KR101538853B1 - 코크스 제조용 원료탄 준비 설비 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄 입자의 크기를 균일하게 마련할 수 있는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비 및 방법에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 일 실시형태에 따른 코크스 제조용 원료탄 준비 설비는 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄을 준비하는 설비로서, 야적된 석탄을 불출하여 임시저장되는 서지 빈과; 상기 서지 빈에서 배출되는 석탄을 입도별로 선별하는 선별기와; 상기 선별기에서 입도별로 선별하여 분리된 저입도 석탄을 이송시키는 제 1 이송라인과; 상기 선별기에서 입도별로 선별하여 분리된 고입도 석탄을 이송시키는 제 2 이송라인과; 상기 제 1 이송라인에 연결되어 상기 저입도 석탄이 저장되는 브랜딩 빈과; 상기 제 2 이송라인에 연결되어 상기 고입도 석탄을 파쇄시키는 파쇄기와; 상기 파쇄기에서 파쇄된 석탄을 상기 서지 빈으로 이송시키는 제 3 이송라인을 포함한다.

Description

코크스 제조용 원료탄 준비 설비 및 방법{COAL PREPARING EQUIPMENT FOR COKE AND COAL PREPARING PROCESS FOR COKE}

본 발명은 코크스 제조용 원료탄 준비 설비 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄 입자의 크기를 균일하게 마련할 수 있는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 코크스(Coke) 제조과정은 크게 선탄공정, 코크스 오븐공정 그리고 화성공정으로 구분되는데, 선탄공정은 코크스 제조를 위해 사용되는 원료탄을 전처리하는 공정이다.

도 1은 일반적인 선탄공정을 보여주는 구성도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 선탄공정은 야적장에 적치된 여러 종류의 석탄(C)을 리크레이머(Reclaimer, 10)로 불출한 다음 벨트 컨베이어(Belt Conveyor, 20)로 석탄을 수송하여 서지 빈(Surge Bin, 30)을 거쳐 파쇄기(Crusher, 40)에 입조시킨다.

파쇄기(40)에서는 탄종별 파쇄특성을 고려하여 코크스를 제조하기에 가장 적절한 입도로 파쇄한 다음 벨트 컨베이어(50)를 이용하여 브랜딩 빈(Blending Bin, 60)으로 석탄을 수송한다.

코크스 제조용 석탄은 파쇄기로 파쇄하기 전과 후에 하기의 표 1과 같은 입도별 분율을 보인다.

입도(mm)	〉10	10~5	5~3	3~1	1~0.5	0.5~0.15	〈0.15
파쇄 전(%)	18.3	17.6	11.9	21.0	15.6	12.5	3.1
파쇄 후(%)	-	7.3	8.6	24.1	18.3	26.8	14.9

표 1에 보는 바와 같이 파쇄 전에는 입도가 5mm 이상인 석탄의 분율이 35.9%였는데, 파쇄 후에는 7.3%로 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 이렇게 5mm 이상의 고입도 석탄의 분율을 줄임에 따라 입자가 큰 석탄을 사용하여 코크스를 제조할 때 발생되는 문제점인 코크스 오븐(Coke Oven) 내의 간접 건류 과정에서 연화용융을 적게 하는 인서트(Inert) 성분이 덩어리진 채로 남아있어 코크스 품질을 악화시키는 것을 방지할 수 있었다.

하지만, 표 1에서 보는 바와 같이 석탄의 파쇄 전 입도가 0.15mm이하인 석탄의 분율이 3.1%였는데, 파쇄 후에는 14.9%로 4배 이상 증가된 것을 확인할 수 있었다.

석탄 중에 약 15%의 분율을 보이는 0.105mm 이하의 미분은 후속공정에서 많은 문제점을 초래한다. 예를 들어 석탄 수송과정에서 분진이 다량 발생하며 코스크 오븐에서도 카본 부착이 심해지고, 부산물인 COG(Coke Oven Gas)와 타르의 품질이 저하되는 문제가 발생한다.

