KR102311318B1 - Coal briquettes, and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에서는 i) 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 ii) 용융가스화로에 연결되고, 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철 제조장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄으로서, 원료탄, 및 쌀 분말 바인더를 포함하고, 상기 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량이 5 중량% 초과인 성형탄, 이의 제조 방법, 및 성형탄 제조 장치를 제공한다.In an embodiment of the present invention, in an apparatus for manufacturing molten iron including i) a melter-gasifier in which reduced iron is charged, and ii) a reduction furnace connected to the melter-gasifier and providing reduced iron, it is charged into the dome of the melter and gasifier for rapid heating As a coal briquette to be used, it provides a coal briquette comprising raw coal, and a rice powder binder, wherein the damaged starch content in the rice powder binder is more than 5 wt%, a manufacturing method thereof, and an apparatus for manufacturing the coal briquettes.

Description

성형탄, 및 이의 제조 방법 {COAL BRIQUETTES, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Coal briquettes, and manufacturing method thereof

성형탄, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 쌀 분말 바인더를 적용한 성형탄, 및 이의 제조 방법에 에 관한 것이다.It relates to coal briquettes, and a method for manufacturing the same. More specifically, it relates to coal briquettes to which a rice powder binder is applied, and a manufacturing method thereof.

용융환원제철법에서는 철광석을 환원하는 환원로와 환원된 철광석을 용융하는 용융가스화로를 사용한다. 용융가스화로에서 철광석을 용융하는 경우, 철광석을 용융할 열원으로서 성형탄을 용융가스화로에 장입한다. 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.In the smelting reduction ironmaking method, a reduction furnace for reducing iron ore and a melter-gasifier for melting the reduced iron ore are used. When iron ore is melted in the melter-gasifier, coal briquettes are charged into the melter-gasifier as a heat source to melt the iron ore. After the reduced iron is melted in the melter and gasifier, it is converted into molten iron and slag and then discharged to the outside. The coal briquettes charged into the melter-gasifier form a coal-packed bed. After oxygen is blown in through a tuyere installed in the melter-gasifier, the coal-packed bed is burned to produce combustion gas. The combustion gas is converted into a high-temperature reducing gas as it rises through the coal-packed bed. The high-temperature reducing gas is discharged to the outside of the melter-gasifier and is supplied to the reduction furnace as a reducing gas.

성형탄은 미분탄과 바인더를 혼합한 후, 압축하여 제조한다. 용철 제조에 사용하기 위해서는 우수한 냉간 강도와 열간 강도를 가진 성형탄을 제조할 필요가 있다. 따라서 성형탄에 사용되는 바인더는 우수한 접착력과 고온에서의 높은 강도를 유지하는 특성이 요구된다. Coal briquettes are prepared by mixing pulverized coal and a binder and then compressing them. In order to be used for manufacturing molten iron, it is necessary to manufacture coal briquettes having excellent cold strength and hot strength. Therefore, the binder used for coal briquettes is required to have excellent adhesion and maintain high strength at high temperatures.

기존 용철제조용 성형탄에 사용되는 바인더의 경우, 건조(Dry) 기준으로 99% 이상의 전분을 함유한 옥수수 전분을 주로 사용하고 있다. 하지만 옥수수 전분을 제조하기 위해서는 정선(이물질 제거), 침지(산처리), 파쇄, 배아분리, 옥피분리, 글루텐분리와 같은 복잡한 과정을 거치게 되어 대규모 설비가 필요하고 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다. In the case of the binder used in the existing coal briquettes for manufacturing molten iron, corn starch containing more than 99% of starch on a dry basis is mainly used. However, in order to manufacture corn starch, it undergoes complex processes such as selection (removal of foreign substances), immersion (acid treatment), crushing, germ separation, okpi separation, and gluten separation. .

상기와 같은 문제점을 해결하고자, 쌀을 바인더로 활용하기 위해 필요한 점착력을 확보할 수 있는, 함수율 및 분쇄 조건을 제공함으로써, 우수한 열간 강도와 냉간 강도를 가지는 성형탄의 제조 방법을 제공하고자 한다. In order to solve the above problems, it is intended to provide a method for producing coal briquettes having excellent hot strength and cold strength by providing moisture content and grinding conditions that can secure the necessary adhesive force to use rice as a binder.

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄은 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철 제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄으로서, 원료탄, 및 쌀 분말 바인더를 포함한다. The coal briquettes according to an embodiment of the present invention are charged into the dome of the melter and gasifier in a molten iron manufacturing apparatus including a melter-gasifier in which reduced iron is charged, and a reduction furnace connected to the melter-gasifier and providing the reduced iron. As the rapidly heated coal briquettes, it includes raw coal, and a rice powder binder.

상기 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량이 5 중량% 초과인 것일 수 있다. The damaged starch content in the rice powder binder may be more than 5% by weight.

상기 쌀 분말 바인더는 전체 성형탄 100 중량%에 대해, 3 중량% 초과 인 것일 수 있다. The rice powder binder may be more than 3% by weight, based on 100% by weight of the total coal briquettes.

상기 쌀 분말 바인더 내 전분 함량은 건조 중량 기준 85 내지 95 중량%일 수 있다. The starch content in the rice powder binder may be 85 to 95% by weight based on dry weight.

상기 전분 내의 아밀로오스 함량은 12 내지 24 중량%인 것일 수 있다. The amylose content in the starch may be 12 to 24 wt%.

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조방법은 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철 제조장치에서, 상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법이다. The method for manufacturing coal briquettes according to an embodiment of the present invention comprises a melter-gasifier in which reduced iron is charged, and a reduction furnace connected to the melter-gasifier and providing the reduced iron, in the dome portion of the melter-gasifier. It is a method of manufacturing coal briquettes that are charged and heated rapidly.

상기 성형탄 제조방법은, 원료탄을 준비하는 단계, 쌀 분말 내의 손상전분 함량을 5 중량% 초과로 조절하여 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계, 상기 원료탄과 상기 쌀 분말 바인더를 혼합하여 배합탄을 제조하는 단계, 상기 배합탄 내의 바인더를 호화시키는 단계, 및 상기 배합탄을 성형하는 단계를 포함한다. The method for producing coal briquettes includes preparing raw coal, preparing a rice powder binder by adjusting the damaged starch content in rice powder to more than 5% by weight, and mixing the raw coal and the rice powder binder to prepare coal blends , gelatinizing the binder in the coal blend, and forming the coal blend.

상기 원료탄과 상기 쌀 분말 바인더를 혼합하여 배합탄을 제조하는 단계는 The step of preparing coal blends by mixing the raw coal and the rice powder binder

전체 배합탄 100 중량%에 대해, 상기 쌀 분말 바인더를 3 중량% 초과로 혼합하는 것일 수 있다. With respect to 100% by weight of the total coal blended coal, it may be to mix the rice powder binder in an amount of more than 3% by weight.

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계는 쌀을 건조하여 함수율을 조절하는 단계, 및 상기 함수율이 조절된 쌀을 분쇄하여 입도를 조절하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. The manufacturing of the rice powder binder may include drying the rice to adjust the moisture content, and pulverizing the rice whose moisture content is adjusted to adjust the particle size.

상기 쌀의 함수율을 조절하는 단계는 함수율을 10 중량% 이하로 조절하는 것일 수 있다. The step of adjusting the moisture content of the rice may be adjusting the moisture content to 10% by weight or less.

상기 쌀 분말의 입도를 조절하는 단계는 상기 쌀 분말의 평균 입도가 20 내지 100 ㎛가 되도록 분쇄하는 것일 수 있다. The step of adjusting the particle size of the rice powder may be pulverizing so that the average particle size of the rice powder is 20 to 100 μm.

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서 제조된 쌀 분말 바인더는 하기 계산식 1을 만족하는 것일 수 있다. The rice powder binder prepared in the step of preparing the rice powder binder may satisfy Equation 1 below.

[계산식 1] 건조된 쌀의 함수율(중량%) / 제조된 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량(중량%) < 0.92[Formula 1] Water content of dried rice (% by weight) / Damaged starch content in the prepared rice powder binder (% by weight) < 0.92

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서 제조된 쌀 분말 바인더는 하기 계산식 2을 만족하는 것일 수 있다. The rice powder binder prepared in the step of preparing the rice powder binder may satisfy Equation 2 below.

[계산식 2] 제조된 쌀 분말 바인더 입도(㎛) / 제조된 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량(중량%) < 10[Formula 2] Prepared rice powder binder particle size (㎛) / Damaged starch content (wt%) in the prepared rice powder binder < 10

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서 제조된 쌀 분말 바인더는 30 내지 95℃에서 최대 호화 점도 300 cP 이상인 것일 수 있다. The rice powder binder prepared in the step of preparing the rice powder binder may have a maximum gelatinization viscosity of 300 cP or more at 30 to 95°C.

상기 배합탄 내의 바인더를 호화시키는 단계는 상기 배합탄에 열과 수분을 가하여 열처리하는 것일 수 있다. The step of gelatinizing the binder in the coal blend may be heat treatment by applying heat and moisture to the coal blend.

상기 열처리단계는 70 내지 150℃의 온도에서 5 내지 30분 동안 수행하는 것일 수 있다. The heat treatment step may be performed at a temperature of 70 to 150° C. for 5 to 30 minutes.

본 발명의 일 실시예에 의하면 쌀 분말을 바인더로 하여 우수한 냉간 강도 및 열간 강도를 가지는 성형탄, 및 이의 제조방법을 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a coal briquette having excellent cold strength and hot strength using rice powder as a binder, and a method for manufacturing the same.

구체적으로, 쌀 분말 바인더의 손상전분 함량을 제어함으로써, 바인더의 점?m력을 향상시키고 성형탄의 강도를 확보할 수 있다. Specifically, by controlling the damaged starch content of the rice powder binder, it is possible to improve the viscosity of the binder and secure the strength of the coal briquettes.

이러한 쌀 분말 바인더의 손상전분 함량을 제어할 수 있는 구체적인 조건을 제공한다. It provides specific conditions that can control the damaged starch content of the rice powder binder.

바인더 원료 수급의 다양성 확보할 수 있고, 간단한 방법으로 바인더를 제조할 수 있어, 성형탄 제조 비용을 절감할 수 있다. Diversity in the supply and demand of binder raw materials can be secured, and the binder can be manufactured in a simple way, thereby reducing the cost of manufacturing coal briquettes.

도 1은 옥수수 전분, 쌀 분말, 옥수수 미분, 및 옥수수 분말 각각의 전분 함량을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조방법 개략도이다.
도 3은 손상되지 않은 전분의 5000배율 SEM이미지이다.
도 4는 손상 전분의 5000배율 SEM이미지이다.
도 5는 옥수수 전분의 5000배율 SEM이미지이다.
도 6은 평균 입도 81㎛인 쌀 분말의 5000배율 SEM이미지이다.
도 7은 평균 입도 28㎛인 쌀 분말의 5000배율 SEM이미지이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄 제조장치 모식도이다.
도 9는 용철 제조장치 모식도이다.
도 10은 용철 제조장치 모식도이다.
도 11은 전분 호화 특성에 관한 그래프이다.
1 shows the starch content of each of corn starch, rice flour, corn flour, and corn flour.
2 is a schematic diagram of a method for manufacturing coal briquettes according to an embodiment of the present invention.
3 is an SEM image at 5000 magnification of undamaged starch.
Figure 4 is a 5000x magnification SEM image of the damaged starch.
5 is a 5000 magnification SEM image of corn starch.
6 is a 5000 magnification SEM image of rice powder having an average particle size of 81 μm.
7 is a 5000 magnification SEM image of rice powder having an average particle size of 28 μm.
8 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing coal briquettes according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing molten iron.
10 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing molten iron.
11 is a graph relating to starch gelatinization properties.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 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.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and includes the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component. It does not exclude additions.

본 발명에서 손상전분이란 입자 표면에 손상이 있는 전분을 의미한다. 이러한 전분 입자 표면의 손상은 제분과정에서 전분립의 표면이 기계적 손상을 받아 발생할 수 있으며, 손상전분은 수분 흡수능이 증대되고, 낮은 온도와 열에 의해 쉽게 호화되는 성질을 가진다. In the present invention, the damaged starch means starch with damage to the particle surface. Such damage to the surface of the starch particles may occur due to mechanical damage to the surface of the starch grains during the milling process.

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.Although not defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related art literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.

본 발명은 고강도를 요구하는 용철 제조용 성형탄, 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 순수한 전분을 바인더로 사용하는 것이 아니라, 쌀을 분쇄하여 쌀 분말을 바인더로 사용하여, 순수한 옥수수 전분을 바인더로 적용한 성형탄과 동등 또는 그 이상 강도 및 품질을 확보할 수 있는 성형탄, 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to coal briquettes for manufacturing molten iron requiring high strength, and a method for manufacturing the same, wherein, instead of using pure starch as a binder, pulverized rice uses rice powder as a binder, and pure corn starch is applied as a binder; It relates to coal briquettes capable of securing equal or higher strength and quality, and a method for manufacturing the same.

