KR20050102042A - 브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법 및 이를 이용한제선방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브렌딩 오일(blending oil)을 이용한 코크스 제조방법 및 이를 이용한 제선방법에 관한 것으로, 특히 폐식용유, 아로마틱계 오일, 및 동물성 유지로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 유지에 파라핀 기유를 혼합함으로써 블렌딩 오일의 점도 및 유동점을 낮추어 별도의 열을 가하지 않고도 상온 또는 영하의 온도에서도 액상을 유지하여 작업성이 우수하며, 열처리를 위한 설비투자 없이 사계절 사용이 용이하여 에너지 소모와 원가를 절감할 수 있는 코크스 제조방법 및 이를 통하여 석탄의 장입밀도를 향상하여 제조된 코크스의 강도를 향상 시키고, 코크스 강도 향상에 따른 출선량 증대를 이룰 수 있는 제선방법에 관한 것이다.

Description

브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법 및 이를 이용한 제선방법 {METHOD OF PREPARING COKES WITH BLENDING OIL AND EXTRACTIVE METHOD USING THE SAME}

본 발명은 브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법 및 이를 이용한 제선방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점도 및 유동점을 낮추어 별도의 열을 가하지 않고도 상온 또는 영하의 온도에서도 액상을 유지하는 브렌딩 오일을 이용하여 작업성이 우수하며, 석탄과 혼합시에 열처리를 위한 설비투자 없이 사계절 사용이 용이하여 에너지 소모와 원가를 절감할 수 있고 코크스로에 석탄의 장입밀도를 향상하여 제조된 코크스의 강도를 향상 시키는 코크스 제조방법과 이를 제선공정 등에 사용하여 코크스 강도 향상에 따른 출선량 증대를 이룰 수 있는 방법에 관한 것이다.

현재 일반적인 제선 공정에서는 석탄을 고온 건류하여 제조되는 코크스를 고로(高爐)의 연료로 사용하고 있으며, 이러한 코크스의 제조를 위해서는 석탄에 브렌딩 오일을 혼합하여 코크스로에 장입하여 장입밀도를 높이고 장입된 석탄을 고온 건류하여 코크스를 제조하게 되는데 이 경우에 상기 제조되는 코크스는 높은 강도를 가지는 것이 향후 고로에서의 출선량 증대에 바람직하므로 상기 장입밀도를 높이고, 코크스의 강도를 높이려는 연구가 계속적으로 진행중이다.

또한 상기 코크스 제조에 사용되고 있는 일반적인 브렌딩 오일(blending oil)은 점도와 유동점이 높아 상온에서 고체상태로 응고되어 사용시 스팀이나 온수 등의 열처리를 반드시 가하여 사용하여야 하며, 이에 따라 에너지 소비가 높고 투자비가 높으며, 사용자가 다루기 어렵다는 문제점이 있었다.

현재 브렌딩 오일로는 폐식용유, 또는 동물성 유지 오일이 주로 사용되고 있다.

상기 폐식용유는 버릴 경우 공해가 유발되기 때문에 태우거나 허가업체에 매몰시키거나 수거하며, 재생업체에 재활용으로 사용하고 있다.

상기와 같은 폐식용유, 또는 동물성 유지를 재사용할 경우에는 화학적으로 탈취, 탈검, 탈산, 탈색 등을 통하여 사용하고자 하는 오일에 첨가하여 사용하거나, 탈검, 탈색, 탈취하여 사용하고자 하는 용도의 오일 자체로 재사용하고 있으나, 상기 폐식용유, 및 동물성 유지는 브렌딩 오일으로 사용시 점도와 유동점이 높아 상온에서 반고체 상태로 끈적끈적하여 열을 가하지 않으면 그 자체로의 사용이 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 상온에서의 점도 및 유동점을 낮추어 열을 가하지 않고도 상온에서 사용할 수 있는 브렌딩 오일에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.

또한 이러한 오일의 개발을 통하여 제선공정 등에 사용되는 코크스의 제조를 용이하게 하고, 석탄의 장입밀도를 향상시킬 뿐만 아니라 이를 통하여 코크스의 강도를 향상 시키고, 코크스 강도 향상에 따른 제선공정의 출선량 증대를 이룰 수 있는 연구가 더욱 필요한 실정이다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 작업성이 우수하며, 열처리를 위한 설비투자 없이 사계절 사용이 용이하여 에너지 소모와 원가를 절감할 수 있으며, 장입밀도를 높일 수 있어 코크스의 강도를 향상할 수 있는 브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 점도 및 유동점이 낮아 상온 또는 영하의 온도에서도 액상을 유지하여 사용이 용이한 상기 브렌딩 오일을 이용한 코크스 강도의 향상에 따른 출선량 증대방법를 이룰 수 있는 상기 제조방법에 의하여 제조된 코크스를 이용한 제선방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

