KR102176817B1 - 원료탄의 맥석 분리 장치 - Google Patents

원료탄의 맥석 분리 장치 Download PDF

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Abstract

원료탄의 이송방향과 평행방향으로 등간격의 파이프를 구비하며 이송 중 상기 원료탄을 하부로 통과시키는 파이프부 및 상기 파이프부의 일측 단부와 연결되는 플레이트부를 포함하되 경사각을 구비하는 프라이머리 스크린과, 상기 프라이머리 스크린의 상부에 일단부가 맞닿도록 위치하며 등간격의 절개부가 형성된 원료탄 스토퍼를 구비하고, 상기 원료탄 스토퍼는, 상기 맥석은 상기 절개부 사이로 통과시켜 상기 플레이트부로 이송하며, 상기 원료탄은 통과시키지 않고 상기 파이프부의 하부에 위치하는 호퍼로 이동시키는 것을 특징으로 하는 원료탄의 맥석 분리 장치를 제공한다.

Description

원료탄의 맥석 분리 장치{A gangue separator of coal for coke making}
본 발명은 원료탄의 맥석 분리 장치에 대한 것으로, 외부의 구동원 없이 자연구동에 의해 이송되며, 원료탄으로부터 맥석을 분리하는 프라이머리 스크린(primary screen) 및 원료탄 스토퍼(stopper)를 구비하는 원료탄의 맥석 분리 장치에 대한 것이다.
제철 공정에 있어서 코크스 제조과정은 크게 선탄공정, 코크스 오븐공정, 화성공정으로 구분되는데, 이 중 선탄공정은 코크스 제조를 위해 사용되는 연료탄을 처리하는 공정이다.
일반적으로 선탄공정은 수입 적치된 석탄을 리크레이머(reclaimer)로 불출하여 컨베이어(conveyor)로 수송한 후 서지 빈(surge bin)을 거쳐 파쇄기로 이동시키는 공정을 말한다.
서지 빈(surge bin) 내부로 이동한 석탄은 광산에서 채탄된 것으로 맥석, 이물질, 목편, 철편 등이 포함되어 있으므로, 파쇄기(crusher)로 이동하기 전에 원료탄으로 선별하는 과정이 필요하다. 따라서 서지 빈(surge bin) 설비의 목적은 불출된 원료탄을 정량적이고 균일하게 파쇄기에 공급함으로써 적정 입도의 파쇄와 양질의 코크를 생산하는 것이라 볼 수 있다.
양질의 원료탄 선별을 위해 서지 빈(surge bin) 설비는 피더(feeder)와 도 1 과 같은 복수개의 파이프(P)로 이루어진 프라이머리 스크린(primary screen)을 24시간 동안 가동하게 된다. 그로 인해 설비의 공회전이 발생할 수 있으며 이는 불필요한 전력 낭비를 가져올 수 있다. 또한, 프라이머리 스크린(primary screen)의 구동 장치는 24시간 가동으로 인해 피로수명이 단축될 수 있으며, 구동 장치에 구비된 모터에서 오일이 유출되어 원료탄을 오염시키는 문제가 발생할 수 있다.
1. 한국등록특허 제10-1463304호(2014. 11. 12. 등록) 2. 한국공개특허 제10-2018-0029487호(2018. 03. 21. 공개)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 설비의 공회전 및 전력 소비를 감소시킬 수 있는 원료탄의 맥석 분리 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 원료탄의 이송방향과 평행방향으로 등간격의 파이프를 구비하며 이송 중 상기 원료탄을 하부로 통과시키는 파이프부 및 상기 파이프부의 일측 단부와 연결되는 플레이트부를 포함하되 경사각을 구비하는 프라이머리 스크린(primary screen)과, 상기 프라이머리 스크린의 상부에 일단부가 맞닿도록 위치하며 등간격의 절개부가 형성된 원료탄 스토퍼(stopper)를 구비하고, 상기 원료탄 스토퍼는, 상기 맥석은 상기 절개부 사이로 통과시켜 상기 플레이트부로 이송하며, 상기 원료탄은 통과시키지 않고 상기 파이프부의 하부에 위치하는 호퍼로 이동시키는 것을 특징으로 하는 원료탄의 맥석 분리 장치를 제공할 수 있다.
상기 원료탄 스토퍼는, 회전축이 중심을 관통하는 롤러와, 상기 롤러 외주면 일측과 연결되고 상기 등간격의 절개부를 구비하는 스커트를 포함할 수 있다.
상기 프라이머리 스크린은, 30 내지 50도의 상기 경사각을 구비하여 중력에 의한 자연구동방식으로 맥석과 원료탄을 이동시킬 수 있다.
상기 파이프부는, 이송방향으로 1 내지 2m의 길이를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 원료탄의 맥석 분리 장치는 프라이머리 스크린을 자연구동방식에 접목시키고, 원료탄 스토퍼를 함께 구비함으로써 전력 소비를 감소시키며 맥석을 분리할 수 있는 장점이 있다. 또한 프라이머리 스크린의 구동을 위한 별도 장치의 가동이 없으므로, 맥석 분리 과정 중 설비를 보수할 수 있는 장점이 있으며 그로 인해 공정비용이 감소하는 효과가 있다.