상세하게는, 전분 함량이 낮은 쌀 분말을 바인더로 활용하기 위하여, 함수율 및 분쇄 입도를 조절하여 쌀 분말 내의 손상전분 함량을 제어함으로써, 점도 발현을 용이한 쌀 분말 바인더를 제조하고, 이를 바인더로 이용하여 충분한 강도를 가지는 용철 제조용 성형탄, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.Specifically, in order to use rice powder with a low starch content as a binder, by controlling the moisture content and the pulverized particle size to control the damaged starch content in the rice powder, a rice powder binder with easy viscosity expression is prepared and used as a binder. The present invention relates to coal briquettes for manufacturing molten iron having sufficient strength, and a method for manufacturing the same.

기존 용철 제조용 성형탄에 사용되는 바인더의 경우, 건조(Dry)기준으로 99% 이상의 전분을 함유한 옥수수 전분을 주로 사용하고 있다. 하지만 옥수수 전분을 제조하기 위해서는 정선(이물질 제거), 침지(산처리), 분쇄, 배아분리, 옥피분리, 및 글루텐분리와 같은 복잡한 과정을 거치게 되며, 대규모 설비가 필요하고 제조 비용이 상승하게 된다. In the case of the binder used in the existing coal briquettes for manufacturing molten iron, corn starch containing more than 99% of starch on a dry basis is mainly used. However, in order to manufacture corn starch, complex processes such as selection (removal of foreign substances), immersion (acid treatment), pulverization, germ separation, husk separation, and gluten separation are required, and large-scale equipment is required and manufacturing cost increases.

쌀의 경우, 장기 보관에 의하여 식용으로 사용이 불가능 하거나, 중금속 오염 등으로 인하여 폐기해야 하는 경우가 있으며, 미강과 같이 도정 과정에서 부산물로 발생하는 경우 등이 있어 저가에 공급받을 수 있는 가능성이 높다. In the case of rice, there are cases where it cannot be used for food due to long-term storage, or it must be discarded due to heavy metal contamination. .

그러나, 쌀의 경우 순수한 전분 대비 낮은 전분함량을 가지기 때문에 용철 제조용 성형탄의 바인더로 사용하는 경우 충분한 수준의 성형탄 강도를 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.However, in the case of rice, since it has a lower starch content than pure starch, there is a problem in that it is difficult to secure a sufficient level of strength of the coal briquettes when used as a binder for the coal briquettes for manufacturing molten iron.

본 발명은 쌀을 간단히 분쇄 방식에 의하여 쌀 분말 바인더를 제조함으로써, 바인더 제조에 필요한 공정을 단순화 할 수 있다. 또한 이 때 사용되는 쌀은 장기 보관되거나 중금속에 오염되어 식용이 불가능한 원료를 사용함으로써, 성형탄에 사용되는 바인더의 비용을 저감할 수 있고, 원료의 다양화를 통한 수급 안정화를 도모할 수 있다. 또한 점착력 발현이 용이하도록 쌀 분말의 특성을 변화시킴으로써, 성형탄의 강도를 확보할 수 있다.The present invention can simplify the process required for binder manufacturing by manufacturing a rice powder binder by simply grinding rice. In addition, the rice used at this time is stored for a long time or by using raw materials that are not edible because they are contaminated with heavy metals, it is possible to reduce the cost of binders used in coal briquettes, and to stabilize supply and demand through diversification of raw materials. In addition, by changing the characteristics of the rice powder to facilitate the expression of adhesive strength, it is possible to secure the strength of the coal briquettes.

쌀을 분쇄할 경우, 쌀의 수분함량, 분쇄 방법 및 입도에 따라 함유된 전분의 입자가 물리적인 손상을 입게 되고, 이러한 전분 입자의 손상은 전분의 호화 특성을 변화시킨다. 본 발명에서는 쌀 분말의 분쇄 입도, 함수율 조절에 따른 쌀 분말 내의 손상전분 함량을 제어함으로써, 바인더로서의 성능을 향상시키고, 성형탄의 강도를 확보할 수 있다.When rice is pulverized, the starch particles contained therein are physically damaged depending on the moisture content of the rice, the grinding method and the particle size, and the damage to the starch particles changes the gelatinization properties of the starch. In the present invention, the performance as a binder can be improved and the strength of coal briquettes can be secured by controlling the damaged starch content in the rice powder according to the control of the pulverized particle size and moisture content of the rice powder.

성형탄coal briquettes

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄은 원료탄, 및 쌀 분말 바인더를 포함한다. 상기 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량이 5 중량% 초과일 수 있다.Coal briquettes according to an embodiment of the present invention include raw coal, and a rice powder binder. The damaged starch content in the rice powder binder may be more than 5% by weight.

손상전분 함량은 전분의 수분 흡수율을 증대시켜, 점착력을 증대시킬 수 있다. The damaged starch content may increase the moisture absorption rate of the starch, thereby increasing adhesion.

전분은 찬 물에는 녹지 않지만, 뜨거운 물에서는 겔 형태로 녹는다. 이는 설탕이나 소금처럼 단순히 용해되는 것이 아니고, 알파(α)화 혹은 호화(gelatinization)라는 과정을 거친다. 전분은 원래 반 결정 구조를 이루고 있다. 전분을 뜨거운 물에 넣으면 전분 입자 사이로 물이 침투해서 전분입자가 부풀어 오르고, 결국에는 전분의 반 결정 구조가 붕괴된다. 이 때 갇혀있던 아밀로오스 분자가 전분입자로부터 빠져 나오고, 이 아밀로오스 분자들이 서로 연결되면서 전분 액의 점성이 높아져서 풀처럼 끈적한 상태가 되는 것을 호화라고 한다. 쌀 분말 바인더 내의 손상전분 함량을 5 중량% 초과로 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 손상전분의 함량은 5 중량% 초과, 및 30 중량% 이하, 5 중량% 초과 및 25 중량% 이하, 5 중량% 초과 및 20 중량% 이하, 8 내지 20 중량%, 10 내지 20 중량%, 11 내지 20 중량%, 14 내지 20 중량%, 17 내지 20 중량%일 수 있다. 이 경우 종래 옥수수 전분 바인더 대비 낮은 전분 함량에도 불구하고, 우수한 성형탄 강도 확보할 수 있다. 쌀 분말 바인더 내의 손상전분의 함량은 많을수록 좋으나, 5 중량% 초과하여 포함하는 경우에는 종래 바인더와 유사 수준 또는 그 이상의 강도를 확보할 수 있다. 손상전분 함량이 너무 낮은 경우에는 이를 적용한 성형탄의 강도가 저하될 수 있고, 손상전분 함량이 너무 많은 경우에는 성형탄 강도 확보에는 유리할 수 있으나, 바인더 제조 비용 증가하여 경제성이 낮아질 수 있다. Starch does not dissolve in cold water, but in hot water it dissolves in gel form. It is not simply dissolved like sugar or salt, but goes through a process called alpha (α) or gelatinization. Starch originally has a semi-crystalline structure. When starch is placed in hot water, water permeates between the starch particles, causing the starch particles to swell and eventually collapse the semi-crystalline structure of the starch. At this time, the trapped amylose molecules are released from the starch particles, and when these amylose molecules are connected to each other, the viscosity of the starch solution increases and becomes sticky like glue. The damaged starch content in the rice powder binder may be more than 5% by weight. Specifically, the content of damaged starch is more than 5 wt%, and 30 wt% or less, more than 5 wt% and 25 wt% or less, more than 5 wt% and 20 wt% or less, 8 to 20 wt%, 10 to 20 wt%, 11 to 20% by weight, 14 to 20% by weight, 17 to 20% by weight. In this case, despite the low starch content compared to the conventional corn starch binder, excellent coal briquette strength can be secured. The higher the content of damaged starch in the rice powder binder, the better, but when it contains more than 5% by weight, strength similar to or higher than that of the conventional binder can be secured. When the damaged starch content is too low, the strength of the coal briquettes to which it is applied may be reduced, and if the damaged starch content is too high, it may be advantageous to secure the strength of the damaged starch briquettes, but economic feasibility may be lowered due to an increase in the binder manufacturing cost.

상기 쌀 분말 바인더는 전체 성형탄 100 중량%에 대해, 3 중량% 초과인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 성형탄의 강도를 확보할 수 있다. 바인더의 함량이 증가할수록 성형탄 강도가 향상될 수 있으나, 바인더에 소요되는 비용이 증가하여 경제성이 낮아질 수 있다. 쌀 분말 바인더 함량이 너무 적은 경우 성형탄 강도가 저하될 수 있다. 구체적으로 3 중량% 초과 및 10 중량% 이하, 4 내지 10 중량%, 4 내지 8 중량%, 또는 4 내지 7 중량%일 수 있다.The rice powder binder may be more than 3% by weight, based on 100% by weight of the total briquettes. When the above range is satisfied, the strength of the coal briquettes can be secured. As the content of the binder increases, the strength of the coal briquettes may be improved, but the cost of the binder may increase and thus economic efficiency may be lowered. If the rice powder binder content is too small, the strength of the coal briquettes may be reduced. Specifically, it may be more than 3% by weight and not more than 10% by weight, 4 to 10% by weight, 4 to 8% by weight, or 4 to 7% by weight.

상기 쌀 분말 바인더 내 전분 함량은 건조 중량 기준 85 내지 95 중량%인 것일 수 있다. The starch content in the rice powder binder may be 85 to 95% by weight based on dry weight.

상기 전분 내의 아밀로오스 함량은 12 중량% 이상일 수 있다. 구체적으로 12 내지 24 중량%, 13 내지 18 중량%, 13 내지 17중량%, 또는 14 내지 16 중량% 일 수 있다. 일반적으로 전분 내의 아밀로오스 함량이 높을수록 호화가 잘되며, 점착력이 증대할 수 있다. 그러나, 전분 함량 및 전분 내의 아밀로오스 함량은 곡물의 종류, 쌀의 품종, 또는 개량여부에 따라 달라질 수 있으며, 바인더 원료 수급의 다양성 측면에서 상기 쌀 분말 바인더 내의 전분 함량이 85 중량% 이상이고, 전분 내의 아밀로오스 함량이 12 중량% 이상인 경우 성형탄의 강도를 확보할 수 있다. 바인더 내의 전분 함량 또는 전분 내의 아밀로오스 함량이 너무 적은 경우 점착력이 부족하여 성형탄 강도가 저하될 수 있다. The amylose content in the starch may be 12 wt% or more. Specifically, it may be 12 to 24 wt%, 13 to 18 wt%, 13 to 17 wt%, or 14 to 16 wt%. In general, the higher the amylose content in the starch, the better the gelatinization and the adhesive force may increase. However, the starch content and the amylose content in the starch may vary depending on the type of grain, the type of rice, or whether it is improved. When the amylose content is 12 wt% or more, the strength of the coal briquettes can be secured. When the content of starch in the binder or the content of amylose in the starch is too small, the strength of the coal briquettes may decrease due to insufficient adhesion.

바인더 원료 곡물의 종류에 따라 전분 함량, 또는 아밀로오스 함량 등이 달라질 수 있다. Starch content or amylose content may vary depending on the type of binder raw material grain.

쌀의 경우 품종 또는 개량 여부에 따라 아밀로오스 함량이 달라질 수 있다. 학술지 Korean J. Food Cookery Sci. Vol. 29, No. 6(2013)에서 발표한 주요 품종의 아밀로오스의 대략적인 함량은 표 1과 같다. In the case of rice, the amylose content may vary depending on the variety or whether it is improved. Journal Korean J. Food Cookery Sci. Vol. 29, No. Table 1 shows the approximate content of amylose in major varieties published in 6 (2013).

아밀로오스 함량(중량%)Amylose content (wt%) 호평(Hopyeong)Hope 13.6113.61 일미(Ilmi)Ilmi 14.4514.45 고시히카리(Koshihikari)Koshihikari 13.1613.16 히토메보레(Huitomebore)Huitomebore 13.5513.55 미품(Mipum)Mipum 16.5316.53

다만, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것이고, 본 발명의 쌀의 품종 또는 아밀로오스 함량이 이에 한정되는 것을 의미하는 것은 아니다. However, this is for helping understanding of the invention, and does not mean that the variety or amylose content of the rice of the present invention is limited thereto.

상기 원료탄은 미분탄일 수 있다. 미분탄으로는 역청탄(bituminous coal), 아역청탄(subbituminous coal), 무연탄(anthracite), 코크스 등의 탄소가 함유된 원료를 사용할 수 있다. The raw coal may be pulverized coal. As the pulverized coal, a raw material containing carbon, such as bituminous coal, subbituminous coal, anthracite, and coke, may be used.

