KR20000020926A - 분탄을 이용한 성형탄의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분탄을 이용한 성형탄의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 분탄에 점결제를 섞고, 이에 스팀을 분무하는 방식으로 수분을 첨가한 후 고압성형기로 성형탄을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 제조된 성형탄은 수입괴탄과 비교하여도 손색없는 성상 및 소성 결과를 갖기 때문에, 석회소성공장, 탄산칼슘제조공장 및 화훼단지 난방연료로 사용할 수 있어 수입괴탄의 대체품으로 바람직하다.

Description

분탄을 이용한 성형탄의 제조방법
본 발명은 분탄을 이용한 성형탄의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 분탄에 점결제를 섞고, 이에 스팀을 분무하는 방식으로 수분을 첨가한 후 고압성형기로 성형탄을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 석탄은 덩어리로 생산되는 괴탄 및 가루로 생산되는 분탄으로 크게 단순구분된다. 한편, 괴분탄은 산업용으로 사용하기 위해 무연 괴탄을 수입하여 이를 사용하기까지 괴탄에서 떨어지는 부스러기인 부산물로서, 무연 괴탄에서 발생되는 분탄이다. 또한 여기서 무연 분탄은 연탄제조에 사용하기 위해 분탄자체를 수입한 것이다.
상기 괴분탄은 괴탄의 운반 및 생산시에 발생되는 부산물이며 그 양 또한 수급에 지장을 초래할 정도로 많이 발생되고, 또한 현재 활용방안이 없어 약 40만톤이 저탄화되고 있는 실정이다.
한편, 기존의 성형탄은 석유정제의 부산물인 석유 코크스와 국내탄을 일정 비율로 혼합하여 제조한다. 석유 코크스는 열량이 약 8,500kcal/kg으로 높은 장점이 있으나, 유황분 함량이 너무 높은(6.6%) 단점이 있어, 열량이 낮으나(약 4,800kcal/kg) 유황분 함량이 낮은(0.3%) 국내탄(경동탄)을 혼합하여 이를 원료탄으로 사용하고 있다. 국내탄만을 원료탄으로 사용한 경우는 열량이 낮아(약 5,000kcal/kg) 성형탄으로 사용이 어려운 담점이 있다.
또한 산업이 발달하고 생활 수준이 진보화되면서 일반 가정 및 산업현장에 있어서 기존에 난방 연료로서 주로 사용되었던 연탄의 수요가 급격히 감소되었기에 수입 무연 분탄의 약 50만톤이 저탄화되고 있다. 이처럼, 국내탄 역시 주 소비처인 연탄사용의 격감으로 인해 사용분야 개발이 시급한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 연구개발한 결과, 본 발명자들은 분탄을 원료로 하여 점결제 및 수분을 첨가한 후 이를 고압성형기로 성형후 건조하여 품질이 우수한 성형탄을 제조할 수 있음을 발견하였으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
본 발명에 따라 제조된 성형탄은 석회소성공장, 탄산칼슘제조공장, 아파트 공사시 결빙 방지용 드럼통 연소, 또는 여관, 대장간, 목욕탕, 화훼단지, 고추건조단지 및 겨울철 주물공장 등의 난방연료로 사용 가능하다.
따라서, 본 발명의 목적은 연탄등 민수용 소비처의 격감으로 인해 저탄화되고 있는 수입 무연탄 및 국내 분탄을 이용하여 성형탄을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 분탄을 4mm이하의 입도로 파쇄시켜 스크린을 통과시키는 단계; 상기 파쇄된 분탄과 3∼16중량%의 점결제를 혼합한 다음, 상기 혼합물이 8∼12%의 수분을 함유하도록 100℃ 및 4∼6kg/cm2의 조건하에서 스팀을 분무시키는 단계; 및 상기 혼합물을 고압성형기에서 성형시킨 후 건조시키는 단계로 이루어진다.
도 1은 본 발명의 방법에 따른 블록 다이어그램이다.
이하 본 발명을 도 1을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에서와 같이, 수입탄 및 국내탄에서 발생된 분탄을 4mm의 입도로 파쇄하여 스크린을 통과시켜 시료탄을 제조하고, 4mm 입도를 초과하는 석탄들은 햄머 크랏샤(hammer crusher)를 이용하여 다시 파쇄한 후 다시 스크린을 통과시킨다.
이때 이용되는 이송수단은 모두 벨트 컨베이어(ve1t conveyor)이며, 이는 본 발명의 모든 단계에서 이송수단으로 사용된다.
상기와 같이 스크린을 통과한 고른 입도를 갖는 시료탄은 혼합기로 이송되는데, 이 혼합기에 점결제 및 수분을 첨가하여 점결력있는 혼합물을 제조한다.
