KR20140049760A - Method for manufacturing coke - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 코크스 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강도를 향상시킬 수 있는 코크스 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coke making method, and more particularly, to a coke making method capable of improving strength.
통상적으로 코크스를 제조하는데 사용되는 석탄 즉, 원료탄은 점결성의 정도에 따라 강점탄과 미점탄으로 분류된다. 그리고, 고강도의 코크스를 제조하기 위해서는 점결성이 우수한 강점탄을 사용하거나, 미점탄에 비해 강점탄을 대량 사용하는 것이 유리하기 때문에, 그동안 코크스의 제조에 있어서 강점탄이 대량으로 사용되었다. 하지만, 세계적인 야금용 점결탄 수요의 급격한 증가와 강점탄의 제한된 매장량으로 인해, 강점탄의 확보가 점점 어려워지고 있으며, 이로 인해 가격이 급등되는 문제가 발생 되었다. 따라서, 코크스 제조 원가 저감을 위해 미점탄의 사용량을 늘려야 하나, 미점탄의 점결력 부족으로 인해 코크스의 품질이 하락하는 문제가 야기되었다.Coal, that is, coking coal, which is usually used for producing coke, is classified into strong coals and fine coals depending on degree of cohesion. In order to produce coke of high strength, it is advantageous to use strong coals excellent in the degree of cohesion or to use a large amount of strong coals compared with uncoated coals, and thus strong coals have been used in large quantities in the production of coke. However, due to the rapid increase in demand for coking coal for metallurgical use globally and the limited reserves of hard-boiled coals, it has become increasingly difficult to secure strong coals, which has led to a surge in prices. Therefore, although the amount of tin coals to be used must be increased in order to reduce coke manufacturing costs, the quality of the coke is deteriorated due to the lack of the point resistance of the tin coals.
따라서, 미점탄의 사용량을 늘리면서도, 고품질의 코크스를 제조하는 기술이 요구되고 있다.
Therefore, there is a demand for a technique for producing a high-quality coke while increasing the amount of tinned coal used.
한편, 한국공개특허 제2001-0015646호에는 코크스로의 장입탄으로서, 준강점결탄을 함유하는 배합탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 야금용 코크스의 제조방법이 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-0015646 discloses a method for producing coke for metallurgy, which uses a blend containing semi-tough coal as a coke oven charging coke.
본 발명은 강도를 향상시킬 수 있는 코크스 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a coke making method capable of improving the strength.
또한, 본 발명은 미점탄을 이용하여 고강도의 코크스를 제조할 수 있는 코크스 제조 방법을 제공한다.Further, the present invention provides a coke making method capable of producing coke of high strength by use of tin-coated carbon.
본 발명에 따른 코크스 제조 방법은 원료탄 및 타르를 준비하는 과정; 상기 원료탄과 타르를 혼합하는 과정; 상기 타르가 혼합된 원료탄을 건류시켜, 코크스를 제조하는 과정을 포함하고, 상기 원료탄과 타르가 혼합된 혼합물 전체를 기준으로, 상기 타르가 3wt% 이하로 함유되도록 혼합한다.A method of manufacturing coke according to the present invention includes the steps of preparing coke and tar; Mixing the raw coal and tar; And mixing the raw coke mixed with the tar so as to contain the coke in an amount of not more than 3 wt% based on the total mixture of the coke and the tar.
상기 원료탄을 준비하는 과정에 있어서, 상기 원료탄을 파쇄하는 과정을 포함하고, 상기 원료탄의 입도가 10mm 이하가 되도록 파쇄한다.And a step of crushing the coke in the preparation of the coke, wherein the coke is crushed to a particle size of 10 mm or less.
상기 파쇄된 원료탄 전체를 기준으로, 3mm 이하의 입도를 가지는 입자가 80% 내지 90%가 되도록 파쇄한다.And crushed so that the particles having a particle size of 3 mm or less are 80% to 90% based on the whole crushed coke.
상기 원료탄을 준비하는 과정에 있어서, 상기 원료탄에 함유된 수분 함유량이 6wt% 내지 10wt%가 되도록 처리하는 과정을 포함한다.In the preparation of the coke, the process includes the step of treating the coke so that the water content of the coke is 6 wt% to 10 wt%.
상기 타르를 준비하는 과정에 있어서, 상기 타르의 점도가 50cP 이하가 되도록 한다.In the preparation of the tar, the viscosity of the tar is set to 50 cP or less.
상기 타르를 준비하는 과정에 있어서, 상기 타르의 온도가 40℃ 이상이 되도록 조절하는 과정을 포함한다.And adjusting the temperature of the tar to be equal to or higher than 40 ° C in preparing the tar.
상기 원료탄과 타르가 혼합된 혼합물 전체를 기준으로, 상기 타르가 1wt% 내지 2wt% 함유되도록 혼합하는 것이 바람직하다.It is preferable that the tar is mixed so that the tar is contained in an amount of 1 wt% to 2 wt% based on the entire mixture of the coking coal and the tar.
상기 원료탄은 미점탄을 포함한다.The coking coal includes unbaked carbon.
