KR101745409B1 - 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법 - Google Patents

저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석탄폐기물 혹은 부산물인 선탄경석을 주 원료로 흑연분말, 바이오매스(술지게미)를 혼합하여 목표발열량의 조절이 가능한 원료로 만들로 최종적으로 액상피치를 혼합하여 구성성분(선탄경석, 흑연분말, 술지게미)의 결합을 통한 다양한 형상제조와 원료의 밀도를 높여 부피를 줄이고 표면경화제와 소결공정을 거쳐 표피박판에 의한 분진발생을 억제하여 수분흡수를 방지함으로 운반 및 저장성을 향상시킨 발열량 조절형 원료를 제조 하는 방법에 관한 것이다.

Description

저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법{Fuel method combines a low-calorie coal washability pumice and different materials}
본 발명은 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 석탄채굴 후 발열량을 기준으로 석탄을 선탄하는 공정에서 용도가 없어 방치되고 있는 저열량 선탄경석을 흑연파우더, 석탄계 액상피치, 바이오매스(술찌게미)와 같은 이종소재와 결합하여 다양한 형태의 연료로 재생산할 수 있는 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 석탄채굴 후 4,250 Kcal/kg 이상의 발열량을 보유하고 있는 석탄은 가정용 무연탄으로 사용되고 있으나 통상 2,000 Kcal/kg∼3,000 Kcal/kg의 저발열탄은 마땅한 수요처가 없어 적재되어 방치되거나 탄광을 복원할 때 공간을 메우는 역할로 사용되고 있으며 방치된 저발열탄은 비나 눈이 오면 소실되면서 하천이나 주변의 땅을 오염시키고, 바람이 불면 분진이 날려 환경오염 및 인체의 건강에 치명적인 피해를 주므로 방치된 경석을 흙으로 덮어 나무를 심거나 탄광복원용으로 사용되고 있어 정부나 지자체는 매년 막대한 유지비용을 지출하고 있다.
또한, 수입되거나 국내에서 생산되고 있는 연료는 야자열매, 단풍나무, 맹그로브나무 등 단일 식물성 소재를 탄화시켜 만들고 있으며 음식물쓰레기, 폐목 등과 같은 재생소재의 경우 건조 와 분쇄공정 후 회분이나 석탄분말과 혼합하여 조개탄이나 펠렛형상의 연료로 제조되고 있다.
그러나, 단일 식물성 원료들은 원재료의 구성성분의 제어가 불가능하여 구성성분의 발열량에 따른 변화가 심하며 재생소재의 경우 원료의 제조공정상 발열량의 조절이 원천적으로 불가능하여 용도에 따라 분급소재를 차별화 하여 만들 수 없으며 대부분 환경적인 문제를 동반한다.
우선 종래의 기술들을 살펴보면,
공개번호 10-2012-0025221호(특) 채굴된 원탄으로부터 발열량이 500~3500 Kcal/kg인 저발열 무연탄과 발열량이 4500~7000 Kcal/kg인 고발열 무연탄을 분리하는 단계; 상기 분리된 저발열 무연탄 및 고발열 무연탄을 각각 미분 분쇄하여 입도 조절된 저발열 무연탄 분말 및 고발열무연탄 분말을 제조하는 단계; 혼련기 내에 상기 저발열 무연탄 분말, 상기 고발열 무연탄 분말 및 물을 투입하고 혼련하는 단계; 혼련된 혼련물을 성형하여 성형탄을 제조하는 단계; 및 상기 성형탄을 건조시키는 단계를 포함하는 성형탄의 제조 방법에 관한 것이다.
출원번호 10-1979-0002049호(특) 본문에 상술한 바와 같이 3,000-4,000cal의 분탄을 주제로하고 이에 갈탄 15%, 토탄 20%, 흑연 60%, 용철스케일 5%의 중량 비율로 배합한 조연재를 적당한 배합비율로 분탄에 혼합하여 구멍탄을 제조하는 구멍탄의 제법에 관한 것이다.