석탄에 a)ⅰ) 폐식용유 5 내지 80 중량부, ⅱ) 아로마틱계 오일 5 내지 80 중량부 및 ⅲ) 동물성 유지 10 내지 50 중량부로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 유지 80 내지 20 중량부 및 b) 파라핀 기유 20 내지 80 중량부를 포함하는 브렌딩 오일을 처리하는 단계를 포함하는 브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 기재된 코크스 제조방법에 의하여 제조된 코크스를 이용하는 것을 특징으로 하는 제선방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자는 폐식용유, 아로마틱계 오일, 또는 동물성 유지에 유동점을 저하시켜 유동성을 향상시킬 수 있는 성분을 혼합하여 반응시킨 결과, 상온∼영하의 온도에서도 유동점이 낮아져 열처리를 위한 설비투자 없이 사계절을 사용할 수 있어 에너지를 절감할 수 있음을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법에 사용되는 브렌딩 오일은 폐식용유, 아로마틱계 오일, 및 동물성 유지로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 유지 및 파라핀 기유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 상기 a)ⅰ)의 폐식용유는 대두, 피마자, 참깨, 면실, 야자, 옥수수 등에서 얻은 각종 식물성유와 각종 우지(쇠기름), 돈지(돼지기름), 어유(생선기름), 버트 등의 각종 동물성유 등을 튀김집, 가정집, 라면공장, 집단급식소(학교, 병원, 공장, 구내식당 등) 등에서 사용하고 버려지는 동식물유 폐기물을 모두 포함한다.

상기와 같은 폐식용유는 찌꺼기와 불순물 및 글리세린을 제거하고 정제하여 사용할 수 있음은 물론이며, 통상의 식용유를 사용할 수도 있다.

상기 폐식용유는 총 유지 100 중량부에 대하여 5 내지 80 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 내지 50 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내인 경우에는 적정한 가소화가 이루어져 더욱 좋다.

본 발명에 사용되는 상기 a)ⅱ)의 아로마틱계 오일은 통상의 아로마틱계 오일을 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 아로마틱계 오일은 총 유지 100 중량부에 대하여 5 내지 80 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 물성의 향상 및 작업성의 개선에 있어 더욱 좋다.

본 발명에 사용되는 상기 a)ⅲ)의 동물성 유지는 각종 우지(쇠기름), 돈지(돼지기름), 어유(생선기름), 버터 등을 사용할 수 있다.

상기 동물성 유지는 총 유지 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 50 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 물성의 향상 및 작업성을 개선할 수 있어 더욱 좋다.

상기와 같은 성분으로 이루어지는 유지는 브렌딩 오일 총 100 중량부에 대하여 80 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 점도 및 유동점을 낮추어 상온에서 액상을 유지하여 작업성의 개선에 있어 더욱 좋다.

본 발명에 사용되는 상기 b)의 파라핀 기유(paraffin base oil)는 탄소원자가 사슬모양으로 배열되고 수소원자에 의해 탄소원자가 포화된 상태인 파라핀계 탄화수소를 기본 성분으로 하는 통상의 파라핀 기유를 사용할 수 있다.

상기 파라핀 기유는 정제된 무색, 무취의 기유로 점도와 유동점이 낮아 열적, 화학적으로 안정되어 산화안정성이 우수하며, 수분리성이 좋아 물이 혼입되어도 유화되지 않으며, 밀도가 낮고 인화점과 용해성이 높다.

상기 파라핀 기유는 브렌딩 오일 총 100 중량부에 대하여 20 내지 80 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 30 내지 70 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내인 경우에는 브렌딩 오일의 점도와 유동점이 낮아져 상온에서 액상을 유지하여 작업성을 개선할 수 있어 더욱 좋다.

상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명에 사용되는 상기 브렌딩 오일은 상온∼영하의 온도, 특히 상온∼-10 ℃에서 유동점이 낮아져 별도의 열을 가하지 않고도 액상을 유지하여 작업성이 우수하며, 에너지 절약 및 설비투자 감소의 측면에서 원가를 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 브렌딩 오일은 공업용 오일, 도포제, 이완제, 또는 소결 결합제 등에 첨가하여 사용할 수 있다.

이상과 같은 상기 브렌딩 오일은 제선공정시 고로에 철광석과 함께 투입되는 코크스의 제조에 사용된다.

