KR101431694B1 - 성형탄 제조 방법과 그 제조 장치 및 이에 따라 제조되는 성형탄 - Google Patents

성형탄 제조 방법과 그 제조 장치 및 이에 따라 제조되는 성형탄 Download PDF

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Abstract

제철부산물인 폐유나 폐그리스를 이용하여 우수한 냉간 강도 및 열간 강도를 구현할 수 있도록, 분탄을 제공하는 단계, 바인더를 제공하는 단계, 분탄과 바인더를 혼합하여 혼합물을 제공하는 단계, 혼합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계, 성형탄의 표면에 제철부산물을 코팅하는 단계를 포함하는 성형탄의 제조 방법을 제공한다.

Description

성형탄 제조 방법과 그 제조 장치 및 이에 따라 제조되는 성형탄{METHOD FOR MANUFACTURING COAL BRIQUETTES AND APPARATUS FOR THE SAME AND COAL BRIQUETTES}
본 발명은 성형탄 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 제철부산물을 이용하여 우수한 냉간 강도와 열간 강도를 가지는 성형탄과 성형탄을 제조하기 위한 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
용융환원제철법에서는 철광석을 환원하는 환원로와 환원된 철광석을 용융하는 용융가스화로를 사용한다. 용융가스화로에서 철광석을 용융하는 경우, 철광석을 용융할 열원으로서 성형탄을 용융가스화로에 장입한다. 여기서, 환원철은 용융가스화로에서 용융된 후, 용철 및 슬래그로 전환된 후 외부로 배출된다. 용융가스화로에 장입된 성형탄은 석탄충전층을 형성한다. 산소는 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 취입된 후 석탄충전층을 연소시켜서 연소 가스를 생성한다. 연소가스는 석탄충전층을 통하여 상승하면서 고온의 환원 가스로 전환된다. 고온의 환원가스는 용융가스화로의 외부로 배출되어 환원가스로서 환원로에 공급된다.
성형탄을 사용하는 경우, 용철의 생산량을 증대시키고 연료비를 줄여서 용철 제조 공정을 효율화할 필요가 있다. 이를 위해서는 성형탄의 용융가스화로내에서의 분화량이 저감되어 용융가스화로내에서 성형탄을 큰 입도로 유지시켜야 한다. 이 경우, 용융가스화로내에서 기체와 액체가 원활히 통과하는 통기성 및 통액성을 확보하여 각 물질간의 반응 효율과 열전달 효율을 증대시킬 수 있다. 또한, 분화로 인해 용철 제조시에 효율적으로 사용하지 못하는 미분의 발생량을 줄일 수 있다. 다양한 석탄의 배합에 의해 미분의 발생량을 저감시키는 것은 한계가 있다.
제조된 성형탄은 운송과정에서 기계적 충격에 강해야 하며 1000℃ 이상의 용융로 내부에 투입될 경우 열적 충격이나 열간 강도에 있어서 우수하여야 언급한 바와 같이 용융로의 통기성과 통액성을 확보할 수 있다.
종래의 경우, 성형탄의 냉간 강도 향상을 위해 경화제를 혼합하여 성형탄을 제조하고 있다. 그러나, 경화제 등의 성분들은 고온의 용융로 내부에 투입되었을 때 성형탄의 열간 강도를 저하시키는 요인이 되고 있다.
또한, 미분으로 제조된 성형탄을 용융로로 이송하는 과정에서 성형탄이 주위의 수분을 흡수하게 되고, 이렇게 수분이 함유된 성형탄은 용융로 내부에 투입될 경우 열적 충격에 의해 부서지게 된다. 부서진 성형탄은 미분을 발생시키고 용융로 내부에 쌓여 있는 철광석과 성형탄의 통기성을 더욱 저하시켜 용융로의 생산성을 떨어뜨리게 된다.
제철부산물인 폐유나 폐그리스를 이용하여 우수한 냉간 강도 및 열간 강도를 구현할 수 있는 성형탄의 제조 방법을 제공한다.
