KR101674889B1 - 성형탄 제조 방법 및 그 제조 장치 - Google Patents

Abstract

환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 용융가스화로에 연결되고 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법을 제공한다. 성형탄의 제조 방법은 i) 미분탄을 제공하는 단계, ii) 당밀을 제공하는 단계, iii) 원당 용액을 제공하는 단계, iv) 미분탄에 당밀과 원당 용액을 첨가한 혼합물을 제공하는 단계, 및 v) 혼합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계를 포함한다.

Description

성형탄 제조 방법 및 그 제조 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR COAL BRIQUETTES}

본 발명은 성형탄 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 성형탄의 냉간 강도와 열간 강도를 향상시키면서 제조 비용을 절감할 수 있는 성형탄 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.

용융환원제철법에서는 철광석을 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.

일반적으로, 성형탄은 석탄과 바인더를 혼합하여 제조된다. 이 경우, 바인더로서 당밀이 사용된다. 당밀의 성분은 산지에 따라 다르고, 제당 제조 공정에 따라 그 성분을 제어하기 어렵다. 따라서 당밀을 바인더로 사용하여 성형탄을 제조하는 경우, 성형탄의 품질을 일정하게 제어할 수 없다. 특히, 높은 수분을 가지는 당밀을 사용하는 경우, 성형탄의 품질이 저하된다.

원당 용액과 당밀을 함께 사용하여 냉간 강도와 열간 강도를 향상시키면서 제조 비용을 절감할 수 있는 성형탄 제조 방법을 제공하고자 한다. 또한, 전술한 성형탄의 제조 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에서는 i) 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 ii) 용융가스화로에 연결되고, 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법을 제공한다. 성형탄의 제조 방법은 i) 미분탄을 제공하는 단계, ii) 당밀을 제공하는 단계, iii) 원당 용액을 제공하는 단계, iv) 미분탄에 당밀과 원당 용액을 첨가한 혼합물을 제공하는 단계, 및 v) 혼합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계를 포함한다.

원당 용액을 제공하는 단계에서, 원당 용액은 35wt% 내지 85wt%의 원당을 포함할 수 있다. 좀더 구체적으로, 원당 용액은 65wt% 내지 85wt%의 원당을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법은 당밀을 제공하는 단계 전에 미분탄에 경화제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 혼합물을 제공하는 단계에서, 당밀과 원당 용액은 각각 별개로 미분탄에 첨가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법은 당밀을 제공하는 단계 전에 미분탄에 경화제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 혼합물을 제공하는 단계에서, 당밀과 원당 용액은 사전 혼합되어 미분탄에 첨가될 수 있다. 원당이 당밀측으로 이송되어 당밀과 혼합되면서 원당 용액으로 제조된 후 미분탄에 첨가될 수 있다. 미분탄에 경화제를 첨가하는 단계에서, 경화제는 생석회, 소석회, 탄산칼슘, 시멘트, 벤토나이트, 클레이(clay), 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다.

원당 용액을 제공하는 단계는, i) 70℃ 내지 120℃의 스팀으로 원당을 용융시켜 용융액을 제공하는 단계, 및 ii) 용융액에 물을 첨가하여 60℃ 내지 70℃에서 교반하여 원당 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 원당 용액을 제공하는 단계는 원당 용액에 물을 첨가하여 원당 용액의 농도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. 원당 용액을 제공하는 단계는, i) 물을 주입하면서 사탕수수를 분쇄하는 단계, ii) 분쇄된 사탕수수를 착즙하여 사탕수수 주스를 제공하는 단계, 및 iii) 사탕수수 주스의 불순물을 제거하고 사탕수수 주스를 농축하여 사탕수수 시럽을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 사탕수수 시럽이 원당 용액으로 제공될 수 있다. 사탕수수 주스를 제공하는 단계에서, 사탕수수 주스에 함유된 고형분의 양은 10wt% 내지 30wt%일 수 있다. 사탕수수 시럽을 제공하는 단계에서, 사탕수수 시럽에 함유된 고형분의 양은 50wt% 내지 70wt%일 수 있다.

환원로는 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로일 수 있다. 성형탄을 제공하는 단계에서, 원당 용액의 양은 성형탄의 3 중량부 내지 10 중량부일 수 있다. 원당 용액의 양은 성형탄의 3 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 당밀의 양은 혼합물의 5 중량부 내지 15 중량부이고, 원당 용액의 양은 당밀의 양 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄 제조 장치는, i) 원당 용액을 저장하도록 적용된 하나 이상의 원당 용액 저장조, ii) 미분탄을 저장하도록 적용된 미분탄 저장조, iii) 당밀을 저장하도록 적용된 당밀 저장조, iv) 원당 용액 저장조, 미분탄 저장조 및 당밀 저장조와 각각 연결되어 원당 용액, 미분탄 및 당밀을 공급받아 혼합물을 제조하도록 적용된 믹서, 및 v) 믹서와 연결되어 혼합물을 공급받아 압축하는 한 쌍의 롤러들을 포함한다.

원당 용액 저장조는, i) 케이싱, ii) 케이싱내에 위치하고, 원당 용액 저장조의 길이 방향으로 길게 뻗은 이송 스크류, 및 iii) 케이싱과 연통되어 케이싱내에 스팀을 공급하도록 적용된 스팀 공급관을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄 제조 장치는 i) 원당을 공급하는 원당 저장조, 및 ii) 원당 저장조와 원당 용액 저장조를 상호 연결하고, 원당을 사전 교반하면서 이송하는 예비 혼합기를 더 포함할 수 있다.

