KR20100029197A - 형성된 피스들을 생산하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주조물을 생산하는 방법에 관한 것으로, 특히 유기적 접합체를 이용하는 미립질 내지 중립질의 혼합된 물질인 연탄을 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은, 제1 과정으로, 주조 작업을 수행하는데 필요한 온도로 상기 혼합된 물질을 가열하고, 제2 과정으로, 프로세스의 하류 측 단계와 아울러, 접합제로 상기 혼합된 물질의 혼합이 수행되는 것을 제공한다. 본 방법은 유해한 방출을 회피하도록 한다.

Description

형성된 피스들을 생산하는 방법 {METHOD FOR PRODUCING FORMED PIECES}
본 발명은 주조물을 생산하는 방법에 관한 것으로, 특히 유기적 접합체(organic binder)를 이용하는 미립질(fine-grained) 내지 중립질(medium-grained)의 혼합된 물질인 연탄을 생산하는 방법에 관한 것이다.
코크스(coke)를 갖는 용광로에서의 선철(pig iron)의 생산은 인공적으로 생산된 덩어리 탄소 캐리어(lumpy carbon carrier)를 에너지원, 감소 수단 및 고정된 베드(fixed bed)의 지지 프레임 구조로 이용하는 한편, 이러한 기능에서, COREX®/FINEX® 방법에 기초한 용해 감소 프로세스는 덩어리 탄소를 이용한다. 상업적으로 이용가능한 석탄의 경우에 있어서, 특정 성분은, 입자 크기와 관련하여, 액체 선철 및 액체 슬래그(slag)가 침투하는 고정된 베드의 하부에서 및 가스가 통과하는 고정된 베드의 상부에서 지지 프레임 구조의 기능을 수행하는데 너무 미세하다. 그러므로, 이러한 서브-단편(sub-fraction)은 스크린(screen)함으로써 용해 감소 프로세스에 이용되는 덩어리 석탄으로부터 분리되되, 스크린 하는 것은 석탄의 건조 전 에 및/또는 후에 수행될 수 있다. 건조된 석탄의 서브-단편은, 예를 들어 연탄 성형(briquetting)에 의하여 덩어리 형태로 변형될 수 있으며, 그 결과 용해 감소 프로세스에서 덩어리 석탄과 동등한 방법으로 이용되기 용이하도록 만들어진다. 연탄 성형에 적당한 입자 크기를 얻기 위하여, 연탄 성형을 위한 스크린된 부분(undersize) 또는 석탄이 선택적으로 실제 연탄 성형 이전에 분쇄기를 통과하는 것이 필요할 수 있다. 이용되는 접합제의 유형에 따라, 통상적으로 연탄 성형 프레스(briquetting press)로부터 배출된 연탄들은, 강도를 향상시키기 위하여 냉각 또는 가열 또는 특정 휴지(dwell) 시간의 형태로 후처리를 요구한다. 후처리 이후에, 연탄들은 이송되고 저장되기 적합하며, 설명된 방법에 기초하여 용해 감소 프로세스에서 이용될 수 있다.
예를 들어 코울-타르 피치(coal-tar pitch)(또는 아스팔트 역청(asphalt bitumen))와 같은 유기질 접합제로 단단한 석탄의 연탄 성형을 위한 종래의 절차는, 실질적으로 필요한 혼합 온도를 설정하기 위하여 생 스팀(live steam)의 동시 이용과 함께 접합제의 혼합에 잇달아, 입자 크기 및 습윤량(moisture content)에 대하여 석탄이 준비되는 것을 포함한다. 예를 들어 90 ~ 100℃의 온도에서 생 스팀이 공급되는 동안, 니딩(kneading)에 의해 혼합이 수행된다. 습윤량을 감소하기 위해, 증기들 및 가스들을 배수시켜, 혼합물로부터 증기를 제거한다. 그 후의 단계에서, 연탄의 생산이 수행된다.
여기에서 특히 불리한 점은, 증기 제거 동안에 유기질 오염물이 증기와 함께 배출되는 점이며, 이는 스트립핑 효과(stripping effect)로서 알려져 있다. 유기질 접합제로서 코울-타르 피치의 경우에, 유기질 오염물은 발암성으로 분류되는 화합물을 포함한다. 작동 및 보수 인력에 대한 오염물의 유해한 잠재성 때문에, 접합체로서 코울-타르 피치의 이용은 매우 제한적이거나 유럽(예를 들어, 독일에서의 TRGS 551)에서는 금지된다. 그러므로, 단단한 석탄 연탄 성형(가정용 석탄(household coal)을 위한 연탄)에 있어서, 코울-타르 피치는 아스팔트 역청 또는 당밀(molasses)로 대체되고 있다.