상기 원료탄과 혼합되는 타르로 상기 원료탄을 건류하는 과정에서 발생 된 타르를 회수하여 사용한다.The tar mixed with the coking coal is recovered and used in the process of carbonizing the coking coal.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 점결성이 낮은 석탄 즉, 미점탄을 코크스 제조에 사용한다. 이때, 실시예에서는 미점탄을 함유하는 원료탄에 타르를 첨가하여 점결성 및 장입 밀도를 향상시키며, 타르의 점도를 조절함으로써, 저가의 미점탄을 사용하면서도 고강도의 코크스를 제조할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, coal having a low degree of cohesiveness, that is, unbaked coal is used for producing coke. At this time, in the embodiment, tar is added to the coke containing charcoal to improve the toughness and the charging density, and by controlling the viscosity of the tar, cokes of high strength can be produced while using low cost tin coals.
따라서, 매장량의 한계로 점차 확보가 어려워지고 있는 강점탄을 대체하여 미점탄을 대량 사용하면서, 고강도의 코크스를 제조할 수 있다. 이에, 코크스 제조 원가가 절감되며, 생산성이 향상되는 효과가 있다.Therefore, it is possible to manufacture coke of high strength while using a large amount of tin coals instead of the tin coals, which are becoming difficult to secure gradually due to the limit of the reserves. Thus, the cost of coke making is reduced and the productivity is improved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코크스의 제조 방법을 순차적으로 도시한 순서도
도 2는 발명의 실시예에 따른 코크스의 제조 방법을 순차적 도시한 것으로, 도 1의 원료탄 및 타르의 준비 과정을 보다 구체적으로 나타낸 순서도
도 4는 수분 함유량 및 타르 함유량에 따른 장입 밀도를 나타낸 그래프
도 5는 타르의 첨가량에 따른 열간 강도를 나타낸 그래프
도 6은 타르의 첨가량에 따른 냉간 강도를 나타낸 그래프FIG. 1 is a flow chart sequentially illustrating a method of manufacturing a coke according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing coke according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2,
4 is a graph showing charging densities according to the water content and the tar content
5 is a graph showing the hot strength according to the addition amount of tar
6 is a graph showing the cold strength according to the addition amount of tar
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete and will fully convey the concept of invention to those skilled in the art. It is provided to let you know completely.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코크스의 제조 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다. 도 2는 발명의 실시예에 따른 코크스의 제조 방법을 순차적 도시한 것으로, 도 1의 원료탄 및 타르의 준비 과정을 보다 구체적으로 나타낸 순서도 이다.
1 is a flowchart sequentially illustrating a method of manufacturing a coke according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of preparing coke according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 코크스의 제조 방법은 원료탄을 준비하는 과정(S100), 타르를 준비하는 과정(S200), 원료탄과 타르를 혼합하는 과정(S300) 및 원료탄과 타르가 혼합된 혼합물을 코크스 오븐에 장입하고, 이를 건류하여 코크스를 제조하는 과정(S400)을 포함한다. 이후, 별도로 도시되지는 않았지만 코크스 오븐으로부터 제조된 코크스를 압출하고, 압출된 적열 코크스를 습식이나 질소 냉각 방법으로 소화시키는 과정을 포함한다Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a coke according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a coke (S100), preparing tar (S200), mixing coke and tar (S300) (S400), charging the mixed mixture into a coke oven, and drying the mixed mixture to produce a coke (S400). Thereafter, the process includes extruding the coke produced from the coke oven, though not separately shown, and digesting the extruded gaseous coke by a wet or nitrogen cooling method
여기서, 원료탄을 준비하는 과정(S100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 코크스를 제조하는데 사용될 원료탄을 마련하는 과정(S110), 원료탄을 파쇄하는 과정(S120) 및 원료탄의 수분 함유량을 조절하는 과정(S130)을 포함한다. 또한, 타르를 준비하는 과정(S100)은 타르를 마련하는 과정(S210) 및 타르의 온도를 조절하는 과정(S220)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the step of preparing the coke (S100) comprises the steps of preparing a coke to be used for producing the coke (S110), crushing the coke (S120) and adjusting the moisture content of the coke (S130). In addition, the process of preparing tar (S100) includes a process of preparing tar (S210) and a process of controlling temperature of tar (S220).
하기에서는 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a coke according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
원료탄과 타르를 혼합하기에 앞서, 원료탄을 준비하는 과정(S100)과 타르를 준비하는 과정(S200)을 거친다. 원료탄 및 타르를 준비하는 과정(S200, S300)은 고강도의 코크스를 제조하기 위해 원료탄과 타르의 혼합 전에, 상기 원료탄과 타르에 실시되는 전 처리 과정들을 포함한다.Prior to mixing the raw coal and the tar, a process (S100) for preparing the raw coal and a process (S200) for preparing the tar are performed. The steps (S200, S300) for preparing the coking coal and the tar include the pretreatment processes performed on the coking coal and the tar before the mixing of the coking coal and the tar to produce a high strength coke.