등록번호 10-1035519호(특) 분탄을 이용한 석탄괴를 성형하는 방법에 있어서, 분탄과 물, 경화제를 정량 공급하여 교반 및 혼합하는 혼합공정과, 상기 혼합공정에서 혼합된 분탄 혼합물을 공급하되, 분배 컨베이어에 의해 일정량씩 분배하여 순차적으로 이송공급하는 분배공정과, 상기 분배공정에 의해 순차 공급되는 일정량의 분탄 혼합물을 성형 컨베이어의 성형틀에 순차 공급하여 이송하면서 압축로울러에 의해 각 성형틀의 분탄 혼합물을 압축하여 성형하는 성형공정 및, 상기 성형공정에 의해 성형된 각 성형틀의 석탄괴를 성형틀에서 탈거하는 탈거공정에 의해 석탄괴를 자동 성형하는 분탄을 이용한 석탄괴의 성형방법에 관한 것이다.
출원번호 10-1983-0002484호(특) 고질 흑연질 무연탄 약 47중량%, 고질 무연탄 약 47중량%, 콘스타치(전분) 약 2중량%, 석회석 약 2중량%, 규조토 약 2중량%를 혼합하여 뒤섞은 뒤 200°~250℃의 증기통에서 5분 가장 찐 다음, 통상의 방식으로 성형함을 특징으로 하는 흑연질 무연탄을 이용한 연탄의 제조방법에 관한 것이다.
상기한 종래 기술은 대체적으로 석탄을 메인으로 최종 목표물을 무연탄, 성형탄 및 구공탄을 만드는 공정기술로 귀결되며, 이종 소재의 배합비를 조절하여 발열량이 임의로 조절된 다양한 용도와 다양한 형사으이 연로로 재생산하기 위한 공정 및 최종 목적물이 상이함을 알 수 있다.
그러나 많은 폐기물들을 이용하여 연료를 재생시켜 사용할 수 없는 기술들을 제공하고 있으며, 다양한 분야에서 사용되는 연료는 서로 천차만별임에 따라 그 사용분야에 맞는 연료의 생산 기술이 필요할 뿐만 아니라, 다양한 폐기물들을 혼합하여 사용할 수 있어야 한다.
따라서 해외 및 국내외에서 폐기물로 자리매김 하고 있는 다양한 폐기물들을 이용한 사용 용도에 따라 원하는 연료를 제조할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은, 방치되거나 버려지는 폐기물을 자원화하여 발열량을 조절을 통해 다양한 용도의 연료로 재탄생시킬 수 있도록 하는 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 폐기물로써 각각의 발열량을 갖는 선탄경석, 흑연분말, 바이오매스, 액상피치를 소재로 이용하여, 선택적으로 선정 배합하되 중량대비 상호 배합비를 달리하여 사용용도에 맞춰 발열량 및 착화온도를 조절할 수 있는 연료를 제조하는 하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 선탄경석, 흑연분말, 바이오매스는 분쇄와 미분화 공정을 거쳐 400 Mesh의 입자로 제조하여 사용하고, 상기 액상피치는 콜타르를 밀폐용기에 투입한 후, 불활성기체인 질소를 분당 200cc 이상 투입하여 260˚C~300˚C로 6~10시간 간 중합공정을 거쳐 휘발분을 제거하여 400cp~1,200cp의 점성을 가지도록 제조하여 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 바이오매스는 보리, 쌀, 찹쌀, 과실과 같은 식물성 잔여물을 다양하게 이용하고, 가열공정과 냉각공정을 통해 주정을 별도로 추출한 후, 주정이 제거된 술지게미를 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 배합 시, 선택되어 배합된 소재와 배합용매는 중량대비 80:20 또는 85:15로 배합용기에 넣은 후, 110℃(5℃/Min)의 간접적인 열을 가하여 배합하며, 뭉침현상을 방지하기 위해 배합스크류를 20rpm~30rpm의 회전시켜 슬러리(Slurry) 상태로 형성하고, 상기 배합용매로는 메칠(에틸)알콜을 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 연료를 스프레이드라이 공정으로 0.7mm~1.0mm의 입자로 형성되는 구형의 그레인(Grain) 또는 냉간건조를 통해 3mm~5mm의 비정형 그래뉼(Granule)로 제조하는 그레인 및 그래뉼제조단계가 포함되는 기술적 특징으로 한다.
