KR20110094072A

KR20110094072A - 고강도 코크스의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110094072A
Application number: KR1020117013912A
Authority: KR
Inventors: 세이지 노무라; 다까시 아리마; 유따까 스즈끼; 유우지 이시하라구찌
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-08-19
Also published as: WO2010073535A1; JP4551493B2; CN102257102A; JPWO2010073535A1; KR101232943B1; CN102257102B; BRPI0922994A2

Abstract

미분탄과 조립탄으로 분급된 배합탄에 점결 보충재를 첨가하여 혼련한 원료를 사용한 이 고강도 코크스의 제조 방법에서는, 상기 배합탄의 종류마다, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄의 팽창률의 변화 및 상기 조립탄의 팽창률의 변화를 각각 구하고, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄과 상기 조립탄의 각각의 팽창률의 차가 소정값보다도 작아지도록 상기 미분탄과 상기 조립탄에 대한 상기 점결 보충재의 배합 비율을 조정하여 상기 점결 보충재를 첨가한다.

Description

고강도 코크스의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING HIGH-STRENGTH COKE}

본 발명은, 미분탄과 조립탄으로 분급한 석탄에 점결 보충재를 첨가하여 고강도의 코크스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본원은, 2008년 12월 22일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2008-326387호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

코크스의 생산에 있어서, 원료탄에 미분탄이 포함되어 있으면, 원료탄을 코크스로까지 반송할 때에 미분탄이 발진하는 문제나, 코크스로 내에 있어서 발생하는 가스나 타르에 이 미분탄이 수반되어 캐리 오버 현상이 발생하는 문제 등, 다양한 문제가 발생한다.

이로 인해, 종래, 원료탄을 발진하기 쉬운 입경의 미분탄과 미분탄보다 입경이 큰 조립탄(粗粒炭)으로 분급하고, 이 미분탄에 점결 보충재(타르, 피치류, 중질유 등)를 추가하여 의사 입자화한 후, 코크스로에 장입하는 방법이 행해지고 있다.

또한, 한편, 코크스는, 고로 내의 통기성을 확보하기 위해 소요의 강도가 요구된다. 그러나, 양질의 강점결탄은, 자원으로서 장기에 걸쳐서 고갈되고 있다. 그로 인해, 저품질의 비미점결탄을 원료탄으로서 사용한 경우에도 고강도의 코크스를 제조할 수 있도록 하기 위해, 코크스의 강도를 증진시키는 점결 보충재가 사용되고 있다.

코크스의 제조에 있어서 이와 같은 점결 보충재를 사용하는 방법에 관한 것으로, 종래, 특허문헌 1 내지 4 등의 기술이 제안되어 있다.

코크스 강도를 향상시키는 기술로서, 특허문헌 1에는, 비미점결탄을 포함하는 원료탄을 미분탄과 조립탄으로 분급하고, 분급된 미분탄에 점결 보충재를 첨가하여 혼련하고, 그 혼련된 미분탄을 조립탄에 혼합하는 사전 처리의 방법이 개시되어 있다.

점결 보충재의 증발에 수반하는 악취의 발생을 방지하는 기술로서, 특허문헌 2에는, 원료탄을 건조한 후에 미분탄과 조립탄으로 분급하고, 분급된 미분탄에 점결 보충재를 첨가하여 혼련하고, 그 혼련된 미분탄을 조립탄에 혼합하는 사전 처리를 행할 때, 분급 중 혹은 분급 후에 미분탄과 조립탄을 냉각하는 방법이 개시되어 있다.

코크스 강도를 향상시키는 기술로서, 특허문헌 3에는, 비미점결탄을 포함하는 원료탄을 0.3㎜ 미만의 미분탄과 0.3㎜보다 큰 조립탄으로 분급하고, 분급된 미분탄에 결합재를 첨가하여 조립(造粒)하고 그 조립탄(造粒炭)을 조립탄에 혼합하는 사전 처리를 행할 때, 결합재의 첨가량 및 혼련 시간을 조정하여, 조립탄의 입도 분포를 조정하는 방법이 개시되어 있다.

발진을 효과적으로 방지하는 기술로서, 특허문헌 4에는, 원료탄을 그 입도 분포에 따른 분급점에서 미분탄과 조립탄으로 분급한 후, 미립탄에의 타르의 첨가량을 분진의 원인으로 되는 미분의 함유 비율에 따라서 결정하는 방법이 개시되어 있다.

