KR101728824B1 - 성형탄 제조 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

성형탄 제조 방법 및 그 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 일정한 크기의 입도를 갖는 원료탄을 제공하는 원료탄 제공 단계, 상기 원료탄에 혼합되기 위한 바인더와 경화제를 제공하는 바인더와 경화제 제공 단계, 상기 원료탄 제공 단계에서 제공되는 원료탄과 상기 바인더와 경화제 제공 단계에서 제공되는 바인더 및 경화제를 혼합하는 혼합 단계, 상기 혼합 단계에서 상기 원료탄과 바인더 및 경화제를 혼합한 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제1 성형탄 제조 단계, 상기 성형탄 제조 단계에서 제조된 성형탄 중 입도 10mm 이상의 성형탄과 입도 10mm 이하의 분 성형탄을 선별하기 위한 입도 선별 단계, 및 상기 입도 선별 단계에서 선별된 분 성형탄을 공급받아 분 성형탄을 성형하여 성형탄을 제조하기 위한 제2 성형탄 제조 단계를 포함한다.

Description

성형탄 제조 방법 및 그 장치{METHOD FOR MANUFACTURING COAL BRIQUETTES, AND THE DEVICE}
본 발명은 성형탄 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히, 용융 환원 제철 공법에서 열원 및 환원제에 사용되는 성형탄 제조 방법 및 그 장치로서, 보다 상세하게는 용융 환원 제철 공정 중 용융가스화로에 사용되는 성형탄을 제조하는 공정에서 공정 중 발생하는 분 성형탄을 직접 성형하여 성형탄 공정 효율이 높은 성형탄을 제조하는 성형탄 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고로 공법에서 연료 및 환원제로 사용하기 어려운 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 철광석을 직접 사용하여 용철을 제조하는 공법이 용융 환원 제철 공법이다. 용융 환원 제철 공법에는 유동층형 환원로와 연결된 용융가스화로로 이루어진 파이넥스 공정이 대표적으로 실용화된 공법이다. 용융가스화로에서 사용되는 성형탄은 제조 후 저장 공정을 거치게 되는데, 이 때 이송간의 벨트와 벨트간 슈트에서 낙하 충격을 받고, 저장 빈(bin)에서의 압축하중을 받게 되어 충분한 냉간품질이 확보되어야 한다.
이러한 냉간품질을 확보하기 위해서는 원료탄을 적정 입도로 파쇄하여 배합탄을 제조하고, 열간품질 향상 첨가제를 배합한 후, 적정 수분으로 건조하여 바인더와 경화제를 사용하여 최종 성형탄을 제조한다.
성형탄 제조 공정 후 저장 공정을 거치는 동안 용융가스화로에 장입할 수 없는 10mm 이하의 분 성형탄이 약 10~15중량% 발생하고 있다. 이와 같이, 발생한 분 성형탄은 원료 처리 공정에 재 장입하거나, 혼합공정에 재 장입하여 사용하고 있다.
성형탄 제조 공정 중에 발생하는 분 성형탄은 성형탄 생산량의 약 10~15중량%로 큰 비율을 차지하고 있다. 이러한 분 성형탄은 원료탄 장입 공정에 재 장입하여 사용되거나, 혼합 공정에 재 장입되어 사용된다. 그러나, 재장입을 위한 설비 운영 및 유지 보수에 발생하는 부대비용이 지속적으로 발생하여 성형탄 제조원가 상승의 원인이 되고 있다. 또한 분 성형탄 발생하는 스톡 하우스(stock house)에서 재 장입 사용되는 원료탄 장입 공정까지의 거리 및 공간상의 제약이 크기 때문에 투자비 부담이 큰 실정이다. 뿐만 아니라 재사용할 수 있도록 구성한 설비에서 다양한 문제 발생에 의해 성형탄 공정 가동율이 낮아지는 원인이 된다.