도 1 은 종래의 원료탄 맥석 분리 장치의 프라이머리 스크린을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프라이머리 스크린을 구비한 원료탄의 맥석 분리 장치를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프라이머리 스크린과 원료탄 스토퍼를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원료탄의 맥석 분리 장치를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 종래의 원료탄 맥석 분리 장치의 프라이머리 스크린을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프라이머리 스크린을 구비한 원료탄의 맥석 분리 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프라이머리 스크린과 원료탄 스토퍼를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원료탄의 맥석 분리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원료탄의 맥석 분리 장치는 피더(feeder; 20)로부터 공급된 원료(C)를 맥석(S)과 원료탄으로 분리하는 프라이머리 스크린(primary screen; 100)과, 원료탄 스토퍼(200)를 포함한다. 상기 피더(20)는 서지빈(surge bin; 10)과 연결되어 원료탄의 맥석 분리장치에 원료(C)를 공급한다.
상세히 설명하면, 상기 피더(20)의 하부에는 상기 프라이머리 스크린(100)의파이프부(110)가 위치하며, 상기 파이프부(110)는 원료탄의 이송방향(X)과 평행한 방향으로 등간격의 파이프를 구비하고 원료(C)의 이송 중 상기 원료탄을 하부(Y방향)로 통과시킬 수 있다.
또한 상기 프라이머리 스크린(100)은 상기 파이프부(110)의 일측 단부와 연결되는 플레이트부(120)를 포함할 수 있으며, 상기 플레이트부(120)는 맥석(S)과의 충돌에도 설비를 유지할 수 있는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다.
프라이머리 스크린(100)는 경사각(θ)을 구비할 수 있으며, 나아가서 30 내지 50도의 경사각(θ)을 구비하여 중력에 의한 자연구동방식으로 맥석과 원료탄을 이동시킬 수 있다. 따라서 외부의 동력없이 프라이머리 스크린(100)은 동작할 수 있으며, 원료탄과 맥석(S)의 분리를 수행할 수 있다.
상기 경사각(θ)은 30도 이하일 경우 파이프부(110)에서 맥석이 이동을 중지할 수 있으며, 50도 이상일 경우 원료탄의 이동 속도가 증가되어 맥석과 함께 플레이트부(120)로 이동하여 원료탄의 손실이 발생할 수 있다.
상기 파이프부(110)는, 이송방향으로 1 내지 2m의 길이를 구비할 수 있다. 경사각(θ)이 30도 이상이더라도 파이프부(110)의 길이가 2m를 초과하면 파이프부(110)에서 맥석의 이동이 중지될 수 있으며, 길이가 1m 이내이면 원료탄이 제대로 분리되지 않아 원료탄의 손실이 발생할 수 있다.
나아가서, 상기 파이프부(110)와 플레이트부(120)의 견고한 고정을 위해 그 사이에 브라켓(130)을 더욱 구비할 수 있으며. 슈트(chute; 400)로 향하는 플레이트부(120)의 지지를 위해, 지지대 앵글(140)을 더욱 구비할 수 있다.
상기 프라이머리 스크린(100)의 상부에는 등간격의 절개부(A)가 형성된 원료탄 스토퍼(200)가 위치할 수 있으며, 상기 원료탄 스토퍼(200)의 일단부는 프라이머리 스크린(100)과 맞닿도록 위치할 수 있다.
상세히 설명하면, 상기 원료탄 스토퍼(200)는 회전축(210)이 중심을 관통하는 롤러(220)와, 상기 롤러(220) 외주면 일측과 연결되고 상기 등간격의 절개부(A)를 구비하는 스커트(skirt; 230)를 포함할 수 있다. 스커트(230)와 롤러(220) 외주면의 연결을 위해 상기 스커트(230)와 롤러(220) 사이에는 결합용 바(240)가 위치할 수 있다.
상기 스커트(230)는 맥석만 통과할 수 있도록 무게감이 있으며, 절개 공정이 간편한 소재로 이루어지는 것이 바람직할 수 있으며, 예를 들어 고무 소재로 이루어질 수 있다. 또한 등간격의 절개부(A)는 맥석이 통과할 수 있는 간격으로 5 내지 15mm의 폭을 구비할 수 있다.