상기 그레인 및 그래뉼제조단계 후, 사용용도에 따라 열가압성형 또는 압축성형으로 펠렛(Pellet) 또는 바(Bar) 형상으로 성형하는 성형단계가 포함되는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기 성형단계 후, 표면을 경화시켜 표면박피로 인한 분진의 발생을 억제하고 밀도를 높이며 부피를 줄일 수 있도록, 성형된 연료를 저온로의 내부에 투입한 후 250˚C~260˚C의 온도에서 3시간 열처리 하는 소결단계가 포함되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 폐기물을 이용하여 선택적으로 발열량조절이 가능한 연료 제조방법에 의하면,
첫째, 방치되거나 버려지는 폐기물을 자원화하여 부가가치를 창출할 수 있는 연료로 재생시킬 수가 있다.
둘째, 선탄경석의 경우 약 2억톤이 방치되어 있고 석탄의 채굴이 이루어지는 한 일정부분 지속적으로 발생되는 부분으로 톤당 약 10만원의 관리비가 투입되고 있어 년간 수백억의 관리비가 투입되고 있으나 이를 자원으로 재활용할 경우 환경오염 방지는 물론이요 수십억의 부가적인 이익을 창출할 수 있어 정부나 지자체는 수조원의 이익을 창출할 수 있는 효과가 있으며 재생된 흑연분말의 경우에도 폐기물로 처리될 경우 톤당 60만원의 처리비용이 소요되나 이를 자원화할 경우 톤당 20만원∼30만원으로 판매이익을 가져올 수 있어 매년 국내에서 폐기대상인 흑연분말이 1,200톤∼1,800톤에 달해 최소 1,600억 이상의 외화를 절감할 수 있다.
셋째, 술찌게미의 경우 대부분의 주조회사에서 이를 바다에 버리고 있으나 해양오염 방지법의 발효로 마땅한 처리방법을 찾지 못하고 있다. 음식물쓰레기의 경우 발전소의 연료나 비료등으로 재활용되고 있으나 운반, 적재등 악취와 주변환경 오염을 심화시키고 있으며 술찌게미의 경우 할효된 식물성 재료로 환경오염이나 악취등의 부작용이 없고 계절적 수급문제가 발생하지 않아 무한 공급이 가능한 안정된 원료로 적용이 가능하다.
넷째, 액상피치의 경우에도 철강회사의 부산물인 콜타르를 자원화 한 소재로 모든 구성소재가 폐기물이나 부산물로 시작되어 환경오염을 방지하고 부가적인 이익의 창출과 막대한 외화지출을 줄일 수 있는 요소로 구성되어 있다.
도 1은 본 발명의 분쇄 및 분급단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 레인 및 그래뉼제조단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 성형단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 소결단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 5는 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 연료 분석에 대한 도면
첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 분쇄 및 분급, 혼련, 제조, 성형, 소결공정을 거치며 공정별 소재제조 공정을 거쳐 연료를 제조하게 되며 실시 예를 보면,
분쇄 및 분급
상기 선탄경석은 발열량이 낮아서 무연탄(4,250 Kcal/kg)으로 사용되지 못하고 적재되고 있거나 방치되어 있는 석탄(현재 약 2억톤 적체, 매년 채굴탄의 80% 약 130만톤 생산)을 분쇄, 분급장치를 통해 약 400 Mesh(35 마이크론, 477 목)로 분쇄하여 미분화하는 공정으로 저발열 선탄경석은 석탄의 착화온도(약 490℃)가 높기 때문에 미분화하여 바이오매스와의 최적혼합을 통해 착화기능 및 발열 지속성을 높이기 위한 것이다.
한편, 상기 흑연분말은 형상가공 시 발생하는 스크랩 혹은 분말을 재활용한 400 Mesh 입자의 재생소재를 적용하여 약 8,000 Kcal/kg의 발열량을 확보하고 공정이 완료된 균일한 품질의 분말을 사용하여 제조원가절감 효과를 추가로 얻을 수 있다.
또한, 바이오매스(술지게미)는 맥주-보리, 막걸리-쌀 혹은 보리, 동동주-찹쌀, 와인-각종 과실열매 등 중 어느 하나로 사용되는데, 통상 3,000 Kcal/kg 전후의 발열량을 보유하고 있고 선탄경석과 적절한 배합(30%∼60%)을 통해 착화온도를 낮출 수 있으며 인체에 무해하고 음식물쓰레기와 달리 악취나 주변 환경오염 물질이 없다는 장점이 있으며, 자체적으로 함유되어 있는 주정(酒精)을 추출하는 별도의 가열공정(40℃)과 냉각공정을 통해 제거하여 별도의 용기에 포집하여 액상피치의 용매로 재사용한다. 주정이 제거된 바이오매스는 다시 분쇄공정을 거쳐 선탄경석과 동일한 사이즈(약 400 Mesh)로 미분화 한다.