도 1은 옥수수 전분, 쌀 분말, 옥수수 미분, 옥수수 분말 내의 전분 함량을 측정한 것이다. 쌀 분말(rice powder), 옥수수 미분(corn flour), 옥수수 분말(corn powder)의 경우 옥수수 전분(conrn starch)과 비교하여 전분 함량이 낮은 것을 알 수 있다. 전분 함량이 높을수록 바인더의 점착력이 증가될 수 있다. 종래 바인더로 사용되는 옥수수 전분의 경우 전분 함량이 99 중량% 이상으로 매우 높은 전분 함량을 가지나, 도 1에서 보는 바와 같이 쌀 분말의 경우에는 옥수수 전분 보다 전분 함량이 낮아 바인더로서 적용이 어려운 문제가 있었다. 1 is a measurement of the starch content in corn starch, rice powder, corn flour, and corn powder. It can be seen that the starch content of rice powder, corn flour, and corn powder is lower than that of corn starch. The higher the starch content, the higher the adhesive strength of the binder. Corn starch used as a conventional binder has a very high starch content of 99% by weight or more, but as shown in FIG. 1, rice powder has a lower starch content than corn starch, making it difficult to apply as a binder. .

본 발명에서는 쌀 분말의 전분 함량이 상대적으로 낮음에도 불구하고, 쌀 분말 내의 손상전분의 함량을 높아, 전분의 호화특성을 변화되고 바인더의 점착성이 향상되어 결과적으로 성형탄의 강도가 향상된다. In the present invention, although the starch content of the rice powder is relatively low, the content of damaged starch in the rice powder is high, the gelatinization properties of starch are changed, the adhesiveness of the binder is improved, and consequently the strength of the coal briquettes is improved.

상기 전분 내의 아밀로오스 함량은 쌀의 품종에 따라 달라질 수 있으며, 전분 내의 아밀로오스 함량이 높을수록 바인더의 점착력이 증가될 수 있다. 상기 전분 내의 아밀로오스 함량을 만족하는 경우 손상전분 함량 조절에 의하여 쌀 분말 바인더가 충분한 점착력을 확보할 수 있고, 성형탄 강도 확보가 가능하다. The amylose content in the starch may vary depending on the type of rice, and the higher the amylose content in the starch, the higher the adhesive strength of the binder. When the amylose content in the starch is satisfied, the rice powder binder can secure sufficient adhesion by controlling the damaged starch content, and it is possible to secure the strength of the coal briquettes.

상기 성형탄 내의 수분 함량은 5 내지 10 중량%일 수 있다. 수분함량이 너무 적은 경우 성형탄 강도가 저하될 수 있으며, 수분 함량이 너무 많은 경우 용철 제조에 이용시 효율이 저하될 수 있다. The moisture content in the coal briquettes may be 5 to 10% by weight. If the moisture content is too small, the strength of the coal briquettes may decrease, and if the moisture content is too high, the efficiency may decrease when used for manufacturing molten iron.

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄에는 옥수수 전분이 아닌 쌀 분말이 사용되었으므로 분리된 전분 바인더의 아밀로오스와 아밀로팩틴(amylopectin)함량에도 차이가 나타날 수 있다. 옥수수 전분의 경우 일반적으로 25 내지 31% 수준의 아밀로오스 함량을 가지는 반면, 쌀 분말의 경우 옥수수 전분보다 낮은 아밀로오스 함량을 가진다, 쌀의 종류에는 크게 장립종과 단립종이 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 사용된 단립종 쌀의 경우 아밀로오스 함량이 12 내지 24 중량%, 구체적으로 13 내지 18 중량% 수준을 가진다. 성형탄에서 분리된 전분 바인더의 아밀로오스 함량을 분석하여 옥수수 전분을 바인더로 사용한 성형탄과 쌀 분말을 바인더로 사용한 성형탄을 구분할 수 있다.Since rice powder, not corn starch, is used in the coal briquettes according to an embodiment of the present invention, there may be differences in the contents of amylose and amylopectin in the separated starch binder. Corn starch generally has an amylose content of 25 to 31%, whereas rice powder has a lower amylose content than corn starch. In the case of short-grain rice, the amylose content is 12 to 24% by weight, specifically 13 to 18% by weight. By analyzing the amylose content of the starch binder separated from the coal briquettes, it is possible to distinguish between coal briquettes using corn starch as a binder and coal briquettes using rice powder as a binder.

구체적으로, 제조된 성형탄 내에 손상전분 함량은 다음과 같은 방법으로 파악할 수 있다. 석탄과 전분을 물리적으로 분리하고, 전분 함량을 측정하고, 분리된 전분 내의 손상전분 함량을 측정한다. Specifically, the content of damaged starch in the prepared coal briquettes can be determined by the following method. Coal and starch are physically separated, the starch content is measured, and the damaged starch content in the separated starch is measured.

전분 함량에 대해서는 효소 분해법을 사용하여 측정할 수 있다. 먼저, 성형탄 내 전분과 석탄을 전분 분해 효소로 처리하여 전분을 분해한 후, 5A 내지 5C필터를 통해 분리하여 총 전분 함량을 확인할 수 있다. The starch content can be determined using enzymatic digestion. First, the starch and coal in the coal briquettes are treated with a starch decomposing enzyme to decompose the starch, and then separated through a 5A to 5C filter to check the total starch content.

다음으로, 전분 내의 손상전분 함량의 측정을 위하여 석탄과 분리한 전분을 Fungal α-amylase를 활용하여 말토덱스트린(maltodextrin)으로 분해한 후, 손상전분 함량 측정 키트(kit)를 이용하여 손상전분 함량을 측정하게 되면, 성형탄에 사용된 전분 바인더의 총 전분함량 중 손상전분 함량을 파악할 수 있다. Next, for the measurement of the damaged starch content in the starch, the starch separated from coal was decomposed into maltodextrin using Fungal α-amylase, and the damaged starch content was measured using a damaged starch content measurement kit. When measured, the damaged starch content among the total starch content of the starch binder used in the coal briquettes can be determined.

성형탄 제조 방법How to make coal briquettes

환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철 제조 장치에서 상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법에 관한 것이다. It relates to a method for manufacturing coal briquettes in which reduced iron is charged and rapidly heated by being charged into a dome of the melter-gasifier in a molten iron manufacturing apparatus including a melter-gasifier connected to the melter-gasifier and a reduction furnace for providing the reduced iron .

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 방법의 순서를 개략적으로 나타낸 것이다. 2 schematically shows a sequence of a method for manufacturing coal briquettes according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조방법은 i) 원료탄을 준비하는 단계(S10), ii) 쌀 분말 내의 손상전분 함량을 5 중량% 초과로 조절하여 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계(S20), iii) 원료탄과 상기 쌀 분말 바인더를 혼합하여 배합탄을 제조하는 단계(S30), iv)상기 배합탄 내의 바인더를 호화시키는 단계(S40), 및 v) 상기 배합탄을 성형하는 단계(S50)를 포함한다. The method for manufacturing coal briquettes according to an embodiment of the present invention includes the steps of i) preparing raw coal (S10), ii) adjusting the damaged starch content in the rice powder to more than 5% by weight to prepare a rice powder binder (S20), iii) mixing raw coal and the rice powder binder to prepare coal blended coal (S30), iv) gluing the binder in the coal blended coal (S40), and v) forming the coal blended coal (S50) include

본 발명은 쌀 분말 내의 손상전분 함량을 조절하여 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계(S20)를 포함함으로써, 낮은 전분 함량을 가지는 쌀을 바인더로 이용하여 고강도 성형탄을 제조하는 방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide a method for manufacturing high-strength coal briquettes using rice having a low starch content as a binder by including the step (S20) of preparing a rice powder binder by adjusting the damaged starch content in the rice powder.

구체적으로, 상기 쌀 분말 내의 손상전분 함량을 조절하여 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계(S20)는 쌀을 건조하여 함수율을 조절하는 단계, 및 상기 함수율이 조절된 쌀을 분쇄하여 입도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. Specifically, the step of preparing a rice powder binder by adjusting the damaged starch content in the rice powder (S20) is a step of drying the rice to adjust the moisture content, and pulverizing the rice whose moisture content is adjusted to adjust the particle size. may include

또한, 상기 배합탄을 제조하는 단계(S30) 이후에 배합탄 내의 바인더를 호화시키는 단계(S40)를 포함할 수 있다. In addition, it may include a step (S40) of gelatinizing the binder in the coal blend after the step (S30) of preparing the coal blend.

먼저, 원료탄을 준비하는 단계(S10)에서는 원료탄으로 미분탄을 이용할 수 있다. 미분탄으로서 역청탄(bituminous coal), 아역청탄(subbituminous coal), 무연탄(anthracite), 코크스 등의 탄소가 함유된 원료를 사용할 수 있다. 미분탄의 입도는 4mm 이하로 조절할 수 있다. 상기 미분탄의 입도를 만족하는 경우 바인더와의 혼합성, 균일성, 및 취급성이 향상될 수 있으며, 성형탄의 강도가 향상될 수 있다. First, in the step of preparing the raw coal ( S10 ), pulverized coal may be used as the raw coal. As pulverized coal, a raw material containing carbon such as bituminous coal, subbituminous coal, anthracite, and coke may be used. The particle size of the pulverized coal can be adjusted to 4 mm or less. When the particle size of the pulverized coal is satisfied, mixability with the binder, uniformity, and handling may be improved, and the strength of the coal briquettes may be improved.

그 다음으로 쌀 분말 내의 손상전분 함량을 5 중량% 초과로 조절하여 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계(S20)을 수행한다. 구체적으로 손상전분의 함량은 5 중량% 초과, 및 30 중량% 이하, 5 중량% 초과 및 25 중량% 이하, 5 중량% 초과 및 20 중량% 이하, 8 내지 20 중량%, 10 내지 20 중량%, 11 내지 20 중량%, 14 내지 20 중량%, 17 내지 20 중량%일 수 있다. Next, a step (S20) of preparing a rice powder binder is performed by adjusting the damaged starch content in the rice powder to more than 5% by weight. Specifically, the content of damaged starch is more than 5 wt%, and 30 wt% or less, more than 5 wt% and 25 wt% or less, more than 5 wt% and 20 wt% or less, 8 to 20 wt%, 10 to 20 wt%, 11 to 20% by weight, 14 to 20% by weight, 17 to 20% by weight.

쌀 분말 바인더 내의 손상전분 함량은 분쇄 전 쌀의 수분 함량 및 분쇄 온도, 분쇄 입도, 분쇄기의 종류에 따라 조절될 수 있다. 손상전분(Damaged Starch)의 경우 곡물의 분쇄과정에서 발생될 수 있으며, 손상전분의 함량을 조절을 통해 성형탄 제조 공정 중에 점도가 발현되는 온도를 낮추고, 물을 흡수하는 함침 성능을 향상시켜 수분 결합력이 증가되고, 전분 호화를 위한 엔탈피(enthalpy)가 낮아져, 성형탄 바인더로서의 기능을 향상시킬 수 있다. The damaged starch content in the rice powder binder may be adjusted according to the moisture content of the rice before grinding, the grinding temperature, the grinding particle size, and the type of grinder. In the case of damaged starch, it can be generated during the grinding process of grains, and by controlling the content of damaged starch, the temperature at which the viscosity develops during the coal briquettes manufacturing process is lowered, and the water-absorbing ability is improved to improve the water-binding power. increased, and the enthalpy for starch gelatinization is lowered, thereby improving the function as a binder for coal briquettes.

따라서, 상기 쌀 분말 내의 손상전분 함량은 높을수록 바인더의 점착력 및 성형탄 강도 측면에서 유리하나, 손상전분 함량을 높이기 위해서는 쌀 분말 바인더 제조 공정 비용이 증가하여 경제성이 저하될 수 있다. Therefore, the higher the damaged starch content in the rice powder, the more advantageous in terms of the adhesive strength of the binder and the strength of the coal briquettes.

도 3은 손상되지 않은 전분의 SEM 이미지(5000배율)를 나타낸 것이며, 도 4는 손상전분의 SEM 이미지(5000배율)를 나타낸다. 도 4에서 보이는 바와 같이 손상전분의 경우 전분 표면에 손상이 발생한 전분을 의미하며, 이러한 전분 표면에 발생한 손상은 전분 내로의 수분 흡수를 향상시킬 수 있다. 도 5의 입도가 14㎛인 옥수수 전분의 경우 손상전분 함량이 1%에 불과하나, 본원의 일 구현예에 따라 제조된 도 6과 도 7의 쌀 분말 바인더의 경우 손상전분의 함량이 9.9 중량%, 17.2 중량%로 옥수수 전분에 비하여 입도가 큼에도 불구하고 손상전분 함량이 현저히 많은 것을 알 수 있다. 3 shows an SEM image (magnification of 5000) of undamaged starch, and FIG. 4 shows an SEM image (magnification of 5000) of damaged starch. As shown in FIG. 4 , damaged starch means starch having damage to the starch surface, and such damage to the starch surface may improve water absorption into the starch. In the case of corn starch having a particle size of 14 μm in FIG. 5, the damaged starch content is only 1%, but in the case of the rice powder binder of FIGS. 6 and 7 prepared according to an embodiment of the present application, the content of damaged starch is 9.9% by weight. , it can be seen that the damaged starch content is remarkably high despite the larger particle size compared to corn starch at 17.2 wt%.