가정용 석탄의 경우와는 달리, 용해 감소 프로세스에 이용되기 위한 석탄 연탄들(coal briquettes)은 기계적인 특성뿐만 아니라, 예를 들어 열적 쇼크 저항, 열 기계적 저항 및 CO2에 대한 낮은 반응성과 같은 충분한 야금학적(metallurgical) 특성도 가져야 한다.
그러나, 상업적으로 이용 가능한 입자의 높은 알카리 용량 및 연탄 성형 동안 이 경우에 필요한 석회(lime)의 추가 때문에, (예를 들어, WO02/50219, WO/020555 및 WO 2005/071119와 같은) 종래 기술의 당밀로 접합된 연탄은 뜨거운 CO2에 대하여 매우 불안정하다. 그러므로, 용해 감소 프로세스에서 이러한 연탄의 상대적으로 큰 비율의 이용은, 좋은 야금학적 특성 및/또는 야금학적 코크스를 가진 덩어리 석탄의 상응하게 높은 비율로 보상받아야 한다.
접합제로서 아스팔트 역청이 사용되어 생산된 연탄이 일반적으로 용해 감소 프로세스의 야금학적 요구를 만족시킨다 하더라도, 즉 아스팔트 역청이 사용되어 생산된 연탄이, 반응성 작동과 관련하여, 코울-타르 피치로 접합된 연탄과 당밀로 접합된 연탄 사이의 중간-범위에 해당한다고 하더라도, 오늘날 이러한 다양한 방법은 높은 원유 가격 때문에 매력적이지 않다.
코울-타르 피치는 상대적으로 비싸지 않은 가격으로 이용 가능하지만 원유 및 당밀은 수입품인, 높은 점결탄(coking coal) 생산을 갖는 나라에서는, 접합제로서 코울-타르 피치를 이용하는 것이 유리하므로 특정 범위에서 경제적 이점이 있다.
이러한 관점에서, 야금학적 코크스 및/또는 장전 석탄(charge coal)을 혼합하기 위한 점결탄이나 반점결탄(semicoking coal)과 같이 상대적으로 비싼 구성 요소를 추가하는 것에 대한 필요를 덜기 위해, 코울-타르 피치로 접합된 연탄이 잠재성을 갖도록 하는 것이 고려되어야 한다.
한편, 최근에 증가된 환경 및 안전에 대한 인식은, 심지어 아시아의 개발 도상국에서도 개정된 유럽 표준이 정착되도록 한다. 또한, 이러한 국가에서, 접합제로서 코울-타르 피치가 사용되는 연탄 성형 플랜트(briquetting plant)의 작동에 대한 승인은 오직 유기적 오염물의 탈출을 확실하게 방지하는 경우에만 가능하다.
유기적 오염물의 배출을 방지하는 것은, 플랜트가 환경에 대하여 거대하게 캡슐에 들어가도록 하는 형상이어야 하는 것을 의미한다. 플랜트의 내부에서는 주변에 대하여 음압(negative perssure)이어야 한다. 음압을 유지하기 위하여 추출되는 가스의 양은 습식 또는 건식 디더스팅(dedusting)을 통과해야 하고, 디더스팅된 가스는, 이후의 열처리 방법에 의해, 유기질 잔해가 없게 된다. 습식 디더스팅의 경우에, 폐수는 적절한 처리를 받아야 한다. 폐수 정화의 필터 잔류물은 적당한 처 리를 받아야 한다. 그러나, 이 경우에 오염된 응축물 또는 폐수의 상당한 양이 습식 디더스팅 설비에서 생산될 것이기 때문에, 이것은 종래의 방법에 의해서는 비용에 있어 효율적으로 달성될 수 없다.
그러므로, 유기질 접합제에 존재하는 유해물을 배제하지만 그럼에도 불구하고 다수의 접합제를 허용하는, 주조물을 생성하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징부에 대응하는 방법에 의해 달성된다. 혼합된 물질 덩어리를 가열하는 본 방법의 단계를 접합제로 추가적으로 혼합하는 단계로부터 분리하기 때문에, 가스가 빠지고 그 결과 유기질이고 해로운 재료에 의한 증기의 오염이 회피될 수 있으며, 또한 이로 인해 복잡하고 값비싼 폐가스 처리도 불필요하게 된다.
예를 들어, 특히 유기질 접합제를 갖는, 현재의 환경 표준에 따른 연탄과 같은 주조물을 생산하는 방법을 실현할 수 있도록, 수증기가 응축될 때 발생되는 오염된 폐수 또는 오염물 또는 유기질 재료로 채워진 수증기를 방출하는 것을 회피하는 것이 특히 필요하다.