여기서, 상기한 바와 같이 선탄경석, 흑연분말, 바이오매스(술지게미)를 분쇄하는 공정으로 더욱 상세하게는 도 1에 도시된 바와 같이 선탄경석, 흑연분말 및 바이오매스(건조 술지게미)를 하이드로분쇄기를 이용하여 중층분쇄-상층포집 방식을 적용하는데 중층에서 분쇄된 분말을 하층부에서 회오리형 에어를 불어넣어 돌, 금속조각과 같은 고하중의 불순물은 하부에 떨어져 수집되고 탄소분말과 곡물가루와 같은 저하중의 분말(비중 1.4∼2.0)을 상층부에서 포집한 후 분급장치를 통해 입자별 포집을 하고 400 Mesh를 초과하는 굵은 입자는 스크루콤베이어를 통해 분쇄기로 재투입되는 과정을 거친다.
한편, 상기한 선탄경석, 흑연분말, 바이오매스는 분쇄하는 반면에, 액상피치는 콜타르(Coal tar)를 밀폐용기에서 불활성기체인 질소를 분당 200cc 이상 투입하며 베퍼라이징(Vaporing)하는 조건에서 260℃∼300 ℃로 6시간∼10시간 중합공정을 거치면 휘발분이 제거된 상태로 400cp∼1,200cp의 점성을 가진 액상의 피치결합제를 생산할 수 있으며 선탄경석과 바이오매스를 함께 혼합할 경우 점도에 따라 비정형의 그레뉼(Granule)상태나 구형의 그레인(Grain)상태의 성형가능 소재로 만들 수 있으며 Mold를 통한 다양한 형상으로의 성형이 가능하게 된다. 또한 중합반응을 통해 생산되는 액상피치는 약 7,000 Kcal/kg∼8,000 Kcal/kg 범위의 발열량을 지니고 있어 형상 제조와 발열량을 조절할 수 있는 핵심소재로 적용된다.
혼련단계
Figure 112015123292582-pat00001
상기한 바와 같이 제조된 각각의 소재의 발열량은 표 1에 나타내는 바와 같이 kg 또는 g당의 발열량을 갖고 있다.
Figure 112015123292582-pat00002
혼련공정에서는 표 1의 혼합소재(선탄경석, 흑연분말, 바이오매스, 액상피치)의 각각의 발열량을 체크한 후 각각의 소재에 대한 발열량에 따라 중량을 기준으로 배합비를 조절하면 표 2에 나타내는 바와 같이 원하는 최종열량의 연료를 생산할 수 있다.
즉, 폐기물(선탄경석, 폐흑연분말, 바이오매스, 액상피치)에서 출발하여 물리적 화학적 재생공정을 거쳐 새로운 자원으로 개발되고 있으며, 구성성분의 발열량이 유동적이라 구성성분의 발열량에 따라 배합비율을 달리하여 최종열량에 도달할 수 있음을 보여준다.
예를 들면, 주원료인 선탄경석의 발열량이 1,500 Kcal/kg으로 낮아지거나 2,500 Kcal/kg로 높아진다면 표 2에 나타내는 바와 같이 다른 구성성분인 흑연분말 등의 배합비를 조절하여 희망하는 최종열량에 도달할 수 있는 연료의 생산이 가능하고 최종열량의 목표가 변동될 경우에도 구성성분의 배합비 조절을 통해 도달할 수 있음을 보여준다.
또한, 최종열량을 조절할 수 있다는 것은 용도에 부합되는 다양한 연료의 생산이 가능함을 알 수 있으며 결합제 및 형상제조가 가능한 액상피치의 경우에도 석탄에서 출발한 폐기물로 정제공정을 거친 후 탄소성분이 99%를 상회하므로 경석이나 흑연분말과 동일한 구성성분으로 이루어져 있음을 알 수 있다. 바이오매스를 제외한 나머지 구성성분을 모두 석탄에서 출발하고 있음을 알 수 있다.