한편, 석탄은 생성되는 환경에 따라 석탄의 종류가 다양한데, 종래의 파쇄 공정을 거친 석탄의 경우 동일한 파쇄 강도로 파쇄를 하더라도 석탄의 종류에 따라 파쇄된 석탄 입자의 크기에 많은 차이를 보인다.

그래서 종류가 다른 석탄을 종래의 파쇄 공정을 통하여 동일한 파쇄 강도로 파쇄하였을 때 파쇄된 후의 석탄 입도별 분율을 표 2에 나타내었다.

입도(mm)	평균	〉5	5~3	3~1	1~0.5	0.5~0.15	〈0.15
석탄 A(%)	1.6	7.3	8.6	24.1	18.3	26.8	14.9
석탄 B(%)	2.3	13.5	15.5	29.5	13.9	17.0	10.5
석탄 C(%)	0.9	1.6	4.8	18.9	20.9	29.3	24.6

표 2에서 알 수 있듯이, 석탄 B 의 경우 파쇄 후 5mm 이상이 13.5%, 5 ~ 3mm 사이가 15.5%로 입자 크기가 큰 입자의 분율이 높은 반면에, 석탄 C의 경우 파쇄 후 0.5 ~ 0.15mm 사이가 29.3%, 0.15 mm이하가 24.6%로 입자 크기가 작은 입자의 분율이 높다.

이와 같이 석탄의 파쇄 시 큰 입자의 분율이 높은 석탄인 경우 파쇄 강도를 높이고, 작은 입자의 분율이 높은 석탄인 경우 파쇄 강도를 낮춰서 파쇄 후 석탄의 입자 크기를 균일하게 유지하는 것이 중요하다.

그래서, 본 출원인은 "석탄 파쇄 방법(등록특허 10-0931355; 특허문헌 1)"에서 석탄의 탄종별로 파쇄 강도를 제어하여 파쇄하는 기술을 제안하였다.

특허문헌 1은 석탄을 이상적인 크기로 파쇄하는 것에 초점이 맞춰져 있는 것으로서, 석탄의 목표 크기를 여러 가지 테스트를 통해 결정하고, 목표에 맞춰 크러셔의 헤머와 반발판 사이의 간격을 조정하여 이상적인 크기로 석탄을 파쇄하는 것이다. 하지만, 특허문헌 1의 기술은 목표 입도를 결정하는데 많은 시간이 소요되며, 석탄마다 목표 입도가 달라 어떻게 석탄을 배합하는가에 따라 혼합탄의 입도 분포가 변하여 불균일 장입을 가져올 뿐더러, 목표 입도가 작은 석탄의 경우 미세분이 다량으로 발생하는 단점이 있다. 또한, 같은 종류의 석탄이라도 석탄이 생성되는 환경에 따라 파쇄되는 특성이 다르기 때문에 기존의 방법으론 서로 다른 석탄을 균일하게 파쇄하는 것은 어려웠다.

한편, 석탄에는 회분이 함유되어 있는데, 석탄에 함유된 회분은 코크스 오븐에서 석탄의 간접 건류 중 연화용융 과정을 방해하고 크랙을 생성시키는 문제를 초래한다.

표 2의 석탄 A에 대한 성분별 입도 분율을 표 3에 나타내었다.

입도(mm)	원탄	〉5	5~3	3~1	1~0.5	0.5~0.15	〈0.15
휘발분(%)	20.0	17.9	18.9	19.2	19.9	20.4	20.6
회분(%)	12.2	15.6	15.7	13.5	11.2	9.0	8.3
고정탄소(%)	67.8	66.5	65.4	67.3	68.9	70.6	71.1

표 3에서 알 수 있듯이 석탄 A는 원탄 상태(파쇄 전)에서 회분이 12.2%인 석탄 A를 입도 크기별로 구분한 것으로서, 5mm 이상의 석탄에서 회분은 15.6%이고, 3 ~ 5mm 사이의 석탄에서 회분은 15.7%인 반면에, 0.5 ~ 0.15 mm 사이의 석탄 입자에서 회분은 9.0%이고, 0.15 mm 이하의 석탄 입자에서 회분은 8.3%로서, 석탄의 입도가 클수록 회분의 분율이 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 석탄을 파쇄하여 석탄의 입도를 작게 함에 따라 석탄 중 회분이 차지하는 비율을 낮출 수 있다.

