KR101597711B1 - 재료 처리 방법 - Google Patents

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KR101597711B1
KR101597711B1 KR1020140162615A KR20140162615A KR101597711B1 KR 101597711 B1 KR101597711 B1 KR 101597711B1 KR 1020140162615 A KR1020140162615 A KR 1020140162615A KR 20140162615 A KR20140162615 A KR 20140162615A KR 101597711 B1 KR101597711 B1 KR 101597711B1
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이승재
이상온
김희수
박상현
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주식회사 포스코
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
    • C10B57/06—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition containing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법은 원료탄 슬러리와 수소 가스의 액화 추출 반응에 의해 액화된 용해분과 액화되지 않은 불용분을 생산하는 첨가제 제조 공정과, 코크스 제조를 위한 원료탄 및 용해분 중 일부를 포함하는 첨가제가 혼합된 혼합물을 건류하여 코크스 및 부산물을 생산하는 코크스 제조 공정 및 철광석 및 연료탄의 소결에 의해 소결광을 생산하는 소결광 제조 공정 각각의 생산물질이 상기 각각의 생산물질이 생산되는 제조 공정을 제외한 다른 제조 공정의 시작물질로 사용되거나, 상기 각각의 생산물질이 서로 혼합되어 회수될 수 있도록 하며, 첨가제 제조 공정에서 생산되는 생산물질의 요구조건을 확인하는 과정 및 요구조건에 따라서 첨가제 제조 공정의 시작물질 중 원료탄을 결정하는 과정을 수행할 수 있어, 제철소 공정에서 생산되는 생산물질들의 처리가 용이하며 제조에 소요되는 소모 비용을 감소시킬 수 있다.
제철소 공정에서의 생산물질들의 원료시장 환경 변화와 같은 변수에 따라서 유기적인 대응이 가능하여 제철소 공정의 처리를 용이하게 할 수 있다.

Description

재료 처리 방법 {Treating method for materials of ironworks}
본 발명은 재료 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코크스용 첨가제의 제조 공정을 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정과 연동하여 공정 효율성을 증가시킬 수 있는 재료 처리 방법에 관한 것이다.
제철산업은 대량의 원료와 에너지를 소비하여 철강을 생산하는 산업으로서, 철강을 생산할 때 요구되는 원료를 제조하기 위한 다양한 공정이 포함되며, 제철소에는 철강을 생산하기 위한 원료들을 제조하는 다양한 공정 설비들이 마련된다. 이때, 제철소에서 수행되는 다양한 공정 중 용선을 생산하는 고로에서는 철광석이 절반 이상을 차지하는 주원료인 소결광과, 환원제인 코크스의 반응을 통해 용선을 생산하는 공정이 수행된다.
고로에 장입되는 소결광과 코크스는 각각 소결광 제조 설비 및 코크스 제조 설비를 통해 제작되며, 코크스의 제조 시에는 코크스의 강도를 증가시키기 위해 코크스 제조용 첨가제를 제작하는 과정이 요구된다.
여기서, 첨가제를 제조하는 공정은 코크스의 점결성을 향상시키기 위한 첨가제를 제조하기 위한 공정으로 석탄 슬러리와 수소 가스를 사용하여 액화 추출 반응을 통해 용해분과, 액화되지 않은 석탄을 포함하는 불용분(이하, 잔사)이 얻어진다. 이때, 용해분에는 점결성을 가지는 성분과 점결성을 가지지 않는 오일(Oil) 성분이 존재하기 때문에 이를 용해분으로부터 분리하여 첨가제 제조 공정은 최종적으로 석탄과 수소가스의 반응으로부터 주산물인 첨가제와 부산물인 잔사 및 오일을 포함하는 생산물을 얻을 수 있다.
그리고, 코크스를 제조하는 공정은 여러 종의 석탄이 배합된 배합탄에 석탄으로부터 점결 성분을 추출하여 제조된 첨가제와 타르(tar)를 점결제로 첨가하고 혼합하여 코크스 오븐(Coke oven)에서의 건류를 거쳐 최종적으로 주산물인 코크스(Cokes)와 부산물인 타르, 오일 및 건류 시에 발생하는 가스(이하, 코크스 오븐 가스(COG))를 포함하는 생산물을 얻을 수 있다.
또한, 소결광을 제조하는 공정은 여러 종의 철광석과 철광석들을 응집시키기 위한 열원으로 석탄을 사용하여 소결과정을 거쳐 최종적 생산물인 소결광을 얻을 수 있다.
이처럼, 고로에 장입되는 원료들을 마련하기 위한 제조 공정에서의 생산물 중 부산물은 별도로 처리하여야 하는 비용을 발생시키며, 이는 원료들의 원가를 증가시키는 문제로 야기된다.
따라서, 각각의 제조 공정에서 원료를 제조하기 위해 사용되는 소비물과, 소비물의 처리를 통해 생산되는 생산물들의 상호 연동을 통한 제철소 공정의 경제성을 증가시키는 공정 시스템이 요구된다.
KR 2014-0080813 A1 KR 2014-0076152 A1
본 발명은 코크스용 첨가제 제조 공정, 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정의 생산물들을 연동 사용 가능하게 하는 재료 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 첨가제 제조 설비를 감축할 수 있는 재료 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 제철 산업에 사용되는 원료시장의 요구 변화에 따른 유기적인 대응을 가능하게 하는 재료 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 제철소 내 공정에 소모되는 비용을 감소시킬 수 있는 재료 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법은 코크스 제조를 위한 원료탄에 첨가되며, 원료탄 슬러리와 수소 가스의 액화 추출 반응에 의해 액화된 용해분과 액화되지 않은 불용분을 생산하는 첨가제 제조 공정과, 상기 코크스 제조를 위한 원료탄 및 상기 용해분 중 일부를 포함하는 첨가제가 혼합된 혼합물을 건류하여 코크스 및 부산물을 생산하는 코크스 제조 공정 및 철광석 및 연료탄의 소결에 의해 소결광을 생산하는 소결광 제조 공정을 포함하고, 상기 첨가제 제조 공정, 상기 코크스 제조 공정 및 상기 소결광 제조 공정 각각의 생산물질이 상기 각각의 생산물질이 생산되는 제조 공정을 제외한 다른 제조 공정의 시작물질로 사용되거나, 상기 각각의 생산물질이 서로 혼합되어 회수될 수 있다.
상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 상기 부산물은 코크스 오븐 가스(COG), 타르(tar) 및 오일(oil)을 포함하며, 상기 코크스 오븐 가스(COG)는 상기 코크스 제조 공정으로부터 회수되어 상기 첨가제 제조 공정의 시작물질 중 상기 수소 가스로 대체될 수 있다.
