KR20130043187A - 석탄 입자를 함유하는 압축물을 생산하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

석탄 입자를 함유하는 압축물을 생산하기 위한 방법, 이에 의해 얻어진 압축물, 및 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 방법 또는 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 방법용 탄소 캐리어를 생산하기 위한 방법에서의 압축물의 사용에 관한 것이다. 이를 위해, 압축물로 처리되는 석탄 입자의 일부 양은 압축물로 처리되는 재료가 물을 함유하는 바인더계와 혼합되기 전에 소정의 물질로 함침되고, 최종적으로 압축물로 압축된다.

Description

석탄 입자를 함유하는 압축물을 생산하기 위한 방법 {METHOD FOR PRODUCING PRESSED ARTICLES CONTAINING COAL PARTICLES}
본 발명은 석탄 입자를 함유하는 압축물을 생산하기 위한 방법, 이에 의해 얻어진 압축물, 및 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 방법 또는 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 방법용 탄소 캐리어를 생산하기 위한 방법에서의 압축물의 사용에 관한 것이다.
예를 들어, 용융 가스화로의 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 방법 또는 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 방법용 탄소 캐리어를 생산, 예를 들어 용광로용 코크스를 생산하기 위한 방법에 사용되는 석탄 입자를 함유하는 압축물, 예를 들어 성형탄은 프레스로부터의 배출 후 특정의 낙하 강도(shatter strength) 및 압축 강도를 가져야 한다. 낙하 강도는 예를 들어, 하나의 컨베이어 벨트로부터 다른 컨베이어 벨트로 이송 시 또는 재료 저장고에의 충전 시에 있어서의 불가피한 낙하와 관계없이, 어떠한 공정으로의 충전 동안 가능한 넓은 범위에서 압축물의 원래 크기가 유지되는 것을 보장하는데 필요하다. 압축 강도는 재료의 중첩 층에 의해 발생되는 압력에도 불구하고, 재료 저장고 또는 고정 층 반응로 내로의 충전 후에 압축물의 원래의 크기가 유지되는 것을 보장하는데 필요하다. 이들 강도에 대한 요구사항은 또한, 저온 강도(cold strength)라는 용어하에 포괄된다.
저온 강도에 추가하여, 특히 열처리에서의 사용 동안, 압축물의 고온 강도(hot strength)가 사용 적합성에 대한 기준이 된다. 예를 들어, 용융 가스화로 또는 용광로에서와 같이, 선철을 생산하기 위한 방법에 있어서 세립 석탄 입자를 함유하는 압축물의 특수한 사용 예에서, 고온 강도라는 용어는 a) 고온 영역에서의 압축물의 열분해 이후에 잔류하는 반성코크스 또는 코크스 입자의 강도를 나타내고, b) 고온의 CO2-함유 가스에 의한 화학 침식에 따른 이들 반성코크스 또는 코크스 입자의 강도를 나타낸다. 고온 강도의 최소 레벨은 열분해에 의해 압축물이 반성코크스 또는 코크스 입자로 변환된 후에 이들 입자의 크기가 대부분 유지될 수 있게 한다. 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 방법의 경우에, 고정 층 내로의 또는 고정 층 내에서의 충전 전의 코크스 입자, 또는 압축물로부터의 소형 재료의 성장은 이러한 성장이 고정 층의 투과성을 악화시키는 요인이 되기 때문에 바람직하지 않다. 선철을 생산하기 위한 특수한 방법의 경우에 있어서, 이는 유체 선철(liquid pig iron) 및 슬래그에 대한 고정 층의 가스 투과성 및 배수 거동 양자에 영향을 미친다. 고정 층의 투과성이 악화되는 경우에, 생산성, 비에너지 요건 및 제품 품질에 부정적인 영향을 미칠 것이다.
생석회(quicklime) 및 당밀(molasses)을 포함하는 바인더계에 의해 세립 석탄 입자로부터 충분한 저온 강도를 갖는 압축물을 생산하는 것이 WO 02/50219A1호로부터 공지되어 있다. 이는 분탄 및 생석회의 세립 석탄 입자를 혼합하는 단계와, 석탄 입자로부터의 수분과의 소화 반응(slaking reaction)을 진행시킬 목적으로 혼합물을 그대로 두는 단계와, 이어서 당밀로 혼합하는 단계, 이로 인해 얻어진 혼합물을 교반하는 단계 및 마지막으로 이로부터 압축물을 압축하는 단계를 포함한다.
매우 높은 수분 흡수성을 나타내고, 특히 높은 고유 수분 함량을 특징으로 하는 석탄이 있다. 그러나, 선철의 생산에 사용하기 위해서는, 압축물의 수분 함량은 너무 높지 않아야 한다. 즉, 7 중량% 이하여야 한다. 이는 선철을 생산하기 위해 또는 선철을 생산하기 위한 방법용 탄소 캐리어를 생산하기 위해 압축물을 사용하는 경우, 탄소 캐리어의 소비율이 압축물의 수분 함량에 따라 현저하게 증가하므로, 이 수분이 에너지를 고갈시키기 때문이다. 따라서, 이보다 높은 수분 함량을 갖는 석탄은 압축물로 압축되기 전에 건조되어야 한다. 미건조 석탄에 이미 존재하는 젖지 않은 세공 용적에 추가하여, 건조 동안 캐비티로부터 물을 제거함으로써 추가적인 세공 용적이 생성된다. 젖지 않은 세공 용적은 대응하는 양의 물 또는 수분 함유 매체를 흡수할 수 있다. 분명히, 추가적인 세공 용적 또한 한번 더 물 또는 수분 함유 매체를 흡수할 수 있다. 또한, 특정 석탄은 특히, 집중 건조의 경우에, 입자 손상의 결과로서 추가적인 세공 용적을 생성하는 경향을 갖는다. 압축물을 생산하기 위한 WO 02/50219A1호에 개시된 방법의 적용에 앞서, 고 수분 흡수성을 갖는 석탄을 허용 가능한 수분 함량까지 건조시키면, 추가적인 큰 세공 용적이 생성된다. 따라서, 건조된 석탄 입자는, 입자 표면에의 접합을 확립하기 위해 필요하고 수용액으로 간주될 수 있는 당밀의 상당량을 세공 내로 흡입한다. 따라서, 통상적으로 사용된 바와 같이, 처리될 석탄의 중량에 기초하여, ≤10 중량%인 당밀을 첨가하는 것으로는 이러한 석탄에 대한 압축물의 충분한 강도를 얻는 것이 불가능하다. 그럼에도, 당밀 바인더에 기초하여 충분한 강도를 갖는 압축물을 생산할 수 있게 하기 위해서는,
- 건조에 의해 젖지 않은 세공 용적의 생성을 없애거나,
- 세공 용적에 의해 차지되어, 석탄 입자의 표면에의 접합에 사용할 수 없는만큼의 추가 당밀을 추가하는 것이 필요하다.