이에, 본 출원인은 후속공정에서 문제점으로 작용하는 미분의 양을 줄이면서 석탄 중 회분의 비율도 줄일 수 있는 기술을 연구하였다.

한편, 석탄은 수분과 쉽게 결합되고, 이에 따라 점성이 증가되는 성질이 있어 일반적인 선별장치인 스크린을 이용하여 입도별로 선별하는 경우에 스크린의 사목을 막는 일이 빈번하게 발생하여 입도별 선별이 어려운 문제가 있었다.

등록특허 10-0931355 (2009. 12. 03)

본 발명은 석탄을 입도별로 선별한 후 선택적으로 파쇄하여 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄의 입도를 균일하게 마련하는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비 및 방법을 제공한다.

또한, 석탄을 입도별로 선별할 때 석탄이 스크린에 형성된 사목을 막는 현상을 방지하여 석탄의 선별 효율을 증가시킬 수 있는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 코크스 제조용 원료탄 준비 설비는 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄을 준비하는 설비로서, 야적된 석탄을 불출하여 임시저장되는 서지 빈과; 상기 서지 빈에서 배출되는 석탄을 입도별로 선별하는 선별기와; 상기 선별기에서 입도별로 선별하여 분리된 저입도 석탄을 이송시키는 제 1 이송라인과; 상기 선별기에서 입도별로 선별하여 분리된 고입도 석탄을 이송시키는 제 2 이송라인과; 상기 제 1 이송라인에 연결되어 상기 저입도 석탄이 저장되는 브랜딩 빈과; 상기 제 2 이송라인에 연결되어 상기 고입도 석탄을 파쇄시키는 파쇄기와; 상기 파쇄기에서 파쇄된 석탄을 상기 서지 빈으로 이송시키는 제 3 이송라인을 포함한다.

상기 선별기는 소정 크기의 사목이 형성되고 유연하게 휘는 스크린과; 상기 스크린에 연결되어 상기 스크린을 상하방향으로 출렁이게 동작시키는 구동유닛을 포함한다.

상기 구동유닛은 상기 스크린의 하부에서 상기 스크린의 길이방향으로 이격되어 상기 스크린의 폭방향으로 길게 선접촉으로 고정되는 다수의 회동빔과; 상기 회동빔을 회동시키는 구동수단을 포함한다.

상기 구동수단은 상기 스크린의 길이방향으로 길게 구비되어 상기 스크린의 길이방향으로 왕복 운동되는 구동축과; 일단이 상기 구동축에 연결되고, 타단이 상기 각각의 회동빔에 편심으로 연결되도록 상기 구동축에서 상기 스크린의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수의 연결축을 포함한다.

상기 구동축은 한 쌍이 구비되고, 어느 하나의 구동축에 연결된 연결축과 다른 하나의 구동축에 연결된 연결축이 상기 다수의 회동빔에 교번하여 연결되는 것이 바람직하다.

상기 한 쌍의 구동축은 서로 반대 방향으로 왕복 운동되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 제조용 원료탄 준비 방법은 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄을 준비하는 방법으로서, 야적된 석탄을 불출하여 서지 빈에 저장하는 장입단계; 상기 서지 빈에서 석탄을 불출하여 석탄을 입도 기준으로 선별하는 선별단계와; 선별된 석탄 중 입도가 설정값보다 작은 석탄은 브랜딩 빈에 장입하고, 입도가 설정값보다 큰 석탄은 파쇄기에 장입하는 선별장입단계와; 파쇄기로 장입된 석탄을 파쇄하는 파쇄단계와; 파쇄된 석탄을 상기 서지 빈에 장입하는 재장입단계를 포함한다.