상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 상기 용해분은 상기 첨가제와, 점결성이 없는 오일을 포함하고, 상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 상기 부산물은 코크스 오븐 가스(COG), 타르(tar) 및 오일(oil)을 포함하며, 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 오일과 상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 타르 및 오일이 혼합되어 회수될 수 있다.
상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 상기 불용분은 회분을 함유하는 잔사이며, 상기 회분을 함유하는 잔사는 상기 소결광 제조 공정의 시작물질 중 상기 연료탄으로 대체될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법은 첨가제 제조 공정에서 생산되는 생산물질의 요구조건을 확인하는 과정 및 상기 요구조건에 따라서 상기 첨가제 제조 공정의 시작물질 중 원료탄을 결정하는 과정을 포함한다.
상기 첨가제 제조 공정에서 생산되는 생산물질의 요구조건을 확인하는 과정은 상기 첨가제 제조 공정과, 코크스 제조를 위한 코크스 제조 공정 및 소결광 제조를 위한 소결광 제조 공정 각각의 생산물질이 상기 각각의 생산물질이 생산되는 제조 공정을 제외한 다른 제조 공정의 시작물질로 사용되거나, 서로 혼합되어 회수되는 상태에서 수행될 수 있다.
상기 요구조건은 상기 코크스 제조 공정에 사용되는 첨가제의 필요량, 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 오일과 상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 타르 및 오일의 혼합 회수량 및 상기 소결광 제조 공정의 시작물질 중 연료탄의 대체 원료 필요량 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 요구조건에 따라서 상기 첨가제 제조 공정의 시작물질 중 원료탄을 결정하는 과정은 상기 원료탄에 함유된 회분의 함량을 제어하고 결정할 수 있다.
상기 요구조건 중 상기 코크스 제조 공정에 사용되는 첨가제의 필요량은 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 첨가제가 50중량% 초과되는 것일 수 있다.
상기 요구조건이 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 첨가제가 50중량% 초과되는 것인 경우, 상기 원료탄의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 미만 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택 사용될 수 있다.
상기 요구조건 중 상기 소결광 제조 공정의 시작물질 중 연료탄의 대체 원료 필요량은 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사가 50중량% 초과 되는 것일 수 있다.
상기 요구조건이 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사가 50중량% 초과되는 것인 경우, 상기 원료탄의 총 중량을 기준으로 25 초과 내지 35 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택 사용될 수 있다.
상기 요구조건 중 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 오일과 상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 타르 및 오일의 혼합 회수량은 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 생산물질 중 오일이 40중량% 초과 되는 것일 수 있다.
상기 요구조건이 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 생산물질 중 오일이 40중량% 초과 되는 것인 경우, 상기 원료탄의 총 중량을 기준으로 10 내지 25 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법에 의하면, 첨가제 제조 공정과 코크스 제조공정 및 소결광 제조 공정을 연동시켜, 상기 첨가제 제조 공정과 코크스 제조공정 및 소결광 제조 공정에서 각각 발생하는 생산물질을 각각의 생산물질이 생산되는 공정을 제외한 다른 공정에 사용하고, 생산물질들을 서로 혼합하여 회수할 수 있어, 각각의 공정에서 생산되는 생산물질들의 처리가 용이하며 제조에 소요되는 소모 비용을 감소시킬 수 있다.
그리고, 상기 공정들이 연동된 상태에서 첨가제 제조 공정(A)에서의 생산물질 중 어느 하나의 요구조건에 따라서 회분의 함량이 제어된 원료탄을 선택하여 사용하여 요구조건을 만족할 수 있어, 제철소 공정에서의 생산물질들의 원료시장 환경 변화와 같은 변수에 따라서 유기적인 대응이 가능하여 제철소 공정의 처리를 용이하게 할 수 있다.
도 1은 일반적인 첨가제 제조 공정, 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예의 재료 처리 방법에 따른 첨가제 제조 공정, 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정을 연동을 나타내는 연결도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법이 적용된 첨가제 제조 공정, 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법의 활용 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 일반적인 첨가제 제조 공정, 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정 방법을 나타내는 순서도이다. 도 2는 본 발명의 실시 예의 재료 처리 방법에 따른 첨가제 제조 공정, 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정을 연동을 나타내는 연결도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법이 적용된 첨가제 제조 공정, 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정 방법을 나타내는 순서도이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법의 활용 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법은 제철소 조업에서 발생하는 재료를 처리하는 방법으로서, 보다 구체적으로 제철소 조업 중 코크스용 첨가제 제조 공정과, 코크스 제조 공정 및 소결광 제조 공정을 서로 연동하여 상기 공정들에서 발생하는 생산물질들을 처리하는 방법을 제공한다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법은 코크스 제조를 위한 원료탄에 첨가되는 첨가제 제조 공정(A)과, 코크스 제조를 위한 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조를 위한 소결광 제조 공정(C)을 포함하고, 첨가제 제조 공정(A), 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C) 각각의 생산물질이, 각각의 생산물질이 생산되는 제조 공정(A, B, C 중 어느 한 공정)을 제외한 다른 제조 공정의 시작물질로 사용되거나, 서로 혼합되어 회수된다.
이에, 각각의 공정(A, B, C)을 이해하기 위해 도 1 을 참조하여, 첨가제 제조 공정(A), 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C)에 대해 간단하게 설명하기로 한다. 그 전에, 이하에서 공정(A, B, C)들에는 시작물질, 반응물질 및 생산물질이 포함될 수 있다. 이때, 시작물질은 공정(A, B, C)에 참여하여 공정에서의 반응이 발생하기 전의 재료들을 의미하며, 공정(A, B, C)에 참여하여 소비되는 물질을 의미한다. 그리고, 반응물질은 공정(A, B, C)에 참여하여 처리가 되기 위한 물질로서, 시작물질로 사용되는 원료들의 혼합물을 의미할 수 있다. 또한, 생산물질은 시작물질들이 혼합된 반응물질이 공정(A, B, C)을 거쳐 최종적으로 얻어지는 물질을 의미한다. 여기서, 각각의 공정(A, B, C)들에 대해 설명할 때에 공정(A, B, C) 각각의 시작물질, 반응물질 및 생산물질에 대해 다시한번 언급하며 설명하기로 한다.