그러나, 이러한 조치는 공정 경제 상의 이유로 바람직하지 않다.
자연적으로 최소한의 수분을 갖고 최대 7 중량%의 압축물의 수분 함량을 얻기 위해 건조될 필요가 없는 석탄의 경우에서도, 당밀의 일부는 석탄 입자의 세공으로 흡입된다. 그러나, 당밀은 고온의 CO2-함유 가스와 탄소의 반응에 대해 촉매 반응을 일으켜 작용하는 성분을 함유하고, 이로써 부다 반응(boudouard reaction)에 따른 CO2와 고체 탄소의 반응의 정도가 압력에 따라서, 특히, ＞ 800-1000℃의 온도에서 선철을 생산하는데 사용되는 고정 층의 고온 영역에서 증가한다. 결과적으로, 당밀로 처리된 압축물로부터 열분해에 의해 얻어지는 반성코크스 또는 코크스 입자의 고온 강도는 감소한다.
WO9901583A1호에서 제안된 바인더로서의 역청의 사용은 당밀과 관련한 이러한 유형의 문제가 생기지 않는다. 그러나, 역청으로 압축물을 생산하는 것은 매우 고가의 바인더 비용과 관련된다.
AT005765U1호에서 제안된 바인더계로서 수성 역청 유제의 사용은 최대 50% 이상까지 역청의 소비를 감소시킨다. 그러나, 실제로, 이러한 유형의 역청 유제의 사용 시 안정된 압축물의 생산을 보장하기 위해, 충전 석탄은 의미있게는 5 중량% 이상의 수분 함량을 가져야 한다는 것을 알게 되었다. 또한, 석탄 입자 내에 존재하는 세공이 수성 역청 유제를 흡수하거나 유제로부터 물을 추출하여, 압축물로 처리될 재료 내의 유제의 대체로 균일한 분배 및 이에 따라 유제에 의한 입자 표면의 균일한 습윤화가 일어날 수 있기 전에, 액적 유착의 결과로서 불안정하게 할 수 있다. 이는 바인더로서의 유제의 효과를 감소시킨다.
본 발명의 목적은 이러한 선행 기술의 문제점이 극복되는 압축물을 생산하기 위한 방법, 및 공지된 방법에 비해 적은 양의 수분-함유 바인더계를 사용하여, 미리 건조되어야 하는 석탄 입자를 사용하는 경우라도, 충분한 그린 강도(green strength) 및 고온 강도를 갖는 압축물을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 석탄 입자가 수분-함유 바인더계와 혼합되고, 이에 의해 얻어진 혼합물이 압축에 의해 압축물로 추가적으로 처리되는 석탄 입자를 함유하는 압축물을 생산하기 위한 방법에 있어서,
수분-함유 바인더계와의 혼합에 앞서,
석탄 입자의 일부 양은 소정의 물질이 스며드는 함침 단계(impregnating step)를 거치는 것을 특징으로 하는 방법에 의해 달성된다.
함침 동안, 상기 물질이 석탄 입자의 세공에 침투하고, 세공 공간을 채움으로써, 이에 따라 수성 바인더계의 성분의 침투를 방지하거나, 상기 물질이 세공 목부(pore neck)로도 알려진, 석탄 입자 표면 상의 세공의 출구에 침착되고, 이러한 세공 목부의 막힘에 의해 수성 바인더계의 성분이 세공으로 침투하는 것이 방지된다. 이는 접합 목적을 위해 석탄 입자 표면 상에 요구되는 수성 바인더계가 세공으로의 침투 후에 이러한 접합 목적을 더 이상 달성할 수 없게 되는 경우를 방지한다. 따라서, 요구되는 수성 바인더계의 양은 수성 바인더계가 세공에 침투할 수 있는 방법에 비해 감소된다.
바람직하게는, 함침 단계에 앞서, 압축물로 처리될 석탄 입자 또는 석탄 입자의 적어도 일부 양은 8 중량% 미만의 수분 함량, 바람직하게는 7 중량% 미만의 수분 함량까지의 건조 공정을 거친다. 4 중량% 이상 8 중량% 미만의 범위의 수분 함량이 특히 바람직하며, 5 중량% 이상 7 중량% 미만의 범위의 수분 함량이 특히 바람직하다.
물을 제외하고, 수성 바인더계는 하나 이상의 추가적인 성분을 함유할 수 있다.
함침 단계는 석탄 입자를 물질로 댐핑(damping)하는 것, 석탄 입자에 상기 물질을 분사하는 것, 석탄 입자의 가동 충전층에 상기 물질을 통합하는 것 또는 석탄 입자의 유동층에 상기 물질을 통합하는 것으로 구성될 수 있다.
함침 단계를 거치지 않는 석탄 입자 및 수분-함유 바인더계와의 혼합 이전에 함침 단계를 거치는 석탄 입자의 일부 양은 석탄의 종류 및 평균 입자 크기에 대해 동일한 재료일 수 있다. 다른 변형에 따르면, 수분-함유 바인더계와의 혼합 이전에 함침 단계를 거치는 석탄 입자의 일부 양은 함침 단계를 거치지 않는 석탄 입자와 동일한 석탄 종류의 것일 수 있으나, 함침 단계를 거치지 않는 석탄 입자와 상이한 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
압축물로 처리될 석탄 입자에 있어 함침되는 것은 전체량이 아니라, 일부 양이다.
다른 변형에 따르면, 수분-함유 바인더계와의 혼합 이전에 함침 단계를 거치는 석탄 입자의 일부 양은 함침 단계를 거치지 않는 석탄 입자와는 다른 종류의 석탄일 수 있다. 이러한 경우에, 함침되지 않는 석탄 입자 및 함침되는 석탄 입자의 일부 양은 동일하거나 상이한 평균 입자 크기를 가질 수 있다.
압축물이 생산되는 석탄 입자의 일부 양이, 상이한 석탄 종류에 해당하고, 저온 강도 또는 고온 강도에 대해 상이한 값을 갖는 압축물이 상이한 석탄 종류로부터 생산된다는 점에서 상이한 경우에는, 저온 강도 또는 고온 강도에 대해 더 바람직하지 않은 값을 갖는 압축물을 공급할 일부 양을 함침시키는 것이 유리하다.
압축물이 생산되는 석탄 입자가 단일의 석탄 종류에 속하지만, 이들의 평균 입자 크기가 상이한 경우에는, 가능한 가장 큰 평균 입자 크기를 갖는 일부 양을 함침시키는 것이 유리할 수 있다. 평균 입자 크기가 큰 석탄 입자에 대한 비표면은 평균 입자 크기가 작은 석탄 입자에 대한 비표면보다 작기 때문에, 이렇게 평균 입자 크기가 작은 석탄 입자의 함침의 경우에서보다 압축물로 처리될 석탄 입자의 덩어리의 많은 부분이 함침되도록 소정량의 함침제가 사용될 수 있다.