상기 선별단계는 석탄을 상하방향으로 출렁이게 동작되는 스크린에 공급하여 스크린을 통과한 석탄과 스크린을 통과하지 못한 석탄으로 선별하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 야적장에서 불출한 석탄을 입도별로 선별한 다음 상대적으로 입도가 큰 석탄만 파쇄시키는 공정을 진행하여 후속공정에서 문제점으로 작용하는 미분(미세 석탄)이 생성되는 것을 방지하는 동시에 균일한 입도를 갖는 석탄을 마련할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상대적으로 입도가 큰 석탄만을 파쇄기에서 파쇄하기 때문에 파쇄기의 작업 부하를 저감시킬 수 있고, 파쇄기의 파쇄 효율을 증대시킴에 따라 석탄을 균일하게 파쇄할 수 있으며 회분의 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그리고, 설정값 보다 입도가 큰 석탄이 존재하는 것을 방지하여 코크스 오븐 내에서 간접가열 중 석탄의 연화용융을 방해하는 덩어리진 인서트 성분과 회분이 차지하는 분율을 줄여 균일한 품질의 코크스를 제조할 수 있다.

도 1은 일반적인 선탄공정을 보여주는 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 제조용 원료탄 준비 설비를 보여주는 구성도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파쇄기를 보여주는 구성도이고,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 파쇄기의 작동상태를 보여주는 구성도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 제조용 석탄을 준비하는 과정을 보여주는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 일반적인 선탄공정을 보여주는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 제조용 원료탄 준비 설비를 보여주는 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파쇄기를 보여주는 구성도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 파쇄기의 작동상태를 보여주는 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 제조용 원료탄 준비 설비는 코크스(Coke) 제조과정에서 선탄공정에 사용되는 설비로서, 야적된 석탄(C)을 불출하여 임시저장되는 서지 빈(30)과, 석탄을 입도별로 선별하는 선별기(100)와, 입도별로 선별된 석탄 중 저입도 석탄이 저장되는 브랜딩 빈(60)과, 입도별로 선별된 석탄 중 고입도 석탄을 파쇄시키는 파쇄기(40)를 포함한다. 특히, 상기 선별기(100), 브랜딩 빈(60) 및 파쇄기(40) 사이에는 입도별로 선별된 석탄을 이송시키는 제 1 이송라인(210), 제 2 이송라인(220) 및 제 3 이송라인(230)이 설치된다.

서지 빈(Surge Bin, 30)은 야적장에 적치된 여러 종류의 석탄을 리크레이머(10)로 불출한 다음 임시로 저장하는 수단이다.

선별기(100)는 상기 서지 빈(30)에서 불출되는 석탄을 입도별로 선별하는 수단으로서, 스크린(110)을 이용한 장치이다. 이때 스크린(110)의 사목 크기를 결정하여 사목 크기보다 큰 입도의 석탄은 스크린(110)을 통과하지 못하고, 사목 크기보다 작은 입도의 석탄은 스크린(110)을 통과함에 따라 석탄을 입도별로 선별하는 것이다. 본 실시예에서는 선별기(100)의 스크린(110)을 상하로 출렁이게 동작시켜 석탄이 스크린(110)의 사목을 막는 현상을 방지한다. 선별기(100)의 구체적인 구성에 대해서는 이후에 설명하도록 한다.

선별기(100)에는 사목의 크기를 기준으로 입도별로 선별된 석탄을 각각 개별적으로 이송시키는 제 1 이송라인(210)과 제 2 이송라인(220)이 설치된다.

제 1 이송라인(210)은 선별기(100)에서 선별된 저입도 석탄이 파쇄공정을 거치지 않고 브랜딩 빈(60)으로 입조되도록 하는 수단이다.

