KR102430990B1 - 폐 폴리비닐알코올 필름을 재활용한 코크스 분화 방지용 코팅제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐 폴리비닐알코올 필름을 재활용한 코크스 분화 방지용 코팅제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제선공정의 고로 연료로 사용되는 코크스 제조공정에서 코크스 오븐을 거쳐 이송되는 코크스의 표면에 폐 폴리비닐알코올 필름을 재활용한 코팅제를 분사하여 코크스 분화를 방지하는 코크스 분화 방지용 코팅제에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐 폴리비닐알코올 필름을 재활용한 코크스 분화 방지용 코팅제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제선공정의 고로 연료로 사용되는 코크스 제조공정에서 코크스 오븐을 거쳐 이송되는 코크스의 표면에 폐 폴리비닐알코올 필름을 재활용한 코팅제를 분사하여 코크스 분화를 방지하는 코크스 분화 방지용 코팅제에 관한 것이다.
제선공정에서 사용되는 코크스(cokes)는 고로 내에서 철광석을 환원시키는 환원제 역할을 담당하며, 산소와 반응하여 다량의 열을 발생시키는 고로의 열원으로서 역할을 수행하고, 고로 내 반응이 원활하도록 고로 내 통기성을 유지하는 역할도 수행한다. 이러한. 코크스 제조를 하기 위해서는 강점탄과 미점탄을 혼합하여 장입탄을 만들고, 이러한 장입탄을 코크스 오븐의 탄화실에서 탄화하여 코크스를 생산하게 된다.
이렇게 얻은 코크스는 습식 또는 건식소화설비를 통한 냉각과정 거치게 되는데, 습식 소화장치에 비해 코크스 품질이 우수한 건식소화장치(Coke Dry Quench equipment; ‘CDQ’)를 이용하여 코크스를 냉각하는 방식이 주로 사용되고 있다.
이렇게 생산된 코크스는 제강용 고로(高爐)의 연료로 적합한 입도의 코크스 분류 및 저장을 위해 컨베이어벨트를 통해 이송되는데, 이송 과정에서 외부의 충격에 의해 균열 발생이나 파손되는 경우가 발생하며, 이 경우 연료로 적합한 입도의 코크스 생산효율이 떨어지게 되며, 균열 발생이나 파손 시 발생하는 분화 코크스가 공기 중에 비산하여 오염발생의 원인이 문제가 발생하였다.
코크스 제조공정에서 제조된 코크스의 균열 내지 파손방지를 위한 선행기술에 관하여 예를 들면, 국내 실용신안공보 공고번호 실1996-0008752호에 건식소화설비에서 배출되는 코크스의 분화방지장치를 개시하고 있으며, 이는 건식소화설비의 배출기에 분화방지판을 설치하여 배출시 낙하에 의한 충격을 최소화하여 코크스의 분화를 방지하는 장치에 관한 것이다.
또 국내 공개특허공보 공개번호 10-2006-0075276호에는 벨트 컨베이어에 의해 운반하는 광석, 코크스 등의 이송 도중에 벨트 컨베이어에서 낙하하여 주변지역의 환경을 오염시키는 환경문제 등을 방지하기 위하여 벨트 컨베이어 상에 폭방향으로 미끄럼턱을 형성하는 개폐부를 설치한 벨트 컨베이어 슈트를 개시하고 있다.
상기한 선행기술들은 코크스 제조공정 중에 소화설비에서 냉각되어 배출되는 과정에서 배출조절 수단에 의하여 배출을 조절하거나, 이송되는 벨트 컨베이어에서 낙하방지수단에 의해 코크스의 낙하를 방지하는 기술로서, 다 같이 기존의 장치 또는 설비에 일정한 기계적 수단을 부가하여 코크스에 미치는 충격을 방지하는 기술이다.
이러한 문제점을 해결하고자 종래에는 코크스 소화설비에서 배출되는 배출량을 제어하거나, 이송 컨베이어벨트에 낙하방지수단을 부가하여 낙하를 방지하는 기술들이 제안되었으나, 제조공정 상에 추가로 별도의 장치를 설치해야 하므로 비용이 증가하게 되는 한계가 있었다.