분 성형탄을 재사용시 분 성형탄의 입도나 수분 등의 불균일에 의해 성형탄 품질 편차의 원인이 되어 안정적인 성형탄 조업 관리에 부정적인 요인으로 작용한다. 특히, 냉간품질 저하시 분 성형탄 발생이 증가할 경우 용융가스화로 필요량보다 성형탄 생산량이 부족할 경우가 발생하여 용융가스화로 조업도 상승을 못하게 하는 경우도 발생한다. 분 성형탄을 재활용하기 위해 기존 공정에서 적용하는 방법대로 원료탄 장입 공정이나, 혼합공정에 분 성형탄을 재사용할 경우 원료탄 중 약 5~20 wt%로 사용되는 것이기 때문에 기존 성형탄 생산능력과 동일 수준이므로 손실이 없는 공정이긴 하지만, 단순 재활용에 의미만 가지게 된다.
따라서, 이를 해소하고자 공정 중 발생하는 분 성형탄을 분 성형탄이 발생함과 동시에 용융가스화로로 장입되는 스톡 하우스(Stock house)에서 적정 수분으로 조정하여 추가 바인더 적용 없이 직접 성형을 통해 성형탄을 생산함으로써 기존에 분성형탄을 재사용하는 공정을 간소화하고, 처리에 발생하는 부대비용을 줄이며, 분 성형탄을 원료탄과 함께 사용하지 않으므로 인하여 성형탄 품질 편차 저감을 이룰 수 있고, 성형탄 생산 이후 스톡 하우스(stock house)에서 분 성형탄을 직접하여 일반 성형탄과 같이 용융로 장입하여 기존 성형탄 생산능력에 분 성형탄 발생률 만큼 생산능력을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 성형탄 제조 공정 중 발생하는 분 성형탄을 분 성형탄이 발생함과 동시에 용융가스화로로 장입되는 스톡 하우스(Stock house)에서 적정 수분으로 조정하여 추가 바인더 적용 없이 직접 성형을 통해 성형탄을 생산함으로써 기존에 분성형탄을 재사용하는 공정을 간소화하고, 처리에 발생하는 부대비용을 줄이며, 분 성형탄을 원료탄과 함께 사용하지 않으므로 인하여 성형탄 품질 편차 저감을 이룰 수 있고, 성형탄 생산 이후 스톡 하우스(stock house)에서 분 성형탄을 직접하여 일반 성형탄과 같이 용융로 장입하여 기존 성형탄 생산능력에 분 성형탄 발생률 만큼 생산능력을 향상시키는 성형탄 제조 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 일정한 크기의 입도를 갖는 원료탄을 제공하는 원료탄 제공 단계,
상기 원료탄에 혼합되기 위한 바인더와 경화제를 제공하는 바인더와 경화제 제공 단계,
상기 원료탄 제공 단계에서 제공되는 원료탄과 상기 바인더와 경화제 제공 단계에서 제공되는 바인더 및 경화제를 혼합하는 혼합 단계,
상기 혼합 단계에서 상기 원료탄과 바인더 및 경화제를 혼합한 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제1 성형탄 제조 단계,
상기 성형탄 제조 단계에서 제조된 성형탄 중 입도 10mm 이상의 성형탄과 입도 10mm 이하의 분 성형탄을 선별하기 위한 입도 선별 단계, 및
상기 입도 선별 단계에서 선별된 분 성형탄을 공급받아 분 성형탄을 성형하여 성형탄을 제조하기 위한 제2 성형탄 제조 단계를 포함하는 성형탄 제조 방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 성형탄 제조 단계와 상기 입도 선별 단계 사이에 제공되어, 상기 제1 성형탄 제조 단계에서 제조된 성형탄을 저장하여 상기 입도 선별 단계에 공급하기 위한 성형탄 저장 단계를 포함할 수 있다.
상기 입도 선별 단계와 상기 제2 성형탄 제조 단계 사이에 제공되고, 상기 입도 선별 단계에서 선별된 분 성형탄의 수분을 적정 수분으로 조절할 수 있도록 상기 분 성형탄에 수분을 첨가하기 위한 수분 첨가 단계를 포함할 수 있다.
