KR20140144738A - 브리켓 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20140144738A
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하도 헤크만
로베르트 밀너
요한 부름
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지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 스팀을 도입하면서 탄소 담체(2)를 바인더 시스템(3)과 함께 혼합하고 얻어진 혼합물을 가압하여 브리켓들을 수득하는, 탄소 담체들(2)을 함유한 브리켓을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본원에서, 혼합 전에 탄소 담체들(2)을 건조시키는 단계, 혼합 전에 바인더 시스템과 혼합될 탄소 담체들(2)의 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계, 가압 후에 브리켓들을 열처리하는 단계들 중 적어도 하나가 과열된 스팀의 직접적인 또는 간접적인 상호작용에 의해서 수행된다. 여기서 얻어진 폐스팀은 혼합 동안에 도입되는 스팀의 적어도 일부로서 사용된다. 이러한 방법을 수행하기 위한 장치는 스팀과의 직접적인 또는 간접적인 상호작용을 위한 장치를 갖는데, 이로부터 폐스팀 도관은 혼합 디바이스로 직접적으로 또는 간접적으로 연결되고 이어진다.

Description

브리켓 제조 방법 및 장치 {PROCESS AND APPARATUS FOR BRIQUETTE PRODUCTION}
본 발명은 스팀(steam)을 도입하면서 탄소 담체들을 바인더 시스템(binder system)과 함께 혼합하고, 얻어진 혼합물을 가압하여 브리켓(briquette)들을 형성하는, 탄소 담체들을 함유한 브리켓을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래에, 무연탄 브리켓화(hard coal briquetting)는 가정용 석탄(domestic coal)으로서 또는 산업용 화격자 연소(industrial grate firing)에서 사용하기 위해 미분탄(fine coal)으로부터 덩어리 형태의 탄소 담체(lumpy carbon carrier)들을 제조하는데 주로 사용되었다. 결과적으로, 무연탄 브리켓화를 위한 여러 공정들이 알려져 있다. 무연탄 브리켓화는 액체 선철(liquid pig iron)의 생산을 위한 COREX®/FINEX® 공정에 대하여 매우 중요한데, 왜냐하면 이러한 공정들이 덩어리 형태의 탄소에 의해 고정층이 생성되는 고정층 공정을 기반으로 한 것이기 때문이다.
또한, 기술 용어 용융-환원(melt-reduction) 공정으로 알려진 이러한 공정 동안에, 덩어리 형태의 탄소 담체들은 사전 환원된 철 담체들과 함께 충전되고, 소위 용융 기화기(melt-down gasifier)의 고정층 표면 상에서 혼합된다. 용융 기화기에서, 사전 환원된 철 담체들은 완전히 환원되며, 용융된 선철 및 용융된 슬래그(slag)가 형성되며, 이는 가끔 유출물(run-off)로부터 얻어진다. 용융 공정을 위한 열은 산소를 이용한 덩어리 형태의 탄소 담체들의 가스화에 의해 제공된다. 이에 의해 형성되는 고온 가스들은 열의 방출과 함께 고정층을 관통하고, 고정층 표면에서 고정층을 이탈한다. 고온 가스들과는 반대 방향으로, 용융된 선철 및 용융된 슬래그는 고정층에 스며들고 이의 가장 하부 영역, 소위 배수조(sump tank)에 축적된다. 이러한 공정들은 고정층 표면 상에 충전되는 동안 덩어리 형태의 탄소 담체들의 과립화(granulation), 및 고정층 표면 상에서 또는 고정층에서 우세한 조건들 하에서의 덩어리 형태의 탄소 담체들의 입자 안정성에 의해 결정되는, 고정층의 충분한 침투성(permeability)을 요구한다. 이에 따라, 고정층 표면 상에 충전되는 동안에, 덩어리 형태의 탄소 담체들의 과립화는 충분히 높은 굵은 입자 함량, 및 보다 작은 크기의 입자들의 제한된 함량을 가질 것이다. 스크리닝(screening)에 의해 탄소 담체들에 대한 원재료로부터 확립된 충전된 덩어리 형태의 탄소 담체들에 대한 적합한 과립화는 기계적 응력으로 인하여 고정층 표면 상에 충전하기 위해 조작하는 동안에 실질적으로 파괴되지 않아야 한다. 또한, 고정층 표면 상에서 또는 고정층에서 우세한 조건들 하에서 덩어리 형태의 탄소 담체들의 과립화는 충분히 큰 입자 함량 및 보다 작은 크기의 입자들의 제한된 함량을 확보해야 한다. 고정층 표면 상에 충전하기 위한 조작 동안에 이의 과립화의 파괴를 막기 위한 덩어리 형태의 탄소 담체의 능력은 저온에서의 강도로서 지칭되며, 고정층 상에서 또는 고정층에서 우세한 조건들 하에서 이의 과립화의 파괴를 막기 위한 덩어리 형태의 탄소 담체의 능력은 고온 저항(high temperature resistant)으로서 알려져 있다.
액체 선철의 생산을 위한 COREX®/FINEX® 공정 동안에, 탄소 담체로서 무연탄을 사용하는 것이 일반적이다. 상업적으로 입수 가능한 무연탄은 대개 단지 30 내지 70%의, 덩어리 형태의 탄소 담체들로서 직접적으로 충전될 수 있는 굵은 입자들을 함유한다. 브리켓회는 보다 작은 크기의 입자들을 또한 덩어리 형태의 탄소 담체들에 사용할 수 있게 하기 위한 적합한 방법이다. 저온 저항성 및 고온 저항성이 자연적으로 발생하는 성질들인 무연탄의 피스(piece)들을 갖는 경우와는 달리, 브리켓화 동안에, 덩어리 형태의 탄소 담체들을 함유한 브리켓들의 저온 저항성 및 고온 저항성은 사용되는 공정의 특성 및 수행되는 방식의 특징들에 의해 영향을 받을 수 있다.
