KR101637965B1 - 첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법에 관한 것으로, 알코올 작용기를 갖는 용매와 바인더를 포함하는 첨가제와 원료탄을 마련하는 과정, 원료탄에 첨가제를 투입 및 상호 혼합하는 과정, 원료탄 및 첨가제의 혼합물을 성형탄으로 성형하는 과정 및 성형탄을 가열로로 이송하기 전에 첨가제 내 용매를 회수하는 과정을 포함함으로써, 미분탄 입자와 바인더 간의 혼합을 용이하게 하며 첨가제의 생산비용을 절감시킬 수 있다.
즉, 미분탄에 젖음성을 제공하는 것이 용이한 알코올 작용기를 갖는 용매를 갖는 첨가제를 사용함으로써, 미분탄에서의 분진 억제를 효과적으로 제어할 수 있고, 바인더의 미분탄 입자 사이로의 확산성을 증가시킬 수 있다. 이에, 바인더 간의 응집을 억제할 수 있어 미분탄에 혼합되는 바인더의 사용량 증가를 억제할 수 있고, 미분탄에서의 분진 비산으로 인한 환경문제 및 취급상의 어려움을 해소할 수 있다.
또한, 미분탄의 처리 과정에서 첨가제 내 용매를 회수하는 공정을 수행하여 용매를 재활용함으로써, 첨가제의 생산비용을 절감시킬 수 있다. 이에, 탄재 처리 공정에 소요되는 총 비용의 증가를 억제할 수 있다.

Description

첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법 {Additives and treating method for materials of carbonaceous}

본 발명은 첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미분 입자 사이로의 바인더의 확산성능을 증가시킬 수 있는 첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 코크스를 제조하기 위해서는 여러 종의 석탄을 코크스 오븐에 수용한 뒤 이를 건류시키는 공정을 진행하는데, 코크스 제조에 사용되는 석탄은 코크스의 품질 향상을 위해 건조하는 과정이 요구된다.

이때, 건조 과정을 거쳐 얻어지는 코크스 제조용 건조 석탄 중 집진 더스트 및 미분들은 입도가 500㎛ 미만이며, 이들은 건조 석탄의 5 ~ 30% 까지 발생한다. 이와 같은 미분 석탄은 유성이 높아 사전 처리 없이는 응집하기가 어려우며, 비산이 발생하여 다루기가 어려워 운송 및 공정 활용에 어려움이 발생한다.

이에 종래에는 미분 석탄의 비산을 억제 및 방지하기 위해 미분 석탄에 물을 뿌리는 방법을 사용하였으나, 이는 코크스 품질 향상과 코크스 제조 과정에서 소요되는 소비 열량 저감을 위한 건조 공정 및 석탄의 품질 증가에 반하는 방법이다.

또한, 미분 석탄이 소수성을 띄고 있어, 수분과 함께 미분 석탄에 혼합되는 바인더(binder)는 용이하게 미분 입자 사이로 확산되지 않는다. 이에, 바인더를 미분 석탄 입자 사이로 고르게 확산시키기 위해 다량의 바인더가 사용되며, 단시간 내에 바인더와 미분 석탄이 혼합되는 것이 용이하지 않다.

이는 결과적으로 탄재를 처리하는데 소요되는 비용이 증가되며, 처리가 완료된 탄재의 품질이 저하되는 문제를 야기할 수 있다.

JP 2014-0080523 A JP 2008-0201900 A JP 2007-0023170 A JP 2006-0022156 A JP 2003-0119469 A

본 발명은 미분 입자 사이로 바인더를 고르게 확산시킬 수 있는 첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법을 제공한다.

본 발명은 성형탄의 강도를 증가시킬 수 있는 첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법을 제공한다.

본 발명은 제철소 내 공정에 소모되는 비용을 감소시키며, 공정의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있는 첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 원료탄에 첨가되는 첨가제는 알코올 작용기를 갖는 용매 및 상기 용매에 혼합되어 상기 원료탄 입자 간의 물리적 결합력을 높여주기 위한 바인더를 포함한다.

상기 첨가제는 중량%로, 상기 용매를 10 내지 50wt% 및 상기 바인더를 50 내지 90wt% 포함할 수 있다.