이를 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1127790호에는 폴리비닐알코올(PVA)과 다가알코올을 배합한 코팅제를 200℃로 냉각되어 이송되는 코크스 표면에 분사하여 균열 및 분화를 방지하는 코팅제가 제안된 바 있으나, 폴리비닐알코올(PVA)의 단가가 높아 전반적인 생산비용이 증가하게 되는 문제가 여전히 있었다.
본 발명은 코크스 제조공정 중에서 냉각 후 배출되어 이송되는 코크스의 분화를 방지하기 위한 코팅제에 있어서, 폐 폴리비닐알코올 필름을 재활용하여 코크스 생산 단가를 낮출 뿐만 아니라 보다 우수한 코크스 분화 방지가 가능한 폐 폴리비닐알코올 필름을 재활용한 코크스 분화 방지용 코팅제의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 코크스 분화 방지용 코팅제는 용해시킨 폴리비닐알코올 필름을 포함한다
상기 폴리비닐알코올 필름은 중합도 500 내지 4000 및 검화도 80 내지 99 mol%일 수 있다.
상기 폴리비닐알코올 필름은 아크릴레이트계 화합물을 포함할 수 있으며, 상기 아크릴레이트계 화합물은 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, 이소-부틸아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 부톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 글리세롤아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, n-데실메타크릴레이트, n-헥사데실메타아크릴레이트, 및 이들 중 하나 이상을 모노머로 한 중합체로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 폴리비닐알코올 필름은 0.1 내지 20 중량% 용해될 수 있다.
상기 폴리비닐알코올 필름은 0.01 내지 25㎠로 파쇄된 것을 용해시킬 수 있다.
본 발명에 따른 코팅제는 폐 폴리비닐알코올 필름을 주성분으로 하므로, 생산단가가 매우 저렴하며, 나아가 기존의 폴리비닐알코올을 주성분으로 하는 코크스 코팅제 보다 분코크스 발생을 더욱 억제할 수 있으며, 그에 따라 분코크스의 발생으로 인한 작업장 오염을 개선하는 효과도 있다.
뿐만 아니라, 고로 연료로 적합한 입도의 분포율이 상대적으로 높아 제강공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 코팅제로 코팅한 코크스(좌측) 및 코팅하지 않은 코크스(우측)의 비교 사진.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 참고로, 본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.
본 발명에 따른 코크스 분화 방지용 코팅제는 용해시킨 코크스 폴리비닐알코올 필름을 포함한다. 생산단가를 낮추기 위해서는 상기 폴리비닐알코올 필름은 재활용을 위한 폐 폴리비닐알코올 필름이 바람직하다.
상기 폴리비닐알코올 필름은 중합도 500 내지 4000 및 검화도 80 내지 99 mol%일 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리비닐알코올 필름은 아크릴레이트계 화합물을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 아크릴레이트계 화합물은 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, 이소-부틸아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 부톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 글리세롤아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, n-데실메타크릴레이트, n-헥사데실메타아크릴레이트, 및 이들 중 하나 이상을 모노머로 한 중합체로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 폴리비닐알코올 필름은 0.1 내지 20 중량% 용해되는 것이 점착성을 고려할 때 바람직하며, 상기 용매는 물일 수 있다.
또한, 상기 폴리비닐알코올 필름은 0.01 내지 25㎠로 파쇄된 것을 용해시키는 것이 용해도를 높일 수 있어 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 코팅제로 코팅한 코크스(좌측) 및 코팅하지 않은 코크스(우측)의 비교 사진이다. 도 1과 같이 본 발명에 따른 폐 폴리비닐알코올 필름을 이용한 코팅제를 이용하여 코크스에 코팅 처리를 하면 분코크스의 발생을 억제할 수 있어 작업장 오염을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 설명하기로 한다.
<실시예> : 코팅제 1
가로 및 세로 길이 1cm로 파쇄된 폐 폴리비닐알코올 비닐 100g을 물 900g을 비이커에 혼합하여 상온에서 교반기로 교반하면서 완전히 용해될 때까지 가열하고 최종 무게가 1,000g 되도록 물을 추가하여 코팅제 A를 제조하였다.
<비교예 1> : 코팅제 2.
중합도 1,700 검화도 98mole%의 폴리비닐알코올 100g을 물 900g을 비이커에 혼합하여 상온에서 교반기로 교반하면서 완전히 용해될 때까지 가열하고 최종 무게가 1,000g 되도록 물을 추가하여 코팅제 B를 제조하였다.