표 1 또는 표 2에서 나타내는 바와 같이 구성성분의 발열량이 변화될 경우 다른 구성성분의 배합비를 조절함으로서 최종열량이 변화됨을 알 수 있으며 최종열량을 낮게 또는 높게 조절함으로 해서 다양한 용도의 연료로 제조할 수 있음을 보여준다.
다시 말해, 채굴한 탄광에 따라 선탄경석의 발열량이 2,000 Kcal/kg에서 3,000 Kcal/kg로 높아지거나 혹은 반대로 발열량이 낮은 경석을 적용할 경우에도 배합되는 이종소재들의 개별 발열량을 조절하여 용도에 맞는 발열량의 연료를 생산할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 혼련단계에서는 구성소재의 혼합을 위한 메칠(에틸)알콜을 용매로 사용하여야 투입소재의 비중에 따른 층 분리현상을 방지하고 최적의 혼합을 할 수 있고, 투입되는 선택되어 혼합된 소재와 배합용매는 중량기준(w%) 80:20 혹은 85:15로 하여 슬러리(Slurry) 상태로 만들게 된다.
여기서, 초기 혼련단계에서는 점성액상피치와의 결합과 표면경화를 위해 내부에 물이 들어있는 이중의 혼합용기를 사용해서 외부에 110℃(5℃/Min)의 간접적인 열을 가하여 액상피치의 용해가 이루어지면서 배합을 하고 배합 시 배합 용기내 혼합 스크루는 20 rpm ∼30 rpm의 회전력으로 응고되거나 뭉침 현상이 발생하지 않도록 한다.
그레인 및 그래뉼제조단계 및 성형단계
상기 제조단계는 혼련단계에서 형성된 슬러리(Slurry)를 Mold를 통한 성형이 가능한 시작소재의 제조를 의미하는 것으로써, 상기 혼련단계를 통해 슬러지(Slurry)화 된 소재는 구형의 그레인(Grain) 제조를 위해 스프레이드라이공정을 거쳐 도 2에 도시된 바와 같이 0.7mm∼1.0mm의 입자로 만들거나 냉간건조를 통해 2mm∼5mm 정도의 비정형 그레뉼(Granule)로 제조한다.
또한, 상기 성형단계는, 사용용도(농·어업용 비닐하우스용, 공장의 페목 펠렛용, 음식점 구이용 및 레져용 등)에 따라 열가압성형 (Thermoform press molding) 혹은 압출성형(Extrusion moliing) 공법을 적용하여 펠렛이나 바와 같은 다양한 형상 및 치수의 연료로 제조한다.
도 3에 도시된 바와 같이 성형단계는 Kneader를 통해 회전수 30rpm, 용량 3 마력(HP)으로 가압을 하면서 튜브형상의 봉(Bar)을 뽑아내거나 금형(Mold)에 160∼180도의 열을 가하여 액상피치를 고상화하면서 일정한 형상을 만들어 내는 방법이다.
소결단계
점성의 액상피치를 결합제 및 조직치밀화 재료로 적용됨으로 표면경화를 위한 저온소결공정을 거쳐야 한다. 도 4에 도시된 바와 같이 연속 터널로(4단계로 나뉘어져 단계별 온도조절을 통한 표면경화장치를 이용하여 저온열처리는 결합제 및 형상제조를 위한 액상피치의 고상화를 목적으로 저온로 내 질소가스를 퍼징(하거나 충전한 불활성분위기에서 250℃∼260℃ 의 온도에서 3시간 열처리를 하면 표면조직의 치밀화가 발생하여 종래 차콜 혹은 목탄 펠렛에 비해 표면 박피로 인한 분진의 발생이 거의 없고 밀도가 높아져 부피가 줄어들어 운송 및 저장성이 향상되는 장점을 가지게 된다.
한편, 상기한 단계를 순차적으로 거치게 되면 폐기물을 이용하여 연료를 재생산할 수가 있으며, 분쇄 및 분급단계 후, 각각의 소재를 선택적으로 선정 혼합할 시, 원하는 발열량을 갖는 소재를 제조할 수 있음과 더불어 다양한 형태의 연료를 형상 가공할 수 있게 되고, 본 발명의 방법으로 만들어진 연료의 실험 결과 도 5에 도시된 바와 같은 실험결과를 얻을 수가 있었다.