미국특허번호 제6332911호, WO 200250219호, WO 2004020555호, WO 2005071119호, WO 9901583호 및 WO 2010081620호에는 COREX®/FINEX®와 함께 무연탄 브리켓화 공정들이 기재되어 있다. 이러한 문헌들은 또한 전분 및 폴리머들을 포함하는, 이러한 목적을 위한 복수의 가능한 바인더 시스템들을 밝히고 있다. 밝혀진 구체예들에서, 각 경우에 액체 형태의 바인더들은 브리켓화될 석탄과 혼합된다. 그러나, 고체-과립 내지 분말 밀도(powdery consistency) 존재하는, 전분 및 폴리머들, 특히 PVA는 조작 가능한 액체 바인더를 제조하기 위해, 고비율의 물과 혼합되어야 하는데, 즉 1부의 바인더는 적어도 10부 또는 그 초과의 물과 혼합되어야 한다. 불충분한 물이 첨가되는 경우에, 석탄 중에서 바인더의 균일한 분포를 달성하기가 어렵다. 약간의 응집물들이 형성된다. 이는 바인더의 결합력을 떨어뜨리는데, 이러한 결합력은 이후에 추가 바인더의 사용에 의해 보상되어야 한다. 그러나, 이는 비용의 이유로 바람직하지 않다. 이러한 이유로 바인더 중의 물의 비율을 증가시키는 경우에, 바인더가 석탄 중에 보다 양호하게 분포되지만, 이는 용이하게 브리켓화될 수 없는 매우 습윤의 혼합물을 초래하는데, 왜냐하면 이의 접착성(adhesiveness)으로 인하여, 브리켓 프레스 피드(briquette press feed)에서의 습윤 혼합물이 브릿징(bridging)에 대한 보다 큰 경향을 가지며 이에 따라 브리켓들이 흔히 프레스의 모울드(mold)들에서 점착적이기 때문이다.
그러나, 액체 선철의 제조를 위한 COREX®/FINEX® 공정들에서 브리켓들의 사용은 브리켓화 공정이 브리켓화들의 강도를 최적화시키는 것에 대하여 조절될 뿐만 아니라 액체 선철의 제조를 위해 이용하기 전에 브리켓화들 중에서 수분을 제한하는 것에 대하여 조절되는 것을 요구한다.
US 1121325호에는 또한, 스팀을 동시에 사용하면서 분말 형태의 전분을 석탄과 혼합하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 먼저, 공정의 경제적 효율을 떨어뜨리는 고가의 방식으로 스팀이 제조되어야 한다.
US 3018227A, US 4557733A, US 1871104A호에는 브리켓 생산의 상황에서의 스팀이 기재되어 있지만, 이러한 공정의 다른 단계들로부터의 어떠한 폐스팀도 탄소 담체들과 바인더 시스템을 혼합하는 단계 동안 첨가되지 않는다.
발명의 개요
기술적 과제
본 발명의 목적은 또한 탄소 담체들과 바인더 시스템들을 혼합하기 위해 스팀이 사용될 때에 방법을 경제적으로 수행하게 할 수 있는 브리켓들을 제조하는 방법 및 이를 제조하기 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
기술적 해법
이러한 목적은 스팀을 도입하면서 탄소 담체들을 바인더 시스템과 함께 혼합하고, 얻어진 혼합물을 가압하여 브리켓들을 형성하는, 탄소 담체들을 함유한 브리켓을 제조하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 방법은
- 혼합 전에 탄소 담체들을 건조시키는 단계,
- 혼합 전에 바인더 시스템과 혼합될 탄소 담체들의 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계,
- 가압 후에 브리켓들을 열처리하는 단계로 이루어진 군으로부터의 단계들 중 적어도 하나가 수행되며,
여기서,
- 혼합 전에 탄소 담체들을 건조시키는 단계, 및/또는
- 가압 후 브리켓들을 열처리하는 단계, 및/또는
- 혼합 전에 바인더 시스템과 혼합될 탄소 담체들의 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계가 과열된 스팀과 직접적인 또는 간접적인 상호작용에 의하여 수행되며, 상호작용 동안에 발생한 폐스팀이 혼합 동안에 도입되는 스팀의 적어도 일부로서 사용되는 것을 특징으로 한다.
탄소 담체들은 바람직하게, 시브 분석(sieve analysis)으로 측정하는 경우에, 4 mm 미만의 입자 크기를 갖는 탄소 담체들이다. 이러한 적용에서, 이러한 부류의 탄소 담체들은 또한 미분탄이라 불리워진다.
바람직하게, 탄소 담체들은 석탄, 특히 바람직하게 무연탄이며, 매우 특히 바람직하게 탄소 담체들은 무연탄이다. 탄소 담체들은 또한 코크스, 석유 코크스, 탄소질 분진들(carbonaceous dust), 탄소질 슬러지들(carbonaceous sludge)을 포함할 수 있거나, 이로 이루어질 수 있다. 단일 타입의 탄소 담체, 예를 들어 단일 타입의 석탄 또는 무연탄, 또는 상이한 타입들의 탄소 담체들, 예를 들어 상이한 타입들의 석탄 또는 무연탄의 혼합물들을 사용하는 것이 가능하다. 여기서, 한 타입의 탄소 담체는 한 발생 지점(point of origin)으로부터의 탄소 담체들, 또는 한 등급(one rank)의 탄소 담체들, 예를 들어 단지 야금용 석탄(metallurgical coal) 또는 단지 발전용 석탄(thermal coal)을 의미한다. 여기서, 상이한 타입들의 탄소 담체는 예를 들어, 상이한 발생 지점들로부터의 탄소 담체들, 또는 상이한 등급들을 갖는 탄소 담체들, 또는 예를 들어 야금용 석탄 및 발전용 석탄을 의미하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명에 따른 방법과 관련하여, 탄소 담체들은 브리켓들을 형성하기 위해 가공되는데, 여기서 탄소 담체들은 스팀을 도입하면서 바인더 시스템과 혼합되며, 얻어진 혼합물은 가압되어 브리켓들을 형성한다.
스팀을 사용하기 때문에, 동일한 바인더 시스템을 소비하는 경우에 스팀을 사용하지 않는 공정들과 비교하여 훨씬 더 높은 브리켓들의 강도가 얻어진다. 혼합 동안에 첨가되는 스팀, 또는 이의 품질(quality)을 의미하는 이의 성질들은 예를 들어 혼합물에 도입되는 물의 양에 의하여 또는 도입되는 에너지의 양에 의하여 얻어진 브리켓들의 성질들에 영향을 미친다. 스팀의 단위량 당 에너지 함량 및 수함량에 대한 스팀의 품질은 예를 들어 과열된 스팀에서 과열하는 크기에 의해 또는 습윤 스팀에서 응결의 크기에 의해 설정될 수 있다. 이를 위하여, 상이한 품질의 스팀들을 혼합하는 것이 가능하다. 이러한 혼합물은 또한 첨가되는 스팀의 품질 및/또는 첨가 기간에 의해 브리켓 품질을 최적하는 것에 대하여 설정될 수 있다.
