위치에 따른 배합지수를 고려하여, 적치 위치에 따라 탄종들을 배합하는 원료탄 배합방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 배합시의 각각의 원료탄의 적치 높이를 측정하는 높이 측정 단계; 상기 각각의 원료탄의 적치 높이에 따른 각각의 원료탄의 물성치에 근거하여, 배합된 원료탄의 물성치가 기설정된 범위 이내가 되도록 배합비를 결정하는 배합비 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원료탄 배합방법을 제공한다.

본 발명에서는, 배합시 원료탄의 적치 높이가 달라지면 상기 배합비 결정 단계를 다시 실시할 수도 있다.

본 발명에서는, 상기 각각의 원료탄의 적치 높이를 변화시키면서 물성치를 측정하고, 상기 측정된 물성치에 근거하여, 상기 각각의 원료탄의 높이에 따른 물성치 데이터를 확보하는 물성치 데이터 확보 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에서는, 상기 물성치 데이터에 근거하여, 상기 각각의 원료탄의 물성치를 도출할 수도 있다.

본 발명에서는, 선형보간법을 이용하여 상기 물성치 데이터에 근거하여, 상기 각각의 원료탄의 물성치를 도출할 수도 있다.

본 발명에서는, 물성치는 유동도 및 반사율일 수도 있다.

본 발명에서는, 상기 배합비 결정 단계는 배합된 원료탄의 유동도 및 반사율이 각각 2.0 ~ 3.0 (log ddpm) 및 1.10 ~ 1.20% 가 되도록 배합비를 결정할 수도 있다.

본 발명은 석탄과 같은 원료탄을 코크스 제조용 원료로 사용할 때 적치 위치에 따라 주어진 배합비에서의 유동도(LMF, Logarithm Maximum Fludity)와 반사율(Rm, 비트리나이트 반사율)을 예측하여 배합비를 계산하기 때문에, 적치 위치가 변동되더라도 배합된 원료탄이 일정한 유동도와 반사율을 가질 수 있도록 석탄을 배합할 수 있다.

따라서, 본 발명의 적치 위치에 따른 원료탄 배합방법에서는 코크스 품질을 향상 및 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이후 공정에 대하여도 안정화를 도모할 수 있다.

도 1은 적치위치에 따른 각 탄종의 입도를 나타내는 그래프.
도 2는 적치위치에 따른 각 탄종의 유동도를 나타내는 그래프.
도 3은 적치위치에 따른 각 탄종의 반사율을 나타내는 그래프.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

코크스를 제조하기 위해서는 성상 및 특성이 다른 다수 탄종의 원료탄을 배합한다. 이러한 각각의 원료탄은 분리되어 적치되어 있고, 각각의 원료탄의 상부부분부터 취하여 이를 배합한다. 이러한 배합이 계속될수록 적치된 원료탄의 높이가 낮아지게 된다. 예들들어, 원료탄이 20m 의 높이로 적치되어 있을 때, 초기에는 꼭대기인 20m 의 높이에 위치하는, 즉 적치위치가 20m 인 원료탄이 취해져서 배합되나, 이러한 배합이 계속될수록 적치된 원료탄의 높이가 낮아지고, 이후 15m, 10m, 5m 의 적치위치에 있는 원료탄이 배합된다.

그러나, 적치위치(높이)에 따라 원료탄은 입도가 균일하지 않고, 배합지수인 유동도(LMF) 및 반사율(Rm) 역시 균일하지 않다. 따라서, 예를들어 20m 높이의 A, B, C 탄종의 원료탄을 적치하고, 각각의 원료탄의 상부부분을 취하여 이를 배합하는 경우, 시간이 지날수록 원료탄의 높이가 낮아지고, 높이에 따라 A, B, C 탄종의 원료탄의 각각의 입도 및 배합지수, 즉 물성치가 상이해지며, 결과적으로 높이가 변함에 따라 배합된 원료탄의 최종 입도 및 배합지수 역시 변하게 된다.

따라서, 높이를 고려하지 않고 각 탄종의 원료탄의 평균 배합지수만을 고려하여 각 탄종을 배합비를 정하는 경우, 높이에 따라 배합된 원료탄의 특성이 달라지게되고, 이러한 연료를 사용하는 경우 공정의 안정성에 있어서 문제가 발생할 수 있으며, 의도했던 특성을 갖는 코크스가 제조되지 않을 수 있다.