먼저, 원료탄을 준비하는 과정(S100)을 설명한다. 작업장의 야드(Yard)에는 코크스를 제조하기 위한 여러 종류 예컨대 10 ~ 13 종류의 석탄 즉, 원료탄이 적재되어 있다. 여기서 여러 종의 원료탄들은 서로 다른 조성 또는 점결성을 가지고 있으며, 점결도에 따라 점결성이 높은 원료탄인 강점탄과 점결성이 낮은 원료탄인 미점탄으로 나누어진다. 그리고, 강점탄과 미점탄을 포함하는 여러 종의 원료탄을 혼합하여 배합탄으로 제조하며, 실시예에서는 배합탄 전체에 대해 미점탄의 함유량이 강점탄의 함유량에 비해 높도록 배합한다.First, a process (S100) of preparing a raw coal is described. In the yard of the workplace, various kinds, for example, 10 to 13 types of coal, that is, coking coal, are loaded for producing coke. Here, the cokes of different species have different compositions or degrees of cohesion, and they are classified into strong coals, which are highly cohesive and coarse coals, which are low cohesion, depending on the degree of cohesion. In addition, according to the embodiment, the content of the tin-free carbon is higher than the content of the tin coals in the mixed carbon.
여러 종(species)(또는 복수 종)의 원료탄이 야드에 적재되어 있는 동안에, 각각의 적재 원료탄에 물을 살수하여 상기 원료탄이 소정의 수분을 함유하도록 한다. 이후, 원료탄 각각을 파쇄(S120)하여 그 입도의 크기가 10mm가 되도록 하며, 이 중 3mm 이하의 입도를 가지는 입자의 분율이 80% 내지 90%가 되도록 파쇄하는 것이 바람직하다. 이는, 파쇄된 원료탄이 코크스 오븐 내에 장입될 시에, 그 장입 밀도와 유동도를 향상시키기 위함이다. 예를 들어, 파쇄된 원료탄의 입도가 10mm를 초과하는 경우, 입자와 입자 사이의 공극이 너무 커, 코크스 오븐 내로 장입 시에 장입 밀도가 낮으며, 이로 인해 유동성이 저하될 수 있다. 따라서, 실시예에서는 각 석탄을 파쇄하여, 상기 석탄의 입도가 10mm 이하가 되도록 한다.While several species (or plural species) of coke are loaded on the yard, water is sprinkled on each coke to make the coke contain a predetermined amount of water. Thereafter, each of the raw materials is crushed (S120) so that the particle size is 10 mm, and the particles are crushed so that the fraction of particles having a particle size of 3 mm or less is 80% to 90%. This is to improve the charging density and fluidity of the crushed coke oven when it is charged into the coke oven. For example, when the particle size of the crushed coke is more than 10 mm, the voids between the particles and the particles are too large and the charging density is low when charged into the coke oven, which may cause the fluidity to deteriorate. Therefore, in the embodiment, each coal is crushed to make the particle size of the
각 원료탄들의 파쇄가 종료되면, 소정의 온도로 열처리하여 건조하며, 건조 과정에서 수분 함유량을 조절한다(S130). 실시예에서는 원료탄에 대해 수분이 6wt% 내지 10wt%가 포함되도록 조절한다. 이러한 수분 함유량의 조절은 타르 첨가 시에 원료탄 입자의 흐름성을 향상시켜, 원료탄 입자의 공극을 감소시킴으로써, 장입 밀도를 증가시키기 위함이다. 한편, 수분의 함유량이 6wt% 미만인 경우, 원료탄에 함유되어 있는 수분이 너무 작아, 타르 첨가 시에 원료탄 입자의 흐름성 및 장입 밀도가 좋지 않은 문제가 있다. 반대로, 수분의 함유량이 10wt%를 초과하는 경우, 흐름성이 과도하게 향상되어 원료탄을 이동시켜 호퍼, 벨트, 슈트 등으로 공급하기가 용이하지 않은 문제가 있다. 따라서, 실시예에서는 각 원료탄에 함유되는 수분의 함유량이 6wt% 내지 10wt%가 되도록 한다.After the crushing of each coke is finished, the coke is heat-treated at a predetermined temperature and dried, and the moisture content is controlled in the drying process (S 130). In the embodiment, moisture is adjusted to 6 wt% to 10 wt% with respect to the coke. Such control of the moisture content is intended to improve the flowability of the cerium particles at the time of adding tar and to reduce the voids of the cerium particles, thereby increasing the charging density. On the other hand, when the content of water is less than 6 wt%, the moisture contained in the raw coal is too small, and there is a problem that the flowability and the charging density of the coal particles are poor at the time of adding the tar. On the other hand, when the content of water exceeds 10 wt%, the flowability is excessively improved, and there is a problem that it is not easy to supply the raw coal to a hopper, a belt, a chute, or the like. Therefore, in the embodiment, the content of water contained in each coking coal is set to 6 wt% to 10 wt%.