상기 점결제로서는 피치(pitch), 콜타르(coal tar), 비튜멘(bitumen), 펄프 찌꺼기(pulp waste), 전분, 흑당, 및 당밀로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 이용할 수 있으며, 이 점결제 혼합물은 전체 시료의 3∼16중량%로 사용된다. 상기 점결제 혼합물의 양이 3중량% 미만일 경우에는 최종 성형탄의 강도가 약하여 쉽게 파쇄되는 문제가 생기며, 3중량% 이상부터 최종 성형탄의 강도가 서서히 강해져서 16중량%를 초과할 경우에는 성형탄의 강도가 오히려 약해지는 결과가 발생되고, 또한 최종 성형탄의 열량이 너무 떨어져 사용할 때 비효율적인 문제가 있다. 상기 각종 점결제는 전처리 없이 그대로 농도(중량%)만을 조절하여 시료탄에 배합하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 혼합기에 가해지는 수분은 뜨거운 스팀(steam)의 형태로 가해진다. 이와 동시에 온도를 높여주어 시료탄과 점결제의 반응을 개시하여 점결력을 생기게 하는 역할을 한다. 스팀은 외부 보일러에서 100℃에서 물을 끓여 여기에 4∼6Kg/cm2의 압력을 가하여 시료탄에 30초 내지 1분정도로 스팀을 가해주면 대략 8∼12%정도의 수분이 가해지게 된다. 수분의 양이 8% 미만이 되면 성형되자마자 성형탄이 쉽게 부서지는 문제가 있고, 12%를 초과하면 성형시 탄이 질퍽해져서 성형기계가 막히는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
이렇게 뜨거운 스팀으로 수분을 가해줌으로써 점결력이 생기게 된 시료탄과 점결제와의 혼합물을 고압형 롤 프레스 타입의 성형기 또는 연탄 제조용 윤전기 타입의 상하수직 압축식 성형기를 이용하여 100Kg/cm2∼200Kg/cm2의 압력으로 성형시킨다.
성형된 석탄의 잔류 분탄들을 제거하기 위해 스크린을 통과시킨 후, 탄을 건조기에 옮겨 100℃∼150℃에서 30분 내지 3시간동안 건조시키면 최종 성형탄이 제조된다. 이 최종 성형탄을 냉각시켜 저장탱크에 보관하며 이를 포장하여 소비자에게 공급하는 것이다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 고안의 범주가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
수입괴탄에서 발생하는 분탄(괴분탄) 5톤을 4mm의 입도를 갖도록 파쇄시킨 후 스크린을 통과시키고 이를 혼합기로 이송한 후, 150메쉬의 전분 6%와 잘 혼합시켰다. 여기에 100℃에서 물을 끓여 5kg/cm2의 압력을 가하여 1분동안 스팀을 분무하여 약 10%의 수분을 가하여 점결력 있는 혼합물을 제조하였다. 이 혼합물을 고압형 성형기에서 성형 압력 150Kg/cm2을 가하여 성형탄을 형성하였고, 이를 100℃에서 1시간동안 건조시켜 최종 성형탄을 제조하였다.
상기 실시예 1의 방법으로 제조된 성형탄과 수입괴탄의 성상을 하기 표 1에 비교하여 나타내었다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 수입괴탄 2.5톤과 국내탄인 장성탄 분탄 2.5톤을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 2에 의해 제조된 성형탄의 성상도 하기 표 1에 나타내었다.
항 목 실시예 1 실시예 2 수입괴탄
수 분(중량%) 1.61 4.28 2.08
회 분(중량%) 15.76 18.01 13.77
휘발분(중량%) 12.29 9.02 6.62
고정탄소(중량%) 70.34 68.69 77.53
발열량(Kcal/kg) 6,620 6,220 7,080
유황분(중량%) 0.46 0.37 0.53
상기 성상은 통상의 공업분석법에 의해 실시하였다.
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 성형탄은 수입괴탄과 비슷한 성상을 갖는다.
한편, 상기 실시예 1에 의해 제조된 성형탄을 통산부(현 산업자원부)가 지정한 강원도 평창군 소재 태영석회(주)에서 성형탄 현장 적용실험을 실시하였다. 즉, 상기 실시예 1의 방법으로 제조된 성형탄 5톤을 석회소성로에 장입하여 성형탄으로 소성한 결과 하기 표 2와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
실시예 1 1회 2회 3회 비고
투입시기 '98년 3월 4일오전 10시 45분 동일오전 11시 35분 동일오전 12시 15분 평상작업시 제품 품위:86.02
체류시간 59시간 45분 59시간 15분 58시간 45분
제품(CaO)품위(%) 85.03 86.98 88.10
상기 표 2에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 제조된 성형탄으로 석회소성을 실시한 결과 평상시 괴탄에 의한 석회소성시 생석회(CaO)의 평균 품위인 86.02%보다 우수한 86.70%를 나타냄으로써 현장에서 수입괴탄의 대체용으로 손색이 없으며, 이로 인해 수입괴탄의 수입량을 감소시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 분탄을 4mm이하의 입도로 파쇄시켜 스크린을 통과시키는 단계;
    상기 파쇄된 분탄과 3∼16중량%의 점결제를 혼합한 다음, 상기 혼합물이 8∼12%의 수분을 함유하도록 100℃ 및 4∼6kg/cm2의 조건하에서 스팀을 분무시키는 단계; 및
    상기 혼합물을 고압성형기에서 성형시킨 후 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형탄의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 점결제가 피치, 콜타르, 비튜멘, 펄프 찌꺼기, 전분, 흑당, 및 당밀로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 성형탄의 제조방법.
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