상기 원료탄 제공 단계는 전체 100중량% 중 입경이 5mm 이하인 입자를 90중량% 포함하는 원료탄을 상기 혼합단계에 제공할 수 있다.
상기 바인더는 비튜멘, 전분, 당밀, 물유리, 피치, 고분자 수지 등의 바인더 군에서 선택된 하나의 이상의 바인더일 수 있다.
상기 경화제는 석회, 소석회, 석회석, 탄산칼슘, 석회석, 시멘트, 벤토나이트, 클레이, 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산, 황산 및 산화물로 이루어진 군에서 선택한 하나 이상의 경화제일 수 있다.
상기 입도 선별 단계에서 선별된 10mm 이상의 성형탄은 용융가스화로에 장입될 수 있다.
상기 제2 성형탄 제조 단계에서 제조된 성형탄은 상기 성형탄 저장 단계에 공급될 수 있다.
상기 분 성형탄의 입도가 3mm 이상 입자가 20중량% 이상이고, 평균입도는 1~30mm 일 수 있다.
상기 분 성형탄의 밀도는 0.9~1.6 g/cm3 일 수 있다.
상기 분 성형탄은 상기 수분 첨가 장치로부터 수분을 공급받아 적정 수분이 3~10중량%로 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 일정한 크기의 입도를 갖는 원료탄을 저장하는 원료탄 저장빈,
상기 원료탄에 혼합되기 위한 바인더를 공급하기 위한 바인더 공급장치,
상기 원료탄에 혼합되기 위한 경화제를 공급하기 위한 경화제 공급장치,
상기 원료탄 저장빈으로부터 공급되는 원료탄과, 상기 바인더 공급장치로부터 공급되는 바인더 및 상기 경화제 공급장치로부터 공급되는 경화제를 혼합하는 혼합장치,
상기 혼합장치에 의하여 원료탄과 바인더 및 경화제가 혼합된 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제1 성형기,
상기 제1 성형기에 의하여 제조된 성형탄 중 입도 10mm 이상의 성형탄과 입도 10mm 이하의 분 성형탄을 선별하기 위한 입도 선별기, 및
상기 입도 선별기에 의하여 선별된 분 성형탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제2 성형기를 포함하는 성형탄 제조 장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 성형기와 상기 입도 선별기 사이에 제공되어, 상기 제1 성형기에서 제조된 성형탄을 저장하여 상기 입도 선별기에 공급하기 위한 성형탄 저장빈을 포함할 수 있다.
상기 입도 선별기와 상기 제2 성형기 사이에 제공되고, 상기 입도 선별기에 의하여 선별된 분 성형탄의 수분을 적정 수분으로 조절할 수 있도록 상기 분 성형탄에 수분을 첨가하기 위한 수분 첨가 장치를 포함할 수 있다.
상기 원료탄 저장빈에는 전체 100중량% 중 입경이 5mm 이하인 입자를 90중량% 포함하는 원료탄이 저장될 수 있다.
상기 바인더는 비튜멘, 전분, 당밀, 물유리, 피치, 고분자 수지 등의 바인더 군에서 선택된 하나의 이상의 바인더일 수 있다.
상기 경화제는 석회, 소석회, 석회석, 탄산칼슘, 석회석, 시멘트, 벤토나이트, 클레이, 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산, 황산 및 산화물로 이루어진 군에서 선택한 하나 이상의 경화제일 수 있다.
상기 입도 선별기에서 선별된 10mm 이상의 성형탄은 용융가스화로에 장입될 수 있다.
상기 제2 성형기에 의하여 제조된 성형탄은 상기 성형탄 저장빈에 공급될 수 있다.
상기 분 성형탄의 입도가 3mm 이상 입자가 20중량% 이상이고, 평균입도는 1~30mm 일 수 있다.
상기 분 성형탄의 밀도는 0.9~1.6 g/cm3 일 수 있다.