상기 바인더는 타르(tar)계 및 전분을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 탄재 처리 방법은 원료탄 및 첨가제를 마련하는 과정과, 상기 원료탄에 상기 첨가제를 투입 및 상호 혼합하는 과정, 상기 원료탄 및 상기 첨가제의 혼합물을 성형탄으로 성형하는 과정 및 상기 성형탄을 가열로로 이송하기 전에 상기 첨가제 내 용매를 회수하는 과정을 포함한다.

상기 첨가제 내 용매를 회수하는 과정은 상기 혼합물을 성형탄으로 성형하는 과정 이전 및 이후 중 적어도 어느 한 시점에서 수행될 수 있다.

상기 첨가제 내 용매를 회수하는 과정에서 회수된 용매는 상기 첨가제를 제조하는 공정에 재활용될 수 있다.

상기 원료탄에 상기 첨가제를 투입 및 상호 혼합하는 과정에서, 상기 원료탄에는 상기 회수된 용매로 제조된 첨가제 외에 상기 회수된 용매로 제조되지 않은 첨가제를 보충 투입할 수 있다.

상기 용매는 알코올 작용기를 갖는 용액을 포함할 수 있다.

상기 용매의 첨가량은 상기 원료탄의 1 내지 6 중량부일 수 있다.

상기 첨가제 내 바인더의 첨가량은 상기 원료탄의 1 내지 8 중량부일 수 있다.

상기 첨가제 내 용매를 회수하는 과정은 80 내지 90℃에서 수행될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 첨가제 및 이를 이용한 탄재 처리 방법에 의하면, 미분탄의 입자 사이로 용이하게 바인더를 확산시켜, 미분탄 입자와 바인더 간의 혼합을 용이하게 할 수 있다. 이에, 바인더 간의 응집을 억제할 수 있어 미분탄에 혼합되는 바인더의 사용량 증가를 억제할 수 있다.

또한, 미분탄과 바인더의 혼합이 용이하여 혼합시간의 증가를 억제 및 방지할 수 있으므로, 미분탄에서의 분진 비산량을 감소시킬 수 있다. 때문에, 미분탄에서의 분진 비산으로 인한 환경문제 및 취급상의 어려움을 해소할 수 있다.

그리고, 첨가제에 포함되는 알코올 작용기를 갖는 용매는 성형탄의 제작완료 전에 응축 회수하여 첨가제 제조시에 재활용함으로써, 첨가제의 생산비용을 절감시킬 수 있다.

이와 같이, 첨가제의 생산비용이 절감하고, 미분탄 입자 사이로의 바인더의 확산성의 증가는 최종적으로 탄재 처리 공정에 사용되는 비용 증가문제 및 미분탄의 취급 용이성 저하의 문제를 해소할 수 있다. 따라서, 공정의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 첨가제를 이용한 탄재 처리 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 도 1의 탄재 처리 방법을 나타내는 공정도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 첨가제 구성비를 나타내는 도면.
도 4는 종래 및 본 발명의 실시 예에 따른 첨가제를 사용하여 제작된 성형탄의 압축강도를 나타내는 그래프.

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 첨가제 및 탄재 처리 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 첨가제를 이용한 탄재 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2는 도 1의 탄재 처리 방법을 나타내는 공정도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 첨가제 구성비를 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 탄재 처리 방법은 석탄 건조 공정에서 발생하는 미분 석탄(이하, 미분탄)을 코크스 제조 공정에 사용하기 위해 사전 처리하는 방법이다. 이하에서는, 미분탄을 탄재 처리에 사용되는 원료탄으로 지칭할 수 있으며, 미분탄과 원료탄은 동일한 부호 및 의미를 나타낸다.

탄재 처리 방법은 미분탄을 소정 입도를 갖는 성형탄으로 제작하기 위한 방법으로서, 원료탄(A) 및 첨가제(B)를 마련하는 과정과, 원료탄(A)에 첨가제(B)를 투입 및 상호 혼합하는 과정, 원료탄(A) 및 첨가제(B)의 혼합물(C)을 성형탄(D)으로 성형하는 과정 및 성형탄(D)을 가열로로 이송하기 전에 첨가제(B) 내 용매를 회수하는 과정을 포함한다.