일반적으로 제선공정은 고로에 철광석을 넣고 코크스를 태워서 철광석중의 산소를 제거하고 용해시켜 선철로 만드는 공정을 말하고, 넓은 의미의 제선에는 상기 고로에 투입되는 철광석을 사전처리하는 소결공정이나 상기 고로에 투입되는 코크스를 만드는 과정도 포함한다.

상기 소결공정이라 함은, 철광석이 보통 30 ~ 70%의 철분(Fe)을 함유한 광석을 의미하고 좋은 철광석이란 철분이 풍부하고 황(S), 인(P), 동(Cu)과 같은 유해성분이 적으며 크기가 일정한 것을 들 수 있는데, 이와 같은 이상적인 철광석은 그리 흔하지 않고 원산지에 따라 품질, 성분, 형상이 각기 다르므로 그대로 고로에 투입할 수는 없으므로 고로조업에 투입하기 전에 품질을 고르게 하고 철광석 가루를 일정한 크기로 만들어 내는 공정을 말한다.

또한 상기 코크스 제조공정은 석탄을 별도의 코크스로(爐)에 장입하고 1,000 ~ 1,300 ℃의 고온으로 장시간 건류하여 석탄의 휘발성분을 제거하고 고로의 연료 및 철광석의 환원제로서 작용하도록 하도록 석탄을 코크스로 고온 건류시켜 제조하는 공정을 말한다.

이 경우에 상기 제조된 코크스의 강도가 제선공정에서 중요한 공정요인이 되며 이의 향상을 위해서는 코크스로에 석탄의 장입밀도를 올리는 것이 필요하다. 따라서 상기 브렌딩 오일을 석탄에 혼합하는 등의 처리를 하여 코크스로에 장입함으로써 석탄 밀도를 향상시킬 수 있고 이를 통하여 제조된 코크스의 강도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 코크스 제조방법에 있어서, 상기 브렌딩 오일은 석탄 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부로 포함되는 것이며, 가장 바람직하게는 0.3 내지 0.5 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 석탄 장입밀도를 향상시켜 코크스 강도를 증가시키며, 고로에서의 출선량을 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있어 더욱 좋다.

또한 본 발명은 상기 코크스를 이용한 제선방법을 제공하는 바, 철광석과 코크스를 용광로(고로)에서 제선하는 통상의 제선방법에 있어서, 상기 코크스의 강도가 높을수록 용광로에서 출선량(고로에서 만들어져 나오는 쇳물의 양)이 증가되어 쇳물의 생산량을 증가시킬 수 있다. 따라서 코크스 제조시 상기 석탄에 브렌딩 오일을 첨가함으로써 코크스로에 장입되는 석탄의 장입밀도를 향상시켜 코크스 강도를 높여주므로써, 코크스 강도관련 품질의 향상을 얻을 수 있고 이를 통하여 출선량 증대를 이룰 수 있다. 이때, 상기 브렌딩 오일은 상기 기재한 함량과 동일한 함량으로 석탄에 포함될 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 본 발명에 사용되는 브렌딩 오일은 점도 및 유동점이 낮아 상온에서 액상을 유지하여 작업성이 우수하며, 보온탱크, 보온탱크 운반차, 보온 라인 설치 등의 설비투자 없이 사계절 사용이 용이여 에너지 소모를 절감할 수 있다는 장점이 있다. 또한 폐자원을 효율적으로 이용하여 자원을 재활용함으로써 경제성을 증진시킬 수 있으며, 환경오염을 방지할 수 있어 좋다. 뿐만 아니라, 상기 브렌딩 오일을 이용하여 코크스 강도를 향상시킨 코크스를 이용하여 제선할 경우 석탄 장입밀도를 향상시켜 고로에서의 출선량을 증가시키고, 이로부터 생산성을 향상시킬 수 있어 더욱 좋다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

폐식용유에 스팀으로 열을 가하여 액상으로 준비한 후, 상기 액상의 폐식용유 50 중량부에 고도정제된 파라핀 기유 50 중량부를 첨가하고 균일하게 혼합하여 브렌딩 오일을 제조하였다.

실시예 2∼8

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 성분과 조성비를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 브렌딩 오일을 제조하였다.

구분		실시예
		1	2	3	4	5	6	7	8
유지	폐식용유	50	-	-	-	10	30	30	50
	아로마틱계 오일	-	50	30	-	40	-	30	20
	동물성 유지	-	-	-	50	-	20	-	-
파라핀 기유		50	50	70	50	50	50	40	30

상기 실시예 1 내지 8에서 제조한 브렌딩 오일의 비중, 점도, 유동점, 산가(acid value), 수분, 및 불순물 함량을 하기의 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 비교예로 파라핀 기유를 함유하지 않는 종래 브렌딩 오일을 사용하였다.