또한, 제철부산물인 폐유나 폐그리스를 이용하여 우수한 냉간 강도 및 열간 강도를 구현할 수 있는 성형탄의 제조 장치를 제공한다.
또한, 제철부산물인 폐유나 폐그리스를 이용하여 우수한 냉간 강도 및 열간 강도를 구현한 성형탄을 제공한다.
이를 위해 본 실시예의 성형탄 제조 방법은 분탄을 제공하는 단계, 바인더를 제공하는 단계, 분탄과 바인더를 혼합하여 혼합물을 제공하는 단계, 혼합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계, 성형탄의 표면에 제철부산물을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
제철부산물을 코팅하는 단계는 유체상의 제철부산물을 준비하는 단계와, 혼합물을 성형하는 성형기의 성형롤 표면에 유체상의 제철부산물을 분사하는 단계, 혼합물이 성형롤에 의해 성형될 때 성형롤 표면에 도포된 제철부산물이 성형되는 성형탄의 표면에 묻어 코팅되는 단계를 포함할 수 있다.
제철부산물을 코팅하는 단계는 유체상의 제철부산물을 준비하는 단계와, 혼합물을 성형하는 성형기를 거쳐 성형완료된 성형탄의 표면에 유체상의 제철부산물을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법은, 환원철이 장입되는 용융가스화로, 용융가스화로에 연결되고, 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되도록 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 성형탄의 제조 장치는 분탄이 저장되는 분탄 저장조, 바인더가 저장되는 바인더 저장조, 상기 분탄 저장조로부터 제공된 분탄과 상기 바인더 조장조로부터 제공된 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합기, 상기 혼합기로부터 공급된 혼합물을 성형하는 성형기, 상기 성형기에 의해 제조되는 성형탄의 표면에 제철부산물을 코팅시키기 위한 제철부산물 코팅기를 포함할 수 있다.
제철부산물 코팅기는 유체상의 제철부산물이 저장되는 제철부산물 저장조, 상기 제철부산물 저장조와 연결되어 제철부산물을 강제 송급하는 펌프, 상기 성형기의 성형롤에 이격 배치되어 상기 펌프로부터 공급되는 제철부산물을 성형롤의 표면에 분사하는 분사노즐을 포함할 수 있다.
제철부산물 코팅기는 유체상의 제철부산물이 저장되는 제철부산물 저장조와, 상기 제철부산물 저장조와 연결되어 제철부산물을 강제 송급하는 펌프, 상기 성형기 출측에 배치되어 상기 펌프로부터 공급되는 제철부산물을 성형기를 거쳐 제조된 성형탄 표면에 분사하는 분사노즐을 포함할 수 있다.
본 실시예의 성형탄은 표면에 제철부산물이 도포되어 형성된 코팅층을 포함할 수 있다.
제철부산물은 폐유 또는 폐그리스일 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 폐유나 폐그리스 등의 제철부산물을 성형탄의 표면에 코팅함으로써, 성형탄의 냉간 강도를 향상시킬 수 있게 된다. 이에 컨베이어밸트로 성형탄을 이송하는 과정에서 성형탄에 가해지는 충격으로 성형탄이 부서지는 것을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 성형탄 이송시 성형탄들 간의 충돌이나 낙하시 발생되는 비산 먼지를 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 성형탄의 수분 함량을 낮춰 로내에 투입시 열적 충격에 의한 부서짐을 방지할 수 있게 된다.
또한, 성형탄의 표면에 코팅된 폐유나 폐그리스 등의 제철부산물을 열원으로 사용할 수 있어, 성형탄의 품질을 높일 수 있게 된다.
또한, 버려지는 제철부산물을 성형탄 제조에 사용함으로써 자원의 재활용률을 높일 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 성형탄 제조 방법을 도시한 개략적인 순서도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 성형탄 제조 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 또다른 실시예에 따른 성형탄 제조 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 도 2 또는 도 3의 성형탄 제조 장치와 연결된 용철 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 5는 도 2 또는 도 3의 성형탄 제조 장치와 연결된 또다른 용철 제조 장치의 개략적인 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 성형탄 제조 방법의 순서를 개략적으로 나타낸다.