바인더 시스템은 적어도 하나의 바인더, 및 임의적으로 추가 물질들, 예를 들어 바인더용 용매들을 포함한다. 이러한 문맥에서, 바인더는 미세한 분산도를 갖는 고형물들, 예를 들어 분말들을 서로 결합시키는 물질이다. 일 구체예에서, 바인더들은 수난용성 물질(poorly water-soluble substance)들인데, 여기서 수난용성 물질은 20℃에서 완전한 용해를 위해 5 대 1 또는 그 보다 더욱 높은 비율의 물 대 바인더의 중량% 비를 요구하는 물질인 것으로 이해될 것이다. 바인더들에는 예를 들어 전분 또는 폴리비닐 아세테이트, PVA가 있다. 예를 들어, 바인더 시스템으로서 수중에 용해된 전분을 사용하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 방법과 관련하여,
- 혼합 전에 탄소 담체들을 건조시키는 단계,
- 혼합 전에 바인더 시스템과 혼합될 탄소 담체들의 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계,
- 가압 후에 브리켓들을 열처리하는 단계로 이루어진 단계들의 군으로부터의 단계들 중 적어도 하나가 수행된다.
탄소 담체들이 허용 가능한 수분을 갖는 브리켓들을 제조하기 위해 너무 많은 수분을 함유하는 경우에, 본 발명에 따르면, 이러한 것들은 바인더 시스템과 혼합을 일으키기 전에 건조된다. 바람직하게, 수분은 7 질량% 미만 또는 7 질량%의 수함량을 가지며, 특히 바람직하게 수분은 5 질량% 미만 또는 5 질량%의 수함량을 갖는다.
바인더 시스템과 혼합될 탄소 담체들의 온도를 설정하는 것은 브리켓들의 강도 성질들에 영향을 미치게 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면, 임의적으로 혼합 전에, 바인더 시스템과 혼합될 탄소 담체들의 온도는 사전규정된 온도 범위, 즉 요망되는 강도 성질들과 관련하여 선택된 온도 범위로 설정된다.
탄소 담체들의 온도는 초기에 바인더 시스템을 탄소 담체들과 혼합하기 위한 요망되는 온도를 설정하기 위해 스팀으로 공급되어야 하는 열량을 결정한다. 탄소 담체들을 가열시킴으로써 스팀으로부터 얼마나 많은 에너지가 배출되는 지에 따라, 응결(condensation) 다양한 정도로 일어난다. 예를 들어 이러한 응결에 의해 변경되는 혼합물 중의 수분이 사용되는 바인더 시스템의 양에 대한 적절한 비율로 존재하는 경우에, 브리켓들의 강도에 유리하게 영향을 미친다.
본 발명에 따르면, 임의적으로, 하나 이상의 스테이지(stage)에서 일어날 수 있는, 브리켓들의 열처리, 예를 들어 가열(heating up)은 가압 이후에 수행된다. 열처리는 경화(hardening) 측면에서 브리켓들의 강도 성질들에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명에 따르면,
- 혼합 전에 탄소 담체들을 건조시키는 단계,
- 가압 이후에 브리켓들을 열처리하는 단계,
- 혼합 전에 바인더 시스템과 혼합될 탄소 담체들의 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계의 공정 단계들 중 적어도 하나는 과열된 스팀과의 직접적인 또는 간접적인 상호작용에 의하여 수행된다.
직접적인 상호작용의 경우에, 과열된 스팀과 탄소 담체들 또는 브리켓은 물리적으로 접촉되는데, 여기서 열전달이 일어난다.
간접적인 상호작용의 경우에, 과열된 스팀과 탄소 담체들 또는 브리켓은 물리적으로 접촉되지 않으며, 열전달은 예를 들어, 벽을 통해 일어난다.
- 혼합 전에 탄소 담체들을 건조시키는 단계,
- 가압 후에 브리켓들을 열처리하는 단계,
- 혼합 전에 바인더 시스템과 혼합될 탄소 담체들의 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계의 단계들(task) 중 하나 이상을 완료한 후에,
과열된 스팀은 과열된 스팀 보다 더욱 낮은 온도를 갖는 소위 폐스팀(waste steam)을 형성시킨다.
혼합은 배치식 물질 이송 또는 연속 물질 이송과 함께 수행될 수 있다.
열처리는 열 유입, 즉 가열을 의미하지만 열 제거, 즉 냉각을 의미하는 것은 아닌 것으로 이해될 것이다.
본 발명의 유리한 영향들
본 발명에 따르면, 직접적인 또는 간접적인 상호작용 동안 발생하는 폐스팀은 혼합 동안에 도입되는 스팀의 적어도 일부로서 사용된다. 발생하는 폐스팀 전부 또는 이의 일부는 이러한 방식으로 사용될 수 있다. 이는 폐스팀이 가열을 위해 그리고 혼합 동안에 바인더 시스템을 위한 용매로서 효과적이고 그리고 실질적으로 사용되기 때문에 본 방법의 경제적 효율을 증가시킨다.
바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 방법과 관련하여, 바인더 시스템은 탄소 담체들과 고체 상태로, 바람직하게 건조된 상태로 혼합된다. 이는 바인더 시스템을, 예를 들어 점성의 바인더 시스템을 사용하는 경우 보다도 탄소 담체들과 더욱 효율적으로 혼합시킬 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 바인더 시스템은 탄소 담체들과 액체 상태로 혼합되며, 이는 특히 액체 바인더 시스템들을 갖는 경우이다.
다른 구체예에 따르면, 바인더 시스템은 예비 혼합물을 형성하기 위해 제1 혼합 단계에서 탄소 담체들과 혼합되며, 예비 혼합물은 스팀을 도입하면서 제2 혼합 단계로 처리된다. 스팀은 이후에 탄소 담체들과 바인더 시스템의 이미 광범위하게 균질화된 혼합물에 도달한다.
이러한 경우에, 다른 구체예에 따르면, 예비 혼합물의 유입구 온도는 제2 혼합 단계로의 진입 시에 사전규정된 온도 범위로 설정된다. 이는 다시 이미 상기에서 논의된 바와 같이, 얻어진 브리켓들의 성질들에 영향을 미칠 수 있다.
이러한 경우에, 다른 구체예에 따르면, 예비 혼합물의 유입구 온도는 제1 혼합 단계로 공급된 탄소 담체들의 온도를 사전규정된 온도 간격으로 설정함으로써 설정된다. 이후에, 예비 혼합물은 이를 생산하는 혼합 장치에서 추가적으로 가열될 필요가 없으며, 이에 따라 장비의 복잡성을 감소시킨다.