상기 분 성형탄은 상기 수분 첨가 장치로부터 수분을 공급받아 적정 수분이 3~10중량%로 조절될 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 성형탄 제조 후 저장 공정에서 발생하는 분 성형탄을 재사용하기 위해 이송에 필요한 설비 운영 및 유지 보수상의 경제적 부담을 줄일 수 있고, 결국 설비 간소화가 가능하여 투자비 저감을 가능하다.
또한, 분 성형탄을 원료탄과 혼합하여 사용하지 않기 때문에 분 성형탄의 입도 및 수분 편차에 의한 성형탄의 품질 편차를 저감할 수 있고, 분 성형탄이 발생함과 동시에 용융가스화로로 장입하는 장소에서 직접 성형하여 성형탄 추가 생산하기 때문에 단위시간당 생산량 증대하여 성형탄 제조 공정 전반 효율성 증대를 이룰 수 있다.
도 1은 압축강도에 따른 성형탄 겉보기 밀도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 방법의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 구현예는 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 구현예를 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.
(본 발명의 과제 해결 원리)
성형탄 제조 공정 중 발생하는 분 성형탄은 크게 성형탄 공정 가동 초기에 발생하는 저 품질 성형탄과 성형시 발생하는 성형탄 이외 비 성형면적에서 발생하는 분 성형탄, 이송간 발생하는 조각 성형탄으로 이루어져 있다. 성형탄 제조 이후 발생하는 비율이 약 80중량% 이상이기 때문에 분 성형탄의 수분은 약 1~10중량%이며, 입도가 3mm 이상 입자가 20중량% 이상이고, 평균입도가 약 1~30mm이다. 분 성형탄의 밀도는 1.0~1.6g/cm3로 정상 성형탄 대비 낮으나, 성형전의 원료탄 대비 높다. 분 성형탄을 직접 성형하게 될 경우 성형 불안정에 의한 성형탄 품질 저하가 발생하여 사용성에 문제가 된다. 분 성형탄을 직접 성형하여 냉간강도를 확보하기 위해서는 적정 수분으로 조정하여 직접 성형할 경우 품질 확보가 가능하다. 이는 분 성형탄은 1차 성형공정을 거쳤기 때문에 밀도가 높은 상태이며, 이를 재 성형하기 때문에 기존 성형탄 대비 밀도가 증대되기 때문에 품질 확보가 가능하게 된다.
도 1은 압축강도에 따른 성형탄 겉보기 밀도 변화를 나타낸 그래프이다. 성형탄의 압축강도는 밀도에 영향을 크게 받는데 동일 바인더 및 경화제 사용 조건에서 밀도가 증가할수록 압축강도는 증가한다.
본 발명에 의한 방법은 성형탄 제조 공정 이후 저장 공정에서 발생하는 분 성형탄을 적정 수분 조정 후 직접 성형하여 성형탄을 제조하는 방법으로 성형탄 생산능력을 증대시키고, 분 성형탄 재사용 공정을 간소화하여 성형탄 제조 공정 효율성을 증대시키는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 방법의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 방법은, 일정한 크기의 입도를 갖는 원료탄을 제공하는 원료탄 제공 단계(S10),
상기 원료탄에 혼합되기 위한 바인더와 경화제를 제공하는 바인더와 경화제 제공 단계(S20),
상기 원료탄 제공 단계(S10)에서 제공되는 원료탄과 상기 바인더와 경화제 제공 단계(S20)에서 제공되는 바인더 및 경화제를 혼합하는 혼합 단계(S30),
상기 혼합 단계(S30)에서 상기 원료탄과 바인더 및 경화제를 혼합한 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제1 성형탄 제조 단계(S40),
상기 성형탄 제조 단계(S40)에서 제조된 성형탄 중 입도 10mm 이상의 성형탄과 입도 10mm 이하의 분 성형탄을 선별하기 위한 입도 선별 단계(S60), 및
상기 입도 선별 단계(S60)에서 선별된 분 성형탄을 공급받아 분 성형탄을 성형하여 성형탄을 제조하기 위한 제2 성형탄 제조 단계(S80)를 포함할 수 있다.
