KR20150038926A - 석탄의 건조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄의 수분 함량을 줄이기 위해 석탄에 석탄과 화학적/물리학적 특성이 유사한 석탄회를 특정 양으로 첨가시킴으로써, 석탄의 가소성이 낮아지고, 공급관이나, 저장로의 벽면에 들러붙거나 막히는 현상을 방지할 수 있어 석탄 회수율을 향상시키며, 비교적 짧은 시간에 대량의 석탄을 건조시킬 수 있는 동시에, 고가의 설비비와 높은 에너지 비용을 지불하지 않아도 건조 효율을 증가시킬 수 있으며, 석탄의 수분 함유량에 상관없이 어떤 건조기로도 건조시킬 수 있을 뿐만 아니라, 건조 온도도 낮출 수 있어 휘발분의 폭발을 방지할 수 있어 효과적으로 석탄을 건조시킬 수 있다.
Description
본 발명은 석탄의 건조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석탄의 수분 함량을 줄이기 위해 석탄에 석탄과 화학적/물리학적 특성이 유사한 석탄회를 특정 양으로 첨가시킴으로써, 석탄의 가소성이 낮아져 석탄 회수율을 향상시키며, 짧은 시간에 대량의 석탄을 저온에서 건조시킬 수 있는 석탄의 건조방법에 관한 것이다.
석탄은 석유나 천연가스와 비교하여 공급이나 가격적인 면에서 장점이 있어 다양한 발전소에서 주요 연료로 사용하고 있다. 그러나 석탄에 대한 급속한 수요증가와 공급부족으로 인해 원탄의 가격이 지속적으로 인상되고 있어, 공급부족을 메우기 위해 저질탄의 수급이 불가피하고, 특히, 수분 함유량이 20%이상인 아역청탄의 혼탄 비율이 상승하고 있는 추세에 있다.
일반적으로 석탄은 이탄(peat), 갈색탄(brown coal), 갈탄(lignite), 아역청탄(sub-bituminous coal), 역청탄(bituminous coal), 무연탄(anthracite) 등급으로 나누어지며, 역청탄은 다시 저휘발분, 중휘발분, 고휘발분 역청탄으로, 그리고 무연탄은 반무연탄, 무연탄, 메타(meta)-무연탄과 흑연계 무연탄으로 나누어진다. 이중에서 저급 석탄(low rank coal: LRC)은 갈색탄, 갈탄 아역청탄을 말하며 역청탄, 무연탄 등은 고급 석탄(high rank coal: HRC)로 분류된다.
여기서, 저급과 고급은 석탄의 품질을 의미하는 것은 아니며, 단지 탄화 정도의 차이를 말하는 것으로, 현재 고수분 고회분 갈탄(저급)을 이용하여 탈수, 건조 및 안정화를 통해 역청탄급 석탄(고급, HRC: high rank coal)으로 연료화하는 기술이 개발 중에 있다.
갈탄과 같은 저급 석탄은 기공이 많고, 가지 탄화수소(peripheral hydrocarbon: 휘발분)가 많아 수분의 흡-탈착에 의한 흡착열의 축적으로 온도가 상승 되고, 휘발분 중의 상당량을 차지하고 있는 산소 기능성 그룹으로 인해 자연발화 가능성이 높아서 사용이 제한되어 왔다.
석탄의 수분은 자유수(free water), 내부수(interstitial water; 간극수), 표면수(surface water), 결합수(bound water) 등으로 구분된다. 석탄 수분 중 상당 부분을 차지하고 있는 것은 석탄 표면에 부착하고 있는 자유수이고, 석탄의 분자와 분자사이에 존재하는 수분이 내부수이며, 결합수는 석탄 분자에 화학적으로 결합되어 있다. 상기 자유수와 표면수는 100±5℃에서 건조되지만, 내부수와 결합수는 약 400℃에서 파괴 및 건조가 일어난다.
그러나 석탄의 수분을 제거하기 위해서는 400℃ 이상의 고온에서 건조하여야 하므로, 많은 비용과 에너지가 소비되는 단점이 있다. 또한, 상기와 같은 고온에서 석탄을 건조하는 경우 석탄의 기공에 주로 산소 산화반응기들, 히드록실 그룹(hydroxyl groups, -OH), 카르복실 그룹(carboxyl group, -COOH), 카보닐 그룹(carbonyl group, -C=O)이 생성된다. 이들은 공기 중에 노출시 수분 및 산소성분과 반응해 산화되면서 기공 내부의 온도를 상승시켜 자연발화의 원인이 된다.