<비교예 2> : 코팅제 3.
중합도 2,400 검화도 97mole%의 폴리비닐알코올 100g을 물 900g을 비이커에 혼합하여 상온에서 교반기로 교반하면서 완전히 용해될 때까지 가열하고 최종 무게가 1,000g 되도록 물을 추가하여 코팅제 C를 제조하였다.
<시험예>
1. 코팅제 시험을 위한 시편제작
본 발명에 따른 코팅제의 시험을 위하여 아래 [표 1]]에 나타낸 바와 같은 조건의 코크스에, 본 발명에 따른 실험예 코팅제 1로 코팅시켜 시편 A를 제작하였고, 비교예 1, 2로 각각 코팅시켜 시편 B, C를 제작하였다.
구분 | 코크스 | 비고 |
온도 | 180~200℃ | 200℃ 설정된 오븐에서 1시간 방치 |
중량 | 10kg | - |
입도 | 20~30mm | - |
분사량 | 1.0㎖/㎠ | - |
건조시간 | 60분 | 상온건조 |
2. 제작된 시편의 냉간 강도 실험
상기 제작된 시편 A(본 발명에 따른 실시예 1 코팅) 및 시편 B, C(비교예 1, 2로 코팅)에 5회씩 물리적 충격을 가하여 분코크스(입도 3mm 이하)의 발생에 의한 시편의 중량 감소를 측정하였다. 이를 위해 코크스 냉간장치 드럼통 내부에 각각의 시편을 투입한 후 드럼통을 60rpm/min의 속도로 회전시켜 드럼통 내부에서 코크스간의 물리적인 충돌을 일으켜 분코크스의 발생에 의한 각 시편의 중량감소 및, 코크스 냉간 강도를 측정하였으며, 그 결과를 아래 [표 2]에 나타내었다.
구분 | 코크스 중량(kg) | 분코크스 | |||
실험 전 | 실험 후 | 발생율(%) | 평균(%) | ||
시편 A | 1 | 10.245 | 9.815 | 4.195 | 4.504 |
2 | 10.102 | 9.646 | 4.510 | ||
3 | 10.233 | 9.759 | 4.637 | ||
4 | 9.989 | 9.546 | 4.435 | ||
5 | 10.003 | 9.528 | 4.745 | ||
시편 B | 1 | 10.225 | 9.575 | 6.355 | 6.441 |
2 | 10.035 | 9.380 | 6.527 | ||
3 | 10.135 | 9.505 | 6.216 | ||
4 | 10.312 | 9.657 | 6.352 | ||
5 | 9.991 | 9.316 | 6.753 | ||
시편 C | 1 | 10.423 | 9.872 | 5.287 | 5.323 |
2 | 10.147 | 9.580 | 5.585 | ||
3 | 10.243 | 9.682 | 5.479 | ||
4 | 10.114 | 9.597 | 5.111 | ||
5 | 10.312 | 9.781 | 5.152 |
상기 표 2에 따르면, 본 발명에 따른 실시예 1의 코팅제로 처리한 시편 A가 비교예 1, 2로 각각 코팅한 시편 B, C에 비해 중량 감소가 적은 바 분 코크스 발생이 크게 낮다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 코팅 처리 시 냉간 강도향상 효과가 있음을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (5)
- 용해시킨 폴리비닐알코올 필름을 포함하며,
상기 폴리비닐알코올 필름은 중합도 500 내지 4000 및 검화도 80 내지 99 mol%이고,
상기 폴리비닐알코올 필름은 0.1 내지 20 중량% 용해되며,
상기 폴리비닐알코올 필름은 0.01 내지 25㎠로 파쇄된 것을 특징으로 하는 코크스 분화 방지용 코팅제. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 폴리비닐알코올 필름은 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, 이소-부틸아크릴레이트, tert-부틸 아크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 부톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 글리세롤아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, n-데실메타크릴레이트, n-헥사데실메타아크릴레이트, 및 이들 중 하나 이상을 모노머로 한 중합체로 이루어진 군으로부터 적어도 하나 이상의 아크릴레이트계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 분화 방지용 코팅제. - 삭제
- 삭제
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