첨가제 제조 공정은 석탄(이하, 원료탄)으로부터 점결성을 부여하는 성분을 추출하고 이를 코크스 제조를 위한 원료탄에 혼합하는 첨가제를 제조하기 위한 공정으로서, 첨가제는 점결성을 갖는 석탄에서의 추출물이이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 첨가제 제조 공정(A)은 첨가제 제조를 위한 시작물질인 원료탄을 마련하는 과정(S110)과, 원료탄을 슬러리화 하기 위한 시작물질인 용매를 마련하는 과정(S120), 석탄과 용매를 혼합하는 과정(S130), 석탄 슬러리 혼합물을 대상으로 액화 추출 반응을 진행하는 과정(S140), 액화 추출 반응에 의해 액화 산물(이하, 용해분)과 용해되지 않은 불용분으로 분리된 생산물을 얻는 과정(S150) 및 용해분 중 오일(Oil)이 분리된 첨가제를 회수하는 과정(S160)을 포함하며 첨가제를 제조한다.
즉, 첨가제 제조 공정(A)은 첨가제 제조를 위한 시작물질 중 원료탄과, 원료탄을 슬러리화 하기 위한 용매를 마련한다(S110, S120). 이때, 원료탄과 용매가 마련되는 과정은 원료탄이 먼저 마련되고 용매가 마련되거나 그 순서가 바뀔 수 있으며, 원료탄과 용매가 동시에 마련될 수도 있다. 여기서, 첨가제 제조 공정(A)에 사용되는 원료탄은 점결성이 낮거나 없고, 가격이 저렴한 미점탄(또는 저급탄)이며, 갈탄, 아역청탄 등을 사용할 수 있다. 갈탄, 아역청탄 등의 미점탄이 선택되면 별도로 마련된 파쇄기에서 파쇄하는데, 파쇄된 석탄의 입도가 예컨대 10㎜이고, 이때 3㎜ 이하의 입도가 80%가 되도록 파쇄되어 마련될 수 있다. 그리고 용매는 석탄에서 유래된 타르 용매, 중질유 성분의 용매, 방향족 용매, 수소 공여성 용매 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
미점탄의 원료탄과 용매가 마련되면(S110, S120), 원료탄과 용매를 혼합하여 슬러리(Slurry)를 제조한다(S130). 이를 위해, 원료탄과 용매를 슬러리 제조기로 이송하고, 슬러기 제조기에서 원료탄과 용매를 혼합한 후, 혼합물의 수분을 건조시켜 원료탄 슬러리를 제조할 수 있다. 이때, 원료탄 슬러리는 첨가제 제조 공정(A)에서 사용되는 시작물질 중 원료탄과 용매가 후술하는 액화 추출 반응을 위한 혼합물인 반응물질이다. 즉, 첨가제 제조 공정(A)에서 원료탄 슬러리는 반응물질일 수 있다.
이후, 반응물질인 원료탄 슬러리로부터 액화 추출 반응을 진행한다(S140). 상세히 설명하면, 슬러리 제조기에서 제조된 원료탄 슬러리를 반응용기 내로 공급하고, 반응 용기 내부로 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질 중 수소(H) 가스를 주입한다. 이때, 반응용기 내부의 온도는 350 내지 450℃ 범위의 온도에서 내부 압력이 30 내지 120 bar가 되도록 조절하면서 반응을 진행한다. 반응 용기 내부의 압력은 공급되는 수소(H) 가스의 공급 유량을 조절함으로써 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이 반응 용기 내부 온도 및 압력 환경이 조성됨에 따라 석탄과 용매가 혼합된 혼합물 즉, 슬러리에서 액화 반응이 진행된다. 이때, 공급되는 수소(H)는 반응 용기 내부의 압력 조절뿐만 아니라, 석탄을 구성하는 탄소 원자 간의 끊어진 고리를 이어, 액화시키는 역할을 한다. 이에, 반응 용기로 수소(H) 가스를 주입하는 경우, 온도에 의한 추출 반응과 수소(H)로 인한 추출 반응이 진행되어 슬러리에서의 추출반응 효율 또는 액화 효율을 수소(H)가스가 아닌 다른 가스를 사용할 때보다 향상시킬 수 있다.
이처럼, 액화 추출 반응에 의해 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질들은 원료탄 슬러리에 함유된 원료탄 중 대부분은 액화된 물질(이하, 용해분)과, 액화되지 않은 원료탄(불용분)을 포함하는 생산물질을 얻어내게 된다. 이때, 불용분에는 회분이 포함되며, 용해분에는 점결성을 가지는 성분(이하, 점결 성분)과 점결성을 가지지 않는 성분이 존재하는데, 점결성을 가지지 않는 성분은 저분자량의 물질인 오일(Oil)이다.
이에, 오일을 분별증류 방법을 이용하여 용해분으로부터 분리한다(S150). 이때, 용해분으로부터 오일을 분리하는 분별증류 방법은 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이후, 오일이 분리된 용해분을 건조하여 첨가제를 회수한다(S160). 즉, 오일이 분리된 용해분을 점결성을 갖는 용해분만 남아있는 것이며, 이는 건조됨으로써 첨가제가 되는 것이다. 이때, 별도의 건조기를 이용하여 용해분을 건조할 수 있으며, 건조 과정을 통해 고상 상태가 되며, 이것이 후술하는 코크스 제조 공정(B)에서 생산되는 코크스의 점결성 향상을 위해 첨가되는 첨가제이다.
이와 같이 설명한 첨가제 제조 공정(A)은 시작물질인 원료탄, 용매 및 수소가스를 마련하고, 시작물질 중 원료탄과 용매의 혼합에 의해 반응물질인 원료탄 슬러리를 준비한 후, 시작물질 중 수소가스를 원료탄 슬러리과 반응하여 생산물질인 첨가제와, 오일 및 불용분(이하, 회분을 함유하는 잔사)을 제조한다. 즉, 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질은 원료탄, 용매, 수소가스이며, 반응물질은 원료탄 슬러리이고, 생산물질은 첨가제, 오일, 회분을 함유하는 잔사일 수 있다.
도 1의 (b)를 참조하면, 코크스 제조 공정(B)은 코크스 제조를 위한 시작물질 중 코크스 제조용 원료탄을 준비하는 과정(S210), 첨가제를 준비하는 과정(S220), 코크스 제조용 원료탄과 첨가제를 혼합하는 과정(S230), 코크스 제조용 원료탄과 첨가제가 혼합된 혼합물을 건류하는 과정(S240) 및 건류된 코크스를 회수하는 과정(S250)을 포함한다.