따라서 상기 원료탄 스토퍼(200)로 인해 상기 맥석(S)은 상기 절개부(A) 사이로 통과되어 상기 플레이트부(120)로 이송되며, 상기 원료탄은 통과시키지 않고 상기 파이프부(110)의 하부에 위치하는 호퍼(300)로 이동시킴으로써 원료탄의 유실 없이 맥석을 분리시킬 수 있다. 도 1과 같은 종래의 장치보다 파이프부(110)의 길이가 짧아짐으로 인해 원료탄이 파이프를 경로로 맥석과 함께 소량이 이동하게 되어 플레이트부(120)의 단부에 부착탄이 형성되어 원료탄의 유실이 발생할 수 있는데, 상기 원료탄 스토퍼(200)를 구비함으로써 원료탄의 유실을 방지할 수 있다. 따라서 원료탄이 스커트(230)와 부딪히며 하부의 호퍼(300)로 이동하고, 맥석(S)은 경사각(θ)으로 인해 스커트(230)를 통과하여 원료탄과 분리됨으로써 슈트(400)로 이동할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 원료탄의 맥석 분리 장치는 프라이머리 스크린에 경사각(θ)을 구비하여 중력으로 인한 자연구동방식을 적용함으로써, 무동력 방식으로 인해 전력 소비를 감소시키며 맥석을 분리할 수 있는 장점이 있다. 또한 프라이머리 스크린의 구동을 위한 별도 장치의 가동이 없으므로, 맥석 분리 과정 중 설비를 보수할 수 있는 장점이 있으며 그로 인해 공정비용이 감소하는 효과가 있다. 나아가서, 원료탄 스토퍼를 함께 구비함으로써 원료탄의 유실을 방지하는 장점이 있다.
나아가서 본 발명의 실시예에 따른 원료탄의 맥석 분리장치는 조건에 따라 동력방식으로 구동할 수 있다. 상기와 같이 평상시에는 전력을 사용하지 않고 무동력으로 맥석을 분리할 수 있지만, 우기 시에는 외부 습기로 인한 원료탄의 파이프부(110) 부착을 방지하기 위해 구동장치를 가동시킬 수 있다. 예를 들어, 모터(30)와 그와 연결된 엑사이터(exciter; 40)를 구동시킴으로써 프라이머리 스크린(100)에 진동을 가하여 원료탄과 맥석을 분리하는 공정을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 원료탄의 맥석 분리 장치를 하기 실험예를 통해 설명하겠는 바, 하기 실험예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실험예 1
길이 4m의 파이프 9개를 간격 90mm로 하여 프라이머리 스크린(100)의 파이프부(110)를 제조하였고, 플레이트부(120)는 두께 3.2mm, 폭 1m, 너비 2.2m의 스테인리스 스틸 플레이트를 이용하여 제조하였다. 길이 1m의 롤러(220)의 일측에 결합용 바(240)를 결합하고, 고무재질의 스커트(230)를 결합용 바(240)와 볼트결합함으로써 원료탄 스토퍼(200)를 제조하였다. 이때 스커트(230)는 세로 440mm, 가로 960mm의 크기로 등간격으로 11개의 절개부(A)를 형성하였다.
그리고, 프라이머리 스크린의 각도에 따른 맥석의 이송 결과에 대해 조사하였다.
실험예 2
파이프 9개를 간격 90mm로 하여 프라이머리 스크린(100)의 파이프부(110)를 제조하였고, 플레이트부(120)는 두께 3.2mm, 폭 1m, 너비 2.2m의 스테인리스 스틸 플레이트를 이용하여 제조하였다. 길이 1m의 롤러(220)의 일측에 결합용 바(240)를 결합하고, 고무재질의 스커트(230)를 결합용 바(240)와 볼트 결합함으로써 원료탄 스토퍼(200)를 제조하였다. 이때 스커트(230)는 세로 440mm, 가로 960mm의 크기로 등간격으로 11개의 절개부(A)를 형성하였다.
그리고, 프라이머리 스크린(100)의 각도를 30도로 고정하고, 파이프부(110)의 길이에 따른 맥석의 이송 결과에 대해 조사하였다.
결과
실험예 1의 프라이머리 스크린의 각도에 따른 맥석의 이송결과는 다음의 표 1과 같다.
프라이머리 스크린의 각도
10° 14° 18° 22° 26° 30° 34° 38° 42° 46°
이송여부 fail fail fail fail fail pass pass pass pass pass
실험예 2의 파이프부(110)의 길이에 따른 맥석의 이송 결과는 다음의 표 2와 같다.
10회반복 파이프부의 길이(m)
4 3.5 3.0 2.5 2.0 1.0
이송여부 40% 50% 70% 90% 100% 100%
따라서 실험예 1 및 실험예 2로부터 프라이머리 스크린의 각도 30도 이상, 파이프부의 길이 2.0m 이하에서 무동력의 자연구동방식으로 맥석의 이송되어 원료탄과의 분리가 이루어졌음을 알 수 있었다.
상기에서 서술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 원료탄의 맥석 분리 장치는 프라이머리 스크린을 자연구동방식에 접목시키고, 원료탄 스토퍼를 함께 구비함으로써 전력 소비를 감소시키며 맥석을 분리할 수 있는 장점이 있다. 또한 프라이머리 스크린의 구동을 위한 별도 장치의 가동이 없으므로, 맥석 분리 과정 중 설비를 보수할 수 있는 장점이 있으며 그로 인해 공정비용이 감소하는 효과가 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
10; 서지빈,
20; 피더,
30; 모터,
40; 엑사이터,
100; 프라이머리 스크린,
200; 원료탄 스토퍼,
300; 호퍼,
400; 슈트