코크스 제조에 참여할 여러 종의 원료탄 각각이 건조 과정을 거쳐 수분 함유량 이 조절되면, 복수의 호퍼(hopper) 각각에 원료탄을 저장한다. 그리고, 일정한 품질의 코크스를 제조하기 위해 각 탄종별 배합비를 계산하고, 배합비를 바탕으로 각 호퍼로부터 탄종별 일정량의 원료탄을 배출하여 벨트 상에 적재한다. 이에, 각 원료탄들은 벨트를 타고 이동하다가, 벨트의 이동 경로 상에 위치하는 슈트를 거치면서 혼합되며, 이렇게 복수 종의 원료탄들이 혼합된 것이 배합탄이다.When the moisture content of each of the various kinds of coke to be involved in the coke production is controlled through the drying process, the coke is stored in each of the plurality of hoppers. In order to produce coke of a certain quality, the blending ratio of each coal type is calculated, and a certain amount of coking coal is discharged from each hopper on the basis of the blending ratio, and is loaded on the belt. Each of the cokes moves along a belt and is mixed while passing through a chute located on a moving path of the belt. Thus, a mixture of plural kinds of cokes is mixed.
상술한 바와 같이, 복수 종의 원료탄들이 혼합된 것을 배합탄이라 하나, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 복수 종의 원료탄들이 혼합된 것을 원료탄이라 명명한다.As described above, a mixture of plural kinds of raw coal is referred to as a coal blend, and hereinafter, plural kinds of raw coals are mixed as raw coal for convenience of description.
한편, 일반적인 코크스 제조 공정에서 코크스 오븐 내에서 원료탄이 건류되면, 이때 원료탄의 건류로 인한 가스(즉, 코크스 오븐 가스(COG)), 타르 및 조경유가 생산된다. 이 중, 원료탄 건류 시에 생성되는 타르는 90% 이상이 탄소로 구성되어 있으며, 이 중 대부분이 방향족 화합물 형태로 존재한다. 따라서, 원료탄에 타르를 혼합시키면, 원료탄 입자의 젖음성이 향상되고, 방향족 화합물의 화학적 구조로 인해 원료탄 입자의 결합에 기여하는 바인더 역할을 한다. 또한, 원료탄의 열분해를 지연시켜, 생성되는 코크스의 구조 배열 향상으로 코크스 품질을 향상시킨다. 따라서, 본 발명에서는 원료탄에 타르를 첨가하여 코크스를 제조한다.
On the other hand, when the coke oven is dry in the coke oven in the general coke making process, gas (i.e., coke oven gas (COG)), tar and landscape oil are produced due to the carbonization of the coke oven. Among them, more than 90% of the tar produced at the time of carbonitriding is composed of carbon, and most of the tar exists in the form of an aromatic compound. Therefore, when tar is mixed with the raw coal, the wettability of the coarse carbon particles is improved, and the binder acts as a binder contributing to the bonding of the coarse carbon particles due to the chemical structure of the aromatic compound. Further, the pyrolysis of the coke is delayed, and the coke quality is improved by improving the structure arrangement of the produced coke. Accordingly, in the present invention, coke is produced by adding tar to the raw coal.
이하, 타르를 준비하는 과정(200)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the process 200 for preparing tar will be described in detail.
실시예에서 타르를 준비하는 과정(S200) 중에 타르를 마련하는 과정(S210)은 코크스 오븐에서 원료탄의 건류 시에 발생되는 부산물인 타르를 회수하고, 이를 액상화하는 과정을 포함한다. 액상화된 타르는 별도로 마련된 저장 탱크에 저장되며, 이후, 저장 탱크 내의 타르의 온도를 조절하여(S220), 50cP 이하의 점도를 유지하도록 한다. 예를 들어, 저장 탱크 외부 또는 내부를 가열하여, 상기 저장 탱크 내부에 수용된 타르가 40℃ 이상이 되도록 하여, 50cP 이하의 점도를 유지시킨다. 이러한 점도의 조절은 타르와 원료탄의 혼합 시에 상기 타르가 원료탄 표면에 잘 혼합되도록 하기 위함이다. 예를 들어, 타르의 점도가 50cP를 초과하는 경우, 점도가 너무 높아 타르와 원료탄 간의 혼합이 용이하지 않은 문제가 있다. 따라서, 실시예에서는 타르의 온도를 40℃ 이상이 되도록 하여, 50cP 이하의 점도로 유지시킨다.In the step S210 of preparing the tar in the step S200 of preparing the tar in the embodiment, the tar is recovered and liquefied as a by-product generated in the coke oven during the carbonization of the coking oven. The liquefied tar is stored in a separate storage tank, and then the temperature of the tar in the storage tank is adjusted (S220) to maintain a viscosity of 50 cP or less. For example, the outside or inside of the storage tank is heated so that the tar contained in the storage tank is maintained at 40 ° C or higher, thereby maintaining a viscosity of 50 cP or lower. This adjustment of the viscosity is intended to allow the tar to be well mixed on the surface of the raw coal when the tar and coking coal are mixed. For example, when the viscosity of the tar exceeds 50 cP, there is a problem that mixing of tar and coking coal is not easy because the viscosity is too high. Therefore, in the embodiment, the temperature of the tar is kept at 40 DEG C or higher, and the viscosity is maintained at 50 cP or lower.