우선, 코크스 제조 공정(A)은 코크스 제조용 원료탄과, 코크스 제조용 원료탄에 첨가되어 생산되는 코크스의 점결성을 증가시킬 수 있는 첨가제를 마련한다(S210, S220). 이때, 원료탄을 준비하는 과정(S210)과, 첨가제를 준비하는 과정(S220)은 시계열적 관계가 아니며, 각각 독립적으로 수행되거나 동시에 각각 수행되어도 무방하다. 이때, 코크스 제조용 원료탄을 준비하는 과정(S210)은 코크스를 제조하는데 사용될 원료탄을 마련하여 이를 파쇄하는 과정을 포함할 수 있다. 코크스 제조용 원료탄은 복수의 석탄들이 혼합된 배합탄이며, 점결성이 낮거나 없는 미점탄과 점결성이 높은 강점탄이 포함되어 있고, 배합탄의 전체 중량에서 미점탄이 강점탄보다 증가된 중량%를 차지하도록 배합되어 마련될 수 있다. 이는, 첨가제 제조 공정(A)에서 생산된 첨가제가 코크스 제조용 원료탄에 혼합됨으로써 원료탄에 점결성을 부여할 수 있기 때문이다. 코크스 제조용 원료탄이 마련되면 원료탄의 입도가 10㎜가 되도록 파쇄할 수 있다.
한편, 첨가제를 준비하는 과정(S220)은 첨가제를 마련하여 이를 파쇄하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 첨가제를 준비하는 과정(S220)은 앞서 설명한 첨가제 제조 공정의 단계(S110 ~ S160)를 수행함으로써 준비될 수 있다. 상기 단계들에 의해 첨가제가 마련되면, 고상 상태의 첨가제를 파쇄하는데, 예컨대, 입도가 10㎜ 이하가 되도록 파쇄할 수 있다.
파쇄과정을 거친 코크스 제조용 원료탄과 첨가제가 준비되면, 준비된 원료탄과 첨가제를 혼합기에서 혼합한다(S230). 여기서, 원료탄과 첨가제의 혼합물은 후술하는 건류반응을 위한 혼합물인 코크스 제조 공정(B)의 반응물질일 수 있다. 혼합기는 원료탄과 첨가제를 수용하는 용기, 용기 내로 장입되어 회전 가능한 블레이드를 포함할 수 있다. 이에, 블레이드가 회전하면 용기 내에 수용된 원료탄과 첨가제가 혼합된다. 물론 혼합기는 상기에서 서술한 블레이드를 가지는 구조에 한정되지 않고, 원료탄과 첨가제를 혼합시킬 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다.
이후, 원료탄과 첨가제가 혼합된 혼합물을 코크스 오븐에 장입하고 혼합물을 건류시키고(S240) 코크스를 회수한다(S250). 즉, 원료탄과 첨가제가 혼합되면, 혼합물은 콜빈(Coal bin)으로 장입하고, 콜빈은 일정량의 혼합물을 장입차로 불출하여 코크스 오븐에 혼합물을 장입시킨다. 이때, 첨가제 의해 원료탄의 장입 밀도 및 유동도가 높아지는 효과가 있다. 이후, 코크스 오븐 내에서 혼합물을 건류하여 코크스가 제조되며, 제조된 코크스는 압출된다. 그리고, 압출된 코크스는 습식이나 질소 냉각에 의해 소화된다.
이와 같이 설명한 코크스 제조 공정(B)은 시작물질인 코크스 제조용 원료탄 및 첨가제를 마련하고, 시작물질들의 혼합에 의해 반응물질은 원료탄-첨가제 혼합물을 코크스 오븐에서 건류시켜 생산물질인 코크스를 제조한다. 이때, 코크스 제조 공정(B)의 생산물질은 코크스만 생산되는 것이 아니라, 반응물질을 건류시킴으로써 발생하는 코크스 오븐 가스(COG)와, 타르(tar) 및 오일(oil)을 포함한다. 즉, 코크스 제조 공정(B)의 시작물질은 코크스 제조용 원료탄, 건류를 위한 산소가스이며, 반응물질은 원료탄-첨가제 혼합물이고, 생산물질은 코크스, 타르, 오일 및 코크스 오븐 가스일 수 있다.
소결광 제조 공정(C)은 제철소에 구비되는 고로에 사용되는 소결광을 제조하기 위한 공정이며, 도 1의 (c)를 참조하면, 소결광 제조 공정(C)은 소결광을 제조하기 위한 시작물질인 철광석을 마련하는 과정(S310)과, 철광석의 소결시 연료로 사용되는 연료탄을 포함하는 철광원료 외 나머지 원료를 마련하는 과정(S320), 상기 소결 원료들을 혼합하는 과정(S330), 혼합물을 소결하는 과정(S340) 및 소결광을 회수하는 과정(S350)을 포함하며 소결광을 제조한다.
우선, 소결광 제조 공정(C)은 주원료인 철광원료(이하, 철광석)와, 부원료, 연료용 석탄(이하, 연료탄)을 마련한다(S310, 320). 이때, 철광석을 마련하는 과정(S310)과, 원료탄을 포함하는 나머지 소결 원료 마련하는 과정(S320)은 시계열적 관계가 아니며, 각각 독립적으로 수행되거나 동시에 각각 수행되어도 무방하다.
철광원료와 나머지 소결 원료들이 준비되면(S310, 330), 준비된 소결 원료들을 혼합한다(S330). 여기서, 소결 원료들은 혼합기에서 고속으로 교반되어 혼합될 수 있다.
혼합기에서 혼합된 소결 원료 혼합물은 펠렛타이저로 공급되어 펠렛타이저의 회전 팬에 의해 유동되며 입자가 점진적으로 성장하여 조립이 이루어진다.
그리고, 이와 같이 혼합 조립된 소결 원료들은 소결장치로 보내져 소결되어(S340), 소결광으로 회수된다(S350). 즉, 혼합 조립된 소결 원료들은 소결장치의 소결 대차 내에 소정 높이의 소결층을 형성하며, 점화로를 거쳐 소결 원료에 점화가 이루어 진 후, 소결 대차가 이동하는 동안 점화로 인한 불꽃이 소결층을 경유함으로써 소결광을 생산할 수 있다.
이와 같이 설명한 소결광 제조 공정(C)은 시작물질은 철광석과 철광석을 소결하기 위한 열원으로서의 연료탄 및 기타 첨가되는 부원료를 마련하고, 시작물질들의 혼합에 의한 반응물질인 소결 배합 원료 혼합물을 소결 장치에서 소결시켜 생산물질인 소결광을 제조한다. 즉, 코크스 제조 공정(C)의 시작물질은 철광석, 부원료, 연료탄이고, 반응물질은 시작물질들이 혼합된 소결 배합 원료 혼합물이며, 생산물질은 소결광일 수 있다.