예비 혼합기는 수평 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 하나 이상의 원당 용액 저장조는 상호 이격 설치된 한 쌍의 원당 용액 저장조들을 포함하고, 예비 혼합기는 한 쌍의 원당 용액 저장조들에 각각 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄 제조 장치는 원당 용액 저장조와 연결되고, 급수 라인을 구비한 원당 용액 농도 조절기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄 제조 장치는 i) 원당을 저장하도록 적용된 원당 저장조, ii) 당밀을 저장하고, 원당 저장조와 연결되어 원당을 공급받고, 당밀 저장조 내에 열선 코일이 설치되어 당밀과 원당을 가열 용융하도록 적용된 당밀 저장조, iii) 미분탄을 저장하도록 적용된 미분탄 저장조, iv) 미분탄 저장조 및 당밀 저장조와 각각 연결되어 원당, 당밀 및 미분탄을 공급받아 혼합물을 제조하도록 적용된 믹서, 및 v) 믹서와 연결되어 혼합물을 공급받아 압축하는 한 쌍의 롤러들을 포함한다.

성형탄 제조시 바인더로서 원당 용액을 사용하여 성형탄의 열간 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 원당 용액과 당밀을 바인더로 함께 사용하여 성형탄의 제조 비용을을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예 내지 제4 실시예에 따른 성형탄 제조 장치의 개략적인 도면들이다.
도 6은 도 1의 원당을 제공하기 위한 원당 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 7 및 도 8은 각각 도 2 내지 도 5의 성형탄 제조 장치를 포함하는 용철제조장치의 개략적인 도면이다.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

여기서 사용되는 전문 용어는 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 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 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 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 성형탄의 제조 방법의 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 성형탄의 제조 방법을 다양하게 변형할 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 성형탄의 제조 방법은 미분탄을 제공하는 단계(S10), 당밀을 제공하는 단계(S20), 원당 용액을 제공하는 단계(S30), 미분탄에 경화제를 첨가하는 단계(S40), 미분탄에 당밀과 원당 용액을 첨가한 혼합물을 제공하는 단계(S50), 그리고 혼합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계(S60)를 포함한다. 이외에, 성형탄의 제조 방법은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다.

먼저, 단계(S10)에서는 미분탄을 제공한다. 원료탄으로서 미분탄을 사용한다. 미분탄은 사전에 수분을 혼합하여 미분탄에 혼합된 수분의 양을 2wt% 내지 12wt%로 유지한다. 미분탄에 혼합된 수분의 양을 전술한 범위로 조절하는 경우, 수분이 미분탄 입자의 기공을 막아줄 수 있다. 그 결과, 후속 공정에서 혼합되는 경화제와 바인더가 미분탄 입자내로 침투하지 못하고 미분탄 입자 외부에 존재하므로, 미분탄 입자들 상호간에 잘 결합되어 성형탄의 냉간 강도를 효율적으로 향상시킬 수 있다.

다음으로, 단계(S20)에서는 당밀을 제공한다. 당밀은 사탕무우 또는 사탕수수에서 사탕을 뽑아내고 남은 흑색 또는 황토색의 즙액이다. 당밀은 사탕수수로부터 원당을 생산하는 공정에서 발생하는 최종 부산물이다. 당밀을 바인더로 사용하여 우수한 냉간 강도를 가지는 성형탄을 제조할 수 있다.

단계(S30)에서는 원당 용액을 제공한다. 원당 용액은 사탕수수 시럽을 사용하거나 원당을 물에 용해하여 사용할 수 있다. 원당 용액은 35wt% 내지 85wt%의 원당을 포함할 수 있다. 원당의 양이 너무 적은 경우, 성형탄의 냉간 강도 및 열간 강도가 저하될 수 있다. 또한, 원당의 양이 너무 많은 경우, 성형탄의 성형성이 저하되거나 제조비가 상승한다. 따라서 원당의 양을 전술한 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는, 원당 용액은 65wt% 내지 85wt%의 원당을 포함할 수 있다. 원당 용액의 온도는 10℃ 내지 80℃일 수 있다. 원당 용액의 온도가 너무 높은 경우, 원당이 열화될 수 있다. 또한, 원당 용액의 온도가 너무 낮은 경우, 그 흐름성이 저하될 수 있다. 따라서 원당 용액의 온도를 전술한 범위로 조절한다.

그리고 원당 용액의 점도는 1cp 내지 60000cp로 조절할 수 있다. 원당 용액의 점도가 너무 높은 경우, 흐름성이 좋지 않아 성형탄의 제조 공정 효율이 저하된다. 따라서 원당 용액의 점도를 전술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

성형탄 제조시 원당 용액은 경화제와의 당산염 반응에 의해 냉간 강도를 향상시킨다. 따라서 원당 용액을 바인더로서 미분탄에 첨가하여 성형탄을 제조하는 경우, 성형탄의 물성을 향상시킬 수 있다. 또한, 원당 용액을 바인더로 사용하는 경우, 성형탄의 냉간 강도가 향상되므로, 바인더로서 사용하는 당밀의 사용량을 좀더 줄일 수도 있다.

단계(S40)에서는 미분탄에 경화제를 첨가한다. 경화제로서 생석회, 소석회, 탄산칼슘, 시멘트, 벤토나이트, 클레이(clay), 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산 또는 황산 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 CaO를 사용하여 우수한 냉간 강도 및 열간 강도를 가지는 성형탄을 제조할 수 있다. 경화제의 양은 미분탄의 0.1 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 경화제의 양을 전술한 범위로 조절함으로써 성형탄의 냉간 강도를 크게 향상시킬 수 있다. 한편, 도 1에는 단계(S40)가 포함되는 것으로 도시하였지만, 경우에 따라 단계(S40)를 생략할 수도 있다.