원료탄의 파쇄, 수분 함유량 조절 과정을 거친 여러 종의 원료탄이 혼합된 배합탄과 타르가 준비되면, 준비된 원료탄들 즉, 배합탄과 타르를 혼합기에 장입하고, 혼합한다(S300). 여기서, 혼합기는 예컨대, 원료탄과 타르를 수용하는 용기, 용기 내로 장입되도록 설치되며 회전 가능한 블레이드를 포함할 수 있다. 이에, 블레이드가 회전하면 용기 내에 수용된 원료탄과 타르가 혼합된다. 물론 혼합기는 상기에서 서술한 블레이드를 가지는 구조에 한정되지 않고, 원료탄과 타르를 혼합시킬 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다.When the mixed coal and tar mixed with various kinds of raw coal after the crushing and moisture content adjustment process of the coke are prepared, the prepared coke, that is, the combination coal and tar are charged into the mixer and mixed (S300). Here, the mixer may include, for example, a container for containing coke and tar, and a rotatable blade installed to be charged into the container. Thus, when the blade rotates, the coal and tar contained in the container are mixed. Of course, the mixer is not limited to the structure having the above-described blades, and various means capable of mixing the tar and the tar can be used.
원료탄과 타르의 혼합 시에, 상기 원료탄과 타르가 혼합된 혼합물 전체를 기준으로 타르의 함유량이 0wt% 초과, 3wt% 이하, 보다 바람직하게는 1wt% 내지 2wt%가 되도록 한다. 이는 타르를 3wt% 이하로 첨가함으로써, 원료탄의 유동도가 향상되고 코크스 오븐에 장입 시에 장입 밀도가 증가하며, 코크스의 조직이 치밀해지고, 기공율이 감소되어, 열간 강도 및 냉간 강도가 증가하기 때문이다. The content of tar is more than 0 wt% and not more than 3 wt%, more preferably, 1 wt% to 2 wt% based on the whole mixture of the coking coal and tar at the time of mixing the coking coal and tar. This is because the addition of less than 3wt% of tar improves the fluidity of the coke oven and increases the charging density at the time of charging into the coke oven, the structure of the coke becomes dense, the porosity decreases, and the hot strength and cold strength increase to be.
한편, 예를 들어 타르를 첨가하지 않을 경우(0wt%), 원료탄의 유동도가 낮아 장입 밀도가 낮으며, 코크스의 조직이 치밀하지 못하고, 기공율이 높아 열간 강도 및 냉간 강도가 낮은 문제가 있다. 반대로, 타르가 3wt%를 초과하도록 함유하는 경우, 타르가 첨가된 양만큼의 효과가 크지 않으며, 이에 불필요하게 타르가 많이 소요되는 문제가 있다. 따라서, 실시예에서는 원료탄과 타르가 혼합된 혼합물 전체를 기준으로 타르의 함유량이 3wt% 이하가 되도록 한다.On the other hand, for example, when tar is not added (0 wt%), there is a problem of low charging density due to low fluidity of coking coal, low density of coke, high porosity and low hot strength and cold strength. On the other hand, when the content of tar is more than 3 wt%, the effect of adding tar is not large and the tar is unnecessarily consumed. Therefore, in the embodiment, the content of tar is made to be 3 wt% or less based on the whole mixture of coking coal and tar.
이와 같이 타르와 원료탄이 혼합되면, 혼합물을 콜빈(Coal bin)으로 장입하고, 콜빈으로부터 일정량의 혼합물을 장입차로 불출하여, 코크스 오븐에 장입 한다. 이후, 코크스 오븐 내에서 혼합물을 건류하여 코크스가 제조되며, 제조된 코크스는 압출된다. 그리고, 압출된 코크스는 습식이나 질소 냉각에 의해 소화된다.
When tar and coking coal are mixed in this way, the mixture is charged into a coal bin, a certain amount of mixture is discharged from the coalbin as a charge, and charged into the coke oven. Thereafter, the mixture is dried in a coke oven to produce a coke, and the coke produced is extruded. The extruded coke is extinguished by wet or nitrogen cooling.
표 1은 제 1 내지 제 3 비교예 및 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 배합탄의 유동도를 나타낸 표이다. 여기서, 제 1 내지 제 3 비교예는 배합탄에 첨가제로 타르를 사용하지 않는 경우이고, 제 1 내지 제 3 실시예는 배합탄에 타르를 혼합한 경우이다. 여기서 제 1 내지 제 3 실시예에서 배합탄과 타르가 혼합된 혼합물 전체에 대해 타르의 함유량은 3wt% 이다. 그리고, 상술한 바와 같이 배합탄은 복수 종의 원료탄이 혼합된 것으로, 제 1 원료탄, 제 2 원료탄 및 제 3 원료탄 각각은 혼합된 탄종 또는 배합 비율이 서로 다르다. 또한, 제 1 내지 제 3 배합탄 각각은 상술한 바와 같이, 복수 종의 원료탄이 혼합되어 있으며, 미점탄의 함유량이 강점탄의 함유량에 비해 높도록 배합되어 있다.Table 1 is a table showing the degree of flow of the blend according to the first to third comparative examples and the first to third embodiments. Here, the first to third comparative examples are cases where tar is not used as an additive in the blend, and the first to third examples are cases where tar is blended in the blend. Here, in the first to third embodiments, the content of tar is 3 wt% with respect to the whole mixture in which the blend coal and tar are mixed. As described above, the compounded carbon is a mixture of plural types of cyanogen, and the first cyan, the second cyan, and the third cyan are mixed with each other and the mixing ratios are different from each other. As described above, each of the first to third compounded coals is mixed with a plurality of kinds of coking coal, and the content of the untreated carbon is higher than the content of the strong carbon.