다른 구체예에 따르면, 제2 혼합 단계는
- 배치식 작업을 경우에, 예를 들어 kg 단위의 탄소 담체들의 양, 또는 연속 작업을 경우에, 예를 들어 kg/단위 시간 단위의 탄소 담체들의 질량 흐름,
- 제1 혼합 단계로부터의 탄소 담체들의 유입구 온도 또는 제2 혼합 단계에서의 예비 혼합물의 유입구 온도,
- 제1 혼합 단계로부터의 탄소 담체들의 유입구 수분 또는 예비 혼합물의 유입구 수분,
- 탄소 담체들의 양을 기반으로 한 첨가된 스팀의 양,
- 첨가된 스팀의 압력 및/또는 온도,
- 물의 첨가, 바람직하게 제2 혼합 단계에서의 탄소 담체들의 양에 대한 요망되는 비율의 물 첨가,
- 배치식 작업의 경우에, 예를 들어 kg 단위의 스팀의 양, 또는 연속 작업의 경우에, 예를 들어 kg/단위 시간 단위의 스팀 질량 흐름,
- 스팀 첨가 시간, 바람직하게 0.5 내지 30분, 특히 바람직하게 2 내지 7분의 시간의 구성요소들로 이루어진 군으로부터의 파라미터들 중 적어도 하나를 변경시킴으로써 조정되고/거나 제어된다. 제2 혼합 단계에서의 탄소 담체들의 양을 기반으로 한 첨가된 스팀의 양은 바람직하게 하기 파라미터들 중 하나에 의해 조정된다:
- 배치식 작업의 경우에, 예를 들어 kg 단위의 스팀의 양,
- 연속 작업의 경우에, 예를 들어 kg/단위 시간 단위의 스팀 질량 흐름,
- 배치식 작업의 경우에, 스팀의 첨가 시간, 바람직하게 0.5 내지 30분, 특히 바람직하게 2 내지 7분,
- 연속 작업의 경우에, 제2 혼합 단계에서의 예비 혼합물 및/또는 스팀의 체류 시간.
배치식 작업의 경우에, 제2 혼합 단계에서의 탄소 담체들의 양을 기반으로 한 첨가된 스팀의 양이 스팀의 첨가 시간 동안 조정되는 경우에, 이는 이러한 시간에 우세한 스팀 질량 흐름을 인식하는 것을 명백하게 필요로 한다.
다른 구체예에 따르면,
- 제2 혼합 단계로의 진입 시에 예비 혼합물의 유입구 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계,
- 제1 혼합 단계에 공급된 탄소 담체들의 온도를 사전규정된 온도 간격으로 설정함으로써 예비 혼합물의 유입구 온도를 설정하는 단계의 구성요소들로 이루어진 군 중 적어도 하나의 구성요소와 함께, 스팀과의 직접적인 또는 간접적인 상호작용이 수행된다. 바람직하게, 이러한 경우에 과열된 스팀이 사용된다.
다른 구체예에 따르면, 이러한 상호작용 동안에 발생하는 폐스팀은 혼합 동안에 도입되는 스팀의 적어도 일부로서 사용된다. 이는 본 방법으로 실질적으로 그리고 효과적으로 되돌아간다는 장점을 갖는다.
유리하게, 바인더 시스템은 전분을 함유한다. 전분은 저렴하고, 용이하게 입수 가능하고, 환경에 유해하지 않다. 다른 구체예에 따르면, 바인더 시스템은
- 합성 폴리머들,
- 합성 폴리머들을 형성하기 위해 제2 혼합 단계의 조건들 하에서 중합되는 모노머들,
- 합성 폴리머들을 형성하기 위해 가압 동안에 얻어진 브리켓들의 건조 조건들 하에서 중합되는 모노머들의 구성요소들로 이루어진 군으로부터의 적어도 하나의 성분을 함유한다.
합성 폴리머들은 예를 들어,
- 스티렌-부타디엔 혼합 폴리머들,
- 아크릴레이트,
- 열가소성 수지 및 합성 수지, 예를 들어,
○ 폴리스티렌,
○ 폴리에틸렌,
○ 폴리비닐 알코올,
○ 폴리에틸렌 왁스,
○ 페놀 수지,
○ 자일렌-포름알데하이드 수지,
- 폴리우레탄, 예를 들어,
○ 폴리에테르,
○ 폴리이소시아네이트를 의미하는 것으로 이해될 것이다.
바인더 시스템은 바람직하게, 폴리비닐 아세테이트를 함유한다. 폴리비닐 아세테이트는 용이하게 획득되고 대량으로 입수 가능하고, 예를 들어 청구항 제12항에서 청구된 바와 같이, 선철의 생산 공정의 과정 동안에 생산될 수 있다.
다른 구체예에 따르면, 브리켓들의 내열성을 증가시키는 성분들은 혼합을 위해 공급되는 질량을 기준으로 하여 1 내지 10 질량%의 양으로 탄소 담체들에 첨가된다. 이는, 예를 들어, 과립 형태로 또는 스프레이 점적(spray droplet)들로서의 역청(bitumen), 야금학적 공정들로부터의 분진/슬러지 또는 탄소 담체들 보다 더욱 높은 내열성을 갖는 석탄을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 추가 구체예에 따르면, 브리켓들을 형성하기 위해 가압하기 전에, 혼합물은 사전-응집된다. 사전-응집된 혼합물의 가압은 브릿켓들의 성질들과 관련하여 장점들, 특히 보다 높은 밀도를 달성하여, 보다 단단한 브리켓들을 야기킨다.
본 발명의 다른 대상은 탄소 담체들의 가스화로 선철을 생산하는 공정에서의, 본 발명에 따른 방법을 사용하여 생산된 브리켓들의 용도이다. 바람직하게, 탄소 담체들의 가스화로 선철을 생산하는 공정 동안에 일어나는 폐열은 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 스팀의 적어도 일부를 생산하기 위해 사용된다.
본 발명의 다른 대상은 바인더 시스템이 폴리비닐 아세테이트를 함유하는 방법으로서, 여기서 합성 가스의 CO를 아세트산을 경우하여 비닐 아세테이트로 전환시키면서, 탄소 담체들의 가스화로 선철을 생산하기 위한 본 발명에 따른 방법 동안에 발생하는 배기 가스를 기반으로 하는, 합성 가스를 사용하여 얻어진 모노머들로부터 폴리비닐 아세테이트가 적어도 일부 형성되는 방법이다.
본 발명의 다른 대상은 탄소 담체들을 바인더 시스템과 혼합하기 위한 혼합 메카니즘 및 혼합 메카니즘으로부터 얻어진 혼합물을 기반으로 하여 브리켓들을 가압하기 위한 가압 메카니즘을 구비하고, 혼합 메카니즘이 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급 도관을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합한 장치로서,
- 탄소 담체들을 건조시키기 위한 건조기,
- 브리켓들의 열처리를 위한 열처리 장치,
- 혼합 메카니즘으로의 진입 이전에 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치로 이루어진 군 중의 적어도 하나의 구성요소가 존재하며,
- 건조기, 및/또는
- 혼합 메카니즘으로의 진입 이전에 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치, 및/또는
- 브리켓들의 열처리를 위한 열처리 장치가 스팀을 주입하기 위한 스팀-주입기 도관이 이어지며, 폐-스팀 도관이 연결되어 있는 스팀과의 직접적인 또는 간접적인 상호작용을 위한 장치이며,
폐-스팀 도관이 스팀 공급 도관으로 및/또는 혼합 메카니즘에 이어지는 것을 특징으로 하는 장치이다.