분쇄 전 쌀은 도정 정도에 따라 외각부의 전분 함량이 적은 부분이 제거되므로, 분쇄 전 쌀의 도정 정도는 제조되는 쌀 분말 바인더의 성분에 영향을 미칠 수 있다. 구체적으로, 9 내지 12분도 도정된 쌀을 이용할 수 있다. 후술하는 본 발명의 일 실시예에서는 12분도 가량 도정된 쌀을 이용하여 쌀 분말 바인더를 제조하였다. Since the portion having a small starch content in the outer shell is removed according to the degree of milling of the rice before milling, the degree of milling of the rice before milling may affect the components of the prepared rice powder binder. Specifically, rice that has been milled for 9 to 12 minutes can be used. In an embodiment of the present invention to be described later, a rice powder binder was prepared using rice polished for about 12 minutes.

상기 손상전분 함량을 5 중량% 초과로 조절하여 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계(S20)는 쌀을 건조하여 함수율을 조절하는 단계, 및 쌀을 분쇄하여 입도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. Preparing the rice powder binder by adjusting the damaged starch content to more than 5 wt% (S20) may include drying the rice to adjust the moisture content, and pulverizing the rice to adjust the particle size.

쌀을 건조하여 함수율을 조절하는 단계에서는 함수율은 10 중량% 이하로 조절될 수 있다. 쌀의 함수율에 따라 분쇄 과정에서 제조되는 쌀 파우더 바인더의 손상전분 함량이 변화하며, 이는 바인더의 품질에 큰 영향을 끼치게 된다.In the step of controlling the moisture content by drying the rice, the moisture content may be adjusted to 10% by weight or less. According to the moisture content of the rice, the damaged starch content of the rice powder binder produced during the grinding process changes, which greatly affects the quality of the binder.

함수율이 너무 높은 경우 이후 분쇄 공정에 의해 수득되는 쌀 분말 바인더 내의 손상전분 함량이 적어질 수 있다. 함수율은 낮을수록 손상전분 함량이 증가될 수 있으나, 공정에 소요되는 비용 증가로 경제성이 감소될 수 있고, 분쇄시 화재 위험이 높아질 수 있다. 구체적으로 쌀의 함수율은 4 내지 10 중량% 또는 5 내지 10 중량%일 수 있다. 상기 함수율 조절을 위한 건조는 열풍이나 자연건조에 의할 수 있으며, 이러한 건조방식에 한정되지 않고, 필요에 따라 적절한 건조 방식에 의하여 함수율을 조절할 수 있다. 후술하는 본 발명의 실시예에서는 80℃ 오븐에서 건조하여 수분을 조절하였다. 이 때의 수분 함량은 낮을수록 좋으나 분쇄시 화재 위험이나 건조 비용 상승을 고려하여 5%, 10%, 14%(미건조)로 나누어 실시하였다.If the moisture content is too high, the damaged starch content in the rice powder binder obtained by the subsequent grinding process may be reduced. As the moisture content is lower, the damaged starch content may increase, but economic feasibility may be reduced due to an increase in the cost required for the process, and the risk of fire may increase during pulverization. Specifically, the moisture content of the rice may be 4 to 10% by weight or 5 to 10% by weight. Drying for controlling the moisture content may be performed by hot air or natural drying. In an embodiment of the present invention to be described later, moisture was controlled by drying in an oven at 80°C. At this time, the lower the moisture content, the better, but considering the fire risk and drying cost increase during pulverization, it was divided into 5%, 10%, and 14% (undried).

다음으로, 쌀을 분쇄하여 입도를 조절하는 단계는 쌀 분말의 평균 입도가 20 내지 100 ㎛가 되도록 분쇄하여 쌀 분말의 입도를 조절하는 것일 수 있다. 쌀을 분쇄하여 입도를 조절하는 과정에서 분말 내의 손상전분 함량이 증가할 수 있다. 분쇄 입도가 너무 작을 경우 성형탄 제조 공정 중 집진 등에 의하여 유실될 가능성이 증가하며, 너무 큰 경우 바인더의 분산도가 저하하거나, 제조된 쌀 분말 바인더의 손상전분 함량이 적어 접착력이 저하될 수 있다. Next, the step of pulverizing the rice to adjust the particle size may be to control the grain size of the rice powder by pulverizing so that the average particle size of the rice powder is 20 to 100 μm. In the process of pulverizing rice to control the particle size, the content of damaged starch in the powder may increase. If the pulverized particle size is too small, the possibility of loss due to dust collection during the coal briquettes manufacturing process increases, and if it is too large, the dispersion degree of the binder may decrease, or the adhesive strength may be reduced due to the small amount of damaged starch in the prepared rice powder binder.

분쇄의 경우는 핀 밀(Pin Mill), 블레이드 밀(Blade Mill), 파인 밀(Fine Mill)과 같이 일반적인 분쇄기를 사용하여 수행될 수 있으며, 미분쇄를 하기 전 해머밀(Hammer Mill)이나 롤 밀(Roll Mill)을 통해 조분쇄를 실시할 수 있다. 상기 분쇄는 건식 분쇄에 의하는 것일 수 있으며, 복잡한 공정 조건 제어를 필요로 하지 않고, 단순히 건식 분쇄에 의하여 손상전분 함량을 조절할 수 있는 점에서 제조 공정의 단순화, 간소화가 가능하다. 건식 분쇄에 의하는 경우 이전 단계에서 조정된 쌀의 함수율을 변화시키지 않는 이점이 있다. In the case of grinding, it can be carried out using a general grinder such as a pin mill, a blade mill, or a fine mill, and before fine grinding, a hammer mill or a roll mill (Roll Mill) can be carried out coarse grinding. The pulverization may be by dry pulverization, and it is possible to simplify and simplify the manufacturing process in that it does not require complicated process condition control, and the damaged starch content can be adjusted simply by dry pulverization. In the case of dry grinding, there is an advantage in that the moisture content of the rice adjusted in the previous step is not changed.

후술하는 본 발명의 실시예에서는 성형탄의 품질확보가 용이하면서 공정 중 집진 유실이 크지 않은 범위를 찾기 위해 평균 입도가 30㎛, 70㎛, 100㎛, 및 200㎛ 인 쌀 분말 제조하여 바인더 성능을 확인하였다. In an embodiment of the present invention, which will be described later, in order to find a range in which the quality of coal briquettes is easy to secure and the loss of dust collection during the process is not large, rice powder having an average particle size of 30 μm, 70 μm, 100 μm, and 200 μm is manufactured and binder performance is confirmed. did.

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계(S20)에서 제조된 쌀 분말 바인더는 건조중량 기준 전분 함량이 85 내지 95 중량%일 수 있으며, 상기 전분 내의 아밀로오스 함량이 12 내지 24 중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 쌀 분말을 바인더로 이용하여 고강도 성형탄을 제조할 수 있다. 구체적으로 전분 내의 아밀로오스 함량은 12 내지 24 중량%, 12 내지 24 중량%, 12 내지 20 중량%, 12 내지 18 중량%, 13 내지 16 중량%, 또는 14 내지 16 중량%일 수 있다. 상기 전분 함량 및 전분 내 아밀로오스 함량을 만족하는 상기 쌀 분말 바인더는 옥수수 전분 바인더에 비해 아밀로오스 함량이 적더라도 바인더로 적용시 성형탄 강도 확보가 가능하다. 이는 상기 쌀 분말 바인더는 일정 수준 이상의 손상전분을 포함하고 있기 때문이다. The rice powder binder prepared in the step (S20) of preparing the rice powder binder may have a starch content of 85 to 95% by weight based on dry weight, and an amylose content of 12 to 24% by weight in the starch. When the above range is satisfied, high-strength coal briquettes can be manufactured by using rice powder as a binder. Specifically, the amylose content in the starch may be 12 to 24 wt%, 12 to 24 wt%, 12 to 20 wt%, 12 to 18 wt%, 13 to 16 wt%, or 14 to 16 wt%. The rice powder binder satisfying the starch content and the amylose content in starch can secure the strength of coal briquettes when applied as a binder even if the amylose content is lower than that of the corn starch binder. This is because the rice powder binder contains damaged starch at a certain level or more.

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서, 제조된 쌀 분말 바인더는 하기 계산식 1을 만족하는 것일 수 있다. In the step of preparing the rice powder binder, the prepared rice powder binder may satisfy Equation 1 below.

[계산식 1] [Formula 1]

건조된 쌀의 함수율(중량%) / 제조된 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량(중량%) < 0.92Moisture content of dried rice (% by weight) / Damaged starch content in the prepared rice powder binder (% by weight) < 0.92

상기 범위를 만족하는 경우 종래 옥수수 전분 바인더를 사용한 성형탄과 유사한 수준 또는 그 이상의 수준을 가지는 성형탄을 제조할 수 있다. When the above range is satisfied, coal briquettes having a level similar to or higher than that of coal briquettes using a conventional corn starch binder may be manufactured.

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서, 제조된 쌀 분말 바인더는 하기 계산식 2을 만족하는 것일 수 있다. In the step of preparing the rice powder binder, the prepared rice powder binder may satisfy Equation 2 below.

[계산식 2][Formula 2]

제조된 쌀 분말 바인더 입도(㎛) / 제조된 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량(중량%) < 10Particle size of the prepared rice powder binder (㎛) / Damaged starch content (% by weight) in the prepared rice powder binder < 10

상기 범위를 만족하는 경우 종래 옥수수 전분 바인더를 사용한 성형탄과 유사한 수준 또는 그 이상의 수준을 가지는 성형탄을 제조할 수 있다. When the above range is satisfied, coal briquettes having a level similar to or higher than that of coal briquettes using a conventional corn starch binder may be manufactured.

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계(S20)에서 제조된 쌀 분말 바인더는 30 내지 95℃에서 농도 8% 수용액 상태에서의 최대 호화 점도가 300 cP 이상인 것일 수 있다. 구체적으로, 30 내지 95℃에서 최대 호화 점도는 350 cP 이상, 350 내지 1000 cP, 350 내지 800 cP, 400 내지 800 cP, 400 내지 764 cP, 600 내지 800 cP, 700 내지 800 cP, 760 내지 800cP, 또는 700cP 이상일 수 있다. 상기 최대 호화 점도 범위를 만족하는 경우 성형탄 강도를 확보할 수 있다. 상기 범위보다 낮은 경우 성형탄 강도가 저하되거나, 성형탄 제조시 필요한 바인더 함량 증가로 제조 비용이 상승할 수 있다. 최대 호화 점도는 높을수록 유리하나, 최대 호화 점도가 너무 높은 경우 바인더 제조 공정 비용이 상승하여 경제성이 저하되거나, 장치에의 부착 문제등이 발생할 수 있다. The rice powder binder prepared in the step (S20) of preparing the rice powder binder may have a maximum gelatinization viscosity of 300 cP or more in a state of an 8% aqueous solution at a concentration of 30 to 95°C. Specifically, the maximum gelatinization viscosity at 30 to 95 ° C is 350 cP or more, 350 to 1000 cP, 350 to 800 cP, 400 to 800 cP, 400 to 764 cP, 600 to 800 cP, 700 to 800 cP, 760 to 800 cP, or 700 cP or more. When the maximum gelatinization viscosity range is satisfied, the strength of coal briquettes can be secured. When it is lower than the above range, the strength of the coal briquettes may decrease, or the manufacturing cost may increase due to an increase in the amount of binder required for manufacturing the coal briquettes. The higher the maximum gelatinization viscosity, the more advantageous, but when the maximum gelatinization viscosity is too high, the cost of the binder manufacturing process rises, thereby reducing economic feasibility, or attaching to the device may occur.

상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서 제조된 쌀 분말 바인더는 호화 개시온도가 40 내지 75 ℃일 수 있다. 구체적으로 호화 개시온도가 40 내지 70 ℃, 40 내지 68.2 ℃, 40 내지 60 ℃, 또는 50 내지 60 ℃일 수 있다. The rice powder binder prepared in the step of preparing the rice powder binder may have a gelatinization start temperature of 40 to 75 ℃. Specifically, the gelatinization initiation temperature may be 40 to 70 °C, 40 to 68.2 °C, 40 to 60 °C, or 50 to 60 °C.

상기 호화 개시 온도 범위 및 상기 30 내지 95℃에서 최대 호화 점도 범위를 만족하는 경우 종래 장치를 이용할 수 있는 이점이 있다. When the gelatinization initiation temperature range and the maximum gelatinization viscosity range are satisfied at 30 to 95° C., there is an advantage that a conventional apparatus can be used.

다음으로, 쌀 분말 바인더와 원료탄을 혼합하여 배합탄을 제조하는 단계(S30)에서는 결정된 비율에 따라 미분탄에 바인더를 첨가한 후 균일하게 혼합하여 배합탄을 제조한다. Next, in the step (S30) of preparing coal blended coal by mixing the rice powder binder and the raw coal, the binder is added to the pulverized coal according to the determined ratio, and then the coal blend is uniformly mixed to prepare the coal blend.

상기 배합탄을 제조하는 단계(S30)에서 쌀 분말 바인더는 전체 배합탄 100 중량%를 기준으로 3 중량% 초과, 및 7 중량% 이하로 첨가하여 혼합할 수 있다. In the step of preparing the coal blended coal (S30), the rice powder binder may be added and mixed in an amount of more than 3 wt%, and 7 wt% or less based on 100 wt% of the total coal blended coal.