한편, 모든 적치 위치에서 원료탄을 취하여 배합하더라도, 코크스 강도에 많은 영향을 미치는 배합지수인 유동도(LMF) 및 반사율(Rm)이 각각 2.0 ~ 3.0 및 1.10 ~ 1.20% 가 되도록 원료탄의 배합비를 정하는 것이 중요하다. 만약, 유동도 및 반사율이 상기 범위를 벗어나게 된다면 코크스의 강도가 심각하게 저하된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 모든 적치 위치에서 배합하더라도, 배합된 원료탄이 소정의 범위 내에서 균일한 유동도와 반사율을 갖도록 하기와 같은 방법에 의하여 원료탄의 배합비를 정한다.

제1단계에서는 적치위치에 따른 석탄의 입도를 측정한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 탄종이 다르면 입도 및 높이에 따른 입도 변화율이 상이하고, 적치높이가 높을수록 원료탄의 입도가 감소함을 알 수 있다.

이러한 제1단계의 적치위치에 따른 입도 측정단계에서는 특정 적치 위치(도 1 에서는 0M, 10M, 20M)에서의 입도를 조사한 후에, 상기 특정 적치 위치 사이의 지점들의 입도는 선형 보간법으로 추정할 수도 있다.

한편, 제2단계에서는 각각의 적치 위치에 따른 유동도를 조사한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 탄종이 다르면 같은 적치높이더라도 다른 유동도를 가지며, 적치위치 변화에 따른 유동도의 변화율도 상이하다.

이러한 제2단계의 적치위치에 따른 유동도의 측정단계에서는 특정 적치 위치(도 2 에서는 0M, 10M, 30M)에서의 유동도를 조사한 후에, 상기 특정 적치 위치 사이의 지점들의 유동도는 선형 보간법으로 추정할 수 있다. 예를 들어, 10M 일 때 유동도가 4.07이고 0M 일때 유동도가 3.90 일때, 5M 에서의 유동도는 3.985임을 추정할 수도 있다.

혹은, 각 탄종별로 입도와 유동도의 관계를 알고 있는 경우에는, 상기 제1단계에서 측정된 적치 위치에 따른 입도로부터 적치 위치에 따른 유동도를 추정할 수도 있다.

한편, 제3단계에서는 각각의 적치 위치에 따라서, 반사율을 조사한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 탄종이 다르면 같은 적치높이더라도 다른 반사율을 가지며, 적치위치 변화에 따른 반사율의 변화율도 상이하다.

이러한 제3단계의 적치위치에 따른 반사율의 측정단계에서는 특정 적치 위치(도 3에서는 0M, 10M, 30M)에서의 반사율을 측정한 후에, 상기 특정 적치 위치 사이의 지점들의 유동도는 선형 보간법으로 추정할 수도 있다. 예를 들어, 10M 일 때 반사율이 0.95이고 0M 일때 반사율이 0.94 일때, 5M 에서의 반사율은 0.945임을 추정할 수도 있다.

혹은, 각 탄종별로 입도와 반사율의 관계를 알고 있는 경우에는, 상기 제1단계에서 측정된 적치 위치에 따른 입도로부터 적치 위치에 따른 반사율을 추정할 수도 있다.

이와 같은 방법으로 하기의 표 1 과 같은 각 적치 위치에 따른 각 탄종의 유동도 및 반사율의 데이터를 확보할 수 있고, 이러한 데이터를 바탕으로 각 적치 높이에 배합비를 정할 수 있다.

또한, 상기 적치 위치(20m, 10m, 0m) 외의 지점의 적치위치의 유동도와 반사율은 선형보간법으로 추정할 수 있다.

이와 같은 데이터로부터, 만약 석탄 A, B, C 모두 적치 높이가 20M 일때, 석탄 A 를 20%, 석탄 B 를 40%, 석탄 C 를 40% 로 배합하는 경우, 예상되는 유동도 및 반사율을 하기와 같이 계산할 수 있다.

- 유동도(LMF) : 4.23*0.2 + 2.59*0.4 + 2.11*0.4 = 2.73

- 반사율(Rm) : 0.95*0.2 + 1.14*0.4 + 1.29*0.4 = 약1.16%

따라서, 상기 적치 높이에서 상기 배합비를 사용하는 경우에는 유동도(LMF) 및 반사율(Rm)이 각각 2.0 ~ 3.0 및 1.10 ~ 1.20% 의 범위안에 해당하는 바, 코크스의 품질을 향상 및 유지할 수 있고 공정에 대한 안정화를 도모할 수 있다.