한편, 수분이 많이 함유된 석탄은 저장로, 석탄 공급관 등의 벽면에 쉽게 부착되어 석탄 회수율이 낮고, 석탄 저장로, 석탄 공급관 등의 벽면에 부착된 석탄 표면에 석탄이 또 부착되어 석탄 저장로, 석탄 공급관 등이 막히는 현상이 발생되며, 분쇄시 분쇄가 잘 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 보일러에서의 연소효율을 감소시켜 그로 인한 발전 시스템의 효율 감소로 이어지게 된다.
더욱이, 분쇄된 석탄은 그것이 과도로 건조되면 분진이 발생하는 문제가 생겨 작업환경의 오염이나 공해문제가 발생하기 때문에 집진설비 등이 필요하고, 석탄의 먼지 비산(飛散)손실의 문제가 발생되므로 대부분 석탄은 건조공정을 통해 수분함량이 10%이하로 효과적으로 건조시킬 수 있도록 하는 기술이 절실한 실정이다.
이에, 대한민국 등록특허 제10-0048711호의 "석탄의 건조방법", 대한민국 공개실용신안 제1999-0040978호의 "미분탄 제조설비에서의 석탄건조장치", 대한민국 공개특허 제2004-0013436호의 "미분탄 제조장치", 대한민국 공개특허 제2006-0055937호의 "석탄 건조장치" 및 대한민국 등록특허 제10-0651771호의 "석탄 수분처리 장치" 등에서 열풍기류를 직접 석탄과 접촉시켜 건조시키는 기류 건조법, 또는 유동상법, 열교환기를 도입하여 열매체를 간접적으로 석탄과 접촉시켜 건조시키는 간접 가열 건조법 등과 같은 다양한 기술이 제안되었으나, 이들의 건조방법들은 별도의 고가의 설비가 구비되어야 하고, 운영비도 많이 들어 경제적이지 못하다는 문제점이 있다.
특히, 대한민국 등록특허 제10-0960793호에서는 수분함량이 30%이상인 저급 석탄을 중유회 분말과 마이크로파 건조를 통하여 수분 10% 이하 발열량 6,500kcal/kg 이상의 발전용 석탄으로 고품위화하는 저급석탄의 고품위화 및 장치에 관하여 개시하고 있으나, 석탄 건조시 촉매제 역할을 하는 중유회 분말은 다량의 황을 함유하고 있어 2차적인 탈황 처리 등의 처리과정이 필요하고, 중유회의 탄소성분은 소수성이지만 황 성분이 함유되어 있으므로 물과 반응시 황산(H2SO4)이 생성되면서 강한 산성이 되어 저급석탄의 친수성 결합을 파괴시켜 석탄의 건조효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또 중유회에는 바나듐, 니켈 등의 중금속 성분도 포함되어 있어 보일러를 오염 및 부식시킨다.
이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 예의 노력한 결과, 석탄의 수분 함유량을 조절하기 위해 석탄과 화학적/물리적 특성이 유사한 석탄회, 특히 잔사회(reject ash)를 일정 크기로 분쇄된 석탄에 특정 양으로 혼합시킬 경우, 석탄의 가소성을 줄여 짧은 시간에 저온으로 건조시킬 수 있는 동시에 휘발분의 폭발도 방지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 주된 목적은 석탄의 건조설비를 최소화하고, 석탄의 건조온도를 낮추는 동시에 자연발화도 방지할 수 있는 석탄의 건조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 석탄의 건조방법에 있어서, (a) 석탄 100중량부에 석탄회 1 내지 20중량부를 혼합하는 단계 및 (b) 상기 석탄회가 혼합된 석탄을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄의 건조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 석탄의 건조방법은 화학적 성분이 석탄과 유사한 석탄회, 특히 잔사회를 석탄에 첨가시킴으로써 공급관이나, 저장로의 벽면에 들러붙거나, 막히는 현상을 방지할 수 있어 석탄의 회수율을 높일 수 있고, 석탄의 가소성이 낮아져 비교적 짧은 시간에 대량의 석탄을 건조시킬 수 있는 동시에, 고가의 설비비와 높은 에너지 비용을 지불하지 않아도 건조 효율을 증가시킬 수 있으며, 석탄의 수분 함유량에 상관없이 어떤 건조기로도 건조시킬 수 있을 뿐만 아니라, 건조 온도도 낮출 수 있어 휘발분의 폭발을 방지할 수 있어 효과적으로 석탄을 건조시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 수분 함량에 따른 전단강도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 잔사회 및 석탄 입도에 따른 질량 빈도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 잔사회 및 석탄 입도에 따른 누적 비표면적을 나타낸 그래프이다.