상기 제1 성형탄 제조 단계(S40)와 상기 입도 선별 단계(S60) 사이에 제공되어 상기 제1 성형탄 제조 단계(S40)에서 제조된 성형탄을 저장하여 상기 입도 선별 단계(S60)에 공급하기 위한 성형탄 저장 단계(S50)를 포함할 수 있다.
상기 입도 선별 단계(S60)와 상기 제2 성형탄 제조 단계(S80) 사이에 제공되고, 상기 입도 선별 단계(S60)에서 선별된 분 성형탄의 수분을 적정 수분으로 조절할 수 있도록 상기 분 성형탄에 수분을 첨가하기 위한 수분 첨가 단계(S70)를 포함할 수 있다.
상기 원료탄 제공 단계(S10)는 전체 100중량% 중 입경이 5mm 이하인 입자를 90중량% 포함하는 원료탄을 상기 혼합단계(S40)에 제공할 수 있다.
상기 바인더는 비튜멘, 전분, 당밀, 물유리, 피치, 고분자 수지 등의 바인더 군에서 선택된 하나의 이상의 바인더일 수 있다.
상기 경화제는 석회, 소석회, 석회석, 탄산칼슘, 석회석, 시멘트, 벤토나이트, 클레이, 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산, 황산 및 산화물로 이루어진 군에서 선택한 하나 이상의 경화제일 수 있다.
상기 바인더와 경화제 제공 단계(S20)는 상기 혼합 단계(S30)에 바인더를 wt. 1~15%를 정량 공급하고, 경화제를 정량 공급할 수 있다.
상기 혼합 단계(S30)에서 원료탄과 바인더, 경화제가 혼합된 혼합탄은 상기 제1 성형탄 제조 단계(S40)에 공급되고, 상기 제1 성형탄 제조 단계(S40)는 상기 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조한다. 상기 제1 성형탄 제조 단계(S40)에서 제조된 성형탄은 성형탄 저장 단계(S50)에 공급되어 저장될 수 있다.
상기 입도 선별 단계(S60)에서 선별된 10mm 이상의 성형탄은 용융가스화로(10)에 장입될 수 있다.
상기 제2 성형탄 제조 단계(S80)에서 제조된 성형탄은 상기 성형탄 저장 단계(S50)에 공급될 수 있다.
또한, 상기 분 성형탄의 수분은 1~10중량%이며, 입도가 3mm 이상 입자가 20중량% 이상이고, 평균입도는 1~30mm 일 수 있다. 상기 분 성형탄의 밀도는 0.9~1.6 g/cm3 일 수 있다. 상기 분 성형탄은 상기 수분 첨가 단계(S70)로부터 수분을 공급받아 적정 수분이 3~10중량%로 조절될 수 있다
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 장치는, 일정한크기의 입도를 갖는 원료탄을 저장하는 원료탄 저장빈(1),
상기 원료탄에 혼합되기 위한 바인더를 공급하기 위한 바인더 공급장치(2),
상기 원료탄에 혼합되기 위한 경화제를 공급하기 위한 경화제 공급장치(3),
상기 원료탄 저장빈으로부터 공급되는 원료탄과, 상기 바인더 공급장치로부터 공급되는 바인더 및 상기 경화제 공급장치로부터 공급되는 경화제를 혼합하는 혼합장치(4),
상기 혼합장치에 의하여 원료탄과 바인더 및 경화제가 혼합된 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제1 성형기(5),
상기 제1 성형기에 의하여 제조된 성형탄 중 입도 10mm 이상의 성형탄과 입도 10mm 이하의 분 성형탄을 선별하기 위한 입도 선별기(7), 및
상기 입도 선별기(7)에 의하여 선별된 분 성형탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제2 성형기(9)를 포함할 수 있다.
상기 제1 성형기(5)와 상기 입도 선별기(7) 사이에 제공되어 상기 제1 성형기(5)에서 제조된 성형탄을 저장하여 상기 입도 선별기(7)에 공급하기 위한 성형탄 저장빈(6)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 입도 선별기(7)와 상기 제2 성형기(9) 사이에 제공되고, 상기 입도 선별기(7)에 의하여 선별된 분 성형탄의 수분을 적정 수분으로 조절할 수 있도록 상기 분 성형탄에 수분을 첨가하기 위한 수분 첨가 장치(8)를 포함할 수 있다.