[℃]Maximum flow temperature (MFT)
[° C]
[cP]Maximum Flow (MF)
[cP]
[℃]
The solidification starting temperature (SLT)
[° C]
[℃]
Flow temperature range (GR)
[° C]
: 제 1 배합탄 + 타르 0 wt%First Comparative Example
: First compounding tar +
: 제 1 배합탄 + 타르 3 wt%First embodiment
: 1st blend +
: 제 2 배합탄 + 타르 0 wt%2nd comparative example
: The second blend +
: 제 2 배합탄 + 타르 3 wt%Second embodiment
: The second combination tar +
: 제 3 배합탄 + 타르 0 wt%Comparative Example 3
: Third compound tar +
: 제 3 배합탄 + 타르 3 wt%Third Embodiment
: Third blend +
표 1을 참조하면, 배합탄에 타르를 첨가하는 경우(제 1 내지 제 3 실시예), 그렇지 않은 경우의 배합탄(제 1 내지 제 3 비교예)에 비해 최고 유동도(MF)가 높으며, 유동 온도 범위(GR) 또한 넓다. 이로부터 배합탄에 타르를 첨가하면, 배합탄의 점결성이 향상됨을 알 수 있다. 점결성의 향상은 원료탄 즉, 석탄이 상호 결합하는 성질이 강해지기 때문에, 강도가 향상되는 효과가 있다.
Referring to Table 1, the maximum degree of flow (MF) is higher than that of the blended carbon (first to third comparative examples) when tar is added to the blend (Examples 1 to 3) The flow temperature range (GR) is also wide. From this, it can be seen that the addition of tar to the blend enhances the integrity of the blend. The improvement in the degree of cohesion has the effect of enhancing the strength because the properties of the coking coal, i.e., coal, are enhanced.
도 3은 타르의 온도에 따른 점도를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the viscosity of tar according to temperature.
원료탄에 타르를 첨가하여 상기 타르가 원료탄 표면에 잘 혼합되도록 하기 위해서는, 타르의 점도가 중요한 요인이 된다. 타르의 점도가 너무 높으면 원료탄과 타르의 혼합이 용이하지 않다. 도 3을 참조하면, 타르의 온도가 증가함에 따라 점도가 감소한다. 타르의 온도가 30℃ 이하일 경우 점도가 150cP 이상으로 높으며, 특히 타르의 온도가 20℃일 경우 점도가 약 800cP로 매우 높다. 그리고, 타르의 온도가 40℃ 이상에서는 점도가 50cP 이하로 유지됨을 알 수 있다. 타르와 원료탄이 용이하게 혼합되기 위해서는 상기 타르의 점도가 50cP 이하가 되는 것이 효과적이다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 타르의 온도가 40℃ 이상의 온도로 증가 됨에 따라 점도가 감소 되나, 그 감소 기울기가 낮으며, 그 기울기를 보아 90℃를 초과하는 온도 범위에서는 90℃ 일 때의 점도와 차이가 거의 나지 않을 것으로 예측할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 타르의 온도가 40℃ 이상이 되도록 하고, 보다 바람직하게는 불필요한 전력 사용을 줄이기 위해 타르의 온도는 40℃ 내지 90℃ 이하가 되도록 조절한다. 이러한 타르의 온도 조절은 상기 타르가 저장되는 저장 탱크를 가열하는 방법으로 조절할 수 있다.In order to add tar to the coke to allow the tar to mix well with the surface of the coke, the viscosity of the tar is an important factor. If the viscosity of the tar is too high, it is not easy to mix the tar and tar. Referring to FIG. 3, as the temperature of the tar increases, the viscosity decreases. When the temperature of the tar is 30 ° C or less, the viscosity is as high as 150 cP or more. Especially, when the temperature of the tar is 20 ° C, the viscosity is as high as about 800 cP. When the temperature of the tar is 40 ° C or higher, the viscosity is maintained at 50 cP or lower. In order for tar and coke to be easily mixed, it is effective that the viscosity of the tar is 50 cP or less. As shown in FIG. 3, as the temperature of the tar increases to a temperature of 40 ° C or higher, the viscosity decreases, but the slope of the decrease is low. When the temperature is higher than 90 ° C, It can be predicted that there will be little difference in viscosity. Accordingly, in the present invention, the temperature of the tar is controlled to be 40 ° C or higher, and more preferably, the temperature of the tar is controlled to be 40 ° C to 90 ° C or less in order to reduce unnecessary power consumption. Such temperature control of the tar can be controlled by heating the storage tank in which the tar is stored.
