KR20010002349A - 코크스 냉각 분진을 이용한 동제련에서의 미분탄 대체재. - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 제조가 용이하지 못하고, 고가인 미분탄이 가지는 폐단을 해결하기 위한 것으로, 상기 미분탄을 대신하기 위한 연속 동제련 공정시 사용되는 연료로써 제철소 코크스제조공정 중에 코크스 냉각 부산물로 발생하고, 종래의 미분탄과 화학적 조성이 거의 동일하면서도 효과는 우수한 코크스 냉각분진을 사용하고자 하는 것이다.

Description

코크스 냉각 분진을 이용한 동제련에서의 미분탄 대체재.{A substitute for fine coal in copper smelting by CDQ dust}

본 발명은 제철소 코크스제조공정 중에 코크스 냉각 부산물로 발생하는 코크스 냉각분진을 이용해서 동제련시 연료로 사용되는 미분탄을 대체하여 사용하기 위한 미분탄 대체재에 관한 것이다.

현재 동광석(銅鑛石)으로부터 동을 제련하는 매트제조공정에 사용될 목적으로 도입, 설치되어 가동중인 연속 동제련 설비에는 무연탄을 연료로 사용하고 있으며, 상기 무연탄은 동제련시의 연료로 사용하기 위해서는 일정한 입도를 유지하여야 하므로 괴상(塊狀)의 무연탄을 번거로운 파쇄 및 분쇄과정을 거쳐 미분탄으로 만들어 사용하고 있는 실정이다.

연속 동제련시 용탕의 표면에서 연소에 의한 좋은 열전달을 창출하기 위한 목적으로 투입되는 미분탄의 조건은 매우 까다로운 것으로, 그 입도분포는 1mm 이하가 60% 이상, 3mm 이하가 90% 이상이어야 하며, 수분 함유량은 10% 이하이어야 하고, 구성성분은 휘발성분이 35% 이상이어야 하며, 단위열량은 5,000Kcal/Kg 이상을 유지하여야만 하는 것이다.

현재 연속동제련에 사용되고 있는 미분탄의 성분은 대략 수분 5.7%, 회분 15%, 휘발성분 45%, 고정탄소 38%정도로 구성되어 있으며, 분석된 원소의 종류를 살펴보면 대략 탄소(C) 73%, 수소(H) 5%, 산소(O) 9%, 질소(N) 2%, 유황(S) 1%정도로 구성되어 있음을 알 수 있다.

상기한 바와같이 연속 동제련에 연료로 사용하기 위해서는 반드시 일정한 입도를 유지하여야 함에도 불구하고, 현재 국내에서만 연속동제련의 연료로 국내에서만 약 1만5천톤/년정도 사용되고 있는 미분탄은 햄머크러셔와 햄머밀을 이용한 2차에 걸친 파쇄 및 분쇄공정, 체질공정과 같은 까다로운 입도조절공정을 거치고 있음에도 불구하고 그 입도가 균일하지 못해 5mm이상의 입자를 포함하기도 하므로 로내에서 입자가 불완전연소하는 폐단과 또 회분이 많아 슬래그 형성을 하여 그 부피가 늘어나는 폐단을 가지며, 또한 노벽(爐壁)에 슬래그가 부착되는 클로깅현상이 생기는 폐단을 갖는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 제조가 용이하지 못하고, 고가인 미분탄이 가지는 폐단을 해결하기 위한 것으로, 상기 미분탄을 대신하기 위한 연속 동제련 공정시 사용되는 연료로써 제철소 코크스제조공정 중에 코크스 냉각 부산물로 발생하고, 종래의 미분탄과 화학적 조성이 거의 동일하면서도 효과는 우수한 코크스 냉각분진을 사용하고자 하는 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

현재 제철소의 코크스 제조 공정에서 발생하고 코크스 냉각분진의 양은 년간 5만 4천톤에 이르고 있으나 이용 및 물성 연구가 미비한 관계로 단순 가탄제의 용도로만 사용되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명자는 제철소 코크스제조공정 중에 코크스 냉각 부산물로 발생하는 분진의 활용처를 연구하던 중, 상기 코크스 냉각분진이 종래 연속 동제련에 연료로 사용되는 미분탄과 유사한 성분을 가지고 있으면서도, 그 입도가 일정하여 파쇄 및 분쇄과정을 거치지 않고도 양질의 연속 동제련에 연료로 사용할 수 있는 것에 착안하였다.

한편 제철공정에서 필요한 코크스 제조공정에서 코크스 제조 후 코크스 산화방지를 위해 급격히 냉각시키는 냉각 공정이 있는데, 상기 냉각을 위해서 물을 사용하는 경우와 액체질소를 사용하는 경우로 구분되나, 이들 두가지방법은 냉각공정에 동시에 사용되는 경우가 대부분이다.

그러나 물을 사용하는 경우와 액체질소를 사용하는 경우 냉각공정 후 발생하는 슬러지형태의 분말은 전혀 다른 성상을 지니고 있으며, 액체질소를 이용한 냉각 방법에 의해 발생하는 코크스 분말은 입도가 고르게 분포되어 있고, 성분이 연속 동제련 시 연료로 사용되는 미분탄과 거의 동일하므로 종래의 미분탄을 대신함에 있어 아무런 문제가 없는 것이다.