단계(S50)에서는 미분탄에 당밀과 원당 용액을 첨가한 혼합물을 제공한다. 단계(S50)의 공정 시간과 단계(S40)의 공정 시간은 동일하게 유지할 수 있다.

마지막으로, 단계(S60)에서는 혼합물을 성형하여 성형탄을 제공한다. 예를 들면, 상호 반대 방향으로 회전하는 쌍롤들 사이에 혼합물을 장입하여 성형탄을 제조할 수 있다. 여기서, 원당 용액의 양은 성형탄의 3 중량부 내지 10 중량부일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 원당 용액의 양은 성형탄의 3 중량부 내지 5 중량부일 수 있다. 원당 용액의 양이 너무 많은 경우, 성형탄의 제조 비용이 상승할 수 있다. 또한, 원당 용액의 양이 너무 적은 경우, 성형탄의 열간 강도 및 냉간 강도가 저하될 수 있다. 따라서 원당 용액의 양을 전술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

한편, 당밀의 양은 혼합물의 5 중량부 내지 15 중량부일 수 있다. 바인더로서 당밀을 원당 용액으로 대체할 수 있으므로, 원당 용액의 양은 당밀의 양 이하인 것이 바람직하다. 원당 용액의 양이 당밀의 양에 비해 너무 많은 경우, 성형탄의 성형성이 저하될 수 있다. 따라서 당밀의 양을 전술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

성형탄은 3℃ 내지 300℃에서 제조할 수도 있다. 성형후 전술한 온도 범위에서 성형탄을 경화할 경우 성형탄의 및 냉간강도가 우수하다. 성형탄은 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되면서 용융가스화로에 장입된 환원철을 용융시킨다. 환원철은 용융되어 용철로 제조된다. 환원로는 용융가스화로와 연결되어 환원 가스를 공급받아서 철광석을 환원철로 변환한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 성형탄 제조 장치(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 성형탄 제조 장치(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 성형탄 제조 장치(100)를 다른 형태로도 변형할 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 성형탄 제조 장치(100)는 원당 저장조(10), 미분탄 저장조(20), 경화제 저장조(30), 당밀 저장조(40), 예비 혼합조(50), 믹서(60), 그리고 한 쌍의 롤러들(70)을 포함한다. 이외에, 필요에 따라 성형탄 제조 장치(100)는 다른 장치들을 더 포함할 수 있다.

원당 저장조(10)에는 원당이 저장된다. 원당은 원당 저장조(10)와 연결된 당밀측, 즉 당밀 저장조(40)로 이송되어 당밀과 혼합 교반되면서 당밀 저장조(40)에 설치된 열선 코일(401)에 의해 당밀과 함께 가열 용융된다. 따라서 당밀이 저장된 당밀 저장조(40)에서 원당 용액을 제조할 수 있다. 한편, 도 2에는 도시하지 않았지만, 워터 재킷을 당밀 저장조(40) 주위에 설치하여 간접 가열한다.

당밀 저장조(40)에는 당밀이 저장된다. 이와는 달리, 당밀을 외부에서 보관한 후, 성형탄 제조시에만 적절한 양의 당밀을 당밀 저장조(40)에 공급하여 사용할 수도 있다. 미분탄 저장조(20)에 저장된 미분탄은 경화제 저장조(30)에 저장된 경화제와 예비 혼합조(50)에서 균일하게 혼합된다.

예비 혼합조(50)에서 경화제가 첨가된 미분탄은 믹서(60)에 공급되고, 당밀 저장조(40)에서 공급된 당밀, 원당 용액과 함께 혼합된다. 여기서, 당밀과 원당 용액은 각각 경화제와 당산염 반응 및 카라멜화 반응을 일으킨다. 미분탄, 당밀 및 원당 용액을 혼합하여 제조한 혼합물을 믹서(60)와 연결된 한 쌍의 롤러들(70)에 공급하여 압축하고, 그 결과로서 제조한 성형탄의 냉간 강도를 향상시킬 수 있다. 원당만 사용할 수도 있고, 당밀과 혼용하여 저렴하게 사용할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 성형탄 제조 장치(200)를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 성형탄 제조 장치(200)는 도 2의 성형탄 제조 장치(100)와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 원당 저장조(10)에 저장된 원당은 원당 용액 저장조(42)에 공급되어 원당 용액으로 제조된다. 이를 위하여 원당 용액 저장조(42)는 케이싱(421), 스팀 공급관(423) 및 이송 스크류(425)를 포함한다. 케이싱(421)은 연직 방향으로 길게 뻗은 형상을 가진다. 케이싱(421)은 강재 등으로 제조하여 그 내구성을 확보할 수 있다. 이송 스크류(425)는 케이싱(421) 내에 위치한다. 이송 스크류(425)는 원당 용액 저장조(42)의 길이 방향, 즉 연직 방향을 따라 길게 뻗은 축 주위로 연속 형성된 블레이드를 포함한다. 원당 용액 저장조(42)의 온도는 60℃ 내지 65℃로 유지된다. 따라서 원당 용액 저장조(42)에서 원당 용액을 효율적으로 제조할 수 있다.