압축물이 생산되는 석탄 입자가 단일의 석탄 종류에 속하지만, 이들의 평균 크기가 상이한 경우에는, 가능한 가장 작은 평균 입자 크기를 갖는 일부 양을 함침시키는 것이 유리할 수도 있다. 평균 입자 크기가 큰 석탄 입자에 대한 비표면은 평균 입자 크기가 작은 석탄 입자에 대한 비표면보다 작기 때문에, 함침될 덩어리의 소정의 부분의 경우, 평균 입자 크기가 큰 일부 양을 사용하는 때보다 더 많은 표면이 함침된다. 이는 예를 들어, 석탄 입자의 표면에 걸쳐 발생하는 고온의 CO2-함유 가스와의 반응은 더 많은 표면이 함침되기 때문에, 함침에 의해 더 광범위하게 영향을 받는다고 하는 이점을 갖는다.
압축물이 생산되는 석탄 입자의 일부 양이 이러한 일부 양 없이 생산되는 압축물에 비해 압축물의 저온 강도 또는 고온 강도에 부정적인 영향을 미친다면, 이 일부 양을 함침시키는 것이 유리하다. 이는 압축물의 특성에 대한 부정적인 영향을 감소시킬 수 있다.
석탄 입자의 일부 양의 본 발명에 따른 함침 단계의 실시에 이어서, 함침된 석탄 입자의 일부 양은 함침되지 않은 석탄 입자와 결합되고, 결합된 석탄 입자는 압축물로 추가 처리된다.
함침되지 않은 석탄 입자와 함침된 석탄 입자의 일부 양의 결합은 결합만 그리고 선택적으로 혼합이 일어나는 결합 단계에서 발생할 수 있다. 이러한 경우에, 압축물을 생산하기 위한 추가적인 단계, 특히 수분-함유 바인더계와의 혼합이 상기 결합의 산물로 행해진다. 함침되지 않은 석탄 입자와 함침된 석탄 입자의 일부 양의 결합은 수분-함유 바인더계와의 혼합 동안에도 일어날 수 있다.
함침을 위해 사용되는 물질은 바람직하게는 액체로서 사용되거나, 함침용 액체에 의해 사용된다. 액체는 예를 들어, 함침 단계 동안 지배적인 온도에서 액체인 물질을 가리킨다. 액체에 의한 함침은 예를 들어, 비록 함침 단계 동안 지배적인 조건에서 실제로 액체가 아니지만, 액체에서 유화되거나 부유되는 물질에 의한 함침을 가리킨다.
고체 물질의 사용에 비해, 이는 세공으로의 침투 또는 세공 목부의 막힘을 개선하거나 심지어 가능하게 한다. 함침 단계 동안에 사용된 물질이 함침 단계 동안 액체로 남아 있는 것을 보장하기 위해, 함침될 석탄 입자는 바람직하게는 물질이 액체인 온도까지 가열된다.
일 실시예에 따르면, 석탄 입자의 일부 양이 함침 단계에서 함침되는 물질은 물이다. 그래서, 함침 단계에서, 물이 세공으로 빨려들어가고, 이의 결과로서 함침 단계 후에 석탄 입자에 공급되는 수성 바인더계의 성분을 흡수하는 임의의 경향을 더 이상 보이지 않는다. 결과적으로, 이전 방법의 경우에서는 세공 내로 빨려들어가 결과적으로 압축물의 결합에 비효과적으로 되는 성분이 압축물의 결합에 기여할 수 있게 된다.
압축물보다 낮은 수분 함량을 갖는 탄소 캐리어와 함께, 선철 생산 공정을 위한 충전 혼합물에서 물로 함침된 압축물의 비율을 제한하는 것은 선철 생산 공정에 도입된 물의 양이 허용 가능한 양으로 제한될 수 있도록 한다.
다른 실시예에 따르면, 석탄 입자의 일부 양이 함침 단계에서 함침되는 물질은 비수용성 및/또는 발수성 물질이다. 함침 단계에서 세공이 이러한 유형의 물질로 충전되고, 이에 따라 세공 벽이 이러한 유형의 물질로 도포되면, 세공의 수성 바인더계의 성분을 흡수하는 경향은 감소한다. 석탄 입자 표면 상의 세공의 출구가 이러한 유형의 물질에 의해 폐쇄되면, 수성 바인더계의 어떠한 성분도 세공으로 침투할 수 없다. 결과적으로, 앞서 세공 내로 빨려들어가 결과적으로 압축물의 결합에 비효과적으로 되는 성분이 압축물의 결합에 기여할 수 있게 된다.
비수용성 및/또는 발수성 물질은 바람직하게는 왁스, 유기 코크스 공장 또는 정련소 제품 및 플라스틱이나 플라스틱 조각을 포함하는 물질의 군에 속한다. 이는 폐유일 수도 있다. 이는 역청일 수도 있다. 이들 물질은 일반적으로 저렴하게 대량으로 이용 가능하다.
이 경우에, 함침 단계는 비수용성 및/또는 발수성 물질이 액체, 특히 점성액인 온도에서 행해지는 것이 유리하다. 이와 관련하여, 액체는 점도가 적어도 1 Pas이고 많아도 100 Pas, 예를 들어 10 Pas인 경우 점성이 있는 것으로 간주된다. 이러한 조건하에서, 물질은 석탄 입자의 표면 상에서 확산되고, 세공의 출구로 침투하지만 세공의 내부로는 거의 침투하지 못한다. 이는 함침 단계에서의 비수용성 및/또는 발수성 물질의 소비를 낮게 유지시킨다. 유리하게는, 비수용성 및/또는 발수성 물질은 냉각 시 석탄 입자 표면 상의 세공의 출구에서 응고된다.
다른 실시예에 따르면, 석탄 입자의 일부 양이 함침 단계에서 함침되는 물질은 소정 물질의 수용액이거나 물질들의 혼합물이다. 예를 들어, 이는 당질 및 다른 천연 물질의 혼합물의 수용액인 당밀이다. 원칙적으로, 압축물의 고온 강도 및 저온 강도를 개선하는 모든 유형의 용존 물질이 사용될 수 있으며, 예를 들어 펄프 생산에 따른 폐액으로부터의 리그닌 가성소다 또는 녹말이 사용될 수 있다. 열처리 및/또는 화학 반응에 의해 비수용성 물질로 전환되는 물질의 혼합물 또는 물질의 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 이들 물질 또는 물질의 혼합물에 의해 야기되는 효과는 수분-함유 바인더계의 물에 용해되는 것 및 세공으로부터 씻겨나가는 것에 의해 감소되지 않는다.
다른 실시예에 따르면, 석탄 입자의 일부 양이 함침 단계에서 함침되는 물질은 고체 콜로이드의 수성 현탁액이며, 이 고체 물질은 발수성을 갖는다. 예들에는 물 내의 왁스, 콜로이드형 활석 또는 그래파이트의 현탁액이 있다. 고체 물질이 세공 또는 세공 목부에 침착되면, 발수성 고체 물질의 높은 표면 장력으로 인해, 수분-함유 바인더계가 진입하는 것이 더욱 어려워진다.
