KR102155601B1 - 제강분진 조개탄 코팅용 조성물 및 제강분진 조개탄 - Google Patents

제강분진 조개탄 코팅용 조성물 및 제강분진 조개탄 Download PDF

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Abstract

제강분진 조개탄 코팅용 조성물 및 제강분진 조개탄이 개시된다. 개시된 제강분진 조개탄 코팅용 조성물은 셀룰로오스 에테르 화합물을 포함한다.

Description

제강분진 조개탄 코팅용 조성물 및 제강분진 조개탄{Composition for coating steel dust briquette and electric arc furnace dust briquette}
제강분진 조개탄 코팅용 조성물 및 제강분진 조개탄이 개시된다. 보다 상세하게는, 셀룰로오스 에테르 화합물을 포함하는 제강분진 조개탄 코팅용 조성물 및 제강분진 조개탄이 개시된다.
제철공정은 철광석과 석탄을 이용하여 조강(crude steel)을 제조하는 제선공정(iron making process)과 상기 조강의 순도를 높이는 제강공정(steel making process)으로 구분된다.
제강공정에서 생성되는 제강분진에는 다량의 철 및 선택적으로 아연과 같은 금속성분들이 잔존한다. 종래에는 상기 금속성분들을 함유하는 제강분진을 전량 폐기시켰으나, 최근에는 이를 재사용하기 위한 기술이 개발되고 있다.
상기 제강분진은 입도분포가 균일하지 않고, 다양한 성분들을 포함한다. 이러한 제강분진을 재활용하기 위한 대표적인 기술들 중의 하나는 상기 제강분진을 압착성형하여 조개탄(briquette)으로 만들어 제강공정에 재투입하는 기술이다. 대부분의 철강회사에서는 이러한 제강분진을 조개탄 형태로 만들어 재활용하고 있다.
상기 조개탄은 재활용을 위해 차량 및 컨베이어 벨트로 이송되는데, 이송 중 발생하는 분진을 저감하기 위해 종래에는 조개탄을 규산소다 수용액으로 코팅하였다. 그러나, 규산소다 수용액을 이용하여 조개탄을 코팅하는 경우 분진 저감의 효과는 있으나, 규산소다 수용액 분사용 노즐이 막히거나, 규산소다 수용액이 조개탄의 표면에만 제한적으로 코팅되어 여전히 분진이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 구현예는 셀룰로오스 에테르 화합물을 포함하는 제강분진 조개탄 코팅용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물을 포함하는 제강분진 조개탄을 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
셀룰로오스 에테르 화합물을 포함하는 제강분진 조개탄 코팅용 조성물을 제공한다.
상기 셀룰로오스 에테르 화합물은 메틸셀룰로오스(MC), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 히드록시에틸메틸셀룰로오스(HEMC) 및 히드록시에틸셀룰로오스(HEC)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 셀룰로오스 에테르 화합물은 100~60,000cps의 점도를 가질 수 있다.
상기 셀룰로오스 에테르 화합물의 함량은 상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물 100중량부에 대하여 0.45~5중량부일 수 있다.
상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물은 상기 셀룰로오스 에테르 화합물 100중량부에 대하여 바인더 10~100중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 바인더는 호화 전분을 포함하고, 상기 호화 전분은 옥수수 전분, 찰옥수수 전분 및 감자 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물은 물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
본체; 및
상기 본체에 코팅된 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 셀룰로오스 에테르 화합물을 포함하는 제강분진 조개탄을 제공한다.
상기 코팅층은 상기 셀룰로오스 에테르 화합물 100중량부에 대하여 바인더 10~100중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅층은 10~100,000㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 제강분진 조개탄 코팅용 조성물은 셀룰로오스 에테르 화합물을 포함함으로써, 제강분진 조개탄의 코팅 공정시 분사용 노즐의 막힘 현상을 방지할 수 있으며, 제강분진 조개탄의 표면뿐만 아니라 공극에도 코팅되어 이송 중 제강분진 조개탄으로부터의 분진 발생을 저감할 수 있고, 제강분진 조개탄의 강도를 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 제강분진 조개탄 코팅용 조성물을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 제강분진 조개탄 코팅용 조성물은 셀룰로오스 에테르 화합물을 포함한다. 본 명세서에서, 「제강분진」이란 용광로 제강분진(blast furnace dust), 전기로 제강분진(electric arc furnace dust) 이들의 혼합물을 의미한다.