바인더의 양이 너무 적은 경우, 성형탄의 강도가 저하될 수 있고, 바인더의 양이 너무 많은 경우, 혼합물을 성형하는 과정에서 장치에 부착되는 등의 문제가 발생할 수 있으며, 바인더 비용 증가로 인해 경제성이 저하될 수 있다.If the amount of the binder is too small, the strength of the coal briquettes may be lowered, and if the amount of the binder is too large, problems such as adhesion to the device in the process of molding the mixture may occur, and economic feasibility due to the increase in the cost of the binder may be lowered.

상기 배합탄을 제조하는 단계(S30)에서 쌀 분말 바인더와 옥수수 전분 등 다른 종류의 바인더를 함께 사용할 수도 있다. In the step (S30) of preparing the coal blend, other types of binders such as rice powder binder and corn starch may be used together.

그 다음으로, 상기 배합탄 내의 바인더를 호화시키는 단계(S40)를 수행할 수 있다. 상기 배합탄 내의 바인더를 호화시키는 단계는 상기 배합탄을 열처리함으로써, 배합탄 내의 수분과 바인더가 호화반응을 통하여 접착력이 증대시키는 것일 수 있다. Next, the step of gelatinizing the binder in the coal blend (S40) may be performed. The step of gelatinizing the binder in the coal blend may be to increase the adhesive force through the gelatinization reaction between the moisture and the binder in the coal blend by heat-treating the coal blend.

상기 열처리는 배합탄에 열과 수분을 가하는 것이거나, 배합탄에 스팀을 공급하는 것일 수 있다. The heat treatment may be to apply heat and moisture to the coal blended coal, or to supply steam to the coal blended coal.

상기 열처리는 70 내지 150 ℃온도에서 5 내지 30분 동안 수행하는 것일 수 있다. 구체적으로 5 내지 20분 동안 수행하는 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 쌀 분말 바인더 내의 전분을 효과적으로 호화 시킴으로써, 바인더 점착력을 향상시키고 성형탄 강도를 확보할 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 70 to 150 °C for 5 to 30 minutes. Specifically, it may be carried out for 5 to 20 minutes. When it satisfies the above range, by effectively gelatinizing the starch in the rice powder binder, it is possible to improve the binder adhesion and secure the strength of the coal briquettes.

다음으로, 배합탄을 성형하는 단계(S50)가 수행된다. 상기 배합탄은 한 쌍의 롤러들 사이로 혼합물을 장입하여 압착함으로써, 포켓 또는 스트립 형태의 성형탄을 제조할 수 있다. 그러나, 이는 본 발명의 일 예시에 불과하고, 상술한 성형장치 및 성형 형태에 한정되는 것을 의미하지 않는다. Next, forming the coal blend (S50) is performed. The coal briquettes may be compressed by charging the mixture between a pair of rollers, thereby manufacturing coal briquettes in the form of pockets or strips. However, this is only an example of the present invention, and does not mean that it is limited to the above-described molding apparatus and molding form.

상기 배합탄을 성형하는 단계(S50)이후에 성형체를 건조하는 단계가 더 수행될 수 있으며, 건조는 자연 건조 또는 열풍 건조 등 건조 방식에 한정되지 않고 적절한 방식에 의해 수행될 수 있다. Drying the molded body may be further performed after the step (S50) of forming the coal blend, and drying is not limited to a drying method such as natural drying or hot air drying, and may be performed by an appropriate method.

성형탄 제조 장치coal briquette manufacturing device

본 발명은 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철 제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for manufacturing coal briquettes which is charged into a dome of the melter and rapidly heated in a molten iron manufacturing apparatus including a melter-gasifier in which reduced iron is charged, and a reduction furnace connected to the melter-gasifier and providing the reduced iron. is about

본 발명의 일 구현예에 따른 성형탄 제조 장치는 원료탄 공급 빈(1), 쌀 공급 빈(2), 상기 쌀 공급 빈(2)과 연결되고, 쌀을 공급받아 건조하는 건조장치(3), 상기 건조장치와 연결되고, 건조된 쌀 원료를 분쇄하여 쌀 분말 바인더를 제조하는 분쇄장치(4), 상기 분쇄장치에 연결되고 쌀 분말 바인더를 저장하는 쌀 분말 바인더 공급 빈(5) 상기 원료탄 공급 빈(1) 및 상기 쌀 분말 바인더 공급 빈(5)에 각각 연결되고, 원료탄 및 쌀 분말 바인더를 혼합하여 배합탄을 제조하는 혼합장치(6), 및 상기 혼합장치(6)로부터 배합탄을 공급받아 열처리하는 혼련기(7)를 상기 배합탄을 성형하는 성형장치(8)를 포함한다. The apparatus for manufacturing coal briquettes according to an embodiment of the present invention includes a raw coal supply bin (1), a rice supply bin (2), a drying device connected to the rice supply bin (2), and a drying device (3) for receiving and drying rice, the A grinding device (4) connected to a drying device and grinding the dried rice raw material to produce a rice powder binder, a rice powder binder supply bin (5) connected to the grinding device and storing a rice powder binder, the raw coal supply bin ( 1) and a mixing device 6 connected to each of the rice powder binder supply bins 5, mixing the raw coal and the rice powder binder to produce coal blended coal, and receiving the coal blended coal from the mixing device 6 and heat treatment and a molding device 8 for molding the blended coal for a kneader 7 to do so.

상기 혼련기(7)는 열과 수분을 공급하는 것일 수 있다. The kneader 7 may supply heat and moisture.

상기 혼련기(7)는 스팀 공급관이 연결되어 있으며, 상기 스팀 공급관으로 부터 스팀을 공급받아 배합탄을 열처리하는 것일 수 있다. The kneader 7 is connected to a steam supply pipe, and may be to receive steam from the steam supply pipe to heat-treat the coal blend.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄 제조 장치를 개략적으로 나타낸다.8 schematically shows an apparatus for manufacturing coal briquettes according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 성형탄 제조 장치(60)는 원료탄을 저장하는 원료탄 공급 빈(1)와 쌀 공급 빈(2), 적정한 수분함량을 조절하기 위한 건조장치(3), 건조된 원료를 분쇄하는 분쇄장치(4)와 쌀 분말 바인더를 저장하고 공급하는 쌀 분말 바인더 공급 빈(5), 원료탄과 쌀 분말 바인더를 혼합하는 혼합장치(6), 상기 혼합기(6)에서 혼합된 혼합물에 열과 수분을 공급하여 점착성을 부여하는 혼련기(7), 혼합된 혼합물을 성형하여 성형탄을 제조하는 성형장치(8)을 포함한다. As shown in FIG. 8 , the coal briquettes manufacturing apparatus 60 includes a raw coal supply bin 1 and a rice supply bin 2 for storing raw coal, a drying device 3 for adjusting an appropriate moisture content, and dried raw materials. A pulverizing device (4) for pulverizing, a rice powder binder supply bin (5) for storing and supplying a rice powder binder, a mixing device (6) for mixing raw coal and rice powder binder, heat and heat to the mixture mixed in the mixer (6) It includes a kneader 7 for supplying moisture to impart adhesion, and a molding device 8 for manufacturing coal briquettes by molding the mixed mixture.

상기 성형장치(8)은 혼합물을 압축하여 성형탄으로 제조한다. 예를 들어, 상기 성형장치(8)은 한 쌍의 롤러들을 구비하여, 롤러들 사이로 혼합물을 장입하여 압착함으로써 포켓 또는 스트립 형태의 성형탄을 제조할 수 있다.The molding device 8 compresses the mixture to manufacture coal briquettes. For example, the molding apparatus 8 may include a pair of rollers, and may manufacture pocket or strip-shaped coal briquettes by charging the mixture between the rollers and pressing the mixture.

도 9은 본 실시예에 따라 제조한 성형탄을 사용하는 용철 제조장치(100)를 개략적으로 나타낸다. 도 9의 용철 제조장치(100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 9의 용철 제조장치(100)를 다양한 형태로 변형할 수 있다.9 schematically shows an apparatus 100 for manufacturing molten iron using coal briquettes manufactured according to the present embodiment. The structure of the apparatus 100 for manufacturing molten iron in FIG. 9 is merely to illustrate the present invention, and the present invention is not limited thereto. Accordingly, the molten iron manufacturing apparatus 100 of FIG. 9 may be modified in various forms.

도 9의 용철 제조장치(100)는 용융가스화로(10) 및 충전층형 환원로(20)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다. 충전층형 환원로(20)에는 철광석이 장입되어 환원된다. 충전층형 환원로(20)에 장입되는 철광석은 사전 건조된 후에 충전층형 환원로(20)를 통과하면서 환원철로 제조된다. 충전층형 환원로(20)는 충전층형 환원로로서, 용융가스화로로(10)부터 환원가스를 공급받아 그 내부에 충전층을 형성한다.The molten iron manufacturing apparatus 100 of FIG. 9 includes a melter-gasifier 10 and a packed-bed reduction furnace 20 . In addition, other devices may be included as needed. In the packed bed reduction furnace 20, iron ore is charged and reduced. The iron ore charged into the packed-bed reduction furnace 20 is pre-dried and then passed through the packed-bed reduction furnace 20 to be produced as reduced iron. The packed-bed reduction furnace 20 is a packed-bed reduction furnace, which receives a reducing gas from the melter-gasifier 10 and forms a packed layer therein.

본 실시예에 따라 제조한 성형탄은 용융가스화로(10)에 장입되므로, 용융가스화로(10)의 내부에는 석탄충전층이 형성된다. 용융가스화로(10)의 상부에는 돔부(101)가 형성된다. 즉, 용융가스화로(10)의 다른 부분에 비해 넓은 공간이 형성되고, 여기에는 고온의 환원가스가 존재한다. 따라서 고온의 환원가스에 의해 돔부(101)에 장입되는 성형탄은 열분해 반응에 의해 촤로 변환된다. 성형탄의 열분해 반응에 의해 생성된 촤는 용융가스화로(10)의 하부로 이동하여 풍구(30)를 통해 공급되는 산소와 발열 반응한다. 그 결과, 성형탄은 용융가스화로(10)를 고온으로 유지하는 열원으로서 사용될 수 있다. 한편, 촤가 통기성을 제공하므로, 용융가스화로(10)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 충전층형 환원로(20)에서 공급된 환원철이 용융가스화로(10)내의 석탄충전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과할 수 있다.Since the coal briquettes manufactured according to this embodiment are charged into the melter-gasifier 10 , a coal-packed layer is formed inside the melter-gasifier 10 . A dome portion 101 is formed in the upper portion of the melter and gasifier 10 . That is, a wider space is formed compared to other parts of the melter-gasifier 10, and there is a high-temperature reducing gas there. Therefore, the coal briquettes charged into the dome 101 by the high-temperature reducing gas are converted into char by a thermal decomposition reaction. The char produced by the thermal decomposition reaction of coal briquettes moves to the lower part of the melter-gasifier 10 and exothermicly reacts with oxygen supplied through the tuyere 30 . As a result, the coal briquettes can be used as a heat source for maintaining the melter-gasifier 10 at a high temperature. On the other hand, since char provides air permeability, a large amount of gas generated in the lower part of the melter-gasifier 10 and reduced iron supplied from the packed-bed reduction reactor 20 make the coal-packed bed in the melter-gasifier 10 easier and more uniformly. can pass

전술한 성형탄 이외에 괴상 탄재 또는 코크스를 필요에 따라 용융가스화로(10)에 장입할 수도 있다. 용융가스화로(10)의 외벽에는 풍구(30)를 설치하여 산소를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성한다. 성형탄은 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킬 수 있다.In addition to the above-described coal briquettes, bulk carbon material or coke may be charged into the melter-gasifier 10 as necessary. A tuyere 30 is installed on the outer wall of the melter and gasifier 10 to blow oxygen. Oxygen is blown into the coal packed bed to form a combustion zone. The coal briquettes may be combusted in the combustion zone to generate reducing gas.

도 10는 본 실시예에 따라 제조한 성형탄을 사용한 용철 제조장치(200)를 개략적으로 나타낸다. 도 10의 용철 제조장치(200)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 10의 용철 제조장치(200)를 다양한 형태로 변형할 수 있다. 도 10의 용철 제조장치(200)의 구조는 도 9의 용철 제조장치(100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.10 schematically shows an apparatus 200 for manufacturing molten iron using coal briquettes manufactured according to the present embodiment. The structure of the molten iron manufacturing apparatus 200 of FIG. 10 is only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the molten iron manufacturing apparatus 200 of FIG. 10 may be modified in various forms. Since the structure of the molten iron manufacturing apparatus 200 of FIG. 10 is similar to that of the molten iron manufacturing apparatus 100 of FIG. 9 , the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.

도 10에 도시한 바와 같이, 용철 제조장치(200)는 용융가스화로(10), 유동층형 환원로(22), 환원철 압축장치(40) 및 압축 환원철 저장조(50)를 포함한다. 여기서, 압축 환원철 저장조(50)는 생략할 수 있다.As shown in FIG. 10 , the molten iron manufacturing apparatus 200 includes a melter-gasifier 10 , a fluidized-bed reduction furnace 22 , a reduced iron compression device 40 , and a compressed reduced iron storage tank 50 . Here, the compressed reduced iron storage tank 50 may be omitted.