도 4는 수분 함유량 및 타르 함유량에 따른 장입 밀도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing charging densities depending on the water content and the tar content.
도 4를 참조하면, 수분 함유량이 10wt%인 습탄과 수분 함유량이 6wt%에 대해 타르의 첨가량이 증가할수록 장입 밀도가 증가한다. Referring to FIG. 4, the charging density increases as the amount of additive tar increases with respect to 6 wt% of moisture content and 10 wt% moisture content.
이는, 타르 첨가로 인해 원료탄 입자의 흐름성(flow ability)이 향상되어, 원료탄 입자 간의 공극이 줄어들었기 때문이다. 그런데, 수분 함유량이 2 wt%인 경우 타르 첨가량 증가에 따른 장입 밀도의 증가 효과가 미미하다. 이는, 원료탄 자체가 가지고 있는 수분의 함유량이 너무 낮아, 석탄 입자의 흐름성이 낮기 때문이다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 원료탄에 함유되어 있는 수분 함유량이 6 내지 10 wt%가 되도록 한다. 이에, 원료탄의 장입 밀도가 향상되며, 이로 인해 강도가 향상된다. 이러한 수분 함유량의 조절은 상술한 바와 같이, 야드에 적재되어 물이 살수된 석탄을 파쇄한 후, 열처리를 통한 건조 과정을 통해 조절할 수 있다.This is because the flow ability of the raw coal particles was improved due to the addition of tar, and the voids between the raw coal particles were reduced. However, when the water content is 2 wt%, the effect of increasing the loading density according to the tar addition amount is insignificant. This is because the water content of the raw coal itself is too low and the flowability of the coal particles is low. Therefore, in the embodiment of the present invention, the content of water contained in the coke is set to 6 to 10 wt%. Therefore, the charging density of the coking coal is improved, thereby improving the strength. As described above, the control of the moisture content can be controlled through the drying process through heat treatment after crushing the water-loaded coal loaded on the yard.
도 5는 타르의 첨가량에 따른 열간 강도를 나타낸 그래프이며, 수분 함유량이 2 wt%, 6 wt%, 10 wt%일 때 각각을 나타내었다. 열간 강도는 20mm 코크스 시료 200g을 1100℃에서 2시간 동안 CO2 분위기에서 반응시키고, 드럼에서 600회 회전 한 후, 10mm 이상 입도의 코크스 무게비로 측정하였다.FIG. 5 is a graph showing the hot strength according to the addition amount of tar, and is shown when the moisture content is 2 wt%, 6 wt%, and 10 wt%, respectively. The hot strength was measured by reacting 200 g of a 20 mm coke sample at 1100 캜 for 2 hours in a CO 2 atmosphere, rotating the
도 5를 참조하면, 타르 첨가량이 증가함에 따라 코크스의 열간 강도는 선형적으로 증가하는 특성을 보인다. 이는, 첨가된 타르가 열분해 되어 가스와 타르로 배출되고, 코크스의 조직이 치밀해지며, 기공율이 낮아져 코크스화된 이후에 이산화 탄소(CO2) 반응성이 감소하기 때문이다.Referring to FIG. 5, as the amount of added tar increases, the hot strength of the coke increases linearly. This is because the added tar is pyrolyzed and discharged to gas and tar, the texture of the coke becomes dense, the porosity is lowered, and the carbon dioxide (CO 2 ) reactivity decreases after coking.
도 6은 타르의 첨가량에 따른 냉간 강도를 나타낸 그래프이며, 수분 함유량이 2wt%, 6wt%, 10wt%일 때 각각을 나타내었다. 냉간 강도는 코크스 10kg을 직경 1.5m 드럼에서 150회 회전한 후, 15mm 이상 입도의 코크스 무게비로 측정하였다.FIG. 6 is a graph showing the cold strength according to the addition amount of tar, and is shown when the moisture content is 2 wt%, 6 wt%, and 10 wt%, respectively. The cold strength was measured in a coke weight ratio of 15 mm or more after rotating 10 kg of coke 150 times in a drum of 1.5 m diameter.
도 6을 참조하면, 타르 첨가량이 증가함에 따라 코크스 냉간 강도가 선형적으로 증가함을 알 수 있다. 이는, 타르를 첨가함으로써, 원료탄의 유동도가 향상되고, 장입 밀도가 증가 되었기 때문이다. 그런데, 타르의 첨가량이 2wt% 이상인 범위에서는 타르 첨가량 증가에 따른 냉간 강도의 향상 효과가 1wt% 이상, 2wt% 이하의 범위에 비해 미미하다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 원료탄에 첨가되는 타르의 첨가량이 3wt% 이하, 보다 바람직하게는 1wt% 내지 2wt%가 되도록 한다.Referring to FIG. 6, it can be seen that the coke cold strength linearly increases as the amount of tar added increases. This is because, by adding tar, the degree of flow of the raw coal is improved and the charging density is increased. However, in the range where the addition amount of tar is 2 wt% or more, the improvement effect of the cold strength according to the increase of the amount of added tar is less than the range of 1 wt% to 2 wt%. Therefore, in the embodiment of the present invention, the added amount of tar added to the coke is 3 wt% or less, more preferably 1 wt% to 2 wt%.