ㄱ) 비중 - ASTM D1296에 의거하여 측정하였다.

ㄴ) 점도 - ASTM D445에 의거하여 측정하였다.

ㄷ) 유동점 - ASTM D97에 의거하여 측정하였다.

ㄹ) 산가 - ASTM D664에 의거하여 측정하였다.

ㅁ) 수분 - ASTM D1744에 의거하여 측정하였다.

ㅂ) 불순물 함량 - JIS K2504에 의거하여 측정하였다.

구분	실시예								비교예
	1	2	3	4	5	6	7	8
비중 (15/4 ℃)	0.89	0.94	0.90	0.90	0.93	0.91	0.92	0.92	측정불가
점도 (40 ℃(cst))	25.97	28.12	26.78	27.30	27.64	26.01	26.11	27.56	측정불가
유동점 (℃)	-7.3	-10.8	-11.2	-7.8	-10.0	-7.3	-7.5	-6.8	23
산가 (can)	55.0	0	0	43.2	13.4	50.1	41.0	55.5	91
수분 (%)	1.5	0	0	1.3	0.25	1.7	0.5	1.4	2
불순물 함량 (%)	1.5	0	0	1.2	0.3	1.1	0.9	1.2	2

표 2를 통하여, 본 발명에 따라 파라핀 기유를 포함하는 실시예 1 내지 8의 브렌딩 오일은 파라핀 기유를 포함하지 않는 종래 브렌딩 오일(비교예)와 비교하여 점도 및 유동점이 현저히 낮음을 확인할 수 있었으며, 이로부터 상온에서 굳어지지 않아 별도의 열을 가하지 않고도 액상을 유지하여 작업성이 우수함을 확인할 수 있었다.

또한 실시예 2, 실시예 5, 및 실시예 7의 브렌딩 오일을 코크스 제조에 사용하여 브렌딩 오일의 사용량에 따른 석탄 장입밀도의 개선정도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 석탄의 장입밀도 상승은 코크스 강도가 0.5 % 이상 상승하여 고로에서 출선량이 증가됨을 의미하며, 이는 생산성의 향상을 의미하는 것이다. 이때, 하기 표 3의 단위는 %이다.

구분사용량(중량부)		실시예 2	실시예 5	실시예7
0		0	0	0
0.1		3.5	4.0	3.8
0.3		7.1	7.5	7.4
0.5		7.2	7.4	7.5
0.7		7.1	7.4	7.6
1.0		7.3	7.5	7.6

상기 표 3을 통하여, 본 발명에 따라 제조한 실시예 2, 실시예 5, 및 실시예 7의 경우 석탄의 장입밀도가 상승됨을 확인할 수 있었으며, 석탄의 밀도 향상으로 코크스의 강도가 높아지고, 이에 따라 고로에서의 출선량이 증가하여 쇳물의 생산성이 향상됨을 알 수 있었다.

본 발명에 사용되는 브렌딩 오일은 점도 및 유동점이 낮아 상온 또는 영하의 온도에서도 액상을 유지하여 코크스 제조를 위하여 이를 석탄에 처리하는 경우에 작업성이 우수하며, 별도의 가열이 필요하지 않으므로 에너지 소모를 절감할 수 있으며, 보온탱크, 보온탱크 운반차, 보온 라인 설치 등의 설비투자 없이 사계절 작업이 용이할 뿐만 아니라, 동시에 코크스 제조를 통하여 폐자원을 효율적으로 이용하여 자원을 재활용함으로써 경제성을 증진시킬 수 있으며, 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법을 사용하는 경우에 석탄의 장입밀도를 향상시켜 제조된 코크스 강도를 향상시킴에 따라 고품질의 코크스를 생산할 수 있으며 상기 코크스를 이용하여 제선할 경우 고로에서의 출선량을 증가시키고, 이로부터 제선공정의 생산성을 향상시킬 수 있어 더욱 좋다.

Claims (3)

1. 석탄에 a)ⅰ) 폐식용유 5 내지 80 중량부, ⅱ) 아로마틱계 오일 5 내지 80 중량부 및 ⅲ) 동물성 유지 10 내지 50 중량부로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 유지 80 내지 20 중량부 및 b) 파라핀 기유 20 내지 80 중량부를 포함하는 브렌딩 오일을 처리하는 단계를 포함하는 브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 브렌딩 오일이 석탄 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 브렌딩 오일을 이용한 코크스 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 코크스 제조방법에 의하여 제조된 코크스를 이용하는 것을 특징으로 하는 제선방법.