제조된 성형탄은 용융가스화로(10)에 장입된다. 여기서, 성형탄은 용융가스화로(10)에서 환원가스를 발생시키고 발생된 환원가스는 유동층형 환원로(22)에 공급된다. 분철광석은 유동층을 가진 복수의 환원로들(22)에 공급되고, 용융가스화로(10)로부터 유동층형 환원로(22)에 공급된 환원가스에 의해 유동되면서 환원철로 제조된다. 환원철은 환원철 압축장치(40)에 의해 압축된 후 압축 환원철 저장조(50)에 저장된다. 압축된 환원철은 압축 환원철 저장조(50)로부터 용융가스화로(10)에 성형탄과 함께 장입되어 용융가스화로(10)에서 용융된다. 성형탄은 용융가스화로(10)에 공급되어 통기성을 가진 촤로 변하므로, 용융가스화로(10)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 압축된 환원철이 용융가스화로(10)내의 석탄충전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과하여 양질의 용철을 제공할 수 있다.The prepared coal briquettes are charged into the melter and gasifier 10 . Here, the coal briquettes generate a reducing gas in the melter-gasifier 10 , and the generated reducing gas is supplied to the fluidized-bed reduction reactor 22 . The powder iron ore is supplied to a plurality of reduction furnaces 22 having a fluidized bed, and is produced as reduced iron while flowing by the reducing gas supplied from the melter-gasifier 10 to the fluidized-bed reduction furnace 22 . Reduced iron is compressed by the reduced iron compression device 40 and then stored in the compressed reduced iron storage tank (50). The compressed reduced iron is charged together with the coal briquettes from the compressed reduced iron storage tank 50 to the melter-gasifier 10 and melted in the melter-gasifier 10 . Since the coal briquettes are supplied to the melter-gasifier 10 and change into char with air permeability, a large amount of gas generated from the lower part of the melter-gasifier 10 and compressed reduced iron make the coal-packed layer in the melter-gasifier 10 easier and more uniform. It is possible to provide good quality molten iron by passing through it.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

평가예 1 - 바인더 호화 특성 평가Evaluation Example 1 - Evaluation of binder gelatinization properties

(옥수수 전분(CS) : 비교예 1(CS)) 비교 예로는 분말형의 옥수수 전분을 사용하였다. 상기 옥수수 전분은 건조(Dry)기준 전분함량이 99%이상으로 고순도이다. 도 5에 옥수수 전분(CS)의 5000배율 SEM 이미지를 나타낸 것이다. 측정된 옥수수 전분 바인더(CS)의 평균 입도는 14㎛ 이고, 옥수수 전분 바인더(CS) 내의 손상전분 함량은 대략 1.0 중량%이었다. (Corn Starch (CS): Comparative Example 1 (CS)) As a comparative example, powdered corn starch was used. The corn starch has high purity with a dry (Dry) standard starch content of 99% or more. 5 shows a 5000 magnification SEM image of corn starch (CS). The measured average particle size of the corn starch binder (CS) was 14 μm, and the damaged starch content in the corn starch binder (CS) was approximately 1.0% by weight.

(쌀 분말(RP) : 실험예 1-1(RP70), 실험예 1-2(RP500)) 12분도 가량 도정을 마친 쌀을 사용하였으며, 전분 함량은 대략 90 중량%이며, 아밀로오스 함량은 대략 15 중량%의 국내산 단립종을 사용하였다. 건조과정을 거쳐 함수율을 10 중량% 이하로 조정한 후, 분쇄되어 각각 70매쉬(실험예 1-1: RP70, 81㎛), 500매쉬(실험예 1-2: RP500, 28㎛)로 입도를 조정하였다. (Rice powder (RP): Experimental Example 1-1 (RP70), Experimental Example 1-2 (RP500)) Rice polished for about 12 minutes was used, the starch content was about 90 wt%, and the amylose content was about 15 The weight % of domestic short-grain seeds were used. After adjusting the moisture content to 10% by weight or less through a drying process, the particles were pulverized into 70 meshes (Experimental Example 1-1: RP70, 81㎛) and 500 meshes (Experimental Example 1-2: RP500, 28㎛). adjusted.

도 6은 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 쌀 분말 바인더 실험예 1-1(RP70)의 5000배율 SEM 이미지이고, 도 7은 제조된 쌀 분말 바인더 실험예 1-2(RP500)의 5000배율 SEM 이미지이다. 6 is a 5000 magnification SEM image of the rice powder binder Experimental Example 1-1 (RP70) prepared according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a 5000 magnification of the prepared rice powder binder Experimental Example 1-2 (RP500). SEM image.

제조된 쌀 분말 바인더 실험예 1-1(RP70), 및 실험예 1-2(RP500)의 손상전분 함량은 각각 9.9 중량%, 및 17.2 중량%이었다. 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 쌀 분말 바인더는 입도가 작을수록 손상전분 함량이 많음을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 1(CS)의 옥수수 전분보다 입도가 큼에도 불구하고, 더 많은 손상전분 함량을 가짐을 알 수 있다, The damaged starch content of the prepared rice powder binder Experimental Example 1-1 (RP70) and Experimental Example 1-2 (RP500) was 9.9% by weight and 17.2% by weight, respectively. It can be confirmed that the rice powder binder prepared according to an embodiment of the present invention has a higher content of damaged starch as the particle size is smaller. In addition, it can be seen that, despite having a larger particle size than the corn starch of Comparative Example 1 (CS), it has a higher content of damaged starch.

(손상전분 함량 측정 방법) 제조된 쌀 분말 바인더를 40℃에서 Fungal α-amylase를 이용한 메가자임 어세이 키트(Megazyme assay kit)를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 메가자임사(Megazyme社)에서 제공하는 손상전분 측정 방식에 따라 손상전분이 포함된 샘플 100mg에 50 Unit/ml의 Fungal α-amylase를 넣어 손상전분을 말토덱스트린(Maltodextrins)으로 40℃에서 10분간 반응시킨다. 다음으로 묽은 황산을 첨가하여 반응을 종료한다. 이를 원심분리를 통해 분리한 후 표면의 0.1ml의 상청액에 0.1ml의 아밀로글루코시다아제(amyloglucosidase) 용액을 40℃에서 10분간 반응시킨 후 4.0ml의 GOPOD 첨가제 용액을 투입하여 20분간 더 반응 시킨다. 이를 분광광도계에 넣고 510nm의 흡광도를 읽어 표준 샘플이 흡광도와 비교한 값으로부터 손상전분 함량을 구한다. (Method for measuring damaged starch content) The prepared rice powder binder was measured at 40° C. using a Megazyme assay kit using Fungal α-amylase. Specifically, according to the method for measuring damaged starch provided by Megazyme, 50 Unit/ml of Fungal α-amylase was added to 100 mg of a sample containing damaged starch, and the damaged starch was treated with maltodextrins at 40°C. React for 10 minutes. Next, dilute sulfuric acid is added to terminate the reaction. After separation through centrifugation, 0.1 ml of amyloglucosidase solution was reacted with 0.1 ml of supernatant on the surface at 40° C. for 10 minutes, then 4.0 ml of GOPOD additive solution was added, followed by further reaction for 20 minutes. . Put it in a spectrophotometer and read the absorbance at 510 nm to determine the damaged starch content from the value compared with the absorbance of the standard sample.

(최대 호화 점도 측정 방법) 바인더의 최대 호화 점도는 Brabender사의 Micro Visco-Amylo-Graph®-U 를 사용하여 측정하였으며, 바인더를 8%의 수용액 상태로 만들어 30℃에서 분당 5℃의 온도로 승온하여 최고온도 95℃에 도달하기까지의 점도 중 최대로 측정된 값을 최대점도로 하였다. (Method for measuring maximum gelatinization viscosity) The maximum gelatinization viscosity of the binder was measured using Brabender's Micro Visco-Amylo-Graph®-U, and the binder was made into an 8% aqueous solution and heated from 30℃ to 5℃ per minute. The maximum measured value among the viscosities up to the maximum temperature of 95°C was taken as the maximum viscosity.

전분의 호화시 최대 호화 점도가 너무 낮은 경우 미분탄에 대한 결합력이 저하되어, 성형탄의 강도가 저하될 수 있다.When the maximum gelatinization viscosity during gelatinization of starch is too low, the binding force to the pulverized coal may be reduced, and thus the strength of the coal briquettes may be reduced.

표 2는 실험예 및 비교예로 사용된 바인더의 성분, 함량, 입도, 및 밀도를 나타내었다. Table 2 shows the components, content, particle size, and density of binders used in Experimental Examples and Comparative Examples.

바인더 종류binder type 옥수수 전분corn starch 쌀 분말rice powder 비교예1-1Comparative Example 1-1
(CS)(CS)
실험예 1-1Experimental Example 1-1
(RP70)(RP70)
실험예 1-2Experimental Example 1-2
(RP500)(RP500)
수분 (%, 110℃, 3hr)Moisture (%, 110℃, 3hr) 9.69.6 1010 4.54.5 전분 함량starch content (중량%)Dry base(wt%) Dry base 99.699.6 90.790.7 90.790.7 (중량%)Wet base(wt%) Wet base 90.190.1 81.581.5 86.086.0 손상전분 함량(중량%)Damaged starch content (wt%) 1.01.0 9.99.9 17.217.2 전분성분starch component 아밀로오스(중량%)Amylose (wt%) 25.125.1 15.915.9 14.614.6 아밀로펙틴(중량%)Amylopectin (% by weight) 74.974.9 84.184.1 85.485.4 입도
(㎛)
granularity
(μm)
Dx (10%)Dx (10%) 7.97.9 11.511.5 6.266.26
Dx (50%)Dx (50%) 14.214.2 61.361.3 22.122.1 Dx (90%)Dx (90%) 21.921.9 181181 51.951.9 평균입도average particle size 14.314.3 8484 2828 밀도
(g/cc)
density
(g/cc)
Bulk DensityBulk Density 0.4980.498 0.6370.637 0.5310.531
Tap DensityTap Density 0.7010.701 0.8870.887 0.8070.807 압축도(%)Compressibility (%) 29.029.0 28.128.1 34.234.2 습식
분석
(중량%)
wet
analysis
(weight%)
K2OK 2 O 0.01050.0105 0.190.19 0.170.17
Na2ONa 2 O 0.02430.0243 0.0110.011 0.0110.011

도 11은 표 2의 비교예 1 옥수수 전분 바인더(CS) 및 분쇄 입도가 상이한 실험예 1-1(RP70)과 실험예 1-2(RP500)의 쌀 분말 바인더를 이용하여 호화특성을 실험한 것이다. 11 is an experiment of gelatinization properties using the corn starch binder (CS) of Comparative Example 1 of Table 2 and the rice powder binder of Experimental Example 1-1 (RP70) and Experimental Example 1-2 (RP500) having different crushed particle sizes. .

도 11 를 보면 모든 실험예 및 비교예는 30 내지 95℃에서 200 내지 2000cPs 범위를 만족하는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 실험예 1-1(RP70)과, 실험예 1-2(RP500)은 30 내지 95℃에서 최대 호화 점도가 각각 400cP, 764 cP임을 확인하였다. 11 , it can be seen that all of the experimental examples and comparative examples satisfy the range of 200 to 2000 cPs at 30 to 95°C. More specifically, in Experimental Example 1-1 (RP70) and Experimental Example 1-2 (RP500), it was confirmed that the maximum gelatinization viscosities at 30 to 95°C were 400 cP and 764 cP, respectively.

실험예 1-1(RP70)은 비교예 1 옥수수 전분 바인더(CS)보다 호화 개시온도가 다소 높고, 최대 호화 점도가 다소 낮은 것으로 확인된다. 그러나, 후술하는 평가예 2를 통하여 실험예 1-1(RP70)의 경우에도 성형탄 바인더에 적용하기 위하여 필요한 점도 확보가 가능함을 확인할 수 있다. It was confirmed that Experimental Example 1-1 (RP70) had a slightly higher gelatinization initiation temperature and a slightly lower maximum gelatinization viscosity than Comparative Example 1 corn starch binder (CS). However, in the case of Experimental Example 1-1 (RP70) through Evaluation Example 2, which will be described later, it can be confirmed that it is possible to secure the necessary viscosity for application to the coal briquette binder.

실험예 1-2(RP500)의 경우 비교예 1 옥수수전분(CS) 대비 호화 개시온도가 68.2℃ 에서 52.3℃로 낮아지고, 최대 호화 점도가 590cPs에서 764cPs로 증가한 것을 확인할 수 있다. 이는 성형탄에 바인더로서 적용시 충분한 점도를 확보할 수 있으며, 이를 바인더로 적용시 상대적으로 낮은 온도에서 호화시키는 경우에도 충분한 점도를 확보할 수 있는 바, 성형탄 제조 공정상 이점이 될 수 있다. It can be seen that in Experimental Example 1-2 (RP500), the gelatinization initiation temperature was lowered from 68.2°C to 52.3°C compared to the corn starch (CS) of Comparative Example 1, and the maximum gelatinization viscosity was increased from 590cPs to 764cPs. When applied as a binder to coal briquettes, sufficient viscosity can be secured, and when applied as a binder, sufficient viscosity can be secured even when gelatinized at a relatively low temperature, which can be an advantage in the manufacturing process of coal briquettes.