일본 공개 특허 평10-183136호 공보 일본 공개 특허 평11-116970호 공보 일본 공개 특허 제2003-226879호 공보 일본 공개 특허 제2001-72982호 공보

상기 특허문헌 중, 특허문헌 2 및 4는, 코크스 강도를 향상시키는 기술에 대해서 특별히 개시하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 1 및 3에 개시되어 있는 방법은, 코크스 강도의 향상을 목적으로 하고 있다. 그러나, 이들의 방법에서는, 반드시 충분한 코크스 강도 향상 효과가 얻어지는 것은 아니다. 그로 인해, 보다 강도를 향상시킨 코크스를 제조하기 위해, 점결 보충재의 첨가 방법 등에 대해서 가일층의 검토가 필요하다.

따라서, 본 발명은, 미분탄과 미분탄보다 입경이 큰 조립탄으로 원료탄을 분급하고, 미분탄에 점결 보충재를 첨가하여 혼련한 원료를 사용하는 코크스의 제조 방법에 있어서, 코크스 강도를 더 향상시키는 방법을 제공한다.

종래부터, 조립탄과 미분탄으로 분급된 원료탄에 점결 보충재를 첨가할 때, 조립탄 및 미분탄에의 점결 보충재의 첨가에 의해서 코크스 강도가 어떠한 영향을 받을지에 대해서는, 충분한 검토가 이루어져 있지 않다.

따라서, 본 발명자들은, 조립탄 및 미분탄에의 점결 보충재의 첨가와 코크스 강도의 관계에 대해서 검토하였다.

그 결과, 본 발명자들은, 미분탄뿐만 아니라, 조립탄에도 점결 보충재를 첨가함으로써 코크스 강도가 향상되는 경우가 있는 것, 코크스 강도가 가장 향상되는 조립탄 및 미분탄에의 점결 보충재의 첨가 비율은, 배합탄의 종류에 따라서 상이한 것을 새롭게 발견하였다.

그와 같은 지식에 기초하는 본 발명의 요지는, 이하와 같다.

(1) 미분탄과 조립탄으로 분급된 배합탄에 점결 보충재를 첨가하여 혼련한 원료를 사용한 고강도 코크스의 제조 방법이며, 상기 배합탄의 종류마다, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄의 팽창률의 변화 및 상기 조립탄의 팽창률의 변화를 각각 구하고, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄과 상기 조립탄의 각각의 팽창률의 차가 소정값보다도 작아지도록 상기 미분탄과 상기 조립탄에 대한 상기 점결 보충재의 배합 비율을 조정하여 상기 점결 보충재를 첨가하는 것을 특징으로 하는 고강도 코크스의 제조 방법.

(2) 상기 (1)에 기재된 고강도 코크스의 제조 방법에서는, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때에 상기 미분탄의 팽창률과 상기 조립탄의 팽창률이 동일한 변화를 하는 경우에는, 상기 미분탄과 상기 조립탄에 대해 동일한 비율의 상기 점결 보충재를 첨가하여도 된다.

(3) 상기 (1)에 기재된 고강도 코크스의 제조 방법에서는, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때에 상기 미분탄의 팽창률과 상기 조립탄의 팽창률이 상이한 변화를 하는 경우에는, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄의 팽창률이, 상기 점결 보충재를 첨가하지 않을 때의 상기 조립탄의 팽창률과 동일하게 될 때의 상기 미분탄에 대한 상기 점결 보충재의 첨가율 A0 및, 사용하는 상기 점결 보충재의 전량을 상기 미분탄에 첨가한 경우의 상기 미분탄에 대한 상기 점결 보충재의 첨가율 A2를 구하고, (a) 상기 첨가율 A0이 상기 첨가율 A2 이상인 경우에는, 상기 미분탄에만 상기 점결 보충재를 첨가하고, (b) 상기 첨가량 A0이 상기 첨가율 A2 이하인 경우에는, 상기 첨가율 A0의 상기 점결 보충재를 상기 미분탄에 첨가하고, 그 후, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄과 상기 조립탄의 각각의 팽창률이 동일하게 되도록 나머지의 점결 보충재를 조정하여 첨가하여도 된다.

분급된 조립탄 및 미분탄에의 점결 보충재의 첨가와 코크스 강도의 관계에 기초하여, 코크스 강도가 가장 향상되는 최적의 첨가 비율로 조립탄 및 미분탄에 점결 보충재를 배합하므로, 배합탄의 탄종이 상이하여도, 보다 높은 강도의 코크스를 제조할 수 있다.