즉, 코크스 제조용 석탄의 사전 건류 과정에서는 입도가 500㎛ 미만인 미분탄(A)이 발생하는데, 이는 건류되는 석탄 전체를 기준으로 5 내지 30%까지 발생한다. 이와 같은 미분탄(A)은 유성이 높아서 선처리 없이는 응집하기 어렵고 비산 현상이 쉽게 일어나는 문제가 있다. 이에, 본 발명에서는 미분탄(A)의 응집성 증가 및 비산성 감소 효과를 갖는 첨가제를 제공하며, 미분탄(A)의 처리에 있어 소요되는 비용을 감소시킬 수 있는 탄재 처리 방법을 제공한다.

우선, 처리하기 위한 원료탄(A)과, 원료탄(A)에 혼합될 첨가제(B)를 마련(S100)한다. 여기서, 원료탄(A)은 앞서 설명한 바와 같이 코크스 제조 공정에 사용되는 석탄 중 건조 과정에서 발생한 미분탄(A)이다. 이때, 미분탄(A)은 코크스 제조 공정에 사용되는 석탄의 건류 과정에서 비산되는 것을 집진기와 같은 장치로 포집하여 원료탄 저장빈(10)에 보관하여 마련할 수 있다. 그리고, 첨가제(B)는 미분탄(A)이 마련되는 것과 순서에 상관없이 마련될 수 있으며, 미분탄(A)이 코크스 제조 과정에서 사용되기 위해 성형탄으로 제조되기 전 시점이면 어느 시점에나 제작되어 마련될 수 있다. 이때, 첨가제(B)를 제조하는 방법은 바인더와, 바인더를 슬러리화 하기 위한 알코올 작용기(-OH)를 갖는 용매를 마련한다.

여기서, 바인더는 미분탄(A) 입자 간의 물리적 결합력을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에서는 코크스로부터 부생되는 타르(tar)계 만을 사용하는 것으로 설명하였다. 그러나, 바인더는 전분(예컨대, 녹말)이 사용될 수도 있으며, 미분탄(A)과의 결합이 용이한 점결 성분이 사용될 수도 있다. 이때, 본 발명에서는 후술하는 탄재 처리 과정에서 첨가제에 포함되는 용매를 회수하기 위한 것도 고려하여, 용매와의 분리성이 용이한 바인더를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 용매는 바인더가 미분탄(A) 입자 사이 공간으로 용이하게 확산될 수 있도록 미분탄(A)에 용이하게 젖음성을 제공할 수 있는 것이 사용될 수 있다. 이에, 용매는 알코올 작용기(-OH)를 갖고 상온에서 액체 상태인 용액이 사용되며, 예컨대, 에탄 및 메탄을 포함할 수 있다. 즉, 용매는 물에 대하여 친화력이 부족한 성질(소수성)을 나타내는 코크스 제조용 석탄에 물보다 젖음 특성이 뛰어난 알코올 작용기를 갖는 용액을 사용함으로써, 미분탄 입자 사이로 용이하게 흘러들어갈 수 있다. 이에, 바인더는 미분탄(A) 입자에 용이한 젖음성을 나타내는 용매에 의해서, 미분탄(A) 입자 사이로 용이하게 확산되어 미분탄(A)에 고루 섞일 수 있다.

한편, 바인더는 첨가제의 전체 중량을 기준으로 50 내지 90 중량%가 포함될 수 있으며, 용매는 첨가제의 전체 중량을 기준으로 10 내지 50 중량%가 포함될 수 있다. 바인더가 첨가제의 전체 중량을 기준으로 50 중량% 에 미치지 못하는 값으로 포함되거나, 용매가 첨가제의 전체 중량을 기준으로 50 중량%를 초과하는 값으로 포함되는 경우, 첨가제에 포함되는 용매의 양이 너무 많아 바인더의 함량이 낮아져 미분탄(A)들의 결합력을 증진시키기 위한 바인더의 효과가 감소되는 문제가 발생한다. 또한, 바인더가 첨가제의 전체 중량을 기준으로 90 중량%를 초과하거나, 용매가 첨가제의 전체 중량을 기준으로 10 중량% 미만으로 사용될 경우에는, 바인더가 슬러리화 되지 않거나 바인더 간의 응집 문제가 발생한다. 따라서, 바인더 및 용매는 상기에 제시된 범위를 만족하며 첨가제 제조 공정에 사용될 수 있다.