그리고, 제 2 이송라인(220)은 선별기(100)에서 선별된 고입도 석탄이 파쇄공정을 거칠 수 있도록 파쇄기(40)로 공급하는 수단이다.

파쇄기(Crusher, 40)는 석탄을 원하는 수준의 입도로 파쇄시키는 수단으로서, 다양한 방식을 파쇄기(40)가 적용될 수 있다.

파쇄기(40)에서 파쇄된 석탄은 제 3 이송라인(230)에 의해 상기 서지 빈(30)에 다시 장입된다.

제 3 이송라인(230)은 파쇄기(40)에서 파쇄된 석탄이 서지 빈(30)으로 재장입되도록 하는 수단이다.

이때 상기 제 1 이송라인(210), 제 2 이송라인(220) 및 제 3 이송라인(230)은 석탄을 이송시킬 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 벨트 컨베이어를 이용하여 제 1 이송라인(210), 제 2 이송라인(220) 및 제 3 이송라인(230)을 구현하였다.

브랜딩 빈(Blending Bin, 60)은 입도가 조절된 석탄이 코크스 오븐으로 장입되기 전 저장되는 수단이다.

한편, 본 실시예에서 선별기(100)는 종래에 일반적으로 사용되는 고정식 또는 진동식 스크린 타입의 선별기와는 달리 스크린(110)이 상하로 출렁이게 동작시켜 석탄이 스크린(110)의 사목을 막는 것을 방지한다. 이에 따라 선별기(100)는 스크린(110)과, 상기 스크린(110)을 상하방향으로 출렁이게 동작시키는 구동유닛을 포함한다.

스크린(110)은 소정 크기의 사목이 형성되고 상하방향으로 출렁일 수 있도록 유연하게 휘도록 마련된다. 예를 들어 상기 스크린(110)은 와이어를 그물망 형태로 제작한 스크린이 사용될 수 있을 것이다.

상기 구동유닛은 상기 스크린(110)을 상하로 출렁이게 동작시키는 수단으로서, 상기 스크린(110)의 하부에서 설치되는 다수의 회동빔(120)과, 상기 회동빔(120)을 회동시키는 구동수단을 포함한다.

상기 회동빔(120)은 상기 스크린(110)의 너비에 대응하는 길이를 갖고, 스크린(110)의 길이방향으로 이격되어 상기 스크린(110)의 폭방향으로 길게 배치된다. 이때 상기 회동빔(120)은 상기 스크린(110)의 하면에 선접촉으로 고정된다. 그래서 상기 회동빔(120)이 회동될 때 회동빔(120)과 스크린(110)의 접촉부위가 원호형상으로 회동되면서 스크린(110)이 상하로 출렁이도록 한다.

상기 회동빔(120)은 상기 스크린(110)과의 접촉부위가 상기 스크린(110)의 폭방향으로 길게 선접촉될 수 있는 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 단면이 정삼각형 형상을 갖는 빔으로서, 회동빔(120)의 외주면에 형성되는 정삼각형의 꼭지점에 해당되는 부위가 스크린(110)의 하면에 고정된다.

상기 구동수단은 상기 스크린(110)의 길이방향으로 길게 구비되어 상기 스크린(110)의 길이방향으로 왕복 운동되는 구동축(130)과; 일단이 상기 구동축(130)에 연결되고, 타단이 상기 각각의 회동빔(120)에 편심으로 연결되도록 다수의 연결축(140)을 포함한다.

상기 구동축(130)은 스크린(110)의 가장자리 영역에 스크린(110)의 길이방향을 따라 길게 배치된다. 그리고 상기 연결축(140)은 상기 구동축(130)에서 스크린(110)의 길이방향으로 이격되어 배치된다.

한편, 다수개가 구비되는 회동빔(120)이 모두 동일한 방향으로 회동되어도 무방하지만, 스크린(110)의 출렁이는 동작이 더욱더 왕성하게 일어나도록 본 실시예에서는 홀수열의 회동빔(120a)과 짝수열의 회동빔(120b)이 서로 다른 방향으로 회동되도록 상기 구동수단을 구현한다.