이송 스크류(425)는 원당 용액 저장조(42)의 상부에서 장입되는 원당과 스팀 공급관(421)을 통하여 공급되는 스팀을 균일 혼합한다. 이송 스크류(425)는 균일 혼합에 의해 원당 용액을 제조한 후 원당 용액 저장조(42)의 하부로 이송한다. 이송 스크류(425)와 함께 스팀을 이용하므로, 또한, 원당을 효율적으로 용융시킬 수 있고, 중력에 의해 원당이 가라앉아 발생하는 불균일 문제를 해소할 수 있다. 스팀은 100℃ 내지 120℃의 온도를 가지므로, 원당을 잘 용융시켜 원당 용액을 제조할 수 있으며 원당이 열분해되어 수지화되지 않는다. 스팀 공급관(423)은 원당 용액 저장조(42)의 길이 방향을 따라 상호 이격되어 케이싱(421)과 연통된다. 도 3의 화살표 방향으로 원당 용액 저장조(42)에서는 스팀을 케이싱(421)내에 균일하게 공급할 수 있다. 그 결과, 원당 용액 저장조(42)에서 균일한 농도를 가진 원당 용액을 제조할 수 있다.

원당 용액 저장조(42)에서 제조된 원당 용액은 믹서(60)로 공급된다. 한편, 당밀은 당밀 저장조(43)로부터 믹서(60)로 공급된다. 여기서 당밀은 원당 용액과 별개로 미분탄에 첨가되어 믹서(60)에서 혼합물로 제조된다. 별개의 저장조 분리는 한 바인더가 미생물에 의해 오염되었을 경우 다른 바인더의 오염을 막기위해 제조되었다. 미생물에 의한 발효 현상을 방지하여 바인더로서의 기능이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 성형탄 제조 장치(300)를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 성형탄 제조 장치(300)는 도 2의 성형탄 제조 장치(100)와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 예비 혼합기(44)는 원당 저장조(10)와 원당 용액 저장조(42)를 상호 연결한다. 예비 혼합기(44)는 원당 저장조(10)와 연결되어 원당 저장조(10)로부터 원당을 공급받아 사전 교반하면서 이송한다. 따라서 원당을 이송하는 동시에 덩어리진 원당이 있는 경우, 이를 미세하게 파쇄하여 그 입도를 균일하게 조절할 수 있다. 이를 위해 예비 혼합기(44)는 수평 방향으로 길게 뻗어서 설치된다.

원당 용액 저장조(42)는 예비 혼합기(44)로부터 공급된 원당을 스팀 공급관(423)에 의해 화살표 방향으로 분사하는 스팀과 혼합하여 용융액을 제공한다. 여기서, 스팀의 온도는 70℃ 내지 120℃일 수 있다. 스팀의 온도가 너무 낮은 경우, 원당이 잘 안 녹을 수 있다. 또한, 스팀의 온도가 너무 높은 경우, 원당이 과열되면서 원당 용액 저장조(42)가 열화되어 내구성에 악영향을 줄 수 있다. 따라서 스팀의 온도를 전술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.

원당 용액 농도 조절기(80)는 용융액을 원당 용액 저장조(42)로부터 공급받는다. 원당 용액 농도 조절기(80)는 자체 구비된 급수 라인(801)을 통해 물을 용융액에 첨가하여 60℃ 내지 70℃에서 교반해 원당 용액을 제공한다. 교반 온도가 너무 낮은 경우, 물과 용융액이 잘 혼합되지 않아 원당이 불균일하게 존재할 수 있다. 또한, 교반 온도가 너무 높은 경우, 원당 용액이 열화될 수 있다. 따라서 교반 온도를 전술한 범위로 조절한다. 한편, 원당 용액 농도 조절기(80)에서는 원당 용액에 물을 첨가하여 원당 용액의 농도를 적절하게 조절할 수 있다. 즉, 도 4에는 도시하지 않았지만, 원당 용액 농도 조절기(80)에는 센서가 부착되어 원당 용액의 농도를 측정하여 원당 용액의 농도가 높은 경우 물을 공급한다. 제조된 원당 용액은 원당 용액 공급조(85)에 공급되어 임시 저장된다. 그리고 원당 용액은 믹서(60)에 공급되어 당밀 및 미분탄과 균일 혼합된다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 성형탄 제조 장치(400)를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 성형탄 제조 장치(400)는 도 4의 성형탄 제조 장치(100)와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 원당 용액 저장조들(42a, 42b)을 사용하여 원당 용액을 제조할 수 있다. 한 쌍의 원당 용액 저장조들(42a, 42b)은 상호 이격 설치되며, 예비 혼합기(44)는 한 쌍의 원당 용액 저장조들(42a, 42b)에 각각 연결된다. 따라서 한 쌍의 원당 용액 저장조들(42a, 42b)을 이용하여 제조되는 원당 용액의 양을 증대시킬 수 있다.

도 6은 도 1의 원당을 제공하기 위한 원당 제조 장치(15)를 개략적으로 나타낸다. 도 6의 원당 제조 장치(15)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 원당 제조 장치(15)를 다른 형태로도 변형할 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 원당 제조 장치(15)는 분쇄기(151), 착즙기(152), 사탕수수 주스 저장조(153), 진공팬(154), 불순물 제거기(155), 원심 분리기(156), 사탕수수 농축기(157) 및 생석회 저장조(159)를 포함한다. 이외에, 원당 제조 장치(15)는 필요에 따라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.