이것은 서로 거의 격리된 2개의 방법 과정으로 본 방법을 분리함으로써 확실시 된다. 제1 과정에서, 혼합된 물질이 추가적인 접합제 없이 가열되고, 이로 인해 만약 증기 또는 응축물이 주변으로 방출되더라도 접합제에서의 유기질 오염물로부터의 오염이 없다.
본 발명에 따른 방법의 특별한 개량에 따르면, 제2 과정에서, 혼합된 물질과 접합제의 온도는 혼합 동안에 거의 동일하게 유지된다. 이전의 가열 때문에, 약간의 온도 감소를 보상하는 것이 단지 필요하다.
본 발명에 따른 방법의 제1 변형에 따르면, 접합제 또는 하나 이상의 접합제 구성 요소는 혼합 이전에 가열되되, 특히 접합제 또는 하나 이상의 접합제 구성 요소의 연화점(softening point)보다 높은 온도로 가열된다. 이것은 혼합된 물질과 접합제의 조화로운 혼합이 달성되는 것을 보장한다.
혼합된 물질의 가열은 제1 과정에서 60℃ 내지 140℃의 온도에서, 특히 80℃ 내지 100℃의 온도에서 수행된다. 그 결과, 온도는 주조 작업의 요구에 적응될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특별한 개량에 따르면, 접합제 또는 하나 이상의 접합제 구성 요소는 열가소성(thermoplastic)이다. 열가소성 작용은 접합제를 열적으로 부드럽게 하는 효과를 갖는다. 이것은 더 쉬운 혼합을 가능하게 한다.
본 방법의 가능한 하나의 변형은, 제2 과정 이후의 처리 과정에서, 주조물의 이송과 저장을 가능하게 하는 접합제의 연화점 아래의 온도, 특히 60℃ 아래의 온도로 주조물이 냉각되는 것을 제공한다. 높은 온도에서 제한적인 기계적 강도 때문에, 냉각은 손상되고 벙커된(bunkered) 주조물의 비율을 최소화하는데 의미가 있다.
본 발명에 따른 방법의 특별한 변형에 따르면, 제1 과정에서 가열은 액체 또는 가스 상태의 가열 매체, 특히 스팀, 프로세스 가스 또는 연통 가스에 의해 간접적으로 가열됨으로써 수행된다. 이것은 혼합된 물질이 가열 매체와 접촉하지 않고 가열되고, 혼합된 물질 안으로 유입되는 응축물 없이 잠열은 가열하는데 이용될 수 있으며, 그 결과 필요한 함수율(moisture content)은 설정될 수 있다는 이점이 있다. 이 경우에 에너지 교환은 열 교환기의 원리로 일어난다.
본 발명에 따른 방법의 대안적인 변형에 따르면, 제1 과정에서, 가열은 뜨거운 가스, 특히 연통 가스 또는 연통 가스/공기 혼합물에 의해 직접적으로 가열됨으로써 수행되되, 상기 뜨거운 가스는, 특히 역류 원리로, 상기 혼합된 물질을 통과한다. 이용되는 야금학적 플랜트의 작동에 존재하는 뜨거운 연통 가스로, 뜨거운 가스에 의한 직접적인 가열은, 존재하는 에너지원의 이용을 가능하게 하고 그 결과 낮은 에너지 비용을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 변형에 따르면, 제1 과정에서 가열은 2개 이상의 단계로 수행된다. 다수의 단계로의 분리는 수분 및 증기의 추출이 가능한 한 더 잘되는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 방법의 추가적인 유리한 변형에 따르면, 혼합된 물질을 가열하기 위해, 제1 단계 및/또는 제2 단계에서 뜨거운 스팀이 추가된다. 또한, 그 결과, 프로세스의 하류 측 단계에서 물의 끓는점을 넘어 필요한 온도로 설정하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 변형은, 제1 과정 및/또는 상기 제2 과정에서 프로세스의 하류 측 단계의 추가적인 격리를 위하여, 가열된 혼합된 물질이 추가적인 프로세싱 이전에 완충-저장되는 것을 제공한다. 그 결과, 과정은 더욱 쉽게 작동될 수 있으며, 심지어 만일 2개의 과정 중 어느 하나에서 장애가 발생하는 경우라도, 나머지 다른 과정은 작동되는 것을 계속할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 유리한 변형에 따르면, 제1 과정에서 혼합된 물질의 가열 이후에, 존재하는 가스 상태의 재료 및 증기는 배수되고 응축기에서 응결된다. 또한, 이러한 대책(measures)은 오염된 혼합된 물질이 확실하게 프로세스 되도록 하며, 해로운 방출이 회피되는 것을 가능하게 한다. 배수되는 가스 상태의 재료 또는 수소는 유기질 불순물에 의해 오염되지 않는다.