이처럼, 첨가제 내의 바인더와 용매의 중량%를 고려하여 상호 혼합된 다음의 과정은 일반적으로 성형탄을 제작하기 위해 사용되는 첨가제 제조 공정과 동일하거나 공정상 소요 시간의 차이이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

미분탄(A)과 첨가제(B)의 마련이 완료되면(S100), 미분탄(A)에 첨가제(B)를 투입하여 혼합시킨다(S200). 즉, 미분탄(A)을 코크스 제조에 사용될 수 있는 성형탄(D)으로 제작하여 코크스 설비로의 운송에 앞서, 알코올 작용기를 갖는 용매와 바인더가 혼합된 첨가제(B)와 미분탄(A)을 혼합시켜 혼합물(C)을 마련한다. 이때, 미분탄(A)과 첨가제(B)를 혼합하기 위해 혼합기(20)가 사용될 수 있으며, 예컨대 퍼그밀(Pug mill)이 사용될 수도 있다. 이에, 다수의 미분탄(A)는 첨가제(B)의 용매에 의해 젖음성을 나타내면서, 용매와 함께 미분탄(A)의 입자 사이로 바인더가 확산된다. 따라서, 미분탄(A) 및 첨가제(B)가 섞인 혼합물(C)은 다수의 미분탄(A)이 바인더에 의해 결합된 의사 조립물의 형태이다.

이때, 첨가제(B)는 미분탄(A)의 처리량을 기준으로 1 내지 15 중량부가 투입될 수 있다. 더욱 상세하게는, 첨가제(B)를 구성하는 바인더의 미분탄(A) 내 첨가량은 미분탄(A)의 처리량을 기준으로 1 내지 10 중량부가 포함될 수 있다. 여기서, 바인더의 첨가량이 미분탄의 1중량부 보다 작은 값으로 첨가될 경우에는 바인더에 의한 미분탄의 결합 효과를 얻지 못하고, 바인더의 첨가량이 미분탄의 10 중량부 보다 큰 값으로 첨가될 경우에는 바인더와 용매의 혼합물이 반송되는 과정에서 거쳐가는 각종 장치에 바인더의 부착이 발생하는 문제가 야기될 수 있다. 또한, 바인더로 사용되는 타르를 10중량부의 상한값보다 큰 값의 첨가량으로 마련해 둘 경우에 타르가 상온에 노출됨으로 인해 말랑해지는 특성을 나타내어, 미분탄에 결합 효과를 발현하는 것에 반하는 결과를 얻을 수 있다. 여기서, 바인더의 상한은 10 중량부로 하였으나, 바인더의 사용에 소모되는 비용적 측면을 고려하여 바인더의 상한 첨가량은 미분탄의 8중량부 일수도 있다. 이에, 바인더는 미분탄의 1 내지 8 중량부 범위 내의 첨가량을 갖고 사용되어 첨가제 제조 공정에 소모되는 비용 증가 문제를 야기하지 않으며, 미분탄과의 결합 효과를 증가시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는 바인더의 첨가량을 미분탄을 기준으로 1 내지 5 중량부를 사용하였다.

또한, 알코올 작용기를 갖는 용매의 첨가량은 미분탄(A)의 1 내지 6 중량부가 포함될 수 있다. 이때, 용매의 첨가량이 미분탄(A)의 1중량부 보다 작은 값으로 첨가될 경우에는 처리하고자 하는 미분탄(A) 전체에 젖음성을 제공하는 것이 용이하지 않다. 또한, 용매의 첨가량이 6 중량부 보다 큰 값으로 첨가될 경우에는 이후 처리과정에서 사용된 용매를 제거하는데 소요되는 시간이 증가하여 탄재 처리 과정에 소모되는 비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 여기서, 용매의 상한은 미분탄의 6중량부로 하였으나, 용매의 사용에 소모되는 비용적 측면을 더욱 고려하여 용매의 상한 첨가량은 미분의 3 중량부 일수도 있다. 이에, 용매는 미분탄의 1 내지 3 중량부 범위 내의 첨가량을 갖고 사용되어, 첨가제 제조 공정에 소모되는 비용 증가 문제를 해소하며, 미분탄 입자 사이로 용이하게 바인더를 확산시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는 용매의 첨가량을 미분탄을 기준으로 1 중량부를 사용하였다.