상기 셀룰로오스 에테르 화합물은 물에 잘 용해될 뿐만 아니라, 수용액 상태로 노즐을 통해 분사될 경우 노즐의 내표면에 석출되지 않아 노즐 구멍을 막지 않는다. 또한, 상기 셀룰로오스 에테르 화합물은 제강분진 조개탄에 코팅될 경우, 상기 제강분진 조개탄의 표면을 덮을 뿐만 아니라 상기 제강분진 조개탄의 공극으로도 침투되기 때문에 상기 제강분진 조개탄의 이송 중 상기 제강분진 조개탄으로부터 분진이 발생하는 것을 방지하고 그의 강도를 증가시킨다.
상기 셀룰로오스 에테르 화합물은 메틸셀룰로오스(MC), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 히드록시에틸메틸셀룰로오스(HEMC) 및 히드록시에틸셀룰로오스(HEC)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 셀룰로오스 에테르 화합물은 100~60,000cps(centipoise)의 점도를 가질 수 있다. 본 명세서에서, 「셀룰로오스 에테르 화합물의 점도」란 Brookfield사의 DV-Ⅱ+Pro를 사용하여 측정된 점도로서, 20±0.1℃에서 2중량%의 농도를 갖는 셀룰로오스 에테르 화합물 수용액의 점도를 의미한다.
상기 셀룰로오스 에테르 화합물의 함량은 상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물 100중량부에 대하여 0.45~5중량부일 수 있다. 상기 셀룰로오스 에테르 화합물의 함량이 상기 범위 이내이면, 분진 발생이 적고 강도가 개선된 제강분진 조개탄을 얻을 수 있다.
상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물은 상기 셀룰로오스 에테르 화합물 100중량부에 대하여 바인더 10~100중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더의 함량이 상기 범위 이내이면, 상기 셀룰로오스 에테르 화합물의 사용량을 줄여 상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물의 제조비용을 절감할 수 있으며, 상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물의 건조속도를 증가시킬 수 있고, 분진 발생이 적으며 강도가 개선된 제강분진 조개탄을 얻을 수 있다.
상기 바인더는 호화 전분을 포함하고, 상기 호화 전분은 옥수수 전분, 찰옥수수 전분 및 감자 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물은 물을 더 포함할 수 있다. 상기 물의 함량은 상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물의 총 함량에서 상기 셀룰로오스 에테르 화합물의 함량 및 상기 바인더의 함량을 제외한 함량일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 본체 및 상기 본체에 코팅된 코팅층을 포함한다.
상기 본체는 상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물로 코팅되지 않은 제강분진 조개탄을 의미한다.
상기 코팅층은 셀룰로오스 에테르 화합물을 포함한다.
상기 코팅층은 상기 셀룰로오스 에테르 화합물 100중량부에 대하여 바인더 10~100중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더의 함량이 상기 범위 이내이면, 상기 셀룰로오스 에테르 화합물의 사용량을 줄여 상기 본체의 코팅 비용을 절감할 수 있고, 상기 본체의 코팅 시간을 단축할 수 있으며, 분진 발생이 적고 강도가 개선된 제강분진 조개탄을 얻을 수 있다.
상기 코팅층은 10~100,000㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 코팅층의 두께가 상기 범위 이내이면, 비교적 적은 비용으로 분진 발생이 적고 강도가 개선된 제강분진 조개탄을 얻을 수 있다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예
제조예 1: 코팅되지 않은 제강분진 조개탄의 제조
국내의 철강회사에서 입수한 제강분진 10kg을 Briquette machine (㈜ 제일산기, 주문제작)으로 압착성형하여 30개의 제강분진 조개탄을 제조하였다. 상기 제조된 제강분진 조개탄은 1개당 무게가 평균적으로 20g이었다.
실시예 1~5
(제강분진 조개탄 코팅용 조성물의 제조)