분쇄기(151)는 그 표면에 요철을 가지므로, 주입되는 물과 함께 장입되는 사탕수수를 잘게 분쇄한다. 잘게 분쇄된 사탕수수는 착즙기(152)에서 착즙되어 사탕수수 주스로 추출된다. 사탕수수 주스는 사탕수수 주스 저장조(153)에 저장된다. 사탕수수 주스는 사탕수수를 분쇄하여 제조되므로, 사탕수수 재배 과정 등에서 섞인 많은 불순물들이 존재한다. 따라서 생석회 저장조(159)로부터 생석회를 불순물 제거기(155)로 이송된 사탕수수 주스에 투입하여 사탕수수 주스에 함유된 불순물을 제거한 사탕수수 시럽을 제조한다. 사탕수수 시럽은 직접 사용되거나 농축되어 성형탄 바인더로 사용할 수 있다. 사탕수수 시럽은 매우 낮은 점도를 가지므로, 당밀에 비해 배관 수송에 유리하다. 또한, 사탕수수 시럽은 우수한 혼합 효율을 가지므로, 균일 혼합에 의해 성형탄의 냉간 강도 편차를 줄일 수 있다. 또한, 사탕수수 시럽은 탄종의 변동에 관계없이 성형탄의 냉간 강도를 안정적으로 유지시킨다.

사탕수수 시럽에 함유된 고형분의 양은 50wt% 내지 90wt%일 수 있다. 좀더 바람직하게는, 고형분의 양은 65wt% 내지 70wt%일 수 있다. 고형분의 양이 너무 적은 경우, 충분한 성형탄의 강도를 확보할 수 없고 미생물 번식을 억제할 수 없다. 특히, 사탕수수 시럽에 다량 포함된 미생물은 사탕수수 시럽에 포함된 자당을 알코올 성분으로 발효시켜서 당 성분을 감소시키므로, 성형탄의 냉간 강도를 저하시킨다. 따라서 사탕수수 시럽이 미생물에 의해 발효되지 않도록 할 필요가 있다. 또한, 고형분의 양이 너무 많은 경우, 사탕수수 시럽의 이송, 보관, 절출 등이 어려울 수 있다. 따라서 주입하는 물과 사탕수수의 양을 조절하여 고형분의 양을 전술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 사탕수수 시럽의 수송을 위해 장기 보관이 필요한 경우, 사탕수수 시럽에 1wt% 이하의 파라핀을 첨가할 수 있다. 파라핀은 유기산 등에 의한 사탕수수 시럽의 거품 발생을 방지할 수 있다. 즉, 사탕수수 시럽에 함유된 이산화탄소가 외부로 분출되는 경우, 거품이 발생한다. 사탕수수 시럽을 교반하는 경우, 거품을 일으키는 계면 활성제인 유기 물질이 존재하여 부피 증가 및 거품 발생으로 사탕수수 시럽을 저장한 용기가 폭발할 수 있다. 따라서 파라핀을 이용하여 이를 방지한다.

표 1은 총환원당 대비 고형분의 비율이 약 1.1인 사탕수수 시럽의 총환원당에 따른 고형분의 함량과 고형분의 점도를 나타낸다.

표 1에 기재한 바와 같이, 고형분의 함량이 78wt%인 경우, 사탕수수 시럽의 점도가 500cp로서 성형탄 바인더로 사용하기에 적합한 25000cp 이하의 점도 조건을 만족한다. 따라서 사탕수수 시럽을 공업적으로 사용할 수 있다. 그리고 이 경우, 사탕수수 시럽의 총환원당의 양이 73wt%로서 당밀 바인더의 총환원당 수준인 45wt% 내지 60wt%보다 높다. 따라서 높은 총환원당을 가지는 사탕수수 시럽을 이용하여 성형탄의 강도를 향상시킬 수 있다. 좀더 구체적으로, 사탕수수 시럽에 함유된 총환원당의 양은 65wt% 내지 90wt%인 것이 바람직하다. 총환원당의 양이 너무 적은 경우, 사탕 수수 시럽이 발효될 수 있다. 따라서 1년 이내에 안정적으로 보관하면서 사용하기 위해서는 사탕수수 시럽에 생석회 또는 소석회를 첨가하여 침전물을 분리시킨다. 또한, 총환원당의 양이 너무 큰 경우, 사탕 수수 시럽이 높은 점도를 가지므로 실제 공정에 적용할 수 없다. 따라서 총환원당의 양을 전술한 범위로 조절한다.

한편, 도 6에 도시한 불순물 제거에 사용된 생석회는 다시 회수하여 사용할 수 있다. 불순물이 제거된 사탕수수 주스는 사탕수수 농축기(157)에서 가열하여 농축한 후 원당 용액으로 사용한다. 즉, 도 6의 원당 제조 장치(15)로부터 얻어진 사탕수수 시럽을 바로 원당 바인더로 사용하여 성형탄을 제조할 수 있다. 사탕수수 시럽은 진공팬(154)에서 증류 및 재결정되어 백하(massecuite)로 추출된다. 백하는 원당 결정을 포함하여 90wt% 이상의 고형분을 가진다. 그리고 원심 분리기(156)에서 원심 분리 공정을 통하여 원당이 추출된다. 이러한 과정을 진공팬(154)과 원심 분리기(156)에서 지속적으로 반복하여 원당을 추출하고, 부산물인 당밀을 배출시킨다.

이러한 공정을 통하여 얻어진 원당 바인더는 수분량 조절이 용이하다. 따라서 높은 고유 수분량을 가지는 탄종의 석탄도 사용할 수 있다. 사탕수수 시럽의 수분량이 너무 많은 경우, 과다 수분에 의해 성형탄의 강도가 저하될 수 있다. 한편, 사탕수수 시럽의 수분량이 너무 적은 경우, 즉 10wt% 이하로 수분량이 과도하게 적어지는 경우 이송에 문제가 발생하고, 성형탄의 수분량이 부족하여 성형탄의 강도가 저하될 수 있다. 그리고 당밀 바인더 대신에 원당 바인더를 사용하면 다양한 탄종의 석탄을 사용할 수 있다. 도 6의 원당 제조 장치(15)에서 얻어지는 사탕수수 주스, 사탕수수 시럽 및 원당의 성분 분석 결과를 하기의 표 2에 나타낸다.