이러한 방법으로 해로운 방출을 제거하기 위하여, 배수된 가스 상태의 재료 및 증기가 주변으로 배출되기 전에, 배수된 가스 상태의 재료 및 증기는 습식 디더스팅(dedusting)되는 것이 유리하다. 예를 들어 배수된 수증기 또는 물질을 가열하는데 이용된 연통 가스/공기 혼합물과 같은, 이러한 재료 및 증기는 유기질 불순물에 의해 오염되지 않고, 쉽게 다루어질 수 있으며, 먼지 방출을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제2 과정은 제1 과정의 압력 및/또는 주변의 압력보다 낮은 압력하에서 일어난다. 제1 과정으로 또는 주변으로 유기질 오염이 전달되는 것을 배제하기 위하여, 제1 섹션(section)과 주변에 대하여 작은 음압에서 유지된다.
본 발명에 따른 방법의 변형에 따르면, 가열된 상기 혼합된 물질 및 상기 접합제는 미터링(metering)된 방식으로 혼합기 안으로 유입되되, 상기 접합제의 추가는 상기 혼합된 물질의 양 및 입자 크기와, 주조물의 강도 특성에 따라 일어난다. 강도 특성은 압축 강도 및 파괴 저항에 의해 특징 지워진다. 파괴 저항은, 실험하에서 아이템의 파열 행동이 자유 낙하를 기초로 하여 결정되는 표준화된 실험에 의해 결정되는 특성으로서 이해되는 것이다. 접합제의 양을 조정하는 것은 주조물의 이동성 및 강도 특성을 구체적으로 제어되도록 한다. 접합제의 추가 이전에 가열된 혼합된 물질의 완충 저장도 필요하다면 가능하다.
본 발명에 따르면, 가열된 상기 혼합된 물질과 상기 접합제를 혼합한 이후에, 선택적으로 생 스팀을 추가하여, 니딩 처리(kneading treatment)가 수행된다. 니딩 처리는 균질의 조밀한 혼합을 생산하고, 이로 인해 혼합물의 방해받지 않는 추가적인 프로세싱이 가능하다. 만약 함수율을 설정할 필요가 있다면, 생 스팀(live steam)이 추가될 수 있다. 생 스팀 대신에, 포화된 스팀을 이용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 변형에 따르면, 가열된 혼합된 물질과 접합제의 혼합은 프레스(press)에서 주조물 안으로 주조(mold)되며, 특히 연탄 성형된다. 형성하는 것은 주조물의 추가적인 이용의 요구에 따라 선택될 수 있는데, 상기 요구는 예를 들면 주조물이 이용되는 야금학적인 프로세스에 의해 정의된다.
본 발명에 따른 방법의 변형은 혼합 및/또는 니딩 및/또는 프레싱 동안에 생산된 증기는 추출되고, 선택적으로 연통 가스의 추가와 함께, 연소기에서 600℃보다 높은 온도에서, 특히 850℃보다 높은 온도에서 연소되는 것을 제공한다. 연소는 방출될 수 있는 해롭지 않은 폐 가스로로 증기를 변환하는 것을 초래한다.
본 발명에 따르면, 증기는 연소기로 가는 도중에 중간 가열 및/또는 그 후의 건식 디더스팅 된다. 이러한 대책에 의해, 라인(line)에서의 응축물은 회피될 수 있으며, 부식에 의한 손상을 제거한다. 디더스팅은 깨끗하고 먼지가 없는 폐 가스를 만드는 것을 가능하게 하며, 방해받지 않는 연소를 가능하게 한다. 가열은 간접적으로 또는 직접적으로 수행될 수 있으며, 선택적으로 이후의 연소로부터의 연통 가스 에너지를 이용하는 것도 가능하다.
추가적으로 본 발명은, 증기가 상기 연소기로 가는 도중에 벌크 물질 필터를 통과하는 것을 제공한다. 벌크 물질 필터는 수증기의 저비용 세정을 허용한다. 만약 중간 가열, 건식 디더스팅 및 이후의 연소가 주조 장치 근처의 위치에서 수행되는 경우라면, 벌크 물질 필터는 선택적으로 제외될 수도 있다. 이것은 주조 장치와 이후의 연소 사이의 라인에서 침전물이 회피된다는 이점을 갖는다.