예를 들어 상기 구동축(130)은 한 쌍이 구비비고, 각각 제 1 구동축(130a) 및 제 2 구동축(130b)으로 명명한다. 그리고, 제 1 구동축(130a)에 고정되는 제 1 연결축(140a)은 홀수열의 회동빔(120a)에 연결되고, 제 2 구동축(130b)에 고정되는 제 2 연결축(140b)은 짝수열의 회동빔(120b)에 연결된다. 그래서, 제 1 연결축(140a)과 제 2 연결축(140b)이 상기 홀수열의 회동빔(120a)과 짝수열의 회동빔(120b)에 교번하여 연결되도록 하여 상기 제 1 구동축(130a)과 제 2 구동축(130b)이 서로 다른 방향으로 왕복운동함에 따라 홀수열의 회동빔(120a)과 짝수열의 회동빔(120b)이 서로 다른 방향으로 회동되도록 한다.

이에 따라 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 유연하게 휘는 스크린(110)이 상하 방향으로 격렬하게 출렁이면서 석탄이 사목을 막지 않으면서, 입도가 작은 석탄은 스크린(110)을 통과하고, 입도가 큰 석탄은 스크린(110)을 통과하지 못하면서 입도별로 선별된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 제조용 원료탄 준비 설비를 이용하여 코크스 제조용 석탄을 준비하는 과정을 설명한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 코크스 제조용 석탄을 준비하는 과정을 보여주는 순서도이다.

야적장에서 불출된 석탄은 먼저 서지 빈(30)으로 입조되어 임시로 저장된다. 그리고 서지 빈(30)에서 불출되는 석탄은 선별기(100)의 스크린(110)으로 공급된다. 그리고 선별기(100)의 스크린(110)은 상하로 출렁이는 동작이 이루어지면서 석탄을 입도 크기별로 선별한다.

이때 스크린(110)의 사목 크기는 코크스 제조시 사용되는 석탄의 입도 기준(설정값)에 따라 다양하게 형성할 수 있다. 예를 들어 스크린(110)의 사목 크기는 1 ~ 10mm로 형성된다. 바람직하게는 코크스를 제조하기 위해서는 석탄의 입도가 3mm 보다 작은 것이 바람직하기 때문에 사목의 크기를 3mm로 형성한다.

그래서, 3mm 보다 작은 입도를 갖는 석탄은 스크린(110)을 통과한 다음 파쇄공정을 바이패스 하고 제 1 이송라인(210)을 따라 브랜딩 빈(60)에 장입된다.

한편, 3mm 보다 큰 입도를 갖는 석탄은 제 2 이송라인(220)을 따라 파쇄기(40)에 장입되어 파쇄된다. 이때 상기 표 1에서 나타난 바와 같이 입도가 3mm를 초과하는 석탄이 원탄의 47.8% 함유되어 있기 때문에 원탄 중 대략 50%정도만 파쇄기(40)로 공급되어 파쇄되기 때문에 파쇄기(40)의 부하를 50% 정도 저감시켜 파쇄기(40)의 강도 또한 다양하게 조정하는 것이 가능하다.

이렇게 파쇄기(40)에서 파쇄된 석탄은 브랜딩 빈(60)으로 입조되지 않고 다시 서지 빈(30)에 입조되어 선별기(100)에서 선별과정을 거친 다음 브랜딩 빈(60)으로 입조된다. 이에 따라 브랜딩 빈(60)에 입조된 석탄은 3mm를 초과하지 않고 균일한 입도를 유지할 수 있는 것이다.

하기의 표 4는 종래의 일반적인 코크스 제조용 석탄을 준비하는 과정을 거친 석탄과 본 발명에 따른 코크스 제조용 석탄을 준비하는 과정을 거친 석탄의 입도를 비교한 표이다. 이때 본 발명에 사용된 스크린(110)의 사목 크기는 5mm였다.