추가적인 실시예에 따르면, 석탄 입자의 일부 양이 함침 단계에서 함침되는 물질은 한편으로는 물을 함유하는 유제이고, 다른 한편으로는 예를 들어, 역청, 경탄으로부터 얻어지는 조타르(crude tar), 피치, 왁스 또는 오일과 같은 탄소-함유 물질이다. 이러한 유형의 유제가 세공에 침투하면, 탄소-함유 물질이 세공 표면 상에 얇은 층으로 침착된다. 열분해 동안, 이들 얇은 층들로부터 탄소 층이 생산된다. 이들은 물질의 얇은 층이 세공에 전혀 침착되지 않는 실시예에 비해 고온의 CO2-함유 가스에 대한 압축물의 반응도를 감소시킨다. 이러한 유형의 효과는 또한, 석탄 입자의 일부 양이 함침 단계에서 함침되는 물질이 유제가 아니라, 예를 들어 상기 물질이 역청인 경우에도 발생한다. 이러한 유형의 효과의 발생은 물질로부터 생산되는 탄소 층이 고온의 CO2-함유 가스와의 반응에 대해 촉매 반응으로 반응하는 물질을 거의 또는 전혀 함유하지 않는다는 사실에 의한 것이다. 그에 반해서, 석탄 입자 또는 압축물로 처리되는 재료는 촉매 반응으로 작용하는 성분, 예를 들어, 철 또는 알칼리를 함유한다. 이에 따라, 표면 및 세공이 물질로부터 생성된 탄소 층으로 덮여 있는 압축물의 반응도는 이러한 유형의 탄소 층이 없는 압축물의 반응도보다 낮다.
압축물로 처리되기 전에 예비-건조가 필요한 석탄 입자를 사용하는 경우, 상업적인 이유로, 5 중량%보다 훨씬 낮은 수분 함량, 즉 최대 4 중량%의 수분 함량으로의 건조를 추구하지 않는 것이 유리하다. 결과적으로, 건조의 결과로서의 추가적인 세공 용적의 생성이 제한되고, 이에 따라 함침 단계에서 흡수되는 물질이 적다. 이에 상응하여, 함침 단계에서 물질이 더 적게 사용된다. 또한, 설비 및 에너지 측면에서 건조를 위해 요구되는 지출이 더 적게 된다.
함침 단계에서 첨가되는 함침제로 알려진 물질의 양의 하한은 압축물로 처리될 재료의 함침될 일부 양, 즉 석탄 입자의 함침될 일부 양의 중량에 기초하여, 0.3 중량%, 바람직하게는 0.5 중량%, 특히 바람직하게는 1 중량%이며, 상한은 5 중량%, 바람직하게는 3 중량%, 특히 바람직하게는 2 중량%이다. 5 중량% 초과의 함침제의 첨가는 경제적으로 바람직하지 않다. 0.3 중량% 미만의 함침제가 첨가되는 경우, 함침은 더 이상 효과적이지 않다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 바인더계는 당밀 및 생석회 또는 수화석회를 함유한다. 바인더계는 또한, 이들 성분으로 구성될 수 있다. 추가적인 실시예에 따르면, 바인더계는 예를 들어, 인산, 황산 또는 질산과 같은 강한 무기산과 결합한 당밀을 함유한다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 바인더계는 물 내 역청의 유제를 함유한다. 바인더계는 이러한 유형의 유제로 구성될 수도 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 바인더계는 펄프 생산의 폐액, 녹말, 셀룰로오스, 사탕무우 칩, 폐지 펄프, 목재 펄프 또는 예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 긴사슬 고분자전해질로부터의 제품을 함유한다.
생석회 또는 수화석회를 함유하는 바인더계는 생석회(CaO) 및 수화석회 (Ca(OH)2)가 촉매 효과의 결과로서 고온의 CO2-함유 가스에 대한 압축물의 반응도를 증가시키는 결점을 갖기 때문에, 생성회 또는 수화석회가 없는 실시예는 압축물에 비교적 낮은 반응도를 제공하는 이점을 갖는다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따르면, 철- 또는 산화철-함유 입자는 또한 석탄 입자와의 혼합물에서 압축물로 압축된다.
본 발명에 따른 방법의 특별한 개량에 따르면, 압축물은 압축 공정 후 열처리를 거친다. 열처리는 압축 공정보다 높은 온도에서 이루어진다. 열처리는 압축물의 건조 및/또는 경화를 야기한다. 열처리는 바람직하게는 비가역적 화학 처리가 바인더 성분을 변형시킬 수 있는 ≥250℃ 및 ≤350℃의 온도에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 수성 바인더 성분은 비수용성 성분으로 변형될 수 있다.
이러한 변형으로 생성된 복합체는 압축물의 강도에 기여할 수 있다. 당밀을 함유하는 바인더계의 경우에, 예를 들어 캐러멜화에 의한 당밀의 변형이 일어난다.
본 발명에 따른 방법의 특별한 개량에 따르면, 함침 단계를 거친 석탄 입자의 적어도 일부 양은 함침 단계 후 수분-함유 바인더계와의 혼합 전에 열처리를 거친다.
열처리는 함침된 일부 양을 별도로 열처리를 거치도록 하고, 열처리 후 이를 함침되지 않은 석탄 입자와 결합시킴으로써 실행될 수 있으며, 또는 함침된 일부 양은 석탄 입자의 열처리 전에 함침되지 않은 석탄 입자와 결합될 수 있다. 열처리는 건조를 야기한다. 세공 내에 용액 또는 유제가 있다면, 열처리는 또한 용액, 현탁액 또는 유제의 농축을 야기하고, 이에 따라 용해, 부유 또는 유화된 성분으로 세공 벽을 도포하는 것을 야기한다. 후속하여 첨가될 수성 바인더계에 더해, 이들은 압축물의 고온 강도 및 저온 강도 증가에 기여할 수 있다. 또한, 열처리는 열처리의 결과로서 초기에 생성되는 세공 벽의 코팅의 비수용성 성분으로의 변형 또는 고온의 CO2-함유 가스에 대해 석탄 입자의 반응도를 낮추는 성분으로의 변형을 가져올 수 있다. 열처리의 최대 온도는 석탄 입자의 열분해에 의해 제한되며, 350℃이다. 이러한 열처리 시의 온도에 대한 하한은 150℃이다.
수분-함유 바인더계로서 사용되는 것과 동일한 수분-함유 유제가 함침을 위해 사용되면, 함침 단계에서 첨가되는 양은 후속하는 혼합에서 첨가되는 수분-함유 바인더계의 양보다 적다. 예를 들어, 바인더계로서, 그리고 함침 단계에서 수중 유제 내 역청을 사용할 때, 비록 7-10 중량%가 나중에 바인더계로서 첨가되지만, 2-3 중량%가 함침 단계에서 첨가된다. 동일한 내용이 수분-함유 바인더계로서 사용되는 것과 물질 또는 물질의 혼합물의 동일한 수용액이 함침을 위해 사용되는 경우에 적용된다. 예를 들어, 바인더계로서, 그리고 함침 단계에서 당밀을 사용할 때, 비록 6 내지 8 중량%가 나중에 바인더계로서 첨가되지만, 3 내지 5 중량%가 함침 단계에서 첨가된다.