본 발명에 따르면, 여과 매체으로서 혼합된 물질의 서브-단편 및/또는 활성화된 탄소 및/또는 석유 코크스 및/또는 코크스 연풍이 이용된다. 그 결과, 야금학적인 프로세스에서 쉽게 추가적으로 프로세스될 수 있는 매우 저비용의 여과 매체가 이용 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 특별히 유리한 개량은, 간접적인 및/또는 직접적인 가열을 위해, 연소에서 방출되는 열이 제1 과정으로 공급되는 것을 제공한다. 간접적인 가열의 경우에는, 열 교환기의 원리가 충족되도록 뜨거운 연소 가스에 의해 차례로 가열되는 접촉 지역을 통해, 가열될 혼합된 물질이 간접적으로 가열된다. 직접적인 가열은 특히 제1 가열 단계에서 수행된다. 직접적인 가열의 경우에는, 뜨거운 연소 가스가 가열될 혼합된 물질과 직접적으로 접촉한다. 이는 모든 가열 단계에서 이용될 수 있다. 열을 이용함으로써 특히 에너지 효율이 좋은 방법이 보장될 수 있다.
본 발명은, 주조물을 주조하는 작업에서 생산되는 파편들이 가열된 혼합된 물질 및 접합제의 혼합에 추가되는 것을 제공한다. 그 결과, 주조 작업에서의 파편들은 저비용의 방법으로 주조 작업으로 되돌아갈 수 있으며, 이로 인해 손실이 낮게 유지된다.
본 발명의 변형에 따르면, 미립질 내지 중립질의 혼합된 물질은 적어도 부분적으로 재료 또는 재료의 혼합으로 이루어지되, 상기 재료의 혼합은, 석탄, 활성화된 탄소, 코크스 연풍, 석유 코크스, 첨가제, 슬러리, 먼지, 필터 케이크(filter cake) 또는 탄소를 함유하는 가스화 매체와 같이 강철(steel) 생산에 또는 선철(pig iron) 생산에 이용되거나 발생한다. 이러한 재료는, 야금학적 프로세스로 되돌아갈 수 있는 수치의 물질에 해당하는, 많은 양이 생산된다. 이것은 폐기물을 감소되도록 하고 비용을 절약하도록 한다.
본 방법의 가능한 하나의 변형에 따르면, 미립질 내지 중립질의 혼합된 물질은 0.01㎜ 내지 5㎜, 특히 1㎜의 평균 입자 크기를 갖는다. 이러한 입자 크기 범위는 실질적으로 가장 좋은 주조를 허용하는 것을 증명한다.
본 발명에 따른 방법의 특히 유리한 변형에 따르면, 유기적 접합제는 적어도 부분적으로 코올 타르 또는 코올-타르 피치를 포함한다. 이러한 접합제는 매우 낮은 비용에서 이용 가능하며, 환경 또는 사람들에 대한 위험 없이 본 발명에 따른 방법에 의해 프로세스될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특히 유리한 변형에 따르면, 제2 과정에서, 또는 상기 제2 과정 이후에 선택적인 처리 과정에서, 접합제는 첨가물과 함께 또는 그 자체로서 가열에 의해 경화되고(cures), 이후에 냉각을 위해 선택적으로 전달된다. 이러한 특별한 접합제는 열처리 또는 가열에 의해 경화하고, 이로 인해 심지어 재-가열의 경우에도 연화(softening)가 발생하지 않는다.
또한, 본 발명은 청구항 제27항의 특징부에 따른 주조물(molding)에 관한 것이다. 청구항 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생산된 주조물은 강도를 증가하기 위하여 첨가제를 포함하며, 이로 인해, 이후의 공정에서 가열되는 동안 및/또는 가열된 후에, 주조물은 반-코크스(semicoke)로 전환되고, 이러한 결과로, 상기 반-코크스는 뜨거운 CO2를 함유한 가스에 의한 영향(attack)에도 높은 기계적 강도 및/또는 높은 저항을 갖는다. 이러한 기계적 하중 및 CO2를 함유한 가스에 의한 영향에 대한 높은 저항은, 주물이 야금학적 프로세스에 이용될 때 많은 이점을 제공한다. 첨가제로서 예를 들어 점결탄(coking coal) 또는 석유 코크스가 이용된다.
본 발명은, 예시적인 실시예와 이하의 도면에 기초하여, 어떠한 제한적인 효과 없이 예시적인 방법으로 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 방법을 도시한 것이다.
도 2는 보 발명에 따른 방법을 도시한 것이다.