앞서 설명한 첨가제 제조 공정(A)과, 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C)은 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법에 의해 하기에서 설명하는 바와 같이 연동될 수 있다.
도 2를 참조하면, 실선의 기존 공정 루트는 도 1을 참조하여 설명한 첨가제 제조 공정(A)과, 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C)에서 수행되는 공정의 루트를 나타낸다. 이를 살펴보면, 첨가제 제조 공정(A)에서의 시작물질인 수소와 원료탄은 첨가제 제조 설비를 거침으로써 생산물질인 첨가제, 오일 및 회분(Ash)이 포함된 잔사를 생산하고, 그 중 첨가제가 코크스 제조 공정(B)에서의 시작물질인 석탄(코크스 제조용 원료탄)에 포함되며, 건류를 위한 가스가 공급된 후 코크스 제조 설비(코크스 오븐)을 거침으로써 생산물질인 코크스, 코크스 오븐 가스, 타르 및 오일을 생산한다. 그리고, 첨가제 제조 공정(A)과 코크스 제조 공정(B) 간과는 관련없이 소결광 제조 공정(C)에서는 철광석과 연료탄 및 기타 도시되지 않은 부원료가 소결광 제조 설비를 거침으로써 생산물질인 소결광을 생산한다.
한편, 본 발명의 재료 처리 방법에 의해 추가된 점선의 공정 연결 루트는 종래의 일반적인 첨가제 제조 공정(A), 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C)을 연동하여 첨가제 제조 공정(A), 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C)에서 생산되는 생산물질들이 연동된 공정(A, B, C)들에 사용될 수 있음을 나타낸다.
즉, 첨가제 제조 공정(A)에서 생산되는 생산물질 중 용해분에서 분리해 낸 오일은 코크스 제조 공정(B)과 연동되어 코크스 제조 공정(B)에서 생산되는 생산물질 중 타르 및 오일과 혼합되어 회수되며 제철소의 다른 공정 중 오일이 필요한 공정에 사용되거나 판매될 수 있다. 즉, 제철소 조업에 포함되는 공정뿐만 아니더라도 오일이 필요한 분야는 다양하며, 본 발명의 재료 처리 방법에 의해 첨가제 제조 공정(A)과 코크스 제조 공정(B)에서 회수된 오일 및 타르는 서로 혼합 회수됨으로써 각각의 공정에서 회수될 때보다 증가된 회수량을 나타낼 수 있으며, 각각의 공정에서 회수되기 위해 구비되는 설비를 감축시킬 수 있기 때문에 오일의 회수 및 처리를 위한 소모 비용을 절감할 수 있다. 그리고, 혼합 회수된 오일을 다양한 분야에 판매하게 됨으로써 얻어지는 수익에 의해 최종적으로 제철소 조업에 소요되는 비용을 감소시키는 효과로 작용할 수 있다.
또한, 코크스 제조 공정(B)에서 생산되는 생산물질 중 코크스 오븐 내의 건류과정에서 발생하는 코크스 오븐 가스(COG)는 수소가스(H2)가 55% 이상 포함되어 있어, 첨가제 제조 공정(A)에 연동되어 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질 중 수소가스를 대체할 수 있다. 이는 코크스 제조 공정(B)에서의 생산물질인 코크스 오븐 가스가 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질인 수소가스(H2)로 사용되는 것이다. 이처럼, 코크스 제조 공정(B)의 생산물질인 코크스 오븐 가스가 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질인 수소가스(H2)를 대체할 수 있기 때문에 첨가제 제조 공정(A)에서 사용되는 수소 가스의 생산을 위해 첨가제 제조 설비 중에서 수소 가스를 제조하는 설비를 제외할 수 있어 첨가제 제조 공정(A)에 소요되는 비용을 감소시킬 수 있다. 이는, 1차적으로는 첨가제를 제조하는데 소요되는 비용을 절감시키는 것이지만, 2차적으로는 코크스 제조 공정(B)에서 발생하는 코크스 오븐 가스(COG)를 처리하기 위해 소모된 비용도 절감할 수 있으며, 최종적으로는 제철소에서 발생하는 원료를 처리하는데 소모되는 처리 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 첨가제 제조 공정(A)에서 생산되는 생산물질 중 회분(Ash)을 포함하는 잔사는 원료의 특성상 철촉매로서 작용할 수 있기 때문에 소결광 제조 공정(C)의 시작물질인 연료탄으로 대체할 수 있다. 이는 첨가제 제조 공정(A)에서의 생산물질인 회분을 포함하는 잔사가 석탄 중에 함유되어 있는 광 물질을 포함함으로써, 소결광 제조 공정(C)의 연료탄으로 사용됨으로서 소결광 제조 공정(C)에 사용되는 연료탄(예컨대, 무연탄)의 사용량을 감소시킬 수 있다. 이처럼, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질이 소결광 제조 공정(C)의 시작물질을 대체할 수 있으므로, 소결광 제조 공정(C)에서만 사용되기 위해 준비되던 연료탄의 필요량을 감소시킬 수 있어 소결광 제조 공정(C)에 소모되는 비용을 감소시킬 수 있다. 따라서, 소결광 제조는 지속적으로 이루어지나 사용되는 원료의 원가가 상승하게 될 때, 즉, 무연탄의 가격이 상승하게 되어 소결광 제조 공정(C)에 소요되는 비용의 증가가 야기될 때에도 첨가제 제조 공정(A)에서 생산된 회분을 포함하는 잔사를 소결광 제조 공정(C)에 사용함으로써 공정 소요 비용의 감소 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 제철소에서의 공정에서 발생하는 생산물질들이 다른 공정에서의 시작물질로 사용할 수 있는 재료 처리 방법이 적용된 첨가제 제조 공정(A), 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C) 방법을 도 3을 참조하여 다시한번 설명한다.
도 3을 참조하면, 첨가제를 제조하기 위해 시작물질인 원료탄, 용매 및 수소가스를 마련한다(S510). 첨가제 제조용 시작물질 중 원료탄과 용매의 혼합에 의해 원료탄 슬러리가 마련되며(S520), 원료탄 슬러리와 시작물질 중 수소가스를 반응 용기 내에서 액화 추출 반응을 진행한다(S530). 이처럼 원료탄 슬러리와 수소가스 간의 반응을 통해 첨가제 제조 공정(A)에서는 생산물질로 첨가제와, 오일 및 회분을 포함하는 잔사를 생산하게 된다(S540).