이후, 혼합물(C)은 성형기(30)를 통해 일정 크기를 갖는 성형탄(D)으로 성형된다(S300). 이때, 성형기(30)는 예를 들면, 일반적으로 공지되어 있는 롤 성형기에 의해 일정 압력으로 혼합물을 가압 성형할 수 있는 것이 사용될 수 있다. 이와 같이 알코올 작용기(-OH)를 갖는 용매와 바인더를 혼합하여 제조된 첨가제는 소수성의 미분탄 입자에 젖음 특성이 일반적인 물에 비해 우수하여 미분탄의 비산 먼지를 효율적으로 침적한다. 그리고, 미분탄의 입자 사이로 바인더의 용이 및 고른 확산을 도모하여 미분탄과 바인더가 고르게 혼합할 수 있도록 한다. 때문에, 미분탄 사이에 고루 바인더가 확산되어 미분탄들의 결합력이 증가하게 되어 성형탄의 강도가 증가하게 된다.

이처럼 제작된 성형탄(D)은 코크스 제조 설비로 이송되어(S400), 다양한 다른 종류의 탄재들과 혼합되어 코크스 제조 과정을 거쳐 코크스로 제조된다.

미분탄 입자 사이로의 바인더 확산성을 증가시킬 수 있는 알코올 작용기(-OH)를 갖는 용매를 포함한 첨가제의 사용과 함께, 상기 탄재의 처리 과정(S100, S200, S300, S400) 중 성형탄(D)이 코크스 제조 설비로 이송 전에는 첨가제(B)에 사용된 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 과정(S500A, S500B)이 수행된다.

즉, 첨가제 내 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 과정은 미분탄과 첨가제의 혼합물(C)을 성형탄(D)으로 성형하는 과정 이전(S500A) 및 이후(S500B) 중 적어도 어느 한 시점에서 수행될 수 있다. 첨가제 내 용매를 회수하는 이유로는, 알코올 작용기를 갖는 용매가 일반적인 용매(물)와 비교하여 상대적으로 고가이기 때문에 미분탄을 처리할 때마다 새로운 알코올 작용기를 갖는 용매를 사용함으로 인한 비용 증가 문제를 해결하기 위함이다. 이때, 첨가제 내 용매를 회수하지 않고 사용할 경우에는 알코올 작용기를 갖는 용매에 소모되는 비용이 점차적으로 늘어나며, 이는 결과적으로 탄재를 처리하는 총 비용의 증가로 연결될 수 있다.

여기서, 미분탄과 첨가제의 혼합물(C)을 양생하는 것으로부터 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 것과(S500A), 혼합물(C)을 성형한 후 제작된 성형탄(D)을 양생하는 것으로부터 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 것(S500B) 중 어느 방법을 선택할지는 한정적으로 조건이 제시되지 않는다. 이는 당업자가 어느 한 방법을 선택하여(S500A, S500B 중 어느 한 방법) 수행되거나, 일정 시간을 갖는 양생 시간을 적절히 분할하여 두 방법(S500A, S500B) 모두 적용하여 수행될 수 있다.

그러나, 미분탄과 첨가제의 혼합물(C)을 양생하는 것으로부터 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 것과(S500A), 혼합물(C)을 성형한 후 제작된 성형탄(D)을 양생하는 것으로부터 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 것(S500B)이 복합적으로 수행될 경우에는, 단일적으로 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 것보다 증가된 시간이 소요될 수 있다.

따라서, 미분탄과 첨가제의 혼합물(C)을 양생하는 것으로부터 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 것과(S500A), 혼합물(C)을 성형한 후 제작된 성형탄(D)을 양생하는 것으로부터 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하는 것(S500B)이 바람직할 수 있다.

더욱이, 알코올 작용기를 갖는 용매는 미분탄과 첨가제의 혼합물(C)을 양생하는 과정(S500A)만을 통해 회수되는 것이 더욱 바람직할 수도 있다. 이는 혼합물(C) 상태에서는 아직 성형기(30)에서 일정 크기를 갖도록 성형이 이루어진 상태가 아니기 때문에 성형탄(D) 상태보다 미분탄 입자간의 결합력이 강하지 않다. 또한, 혼합물(C) 상태에서 혼합물(C)에 포함된 용매를 증발시키더라도, 양생 이후에 수행되는 성형 과정에서의 성형 비용이성 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 혼합물(C)을 양생하는 과정(S500A)으로 용매를 회수하는 과정은 미분탄 입자 사이로 흘러들어간 용매를 용이하게 회수할 수 있는 방법이다.