도 1에 따르면, 벙커(bunker, 1)로부터의 석탄(C)은 접합제(BR)와 함께 혼합기(2)에서 혼합되고 가열되며, 가열을 위해 혼합기(2) 안으로 스팀(steam, ST)이 유입된다. 하류 측의 니더(kneader, 3)에서, 물질은 밀접하게 혼합되고, 생산되는 증기(vapor, D)는 혼합기(4)로부터 배수된다. 그 후에, 큰 덩어리(mass)는 연탄 제조 플랜트(briquetting plant)에서 연탄으로 압축되며, 연탄(BK)이 배출된다. 이렇게 생산된 파편들(칩들)은 컨베이어 수단(6)에 의해 되돌아오게 된다.
도 2에 따르면, 제1 단계(A)에서, 예를 들어 석탄과 같이 분쇄기에 의해 선택적으로 준비된 미립질의 혼합된 물질이 제2 단계에서 유기질 접합체의 혼합 이전에 벙커(1) 안에 채워지고, 가열된 혼합기(2, 3)에서 혼합 작용에 필요한 온도까지 가열된다.
본 방법의 효율은, 예를 들어 상류 측의 석탄 건조에 기초하여, 미립질의 혼합된 물질이 벙커(1) 안에 채워질 때, 미립질의 혼합된 물질이 이미 예비 가열되는 것에 의해 증가될 수 있다.
제1 단계에서, 석탄은 가열된 혼합기(2)에서 스팀으로 간접적으로 가열되고/되거나 직접적으로 연통 가스 또는 연통 가스/공기 혼합물로 가열되고, 바람직하게는 역류 원리(countercurrent principle)가 실현된다.
제2 단계에서, 과열된 스팀으로 미립질의 혼합된 물질을 처리하는 것은, 프로세스의 하류 측의 단계에서 필요한 함수율 및/또는 필요한 온도를 설정하기 위해 필요한 정도로, 가열된 혼합기(3)에서 수행될 수 있다.
초과 증기는 가열된 혼합기(3)의 배출구 및 선택적인 증기-제거 스크류(4)에서 배수되고, 응축기(5)에서 응결된다. 부유된 석탄 입자의 선 분리(prior separation) 이후에, 유기질 오염물에 의해 오염되지 않은 응축물은 공업 수(industrial water) 순환 시스템으로 선택적으로 공급될 수 있다. 또한, 물질이 혼합된 가열된 덩어리(lump)는, 조건부 혼합 물질로 또는 석탄의 경우에는 조건부 석탄으로 지칭되며, 벙커(6)에서 완충-저장된다(buffer-stored).
제2 단계(B)는 3개의 평행 라인들에 의해 표현된다. 라인들은 저장을 위한 벙커(8)와 셀 방식의(cellular) 휠 피더(wheel feeder, 7)에 의해 제1 단계로부터 분리된다. 장치는 주변 및 제1 단계와 연관된 제2 단계에서 원하는 음압(negative perssure)의 설정을 허용한다.
벙커(8)의 배출구에서, 조절된 미립질의 혼합된 물질은 할당 컨베이어 저울들(metering conveyor balances, 9)에 의해 라인 사이를 나뉜다. 개별적인 라인에서, 먼저 접합제의 혼합은 혼합기(10)에서 수행된다. 니더(11)에서 이후의 처리에서, 생 스팀(live steam), 바람직하게는 포화된 스팀이 혼합된 물질의 표면의 원하는 습윤(wetting)을 설정하는데 필요한 정도로만 공급된다. 실질적인 형성 이전에 증기 제거는 없고, 이는 연탄을 제조할 수 있다.
니더(11)의 배출에서 스크류(12)는 단지 완료된 배출 혼합물을 주조물의 형성이 수행되는 프레스(press, 13)로 공급한다. 프레스로부터의 배출에서, 주조물은 스크린하는 벨트(screening belt, 14)에 의해 형성되는 동안 생산될 수 있는 파편 들로부터 분리된다. 칩들(chips)로도 언급되는 파편들은 가파른 경사의 컨베이어(15)에 의해 혼합기(10)로 되돌아오게 된다. 본 방법의 바람직한 실시예에서, 이러한 방식으로 생산되는 주조물은 종래 기술에 따른 냉각을 위해 보내지며, 이는 그것에 의해 주조물의 경화(curing)를 보장하기 위함이다. 냉각은 자유 대기에서 자연적이고 자유로운 대류의 형태로 일어날 수 있거나 또는 유동하는 공기 및/또는 물의 도움을 가지거나, 공기 자체로서 또는 물과 그것에 의해 시작되는 증발을 갖는 주조물의 습윤과 관련된 공기를 구비하는 특별한 장치 및/또는 냉각 매체로서 제공되는 물 자체에 의해 일어날 수 있다.