첨가제 제조 공정(A)의 얻어진 첨가제, 오일 및 회분을 포함하는 잔사의 생산물질 중 첨가제는 코크스 제조용 원료탄에 투입되는 시작물질로 마련된다(S610). 그리고, 첨가제와 코크스 제조용 원료탄의 혼합물을 코크스 오븐 내에서 건류 시킴으로써(S620), 코크스 제조 공정(B)에서는 생산물질로 코크스와, 코크스 오븐 가스, 타르 및 오일을 생산하게 된다.
상기의 코크스 제조 공정(B)에서 얻어진 코크스, 코크스 오븐 가스(COG), 타르 및 오일을 포함하는 생산물질 중 코크스 오븐 가스(COG)는 첨가제 제조 설비쪽으로 운반되어 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질인 수소가스(H2)을 대체하여 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질로 사용된다(S720). 그리고, 첨가제 제조 공정(A)과 코크스 제조 공정(B)에서 각각 발생한 오일과 타르는 혼합되어 회수(S710)되어 제철소의 후 공정에 사용되거나 판매될 수 있다.
한편, 상기 첨가제가 코크스 제조용 시작물질로 사용되는 공정과 시계 나열이 아닌 공정 순서에 의해서 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사는 소결광을 제조하기 위한 시작물질로 마련된다(S640). 즉, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사는 소결광 제조를 위한 시작물질 중 연료탄의 적어도 일부를 대체(S730)하며 마련된다. 그리고, 마련된 소결 원료는 소결 장치 내에서 소결이 진행되어(S650) 소결광(S660)을 생산하게 된다.
즉, 본 발명의 재료 처리 방법에 의해서 제철소 조업 중 첨가제 제조 공정(A)과 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C)이 서로 연동되어 각 공정에서의 생산물질들 중 어느 하나가 생산되는 본연의 공정을 제외한 다른 공정의 시작물질로 사용되거나 다른 공정의 생산물질과 함께 혼합되어 회수될 수 있기 때문에 상호 공정을 보완 및 보조하는 역할을 할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법은 첨가제 제조 공정(A)에서 생산되는 생산물질의 요구조건을 확인하는 과정을 통해, 요구조건에 따라서 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질 중 원료탄을 결정하는 과정을 포함한다.
즉, 첨가제 제조 공정(A)과, 코크스 제조 공정(B) 및 소결광 제조 공정(C) 각각의 생산물질이 각각의 생산물질이 생산되는 제조 공정을 제외한 다른 제조 공정의 시작물질로 사용되거나 서로 혼합되어 회수되는 상태의 연동 관계(S1000)에서 첨가제 제조 공정(A)에서 생산되는 생산물질의 요구조건(S1100)에 따라서 첨가제 제조 공정(A)에서 사용되는 시작물질 중 원료탄(S1300)이 선택될 수 있다.
이때, 첨가제 제조 공정(A)에서 사용되는 시작물질 중 원료탄이 선택되기 위한 요구조건은 코크스 제조 공정(B) 사용되는 첨가제의 필요량, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 중 오일과 코크스 제조 공정(B)의 생산물질 중 타르 및 오일의 혼합 회수량 및 소결광 제조 공정(C)의 시작물질 중 연료탄의 대체 원료 필요량 중 적어도 어느 하나의 요구조건에 따라 첨가제 제조 공정(A)의 원료탄이 선택될 수 있는데, 요구조건에 따라서 결정되는 원료탄은 원료탄에 함유된 회분의 함량을 제어하고 결정되어 사용될 수 있다.
즉, 첨가제 제조에 사용되는 시작물질 중 원료탄(석탄)은 소정범위의 휘발분(wt%)과, 회분(wt%) 및 고정탄소(wt%)를 필수적으로 포함하며, 외삽으로 원료탄이 적재되는 환경 및 원료탄의 종류에 따라 수분이 외삽될 수 있다. 이때, 원료탄의 휘발분(volatile matter)은 석탄에 포함되어 있으며 건류 가스가 되는 성분으로서 휘발성인 것을 말하며, 석탄 내에 휘발분이 많으면 일반적으로 석탄의 착화성이 좋고 고온 연소하지만 공기의 보급이 제대로 이루어지지 않는 경우 불완전 연소가 되어 매연을 발생한다. 원료탄의 회분(ash)는 이산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al3O3), 산화망간(MnO), 이산화티탄(TiO2), 산화타트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 인산(P2O5), 산화철 등의 성분으로 구성되어 있을 수 있으며, 석탄을 구성하는 요소에 있어서 유해성분으로 작용하여 적게 함유되는 것이 바람직하다. 고정탄소(fixed carbon)는 석탄의 연소를 유도하는 주요 성분으로, 원료탄 중에서 휘발분과 회분 및 수분을 제외한 나머지 탄소의 양을 의미한다.
상기와 같은 성분을 함유하는 첨가제 제조 공정(A) 생산물질인 원료탄을 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질이 요구하는 조건을 확인한 후(S1100), 요구조건에 따른 원료탄 내 회분량을 제어한다(S1200). 그리고, 요구조건에 따라 제어된 회분량을 함유하는 원료탄을 사용하여 첨가제 제조 공정(A)을 진행하고(S1300), 이로 인해 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질의 요구조건을 만족할 수 있다(S1400).
자세하게 설명하면, 요구조건에 따라서 첨가제 제조 공정(A)의 시작물질 중 원료탄을 결정하는 과정은 원료탄에 함유된 상기 성분들 중 회분의 함량을 제어하여 결정되는 것이다.
여기서, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질의 요구조건 중 코크스 제조 공정(B)에서 사용되는 첨가제의 필요량은 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 첨가제가 50중량% 초과되는 것이다. 즉, 요구조건 중 코크스 제조 공정(B)에서 사용되는 첨가제의 필요량은 첨가제 제조 공정(A)에서 생산되는 생산물질의 총합을 100중량%로 할 때, 생산물질 중 첨가제가 50중량%를 초과할 때의 조건이다. 이때, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합을 100중량%로 기준으로 첨가제가 50중량% 초과되는 조건일 경우에, 원료탄은 원료탄의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 미만 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택 사용될 수 있다. 이와 같은 요구조건은 첨가제가 사용되는 코크스 제조 공정(B)과 연관이 있는데, 코크스 제조 공정(B)에서 생산되는 코크스의 강도 증진과 같은 품질관련 특성을 증가시키기 위해서는 코크스 제조 공정(B)에 요구되는 첨가제의 필요량 또한 강도 증진 전에 요구된 필요량에 대해 증가된 필요량이 요구된다. 따라서, 코크스 제조 공정(B)의 강도 증진의 품질 향상을 위해서 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합 100%를 기준으로 첨가제가 50%를 초과하도록 제조될 수 있도록 원료탄의 총 중량을 기준으로 1 이상 내지 10 미만 중량% 범위의 회분이 포함되는 원료탄이 선택 사용되는 것이다. 이때, 원료탄에 포함되는 회분의 함량이 1 이상 내지 10 미만 중량% 범위를 벗어나는 경우, 즉, 회분의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우에는 첨가제 제조 공정(A)에서의 회분을 포함하는 잔사의 생산률이 높아지게 되어 첨가제의 생산량이 감소하게 된다.