- 건조기, 및/또는
- 혼합 메카니즘으로 진입하기 전에 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치, 및/또는
- 브리켓들의 열처리를 위한 열처리 장치에서,
압력이 환경의 압력 보다 더욱 높은 경우에, 물질들, 즉 탄소 담체들, 혼합물, 브리켓들에 대한 압력-평형화 로크(pressure-equalizing lock)들은 개개 유닛들에 함유하고, 개개 유닛 앞 및 뒤에 설치된다. 예를 들어, 압력-평형화 로크들은, 브리켓들의 열처리를 위한 열처리 장치에서의 압력이 환경의 압력 보다 더욱 높은 경우에 브리켓들에 대해 설치된다.
혼합 메카니즘은 배치식으로 또는 연속적으로 작동될 수 있다.
혼합 메카니즘으로의 진입 이전에 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치는 예를 들어, 가열 가능한 챔버(heatable chamber)로서 구현될 수 있다.
바람직한 구체예에 따르면, 건조기는 혼합 메카니즘으로의 진입 이전에 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치이다. 이는 장비의 복잡성, 유지 및 자본 비용의 양, 및 운전 비용을 감소시킨다.
브리켓들의 열처리를 위한 열처리 장치는 예를 들어, 가열 가능한 챔버로서 구현될 수 있다.
일 구체예에서, 탄소-담체 저장소(carbon-carrier store)가 제공되는데, 이로부터 탄소-담체 유출 도관은 건조기로 이어진다. 바람직하게, 탄소-담체 저장소에는 탄소-담체 저장소에서 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치가 제공된다. 이는, 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 추가의 유닛이 요구되지 않음을 의미한다.
바람직하게, 혼합 메카니즘은,
- 제1 혼합 단계를 수행하기 위한 예비 혼합 유닛,
- 예비 혼합 유닛에 바인더 시스템을 첨가하기 위한 예비 혼합 유닛으로 이어지는 바인더 공급 도관,
- 탄소 담체들, 바람직하게 건조기로부터의 탄소 담체들을 예비 혼합 유닛으로 공급하기 위한 예비 혼합 유닛으로 이어지는 탄소-담체-공급 도관,
- 스팀 공급 도관으로 이어지는, 제2 혼합 단계를 수행하기 위한 최종 혼합 유닛을 포함한다.
바람직하게, 예비 혼합 유닛은 예비 혼합 유닛에서 예비 혼합물의 온도를 변경시키기 위한 장치, 예를 들어 스팀 또는 열적 오일(thermal oil)이 이를 통해 흐르는 가열 부재들 또는 전기적 가열 부재들을 포함한다.
바람직하게, 단위 시간 당 및/또는 브리켓화될 물질의 단위 양 당 최종 혼합 유닛에 도입될 스팀의 양을 조정하고/거나 제어하기 위한 장치가 제공된다. 이는 처리 조건들이 브리켓화될 혼합물에 대해 최적화된다는 점에서 본 발명에 따른 방법의 효율을 증가시킬 수 있다.
바람직하게,
- 예비 혼합 유닛에서 예비 혼합물의 온도를 변경시키기 위한 장치,
- 탄소-담체 저장소에서 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치의 구성요소들로 이루어진 군 중의 적어도 하나의 구성요소는 스팀을 주입하기 위한 스팀 주입기 도관으로 이어지는, 스팀과 직접적인 또는 간접적인 상호작용하기 위한 장치이다. 이는 스팀의 도움으로 온도를 변경시킬 수 있다.
일부 구체예들에서, 폐-스팀 도관은 스팀 공급 도관으로 및/또는 혼합 메카니즘에 이어진다. 다른 구체예에 따르면, 폐-스팀 도관은 최종 혼합 유닛으로 이어진다.
일부 구체예들에서, 예비 혼합 유닛 및 최종 혼합 유닛은 혼합 메카니즘에서 일체형(one piece)의 장비로 결합된다. 이는 장비의 복잡성, 유지 및 자본 비용의 양, 및 운전 비용을 감소시킨다.
다른 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 장치는 또한 혼합 메카니즘에서 형성된 혼합물의 사전-응집을 위한 장치를 포함한다. 이는 이후에 혼합물 주입 도관(mixture feed conduit)을 통해 혼합 메카니즘에 그리고 브리켓들을 가압시키기 위한 가압 메카니즘을 구비한 사전-응집물 배출 도관에 연결된다. 임의적으로, 혼합 메카니즘에서 형성된 혼합물은 임의적으로 제공된 반죽기에서 사전-응집을 위한 장치로 도입되기 전에 반죽된다. 이는 혼합 메카니즘 이후의 상태와 비교하여 브리켓화 공정을 위한 혼합물의 밀도(consistency)를 개선시킨다.
본 발명의 목적을 위하여, 단어 스팀은 항상 수증기를 의미한다.
하기에서, 본 발명은 일부 예시적인 개략적 도면들을 참조로 하여 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적 대표도이다.
도 2는 탄소 담체들의 가스화로 선철을 생산하는 공정에서 본 발명에 따라 형성된 브리켓들의 사용, 및 폴리비닐 아세테이트의 생산을 위한 형성된 배기 가스의 사용의 개략도이다.
도 1은 탄소 담체들(2)을 바인더 시스템(3)과 혼합하기 위한 혼합 메카니즘(1)을 구비한 본 발명에 따른 장치를 도시한 것이다. 이러한 장치는 또한, 혼합 메카니즘(1)으로부터 얻어진 혼합물을 기반으로 하여 브리켓들을 가압하기 위한 가압 메카니즘(4)을 포함한다. 혼합 메카니즘(1)은 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급 도관(5)을 갖는다. 또한, 탄소 담체들(2)을 건조시키기 위한 건조기(6), 및 브리켓들의 열처리를 위한 열처리 장치(7)가 제공된다. 건조기(6)는 스팀과의 간접적인 상호작용을 위한 장치이며, 브리켓들의 열처리를 위한 열처리 장치(7)는 스팀과의 직접적인 상호작용을 위한 장치이며, 스팀을 주입하기 위한 스팀-주입기 도관(8a, 8b)은 이러한 두 장치 모두로 통하며, 폐-스팀 도관(9a, 9b)은 이러한 두 장치 모두로부터 연결되며, 여기서 폐-스팀 도관(9a)은 스팀 공급 도관(5)으로 이어지며, 폐-스팀 도관(9b)은 혼합 메카니즘(1)으로 이어진다.