압력 증감을 유지하기 위하여, 셀 방식의 휠 피더(17)를 가진 차징 벙커(charging bunker, 16)가 삽입된다. 생산에서 변동을 보상하기 위해 필요한 파편들에 대하여 다른 곳으로 이송하는 장치(칩 벨트)로의 프레스 오버플로우(overflow)는 공간적인 이유로 도 2에 도시되지 않는다. 이러한 프레스 오버플로우도 마찬가지로 셀 형식의 휠 피더에 의해 보호되어야 하며, 이는 짧은-회로 유동 및 그 결과로서의 시스템에서 음압의 구축을 회피하기 위함이다.
제2 단계에서 음압을 유지하는 것을 추출하는 것은 주조물의 형성을 수행하는 프레스(13)에 우선하여 물질의 흡입구에서 일어난다. 선택적으로, 추가적인 추출은 혼합기(10) 및 니더(11)의 흡입구에서 제공될 수 있다. 추출된 증기/침투된-공기 혼합물은 800℃ 이상의 온도로 연소기(18)에서 연통 가스와 함께 연소된다. 이러한 조건 하에서, 유기질 재료는 해롭지 않은 화합물로 완전히 변환되고, 이것은 굴뚝을 통해 주변으로 연통 가스와 함께 새나간다. 오염된 증기/침투된-공기 혼 합물이 흐르는 라인(line)과 먼지 및 응축된 침전물로부터 흡입 팬(suction fan)을 보호하기 위하여, 중간 가열(19)이 수행되고 먼지 필터(20)가 하류 측에 배열된다. 침전된 먼지는 형성 프로세스로 되돌아오게 된다. 추가적으로, 벌크 물질 필터(bulk material filter, 21)은 제1 세정 단계로서 상류 측에 배열될 수 있다. 중립질의 연탄 성형용 석탄의 서브-단편(sub-fraction), 활성화된 탄소 또는 코크스 연풍이 여기, 특히 여과 수단에 대해 적합하다. 필터의 적절한 배열로, 유기질 구성 요소로 오염된 여과 수단은 대안적으로 혼합기, 니더, 프레스 차지(press charge)를 통해 공급될 수 있거나, 간접적으로 형성 과정에서의 칩 벨트를 통해 공급될 수 있으며, 이로 인해 개별적인 처리는 필요 없다. 또한, 벌크 물질 필터 대신에 흡입 라인에서 응축되는 것을 회피하기 위하여, 각각의 연탄 성형용 라인은 벌크 물질 필터, 중간 가열 및 건식 먼지제거(dry dedusting)를 포함하는 유닛이 할당될 수 있다.
본 방법의 특히 유리한 변형은, 예를 들어 뜨거운 유동 가스 또는 유동-가스/공기 혼합물이 제2 혼합기(3)에서 미립질의 혼합된 물질을 통과하도록 함으로써 직접적으로 연소에서 방출되는 열을 이용하는 것, 또는 간접적으로 제1 연소된 혼합기(2)에서의 열 교환을 통해 방출되는 열을 이용하는 것을 포함한다.
제1 단계에서 생산되는 크게 오염되지 않은 응축물과 슬러리들(slurries) 및 마찬가지로 오염되지 않은 유동 가스 이외에, 예시적인 실시예로 제공되는 본 발명에 따른 방법의 경우에 어떠한 부산물도 발생하지 않는다.
주변과 제2 단계의 음압 시스템의 공유 영역(interfaces)은 본 방법이 진행 되는 구축물(building) 외부에 배치된다. 파편들(칩들)의 되돌아옴은 캡슐에 들어가게 된다; 이 영역에 채용된 사람은 어떠한 방법으로도 프레스로부터 또는 칩으로부터 배출되는 연탄의 증기 방출과 접촉할 수 없다.