표 2에 기재한 바와 같이, 도 6의 원당 제조 장치(15)에서 얻어지는 사탕수수 주스, 사탕수수 시럽 및 원당은 모두 자당, 포도당 또는 과당을 포함한다. 여기서, 자당은 이당류(disaccharide)이고, 포도당과 과당은 단당류(monosaccharide)이다. 원당의 단당류의 함량 대비 이당류의 함량의 비율은 90 이상으로 높으며, 사탕수수 주스와 사탕수수 시럽도 높은 비율을 가진다. 이와는 대조적으로, 당밀의 단당류의 함량 대비 이당류의 함량의 비율은 4 미만으로 매우 낮다. 따라서 원당 바인더는 당밀 바인더에 비해 적은 양을 사용하더라도 동일한 성형탄의 강도를 얻을 수 있다. 그 결과, 성형탄 제조 비용을 줄일 수 있다. 즉, 전술한 성형탄의 강도를 얻기 위해서는 단당류의 양에 대한 이당류의 양의 비는 4 내지 1000인 것이 바람직하다. 좀더 바람직하게는, 단당류의 양에 대한 이당류의 양의 비는 10 내지 1000일 수 있다.

한편, 사탕수수 시럽은 사탕수수를 착즙 및 농축하여 얻어지므로, 그 생산 공정이 간단하고, 고도의 투자비가 필요한 결정 생산 공정이 불필요하다. 또한, 바인더로 사용하기 위해 용액 상태로 만들어야 하는 공정도 생략할 수 있다. 따라서 전체적으로 공정이 단순화되어 공정을 효율화할 수 있다. 그리고 사탕수수 시럽 생산지와 성형탄 제조지의 거리가 가까운 경우, 수송비가 적게 들어 사탕수수의 가격이 원당에 비해 저렴하므로, 바인더의 가격이 낮아서 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 사탕수수 시럽은 성형롤에 잘 부착되지 않으므로, 성형탄의 형상 불량 발생을 방지할 수 있으며, 점도가 당밀의 점도에 비해 낮아 성형탄에 균일하게 도포할 수 있다. 한편, 사탕수수 시럽은 당밀에 비해 접착 능력이 높아서 성형탄의 냉간 강도를 향상시키므로, 성형탄의 탄종 변화에 의한 냉간 강도와 열간 강도의 저하를 방지할 수 있다.

도 7은 도 2 내지 도 5의 성형탄 제조 장치(100, 200, 300, 400)를 포함하는 용철제조장치(1000)를 개략적으로 나타낸다. 즉, 도 7의 용철제조장치(1000)는 성형탄 제조 장치(100, 200, 300, 400) 중에서 어느 한 성형탄 제조 장치를 사용할 수 있다. 한편, 도 7의 용철제조장치(1000)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 7의 용철제조장치(1000)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(1000)는 유동층형 환원로(90), 괴성체 제조 장치(94), 괴성체 저장조(96), 성형탄 제조 장치(100, 200, 300, 400) 및 용융가스화로(98)를 포함한다. 이외에, 용철제조장치(1000)는 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다.

유동층형 환원로(90)에는 분광 형태의 철광석이 장입되고 환원 가스에 의해 유동 및 접촉하여 환원된다. 유동층형 환원로(90)는 용융가스화로(98)로부터 환원 가스를 공급받으며, 예열 및 순차적인 환원을 위하여 다단으로 이루어져 있다. 성형탄 제조 장치(100, 200, 300, 400)는 성형탄을 제공하고, 성형탄은 용융가스화로(98)에 장입되어 환원철을 용융시키는 열원으로 사용된다. 성형탄을 연소시키기 위하여 풍구(983)를 통하여 산소를 용융가스화로(98)에 주입해 연소대를 형성한다. 따라서 연소대의 형성에 따라 환원철을 용융하여 용철을 제조할 수 있으며, 성형탄으로부터 발생한 환원 가스는 유동층형 환원로(90)에 공급된다.

철광석은 유동층형 환원로(90)에서 유동되어 환원철로 변환된 후 괴성체 제조 장치(94)에서 압축되어 괴성체로 제조된다. 괴성체는 균배압 기능을 겸할 수 있는 괴성체 저장조(96)에 저장되었다가 용융가스화로(98)에 성형탄과 함께 장입된다.

용융가스화로(98)의 상부에는 돔부(981)가 형성된다. 즉, 용융가스화로(98)의 다른 부분에 비해 넓은 공간이 형성되고, 여기에는 고온의 환원 가스가 존재한다. 따라서 고온의 환원 가스에 의해 돔부(981)에 장입되는 성형탄이 쉽게 분화될 수 있다. 즉, 성형탄은 1000℃로 유지되는 용융가스화로(98)의 상부에 투입되므로, 성형탄이 급속한 열충격을 받는다. 따라서 성형탄이 용융가스화로(98)의 하부로 낙하하면서 분화될 수 있다.

그러나 도 1의 방법으로 제조한 성형탄은 높은 열간 강도를 가지므로, 용융가스화로(98)의 돔부(981)에서 분화되지 않고, 용융가스화로(98)의 하부까지 촤 상태를 유지하면서 낙하한다. 성형탄의 열분해 반응에 의해 생성된 촤는 용융가스화로(98)의 하부로 이동하여 풍구(983)를 통해 공급되는 산소와 발열 반응한다. 그 결과, 성형탄은 용융가스화로(98)를 고온으로 유지하는 열원으로서 사용될 수 있다. 한편, 촤가 통기성을 제공하므로, 용융가스화로(98)의 하부에서 발생한 다량의 환원 가스와 유동층형 환원로(90)로부터 공급된 환원철이 용융가스화로(98)내에 형성된 석탄 충전층을 좀더 용이하게 통과할 수 있다.