이러한 경우에, 특정 범위의 한정 역시 포함된다. 이들 경우에 있어서, 유화 물질 또는 용존 물질이 세공 또는 세공 목부에 정착할 정도로, 담지 액체, 물을 제거하기 위해, 함침 단계에서의 첨가 후에 열처리가 요구된다. 결과적으로, 세공이 체워지거나 세공 목부가 막히게 된다. 따라서, 압축물을 생산하기 위해, 대체로 함침 단계를 거치지 않는 생산의 경우에서보다 적은 양의 수분-함유 바인더계가 요구된다.
수분-함유 바인더계와의 혼합에 이어서, 압축 물질로의 처리가 예를 들어, WO 02/50219A1호 또는 AT005765U1호에 개시된 바와 같은 공지된 방법 또는 수분-함유 바인더계로 석탄 입자를 처리하여 압축 물질을 생성하기에 적합한 임의의 방법에 의해 실행될 수 있다.
본 발명에 따라, 압축 물질의 생산 동안 비수용성 및/또는 발수성 물질에 의한 석탄 입자의 일부 양의 함침 단계 후에만 실행되는 수분-함유 바인더계의 첨가는 예를 들어, WO02/50219A1호에 따른 것과 같은 통상의 방법에 비해 방법에 소요되는 비용을 감소시킨다. 한편으로는, 수분-함유 바인더계로 압축물을 생산하는 동안 석탄에 의한 물 흡수의 방지는 압축물 또는 압축물로부터 얻어지는 코크스가 사용되는 선철 생산 방법에서 석탄 소비율을 감소시키는데, 이는 바인더계로부터 보다 적은 양의 물이 압축물에 존재하고, 이에 따라 상기 물을 증발시키기 위해 보다 적은 양의 에너지가 소모되기 때문이다. 다른 한편으로, 본 발명에 따른 방법이 사용되는 경우, 바인더계로부터의 물 흡수로 인해 압축물을 생산하기 위한 통상의 방법에서 행해지는 압축물의 사후 건조(after-dry)에 대한 필요성을 없애는 것이 가능하며, 또는 건조 정도를 감소시켜 에너지를 절약하는 것이 가능하다. 이에 따라 사후 건조를 위한 장치의 설치 또는 작동을 생략하는 것이 가능하거나, 장치의 치수 및 장치의 작동에 수반되는 노력을 감소시키는 것이 가능하기 때문에, 이는 감소된 작동 비용 및 감소된 투자 비용과 일맥상통한다.
함침에 사용된 물질의 유형에 따라, 용융 가스화로에서 압축물의 열분해 후 생산되는 반성코크스 또는 압축물로부터 얻어지는 코크스의 CO2 반응도의 감소는 추가적인 유리한 노력으로서 얻어질 수 있다. 용융 가스화로의 고정 층에서의 반성코크스 또는 용광로의 고정 층에서의 코크스가 산소 노즐 또는 분사구의 영역 내 직접 가스화 구역의 달성에 대해 베드 표면 상에의 충전으로부터 안정된 상태를 유지하고, 그 결과 가스 분포 및 용융상의 배수에 대해 고정 층의 투과성을 촉진하기 위해, 용융 가스화로의 작동 동안에는 낮은 CO2 반응도가 바람직하다. 반성코크스 또는 코크스의 CO2 반응도의 감소는 반응도 촉진 물질을 함유하는 바인더에 의한 함침에 의해 더 이상 도포될 수 없는 함침된 석탄 입자의 일부 양으로부터 비롯된 압축물 내 석탄 입자의 세공의 내부 표면에 의해 달성된다. 예를 들어, 바인더 성분 당밀은 반응도-촉진 물질로서 알칼리를 함유한다. 당밀에 의한 세공의 내부 표면의 도포가 예를 들어, 역청 또는 왁스를 함유하는 물질에 의한 함침에 의해 방지된다면, 이에 따라 함침 단계를 거치지 않는 방법에 의해 얻어지는 반성코크스 또는 코크스에 비해 CO2 반응도가 낮아진다.
고정 층의 투과성을 개선하기 위해, 용융 가스화로의 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 코렉스(COREX)? 또는 파이넥스(FINEX)? 방법에서 보다 낮은 비율의 소형 코크스가 충전 석탄에 첨가되는 경우가 있다. 본 발명에 따라 생산된 압축물 또는 압축물로부터 생산된 코크스를 사용하는 경우, 반성코크스 또는 코크스 입자의 연성화는 고온의 CO2에 의해 억제되고, 이에 따라 입자의 분해가 중지된다. 즉, 본 발명에 따라 생산된 압축물은 통상의 방식으로 생산된 압축물에 비해 반성코크스의 열기계적 안정성이 개선된다고 알려져 있다. 따라서, 열기계적 안정성은 고온 영역에서 압축물의 열분해 후에 잔류하는 반성코크스 또는 코크스 입자의 강도에 영향을 미치는 고온 강도의 측면과 관련된다. 열기계적 안정성은 압축물이 열충격 절차에 노출되고, 이에 의해 얻어진 반성코크스가 텀블링(tumbling) 과정을 거치는 실험 방법에 관련된다. 개선된 열기계적 안정성은 본 발명에 따른 함침으로 인해, 통상의 방식으로 생산된 압축물에 비해, 텀블링된 반성코크스 내 크기가 큰 재료의 비율이 증가된 사실에 의해 명백하다.
열분해에 의해 얻어진 반성코크스로부터 본 발명에 따라 생산된 압축물의 충전된 고정 층은 통상의 기술에 따른 것보다 고정 층의 가스 투과성 및 배수 거동을 훨씬 우수하게 할 수 있다. 따라서, 반성코크스의 반응도에 있어서의 개선은 코렉스? 또는 파이넥스? 충전 석탄에 대한 코크스의 첨가를 감소시키거나 심지어 방지할 수 있다.
코크스 시설 기술 분야에서, 충전 석탄의 용적 밀도(bulk density)를 증가시키는 것은 이로부터 생산되는 코크스의 품질을 향상시킨다고 알려져 있다. 야금 코크스를 생산하기 위해 많은 양의 충전 석탄을 사용하는 것은 먼저 충전 석탄을 컴팩트하게 하는 것에 의해 가능하다. 따라서, 코크스 시설을 충전시키는 것에 더해, 루즈필(loose fill) 작업에 있어 코크스 시설에 대한 방법 변형예들이 개발되어 충전 석탄의 단광 제조(briquetting) 또는 부분적인 단광 제조가 제공되었다. 그러나, 오늘날의 관점에서, 역청 바인더로의 단광 제조는 상업적인 이유로 인한 문제가 있고, 경탄 타르로부터 기인하는 바인더로의 고온 단광 제조 또는 단광 제조는 건강상의 이유로 인한 문제가 있으며, 당밀 또는 이에 필적할 바인더로의 단광은 코크스로의 바람직하지 않은 물질의 도입으로 인한 문제가 있다.