도 1의 성형탄의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 성형탄 제조 방법을 다양하게 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 성형탄의 제조 방법은, 분탄을 제공하는 단계(S100), 바인더를 제공하는 단계(S110), 분탄과 바인더를 혼합하여 혼합물을 제공하는 단계(S120), 그리고 혼합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계(S130), 성형탄의 표면에 제철부산물을 코팅하는 단계(S140)를 포함한다. 이외에, 필요에 따라 성형탄의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.
먼저, 단계(S100)에서는 분탄을 제공한다. 분탄은 원료탄을 입도 선별하여 제공할 수 있다. 예를 들면, 8mm 이하의 입도를 가지는 원료탄을 분탄으로서 제공할 수 있다. 즉, 원료탄을 입도 선별하여 작은 입도를 가지는 분탄과 큰 입도를 가진 괴탄으로 분급할 수 있다. 원료탄으로서 작은 입도를 가지는 분탄을 사용함으로써 냉간 강도가 우수한 성형탄을 제조할 수 있다. 8mm를 초과하는 입도를 가지는 원료탄인 괴탄은 용융가스화로에 직접 장입되거나 파쇄하여 사용할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 단계(S110)에서는 바인더를 제공한다. 바인더로서 당밀, 스타치, 설탕, 고분자수지, 피치, 타르, 비투멘, 오일, 시멘트, 아스팔트 또는 물유리 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 단계(S120)에서는 분탄과 바인더를 혼합하여 혼합물을 제공한다. 여기서, 본 실시예의 경우 분탄에 바인더만을 혼합하여 성형탄을 제조함에 따라 종래 경화제 등이 혼합되는 성형탄과 비교하여 열간 강도를 높일 수 있게 된다.
상기 분탄과 바인더는 혼합 전에 무게를 측정하게 되며, 일정한 비율로 혼합된다. 분탄의 양이 증가되는 경우 성형탄의 냉간 강도가 저하될 수 있으므로, 분탄에 대해 바인더를 일정한 비율로 혼합하여 성형탄의 냉간 강도가 저하되지 않도록 한다.
단계(S130)에서는 혼합물을 성형하여 성형탄을 제공한다. 예를 들면, 한 쌍의 성형롤들을 포함하는 성형기를 이용해 혼합물을 연속적으로 압축하여 성형탄을 제조할 수 있다.
마직막으로 단계(S140)에서는 성형탄의 표면에 제철부산물을 코팅한다.
제철부산물은 제철소에서 철을 제조하는 과정에서 나오는 부산물로, 본 실시예에서는 폐유 또는 폐그리스로 이루어질 수 있다. 페유 또는 폐그리스는 유체상태일 수 있으며, 성형탄의 표면에 도포되어 코팅될 수 있으면 그 점도나 점성에 있어서 특별히 한정되지 않는다.
철 제조 공정에서 발생되는 부산물인 폐유나 폐그리스는 재활용을 위한 처리비용이 많이 발생되므로 일반적으로 소각처리하게 된다. 본 실시예의 경우 소각처리될 폐유나 폐그리스를 성형탄에 활용함으로써, 제철부산물의 재활용도를 높이고 처리 비용을 최소화할 수 있게 된다.
본 실시예에서, 제철부산물을 코팅하는 단계(S140)는 유체상의 폐유나 폐그리스를 준비하는 단계와, 혼합물을 성형하는 성형기의 성형롤 표면에 유체상의 폐유나 폐그리스를 분사하는 단계, 혼합물이 성형롤에 의해 압축성형될 때 성형롤 표면에 도포된 폐유나 폐그리스가 압축성형되는 성형탄의 표면에 묻어 코팅되는 단계를 포함할 수 있다.
제철소에서 발생되는 폐유나 폐그리스는 성형탄의 표면에 코팅가능한 상태로 준비된다. 이렇게 준비된 폐유나 폐그리스는 혼합물을 성형하는 성형기의 성형롤 표면에 분사된다.