한편, 성형탄 이외에 괴상 탄재 또는 코크스를 필요에 따라 용융가스화로(98)에 장입할 수도 있다. 용융가스화로(98)의 외벽에는 풍구(983)를 설치하여 산소를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성한다. 성형탄은 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킬 수 있다.

도 8은 도 2 내지 도 5의 성형탄 제조 장치(100, 200, 300, 400)를 포함하는 또다른 용철제조장치(2000)를 개략적으로 나타낸다. 도 8의 용철제조장치(2000)의 구조는 도 7의 용철제조장치(1000)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 용철제조장치(2000)는 충전층형 환원로(92), 성형탄 제조 장치(100, 200, 300, 400) 및 용융가스화로(98)를 포함한다. 이외에, 용철제조장치(3000)는 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다. 충전층형 환원로(92)에는 철광석이 장입되어 환원된다. 충전층형 환원로(92)에 장입되는 철광석은 사전 건조된 후에 충전층형 환원로(92)를 통과하면서 환원철로 제조된다. 충전층형 환원로(92)는 용융가스화로(98)로부터 환원가스를 공급받아 그 내부에 충전층을 형성한다. 성형탄 제조 장치(100, 200, 300, 400)는 성형탄을 제조하고, 성형탄은 용융가스화로(98)에 장입되어 환원철을 용융시키는 열원으로 사용된다. 성형탄을 연소시키기 위하여 풍구(983)를 통하여 산소를 용융가스화로(98)에 주입한다. 따라서 성형탄의 연소열에 의해 환원철을 용융하여 용철을 제조할 수 있다.

이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실험예

미분탄, 생석회, 원당 용액 및 당밀을 혼합하여 성형탄을 제조하였다. 사용한 원당 용액의 농도를 다양하게 조절하였고, 사용한 원당 용액과 당밀의 물성을 하기의 표 3에 나타낸다.

실험예 1

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부(고형분 3.25 중량부), 및 원당 85% 용액 5 중량부(고형분 4.25 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 미분탄의 수분량은 8.5 중량부였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예와 동일하였다.

실험예 2

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부(고형분 3.25 중량부), 및 원당 85% 용액 3 중량부(고형분 0.255 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 미분탄의 수분량은 8.5 중량부였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

실험예 3

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부(고형분 3.75 중량부), 및 원당 75% 용액 5 중량부(고형분 5 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

실험예 4

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부(고형분 3.75 중량부), 및 원당 75% 용액 3 중량부(고형분 3 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

실험예 5

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부(고형분 3.75 중량부), 및 원당 65% 용액 5 중량부(고형분 3.25 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

실험예 6

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부(고형분 3.75 중량부), 및 원당 65% 용액 3 중량부(고형분 1.95 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

실험예 7

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부(고형분 3.75 중량부), 및 원당 65% 용액 4 중량부(고형분 2.6 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

실험예 8

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부, 및 원당 55% 용액 5 중량부를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

실험예 9

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부(고형분 3.75 중량부), 및 원당 55% 용액 4 중량부(고형분 2.2 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

실험예 10

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부, 당밀 5 중량부, 및 원당 35% 용액 5 중량부를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

비교예 1

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부 및 당밀 10 중량부를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.

비교예 2

미분탄 100 중량부에 대하여 생석회 2.7 중량부 및 당밀 5 중량부(고형분 3.75 중량부)를 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 비교예 1과 동일하였다.

실험결과

전술한 실험예 1 내지 실험예 10, 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조한 성형탄의 압축강도 및 낙하강도(4회, 8회)를 측정하였다. 그 실험 결과를 하기의 표 4에 나타낸다.

실험결과, 본 발명의 실험예 1 내지 실험예 10에 따라 제조한 성형탄의 압축강도와 낙하강도가 전체적으로 비교예 1 및 비교예 2에 비해 다소 증가한 것을 확인할 수 있었다. 나아가, 실험예 1 내지 실험예 7에서 적정량의 원당용액을 사용하는 경우, 성형탄의 압축강도와 낙하강도가 좀더 향상된 것을 알 수 있었다. 또한, 동일 중량 대비 당밀의 원료비가 원당 용액의 원료비보다 낮으므로 당밀을 원당 용액과 혼용하는 경우 성형탄의 제조 비용을 더욱 절감할 수 있었다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10. 원당 저장조
15. 원당 용액 제조 장치
20. 미분탄 저장조
30. 경화제 저장조
32. 생석회 저장조
42, 42a, 42b. 원당 용액 저장조
40, 43. 당밀 저장조
44. 예비 혼합기
50. 예비 혼합조
60. 믹서
70. 한 쌍의 롤러들
80. 원당 용액 농도 조절기
85. 원당 용액 공급조
90. 유동층형 환원로
92. 충전층형 환원로
94. 괴성체 제조 장치
96. 괴성체 저장조
98. 용융가스화로
100, 200, 300, 400. 성형탄 제조 장치
151. 분쇄기
152. 착즙기
153. 사탕수수 주스 저장조
155. 불순물 제거기
156. 원심 분리기
157. 사탕수수 농축기
159. 생석회 저장조
401. 열선 코일
421. 케이싱
423. 이송 스크류
425. 스팀 공급관
500. 원당 용액 공급 장치
801. 급수 라인
981. 돔부
983. 풍구
1000. 용철제조장치

Claims (23)