압축물 생산을 위한 본 발명에 따른 방법은 충전 재료로부터 압축된 물품을 사용하여 코크스를 생산하는 경우에도, 바인더 소비를 감소시키거나, 반응도-촉진 바인더 성분의 유해한 영향을 완화시키는 것이 가능하게 한다.
압축물은 예를 들어, 콤팩팅(compacting)에 따른 압축된 스트립 또는 성형탄일 수 있다.
압축물은 최대 97 중량%의 석탄 입자와 최대 15 중량%의 바인더계의 성분, 및 압축물로 처리될 석탄 입자의 중량에 기초하여, 그 양의 하한이 0.5 중량%, 바람직하게는 1 중량%이고, 상한이 5 중량%, 바람직하게는 3 중량%, 특히 바람직하게는 2 중량%인 비수용성 및/또는 발수성 물질, 또는 발수성을 갖는 고체 물질을 함유한다.
여기서, 바인더계의 성분의 15 중량%는 바인더계의 성분으로서 물이 포함되어 있지 않은 것을 의미하는 것으로 이해해야 되며, 따라서 15 중량%는 바인더계의 비수성 성분에 관련된다.
일 실시예에 따르면, 압축물은 또한, 철- 또는 산화철-함유 입자를 함유한다. 이러한 유형의 입자는 예를 들어, 선철 또는 강의 생산 시에 발생하는 먼지 또는 슬러리로부터 비롯될 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 블록도를 참조하여 본 발명에 따른 방법을 설명한다.
도 1은 함침 단계를 거치지 않고 압축물을 생산하기 위한 통상의 방법을 도시한다.
도 2는 함침 단계를 거치는 압축물을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법으로서, 2종류의 석탄이 사용된 방법을 도시한다.
도 3은 함침 단계를 거치는 압축물을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법으로서, 하나의 종류의 석탄만이 사용된 방법을 도시한다.
표 1은 일련의 실험의 맥락에서, 압축물의 낙하 강도(SS) 및 점 압축 강도(point compressive strength)(PCS)와 관련하여 압축물의 생산에 대한 실험의 평가를 보여준다. 이를 위해, 본 발명에 따른 방법에 따른 압축물은 석탄 입자의 일부 양의 함침에 의해 생산하였다.
선행 기술에 따른 압축물은 석탄 입자 전부를 물에 함침 - 1분의 기간에 걸쳐 3 중량%의 물의 첨가 - 하는 방식으로 생산하였다. 압축물은 성형탄이었다.
본 발명에 따라 생산된 그린 압축물(green pressed article) 및 압축물과, 선행 기술에 따라 생산된 그린 압축물 및 압축물 - 당밀 질량 12% 및 그 외 동일한 조건하에서 각 경우에 동일한 충전 재료가 사용됨 - 의 낙하 강도의 크기는 그린 압축물들 양자에 대해, 그리고 공기 건조 및 열 건조된 압축물들에 대해 동일한 정도였다.
사용된 수분-함유 바인더계는 당밀 및 생석회로 구성되는 계였다. 당밀 자체는 수분 함량이 20 질량%였다. 구매 가능한 다음의 당밀을 바인더계에 사용하였다: 총 51%의 당 함량을 갖는 테이트 앤 라일(Tate & Lyle) 사로부터의 사탕수수 당밀. 바인더계의 생석회는 월할라 칼크(Walhalla Kalk) 사로부터의 분말 생석회였다. 함침을 위해, 함침제로서 역청을 사용하였다. 사용한 역청은 셀(Shell)사로부터의 멕스팔트(Mexphalte) 55였다.
함침제 역청을 뢰디게(Loedige) 사로부터의 FM130D 쟁기날식 혼합기 내에서 혼합하였으며; 다른 혼합물은 아이리히(Eirich) 사로부터의 R08 W 배치식 혼합기에서 생산하였다.
교반 공정에 사용된 쾌페른(Koeppern) 사로부터의 교반기는 교반기날을 갖는 중앙 회전 샤프트가 안내되는 수직의 원통형 용기로 구성되었다.
그린 압축물을 쾌페른 사로부터의 타입 52/10 실험 롤러 프레스에 의해 생산하였다. 그린 압축물을 위해 선택된 쿠션 형상의 포맷은 공칭 체적이 20 cm3였다. 압축될 재료는 중력식 공급기에 의해 충전하였다. 복수의 그린 압축물을 포함하는 스트립을 생산하기 위해 실험 롤러 프레스를 사용하였다. 이들 스트립은 스트립의 모서리 영역 및 스트립의 중앙 영역 양자에 그린 압축물을 포함하였다. 낙하 강도 또는 점 압축 강도의 결정을 위한 각각의 그린 압축물 또는 각각의 압축물을 얻기 위해, 스트립을 각각의 그린 압축물들 사이의 경계선을 따라 쪼갰다. 원칙적으로, 스트립은 실험 롤러 프레스로부터의 배출 시 각각의 그린 압축물로 쪼개어졌다.
교반기에서의 교반 공정에 이어서, 그린 압축물을 생산하기 위해, 압축될 재료로서의 교반된 혼합물은 실험 롤러 프레스에서의 압축을 거쳤다. 이에 의해 얻어진 그린 압축물은 접두사 "그린"에 의해 기술적 용어로 나타내어지는 것으로서 여전히 연성을 띠었으며, 압축 완제품을 얻기 위해 경화 공정을 거쳤다. 이러한 경화 공정은 예를 들어, 공기 중의 저장 및/또는 열처리에 의해 적어도 부분적으로 건조됨으로써 행해질 수 있다.
압축 공정 후에, 기술적 용어 그린이 사용된 그린 압축물 각각을 낙하 강도(SS) 및 점 압축 강도(PCS)에 대해 즉시 실험하였다. 이러한 실험의 결과가 PCS 및 SS에 대한 "즉시" 란에 표시되어 있다. 낙하 강도 및 점 압축 강도의 측정을, 각각 공기에서의 1 시간 경화 후와 공기에서의 24 시간 경화 후에 반복하였다. 이들 실험의 결과가 "1 시간" 및 "24 시간" 란에 표시되어 있다.