한편, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질의 요구조건 중 소결광 제조 공정(C)의 시작물질 중 연료탄의 대체 원료 필요량은 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 회분을 포함하는 잔사가 50중량% 초과되는 것이다. 즉, 요구조건 중 소결광 제조 공정(C)의 시작물질 중 연료탄의 대체 원료 필요량은 첨가제 제조 공정(A)에서 생산되는 생산물질의 총합을 100중량%로 할 때, 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사가 50중량%를 초과할 때의 조건이다. 이때, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합을 100중량%로 기준으로 하여 회분을 포함하는 잔사가 50중량% 초과하는 조건일 경우에, 원료탄은 원료탄의 총 중량을 기준으로 25 초과 내지 35 이하 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택되어 사용될 수 있다. 이와 같은 요구조건은 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사가 사용되는 소결광 제조 공정(C)과 관련이 있는데, 소결광 제조 공정(C)에서 사용되는 연료탄인 무연탄의 가격이 증가하게 되어 소결광 제조 공정(C)에 소요되는 비용이 증가하게 되는 현상이 발생할 때에, 소결광 제조 공정(C)에서 사용되는 시작물질인 무연탄을 첨가제 제조 공정(A)에서 생성물질 중 회분을 포함하는 잔사로 대체함으로써 무연탄의 사용량을 감소시키기 위한 회분을 포함하는 잔사의 증가된 필요량이 요구된다. 따라서, 무연탄의 사용량 중 적어도 일부를 대체할 수 있도록 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 회분을 포함하는 잔사가 50중량%를 초과하도록 제조될 수 있도록 원료탄의 총 중량을 기준으로 25 초과 내지 35 이하 중량% 범위의 회분이 포함되는 원료탄이 선택 사용되는 것이다. 이때, 원료탄에 포함되는 회분의 함량이 25 중량% 미만으로 포함되는 원료탄을 사용하는 경우에는 잔사의 생산이 용이하지 않으며, 회분의 함량이 35 중량%를 초과하도록 포함되는 원료탄을 사용하는 경우에는 잔사의 생산이 극히 많아지게 되어 첨가제 제조 공정(A)의 본래 목적인 첨가제 제조의 목적 기능을 상실하여 첨가제의 생산량이 감소될 수 있다.
한편, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질의 요구조건 중 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 중 오일과 코크스 제조 공정(B)의 생산물질 중 타르 및 오일의 혼합 회수량은 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 생산물질 중 오일이 40중량% 초과되는 것이다. 즉, 요구조건 중 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질인 오일과 코크스 제조 공정(B)의 생산물질인 타르 및 오일의 혼합 회수량은 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 생산물질 중 오일이 40중량% 초과할 때의 조건이다. 이때, 첨가제 제조 공정(A)의 생산물질 총합을 100중량%으로 기준으로 하여 오일이 40중량% 초과하는 조건일 경우에, 원료탄은 원료탄의 총 중량을 기준으로 10 내지 25중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택되어 사용될 수 있다. 이와 같은 요구조건은 오일이 사용되는 분야, 예컨대, 제철소 공정 중 오일이 필요한데, 오일이 일반적으로 사용되던 오일보다 증가된 값을 나타낼 때에 오일을 구매하는데 사용하는 비용을 절감하고자 첨가제 제조 공정(A)에서의 생산물질 100중량%를 기준으로 40중량% 이상의 오일을 얻을 수 있는 원료탄을 사용하며, 이는 원료탄의 총 중량을 기준으로 10 이상 내지 25 이하 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택 사용되는 것이다. 이와 같이 회분의 범위가 제어된 원료탄은 첨가제 제조 공정에서 액화 추출 반응의 온도가 증가되어 원료탄의 성분이 오일 성분으로 쉽게 변환될 수 있다.
이는 하기의 [표 1]의 실시예를 통해 설명될 수 있다.
성분 생산물질
중량% 외삽(%) 중량%
휘발분 회분 고정탄소 수분 오일 첨가제 잔사
A 원료탄 45.4 7.9 46.7 17.7 35.6 51.4 13.0
B 원료탄 44.4 13.4 42.2 14.4 42.8 38.3 18.8
C 원료탄 31.7 27.7 40.6 10.3 7.5 39.0 53.5
표 1을 참조하면, A 원료탄은 전술한 회분 함량이 1 내지 10 미만 중량%가 포함되도록 제어된 원료탄으로, 이를 이용하여 첨가제 제조 공정(A)이 수행된 후 생산된 생산 물질은 생산 물질의 총합 100중량%를 기준으로 오일이 35.6중량%, 첨가제 51.4중량% 및 잔사 13.0중량%가 생산된 것을 확인할 수 있다. 이로써, 원료탄에 회분의 함량이 1 내지 10 미만 중량%가 포함된 조건을 만족함에 의해 첨가제 제조 공정(A)에서의 첨가제의 필요량이 50중량%를 초과하여야 하는 요구조건을 만족하는 것을 확인할 수 있다.
또한, B 원료탄은 전술한 회분 함량이 10 내지 25 중량%가 포함되도록 제어된 원료탄으로, 이를 이용하여 첨가제 제조 공정(A)이 수행된 후 생산된 생산물질은 생산 물질의 총합 100중량%를 기준으로 오일이 42.5중량%, 첨가제 38.3중량% 및 잔사 18.8중량%가 생산된 것을 확인할 수 있다. 이로써, 원료탄에 회분의 함량이 10 내지 25 중량%가 포함된 조건을 만족함에 의해 첨가제 제조 공정(A) 에서의 오일의 필요량이 40중량%를 초과하여야 하는 요구조건을 만족하는 것을 확인할 수 있다.