상기 원료탄 저장빈(1)에는 전체 100중량% 중 입경이 5mm 이하인 입자를 90중량% 포함하는 원료탄이 저장될 수 있다.
상기 바인더는 비튜멘, 전분, 당밀, 물유리, 피치, 고분자 수지 등의 바인더 군에서 선택된 하나의 이상의 바인더일 수 있다.
상기 바인더 공급장치(2)는 상기 혼합장치(4)에 상기 바인더를 wt. 1~15%를 정량 공급할 수 있다.
상기 경화제는 석회, 소석회, 석회석, 탄산칼슘, 석회석, 시멘트, 벤토나이트, 클레이, 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산, 황산 및 산화물로 이루어진 군에서 선택한 하나 이상의 경화제일 수 있다.
상기 경화제 공급장치(3)는 상기 혼합장치(4)에 상기 경화제를 정량 공급할 수 있다.
원료탄과 바인더, 경화제가 혼합된 혼합탄은 제1 성형기(5)에 공급되고, 상기 제1 성형기(5)는 상기 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조한다. 상기 제1 성형기(5)에서 제조된 성형탄은 성형탄 저장빈(6)에 저장될 수 있다.
상기 입도 선별기(7)에서 선별된 10mm 이상의 성형탄은 용융가스화로(10)에 장입될 수 있다.
상기 제2 성형기(9)는 상기 성형탄 저장빈(6)에 연결되어, 상기 제2 성형기(9)에 의하여 제조된 성형탄은 상기 성형탄 저장빈(6)에 공급될 수 있다.
또한, 제1 성형기(5)로부터 생산되는 성형탄 중 저 품질 성형탄이나, 상기 성형탄 저장빈(6)에서 이송간 낙하 충격과 저장빈 내부 압축하중에 의해 발생하는 10mm 이하의 분 성형탄의 발생량은 제1 성형기(5)에서 생산되는 성형탄량의 5~20중량%일 수 있다.
분 성형탄의 수분은 1~10중량%이며, 입가는 3mm 이상 입자가 20중량% 이상이고, 평균입도는 1~30mm 일 수 있다. 분 성형탄의 밀도는 0.9~1.6 g/cm3 일 수 있다. 분 성형탄은 상기 수분 첨가 장치(8)로부터 수분을 공급받아 적정 수분이 3~10중량%로 조절될 수 있다. 적정 수분이 조절된 분 성형탄을 성형하는 제2 성형기(9)에서 제조되는 성형탄은 기존 일반 성형탄의 강도 대비 95~150% 일 수 있다. 분 성형탄을 성형하는 제2 성형기(9)의 생산능력은 제2 성형기(5)의 생산능력 대비 5~30%일 수 있다.
이하에서, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 장치의 작동에 대해서 설명한다.
전체 100중량% 중 입경이 5mm 이하인 입자를 90중량% 포함하는 원료탄을 저장하는 원료탄 저장빈(1)으로부터 원료탄을 공급받고, 상기 바인더 공급장치(2)로부터 비튜멘, 전분, 당밀, 물유리, 피치, 고분자 수지 등의 바인더 군에서 선택된 하나의 이상의 바인더를 wt. 1~15%를 정량 공급받고, 상기 경화제 공급장치(3)로부터 석회, 소석회, 석회석, 탄산칼슘, 석회석, 시멘트, 벤토나이트, 클레이, 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산, 황산 및 산화물로 이루어진 군에서 선택한 하나 이상의 경화제를 정량 공급받는 혼합장치(4)에서 원료탄과 바인더, 경화제를 혼합한다.
상기 혼합장치(4)에서 원료탄과 바인더, 경화제가 혼합된 혼합탄은 제1 성형기(5)에 공급되고, 상기 제1 성형기(5)는 혼합탄으로 성형탄을 제조한다.