입도(mm)	〉10	10~5	5~3	3~1	1~0.5	0.5~0.15	〈0.15
종래(%)	-	7.3	8.6	24.1	18.3	26.8	14.9
본 발명(%)	-	-	15.2	30.3	22.7	22.9	8.9

표 4에서 알 수 있듯이 종래의 기술에 따라 준비된 석탄은 5mm 보다 큰 입도를 갖는 석탄이 7.3% 분율로 함유되어 있는 반면에, 본 발명에 따라 준비된 석탄은 5mm 보다 큰 입도를 갖는 석탄이 존재하지 않았다.

또한, 종래의 기술에 따라 준비된 석탄은 0.15 보다 작은 입도를 갖는 석탄이 14.9% 분율로 함유되어 있는 반면에, 본 발명에 따라 준비된 석탄은 0.15mm 보다 작은 석탄이 8.9% 분율로 함유되어 있다. 이와 같은 결과는 본 발명에 따라 준비된 석탄은 석탄의 파쇄 전에 입도가 작은 선별하여 파쇄공정을 거치지 않았기 때문에 종래와 같이 입도가 작은 석탄이 불필요하게 파쇄되어 미분을 형성하는 것을 방지하였기 때문이다.

이와 같이 본 발명을 따르면 설정값 이상의 입도 크기를 갖는 석탄이 존재하지 않고, 후속공정에서 문제점으로 작용할 수 있는 0.15mm 이하의 석탄량을 현저하게 저감할 수 있다. 이에 따라 석탄의 입도의 균일도를 향상시킬 수 있다.

한편, 입도가 설정값보다 큰 석탄이 함유되는 것이 코크스의 압축강도에 미치는 영향을 알아보기 위한 실험을 실시하였다.

실험을 위하여 석탄을 입도가 0.3 mm 이하의 석탄 입자(제 1 실험예), 0.3 ~ 1 mm 사이의 석탄 입자(제 2 실험예), 1 mm 이상의 석탄 입자(제 3 실험예)로 분류하였다.

그리고 각 석탄들은 동일한 건조상태를 만들기 위해 120℃ 건조기(Dry Oven)에서 24시간 건조시켰다. 건류하기 전 균일한 형상을 만들어주기 위해 석탄만을 1 ton으로 압축한 시료를 제작하였다. 그리고, 소형 오븐에 건조된 각 시료를 넣고 질소 기체를 흘려주면서 5℃/min으로 상온에서 950℃까지 가열한 후 950℃에서 1시간 동안 상태를 유지시킨 후 냉각시켜 코크스를 제작하였고, 각 시료의 압축강도를 측정하였다.

그 결과 제 1 실험예로 만든 코크스의 경우 압축강도가 0.2 Mpa로 나오는데 반해, 제 2 실험예 및 제 3 실험예로 만든 코크스의 경우 품질이 열위하여 코크스 형상이 상당히 부스러져 측정이 불가하였다. 이에 따라 입자가 큰 석탄으로 코크스를 제조하는 경우 품질이 열위되는 것을 확인할 수 있었고, 입자가 큰 석탄을 제거하여 코크스를 제조할 때 코크스의 품질이 향상될 수 있음을 알 수 있다.

상기와 같은 실험에서 석탄 입자 크기와 코크스 강도의 상관성을 파악하기 힘들었기 때문에 석탄 입자 크기와 코크스 강도의 상관성을 파악하기 위해 석탄 점결성 개선 첨가제를 활용하여 더 강한 코크스를 제조한 후 압축강도를 비교하였다.

전술된 실험과 같이 석탄을 입자 크기별로 3분류로 나눈 다음, 각각의 석탄에 첨가제를 10% 혼합하고 1 ton의 압력으로 압축하여 시료를 제작하였고, 전술된 실험과 같이 코크스를 제작하였고, 각 시료의 압축강도를 측정하였다.