셀룰로오스 에테르 화합물, 호화 전분 및 물을 혼합하여 제강분진 조개탄 코팅용 조성물을 제조하였다. 여기서, 물의 함량은 상기 제강분진 조개탄 코팅용 조성물 100중량부에 대하여 상기 셀룰로오스 에테르 화합물 및 상기 호화 전분의 합계 함량이 2중량부가 되도록 조절되었다. 상기 각 실시예에서 사용된 셀룰로오스 에테르 화합물의 종류와 함량, 및 호화 전분의 함량을 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 상기 각 실시예에서 제조된 제강분진 조개탄 코팅용 조성물의 점도를 Brookfield사의 DV-Ⅱ+Pro로 20±0.1℃에서 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
HPMC*1
(중량부)		 90 80 0 0 0
HEMC*2
(중량부)		 0 0 90 80 0
MC*3
(중량부)		 0 10 0 10 90
호화 전분*4
(중량부)		 10 10 10 10 10
점도(cps) 205 195 220 210 200
*1 HPMC: 삼성정밀화학, 메셀로스®HPMC, 점도: 300cps
*2 HEMC: 삼성정밀화학, 메셀로스®HEMC, 점도: 300cps
*3 MC: 삼성정밀화학, 메셀로스®MC, 점도: 300cps
*4 호화 전분: 삼양사, 썬프리젤®
(코팅된 제강분진 조개탄의 제조)
상기 각 실시예에서 제조된 제강분진 조개탄 코팅용 조성물을 상기 제조예 1에서 제조된 제강분진 조개탄에 분무법에 의해 30㎛의 두께로 코팅한 다음, 60℃에서 1시간 동안 건조시켰다. 결과로서, 코팅된 제강분진 조개탄을 얻었다.
비교예 1: 제강분진 조개탄 코팅용 조성물 및 코팅된 제강분진 조개탄의 제조
규산소다(Sigma Aldrich, Na2O(SiO2))를 물에 용해시켜 2중량%의 농도를 갖는 규산소다 수용액을 제조하였다. 이후, 상기 규산소다 수용액을 상기 제조예 1에서 제조된 제강분진 조개탄에 분무법에 의해 30㎛의 두께로 코팅한 다음, 60℃에서 1시간 동안 건조시켰다. 결과로서, 코팅된 제강분진 조개탄을 얻었다.
평가예
평가예 1
상기 실시예 1~5 및 비교예 1에서 제조된, 상기 각각의 코팅된 제강분진 조개탄의 분진 발생 정도 및 낙하강도를 하기와 같은 방법으로 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(분진발생 정도 평가)
상기 각각의 코팅된 제강분진 조개탄을 손으로 문지른 후 손에 묻어나는 분진의 정도를 육안으로 관찰하여 5점척도법에 의해 분진발생의 정도를 평가하였다. 이때, 점수가 낮을수록 분진발생의 정도가 작은 것을 의미한다.
(낙하강도 평가)
상기 각각의 코팅된 제강분진 조개탄을 5m 높이에서 5회 반복하여 낙하시켰다. 이후, 상기 각각의 코팅된 제강분진 조개탄의 잔존하는 파편 중 10mm 이상의 파편들의 총 무게를 낙하전 상기 각각의 코팅된 제강분진 조개탄의 무게에 대한 백분율로 나타내어, 그 값을 낙하강도로 평가하였다. 이때, 값이 클수록 낙하강도가 큰 것을 의미한다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 1
분진발생의
정도		 2.8 3.0 2.5 2.8 2.9 3.7
낙하강도
(중량%)		 87.2 89.1 86.3 87.5 88.6 85.5
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~5에서 제조된 각각의 코팅된 제강분진 조개탄은 비교예 1에서 제조된 코팅된 제강분진 조개탄에 비해 분진발생의 정도는 작고 낙하강도는 큰 것으로 나타났다.
본 발명은 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 셀룰로오스 에테르 화합물, 바인더 및 물로 이루어지고,
    제강분진을 압착성형하여 형성되고 공극들을 가지며,
    상기 셀룰로오스 에테르 화합물은 100~60,000cps의 점도를 가지며,
    상기 셀룰로오스 에테르 화합물의 함량은 제강분진 조개탄 코팅용 조성물 100중량부에 대하여 0.45~5중량부이고,
    상기 바인더의 함량은 상기 셀룰로오스 에테르 화합물 100중량부에 대하여 10~100중량부이고,
    상기 바인더는 옥수수 전분, 찰옥수수 전분 및 감자 전분으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함하는 호화 전분인 제강분진 조개탄 코팅용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 에테르 화합물은 메틸셀룰로오스(MC), 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 히드록시에틸메틸셀룰로오스(HEMC) 및 히드록시에틸셀룰로오스(HEC)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함하는 제강분진 조개탄 코팅용 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
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  8. 본체; 및
    제1항 또는 제2항에 따른 제강분진 조개탄 코팅용 조성물로 상기 본체에 코팅된 코팅층을 포함하는 제강분진 조개탄.
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