성형롤 표면에 도포된 폐유나 폐그리스는 성형롤이 회전하여 혼합물을 압축성형하는 과정에서 성형롤에 의해 압축 성형되는 성형탄의 표면에 묻게 된다. 이에, 성형롤을 거쳐 성형되는 성형탄의 표면에 폐유나 폐그리스가 묻어 코팅된다.
성형탄 제조를 위한 또다른 실시예에 의하면, 상기 제철부산물을 코팅하는 단계(S140)는 유체상의 제철부산물을 준비하는 단계와, 혼합물을 성형하는 성형기를 거쳐 성형완료된 성형탄의 표면에 유체상의 제철부산물을 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 성형탄의 표면에 코팅가능하게 준비된 폐유나 폐그리스는 성형기를 거친 성형탄의 표면에 직접 분사되어 성형탄의 표면에 코팅된다.
이와 같이, 본 실시예의 성형탄은 분탄에 바인더만을 혼합하여 성형탄을 제조함에 따라 냉간 강도가 저하될 수 있으나, 상기와 같이 성형탄의 표면에 제철부산물을 코팅함으로써, 성형탄의 냉간 강도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 성형탄의 표면에 코팅된 폐유나 폐그리스가 성형탄으로 수분이 침투하는 것을 방지하여 1000℃ 이상의 로 내부에서 열적충격에 의한 부서짐을 최소화할 수 있게 된다.
도 2는 본 실시예에 따른 성형탄 제조 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 2의 성형탄의 제조 장치(100)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 성형탄 제조 장치(100)의 구조를 다양하게 변형할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 성형탄 제조 장치(100)는 분탄 저장조(10), 바인더 저장조(20), 혼합기(30), 성형기(40) 그리고 제철부산물 코팅기(50)를 포함한다. 필요에 따라 성형탄 제조 장치(100)는 다른 장치들을 더 포함할 수 있다.
도 2의 성형탄 제조 장치(100)에 포함된 각 기기들의 구체적인 구조 및 작동 방법은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다.
분탄 저장조(10)는 분탄을 저장한다. 성형탄의 품질을 향상시키기 위하여 품질 조절용 석탄을 사용할 수도 있다. 이 경우, 도 2에는 도시하지 않았지만, 품질조절용 석탄 저장조를 별도로 사용하거나 분탄 저장조(10)에 품질조절용 석탄을 함께 저장할 수도 있다. 석탄을 입도선별기에 통과시켜 괴탄과 분탄으로 분리한 후, 분탄을 분탄 저장조(10)에 저장할 수 있다. 예를 들면, 분탄으로서 8mm 이하의 입도를 가지는 석탄을 사용할 수 있다. 한편, 입도선별기(801)에 의해 분리된 괴탄은 용융가스화로(210)(도 4 및 도 5에 도시)에 바로 장입할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이. 바인더는 바인더 저장조(20)에 저장된다.
바인더는 분탄과 상호 결합되어 혼합물을 성형탄 제조에 적합한 상태로 만든다. 바인더 저장조(20)는 혼합기(30)와 연결되어 혼합기(30)에 바인더를 제공한다.
혼합기(30)는 분탄, 바인더를 상호 혼합하여 성형탄을 제조하기 위한 혼합물을 제공한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 성형기(40)는 상호 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 성형롤(42)들을 포함한다. 한 쌍의 성형롤(42)들의 사이로 혼합물을 공급하여 한 쌍의 성형롤들에 의해 혼합물을 압축함으로써 성형탄을 제조한다.
한편, 제철부산물 코팅기(50)는 유체상의 제철부산물이 저장되는 제철부산물 저장조(52), 상기 제철부산물 저장조와 연결되어 제철부산물을 강제 송급하는 펌프(54), 상기 성형기의 성형롤(42)에 이격 배치되어 상기 펌프로부터 공급되는 제철부산물을 성형롤(42)의 표면에 분사하는 분사노즐(56)을 포함한다.