그리고, C 원료탄은 전술한 회분 함량이 25 내지 35 중량%가 포함되도록 제어된 원료탄으로, 이를 이용하여 첨가제 제조 공정(A)이 수행된 후 생산된 생산물질은 생산 물질의 총합 100중량%를 기준으로 오일이 7.5중량%, 첨가제 39.0중량% 및 잔사 53.5중량%가 생산된 것을 확인할 수 있다. 이로써, 원료탄에 회분의 함량이 25 내지 35 중량%가 포함된 조건을 만족함에 의해 첨가제 제조 공정(A)에서의 첨가제의 필요량이 50중량%를 초과하여야 하는 요구조건을 만족하는 것을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 재료 처리 방법에 의하면, 제철소 조업에 포함되는 공정 중 첨가제 제조 공정과 코크스 제조공정 및 소결광 제조 공정을 연동시켜, 상기 첨가제 제조 공정과 코크스 제조공정 및 소결광 제조 공정에서 각각 발생하는 생산물질을 각각의 생산물질이 생산되는 공정을 제외한 다른 공정에 사용하고, 생산물질들을 서로 혼합하여 회수할 수 있어, 각각의 공정에서 생산되는 생산물질들의 처리가 용이하며 제조에 소요되는 소모 비용을 감소시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 첨가제는 코크스 제조 공정의 시작물질로, 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 오일은 코크스 제조 공정의 생산물질 중 오일과 혼합 회수되고, 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사는 소결광 제조 공정의 시작물질 중 연료탄으로 대체되고, 코크스 제조 공정의 생산물질 중 코크스 오븐 가스는 첨가제 제조 공정의 시작물질 중 수소가스로 대체될 수 있기 때문에 각각의 생산물질이 상호 공정간에 연동 사용되지 않음으로써 각각의 원료들을 처리하기 위해 소요되는 비용을 절감시킬 수 있다.
그리고, 상기 공정들이 연동된 상태에서 첨가제 제조 공정(A)에서의 생산물질 중 어느 하나의 요구조건에 따라서 회분의 함량이 제어된 원료탄을 선택하여 사용하여 요구조건을 만족할 수 있어, 제철소 공정에서의 생산물질들의 원료시장 환경 변화와 같은 변수에 따라서 유기적인 대응이 가능하여 제철소 공정의 처리가 용이하게 된다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
A : 첨가제 제조 공정 B : 코크스 제조 공정
C : 소결광 제조 공정

Claims (14)

  1. 서로 연동된,
    코크스 제조를 위한 원료탄에 첨가되며, 원료탄 슬러리와 수소 가스의 액화 추출 반응에 의해 액화된 용해분과 액화되지 않은 불용분을 생산하는 첨가제 제조 공정과;,
    상기 코크스 제조를 위한 원료탄 및 상기 용해분 중 일부를 포함하는 첨가제가 혼합된 혼합물을 건류하여 코크스 및 부산물을 생산하는 코크스 제조 공정; 및
    철광석 및 연료탄의 소결에 의해 소결광을 생산하는 소결광 제조 공정;을 포함하고,
    상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 상기 용해분은 첨가제와 점결성이 없는 오일을 포함하고, 상기 불용분은 회분을 함유하는 잔사를 포함하며, 상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 상기 부산물은 코크스 오븐 가스(COG), 타르(tar) 및 오일(oil)을 포함하며,
    상기 코크스 오븐 가스(COG)는 상기 코크스 제조 공정으로부터 회수되어 상기 첨가제 제조 공정의 시작물질 중 상기 수소 가스로 대체되고,
    상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 상기 오일과 상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 상기 타르 및 오일이 혼합되어 회수되며,
    상기 회분을 함유하는 잔사는 상기 소결광 제조 공정의 시작물질 중 상기 연료탄으로 대체되는 재료 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 첨가제 제조 공정에서 생산되는 생산물질의 요구조건을 확인하는 과정; 및
    상기 요구조건에 따라서 상기 첨가제 제조 공정의 시작물질 중 원료탄을 결정하는 과정;을 포함하며,
    상기 첨가제 제조 공정에서 생산되는 생산물질의 요구조건을 확인하는 과정은,
    상기 첨가제 제조 공정과, 코크스 제조를 위한 코크스 제조 공정 및 소결광 제조를 위한 소결광 제조 공정들이 연동된 상태에서, 상기 첨가제 제조 공정과 상기 코크스 제조 공정 각각의 생산물질이 상기 첨가제 제조 공정, 상기 코크스 제조 공정 및 소결광 제조를 위한 소결광 제조 공정 중 상기 각각의 생산물질이 생산되는 제조 공정을 제외한 다른 제조 공정의 시작물질로 사용되거나, 서로 혼합되어 회수되는 상태에서 수행되며,
    상기 요구조건은 상기 코크스 제조 공정에 사용되는 첨가제의 필요량, 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 오일과 상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 타르 및 오일의 혼합 회수량 및 상기 소결광 제조 공정의 시작물질 중 연료탄의 대체 원료 필요량 중 적어도 어느 하나를 포함하는 재료 처리 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 5 에 있어서,
    상기 요구조건에 따라서 상기 첨가제 제조 공정의 시작물질 중 원료탄을 결정하는 과정은,
    상기 원료탄에 함유된 회분의 함량을 제어하고 결정하는 재료 처리 방법.
  9. 청구항 8 에 있어서,
    상기 요구조건 중 상기 코크스 제조 공정에 사용되는 첨가제의 필요량은,
    상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 첨가제가 50중량% 초과되는 것인 재료 처리 방법.
  10. 청구항 9 에 있어서,
    상기 요구조건이 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 첨가제가 50중량% 초과되는 것인 경우, 상기 원료탄의 총 중량을 기준으로 1 내지 10 미만 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택 사용되는 재료 처리 방법.
  11. 청구항 8 에 있어서,
    상기 요구조건 중 상기 소결광 제조 공정의 시작물질 중 연료탄의 대체 원료 필요량은,
    상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사가 50중량% 초과 되는 것인 재료 처리 방법.
  12. 청구항 11 에 있어서,
    상기 요구조건이 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 생산물질 중 회분을 포함하는 잔사가 50중량% 초과되는 것인 경우, 상기 원료탄의 총 중량을 기준으로 25 초과 내지 35 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택 사용되는 재료 처리 방법.
  13. 청구항 8 에 있어서,
    상기 요구조건 중 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 중 오일과 상기 코크스 제조 공정의 생산물질 중 타르 및 오일의 혼합 회수량은,
    상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 생산물질 중 오일이 40중량% 초과 되는 것인 재료 처리 방법.
  14. 청구항 13 에 있어서,
    상기 요구조건이 상기 첨가제 제조 공정의 생산물질 총합 100중량%를 기준으로 상기 생산물질 중 오일이 40중량% 초과 되는 것인 경우, 상기 원료탄의 총 중량을 기준으로 10 내지 25 중량% 범위의 회분을 포함하는 원료탄이 선택 사용되는 재료 처리 방법.
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