탄소 담체들(2), 이러한 경우에, 상이한 기원(origin) 및 상이한 과립화의 미분탄들의 혼합물은 혼합 메카니즘(1)에 스팀을 도입하면서 바인더 시스템(3), 이러한 경우에 전분 분말과 혼합된다. 이에 의해 얻어진 혼합물은 이후에 가압 메카니즘(4)에서 브리켓들을 형성하기 위해 가압된다. 건조기(6)에서의 건조는 7 질량% 또는 그 미만의 수함량까지 수행된다. 혼합 이전의 탄소 담체들의 건조, 및 가압 후 브리켓들의 열처리는 스팀 주입기 도관들(8a, 8b)을 통해 공급되는 과열된 스팀을 이용하여 수행된다. 이에 의해 발생하는 폐스팀은 폐-스팀 도관(9a)을 통해 스팀 공급 도관(5)으로 도입되고, 폐-스팀 도관(9b)을 통해 혼합 메카니즘(1)으로 도입되며, 여기서 이는 혼합 동안에 도입되는 스팀의 일부이다.
혼합 메카니즘(1)은 제1 혼합 단계를 수행하기 위한 예비 혼합 유닛(10), 및 제2 혼합 단계를 수행하기 위한 최종 혼합 유닛(11)을 포함한다. 혼합 메카니즘(1)에서, 예비 혼합 유닛(10) 및 최종 혼합 유닛(11)은 일체형의 장비로 결합된다. 예비 혼합 유닛(10)에 바인더 시스템(3)을 첨가하기 위한 바인더 공급 도관(12)은 예비 혼합 유닛(10)으로 이어진다. 탄소 담체들(3)을 건조기(6)에서 예비 혼합 유닛(10)으로 공급하기 위한 탄소-담체 공급 도관(13)이 또한 예비 혼합 유닛(10)으로 이어진다. 스팀 공급 도관(5)은 최종 혼합 유닛(11)으로 이어진다. 제1 혼합 단계에서, 바인더 시스템(3)은 예비 혼합 유닛(10)에서 탄소 담체들(2)과 혼합되어 예비 혼합물을 형성하며, 예비 혼합물은 스팀 공급 도관(5)을 통해 스팀을 도입하면서 최종 혼합 유닛(11)에서 제2 혼합 단계로 처리된다. 스팀 공급 도관(5)은 단위 시간 당 및/또는 브리켓화될 물질의 단위 양 당 최종 혼합 유닛에 도입될 스팀의 양을 조정하고/거나 제어하기 위한 장치(14)를 포함한다. 이는 하기 구성요소들로 이루어진 군으로부터의 파라미터들 중 적어도 하나를 변경시킴으로써 제2 혼합 단계를 조정하고/거나 제어할 수 있다:
- 배치 작업을 경우에, 예를 들어 kg 단위의 탄소 담체들의 양, 또는 연속 작업의 경우에, 예를 들어 kg/단위 시간 단위의 탄소 담체들의 질량 흐름,
- 제1 혼합 단계로부터의 탄소 담체들의 유입구 온도 또는 제2 혼합 단계에서의 예비 혼합물의 유입구 온도,
- 제1 혼합 단계로부터의 탄소 담체들의 유입구 수분 또는 예비 혼합물의 유입구 수분,
- 탄소 담체들의 양을 기초으로 한 첨가된 스팀의 양,
- 첨가된 스팀의 압력 및/또는 온도,
- 물 첨가, 바람직하게 제2 혼합 단계에서 탄소 담체들의 양에 대한 요망되는 비율의 물 첨가,
- 배치 작업을 경우에, 예를 들어 kg 단위의 스팀의 양, 또는 연속 작업의 경우에, 예를 들어 kg/단위 시간 단위의 스팀 질량 흐름,
- 스팀의 첨가 시간, 바람직하게 0.5 내지 30분, 특히 바람직하게 2 내지 7분의 시간. 조정 및/또는 제어를 위한 이러한 부류의 장치들이 또한 폐-스팀 도관들(9a, 9b)에 제공되지만, 이러한 것들은 명료성의 이유로 도시하지 않는다.
건조기(6)는 동시에 혼합 메카니즘으로의 진입 이전에 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치이다. 이러한 건조기(6)는 제1 혼합 단계에 공급된 탄소 담체들(3)의 온도를 사전규정된 온도 간격으로 설정함으로써 제2 혼합 단계로의 진입 시에 예비 혼합물의 유입구 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하기 위해 사용될 수 있다. 이에 더하여, 제2 혼합 단계로의 진입 시에 예비 혼합물의 유입구 온도는 예비 혼합 유닛에서 예비 혼합물의 온도를 변경시키기 위해 예비 혼합 유닛에 속하는 장치(15)에 의해 사전규정된 온도 범위로 설정될 수 있다. 제2 혼합 단계로의 진입 시에 예비 혼합물의 유입구 온도의 설정은 스팀과의 간접적인 상호작용에 의해 수행된다. 이러한 부류의 상호작용 동안에 발생하는 폐스팀은 최종 혼합 유닛(11)에 공급되는 스팀의 성분으로서 사용될 수 있지만, 이러한 것 및 장치(15)에 스팀을 주입하기 위한 스팀 주입기 도관은 명료성의 이유로 추가적으로 도시하지 않는다.
탄소 담체들(2)은 탄소-담체 저장소(16)로부터 유도되는데, 여기서 탄소 담체들은 탄소-담체 유출 도관(17)을 통해 건조기를 지나 믹서(6)로 공급되기 전에 저장된다. 탄소-담체 저장소(16)에는 탄소-담체 저장소에서의 탄소 담체들(2)의 온도를 변경시키기 위한 장치(18)가 제공된다. 이러한 장치(18)는 또한 스팀과의 간접적인 상호작용을 위한 장치로서, 이러한 장치에 스팀을 주입하기 위한 스팀 주입기 도관이 이어지며, 이는 명료성의 이유로 추가적으로 도시하지 않는다.
브리켓들을 가압하기 전에, 사전-응집은 혼합 메카니즘(1)에서 혼합물의 사전-응집을 위한 장치(28)를 이용하여 수행될 수 있다. 임의적으로, 사전-응집을 위한 장치(28)로 도입하기 전에, 혼합 메카니즘(1)에서 형성된 혼합물은 임의적으로 제공되는 반죽기(29)에서 반죽된다.