제철부산물은 위에서 언급한 바와 같이 유체상의 폐유 또는 폐그리스로 이루어진다.
펌프(54)는 제철부산물 저장조(52)와 분사노즐(56) 사이를 연결하는 공급라인에 설치되어 폐유 또는 폐그리스를 고압으로 송급하게 된다.
본 실시예에서 분사노즐(56)은 적어도 두 개가 구비되며 쌍을 이루는 두 개의 성형롤(42) 각각에 배치된다. 분사노즐(56)은 성형롤(42)의 외측에 이격배치되어 성형롤의 표면에 폐유 또는 폐그리스를 분사한다. 분사노즐(56)에서 분사되는 폐유 또는 폐그리스는 성형롤(42)의 표면에 도포된다. 분사노즐의 설치 개수나 성형롤과의 이격 거리는 설비 사양에 따라 적절히 변경가능하며 특별히 한정되지 않는다.
성형기의 성형롤(42)은 분사노즐(56)을 통해 분사되는 폐유 또는 폐그리스가 표면에 도포된 상태에서 회전하여 혼합물을 압축 성형한다. 이 과정에서 성형롤(42) 표면에 묻은 폐유 또는 폐그리스가 두 성형롤 사이에서 압착되는 성형탄의 표면에 묻게 된다. 이에, 두 성형롤을 지나 압축성형되는 성형탄의 표면에 폐유 또는 폐그리스가 묻어 코팅된다.
도 3은 성형탄 제조 장치의 또다른 실시예를 도시하고 있다.
도 3에 도시된 성형탄 제조 장치(100)는 제철부산물 코팅기의 일부 구성을 제외하고 다른 구성부는 위에서 언급한 도 2의 실시예에 따른 성형탄 제조 장치와 동일하므로 이하 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 성형탄 제조 장치는 분탄 저장조(10), 바인더 저장조(20), 혼합기(30), 성형기(40) 그리고 제철부산물 코팅기(50)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제철부산물 코팅기(50)는 유체상의 제철부산물이 저장되는 제철부산물 저장조(52)와, 상기 제철부산물 저장조와 연결되어 제철부산물을 강제 송급하는 펌프(54), 상기 성형기(40) 출측에 배치되어 상기 펌프(54)로부터 공급되는 제철부산물을 성형기를 거쳐 제조된 성형탄 표면에 분사하는 분사노즐(58)을 포함한다.
펌프(54)는 제철부산물 저장조와 분사노즐 사이를 연결하는 공급라인에 설치되어 폐유 또는 폐그리스를 고압으로 송급하게 된다.
본 실시예에서 분사노즐(58)은 성형기(40)의 출측에 배치된다. 도 3에 도시된 바와 같이 분사노즐(58)은 적어도 두 개가 구비되며 성형탄이 배출되는 성형기(40)의 출구를 기준으로 좌우측에 각각 배치될 수 있다. 이러한 구조의 경우 좌우측에 배치된 분사노즐(58)이 성형탄을 향해 폐유 또는 폐그리스를 분사하여 성형탄의 표면 전체에 폐유나 폐그리스를 고르게 도포할 수 있다.
성형기(40)의 성형롤을 거쳐 제조된 성형탄은 성형기의 출구를 통해 배출된다. 성형기 출측에 배치된 분사노즐(58)은 폐유 또는 폐그리스를 성형탄의 표면에 분사한다. 이에, 성형기를 거쳐 성형된 성형탄의 표면에 폐유 또는 폐그리스가 묻어 코팅된다.
도 4는 도 2 또는 도 3의 성형탄 제조 장치와 연결되어 성형탄 제조 장치에서 제조한 성형탄을 사용하는 용철제조장치(200)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 용철제조장치(200)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 3의 용철제조장치(200)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 4의 용철제조장치(200)는 용융가스화로(210) 및 환원로(220)를 포함한다. 이외에 용철제조장치(200)는 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다.