도 1은 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율과 코크스 강도 DI의 향상 효과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2a는 배합탄 X1, X2 및 X3을 사용한 경우의 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율과, 제조된 코크스의 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2b는 배합탄 X3을 사용한 경우의 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율과 조립탄 및 미분탄의 비용적의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3a는 배합탄 Y1 및 Y2를 사용한 경우의 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율과, 제조된 코크스의 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3b는 배합탄 Y1을 사용한 경우의 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율과 조립탄 및 미분탄의 비용적의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4a는 석탄 C2의 조립탄 및 미분탄에 대해서 점결 보충재의 첨가율과 비용적의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4b는 석탄 D2의 조립탄 및 미분탄에 대해서 점결 보충재의 첨가율과 비용적의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5a는 미분탄과 조립탄에 각각 담지시키는 점결 보충재의 배합 비율의 결정 방법의 설명도이다.
도 5b는 미분탄과 조립탄에 각각 담지시키는 점결 보충재의 배합 비율의 결정 방법의 설명도이다.
도 5c는 미분탄과 조립탄에 각각 담지시키는 점결 보충재의 배합 비율의 결정 방법의 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시예로서 나타낸 배합탄 Y1의 미분탄의 비용적과 조립탄의 비용적의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예로서 나타낸 배합탄 X3의 미분탄의 비용적과 조립탄의 비용적의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

본 발명자들은, 다양한 비율로 점결 보충재를 첨가시킨 조립탄과 미분탄을 사용하여 제조된 코크스의 코크스 강도를 조사하였다. 이들의 코크스는, 원료탄을 조립탄과 미분탄으로 분급하고, 조립탄과 미분탄에 점결 보충재를 첨가하여 혼련한후, 조립탄과 미분탄을 혼합하여 제조하였다.

또한, 원료탄의 분급점은, 원료탄의 입도 분포에 따라 변화하고, 일반적으로는, 0.3 내지 0.6㎜로 정해진다. 캐리 오버 등의 문제를 억제하는 관점에서, 0.3㎜를 분급점으로 하여, 0.3㎜ 이하의 원료탄을 미분탄, 0.3㎜보다 큰 원료탄을 조립탄으로 하는 것이 바람직하다.

그 결과, 배합탄 전체에 대한 점결 보충재의 첨가율이 동일하여도, 조립탄과 미분탄에 대한 점결 보충재의 분배 비율의 차이에 의해, 코크스 강도 DI가 변화되는 것을 발견하였다.

도 1에, 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율과, DI 향상 효과 ΔDI의 관계의 일례를 나타낸다.

도 1에서는, 조립탄 및 미분탄에 대한 점결 보충재의 분배 비율을 변화시켜 코크스를 제조하고, 코크스 강도 DI를 조사하고 있다. 또한, 원료탄을 미분탄이 15mass％, 조립탄이 85mass％의 비율로 구성하고, 원료탄에 대하여 3mass％의 점결 보충재를 첨가하고 있다.

도 1에서는, DI 향상 효과를 나타내는 지수로서, 첨가된 점결 보충재 1mass％당의 코크스 강도 DI의 증가량에 상당하는 ΔDI를 사용하였다. 여기서, ΔDI는, 점결 보충재를 첨가하여 제조한 코크스의 강도 DI와 점결 보충재를 첨가하지 않고 제조한 코크스의 강도 DI의 차를 점결 보충재의 첨가율(질량 백분율)인 3으로 나누어 구하고 있다.

도 1에 있어서, 좌측 단부의 데이터에서는, 조립탄 및 미분탄에 점결 보충재를 각각 3mass％씩 균일하게 첨가하고 있다. 또한, 우측 단부의 데이터는, 미분탄에만 점결 보충재를 첨가하고 있다. 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율이 증가됨에 따라서, DI 향상 효과 ΔDI의 값이 증가되고, 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율이 14mass％로 되면, DI 향상 효과 ΔDI의 값이 최대로 된다. 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율이 14mass％ 이상에서는, 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율이 증가됨에 따라서, DI 향상 효과 ΔDI의 값이 저하된다.

또한, ΔDI가 최대로 되도록 점결 보충재를 첨가한 경우, 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율은, 2.1mass％(=15mass％×0.14)이며, 조립탄에 대한 점결 보충재의 첨가율은, 0.9mass％이다.

이와 같이, 도 1에는, DI 향상 효과 ΔDI의 값이 최대로 되는 점결 보충재의 분배 비율의 최적점이 존재하는 것이 도시되어 있다.

또한, 발명자들은, 상기 분배 비율의 최적점이 탄종에 따라 상이한 것도 발견하였다.

도 2a 및 도 3a에, 여러 가지의 배합탄을 사용한 경우의 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율과, 제조된 코크스의 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅의 관계를 나타낸다. 또한, 도 2a 및 도 3a에서는, 도 1과 마찬가지의 방법으로 코크스를 제조하고, 코크스 강도를 조사하고 있다.