도 4는 석탄-잔사회 혼합물 및 석탄의 수분함량에 대한 전단강도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 잔사회 및 석탄 입도에 따른 질량 빈도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 잔사회 및 석탄 입도에 따른 누적 비표면적을 나타낸 그래프이다.
도 4는 석탄-잔사회 혼합물 및 석탄의 수분함량에 대한 전단강도를 나타낸 그래프이다.
본 발명에서는 석탄의 수분 함유량을 조절하기 위해 특정입도로 분쇄된 석탄과 화학적/물리학적 특성이 유사한 석탄회를 특정 양으로 혼합시켜 석탄을 건조시킬 경우 석탄의 가소성을 감소시킴으로써 석탄의 건조 열량을 낮춤과 동시에 석탄의 자연발화를 방지할 수 있고, 최소화의 건조설비를 이용하여 효과적으로 석탄을 건조시킬 수 있는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, 석탄의 건조방법에 있어서, (a) 석탄 100중량부에 석탄회 1 내지 20중량부를 혼합하는 단계 및 (b) 상기 석탄회가 혼합된 석탄을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄의 건조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명의 석탄 건조방법은 석탄의 수분 함유량을 조절하기 위해 특정입도로 분쇄된 석탄과 화학적/물리학적 특성이 유사한 석탄회를 특정 양으로 혼합시켜 석탄의 가소성을 줄임으로써 석탄의 건조온도를 낮추는 동시에 석탄의 자연발화를 방지할 수 있고, 최소화의 건조설비를 이용하여 효과적으로 석탄을 건조시킬 수 있다.
가소성(plasticity)이란 외력에 의해 형태가 변한 물체가 외력이 없어져도 원래의 형태로 돌아오지 않는 물질의 성질을 말하며 탄성 한계를 넘는 힘이 작용할 때 나타내는 것으로, 입자와 입자들 사이의 간극의 내부 압력과 대기압과의 차이인 모세관압에 의해 발현된다.
이러한, 가소성은 모세관 압력이 구동력이므로, 하기 수학식 1로 표현된다.
따라서, 가소성은 관로가 좁고 길수록 좋아지며, 상기 관로 내에 표면 장력이 큰 물질 즉 물 등이 존재하면 가소성을 크게 증가한다.
그러나, Weltmann 등에 의하면, 관로 내에 존재하는 물의 양은 임계치( ) 이하가 되면 모세관 압력이 극대가 되며, 입자의 유동이 막히게 된다고 제안하며 하기 수학식 2를 제시하였다(R.H.Weltmann, Green, J. Appl . Physics ., 144, 569~576, 1993).
여기서, 는 최종전단강도(일반적으로 가소성 소재의 항복점으로 간주함)이고, 은 입자 유동이 막히게 되는 액체의 임계 농도이며, A와 α는 입자충전 pF와 콜로이드를 포함하는 입자들의 함량과 종횡비에 의존하는 상수이다.
도 1에서 나타난 바와 같이, 매개변수 에 대한 가소성 소재의 전단응력의 의존성은 매우 잘 유사하다. 따라서 보다 적은 액체를 포함한 소재는 가소성을 나타내지 않으며, 가압성형이 가능하다.
그러므로 , 본 발명자는 석탄표면의 자유수를 줄이고, 석탄의 표면수 및 내부수를 효과적으로 건조시키기 위해 석탄 입자사이의 관로를 좁게 만들어서 모세관 압력을 증가시키는 것에 착안하여 석탄의 건조방법을 개시하고자 하였다.