이때, 상기에 언급한 바와 같이 혼합물(C)에서의 용매의 회수가 성형탄(D)에서의 용매 회수보다 용이할 수 있기 때문에, 성형탄(D)을 양생하는 과정(S500B)은 혼합물(C)을 양생하는 과정(S500A)보다 증가된 양생시간을 갖고 수행될 수 있다.

이와 같이 첨가제 내 용매를 회수하는 과정은 혼합물 또는 성형탄(이하, 처리물)을 첨가제 내 용매의 비점 온도인 80 내지 90℃ 범위의 온도로 설정된 양생기(40)에서 처리물에 포함된 용매의 증발이 90% 이상 증발될 때까지 양생시간을 설정한다. 이에, 증발된 용매를 재응축하여 회수할 수 있다. 이때, 증발된 용매를 재응축하는 방법으로는 기화된 기체를 재응축할 수 있는 다양한 장치가 양생기(40)에 연결됨으로써, 양생기(40)로부터 기화된 기체를 전달받아 재응축된 용매를 회수할 수 있다.

이처럼, 회수된 용매는 첨가제 제조 공정에 재활용되며, 용매가 재활용됨에 의해 첨가제 제조 공정에서 용매의 사용에 의한 비용 증가가 요구되지 않는다. 그리고, 산업환경의 상황에 따라서 용매의 구입가격이 큰폭으로 증가하더라도 재활용된 용매를 사용하기 때문에 첨가제 제조 공정에 사용되는 용매를 100% 구매하는 것이 요구되지 않기 때문에 용매의 구매가격 증가와 비례하며 탄재 처리 비용이 증가하는 것을 억제 및 방지할 수 있다.

한편, 미분탄(A)과 첨가제(B)를 투입 및 상호 혼합하는 과정(S200)은 전술한 양생 과정(S500A, S500B)을 통해 회수된 용매를 재활용하여 제작된 첨가제(이하, 제1 첨가제) 외에 회수된 용매를 재활용하여 제작되지 않은 첨가제(이하, 제2 첨가제)를 보충 투입함으로써 수행될 수 있다.

이는, 우선 탄재 처리 공정의 초기에는 미분탄(A)에 첨가되는 첨가제(B)가 모두 제2 첨가제인 상태로 미분탄(A)에 투입된다. 그러나, 탄재 처리가 진행되면서 용매가 회수되면, 다음 탄재 처리 공정에서부터는 제1 첨가제가 사용될 수 있게 된다. 따라서, 미분탄(A)과 첨가제(B)를 투입 및 상호 혼합하는 과정(S200)은 제1 첨가제와 제2 첨가제가 혼합되어 사용될 수 있는 것이다.

이때, 제1 첨가제 외에 제2 첨가제가 보충 투입되는 것은, 양생 과정(S500A, S500B)을 통해서 회수된 용매로 제작된 제1 첨가제가 탄재 처리 공정에서 통상적으로 처리하는 미분탄(A)의 처리에 사용되는 첨가제만큼으로 제작될 수 없기 때문이다. 즉, 양생 과정(S500A, S500B)을 통해서 회수된 용매는 처리물에 사용된 용매의 전부(100%)가 회수될 수 없을 수도 있기 때문에, 제1 첨가제만 사용하는 경우에는 전 공정에서 처리했던 미분탄의 처리량보다 적은 양의 미분탄을 처리해야할 수도 있다. 이에, 회수되 용매가 아닌 새 용매를 사용하여 전 공정에서 처리했던 미분탄의 처리량을 처리할 수 있는 첨가제를 제작하여 미분탄에 첨가제를 투입하여 혼합하는 과정(S200)에서 첨가제를 보충 투입할 수 있다(S250).

이하에서는, 도 4 및 표 1을 참조하여 전술한 첨가제 및 탄재 처리 방법으로 제작된 성형탄과 종래의 성형탄의 압축강도 결과에 대해서 살펴보기로 한다. 도 4는 종래 및 본 발명의 실시 예에 따른 첨가제를 사용하여 제작된 성형탄의 압축강도를 나타내는 그래프이다.