Claims (7)

  1. 폐기물로써 각각의 발열량을 갖는 선탄경석, 흑연분말, 바이오매스, 액상피치를 소재로 이용하여, 선택적으로 선정 배합하되 중량대비 상호 배합비를 달리하여 사용용도에 맞춰 발열량 및 착화온도가 조절된 연료를 제조하되,
    상기 배합 시, 선택되어 배합된 소재와 배합용매는 중량대비 80:20 또는 85:15로 배합용기에 넣은 후, 110℃의 간접적인 열을 가하여 배합하며, 뭉침현상을 방지하기 위해 배합스크류를 20rpm~30rpm의 회전시켜 슬러리(Slurry) 상태로 형성하고,
    상기 배합용매로는 메칠알콜을 사용하는 것을 특징으로 하는 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선탄경석, 흑연분말, 바이오매스는 분쇄와 미분화 공정을 거쳐 400 Mesh의 입자로 제조하여 사용하고,
    상기 액상피치는 콜타르를 밀폐용기에 투입한 후, 불활성기체인 질소를 분당 200cc 이상 투입하여 260˚C~300˚C로 6~10시간 간 중합공정을 거쳐 휘발분을 제거하여 400cp~1,200cp의 점성을 가지도록 제조하여 사용하는 것을 특징으로 하는 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 바이오매스는 보리, 쌀, 찹쌀, 과실 중 어느 하나를 이용하고, 가열공정과 냉각공정을 통해 주정을 별도로 추출한 후, 주정이 제거된 술지게미를 사용하는 것을 특징으로 하는 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 연료를 스프레이드라이 공정으로 0.7mm~1.0mm의 입자로 형성되는 구형의 그레인(Grain) 또는 냉간건조를 통해 3mm~5mm의 비정형 그래뉼(Granule)로 제조하는 그레인 및 그래뉼제조단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 그레인 및 그래뉼제조단계 후, 사용용도에 따라 열가압성형 또는 압축성형으로 펠렛(Pellet) 또는 바(Bar) 형상으로 성형하는 성형단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 성형단계 후, 표면을 경화시켜 표면박피로 인한 분진의 발생을 억제하고 밀도를 높이며 부피를 줄일 수 있도록, 성형된 연료를 저온로의 내부에 투입한 후 250˚C~260˚C의 온도에서 3시간 열처리 하는 소결단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 저열량 선탄경석과 이종소재를 결합한 연료 제조방법.









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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110157513A (zh) * 2018-03-21 2019-08-23 韩银兰 一种秸秆醇基混合的高性能环保型燃料及其制备方法
CN110257121A (zh) * 2019-04-23 2019-09-20 山东永丰新型材料科技有限公司 一种生产成型生物质炭发电燃料的制备方法
KR20220068136A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 리사이클 성형탄 및 그 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000154389A (ja) * 1998-11-18 2000-06-06 Center For Coal Utilization Japan 可燃性廃棄物の混合燃料
JP2011093998A (ja) * 2009-10-29 2011-05-12 Jfe Steel Corp バイオマスを用いた石炭の改質方法
KR101296043B1 (ko) 2013-07-10 2013-08-12 김선화 폐기물을 이용한 성형탄 및 그 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000154389A (ja) * 1998-11-18 2000-06-06 Center For Coal Utilization Japan 可燃性廃棄物の混合燃料
JP2011093998A (ja) * 2009-10-29 2011-05-12 Jfe Steel Corp バイオマスを用いた石炭の改質方法
KR101296043B1 (ko) 2013-07-10 2013-08-12 김선화 폐기물을 이용한 성형탄 및 그 제조 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110157513A (zh) * 2018-03-21 2019-08-23 韩银兰 一种秸秆醇基混合的高性能环保型燃料及其制备方法
CN110257121A (zh) * 2019-04-23 2019-09-20 山东永丰新型材料科技有限公司 一种生产成型生物质炭发电燃料的制备方法
KR20220068136A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 리사이클 성형탄 및 그 제조 방법
KR102472697B1 (ko) * 2020-11-18 2022-11-30 주식회사 엘지에너지솔루션 리사이클 성형탄 및 그 제조 방법

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