또한, 상기 실험 결과를 통해 분쇄 입도에 따라 전분 호화특성이 달라질 수 있음을 알 수 있다. In addition, it can be seen from the experimental results that the starch gelatinization properties may vary depending on the pulverized particle size.

평가예 2 - 손상전분 함량에 따른 성형탄 냉간 강도 평가Evaluation Example 2 - Evaluation of cold strength of coal briquettes according to damaged starch content

(성형탄 제조) 3.4mm이하의 미분탄과 쌀 분말 바인더를 혼합하여 배합탄을 준비한다. 미분탄으로는 강점탄, 미점탄 및 분코크스를 혼합하여 사용하였다. 바인더로는 12분도 가량 도정된 단립종의 국내산 쌀을 오븐에서 일정 시간 건조하여 함수율을 조절한 후, 분쇄기를 이용하여 일정한 입도로 분쇄하여, 5 내지 20 중량% 수준의 손상전분을 함유하고 있는 쌀 분말을 바인더를 제조하여 사용하였다. 표 3은 사용된 바인더의 구체적인 조건을 나타내었다. (Production of coal briquettes) Prepare coal briquettes by mixing pulverized coal of 3.4 mm or less with a rice powder binder. As the pulverized coal, a mixture of hard coal, pulverized coke, and coke was used. As a binder, short-grain domestic rice, polished for about 12 minutes, is dried in an oven for a certain period of time to adjust the moisture content, and then pulverized to a constant particle size using a grinder. Rice powder containing 5 to 20 wt% of damaged starch was used to prepare a binder. Table 3 shows specific conditions of the binders used.

쌀 분말의 입도는 Sympatec GmbH의 HELOS paticle size analyzer를 사용하여 측정하였다. The particle size of rice powder was measured using HELOS particle size analyzer of Sympatec GmbH.

쌀 분말의 손상전분 함량은 40℃에서 Fungal α-amylase를 이용한 Megazyme assay kit를 이용하여 평가예 1에서 기재한 것과 동일한 방법으로 측정하였다. The damaged starch content of the rice powder was measured in the same manner as described in Evaluation Example 1 using a Megazyme assay kit using Fungal α-amylase at 40°C.

다음으로, 혼합물을 혼련기에 투입하여 외부로부터 열을 가하여 배합탄에 분산된 수분과 바인더가 호화반응을 통하여 점착력이 증대되도록 하였다. 혼련기 온도 150℃에서 체류시간은 15분으로 일정하게 하였다.Next, the mixture was put into a kneader and heat was applied from the outside so that the moisture and binder dispersed in the coal blend increased adhesive strength through a gelatinization reaction. At the kneader temperature of 150°C, the residence time was constant at 15 minutes.

다음으로, 균일하게 혼합된 혼합물을 한 쌍의 롤들 사이로 장입하여 성형탄을 제조하였다. 이 경우, 한 쌍의 롤들은 20kN/㎝의 압력으로 혼합물을 가압하여 64.5mm × 25.4mm × 19.1mm 크기의 베개 형상의 성형탄을 제조하였다. 제조된 성형탄은 상온에서 1시간 보관한 후 강도를 측정하였다.Next, the uniformly mixed mixture was charged between a pair of rolls to prepare coal briquettes. In this case, a pair of rolls pressurized the mixture at a pressure of 20 kN/cm to prepare a pillow-shaped coal briquettes having a size of 64.5 mm × 25.4 mm × 19.1 mm. The prepared coal briquettes were stored at room temperature for 1 hour and then their strength was measured.

나머지 성형탄의 상세한 제조 공정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로, 그 상세한 설명을 생략한다.Since the detailed manufacturing process of the remaining coal briquettes can be easily understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, a detailed description thereof will be omitted.

(실험예 2-1) 쌀의 수분 함량을 5 중량%가 되도록 건조하여, 입도가 약 30㎛ 수준인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 4.5 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (Experimental Example 2-1) The moisture content of the rice is dried to 5% by weight to prepare a rice powder binder having a particle size of about 30㎛, and 4.5% by weight of the rice powder binder is mixed based on 100% by weight of the coal blended coal, and then the coal briquettes are manufactured in the manner described above. did.

(실험예 2-2) 쌀의 수분 함량을 10 중량%가 되도록 건조하여, 입도가 약 30㎛ 수준인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 4.5 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (Experimental Example 2-2) The moisture content of the rice is dried to 10% by weight to prepare a rice powder binder having a particle size of about 30㎛, and 4.5% by weight of the rice powder binder is mixed based on 100% by weight of the coal blended coal, and then the coal briquettes are manufactured in the above-described manner did.

(실험예 2-3) 쌀의 수분 함량을 5%가 되도록 건조하여, 입도가 약 70㎛ 수준인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 4.5 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (Experimental Example 2-3) The moisture content of the rice was dried to 5%, a rice powder binder having a particle size of about 70 μm was prepared, and 4.5 wt% of the rice powder binder was mixed based on 100 wt% of the coal blended coal, and then coal briquettes were prepared in the manner described above. .

(실험예 2-4) 쌀의 수분 함량을 10%가 되도록 건조하여, 입도가 약 70㎛ 수준인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 4.5 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (실험예 2-5) 쌀의 수분 함량을 5%가 되도록 건조하여, 평균 입도가 96㎛ 인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 4.5 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (Experimental Example 2-4) The moisture content of the rice was dried to 10%, a rice powder binder having a particle size of about 70 μm was prepared, and 4.5 wt% of the rice powder binder was mixed based on 100 wt% of the coal blended coal, and then the coal briquettes were prepared in the manner described above. . (Experimental Example 2-5) After drying the moisture content of rice to 5% to prepare a rice powder binder having an average particle size of 96 μm, and mixing 4.5 wt% of the rice powder binder based on 100 wt% of coal blended coal, The coal briquettes were manufactured according to the method.

(실험예 2-6) 쌀의 수분 함량을 5%가 되도록 건조하여, 입도가 31㎛ 수준인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 8 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (Experimental Example 2-6) The moisture content of the rice was dried to 5%, a rice powder binder having a particle size of 31 μm was prepared, and 8% by weight of the rice powder binder was mixed based on 100% by weight of the coal blended coal, and then coal briquettes were prepared in the manner described above.

(비교예 2-1) 배합탄 100 중량%기준으로 옥수수 전분 4.5wt%를 가루형태로 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (비교예 2-2) 쌀의 수분 함량을 5 중량%가 되도록 건조하여, 평균 입도가 193 ㎛ 수준인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 4.5 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (Comparative Example 2-1) After mixing 4.5wt% of corn starch in the form of powder based on 100% by weight of coal blended coal, coal briquettes were prepared in the manner described above. (Comparative Example 2-2) After drying the moisture content of the rice to 5% by weight, preparing a rice powder binder having an average particle size of 193 μm, and mixing 4.5% by weight of the rice powder binder based on 100% by weight of the coal blend, The coal briquettes were prepared in the manner described above.

(비교예 2-3) 쌀의 수분 함량을 5 중량%가 되도록 건조하여, 평균 입도가 31㎛ 인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 3 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (비교예 2-4) 쌀의 건조하지 않고 함수율이 14 중량% 상태에서, 평균 입도가 약 100㎛ 수준인 쌀 분말 바인더를 제조하여 배합탄 100 중량%기준으로 쌀 분말 바인더를 4.5 중량% 섞은 후, 전술한 방식대로 성형탄을 제조하였다. (Comparative Example 2-3) The moisture content of the rice was dried to 5% by weight, to prepare a rice powder binder having an average particle size of 31㎛, 3% by weight of the rice powder binder was mixed based on 100% by weight of the coal blend, and then the coal briquettes were prepared in the manner described above. . (Comparative Example 2-4) In a state where the moisture content of 14 wt% without drying the rice, a rice powder binder having an average particle size of about 100 μm was prepared, and after mixing 4.5 wt% of the rice powder binder based on 100 wt% of the coal blend , coal briquettes were prepared in the manner described above.

(성형탄의 압축강도 측정 방법) 성형탄의 압축하중은 50mm/min의 속도로 압축하였을 때의 최대 하중으로 측정하였으며, 20개 성형탄 시료의 평균값으로 측정하였다. (Method for measuring the compressive strength of coal briquettes) The compressive load of the coal briquettes was measured as the maximum load when the coal briquettes were compressed at a speed of 50 mm/min, and was measured as the average value of 20 samples of the coal briquettes.

(성형탄의 낙하강도 측정 방법) 제조된 성형탄의 낙하강도 지수를 측정하여 냉간강도 품질을 평가하였다. 낙하강도 지수는 제조된 성형탄 2kg을 5m 높이에서 4회 자유 낙하시킨 후 20mm 이상의 입도의 무게 백분율로 나타내었다.. (Method for measuring the drop strength of coal briquettes) The quality of cold strength was evaluated by measuring the drop strength index of the prepared coal briquettes. The drop strength index was expressed as a weight percentage of a particle size of 20 mm or more after 2 kg of the prepared coal briquettes were free-falling 4 times from a height of 5 m.

구분division 비교예 2-1Comparative Example 2-1 비교예 2-2Comparative Example 2-2 비교예 2-3Comparative Example 2-3 비교예 2-4Comparative Example 2-4 실험예 2-1Experimental Example 2-1 실험예 2-2Experimental Example 2-2 실험예 2-3Experimental Example 2-3 실험예 2-4Experimental Example 2-4 실험예 2-5Experimental Example 2-5 실험예 2-6Experimental Example 2-6 분쇄전함수율(%)Grinding total moisture content (%) -- 55 55 1414 55 1010 55 1010 55 55 바인더입도(㎛)Binder particle size (㎛) 1414 193193 3131 9898 2828 3333 7070 6969 9696 3131 손상전분(중량%)Damaged starch (wt%) 1One 33 1919 55 2020 1717 1414 1111 1010 1919 바인더(중량%)Binder (wt%) 4.54.5 4.54.5 3.03.0 4.54.5 4.54.5 4.54.5 4.54.5 4.54.5 4.54.5 8.08.0 계산식 1Calculation 1 -- 1.671.67 0.260.26 2.802.80 0.250.25 0.590.59 0.360.36 0.910.91 0.500.50 0.260.26 계산식 2Calculation 2 1414 64.3364.33 1.631.63 19.6019.60 1.401.40 1.941.94 5.005.00 6.276.27 9.609.60 1.631.63 압축강도(kgf)Compressive strength (kgf) 6969 4949 4545 5858 7474 6969 6868 6565 6767 112112 낙하강도(%)Drop strength (%) 8181 6363 5555 7676 8585 8383 8383 8181 8080 9898

비교예 2-1의 경우, 기존의 옥수수 전분을 사용했을 때 성형탄의 강도 테스트 결과이다. 압축강도 60kgf 이상, 낙하강도는 80%이상의 경우 용철 제조용으로 적합한 성형탄 강도를 확보하였다. In the case of Comparative Example 2-1, the strength test result of coal briquettes when conventional corn starch was used. When the compressive strength is 60kgf or more and the drop strength is 80% or more, the coal briquette strength suitable for manufacturing molten iron is secured.

비교예 2-2의 경우, 쌀 분말을 바인더로 사용하였으나 파우더의 입도가 200㎛ 수준으로 조대할 경우 손상전분의 함량이 3 중량% 수준으로 낮고, 성형탄 강도도 확보되지 않는 것을 확인할 수 있다.In the case of Comparative Example 2-2, rice powder was used as a binder, but when the particle size of the powder was coarse to 200 μm, the content of damaged starch was as low as 3 wt %, and it was confirmed that the strength of coal briquettes was not secured.

비교예 2-3의 경우, 충분한 건조 및 분쇄를 통해 높은 수준의 손상전분 함량을 나타내었으나, 바인더 사용량이 3 중량%로 너무 작아 성형탄의 강도가 확보되지 않는 것을 확인하였다.In the case of Comparative Example 2-3, a high level of damaged starch content was exhibited through sufficient drying and pulverization, but it was confirmed that the strength of the coal briquettes was not secured because the amount of binder used was too small at 3 wt%.

비교예 2-4의 경우, 쌀 분말의 평균 입도는 98㎛ 이나 함수율이 14 중량% 로 높은 상태에서 분쇄하게 될 경우 손상전분의 함량이 5 중량% 로 낮고, 기준 성형탄 강도를 만족시키지 못하는 것을 확인할 수 있다.In the case of Comparative Example 2-4, it was confirmed that the average particle size of the rice powder was 98㎛, but when pulverized with a high moisture content of 14% by weight, the damaged starch content was as low as 5% by weight, and it was confirmed that the standard coal briquette strength was not satisfied. can

본 발명의 실험예 2-1의 경우, 분쇄 전 원료인 쌀을 건조시켜 함수율을 낮춘 후 미분쇄를 통해 평균 입도 28㎛인 쌀 분말을 제조하였으며, 이를 4.5 중량% 배합하였다. 이 경우 쌀 분말은 옥수수 전분에 비하여 전분 함량은 낮음에도 불구하고, 비교 예 1 대비 오히려 더 높은 성형탄 강도를 확보할 수 있었다.In the case of Experimental Example 2-1 of the present invention, rice powder having an average particle size of 28 μm was prepared through fine grinding after drying the raw material rice before grinding to lower the moisture content, and this was blended in 4.5 wt%. In this case, the rice powder was able to secure a higher strength of coal briquettes compared to Comparative Example 1, although the starch content was lower than that of corn starch.