표 1에 도 2a에서 사용한 배합탄 X1 내지 X3을 구성하는 석탄의 배합 조건을, 표 2에 배합탄을 구성하는 각 석탄 C1 내지 C5의 성상(性狀)을 각각 나타낸다. 또한, 표 3에 도 3a에서 사용한 배합탄 Y1 및 Y2를 구성하는 석탄의 배합 조건을, 표 4에 배합탄을 구성하는 각 석탄 D1 내지 D3의 성상을 각각 나타낸다. 또한, 참고로, 표 2 및 표 4 중에, 코크스 제조시의 휘발분의 비율 VM을 나타내고 있다. 표 1 및 표 3에서는, 배합탄에 복수의 석탄을 혼합하여 사용하고 있다. 그러나, 원료탄으로서 단일의 석탄(예를 들어, C1만)을 사용할 수 있다. 이 경우에는, 단일의 석탄을 배합탄이라고 칭한다.

도 2a 및 도 3a로부터, 코크스 강도가 가장 높아지는 피크 위치가, 탄종에 따라 상이한 것을 알 수 있다. 즉, 도 3a 중에서 사용된 탄종에서는, 도 2a 중에서 사용된 탄종에 비해, 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율이 적을 경우에 높은 코크스 강도가 얻어진다.

이 결과, 조립탄보다도 미분탄에 점결 보충재를 많이 첨가함으로써, 코크스 강도를 향상시키는 효과가 높아지는 것을 알 수 있다. 또한, 탄종에 따라서, 조립탄과 미분탄에 대한 점결 보충재의 분배 비율의 최적점이 상이하고, 조립탄에도 소정량 이상의 점결 보충재를 분배함으로써, 코크스 강도를 향상시키는 효과가 높아지는 경우도 있는 것을 알 수 있었다.

따라서, 도 1에서 도시한 바와 같은 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율과 DI 향상 효과의 관계를 사용하는 배합탄마다 미리 구해둔다. 이들의 관계에 따라서, DI 향상 효과가 최적으로 되도록 배합탄을 구성하는 미분탄과 조립탄에 담지시키는 점결 보충재의 배합 비율을 조정함으로써, 고강도의 코크스를 제조할 수 있다.

이상과 같이, 탄종에 따라서, 최적점의 위치가 상이한 것은, 탄종에 따라 미분탄과 조립탄의 팽창 특성이 상이하기 때문이라고 생각된다.

석탄은, 용융되는 조직(비트리나이트)과 용융되지 않는 조직(이너티나이트)으로 구성되어 있는 불균질 물질이다. 일반적으로는, 비트리나이트는, 이너티나이트에 비해 연하기 때문에, 미분탄 중에 농축되기 쉽고, 이너티나이트는, 조립탄 중에 농축되기 쉬운 경향에 있다. 또한, 용융되는 비트리나이트가 미분탄 중에 농축되는 한편, 미분탄은, 사이즈가 작기 때문에, 용융시에 입자 내에서 외부로 가스가 빠지기 쉬워, 팽창하기 어렵다고 하는 특성이 있다.

따라서, 미분탄 및 조립탄의 팽창 특성은, 비트리나이트 및 이너티나이트의 조직의 비율과 석탄의 사이즈의 밸런스로 결정된다고 생각된다. 또한, 원료탄 중, 분급 후의 미분탄 및 조립탄 중에 있어서, 탄종에 따라 비트리나이트 및 이너티나이트의 조직의 비율이 상이하므로, 도 2a 및 도 3a에 도시한 바와 같이, 탄종에 따라 코크스 강도가 변화된다고 생각된다.

따라서, 탄종에 따른 최적의 분배 비율을 구하는 방법에 대해서, 각각의 탄종에 있어서의 미분탄 및 조립탄의 팽창 특성(팽창률)의 점에서 검토하였다.

도 2a 및 도 3a 중에서 사용한 배합탄에 대해서, 조립탄 및 미분탄의 팽창 특성을 조사한 결과를, 각각 도 2b 및 도 3b에 도시한다.

도 2b 및 도 3b에서는, 팽창 특성을 비용적에 의해 평가하였다. 그러나, 팽창 특성을 팽창율에 의해 평가할 수도 있다.