상기 제1 성형기(5)에서 제조된 성형탄은 성형탄 저장빈(6)에 저장되고, 용융가스화로(10) 장입 전 입도 선별기(7)에서 10mm 이상의 성형탄은 용융가스화로(10)에 장입되며, 10mm 이하의 분 성형탄은 수분 첨가 장치(8)로부터 수분을 공급받아 적정 수분으로 조절되어 제2 성형기(9)로 공급되고, 상기 제2 성형기(9)는 분 성형탄으로 성형탄을 제조하고, 상기 제2 성형기(9)에서 제조된 성형탄은 성형탄 저장빈(6)에 공급된다.
이하에서는, 실험예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
(실험예)
일반적으로 제조된 성형탄과 실제 성형탄 제조 공정에서 발생하는 분 성형탄의 특성으로 별도 제조하여 분 성형탄을 원료로 동일 성형탄 제조 방법으로 분 성형탄 제조 성형탄을 제조하였다.
이 때, 분 성형탄의 평균입도를 4mm로 조절하였고, 수분을 각각 6wt%, 8wt%, 10wt%로 조절하였다. 제조된 성형탄의 냉간강도를 평가하기 위해 압축강도를 측정하였다.
[표 1]
Figure 112014125321586-pat00001
[표 1]에 나타낸 바와 같이 실험예 1에서는 분 성형탄 입도를 동일하게 한 상태에서 수분을 6중량%로 조절하여 성형탄을 제조한 결과 일반 성형탄 압축강도가 58.8kgf 대비 66.5kgf로 증가하였다.
그리고, 실험예 2와 같이 수분을 8중량%로 조절하여 성형탄을 제조한 결과 압축강도가 92.2kgf로 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다.
실험예 3과 같이 수분을 10중량%로 조절하여 성형탄을 제조한 결과 압축강도 45.6kgf로 일반 성형탄 대비 소폭 감소하나, 사용성에는 크게 문제가 없을 것으로 판단된다.
1: 원료탄 저장빈 2: 바인더 공급장치
3: 경화제 공급장치 4: 혼합장치
5: 제1 성형기 6: 성형탄 저장빈
7: 입도 선별기 8: 수분 첨가 장치
9: 제2 성형기 10: 용융가스화로

Claims (22)

  1. 일정한 크기의 입도를 갖는 원료탄을 제공하는 원료탄 제공 단계,
    상기 원료탄에 혼합되기 위한 바인더와 경화제를 제공하는 바인더와 경화제 제공 단계,
    상기 원료탄 제공 단계에서 제공되는 원료탄과 상기 바인더와 경화제 제공 단계에서 제공되는 바인더 및 경화제를 혼합하는 혼합 단계,
    상기 혼합 단계에서 상기 원료탄과 바인더 및 경화제를 혼합한 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제1 성형탄 제조 단계,
    상기 성형탄 제조 단계에서 제조된 성형탄 중 입도 10mm 이상의 성형탄과 입도 10mm 이하의 분 성형탄을 선별하기 위한 입도 선별 단계, 및
    상기 입도 선별 단계에서 선별된 분 성형탄을 공급받아 분 성형탄을 성형하여 성형탄을 제조하기 위한 제2 성형탄 제조 단계
    를 포함하고,
    상기 입도 선별 단계와 상기 제2 성형탄 제조 단계 사이에 제공되고, 상기 입도 선별 단계에서 선별된 분 성형탄의 수분을 적정 수분으로 조절할 수 있도록 상기 분 성형탄에 수분을 첨가하기 위한 수분 첨가 단계를 포함하고,
    상기 원료탄 제공 단계는 전체 100중량% 중 입경이 5mm 이하인 입자를 90중량% 포함하는 원료탄을 상기 혼합단계에 제공하고,
    상기 분 성형탄의 입도가 3mm 이상 입자가 20중량% 이상이고, 평균입도는 1~30mm인 성형탄 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성형탄 제조 단계와 상기 입도 선별 단계 사이에 제공되어, 상기 제1 성형탄 제조 단계에서 제조된 성형탄을 저장하여 상기 입도 선별 단계에 공급하기 위한 성형탄 저장 단계를 포함하는 성형탄 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 비튜멘, 전분, 당밀, 물유리, 피치, 고분자 수지 등의 바인더 군에서 선택된 하나의 이상의 바인더인 성형탄 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경화제는 석회, 소석회, 석회석, 탄산칼슘, 석회석, 시멘트, 벤토나이트, 클레이, 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산, 황산 및 산화물로 이루어진 군에서 선택한 하나 이상의 경화제인 성형탄 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입도 선별 단계에서 선별된 10mm 이상의 성형탄은 용융가스화로에 장입되는 성형탄 제조 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2 성형탄 제조 단계에서 제조된 성형탄은 상기 성형탄 저장 단계에 공급되는 성형탄 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분 성형탄의 밀도는 0.9~1.6 g/cm3 인 성형탄 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분 성형탄은 상기 수분 첨가 장치로부터 수분을 공급받아 적정 수분이 3~10중량%로 조절되는 성형탄 제조 방법.