실험예 2-1과 2-2, 실험예 2-3과 2-4를 비교하여 유사한 쌀 분말 입도에서 분쇄 전 함수율의 효과를 확인할 수 있다. 두 경우 모두 동일한 분쇄 입도를 지니더라도 함수율이 낮은 상태에서 분쇄를 하게 되면 손상전분의 함량이 증가하게 되고 성형탄의 강도도 동일 분쇄 입도 대비 증대되는 것을 알 수 있다.By comparing Experimental Examples 2-1 and 2-2 and Experimental Examples 2-3 and 2-4, the effect of moisture content before grinding can be confirmed on similar rice powder particle sizes. In both cases, it can be seen that even if the pulverized grain size is the same, if pulverization is performed under a low moisture content, the content of damaged starch increases and the strength of coal briquettes is increased compared to the same pulverized grain size.

실험예 2-5는 쌀 분말의 입도가 큰 편이지만 분쇄 전 건조를 통해 비교예 2-4 대비 손상전분 함량이 증가하게 되면 동한 바인더 배합비에서도 더 높은 수준의 강도를 확보 할 수 있다.In Experimental Example 2-5, the grain size of the rice powder is large, but if the damaged starch content is increased compared to Comparative Example 2-4 through drying before pulverization, a higher level of strength can be secured even at the binder mixing ratio.

실험예 2-1과 실험예 2-6를 비교하여, 바인더 함량에 따른 성형탄 강도를 확인할 수 있다. 실험예 2-6의 경우 강도가 크게 향상된 성형탄을 제조할 수 있다. 그러나, 유사한 조건을 가지는 실험예 2-1에 비해 대략 2배 가량의 바인더가 사용되므로, 바인더 비용이 증가할 수 있다. By comparing Experimental Example 2-1 and Experimental Example 2-6, the strength of coal briquettes according to the binder content can be confirmed. In the case of Experimental Example 2-6, coal briquettes with significantly improved strength can be manufactured. However, since approximately twice as much binder is used as compared to Experimental Example 2-1 having similar conditions, the cost of the binder may increase.

계산식 1은 배합탄 내의 바인더 함량이 3 중량% 초과인 조건에서, 건조된 쌀의 함수율(중량%)와 제조된 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량(중량%)의 관계를 나타낸 식이다. Equation 1 is an expression showing the relationship between the moisture content (wt%) of the dried rice and the damaged starch content (wt%) in the prepared rice powder binder under the condition that the binder content in the coal blend exceeds 3 wt%.

실험예 2-1 내지 2-6의 경우 배합탄 내의 바인더 함량이 3 중량% 초과이고, 계산식 1의 값이 0.92 미만이며, 충분한 성형탄 강도를 확보할 수 있음을 알 수 있다. 반면, 실험예 2-3은 바인더 함량이 3 중량% 이하이므로, 성형탄 강도가 낮음을 알 수 있다. 또한, 실험예 2-1, 2-2, 2-4의 경우 배합탄 내의 바인더 함량은 3중량%를 초과하나, 계산식 1의 값이 0.92 이상인 것을 알 수 있다. In the case of Experimental Examples 2-1 to 2-6, it can be seen that the binder content in the coal blend is more than 3 wt%, the value of Equation 1 is less than 0.92, and sufficient strength of the coal briquettes can be secured. On the other hand, in Experimental Example 2-3, since the binder content is 3 wt% or less, it can be seen that the strength of the coal briquettes is low. In addition, in the case of Experimental Examples 2-1, 2-2, and 2-4, the binder content in the coal blend exceeds 3% by weight, but it can be seen that the value of Equation 1 is 0.92 or more.

계산식 2는 배합탄 내의 바인더 함량이 3 중량% 초과인 조건에서, 제조된 쌀 분말 바인더 입도(㎛)와 제조된 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량(중량%)의 관계를 나타낸 식이다. Equation 2 is an expression showing the relationship between the particle size (㎛) of the prepared rice powder binder and the damaged starch content (% by weight) in the prepared rice powder binder under the condition that the binder content in the coal blend exceeds 3 wt%.

실험예 2-1 내지 2-6의 경우 배합탄 내의 바인더 함량이 3 중량% 초과이고, 계산식 2의 값이 10 미만이며, 충분한 성형탄 강도를 확보할 수 있음을 알 수 있다. 반면, 실험예 2-3은 바인더 함량이 3 중량% 이하이므로, 비록 계산식 2의 값이 10 미만이더라도, 성형탄 강도가 낮음을 알 수 있다. 또한, 실험예 2-1, 2-2, 2-4의 경우 배합탄 내의 바인더 함량은 3중량%를 초과하나, 계산식 2의 값이 10 이상인 것을 알 수 있다. In the case of Experimental Examples 2-1 to 2-6, it can be seen that the binder content in the coal briquettes is more than 3 wt %, the value of Equation 2 is less than 10, and sufficient strength of the coal briquettes can be secured. On the other hand, in Experimental Example 2-3, since the binder content is 3% by weight or less, it can be seen that the strength of the coal briquettes is low even if the value of Equation 2 is less than 10. In addition, in the case of Experimental Examples 2-1, 2-2, and 2-4, the binder content in the coal blend exceeds 3 wt%, but it can be seen that the value of Equation 2 is 10 or more.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in a variety of different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can take other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it can be implemented as Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

1 : 원료탄 공급 빈 2 : 쌀 공급 빈
3 : 건조장치 4 : 분쇄장치
5 : 쌀 분말 바인더 공급 빈 6 : 혼합장치
7 : 혼련기 8 : 성형장치
10 : 용융가스화로 20 : 충전층형 환원로
22 : 유동층형 환원로 30 : 풍구
40 : 환원철 압축장치 50 : 압축 환원철 저장조
100, 200 : 용철 제조장치
1: Coal supply bin 2: Rice supply bin
3: drying device 4: crushing device
5: Rice powder binder supply bin 6: Mixing device
7: kneader 8: molding device
10: melter-gasifier 20: packed bed reduction furnace
22: fluidized bed reduction furnace 30: tuyere
40: reduced iron compression device 50: compressed reduced iron storage tank
100, 200: Molten iron manufacturing device

Claims (13)

환원철이 장입되는 용융가스화로, 및
상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철 제조장치에서 상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄으로서,
원료탄, 및 쌀 분말 바인더를 포함하고,
상기 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량이 5 중량% 초과이고,
상기 쌀 분말 바인더는 전체 성형탄 100 중량%에 대해, 3 중량% 초과이고,
상기 쌀 분말 바인더 내 전분 함량은 건조 중량 기준 85 내지 95 중량%이고,
상기 전분 내의 아밀로오스 함량은 12 내지 24 중량%인 성형탄.
a melter-gasifier in which reduced iron is charged, and
As coal briquettes connected to the melter and gasifier and charged into a dome of the melter and gasifier in a molten iron manufacturing apparatus including a reduction furnace for providing the reduced iron and rapidly heated,
It contains raw coal, and a rice powder binder,
The damaged starch content in the rice powder binder is more than 5% by weight,
The rice powder binder is more than 3% by weight, based on 100% by weight of the total coal briquettes,
The starch content in the rice powder binder is 85 to 95% by weight based on dry weight,
The amylose content in the starch is 12 to 24% by weight of coal briquettes.
삭제delete 삭제delete 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및
상기 용융가스화로에 연결되고, 상기 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철 제조장치에서,
상기 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법으로서,
원료탄을 준비하는 단계;
쌀 분말 내의 손상전분 함량을 5 중량% 초과로 조절하여 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계;
상기 원료탄과 상기 쌀 분말 바인더를 혼합하여 배합탄을 제조하는 단계;
상기 배합탄 내의 바인더를 호화시키는 단계; 및
상기 배합탄을 성형하는 단계를 포함하고,
상기 원료탄과 상기 쌀 분말 바인더를 혼합하여 배합탄을 제조하는 단계는
전체 배합탄 100 중량%에 대해, 상기 쌀 분말 바인더를 3 중량% 초과로 혼합하는 것이고,
상기 쌀 분말 바인더 내 전분 함량은 건조 중량 기준 85 내지 95 중량%이고,
상기 전분 내의 아밀로오스 함량은 12 내지 24 중량%인 것인, 성형탄 제조방법.
a melter-gasifier in which reduced iron is charged, and
In an apparatus for manufacturing molten iron connected to the melter-gasifier and including a reduction furnace for providing the reduced iron,
As a method of manufacturing coal briquettes which are charged in the dome of the melter and gasifier and rapidly heated,
preparing raw coal;
preparing a rice powder binder by adjusting the damaged starch content in the rice powder to more than 5% by weight;
preparing coal blends by mixing the raw coal and the rice powder binder;
gelatinizing the binder in the coal blend; and
Comprising the step of molding the coal blend,
The step of preparing coal blends by mixing the raw coal and the rice powder binder
With respect to 100% by weight of the total blended coal, the rice powder binder is mixed in an amount of more than 3% by weight,
The starch content in the rice powder binder is 85 to 95% by weight based on dry weight,
The amylose content in the starch is 12 to 24 wt%, the method for producing coal briquettes.
삭제delete 제4항에 있어서,
상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계는
쌀을 건조하여 함수율을 조절하는 단계; 및
상기 함수율이 조절된 쌀을 분쇄하여 입도를 조절하는 단계를 포함하는 성형탄 제조방법.
5. The method of claim 4,
The step of preparing the rice powder binder is
controlling the moisture content by drying the rice; and
A method for producing coal briquettes comprising the step of controlling the particle size by pulverizing the rice whose moisture content is controlled.
제6항에 있어서,
상기 쌀의 함수율을 조절하는 단계는
함수율을 10 중량% 이하로 조절하는 것인 성형탄 제조방법.
7. The method of claim 6,
The step of adjusting the moisture content of the rice is
A method for producing coal briquettes, wherein the moisture content is adjusted to 10% by weight or less.
제6항에 있어서,
상기 쌀 분말의 입도를 조절하는 단계는
상기 쌀 분말의 평균 입도가 20 내지 100 ㎛가 되도록 분쇄하는 것인 성형탄 제조방법.
7. The method of claim 6,
The step of adjusting the particle size of the rice powder is
The method for producing coal briquettes is to pulverize the rice powder to have an average particle size of 20 to 100 μm.
제6항에 있어서,
상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서
제조된 쌀 분말 바인더는 하기 계산식 1을 만족하는 것인 성형탄 제조방법.
[계산식 1]
건조된 쌀의 함수율(중량%) / 제조된 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량(중량%) < 0.92
7. The method of claim 6,
In the step of preparing the rice powder binder
The prepared rice powder binder is a method for producing coal briquettes that satisfy the following formula 1.
[Formula 1]
Moisture content of dried rice (% by weight) / Damaged starch content in the prepared rice powder binder (% by weight) < 0.92
제6항에 있어서,
상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서
제조된 쌀 분말 바인더는 하기 계산식 2을 만족하는 것인 성형탄 제조방법.
[계산식 2]
제조된 쌀 분말 바인더 입도(㎛) / 제조된 쌀 분말 바인더 내 손상전분 함량(중량%) < 10
7. The method of claim 6,
In the step of preparing the rice powder binder
The prepared rice powder binder is a method for producing coal briquettes that satisfy the following formula 2.
[Formula 2]
Particle size of the prepared rice powder binder (㎛) / Damaged starch content (% by weight) in the prepared rice powder binder < 10
제4항에 있어서,
상기 쌀 분말 바인더를 제조하는 단계에서
제조된 쌀 분말 바인더는 30 내지 95℃에서 최대 호화 점도 300 cP 이상인 것인 성형탄 제조방법.
5. The method of claim 4,
In the step of preparing the rice powder binder
The prepared rice powder binder is a method for producing coal briquettes that is at least 300 cP maximum gelatinization viscosity at 30 to 95 ℃.
제4항에 있어서,
상기 배합탄 내의 바인더를 호화시키는 단계는 상기 배합탄에 열과 수분을 가하여 열처리하는 것인 성형탄 제조방법.
5. The method of claim 4,
The step of gelatinizing the binder in the coal briquettes is a method for producing coal briquettes that is heat-treated by applying heat and moisture to the coal briquettes.
제12항에 있어서,
상기 열처리단계는
70 내지 150℃의 온도에서 5 내지 30분 동안 수행하는 것인 성형탄 제조방법.
13. The method of claim 12,
The heat treatment step
A method for producing coal briquettes performed at a temperature of 70 to 150° C. for 5 to 30 minutes.
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