이에, 본 발명의 석탄 건조방법은 석탄 입자들 사이의 간극에 있는 수분 즉 표면수와 내부수를 직접적으로 건조시키지 않고, 석탄 입자 사이의 간극에 비표면적이 크고, 미세한 입자 즉 석탄회, 예를 들면, 잔사회를 석탄에 첨가시킨 것으로, 상기 첨가된 잔사회의 입자들이 석탄의 간극을 더욱 좁고 길게 만들면 모세관 힘이 증가되면서 표면수와 내부수는 모세관으로 이동하게 되어 수분분포가 균일하게 된다. 이에, 잔사회 첨가로 인하여 생성된 모세관에 수분이 이동하게 되면 수학식 1과 같이 모세관 힘은 더욱 강해져 석탄입자의 유동을 방해하는 전단강도를 가지게 되고, 가소성이 없어지게 되는 것이다.
따라서 잔사회가 첨가된 석탄은 저장로, 석탄 공급관 등의 벽면에 쉽게 부착되지 않고, 석탄 저장로, 석탄 공급관 등이 막히는 현상이 해소되어 석탄 회수율이 높이며, 또한 건조시 관로에 존재하는 표면수와 내부수를 모세관 힘에 의해 석탄표면으로 밀어내어 적은 에너지로 단시간 내에 건조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 석탄은 그 종류를 제한할 필요는 없으며, 수분함량이 10% 이상인 것이라면 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 석탄은 롤러크러셔(roller crusher) 등을 이용하여 평균입도 1mm ~ 10mm로 분쇄하여 사용하는데, 바람직하게는 평균입도 1mm ~ 3mm로 분쇄한다. 만약, 평균입도 1mm 미만으로 분쇄될 경우에는 석탄 수송 중 비산 등의 문제점이 발생하고, 평균입도 10mm를 초과하여 분쇄될 경우에는 석탄의 유동도가 낮으며 불활성 물질 함유량이 높아 열적 효율이 떨어지는 동시에 석탄회 혼합시 건조효율 또한 떨어지는 문제점이 있다.
통상적으로 잔사회(reject ash)는 화력 발전소에서 석탄 연소 후 발생되는 발전소 부산물인 플라이애시(fly ash)를 레미콘, 콘크리트 등에 사용하기 위해 정제 후 발생되는 폐기물로, 플라이애시 발생량의 약 20~30% 정도를 차지하며, 석탄의 종류, 각 발전소별 석탄회 처리 능력, 보일러 형식 및 연소상태, 처리방법 등에 따라 그 품질과 특성이 다르게 나타나 현재 대부분 재활용되지 못하고 폐기하고 있다.
이에, 본 발명에서 석탄 연소 후 발생되는 부산물인 잔사회는 석탄과 화학적/물리학적 특성이 유사하여 석탄의 회융점을 변화시키지 않고 석탄의 건조효율을 향상시키는 것으로, 일반적으로 매립되는 잔사회를 재활용하는 효과가 있다.
본 발명에 있어서, 석탄회는 SiO2 및 Al2O3의 함량이 60~90wt%인 것으로, 바람직하게는 SiO2 66.06wt%, Al2O3 21.05wt%, Fe2O3 3.28wt%, CaO 1.24wt%, MgO 0.56wt% 및 C 7.23wt%를 함유하는 것으로, 통상적인 석탄과 유사한 조성을 가진다.
또한, 상기 석탄회는 석탄의 입도에 비해 작고, 비표면적은 넓을수록 좋고, 바람직하게는 평균입도가 0.1㎛ ~ 5㎛ 이고, 비표면적이 0.7m2/g ~ 3.2mm2/g인 석탄회를 사용하는 것으로, 석탄회의 평균입도가 0.1㎛ 미만인 경우 작업과정에서 비산 등의 문제가 발생될 수 있고, 5㎛를 초과하는 경우에는 석탄 입자 간극의 모세관 힘을 증가시지 못해 효과적으로 석탄을 건조시킬 수 없는 문제점이 있다.
또한, 비표면적이 0.7m2/g 미만인 석탄회를 혼합할 경우에는 모세관 압력을 증가시키지 못해 건조효율이 미미하다는 단점이 있고, 3.2mm2/g를 초과하는 석탄회를 혼합할 경우에는 비표면적을 넓히기 위해 추가적인 공정이 필요하다.