낙하 강도를 결정하기 위한 드롭-새터 실험(ASTM D440 참조)에서, 공기에서의 건조 또는 열 건조에 의해 경화된 표본 칭량 2 kg의 그린 압축물 또는 압축물을 수직 파이프를 통해 5 m 높이에서 고체 강 플레이트로 형성된 베이스를 갖는 수집 리셉터클 내로 4 차례 낙하시켰다. 수직 파이프는 200 mm의 직경을 가졌으며, 수집 리셉터클은 260 mm의 직경을 가졌다. 강 플레이트는 두께가 12 mm였다. 화면 분석에 의한 드롭-새터 실험의 평가는 두 번째 및 네 번째 낙하 후에 이루어졌다. 표 1의 낙하 강도(SS)에 대한 수치는 각각 네 차례의 낙하 후 > 20 mm인 입자 크기 부분의 비율을 나타낸다.
점 압축 강도는 에리쉬젠(ERICHSEN) 사로부터의 타입 469 실험기로 결정하였다. 이 실험 절차 동안, 공기에서의 건조 또는 열 건조에 의해 경화된 각각의 그린 압축물 또는 압축물을, 힘 변환기에 결합되는 하부 플레이튼과 잠행 팽창 압력 부하(creeping swelling pressure load)를 인가하기 위한 스핀들 드라이브에 의해 연속적으로 부하를 받는 상부 플레이튼 사이에 파지하였다. 하부 플레이튼은 직경 80 mm의 라운드 플레이트로 형성하였고, 상부 플레이튼은 10 mm의 직경을 갖는 수평 방향으로 둥근 철봉으로 형성하였다. 상부 플레이튼에 대한 전진 속도는 8 mm/분이었다. 점 압축 강도(PCS)는 파열에 앞서 그린 또는 경화된 압축물의 최대 하중-지탱 성능으로서 기록되었으며, 표 1의 항목은 파열 시 평균 점 압축 강도를 뉴턴 단위로 나타낸다. 각각의 경우에, 실험 롤러 프레스에서 생산된 스트립의 에지 영역으로부터의 6개의 그린 압축물 또는 압축물과, 중앙 영역으로부터의 6개의 그린 압축물 또는 압축물을 실험했다. 이들 실험에서 생산된 데이터의 평균 값을 계산하였고, 각각의 경우에 최소 및 최대 값은 무시하였다. 평균 값이 표 1에 기재되어 있다.
실험 번호 PCS [N]
즉시		 PCS [N]
1 시간		 PCS [N]
24 시간		 SS
즉시 		SS
1 시간
1 46 84 149 70 78
2 104 166 252 73 67
실험 1에서, 선행 기술에 따라, 0.8 내지 1.0 mm의 평균 입자 크기(d50)를 갖는 30 중량%의 블랙워터(Blackwater) 석탄과 함께 0.95 mm의 평균 입자 크기(d50)를 갖는 70 중량%의 엔샘(Ensham) 석탄의 혼합물을 압축물로 처리될 석탄 입자로서 사용하였다.
블랙워터 석탄은 호주 퀸즐랜드 소재의 비에이치피 빌리턴(BHP Billiton) 사로부터의 것이다.
엔샘 석탄은 호주 퀸즐랜드 소재의 엔샘 리소시즈(Ensham Resources) 사로부터의 것이다.
압축물로 처리될 이러한 재료는 석탄(1)에 대해 도 1의 하단에 도시된 것과 같은 압축물로 처리하였다. 압축물로 처리될 재료의 중량에 기초하여, 12 중량%의 양으로 수분-함유 바인더계 내의 당밀을 사용하였다. 사용된 당밀 자체는 수분 함량이 20 중량%였다. 당밀에 더해, 수분-함유 바인더계는 또한, 압축물로 처리될 재료의 중량에 기초하여, 2.5 중량%의 생석회를 포함한다. 상이한 횟수에 있어서의 점 압축 강도 및 낙하 강도가 표 1의 제1 데이터 란에 기재되어 있다.
실험 2에서, 본원 발명에 따라, 압축물로 처리될 동일한 재료를 사용하였다. 그러나, 사용된 엔샘 석탄을 역청으로 함침시켰다. 사용된 역청은 85℃의 연화점을 갖는 셀 스페셜 역청 A였다. 사용된 역청의 양은 압축물로 처리될 재료의 중량에 기초하여 2.1 중량% 또는 함침될 엔샘 석탄에 기초하여 3 중량%였다. 역청으로의 혼합 전 석탄의 온도는 108℃였다. 함침 후에, 함침된 엔샘 석탄을 블랙워터 석탄과 결합하였다. 결합 후, 수분-함유 바인더계 내의 당밀을 압축물로 처리될 재료의 중량에 기초하여 8 중량%의 양으로 사용한 것을 제외하고는 실험 1과 유사하게 처리하였다. 사용된 당밀 자체는 수분 함량이 20 중량%였다. 당밀에 더해, 수분-함유 바인더계는 또한, 압축물로 처리될 재료의 중량에 기초하여, 생석회 2 중량%로 구성되었다. 각각의 경우에서 생석회의 첨가 후에, 생석회에 반응에 필요한 수분을 공급하기 위해, 압축물로 처리될 석탄 재료의 중량에 기초하여 추가적인 물 2%를 혼합하였다.
비록, 낙하 강도는 선행 기술에 따라 생산된 압축물의 낙하 강도와 비슷하지만, 본 발명에 따라 생산되는 압축물은 선행 기술에 따라 생산되는 압축물보다 점 압축 강도가 높다는 것을 인식할 수 있다.
또한, 함침될 석탄 입자의 일부 양은 둘 이상의 함침 단계를 거칠 수 있다.
도 1에 따르면, 압축물로 처리될 석탄(1), 본 경우에 성형탄은 건조 공정(2)을 거치고, 그 후 세립화(3)에 의해 요구되는 입자 크기가 된다. 이어서, 이에 의해 얻어진 석탄 입자에 수분-함유 바인더계(4), 본 경우에 당밀이 첨가되며, 선택적으로는, 하나 이상의 단계로 실행될 수 있는 혼합(5) 동안, 수화석회 또는 생석회와 같은 고체의 미립자 바인더 성분이 첨가된다. 이렇게 얻어진 혼합물은 교반 공정(6) 및 압축 공정(7)을 거친다. 경화 공정(8) 후에 얻어진 제품(9)이 성형탄이다.
도 2에 도시된 것과 같은 본 발명에 따른 방법은 압축물을 생산하기 위해 사용된 석탄 입자(12)의 일부 양(A)이 물질(11), 즉 함침제로 함침되는 함침 단계(10)를 거친다는 점에서 도 1에 도시된 방법과 상이하다. 이 함침 단계(10) 후에, 수분-함유 바인더계(4) 및 압축물을 생산하는데 사용된 석탄 입자(13)의 일부 양(B)과의 혼합 공정 및 이에 의해 얻어진 혼합물의 추가적인 처리는 도 1에 대응하는 방식으로 행해진다. 따라서, 압축물을 생산하는데 사용된 석탄 입자는 일부 양(A)(12) 및 일부 양(B)(13) 양자를 포함한다. 일부 양(A)(12) 및 일부 양(B)(13)은 상이한 석탄 종류에 속한다.