본 발명에 따라 제조된 브리켓들은 탄소 담체들의 가스화와 함께 선철을 제조하는 공정에서 사용된다. 도 2는 COREX® 공정에 대해 개략적으로 도시한 것이다. 브리켓들을 경화시키는, 열처리 장치(7)로부터 얻어진 브리켓들은 석탄 저장고(19)에 공급되는데, 여기로 괴탄(lump coal)(20)이 또한 첨가된다. 석탄 저장고(19)로부터, 이러한 물질은 용융 가스화기(melt-down gasifier)(21)로 공급된다. 철 담체들이 또한 여기에 첨가된다. 액체 선철은 그 중에서도 탄소 담체들의 가스화에 의해 얻어진다. 열은 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 스팀의 적어도 일부를 생산할 목적을 위하여 열교환기(22)를 이용하여 용융 가스화기(21)로부터 배출된 소위 발생기 가스로부터 추출될 수 있다. 처리 후에, 발생기 가스는 환원 유닛(23)에서 분진-제거 메카니즘에서의 환원 가스로서 사용되는데, 이는 명료성의 이유로 추가적으로 도시하지 않으며, 여기서 용융 가스화기로 유입되도록 의도된 철 담체들이 발생된다. 환원 유닛(23)을 통해 흐른 후에, 소위 상부 가스(24)가 환원 유닛(23)으로부터 배출될 수 있다. 한번 더, 열이 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 스팀의 적어도 일부를 생성시키기 위하여, 예를 들어 열교환기(25)를 이용하여 이로부터 배출될 수 있다. 도 2는 열교환기(25)를 통과한 후에, 냉각된 상부 가스가, 임의적으로 추가 처리 단계들(도시하지 않음) 후에, 본 발명에 따라 사용되는 바인더 시스템용 바인더들의 생산을 위한 바인더 공장(27)에서 배기 가스(26)로 어떻게 사용될 수 있는 지를 도시한 것이다. 이러한 경우에, 일산화탄소가 풍부한 합성 가스가 배기 가스로부터 형성되고, 아세트산 및 비닐 아세테이트를 경유하여 전환되어 폴리비닐 아세테이트를 형성한다.
본 발명이 바람직한 예시적 구체예에 의해 보다 상세히 예시되고 기술되었지만, 본 발명은 기술된 예들에 의해 제한되지 않으며 다른 변형예들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 이로부터 파생될 수 있다.
참조 번호들의 리스트
1 혼합 메카니즘
2 탄소 담체들
3 바인더 시스템
4 가압 메카니즘
5 스팀 공급 도관
6 건조기
7 열처리 장치
8a, 8b 스팀-주입기 도관
9a, 9b 폐-스팀 도관
10 예비 혼합 유닛
11 최종 혼합 유닛
12 바인더 공급 도관
13 탄소-담체 공급 도관
14 단위 시간 당 및/또는 브리켓화될 물질의 단위 양 당 최종 혼합 유닛에 도입될 수 있는 스팀의 양을 조정하고/거나 제어하기 위한 장치
15 예비 혼합 유닛에서 예비 혼합물의 온도를 변경시키기 위한 장치
16 탄소-담체 저장소
17 탄소-담체 유출 도관
18 탄소-담체 저장소에서 탄소 담체들의 온도를 변경시키기 위한 장치
19 석탄 저장고
20 괴탄(lump coal)
21 용융 가스화기
22 열교환기
23 환원 유닛
24 상부 가스
25 열교환기
26 배기 가스
27 바인더 공장
28 사전-응집을 위한 장치
29 반죽기

Claims (15)

  1. 스팀(steam)을 도입하면서 탄소 담체들(2)을 바인더 시스템(binder system)(3)과 함께 혼합하고, 얻어진 혼합물을 가압하여 브리켓(briquette)들을 형성하는, 탄소 담체들(2)을 함유한 브리켓을 제조하는 방법으로서,
    혼합 전에 탄소 담체들(2)을 건조하는 단계,
    혼합 전에 바인더 시스템(3)과 혼합될 탄소 담체들(2)의 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계,
    가압 후에 브리켓들을 열처리하는 단계로 이루어진 군으로부터의 단계들 중 하나 이상이 수행되며,
    혼합 전에 탄소 담체들(2)을 건조시키는 단계, 및/또는
    가압 후에 브리켓들을 열처리하는 단계, 및/또는
    혼합 전에 바인더 시스템(3)과 혼합될 탄소 담체들(2)의 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계가 과열된 스팀과의 직접적인 또는 간접적인 상호작용에 의해서 수행되며,
    상호작용 동안에 발생하는 폐스팀(waste steam)이 혼합 동안에 도입되는 스팀의 일부 또는 전부로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 바인더 시스템(3)이 제1 혼합 단계에서 탄소 담체들(2)과 혼합되어 예비 혼합물(premix)을 형성하며,
    예비 혼합물이 스팀을 도입하면서 제2 혼합 단계로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 제2 혼합 단계로의 진입 시에 예비 혼합물의 유입구 온도(inlet temperature)가 사전규정된 온도 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 제1 혼합 단계로 공급된 탄소 담체들(2)의 온도를 사전규정된 온도 간격으로 설정함으로써 예비 혼합물의 유입구 온도가 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 제2 혼합 단계로의 진입 시에 예비 혼합물의 유입구 온도를 사전규정된 온도 범위로 설정하는 단계,
    - 제1 혼합 단계로 공급되는 탄소 담체들(2)의 온도를 사전규정된 온도 간격으로 설정함으로써 예비 혼합물의 유입구 온도를 설정하는 단계의 구성요소들로 이루어진 군 중의 하나 이상의 구성요소와 함께, 직접적인 또는 간접적인 상호작용이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상호작용 동안의 폐스팀이 혼합 동안에 도입되는 스팀의 하나 이상의 성분으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더 시스템(3)이 전분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 바인더 시스템이 합성 폴리머들, 제2 혼합 단계의 조건들 하에서 중합되어 합성 폴리머들을 형성하는 모노머들, 가압 동안에 얻어진 브리켓들의 건조 조건들 하에서 중합되어 합성 폴리머들을 형성하는 모노머들의 구성요소들로 이루어진 군으로부터의 하나 이상의 성분을 포함하며,
    이러한 성분이 바람직하게 폴리비닐 아세테이트인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 폴리비닐 아세테이트가 합성 가스에 의하여 얻어진 모노머들로부터 일부 또는 전부 형성되며, 그러한 합성 가스가 합성 가스의 CO를 아세트산으로 경유하여 비닐 아세테이트로 전환시키면서, 탄소 담체들(2)의 가스화(gasification) 하에서 제10항 또는 제11항에 따른 선철(pig iron)의 생산을 위한 본 발명에 따른 방법 동안에 발생하는 배기 가스를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 탄소 담체들(2)을 바인더 시스템(3)과 혼합시키기 위한 혼합 메카니즘(mixing mechanism)(1), 및 혼합 메카니즘(1)으로부터 얻어진 혼합물을 기반으로 하는 브리켓들을 가압하기 위한 가압 메카니즘(pressing mechanism)(4)을 구비하고, 혼합 메카니즘(1)이 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급 도관(5)을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합한 장치로서,
    탄소 담체들(2)을 건조시키기 위한 건조기(6),
    브리켓들을 열처리하기 위한 열처리 장치(7),
    혼합 메카니즘(1)으로의 진입 전에 탄소 담체들(2)의 온도를 변경시키기 위한 장치로 이루어진 군 중의 하나 이상의 구성요소가 존재하며,
    건조기(6), 및/또는
    혼합 메카니즘(1)으로의 진입 전에 탄소 담체들(2)의 온도를 변경하기 위한 장치, 및/또는