  12. 일정한 크기의 입도를 갖는 원료탄을 저장하는 원료탄 저장빈,
    상기 원료탄에 혼합되기 위한 바인더를 공급하기 위한 바인더 공급장치,
    상기 원료탄에 혼합되기 위한 경화제를 공급하기 위한 경화제 공급장치,
    상기 원료탄 저장빈으로부터 공급되는 원료탄과, 상기 바인더 공급장치로부터 공급되는 바인더 및 상기 경화제 공급장치로부터 공급되는 경화제를 혼합하는 혼합장치,
    상기 혼합장치에 의하여 원료탄과 바인더 및 경화제가 혼합된 혼합탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제1 성형기,
    상기 제1 성형기에 의하여 제조된 성형탄 중 입도 10mm 이상의 성형탄과 입도 10mm 이하의 분 성형탄을 선별하기 위한 입도 선별기, 및
    상기 입도 선별기에 의하여 선별된 분 성형탄을 성형하여 성형탄을 제조하는 제2 성형기
    를 포함하고,
    상기 입도 선별기와 상기 제2 성형기 사이에 제공되고, 상기 입도 선별기에 의하여 선별된 분 성형탄의 수분을 적정 수분으로 조절할 수 있도록 상기 분 성형탄에 수분을 첨가하기 위한 수분 첨가 장치를 포함하고,
    상기 원료탄 저장빈에는 전체 100중량% 중 입경이 5mm 이하인 입자를 90중량% 포함하는 원료탄이 저장되고,
    상기 분 성형탄의 입도가 3mm 이상 입자가 20중량% 이상이고, 평균입도는 1~30mm인 성형탄 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 성형기와 상기 입도 선별기 사이에 제공되어, 상기 제1 성형기에서 제조된 성형탄을 저장하여 상기 입도 선별기에 공급하기 위한 성형탄 저장빈을 포함하는 성형탄 제조 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 바인더는 비튜멘, 전분, 당밀, 물유리, 피치, 고분자 수지 등의 바인더 군에서 선택된 하나의 이상의 바인더인 성형탄 제조 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 경화제는 석회, 소석회, 석회석, 탄산칼슘, 석회석, 시멘트, 벤토나이트, 클레이, 실리카, 실리케이트, 돌로마이트, 인산, 황산 및 산화물로 이루어진 군에서 선택한 하나 이상의 경화제인 성형탄 제조 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 입도 선별기에서 선별된 10mm 이상의 성형탄은 용융가스화로에 장입된ㄴ 성형탄 제조 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제2 성형기에 의하여 제조된 성형탄은 상기 성형탄 저장빈에 공급되는 성형탄 제조 장치.
  20. 삭제
  21. 제12항에 있어서,
    상기 분 성형탄의 밀도는 0.9~1.6 g/cm3 인 성형탄 제조 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 분 성형탄은 상기 수분 첨가 장치로부터 수분을 공급받아 적정 수분이 3~10중량%로 조절되는 성형탄 제조 장치.
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