도 2의 경우와 달리, 도 3에 있어서 압축물을 생산하는데 사용되는 석탄 입자의 부분 양(A)(12) 및 부분 양(B)(13)은 동일한 석탄 종류에 속한다. 처리될 석탄(1)은 건조 공정(2)을 거치고, 이어서 세립화(3)에 의해 요구되는 입자 크기가 된다. 이에 의해 얻어진 석탄 입자는 검사 공정(14)을 거친다. 압축물을 생산하는데 사용되는 석탄 입자(12)의 일부 양(A)으로서, 이에 의해 얻어진 거친 입자 부분이 물질(11), 즉 함침제로 함침되는 함침 단계(10)를 거친다. 이러한 함침 단계(10) 후에, 수분-함유 바인더계(4) 및 압축물을 생산하는데 사용된 석탄 입자(13)의 일부 양(B)과의 혼합 공정(5) 및 이에 의해 얻어진 혼합물의 추가적인 처리가 도 1에 대응하는 방식으로 실행된다. 압축물을 생산하는데 사용된 석탄 입자(13)의 일부 양(B)은 검사 공정(14) 동안 얻어지는 미세 입자 부분이다.
함침 단계(10) 이후에, 열처리(12)가 수분-함유 바인더계(4)와의 혼합에 앞서 실행될 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 압축물의 생산 동안, 압축물로 처리될 재료에 대한 수분-함유 바인더계 당밀/생석회의 첨가는 당밀 및 생석회가 동시에 첨가되도록, 또는 생석회 및 당밀이 연속하여 첨가되도록 실행될 수 있다.
여기서, 함침제 역청의 사용의 경우에, 압축물의 생산을 목적으로 하는 당밀의 제1 일부 양이 첨가되고, 이어서 혼합된 후에 생석회가 첨가되는 것이 바람직하다. 이에 의해 얻어진 혼합물이 그대로 유지된 후에, 압축물의 생산을 목적으로 하는 당밀의 나머지 양이 첨가된다. 상기 일부 양 및 나머지 양은 함께 압축물의 생산을 목적으로 하는 당밀을 제공한다. 이러한 절차의 이점은 수분-함유 바인더계와 압축물로 처리될 재료의 혼합 동안, 연성 함침제 내에서의 생석회의 교반이 방지되거나 감소된다는 점이다.
생석회의 첨가 전에 자체에 물을 함유하는 당밀의 첨가는 또한, 생석회가 그 반응을 위해 당밀로부터의 수분을 사용할 수 있게 한다. 당밀의 최대 절반, 바람직하게는 1/3이 생석회에 앞서 첨가될 수 있다.
1 : 석탄
2 : 건조 공정
3 : 세립화
4 : 수분-함유 바인더계
5 : 혼합 공정
6 : 교반 공정
7 : 압축 공정
8 : 경화 공정
9 : 제품
10 : 함침 단계
11 : 물질(함침제)
12 : 압축물을 생산하기 위한 석탄 입자의 일부 양(A)
13 : 압축물을 생산하기 위한 석탄 입자의 일부 양(B)
14 : 검사 공정
특허 문헌
WO02/50219A1
WO9901583A1
AT005765U1

Claims (17)

  1. 석탄 입자를 함유하는 압축물을 생산하기 위한 방법으로서, 상기 석탄 입자는 수분-함유 바인더계와 혼합되고, 이에 의해 얻어진 혼합물은 압축에 의해 압축물로 추가 처리되는 방법에 있어서,
    상기 수분-함유 바인더계와의 혼합 전에, 상기 석탄 입자의 일부 양은 상기 일부 양이 소정의 물질로 함침되는 함침 단계를 거치며,
    상기 함침 단계에서 첨가되는 물질의 양의 하한은 압축물로 처리될 석탄 입자의 중량에 기초하여 0.3 중량%인 것을 특징으로 하는
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 함침 단계는 상기 석탄 입자를 상기 물질로 댐핑(damping)하는 것, 상기 석탄 입자에 상기 물질을 분무하는 것, 상기 석탄 입자의 가동 충전층에 상기 물질을 통합하는 것, 또는 상기 석탄 입자의 유동층에 상기 물질을 통합하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 함침 단계에서 상기 석탄 입자가 함침되는 물질이 물인 것을 특징으로 하는
    방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 함침 단계에서 상기 석탄 입자가 함침되는 물질이 비수용성 및/또는 발수성 물질인 것을 특징으로 하는
    방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 함침 단계에서 상기 석탄 입자가 함침되는 물질이 소정 물질의 수용액 또는 물질의 혼합물인 것을 특징으로 하는
    방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 함침 단계에서 상기 석탄 입자가 함침되는 물질이 고체 콜로이드의 수성 현탁액이며, 이 고체 물질은 발수성을 띠는 것을 특징으로 하는
    방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 함침 단계에서 상기 석탄 입자가 함침되는 물질이 한편으로는 물을 함유하는 유제이고, 다른 한편으로는 탄소-함유 물질인 것을 특징으로 하는
    방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 함침 단계에서 첨가되는 물질의 양의 상한은 압축물로 처리되는 석탄 입자의 중량에 기초하여, 5 중량%, 바람직하게는 3 중량%, 특히 바람직하게는 2 중량%인 것을 특징으로 하는
    방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바인더계는 당밀(molasses) 및 생석회(quicklime) 또는 수화석회(hydrated lime)를 함유하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바인더계는 물 내 역청의 유제를 함유하는 것을 특징으로 하는
    방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    철- 또는 산화철-함유 입자는 또한 상기 석탄 입자와의 혼합물로 처리되는 것을 특징으로 하는
    방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축물은 압축 공정 후에 열처리를 거치는 것을 특징으로 하는
    방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 함침 단계를 거친 석탄 입자의 적어도 일부 양은 상기 함침 단계 후 수분-함유 바인더계와의 혼합 전에 열처리를 거치는 것을 특징으로 하는
    방법.
  14. 최대 97 중량%의 석탄 입자 및 최대 15 중량%의 바인더계의 성분을 함유하는 압축물에 있어서,
    압축물로 처리되는 석탄 입자의 중량에 기초하여, 하한이 0.3 중량%, 바람직하게는 0.5 중량%, 특히 바람직하게는 1 중량%이고, 상한이 5 중량%, 바람직하게는 3 중량%, 특히 바람직하게는 2 중량%인 양으로, 비수용성 및/또는 발수성 물질, 또는 발수성을 띠는 고체 물질을 함유하는 것을 특징으로 하는
    압축물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비수용성 및/또는 발수성 물질은 왁스, 유기 코크스 시설 또는 정련소 제품 및 플라스틱이나 플라스틱 조각 및 폐유로 구성되는 물질의 군에 속하는 것을 특징으로 하는
    압축물.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 압축물은 또한, 철- 또는 산화철-함유 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는
    압축물.
  17. 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 공정 또는 고정 층에서 선철을 생산하기 위한 공정용 탄소 캐리어를 생산하기 위한 공정에서 탄소 캐리어로서의 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항의 압축물의 용도.
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