환원로(220)에는 철광석이 장입되어 환원된다. 환원로(220)에 장입되는 철광석은 사전 건조된 후에 환원로(220)를 통과하면서 환원철로 제조된다.
환원로(220)는 충전층형 환원로로서, 용융가스화로로(210)부터 환원가스를 공급받아 그 내부에 충전층을 형성한다.
도 2 또는 도 3의 성형탄 제조 장치에서 제조한 성형탄은 도 4의 용융가스화로(210)에 장입되므로, 용융가스화로(210)의 내부에는 석탄충전층이 형성된다. 용융가스화로(210)의 상부에는 돔부(2101)가 형성된다. 용융가스화로(210)의 다른 부분에 비해 넓은 공간으로 형성된 돔부(2101)에는 고온의 환원가스가 존재한다. 성형탄은 용융가스화로(210)의 돔부(2101)에 장입된 후 급속 가열되어 용융가스화로(210)의 하부까지 낙하한다. 성형탄의 열분해 반응에 의해 생성된 촤는 용융가스화로(210)의 하부로 이동하여 풍구(230)를 통해 공급되는 산소와 발열 반응한다. 그 결과, 성형탄은 용융가스화로(210)를 고온으로 유지하는 열원으로서 사용될 수 있다. 한편, 촤는 통기성을 제공하므로, 용융가스화로(210)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 환원로(220)에서 공급된 환원철이 용융가스화로(210)내의 석탄충전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과할 수 있다.
전술한 성형탄 이외에 필요에 따라 괴상 탄재 또는 코크스를 용융가스화로(210)에 장입할 수도 있다. 용융가스화로(210)의 외벽에는 풍구(230)를 설치하여 산소를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성한다. 성형탄은 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킬 수 있다.
도 5는 도 2 또는 도 3의 성형탄 제조 장치와 연결되어 성형탄 제조 장치에서 제조한 성형탄을 사용하는 또다른 용철제조장치(300)를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 용철제조장치(300)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 5의 용철제조장치(300)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.
도 5의 용철제조장치(300)의 구조는 도 4의 용철제조장치(200)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(100)는 용융가스화로(210), 유동층형 환원로(310), 환원철 압축장치(320) 및 압축 환원철 저장조(330)를 포함한다. 여기서, 압축 환원철 저장조(330)는 생략할 수 있다. 제조된 성형탄은 용융가스화로(210)에 장입된다. 여기서, 성형탄은 용융가스화로(210)에서 환원가스를 발생시키고 발생된 환원가스는 유동층형 환원로(310)에 공급된다. 분철광석은 유동층형 환원로(310)에 공급되고, 용융가스화로(210)로부터 유동층형 환원로(310)에 공급된 환원가스에 의해 유동되면서 환원철로 제조된다. 환원철은 환원철 압축장치(320)에 의해 압축된 후 압축 환원철 저장조(50)에 저장된다. 압축된 환원철은 압축 환원철 저장조(330)로부터 용융가스화로(210)에 공급되어 용융가스화로(210)에서 용융된다. 성형탄은 용융가스화로(210)에 장입되어 통기성을 가진 촤로 변하므로, 용융가스화로(210)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 압축된 환원철이 용융가스화로(210)내의 석탄충전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과하여 양질의 용철을 제조할 수 있다. 한편, 풍구(230)를 통해서 산소가 공급되어 성형탄을 연소시킨다.
이하에서는 비교 실험을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
아래 표 1은 본 실시예에 따라 제조된 성형탄의 수분 함량을 종래 기술에 따라 제조된 성형탄과 비교 실험한 것이다.
실시예
석탄과 바인더를 혼합하여 성형탄을 제조하였다. 바인더로는 당밀을 사용하였다. 석탄과 당밀을 균일하게 혼합한 후 한 쌍의 성형롤들로 압축하여 성형탄을 제조하였다. 제조된 성형탄의 표면에 폐유를 분사하여 성형탄의 표면에 폐유를 코팅함으로써, 제철부산물인 폐유 코팅층을 갖는 성형탄을 제조하였다.