    브리켓들을 열처리하기 위한 열처리 장치(7)가 스팀과의 직접적인 또는 간접적인 상호작용을 위한 장치이며, 이러한 장치내로 스팀을 주입하기 위한 스팀-주입기 도관(steam-feeder conduit)(8a, 8b)이 이어지며 이로부터 폐-스팀 도관(9a, 9b)이 연결되어 있으며,
    폐-스팀 도관(9a, 9b)이 스팀 공급 도관(5)으로 및/또는 혼합 메카니즘(1)에 이어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 탄소-담체 저장소(carbon-carrier sotre)(16)로부터 건조기(6)로 탄소-담체 유출 도관(17)이 이어져 있는 탄소-담체 저장소(16)가 존재하며, 탄소-담체 저장소(16)에 탄소-담체 저장소(16)에서의 탄소 담체들(2)의 온도를 변경시키기 위한 장치(18)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 혼합 메카니즘(1)이
    제1 혼합 단계를 수행하기 위한 예비 혼합 유닛(10),
    바인더 시스템(3)을 예비 혼합 유닛(10)에 공급하기 위한 예비 혼합 유닛(10)에 이어지는 바인더 공급 도관(12),
    탄소 담체들(2), 바람직하게 건조기(6)로부터의 탄소 담체들(2)을 예비 혼합 유닛(10)에 공급하기 위한 예비 혼합 유닛에 이어지는 탄소-담체 공급 도관(13),
    - 스팀 공급 도관(5)이 이어진 제2 혼합 단계를 수행하기 위한 최종 혼합 유닛(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 예비 혼합 유닛(10)이 예비 혼합 유닛(10)에서 예비 혼합물의 온도를 변경시키기 위한 장치(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 예비 혼합 유닛(10)에서 예비 혼합물의 온도를 변경시키기 위한 장치(15) 및 탄소-담체 저장소(16)에서 탄소 담체들(2)의 온도를 변경시키기 위한 장치(18)의 구성요소들로 이루어진 군 중의 하나 이상의 구성요소가 스팀과 직접적으로 또는 간접적으로 상호작용하기 위한 장치이며, 이러한 장치에 스팀을 주입하기 위한 스팀 공급기 도관(8a, 8b)가 이어져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 예비 혼합 유닛(10) 및 최종 혼합 유닛(11)이 혼합 메카니즘(1)에서 일체형의 장비로 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101418053B1 (ko) 2012-12-21 2014-07-09 주식회사 포스코 성형탄 및 그 제조 방법
EP3095814A1 (de) * 2015-05-20 2016-11-23 Primetals Technologies Austria GmbH Verfahren zur herstellung von feinkohle enthaltenden presslingen
KR101709206B1 (ko) 2015-09-25 2017-02-22 주식회사 포스코 성형탄 및 그 제조 방법
US20170110589A1 (en) * 2015-10-14 2017-04-20 United Microelectronics Corp. Semiconductor structure
DE102017206457A1 (de) * 2017-04-13 2018-10-18 Thyssenkrupp Ag Vorrichtung und Verfahren zum Kompaktieren von kohlehaltigem Einsatzstoff sowie Verwendung
GB201706116D0 (en) * 2017-04-18 2017-05-31 Legacy Hill Resources Ltd Iron ore pellets
CN111205900B (zh) * 2020-01-20 2021-11-09 北京科技大学 一种用于实验室研究的焦炭类似物及其制备工艺
JP7415964B2 (ja) * 2021-01-21 2024-01-17 Ｊｆｅスチール株式会社 ブリケットの製造方法
WO2023039651A1 (pt) 2021-09-16 2023-03-23 Tecnored Desenvolvimento Tecnologico S.A. Aglomerado sólido para utilização em forno siderúrgico de redução
BR102021024501A2 (pt) 2021-12-03 2022-06-21 Tecnored Desenvolvimento Tecnologico S A Processo e sistema de fabricação de um aglomerado sólido

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1121325A (en) 1913-01-13 1914-12-15 Joseph B Cann Process of manufacture of fuel-briquets.
US1871104A (en) * 1930-04-28 1932-08-09 Briquet Engineering Company Process for making briquettes
US3018227A (en) 1957-01-22 1962-01-23 Consolidation Coal Co Preparation of formcoke
JPS5821485A (ja) * 1981-07-29 1983-02-08 Nippon Steel Corp タ−ル滓を用いる成型炭の製造方法
US4557733A (en) * 1984-11-05 1985-12-10 Peabody Development Company Formcoke process
FR2662172B1 (fr) * 1990-05-16 1992-09-04 Normandie Combustibles Agglomeres combustibles comprenant une matiere combustible carbonee granulaire et un liant et leur procede de fabrication.
MX9701468A (es) * 1994-09-09 1997-05-31 Minnesota Mining & Mfg Metodo para fabricar un adhesivo fundido en caliente, empacado.
CN1187156A (zh) * 1995-06-06 1998-07-08 科弗技术公司 从富铁物质中回收铁的方法
AT407053B (de) 1997-07-04 2000-12-27 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und anlage zur herstellung einer metallschmelze in einem einschmelzvergaser unter verwertung von feinkohle
RU2144559C1 (ru) * 1997-12-03 2000-01-20 Уфимцев Алексей Викторович Состав для получения топливных брикетов
CN1173018C (zh) 2000-12-19 2004-10-27 Posco公司 具有优良强度的煤饼及其制饼方法
RU2264435C2 (ru) 2002-09-02 2005-11-20 Поско Угольные брикеты для процесса восстановительного плавления и способ их получения
KR20050077103A (ko) 2004-01-26 2005-08-01 주식회사 포스코 넓은 입도 분포의 석탄을 직접 사용하는 용철제조장치 및이를 이용한 용철제조방법
AT507851B1 (de) 2009-01-16 2017-10-15 Primetals Technologies Austria GmbH Verfahren zur herstellung von kohlepartikel enthaltenden presslingen

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