반면 수냉의 경우에는 수분이 많고 입자 분포가 매우 불균일하여 이를 연속 동제련 시 연료로 재활용하기 위해서는 건조공정과, 분쇄 및 체질공정을 거쳐 0.5mm이하의 분진만을 선별하여 이로써 종래의 미분탄을 대신하도록 하였다.

즉 상기와 같은 코크스 냉각분진의 성분은 중량 퍼센트로 수분 0.35∼0.8%, 회분 10.5∼12.3%, 휘발성분 0.85∼1.1%, 고정탄소 86.3∼87.8%로 구성되어 있고, 원소분석을 보면 탄소(C) 73%, 수소(H) 5%, 산소(O) 9%, 질소(N) 2%, 유황(S) 1%로 구성되어 있으므로, 종래 연속 동제련시 연료로 사용되는 미분탄의 구성원소와 성분이 거의 동일함을 알 수 있고, 입도분포는 평균0.30mm정도로 매우 미세함을 알 수 있다.

상기 코크스 냉각 부산물로 발생하는 코크스 냉각분진의 주채취장소와 입도분포 및 수분의 함량을 표1에 나타내면 다음과 같다.

[표1]

이처럼 코크스 냉각분진의 입도분포는 0.21∼ 0.47mm범위로 비교적 일정하면서 미세하고, 수분의 함량이 낮으므로 연료입자가 용련로에서 완전히 연소되지 않고 부유하는 현상을 줄일 수 있다.

또한 종래의 미분탄과 코크스 냉각분진의 열량을 비교한 결과 종래의 미분탄은 6,580 Kcal/Kg인 반면, 코크스 냉각 분진의 열량은 6,927Kcal/Kg의 열량을 발생하므로 이들 코크스 냉각분진을 연속 동제련 시 연료로 사용하게 되면 고정탄소량이 많아 발열원으로서 단위 열량 측면에서 더 높은 효과를 가질 수 있는 것이다.

또 상기한 코크스 냉각분진은 회분이 적어 슬래그로 유입되는 양이 적어 슬래그의 양을 줄일 수 있고 제련 공정 중 노벽에 슬래그가 부착되는 클로깅 현상을 막을 수도 있다.

더구나 코크스 냉각분진은 대기오염 성분인 NO_x와 SO_x의 주원인인 유황(S)이 0.52%, 질소(N)가 1.19%로 종래 미분탄의 절반 정도 밖에 되지 않아 대기오염측면과 동제련시 동(Cu)으로의 유황(S)의 유입을 크게 줄여 동의 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 가지는 것이다.

이하 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

코크스 수냉각분진을 200℃의 로에서 10시간 건조한 후, 로드밀로 분쇄하고 체질하여 얻은 0.5m이하의 것을 매트취련용으로 사용하였다.

이때 온도와 매트품위는 표2와 같다.

[표2]

상기 표는 연속 동제련 공정시 종래의 미분탄 투입과 코크스 냉각분진 투입시의 비정량적으로 메트품위 코크스와 용탕 온도의 동시 조절 방법이 거의 동일함을 알 수 있는 것이다.

실시예 2

연속 동제련 공정시 미분탄 및 코크스냉각분진을 전혀 투입하지 않은 경우와, 종래의 미분탄을 투입한 경우, 상기 표1 각 장소에서 얻어진 코크스 냉각분진 및 수냉각분진을 투입한 경우를 실시예 1과 동일한 조건으로 실험한 다음, 상기 실험결과와 조업요소를 표 3에 나타내었다.

[표3]

이상과 같이 종래의 미분탄 투입시와 코크스 냉각분진 투입시의 매트품위에 대하여 큰차이가 나타나지 않았으며, 특히 코크스 냉각분진 투입시에는 슬래그 형성으로 인한 클로깅현상등이 현저하게 줄어듬을 알 수 있는 것이다.

본 발명은 연속 동제련 공정시 연료로 투입되는 미분탄 대신 코크스냉각분진을 사용하므로써 종래 미분탄처럼 파쇄 및 분쇄 공정을 거치지 않게되어 동제련 공정을 단순화시킬 수 있으며, 저렴하면서도 양질의 연료를 사용하므로 인해 생산되는 동의 품질의 향상 및 원가의 절감, 에너지 절감효과 등를 거둘 수 있는 것이다.

또한 대기오염성분이 적은 코크스 냉각분진을 사용하므로써 환경을 보호할 수 있으며, 종래 저부가의 가탄제로만 사용되던 코크스 냉각분진을 고부가가치의 자원으로 재활용할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 제철소 코크스 제조공정 중에 코크스 냉각 부산물로 발생하고, 화학조성이 중량 퍼센트로 수분 0.35∼0.8%, 회분 10.5∼12.3%, 휘발성분 0.85∼1.1%, 고정탄소 86.3∼87.8%로 이루어지는 코크스 냉각분진을 연속 동제련시 연료로 사용함을 특징으로 하는 코크스 냉각분진을 이용한 동제련에서의 미분탄 대체재.
2. 제 1항에 있어서 상기 코크스 냉각분진의 입도는 0.5m 이하인 것을 특징으로 하는 코크스 냉각분진을 이용한 동제련에서의 미분탄 대체재.