또한, 석탄의 비용적은, 예를 들어, 일본 공개 특허 제2005-194358호 공보 등에 기재된 방법을 사용하여 구해진다. 구체적으로는, 석탄의 비용적 V(㎤/g)는, JIS M 8801로 규정되는 딜라토미터(Dilatometer)에 의해 측정되는 최대 팽창시의 석탄 체적 ΔV(㎤), 또는, JIS M 8801로 규정되는 딜라토미터에 의해 측정되는 팽창률 b(％)로부터 하기 수학식 1 또는 수학식 2에 의해 구해진다.

여기서, w는, 딜라토미터에의 석탄 장입량(g)이다.

도 2b 및 도 3b의 모두, 좌측 단부(균일 첨가)의 데이터에서는, 조립탄과 미분탄에 3mass％의 점결 보충재를 첨가하고 있다. 미분탄에의 점결 보충재의 첨가율이 증가(조립탄에의 점결 보충재의 첨가율이 감소)됨에 따라서 미분탄의 비용적이 증가되고, 조립탄의 비용적이 감소된다. 또한, 조립탄과 미분탄의 비용적의 값이 동등하게 되는 점결 보충재의 배합 비율이 존재한다.

도 2a와 도 2b의 비교 및 도 3a와 도 3b의 비교에 의해, 도 2b 및 도 3b에 있어서의 조립탄과 미분탄의 비용적의 값이 동등하게 되는 위치는, 각각, 도 2a 및 도 3a에 있어서의 피크 위치와 거의 대응하고 있는 것이 발견되었다. 도 2b는, 배합탄 X3의 조립탄과 미분탄의 비용적의 관계를 나타냈지만, 배합탄 X1 및 배합탄 X2도, 배합탄 X3과 마찬가지의 대응 관계를 나타냈다. 또한, 도 3b는, 배합탄 Y1의 조립탄과 미분탄의 비용적의 관계를 나타냈지만, 배합탄 Y2도, 배합탄 Y1과 마찬가지의 대응 관계를 나타냈다.

이 점으로부터, 점결 보충재를 첨가하였을 때에 미분탄의 비용적과 조립탄의 비용적(팽창률)이 동일하게 되도록, 미분탄과 조립탄에 각각 담지시키는 점결 보충재의 배합 비율을 조정하면 되는 것을 알 수 있었다.

따라서, 미분탄과 조립탄의 팽창률을 동일하게 하기 위한 수단에 대해서 검토하기 위해, 배합탄의 종류마다 다양한 첨가율로 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄과 조립탄의 팽창률(비용적)의 변화를 조사하였다.

도 4a 및 도 4b에 얻어진 결과의 일례를 나타낸다. 배합탄의 종류에 따라서, 점결 보충재를 첨가하였을 때에, 미분탄의 팽창률과 조립탄의 팽창률이 상이한 변화를 하는 도 4a와 같은 배합탄과, 미분탄의 팽창률과 조립탄의 팽창률이 동일한 변화를 하는 도 4b와 같은 배합탄의 2가지로 분류할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이 결과로부터, 도 4a와 같이, 점결 보충재를 첨가하였을 때에 미분탄의 팽창률과 조립탄의 팽창률이 상이한 변화를 하는 경우에는, 우선, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄의 팽창률이 점결 보충재를 첨가하지 않을 때의 조립탄의 팽창률과 동일하게 되는 양의 점결 보충재를 미분탄에 첨가한다. 또한, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄과 조립탄의 각각의 팽창률이 동일하게 되도록 나머지의 점결 보충재를 조정하여 첨가하면, 점결 보충재 첨가 후의 미분탄과 조립탄의 각각의 팽창률을 동일하게 할 수 있다. 단, 각각의 팽창률을 동일하게 할 수 없는 경우에는, 미분탄에만 점결 보충재를 첨가한다.

한편, 도 4b와 같이, 점결 보충재를 첨가하였을 때에 미분탄의 팽창률과 조립탄의 팽창률이 동일한 변화를 하는 경우에는, 단순히, 미분탄과 조립탄에 대해 동일한 비율의 점결 보충재를 첨가하면 된다.

또한, 미분탄과 조립탄에 각각 담지시키는 점결 보충재의 배합 비율의 결정 방법에 대해서, 도 5a 내지 도 5c를 사용하여 설명한다. 이하에서는, 코크스를 제조하기 위해 사용하는 배합탄 중의 조립탄 비율을 (100-F) mass％, 미분탄 비율을 F mass％, 배합탄 전체에 대한 점결 보충재의 첨가율[대탄(對炭) 비율]을 C mass％로 한다.

(1) 미리, 사용하는 배합탄의 종류마다, 조립탄과 미분탄에 대하여 도 5a 내지 도 5c에 도시한 바와 같은 점결 보충재의 첨가율과 비용적(팽창률)의 관계를 구해둔다. 즉, 사용하는 배합탄의 종류마다, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄의 팽창률의 변화 및 조립탄의 팽창률의 변화를 각각 구해둔다.