본 발명에 있어서, 석탄과 석탄회 혼합량은 석탄 100중량부에 대하여 석탄회 1 내지 20중량부를 혼합하는 것을 특징으로 한다. 석탄과 석탄회의 혼합량은 바람직하게는 석탄 100중량부에 대하여 석탄회 2 ~ 10중량부, 바람직하게는 2 ~ 8중량부, 보다 바람직하게는 3 ~ 6중량부를 사용한다. 석탄 100중량부에 대하여 석탄회 1중량부 미만으로 혼합할 경우, 건조되는 시간이 오래 걸리는 단점이 있고, 20중량부를 초과하여 혼합하는 경우에는 석탄회의 미연탄소 함량은 보통 7 ~ 8wt%로 약 500Kcal/kg 정도의 열량을 가지므로 발전소에서 원하는 약 6,000Kcal/kg 이상의 발열량을 가지는 석탄의 열량을 감소시킬 수 있는 문제가 발생된다. 따라서 석탄회를 정전분리나 자력선별 등을 통해 미연 탄소분을 농축시키면 석탄회의 첨가량을 증가시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명에 있어서, 석탄회는 미연탄소가 3 내지 50중량%일 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 50중량%, 더욱 바람직하게는 40 내지 50중량%일 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 석탄의 건조방법은 석탄에 비표면적이 크고 미세한 석탄회를 혼합한 다음, 건조시킨다. 상기 건조방법은 열풍기류를 직접 석탄과 접촉시켜 건조시키는 기류 건조법, 유동상법, 열교환기를 도입하여 열매체를 간접적으로 석탄과 접촉시켜 건조시키는 간접 가열 건조법 등과 같은 기존의 다양한 방법에 적용할 수 있으며, 건조온도는 석탄에 함유된 휘발분으로 인한 자연발화 가능성을 줄이기 위해 240℃ 이하로 건조시키고, 바람직하게는 105℃ ~ 200℃로 건조시킨다.
이는 105℃ 미만으로 건조시킬 경우, 건조되는 시간이 오래 걸리고, 건조설비 또한 방대해지는 문제점이 있고, 200℃를 초과하여 건조시킬 경우에는 석탄에 함유된 휘발분으로 인한 자연발화 가능성이 있다.
본 발명에 따른 석탄의 건조방법을 이용하는 석탄 연료화 과정은 롤러크러셔(roller crusher) 등을 사용하여 평균입도 1 ~ 10mm 이하로 석탄을 분쇄하고, 상기 분쇄된 석탄 100중량부에 잔사회 2 ~ 10중량부를 혼련기에서 혼합한 다음, 상기 잔사회가 혼합된 석탄 혼합물을 건조기에서 건조시킨다. 이와 같이 건조된 잔사회가 혼합된 석탄 혼합물은 미분기에서 미세분말 상태로 분쇄되어 보일러로 공급되어 연료화한다.
따라서 본 발명에 따른 석탄의 건조방법은 화학적 성분이 석탄과 유사한 잔사회를 석탄에 첨가시킴으로써 공급관이나, 저장로의 벽면에 들러붙거나, 막히는 현상을 방지할 수 있어 석탄의 회수율을 높일 수 있고, 석탄의 가소성이 낮아져 비교적 짧은 시간에 대량의 석탄을 건조시킬 수 있는 동시에, 고가의 설비비와 높은 에너지 비용을 지불하지 않아도 건조 효율을 증가시킬 수 있으며, 석탄의 수분 함유량에 상관없이 어떤 건조기로도 건조시킬 수 있을 뿐만 아니라, 건조 온도도 낮출 수 있어 휘발분의 폭발을 방지할 수 있어 효과적으로 석탄을 건조시킬 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
[실시예]
실시예
1
비표면적이 0.3㎡/g(도 3)인 하기 표 1의 화학성분을 가지고 평균입도 3mm인 석탄 95kg에, 평균입도가 4㎛(도 2)이고, 비표면적이 1.6㎡/g(도 3)인 하기 표 2의 화학성분을 가지는 잔사회 5kg을 혼합하였다.