그 결과 제 1 실험예에 첨가제를 혼합하여 만든 코크스의 경우 압축강도가 3.9 Mpa로 매우 높은 반면에, 제 2 실험예에 첨가제를 혼합하여 만든 코크스의 경우 압축강도가 1.5 Mpa였고, 제 3 실험예에 첨가제를 혼합하여 만든 코크스의 경우 압축강도가 0.5 Mpa로 석탄 입자 크기가 상승함에 따라 압축강도가 선형적으로 감소함을 확인하였다.

따라서, 실 조업에서 입자가 큰 석탄을 파쇄하여 작게 만들거나 제거하는 공정을 추가하면 코크스 제조시 품질이 향상될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

C: 석탄 10: 리크레이머
20, 50: 벨트 컨베이어 30: 서지 빈
40: 파쇄기 60: 브랜딩 빈
100: 선별기 110: 스크린
120: 회동빔 130: 구동축
140: 연결축 210: 제 1 이송라인
220: 제 2 이송라인 230: 제 3 이송라인

Claims (8)

1. 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄을 준비하는 설비로서,
   야적된 석탄을 불출하여 임시저장되는 서지 빈과;
   상기 서지 빈에서 배출되는 석탄을 입도별로 선별하는 선별기와;
   상기 선별기에서 입도별로 선별하여 분리된 저입도 석탄을 이송시키는 제 1 이송라인과;
   상기 선별기에서 입도별로 선별하여 분리된 고입도 석탄을 이송시키는 제 2 이송라인과;
   상기 제 1 이송라인에 연결되어 상기 저입도 석탄이 저장되는 브랜딩 빈과;
   상기 제 2 이송라인에 연결되어 상기 고입도 석탄을 파쇄시키는 파쇄기와;
   상기 파쇄기에서 파쇄된 석탄을 상기 서지 빈으로 이송시키는 제 3 이송라인을 포함하는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 선별기는
   소정 크기의 사목이 형성되고 유연하게 휘는 스크린과;
   상기 스크린에 연결되어 상기 스크린을 상하방향으로 출렁이게 동작시키는 구동유닛을 포함하는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 구동유닛은
   상기 스크린의 하부에서 상기 스크린의 길이방향으로 이격되어 상기 스크린의 폭방향으로 길게 선접촉으로 고정되는 다수의 회동빔과;
   상기 회동빔을 회동시키는 구동수단을 포함하는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 구동수단은
   상기 스크린의 길이방향으로 길게 구비되어 상기 스크린의 길이방향으로 왕복 운동되는 구동축과;
   일단이 상기 구동축에 연결되고, 타단이 상기 각각의 회동빔에 편심으로 연결되도록 상기 구동축에서 상기 스크린의 길이방향으로 이격되어 배치되는 다수의 연결축을 포함하는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 구동축은 한 쌍이 구비되고,
   어느 하나의 구동축에 연결된 연결축과 다른 하나의 구동축에 연결된 연결축이 상기 다수의 회동빔에 교번하여 연결되는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 한 쌍의 구동축은 서로 반대 방향으로 왕복 운동되는 코크스 제조용 원료탄 준비 설비.
   
7. 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄을 준비하는 방법으로서,
   야적된 석탄을 불출하여 서지 빈에 저장하는 장입단계;
   상기 서지 빈에서 석탄을 불출하여 석탄을 입도 기준으로 선별하는 선별단계와;
   선별된 석탄 중 입도가 설정값보다 작은 석탄은 브랜딩 빈에 장입하고, 입도가 설정값보다 큰 석탄은 파쇄기에 장입하는 선별장입단계와;
   파쇄기로 장입된 석탄을 파쇄하는 파쇄단계와;
   파쇄된 석탄을 상기 서지 빈에 장입하는 재장입단계를 포함하는 코크스 제조용 원료탄 준비 방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 선별단계는 석탄을 상하방향으로 출렁이게 동작되는 스크린에 공급하여 스크린을 통과한 석탄과 스크린을 통과하지 못한 석탄으로 선별하는 코크스 제조용 원료탄 준비 방법.
   

Images