각 탄종의 높이는 상기의 경우와 같이 모두 같을 수도 있지만, 석탄A 는 20M, 석탄 B는 10M 이며 석탄 C 는 5M 일때에도 본 발명의 방법을 적용할 수 있다. 이 경우, 석탄 A, B 는 상기 표 1 의 값을 이용하고, 석탄 C 는 10M 인 경우와 0 M 인 경우의 유동도 및 반사율을 선형 보간하여 그 중간값을 취함으로써, 물성치를 계산하여, 배합된 원료의 유동도 및 반사율을 고려하여 배합비를 정할 수도 있다.

표 2 는 이와 같은 방법으로 적치 위치가 20M, 10M, 0M 일 때의 각각의 배합비를 결정하여 기재한 표이다.

상기 표 2 에서 보는 바와 같이, 본 발명에서는 각 적치 위치에 따른 각 탄종의 원료탄의 유동도 및 반사율의 데이터를 이용하여, 주어진 배합비에 따른 유동도 및 반사율을 추정할 수 있으며, 이를 이용하여 예측 냉간강도 역시 추정할 수 있다. 따라서, 추정된 유동도와 반사율이 소정범위를 벗어나는 경우, 배합비를 재조정하여, 해당 적치 위치에서의 각 탄종의 원료탄의 배합비를 결정할 수 있다.

반면, 적치위치를 고려하지 않고 상기 표 2에 기재된 각 적치위치에 따른 배합비로 석탄 A, B, C 전체를 배합하는 비교예의 경우, 그 유동도, 반사율은 하기 표 3 에 기재된 바와 같다. 즉, 비교예에서는 상기 본 발명의 실시예에서의 배합비 배합비 2 (10m 에서의 배합비), 배합비 3 (0m 에서의 배합비) 을 석탄 A, B, C 전체에 일괄적으로 적용하였다. 예를들어, 첫번째 비교예는 배합비 2 에 의하여 석탄 A, B, C 전체를 배합한 경우이다.

비교예에서와 같이, 각각의 적재위치를 고려하지 않고, 동일한 배합비로 원료탄 전체를 배합하는 경우, 배합된 결과물의 유동도와 반사율은 최적의 범위를 벗어나게 된다.

구체적으로 비교예의 배합비 2, 3 의 경우, 유동도(LMF) 가 3.0 을 넘은 3.10 및 3.29가 된다. 이는 유동도(LMF) 가 로그 단위임을 고려할 때, 코크스 강도의 상당한 악화를 초래할 수 있는 유동도이다.

또한, 비교예의 배합비 3 의 경우, 반사율이 임계적 의의를 갖는 1.10 이하가 됨으로써, 코크스 강도의 상당한 악화를 초래할 수 있다.

즉 본 발명의 적치 위치에 따른 원료탄 배합방법을 사용하는 경우, 적치위치가 변경되더라도, 이에 따른 배합비를 사용함으로써, 배합된 결과물의 품질을 양호하게 유지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

배합시의 각각의 원료탄의 적치 높이를 측정하는 높이 측정 단계;
상기 각각의 원료탄의 적치 높이에 따른 각각의 원료탄의 물성치에 근거하여, 배합된 원료탄의 물성치가 기설정된 범위 이내가 되도록 배합비를 결정하는 배합비 결정 단계를 포함하고,
상기 각각의 원료탄의 물성치 및 상기 배합된 원료탄의 물성치는 유동도 및 반사율이고,
상기 배합비 결정 단계는 배합된 원료탄의 유동도(단위 : log ddpm) 및 반사율이 각각 2.0 ~ 3.0 및 1.10 ~ 1.20% 가 되도록 배합비를 결정하는 것을 특징으로 하는 원료탄 배합방법.
청구항 1에 있어서,
배합시 원료탄의 적치 높이가 달라지면 상기 배합비 결정 단계를 다시 실시하는 것을 특징으로 하는 원료탄 배합방법.
청구항 1에 있어서,
상기 각각의 원료탄의 적치 높이를 변화시키면서 물성치를 측정하고,
상기 측정된 물성치에 근거하여, 상기 각각의 원료탄의 높이에 따른 물성치 데이터를 확보하는 물성치 데이터 확보 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원료탄 배합방법.
청구항 3에 있어서,
상기 물성치 데이터에 근거하여, 상기 각각의 원료탄의 물성치를 도출하는 것을 특징으로 하는 원료탄 배합방법.
청구항 4에 있어서, 선형보간법을 이용하여 상기 물성치 데이터에 근거하여, 상기 각각의 원료탄의 물성치를 도출하는 것을 특징으로 하는 원료탄 배합방법.
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