또한, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄과 조립탄의 각각의 팽창률의 차가 소정값보다도 작아지도록 미분탄과 조립탄에 대한 점결 보충재의 배합 비율을 조정하여 점결 보충재를 첨가한다. 여기서, 각각의 팽창률의 차를 점결 보충재의 첨가에 의해서 메꿀 수 없는 경우를 제외하고, 팽창률의 차는, 15％ 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 이하에 나타내는 방법에 의해, 미분탄과 조립탄에 대한 점결 보충재의 배합 비율을 조정할 수 있다.

(2) 도 5c와 같이 점결 보충재를 첨가하였을 때에 미분탄의 팽창률과 조립탄의 팽창률이 동일한 변화를 하는 경우에는, 미분탄과 조립탄에 대해 동일한 비율의 점결 보충재를 첨가한다. 즉, 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율을 C mass％, 조립탄에 대한 점결 보충재의 첨가율을 C mass％로 한다. 여기서, 소정의 첨가량(예를 들어, 15mass％)까지 점결 보충재를 첨가하는 동안의 각각의 팽창률의 차가 15％ 이하인 경우에, 미분탄의 팽창률과 조립탄의 팽창률이 동일한 변화를 하고 있다고 판단한다.

(3) 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 점결 보충재를 첨가하였을 때에 미분탄의 팽창률과 조립탄의 팽창률이 상이한 변화를 하는 경우에는, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄의 비용적(팽창률)이, 점결 보충재를 첨가하지 않을(점결 보충재의 첨가율이 0mass％) 때의 조립탄의 비용적(팽창률)과 동일하게 될 때의 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율 A0mass％를 구한다. 또한, 하기 수학식 3을 사용하여, 사용하는 점결 보충재의 전량을 미분탄에 첨가한 경우의 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율 A2mass％를 구한다.

(i) A0 ≥ A2의 경우(도 5b의 경우)

조립탄의 비용적과 미분탄의 비용적의 차가 크고, 첨가율 A0이 첨가율 A2 이상인 경우에는, 미분탄에만 점결 보충재를 첨가한다. 이 때, 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율은, A2mass％이다.

(ⅱ) A0 < A2의 경우(도 5a의 경우)

조립탄의 비용적과 미분탄의 비용적의 차가 (i)의 경우보다도 작은 경우에는, 미분탄에 점결 보충재를 전량 첨가하는 것이 아니라, 그 차에 따라서 조립탄에도 점결 보충재를 첨가한다.

즉, 첨가량 A0이 첨가율 A2 이하인 경우에는, 우선, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄의 비용적이 점결 보충재를 첨가하지 않을 때의 조립탄의 비용적과 동일하게 되는 A0mass％의 점결 보충재를 미분탄에 첨가한다. 또한, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄과 조립탄의 각각의 비용적(팽창률)이 동일하게 되도록 나머지의 점결 보충재를 조정하여 첨가한다. 또한, 미분탄의 팽창률과 조립탄의 팽창률이 완전히 동일하게 되도록 점결 보충재를 조정하는 것은, 곤란하기 때문에, 팽창률의 차는, 15％까지 허용할 수 있다.

즉, 나머지의 점결 보충재의 미분탄에 대한 배합 비율 A1 및 조립탄에 대한 배합 비율 B1은, 하기 수학식 4를 만족시키도록, 또한, 미분탄의 비용적과 조립탄의 비용적이 동일하게 되도록 결정된다.

본 발명에서는, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄과 조립탄의 각각의 팽창률의 차가 소정값보다도 작아지도록, 미분탄과 조립탄에 대한 점결 보충재의 배합 비율을 조정하여 점결 보충재를 첨가한다. 구체적으로는, 이 소정값은, 다음과 같이 결정된다. 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄과 조립탄의 각각의 팽창률의 차를 동일하게 할 수 없는 경우에는, 이 차가 가장 작아지도록 미분탄과 조립탄에 대한 점결 보충재의 배합 비율을 조정하여 점결 보충재를 첨가하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예를 들어, 미분탄에만 점결 보충재를 첨가한다. 마찬가지로, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄과 조립탄의 각각의 팽창률의 차를 동일하게 할 수 있는 경우에는, 이 차가 조립탄의 팽창률에 대하여 15％ 이하로 되도록 미분탄과 조립탄에 대한 점결 보충재의 배합 비율을 조정하여 점결 보충재를 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 미분탄과 조립탄의 각각의 팽창률이 동일한(팽창률의 차가 0) 것을 목표로 하여, 미분탄과 조립탄에 대한 점결 보충재의 배합 비율을 조정한다. 그러나, 팽창률(비용적)의 측정상의 오차가 최대로 15％ 존재하기 때문에, 팽창률의 차가 조립탄의 팽창률에 대하여 15％ 이하이면, 미분탄과 조립탄의 팽창률은, 동일하다고 판단하고 있다.