	첨가제 투입 (○/×)	첨가제 투입(중량부)		미분탄 분진 비산 (○/×)	최대 압축강도 (kgf/ea)
		용매	바인더
비교예1	×	-	-	○	13
비교예2	○	1	-	×	10.5
비교예3	○	5	-	×	15.5
비교예4	○	10	-	×	5.5
비교예5	○	-	1	○	16.5
비교예6	○	-	5	○	13
비교예7	○	-	10	○	6.5
실시예1	○	1	1	×	21.5
실시예2	○	1	5	×	30

여기서, 첨가제 투입량은 사용되는 미분탄의 총 사용량을 기준으로 중량부로 투입되는 용매 및 바인더의 투입량을 의미한다. 그리고, 비교예1은 미분탄에 첨가제를 투입하지 않고 제작된 성형탄을 나타내며, 비교예2 내지 비교예4는 미분탄에 첨가제로 용매만 투입하여 제작된 성형탄을 나타내며, 비교예5 내지 비교예 7은 미분탄에 첨가제로 바인더만 투입하여 제작된 성형탄을 나타낸다. 한편, 실시예 1 및 실시예 2는 첨가제로 용매와 바인더를 모두 사용하여 제작된 성형탄을 나타낸다.

[비교예 1]

비교예 1은 미분탄에 첨가제로 용매 및 바인더가 사용되지 않았기 때문에 미분탄의 처리시 분진 비산 현상이 발생하였으며, 성형탄의 최대 압축강도가 실시예 1 및 실시예 2의 성형탄의 압축강도보다 큰 폭으로 작은 값을 갖는 것을 알 수 있다.

[비교예 2 ~ 비교예 4]

비교예 2 내지 비교예 4에는 첨가제로 바인더는 사용하지 않고 알코올 작용기를 갖는 용매만 미분탄과 혼합하여 성형탄으로 제작하였다. 이에, 비교예 2 내지 비교예 4의 미분탄 처리 과정에서 미분탄 분진 비산 현상은 발생되지 않았으나, 미분탄의 결합력을 증가시키기 위한 바인더가 첨가되지 않았기 때문에 성형탄의 최대 압축강도가 실시예 1 및 실시예 2에 대해 작은 압축강도 값을 갖는 것을 알 수 있다.

[비교예 5 ~ 비교예 7]

비교예 5 내지 비교예 7에는 첨가제로 용매는 사용하지 않고 타르계 바인더만 미분탄과 혼합하여 성형탄으로 제작하였다. 이에, 비교예 5 내지 비교예 7의 미분탄 처리 과정에서 미분탄 분진 비산 현상이 발생하였다. 이때, 비교예 5 내지 비교예 7의 성형탄은 미분탄의 결합력을 증가시키기 위한 바인더는 첨가되었으나, 이를 미분탄 입자들 사이로 확산시키기 위한 용매가 사용되지 않았다. 이에, 실시예1 및 실시예 2의 성형탄에 비해 미분탄 입자들 사이로의 바인더의 확산이 제대로 이루어 지지 않아 동일한 바인더 첨가량을 갖더라도 실시예 1 및 실시예 2의 성현탄의 최대 압축강도보다, 비교예 5 및 비교예 6의 성형탄의 최대 압축강도가 낮은 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.

[실시예 1 및 실시예 2]

실시예 1 및 실시예 2에는 첨가제로 알코올 작용기를 갖는 용매와 타르계 바인더의 혼합으로 구성된 첨가제를 미분탄과 혼합하여 제작된 성형탄을 나타낸다. 이에, 실시예 1 및 실시예 2 의 미분탄 처리 과정에서는 용매에 의해 미분탄 분진이 비산이 발생하지 않는 효과를 얻는다. 또한, 용매는 미분탄에 젖음성이 좋은 알코올 작용기를 갖는 용액이므로, 타르계 바인더가 미분탄들 입자 사이로 용이 및 고르게 확산할 수 있는 효과를 얻는다. 따라서, 실시예 1 및 실시예 2는 비교예 1 내지 비교예 7에 제시된 성형탄들의 최대 압축강도 값보다 큰 압축강도 값을 나타낼 수 있는 것을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 미분탄을 처리할 때 알코올 작용기를 갖는 용매를 바인더와 혼합한 첨가제를 사용함으로써, 미분탄의 비산을 용이하게 다룰 수 있다. 그리고, 바인더의 사용량을 증가시키지 않고도 종래보다 미분탄의 응집성을 증가시킬 수 있다. 이는, 첨가제에 사용되는 용매가 소수성의 미분탄에 젖음 특성이 물보다 증가된 알코올 작용기(-OH)를 갖는 용액을 사용하기 때문이다. 즉, 알코올 작용기를 갖는 용매는 미분탄에 젖음성을 용이하게 제공할 수 있어, 미분탄의 비산을 용이하게 다룰 수 있다. 그리고, 알코올 작용기를 갖는 용매는 미분탄들 입자 사이로 용이하게 흘러들어갈 수 있어, 용매와 함께 미분탄에 혼합되는 바인더가 용매의 이동에 따라 미분탄들 입자 사이로 용이하게 확산될 수 있다. 이에, 바인더가 미분탄들 입자 사이로 고르게 확산될 수 있어, 미분탄의 응집성을 증가시킬 수 있다.