1. 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및
   상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로
   를 포함하는 용철제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법으로서,
   미분탄을 제공하는 단계,
   당밀을 제공하는 단계,
   사탕수수 시럽을 제공하는 단계,
   상기 미분탄에 당밀과 사탕수수 시럽을 첨가한 혼합물을 제공하는 단계, 및
   상기 혼합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계
   를 포함하고,
   상기 사탕수수 시럽을 제공하는 단계는
   물을 주입하면서 사탕수수를 분쇄하는 단계,
   상기 분쇄된 사탕수수를 착즙하여 사탕수수 주스를 제공하는 단계, 및
   상기 사탕수수 주스의 불순물을 제거하고 상기 사탕수수 주스를 농축하여 사탕수수 시럽을 제공하는 단계를 포함하는 성형탄의 제조 방법.
2. 제1항에서,
   상기 사탕수수 시럽을 제공하는 단계에서, 상기 사탕수수 시럽은 35wt% 내지 85wt%의 원당을 포함하는 성형탄의 제조 방법.
3. 제2항에서,
   상기 사탕수수 시럽은 65wt% 내지 85wt%의 원당을 포함하는 성형탄의 제조 방법.
4. 제1항에서,
   상기 당밀을 제공하는 단계 전에 상기 미분탄에 경화제를 첨가하는 단계를 더 포함하고,
   상기 혼합물을 제공하는 단계에서, 상기 당밀과 상기 사탕수수 시럽은 각각 별개로 미분탄에 첨가되는 성형탄의 제조 방법.
5. 제1항에서,
   상기 당밀을 제공하는 단계 전에 상기 미분탄에 경화제를 첨가하는 단계를 더 포함하고,
   상기 혼합물을 제공하는 단계에서, 상기 당밀과 상기 사탕수수 시럽은 사전 혼합되어 상기 미분탄에 첨가되는 성형탄의 제조 방법.
6. 삭제
7. 제5항에서,
   상기 미분탄에 경화제를 첨가하는 단계에서, 상기 경화제는 생석회, 소석회, 탄산칼슘, 시멘트, 벤토나이트, 클레이(clay), 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산 및 황산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질인 성형탄의 제조 방법.
8. 삭제
9. 제1항에서,
   상기 사탕수수 시럽을 제공하는 단계는 상기 사탕수수 시럽에 물을 첨가하여 상기 사탕수수 시럽의 농도를 조절하는 단계를 더 포함하는 성형탄의 제조 방법.
10. 삭제
11. 제1항에서,
    상기 사탕수수 주스를 제공하는 단계에서, 상기 사탕수수 주스에 함유된 고형분의 양은 10wt% 내지 30wt%인 성형탄의 제조 방법.
12. 제11항에서,
    상기 사탕수수 시럽을 제공하는 단계에서, 상기 사탕수수 시럽에 함유된 고형분의 양은 50wt% 내지 70wt%인 성형탄의 제조 방법.
13. 제1항에서,
    상기 환원로는 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로인 성형탄의 제조 방법.
14. 제1항에서,
    상기 성형탄을 제공하는 단계에서, 상기 사탕수수 시럽의 양은 상기 성형탄의 3 중량부 내지 10 중량부인 성형탄의 제조 방법.
15. 제14항에서,
    상기 사탕수수 시럽의 양은 상기 성형탄의 3 중량부 내지 5 중량부인 성형탄의 제조 방법.
16. 제14항에서,
    상기 당밀의 양은 상기 혼합물의 5 중량부 내지 15 중량부이고, 상기 사탕수수 시럽의 양은 상기 당밀의 양 이하인 성형탄의 제조 방법.
17. 사탕수수 시럽을 저장하도록 적용된 하나 이상의 사탕수수 시럽 저장조,
    미분탄을 저장하도록 적용된 미분탄 저장조,
    당밀을 저장하도록 적용된 당밀 저장조,
    상기 사탕수수 시럽 저장조, 상기 미분탄 저장조 및 상기 당밀 저장조와 각각 연결되어 상기 사탕수수 시럽, 상기 미분탄 및 상기 당밀을 공급받아 혼합물을 제조하도록 적용된 믹서, 및
    상기 믹서와 연결되어 상기 혼합물을 공급받아 압축하는 한 쌍의 롤러들
    을 포함하는 성형탄 제조 장치.
18. 제17항에서,
    상기 사탕수수 시럽 저장조는,
    케이싱,
    상기 케이싱내에 위치하고, 상기 사탕수수 시럽 저장조의 길이 방향으로 길게 뻗은 이송 스크류, 및
    상기 케이싱과 연통되어 상기 케이싱내에 스팀을 공급하도록 적용된 스팀 공급관
    을 포함하는 성형탄 제조 장치.
19. 제17항에서,
    원당을 공급하는 원당 저장조, 및
    상기 원당 저장조와 상기 사탕수수 시럽 저장조를 상호 연결하고, 상기 원당 및 사탕수수 시럽을 사전 교반하면서 이송하는 예비 혼합기
    를 더 포함하는 성형탄 제조 장치.
20. 제19항에서,
    상기 예비 혼합기는 수평 방향으로 길게 뻗은 성형탄 제조 장치.
21. 제19항에서,
    상기 하나 이상의 사탕수수 시럽 저장조는 상호 이격 설치된 한 쌍의 사탕수수 시럽 저장조들을 포함하고,
    상기 예비 혼합기는 상기 한 쌍의 사탕수수 시럽 저장조들에 각각 연결된 성형탄 제조 장치.
22. 제17항에서,
    상기 사탕수수 시럽 저장조와 연결되고, 급수 라인을 구비한 사탕수수 시럽 농도 조절기를 더 포함하는 성형탄 제조 장치.
23. 삭제

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