Claims (4)

  1. 원료탄의 이송방향과 평행방향으로 등간격의 파이프를 구비하며 이송 중 상기 원료탄을 하부로 통과시키는 파이프부 및 상기 파이프부의 일측 단부와 연결되는 플레이트부를 포함하되, 경사각을 구비하는 프라이머리 스크린(primary screen)과,
    상기 프라이머리 스크린의 상부에 일단부가 맞닿도록 위치하며 등간격의 절개부가 형성되되, 회전축이 중심을 관통하는 롤러와, 상기 롤러 외주면 일측과 연결되고 상기 등간격의 절개부를 구비하는 스커트를 포함하는 원료탄 스토퍼(stopper)를 구비하고,
    상기 원료탄 스토퍼는, 맥석을 상기 절개부 사이로 통과시켜 상기 플레이트부로 이송하며, 상기 원료탄은 통과시키지 않고 상기 파이프부의 하부에 위치하는 호퍼로 이동시키는 것을 특징으로 하는 원료탄의 맥석 분리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프라이머리 스크린은, 30 내지 50도의 상기 경사각을 구비하여 중력에 의한 자연구동방식으로 맥석과 원료탄을 이동시키는 것을 특징으로 하는 원료탄의 맥석 분리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프부는, 이송방향으로 1 내지 2m의 길이를 구비하는 것을 특징으로 하는 원료탄의 맥석 분리 장치.
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