이상과 같이, 본 발명에서는, 미분탄과 조립탄으로 분급된 배합탄에 점결 보충재를 첨가하여 혼련한 원료를 사용하여 코크스를 제조할 때에, 점결 보충재를 첨가한 후의 팽창 특성(팽창률)에 대하여 미분탄과 조립탄에서 가능한 한 동일하게 함으로써, 석탄 입자의 팽창의 편차가 없어져, 제조된 코크스가 균질화된다. 그로 인해, 코크스 강도(DI)가 향상된다고 생각된다.

따라서, 본 발명에서는, 타르, 피치, 중질유 등 통상 사용되고 있는 점결 보충재의 종별에 의하지 않고 마찬가지의 방법으로 실시할 수 있다. 또한, 상기에서는, 점결 보충재의 첨가율을 사용하여 미분탄 및 조립탄의 팽창률을 제어하였지만, 점결 보충재의 첨가량을 사용하여 미분탄 및 조립탄의 팽창률을 제어할 수도 있다.

<실시예>

[실시예 1]

표 3에 나타낸 배합탄 Y1을 사용하여, 분급점을 0.3㎜로 하여 미분탄과 조립탄으로 분급하였다. 미분탄 비율 F가 20mass％, 배합탄 전체에 대한 점결 보충재의 첨가율(대탄 비율) C가 3mass％의 조건에서, 미분탄과 조립탄의 각각에 담지시키는 점결 보충재의 비율을 조정하였다. 이들의 미분탄과 조립탄을 혼합하고, 코크스로로 건류하여 코크스를 제조하였다. 이들의 조건 및 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅의 측정 결과를 표 5에 나타낸다.

이 배합탄 Y1의 미분탄 및 조립탄의 팽창 특성(비용적)을 측정한 결과, 도 6에 도시한 바와 같이 미분탄의 팽창 특성과 조립탄의 팽창 특성이 거의 동일하였다. 이로 인해, 표 5의 실시예 1는, 본 발명에 따라, 미분탄과 조립탄에 동일한 비율로 점결 보충재를 첨가하였다. 그 결과, 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅는, 목표 강도인 85 이상으로 되었다.

이에 대하여, 표 5에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2에서는, 조립탄에 비해 미분탄에 점결 보충재를 많이 첨가하였기 때문에, 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅는, 목표 강도인 85보다 낮아졌다.

[실시예 2]

표 1에 나타낸 배합탄 X3을 사용하여, 분급점을 0.3㎜로 하여 미분탄과 조립탄으로 분급하였다. 미분탄 비율 F가 20mass％, 배합탄 전체에 대한 점결 보충재의 첨가율 C가 3mass％의 조건에서, 미분탄과 조립탄의 각각에 담지시키는 점결 보충재의 비율을 조정하였다. 이들 미분탄과 조립탄을 혼합하고, 코크스로로 건류하여 코크스를 제조하였다. 이들 조건 및 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅의 측정 결과를 표 6에 나타낸다.

이 배합탄 X3의 미분탄 및 조립탄의 팽창 특성(비용적)을 측정한 결과, 도 7에 도시한 바와 같이 미분탄의 팽창 특성과 조립탄의 팽창 특성이 상이하였다. 도 7로부터, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄의 비용적이 점결 보충재를 첨가하지 않을(점결 보충재의 첨가율 0mass％) 때의 조립탄의 비용적과 동일하게 되는 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율 A0을 구하면, A0은, 10mass％이었다. 또한, 상술한 수학식 3을 사용하여, 점결 보충재의 전량을 미분탄에 첨가한 경우의 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율 A2를 구하면, A2는, 15mass％이었다.

첨가율 A0이, A2보다도 크기 때문에, 표 6의 실시예 2에서는, 본 발명에 따라, 상술한 수학식 4의 관계를 만족하도록 A1을 2로, B1을 0.75로 결정하였다. 이들의 값을 사용하여, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄과 조립탄의 비용적이 동일하게 되도록, 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율 A0+A1을 12mass％, 조립탄에 대한 점결 보충재의 첨가율 B1을 0.75mass％로 설정하였다.