Claims (27)

  1. 주조물을 생산하는 방법, 특히 유기적 접합체를 이용하는 미립질 내지 중립질의 혼합된 물질인 연탄을 생산하는 방법에 있어서,
    제1 과정으로, 주조 작업을 위해 필요한 온도로 상기 혼합된 물질의 가열이 수행되고,
    대기적으로 분리된(atmospherically seperate) 제2 과정으로, 프로세스의 하류 측 단계와 아울러, 접합제와 상기 혼합된 물질의 혼합이 수행되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 과정에서, 상기 혼합된 물질의 온도 및 상기 접합제의 온도는 혼합 동안에 거의 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접합제 또는 하나 이상의 접합제 구성 요소는 혼합 전에 가열되되, 특히 상기 접합제 또는 하나 이상의 접합제 구성 요소의 연화점(softening point)보다 높은 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접합제 또는 하나 이상의 접합제 구성 요소는 열가소성(thermoplastic)인 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 과정 이후의 처리 과정으로, 상기 주조물의 이송 및 저장이 가능하도록, 상기 주조물이 상기 접합제의 연화점보다 낮은 온도, 특히 60℃보다 낮은 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 과정에서, 가열은 액체 또는 가스 상태의 가열 매체, 특히 스팀, 프로세스 가스 또는 연통 가스에 의해 간접적으로 가열됨으로써 수행되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 과정에서, 가열은 뜨거운 가스, 특히 연통 가스 또는 연통 가스/공기 혼합물에 의해 직접적으로 가열됨으로써 수행되되, 상기 뜨거운 가스는, 특히 역류 원리로, 상기 혼합된 물질을 통과하는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 과정에서, 가열은 둘 이상의 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 혼합된 물질을 가열하기 위하여, 뜨거운 스팀이 제1 단계 및/또는 제2 단계에서 추가되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 과정 및/또는 상기 제2 과정에서 상기 프로세스의 하류 측 단계의 추가적인 격리를 위하여, 가열된 상기 혼합된 물질은 추가적인 프로세싱 이전에 완충-저장되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 과정에서 상기 혼합된 물질의 가열 이후에, 존재하는 가스 상태의 재료 및 증기는 배수되고 응축기에서 응결되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가스 상태의 재료 및 증기는, 주변으로 배출되기 이전에, 습식 디더스팅(wet dedusting)되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 과정은 상기 제1 과정에서의 압력 및/또는 주변 압력보다 낮은 압력 하에서 일어나는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열된 상기 혼합된 물질 및 상기 접합제는 미터링(metering) 방식으로 혼합기 안으로 유입되되, 상기 접합제의 양은 상기 혼합된 물질의 양 및 입자 크기와, 주조물의 강도 특성에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열된 상기 혼합된 물질과 상기 접합제를 혼합한 이후에, 선택적으로 생 스팀을 추가하여, 니딩 처리(kneading treatment)가 수행되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열된 상기 혼합된 물질과 상기 접합제의 혼합은 프레스(press)에서 주조물로 주조(mold)되는, 특히 연탄 성형되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    혼합 및/또는 니딩 및/또는 프레싱 동안에 만들어진 증기는 추출되고, 선택적으로 연통 가스의 추가와 함께, 연소기에서 600℃보다 높은 온도에서, 특히 850℃보다 높은 온도에서 연소되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 증기는, 상기 연소기로 가는 도중에, 중간 가열 및/또는 그 후의 건식 디더스팅되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 증기는, 상기 연소기로 가는 도중에, 벌크 물질 필터를 통과하는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 혼합된 물질의 서브-단편 및/또는 활성화된 탄소 및/또는 석유 코크스 및/또는 코크스 연풍이 여과 매체로 이용되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    간접적인 및/또는 직접적인 가열을 위해, 연소에서 방출되는 열이 제1 과정으로 공급되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조물을 주조하는 작업에서 생산되는 파편들은 가열된 상기 혼합된 물질 및 상기 접합제의 혼합에 추가되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미립질 내지 중립질의 혼합된 물질은 적어도 부분적으로 재료 또는 재료의 혼합으로 이루어지되, 상기 재료의 혼합은, 특히 석탄, 활성화된 탄소, 코크스 연풍, 석유 코크스, 첨가제, 슬러리, 먼지, 필터 케이크(filter cake) 또는 탄소를 함유하는 가스화 매체와 같이 예를 들어 강철(steel) 생산에 또는 선철(pig iron) 생산에 이용되거나 발생하는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미립질 내지 중립질의 혼합된 물질은 0.01㎜ 내지 5㎜, 특히 1㎜의 평균 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기질 접합체는 적어도 부분적으로 코어 타르 또는 코어-타르 피치(coal-tar pitch)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 과정에서, 또는 상기 제2 과정 이후에 선택적인 처리 과정에서, 상기 접합제는 첨가물과 함께 또는 그 자체로서 가열에 의해 경화하고(cures), 이후에 냉각을 위해 선택적으로 전달되는 것을 특징으로 하는,
    주조물을 생산하는 방법.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 생산된 주조물로서,
    강도를 증가하기 위하여 첨가제를 포함하며, 이로 인해, 이후의 공정에서 가열되는 동안에 및/또는 가열된 후에, 상기 주조물은 반-코크스(semicoke)로 변환되고, 이러한 결과로, 상기 반-코크스는 뜨거운 CO2를 함유한 가스에 의한 영향(attack)에도 높은 기계적 강도 및/또는 높은 저항을 갖는 것을 특징으로 하는,
    주조물.
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