상기에서는 배합탄에 미점탄과 강점탄이 혼합되며, 미점탄의 함유량이 강점탄의 함유량에 비해 많도록 배합한 것을 예를 들어 설명하였다. 하지만 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 방법은 미점탄 만을 사용하거나, 강점탄 만을 사용하는 경우에도 적용될 수 있다.
In the above description, blending is carried out by blending tannin and tannic coals in blended tannins and blending tannin coarser tannin with a content higher than that of tannic coals. However, the coke production method according to an embodiment of the present invention may be applied to using only coking coal or using only coking coal.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 점결성이 낮은 석탄 즉, 미점탄을 코크스 제조에 사용한다. 이때, 실시예에서는 미점탄에 타르를 첨가하여 점결성 및 장입 밀도를 향상시키며, 타르의 점도가 50cpP 이하가 되도록 조절함으로써, 저가의 미점탄을 사용하면서도 고강도의 코크스를 제조할 수 있도록 한다. 따라서, 매장량의 한계로 점차 확보가 어려워지고 있는 강점탄을 대체하여 미점탄을 사용하면서, 고강도의 코크스를 제조할 수 있다. 이에, 코크스 제조 원가가 절감되며, 생산성이 향상되는 효과가 있다.
As described above, in the present invention, coal having a low degree of cohesion, that is, untreated carbon is used for the production of coke. In this embodiment, tar is added to the tin-free coal to improve the toughness and charging density, and the viscosity of the tar is controlled to be 50 cPP or less, so that a cokes of high strength can be produced while using low cost tin coals. Therefore, it is possible to manufacture coke of high strength while using unripe coal instead of strong carbon which is gradually getting harder due to the limit of reserves. Thus, the cost of coke making is reduced and the productivity is improved.
S100: 원료탄 준비 S200: 타르 준비
S300: 원료탄과 타르 혼합S100: Preparation of raw coal S200: Preparation of tar
S300: Mixture of coking coal and tar
Claims (9)
상기 원료탄과 타르를 혼합하는 과정;
상기 타르가 혼합된 원료탄을 건류시켜, 코크스를 제조하는 과정을 포함하고,
상기 원료탄과 타르가 혼합된 혼합물 전체를 기준으로, 상기 타르가 3wt% 이하로 함유되도록 혼합하는 코크스 제조 방법.The process of preparing coking coal and tar;
Mixing the raw coal and tar;
And carbonizing the raw coke mixed with the tar to produce a coke,
Based on the entire mixture of the raw coal and the tar, the coke production method for mixing so that the tar is contained in 3wt% or less.
상기 원료탄을 준비하는 과정에 있어서,
상기 원료탄을 파쇄하는 과정을 포함하고, 상기 원료탄의 입도가 10mm 이하가 되도록 파쇄하는 코크스 제조 방법.The method according to claim 1,
In the preparation of the coke,
And crushing the raw coke to obtain a coke having a particle size of 10 mm or less.
상기 파쇄된 원료탄 전체를 기준으로, 3mm 이하의 입도를 가지는 입자가 80% 내지 90%가 되도록 파쇄하는 코크스 제조 방법.The method according to claim 2,
And crushing the crushed coke so that particles having a particle size of 3 mm or less are 80% to 90% based on the whole crushed coke.
상기 원료탄을 준비하는 과정에 있어서,
상기 원료탄에 함유된 수분 함유량이 6wt% 내지 10wt%가 되도록 처리하는 과정을 포함하는 코크스 제조 방법.The method according to claim 1,
In the preparation of the coke,
Coke manufacturing method comprising the step of treating so that the moisture content contained in the raw coal is 6wt% to 10wt%.
상기 타르를 준비하는 과정에 있어서,
상기 타르의 점도가 50cP 이하가 되도록 하는 코크스 제조 방법.The method according to claim 1,
In the process of preparing the tar,
The coke production method to make the viscosity of the tar is 50 cP or less.
상기 타르를 준비하는 과정에 있어서,
상기 타르의 온도가 40℃ 이상이 되도록 조절하는 과정을 포함하는 코크스 제조 방법.The method of claim 5,
In the process of preparing the tar,
And adjusting the temperature of the tar to be 40 ° C or higher.
상기 원료탄과 타르가 혼합된 혼합물 전체를 기준으로, 상기 타르가 1wt% 내지 2wt% 함유되도록 혼합하는 코크스 제조 방법.The method according to claim 1,
Based on the entire mixture of the raw coal and tar, the coke production method for mixing so that the tar is contained 1wt% to 2wt%.
상기 원료탄은 미점탄을 포함하는 코크스 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the raw coke contains untreated carbon.
상기 원료탄과 혼합되는 타르로 상기 원료탄을 건류하는 과정에서 발생 된 타르를 회수하여 사용하는 코크스 제조 방법.The method according to any one of claims 1 to 7,
The coke production method for recovering and using the tar generated in the process of carbonizing the raw coal with the tar mixed with the raw coal.
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