그 결과, 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅는, 목표 강도인 85 이상으로 되었다.

이에 대하여, 표 6에 나타낸 바와 같이, 비교예 3 및 비교예 4에서는, 조립탄 또는 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율이 부족하였기 때문에, 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅는, 목표 강도인 85보다 낮아졌다.

[실시예 3]

배합탄 X3을 사용하여, 분급점을 0.3㎜로 하여 미분탄과 조립탄으로 분급하였다. 미분탄 비율 F가 30mass％, 배합탄 전체에 대한 점결 보충재의 첨가율 C가 2.4mass％의 조건에서, 미분탄과 조립탄의 각각에 담지시키는 점결 보충재의 비율을 조정하였다. 이들 미분탄과 조립탄을 혼합하고, 코크스로로 건류하여 코크스를 제조하였다. 이들 조건 및 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅의 측정 결과를 표 7에 나타낸다.

이 배합탄 X3의 미분탄 및 조립탄의 팽창 특성(비용적)을 측정한 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이 미분탄의 팽창 특성과 조립탄의 팽창 특성이 상이하였다. 도 7로부터, 점결 보충재를 첨가하였을 때의 미분탄의 비용적이 점결 보충재를 첨가하지 않을(점결 보충재의 첨가율 0mass％) 때의 조립탄의 비용적과 동일하게 되는 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율 A0을 구하면, A0은, 10mass％이었다. 또한, 상술한 수학식 3을 사용하여, 점결 보충재의 전량을 미분탄에 첨가한 경우의 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율 A2를 구하면, A2는, 8mass％이었다.

첨가율 A0이, A2보다도 크기 때문에, 표 7의 실시예 3에서는, 본 발명에 따라, 미분탄에만, 미분탄에 대한 배합 비율로 점결 보충재를 8mass％(A2) 첨가하였다. 그 결과, 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅는, 목표 강도인 85 이상으로 되었다.

이에 대하여, 표 7에 나타낸 바와 같이, 비교예 5에서는, 미분탄에 대한 점결 보충재의 첨가율이 부족하였기 때문에, 코크스 강도 DI¹⁵⁰ ₁₅는, 목표 강도인 85보다 낮아졌다.

원료탄을, 미분탄과 미분탄보다 입경이 큰 조립탄으로 분급하고, 미분탄에 점결 보충재를 추가하여 혼련한 원료를 사용하는 코크스의 제조 방법에 있어서, 코크스 강도를 더 향상시키는 방법을 제공할 수 있다.

Claims

미분탄과 조립탄으로 분급된 배합탄에 점결 보충재를 첨가하여 혼련한 원료를 사용한 고강도 코크스의 제조 방법이며,
상기 배합탄의 종류마다, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄의 팽창률의 변화 및 상기 조립탄의 팽창률의 변화를 각각 구하고,
상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄과 상기 조립탄의 각각의 팽창률의 차가 소정값보다도 작아지도록 상기 미분탄과 상기 조립탄에 대한 상기 점결 보충재의 배합 비율을 조정하여 상기 점결 보충재를 첨가하는 것을 특징으로 하는, 고강도 코크스의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때에 상기 미분탄의 팽창률과 상기 조립탄의 팽창률이 동일한 변화를 하는 경우에는, 상기 미분탄과 상기 조립탄에 대해 동일한 비율의 상기 점결 보충재를 첨가하는 것을 특징으로 하는, 고강도 코크스의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때에 상기 미분탄의 팽창률과 상기 조립탄의 팽창률이 상이한 변화를 하는 경우에는, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄의 팽창률이, 상기 점결 보충재를 첨가하지 않을 때의 상기 조립탄의 팽창률과 동일하게 될 때의 상기 미분탄에 대한 상기 점결 보충재의 첨가율 A0 및, 사용하는 상기 점결 보충재의 전량을 상기 미분탄에 첨가한 경우의 상기 미분탄에 대한 상기 점결 보충재의 첨가율 A2를 구하고,
(a) 상기 첨가율 A0이 상기 첨가율 A2 이상인 경우에는, 상기 미분탄에만 상기 점결 보충재를 첨가하고,
(b) 상기 첨가량 A0이 상기 첨가율 A2 이하인 경우에는, 상기 첨가율 A0의 상기 점결 보충재를 상기 미분탄에 첨가하고, 그 후, 상기 점결 보충재를 첨가하였을 때의 상기 미분탄과 상기 조립탄의 각각의 팽창률이 동일하게 되도록 나머지의 점결 보충재를 조정하여 첨가하는 것을 특징으로 하는, 고강도 코크스의 제조 방법.