한편, 본 발명에서는 미분탄을 처리할 때에 첨가제에 사용된 알코올 작용기를 갖는 용매를 회수하여, 첨가제에 재활용되도록 한다. 이에, 첨가제에 사용되는 용매를 구입하기 위해 소모되던 비용이 회수된 용매만큼이 절감됨으로써, 미분탄을 처리할 때 소모되는 총 비용이 증가되는 것을 억제할 수 있다.

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 : 원료탄 B : 첨가제
C : 혼합물 D : 성형탄
10 : 원료탄 저장빈 20 : 혼합기
30 : 성형기 40 : 양생기
60 : 가열로

Claims (11)

1. 석탄 건조 공정에서 발생하는 미분탄에 첨가되는 첨가제로서,
   알코올 작용기를 가지며, 상기 미분탄 입자 사이로 확산되는 용매; 및
   상기 용매에 혼합되어 상기 미분탄 입자 간의 물리적 결합력을 높여주기 위한 바인더;를 포함하며,
   상기 첨가제는 중량%로, 상기 용매를 10 내지 50wt% 및 상기 바인더를 50 내지 90wt% 포함하며,
   상기 용매의 상기 미분탄 내 첨가량은 상기 미분탄의 1 내지 6 중량부이며,
   상기 용매는 상기 미분탄과 상기 첨가제의 혼합물을 성형탄으로 성형하기 이전 및 이후 중 적어도 어느 한 시점에 회수되는 첨가제.
2. 삭제
3. 청구항 1 에 있어서,
   상기 바인더는 타르(tar)를 포함하는 첨가제.
4. 석탄 건조 공정에서 발생하는 미분탄을 마련하는 과정;
   알코올 작용기를 가지며, 상기 미분탄 입자 사이로 확산되는 용매 및 상기 용매에 혼합되어 상기 미분탄 입자 간의 물리적 결합력을 높여주기 위한 바인더를 중량%로, 각각 10 내지 50wt% 및 50 내지 90wt% 포함하는 첨가제를 마련하는 과정;
   상기 미분탄에, 상기 용매를 상기 미분탄의 1 내지 6중량부로 첨가된 첨가제를 투입 및 상호 혼합하여 혼합물을 마련하는 과정;
   상기 혼합물을 성형탄으로 성형하는 과정;
   상기 성형탄을 가열로로 이송하기 전에 상기 첨가제 내 용매를 회수하는 과정;을 포함하며,
   상기 첨가제 내 용매를 회수하는 과정은, 상기 혼합물을 성형탄으로 성형하는 과정 이전 및 이후 중 적어도 어느 한 시점에서 수행되는 탄재 처리 방법.
5. 삭제
6. 청구항 4 에 있어서,
   상기 첨가제 내 용매를 회수하는 과정에서 회수된 용매는 상기 첨가제를 제조하는 공정에 재활용되는 탄재 처리 방법.
7. 청구항 6 에 있어서,
   상기 미분탄에 상기 첨가제를 투입 및 상호 혼합하는 과정에서,
   상기 미분탄에는 상기 회수된 용매로 제조된 첨가제 외에 상기 회수된 용매로 제조되지 않은 첨가제를 보충 투입하는 탄재 처리 방법.
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 4 에 있어서,
    상기 첨가제 내 바인더의 첨가량은 상기 미분탄의 1 내지 8 중량부인 탄재 처리 방법.
11. 청구항 4 에 있어서,
    상기 첨가제 내 용매를 회수하는 과정은 80 내지 90℃에서 수행되는 탄재 처리 방법.

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