비교예
석탄과 바인더 및 경화제를 혼합하여 성형탄을 제조하였다. 바인더로는 당밀을 사용하였고, 경화제로 생석회를 사용하였다. 실시예와 같이 석탄과 당밀 및 생석회를 균일하게 혼합한 후 한 쌍의 성형롤들로 압축하여 성형탄을 제조하였다.
구분 실시예 비교예
성형탄 수분 함량 8% 이하 15%
성형탄의 수분 함량을 측정한 결과 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예의 경우 성형탄의 수분 함량이 최대 15%로 매우 높게 나타났고 수분 함량 분포이 넓게 분포되어 성형탄의 품질이 불균일한 것으로 나타났다. 이에 반해, 실시예의 경우 성형탄의 수분 함량이 8% 이하로 균일하게 나타나, 본 실시예에 따라 제조된 성형탄의 경우 종래의 성형탄과 비교하여 품질이 월등히 향상됨을 알 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따라 제조된 성형탄의 경우 성형탄 표면에 형성된 코팅층이 수분의 내부 침투를 막아줌으로써, 수분 함량을 낮추고, 열적 충격에 의한 부서짐을 방지할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100 : 제조 장치
10 : 분탄 저장조 20 : 바인더 저장조
30 : 혼합기 40 : 성형기
42 : 성형롤 50 : 제철부산물 코팅기
52 : 제철부산물 저장조 54 : 펌프
56,58 : 분사노즐

Claims (10)

  1. 환원철이 장입되는 용융가스화로와, 용융가스화로에 연결되고 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 가열되도록 적용된 성형탄의 제조 방법으로서,
    분탄을 제공하는 단계, 바인더를 제공하는 단계, 분탄과 바인더를 혼합하여 혼합물을 제공하는 단계, 혼합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계, 성형탄의 표면에 제철부산물을 코팅하는 단계를 포함하고,
    상기 제철부산물을 코팅하는 단계는 유체상의 제철부산물을 준비하는 단계와, 혼합물을 성형하는 성형기의 성형롤 표면에 유체상의 제철부산물을 분사하는 단계, 혼합물이 성형롤에 의해 성형될 때 성형롤 표면에 도포된 제철부산물이 성형되는 성형탄의 표면에 묻어 코팅되는 단계를 포함하는 성형탄 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제철부산물을 코팅하는 단계는 유체상의 제철부산물을 준비하는 단계와, 혼합물을 성형하는 성형기를 거쳐 성형완료된 성형탄의 표면에 유체상의 제철부산물을 분사하는 단계를 포함하는 성형탄 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제철부산물은 폐유 또는 폐그리스인 성형탄 제조 방법.
  5. 분탄이 저장되는 분탄 저장조, 바인더가 저장되는 바인더 저장조, 상기 분탄 저장조로부터 제공된 분탄과 상기 바인더 저장조로부터 제공된 바인더를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합기, 상기 혼합기로부터 공급된 혼합물을 성형하는 성형기, 상기 성형기에 의해 제조되는 성형탄의 표면에 제철부산물을 코팅시키기 위한 제철부산물 코팅기를 포함하고,
    상기 제철부산물 코팅기는 유체상의 제철부산물이 저장되는 제철부산물 저장조, 상기 제철부산물 저장조와 연결되어 제철부산물을 강제 송급하는 펌프, 상기 성형기의 성형롤에 이격 배치되어 상기 펌프로부터 공급되는 제철부산물을 성형롤의 표면에 분사하는 분사노즐을 포함하는 성형탄 제조 장치.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제철부산물 코팅기는 유체상의 제철부산물이 저장되는 제철부산물 저장조와, 상기 제철부산물 저장조와 연결되어 제철부산물을 강제 송급하는 펌프, 상기 성형기 출측에 배치되어 상기 펌프로부터 공급되는 제철부산물을 성형기를 거쳐 제조된 성형탄 표면에 분사하는 분사노즐을 포함하는 성형탄 제조 장치.
  8. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제철부산물은 폐유 또는 폐그리스인 성형탄 제조 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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