구분 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 | 휘발분 | 고정탄소 |
석탄 | 7.27 wt% |
3.77 wt% |
1.21 wt% |
0.33 wt% |
0.03 wt% |
0.14 wt% |
0.01 wt% |
0.16 wt% |
31.39 wt% |
55.26 wt% |
구분 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | K2O | Na2O | SO3 | lg-loss | C |
잔사회 | 66.06 wt% |
21.05 wt% |
3.28 wt% |
1.24 wt% |
0.56 wt% |
0.57 wt% |
0.32 wt% |
0.00 wt% |
5.31 wt% |
7.23 wt% |
실시예
2
비표면적이 0.3㎡/g(도 3)인 하기 표 1의 화학성분을 가지고 평균입도 3mm인 석탄 90kg에, 평균입도가 4㎛(도 2)이고, 비표면적이 1.6㎡/g(도 3)인 하기 표 2의 화학성분을 가지는 잔사회 10kg을 혼합하였다.
비교예
1
상기 실시예 1에서 잔사회를 혼합하지 않는 석탄을 사용하였다.
[시험예]
* 전단강도 측정: 실시예 1 및 2에 의한 석탄-잔사회 혼합물과 비교예 1에 의한 잔사회를 혼합하지 않은 석탄의 가소성을 비교하기 위해 석탄-잔사회 혼합물과 잔사회를 혼합하지 않은 석탄에 각각 5%의 수분을 첨가하고 반죽기(kneader)에서 교반하면서 최대 전단강도를 측정하였다. 수분 함량을 5%씩 증가시키면서 최대 전단강도를 측정하고, 전단강도 값이 급감할 때까지 측정하였다. 전단강도는 일본산 Plastometer로 측정하였다.
그 결과, 석탄-잔사회 혼합물과 잔사회가 혼합되지 않은 석탄의 전단강도의 측정 결과를 도 4에 나타내었다. 실시예 1의 경우는 전단강도의 비교에 있어서는 동일한 전단강도에서 5wt%의 수분 감소 효과를 보이고, 잔사회가 혼합되지 않은 석탄의 항복점과 비교할 때 약 10wt%의 수분 감소 효과를 확인하였다.
실시예 2의 경우는 동일한 전단강도에서 10wt%의 수분 감소 효과를 보이고, 잔사회가 혼합되지 않은 석탄의 항복점과 비교할 때 약 15wt%의 수분 감소 효과를 확인하였다.
따라서, 입도가 미세하고 비표면적이 큰 잔사회를 첨가하면 고가의 설비비와 높은 에너지 비용을 지불하지 않아도 석탄의 가소성 즉 석탄의 수분함량을 줄이는 효과가 있어 공급관이나 저장로의 벽면에 들러붙거나 막히는 현상을 방지할 수 있어 석탄의 회수율을 높일 수 있고, 석탄의 모세관이 좁고 많아져 비교적 짧은 시간에 대량의 석탄을 건조시킬 수 있다.
* 수분량 변화 측정: 비교예 1의 석탄과 실시예 1 및 2의 잔사회가 혼합된 석탄의 건조거동을 실험하기 위하여 각 원료에 수분 40wt%를 첨가하고 반죽하여 두께 1cm, 가로 세로 5cm x 5cm인 직육면체로 성형한 후 성형체의 수분 함량이 30wt%가 될 때 200℃로 예열된 건조기에 투입하고 각기 항량이 될 때까지의 수분량 변화를 측정하여 표 3에 나타내었다.
시간(분) 수분 량(wt%) |
1분 | 2분 | 3분 | 6분 | 9분 | 12분 | 15분 |
비교예 1 | 1.5 | 3 | 6 | 18.75 | 26.25 | 30 | 30 |
실시예 1 | 3.75 | 8.25 | 15.75 | 26.25 | 30 | 30 | 30 |
실시예 2 | 5.25 | 15 | 22.5 | 30 | 30 | 30 | 30 |
표 3에서 보듯이 잔사회가 첨가된 석탄이 건조가 매우 빨리 일어나 잔사회 10wt% 첨가한 시편(실시예 2)의 건조속도는 석탄(비교예 1)에 비해 거의 2배나 빠름을 알 수 있다.
물론 본 실험은 소형의 건조기에서 수행하였으므로 대형 건조 설비에서 표 3과 같은 결과를 기대하기는 어렵지만, 입도가 미세하고 비표면적이 큰 잔사회를 첨가하면 석탄의 모세관이 좁아지고 많아져 비교적 짧은 시간에 석탄을 건조시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서 도 4와 표 3의 결과를 분석하여 보면 잔사회의 첨가로 20wt% 이상의 수분 감소 효과가 있다고 할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.
Claims (4)
- 석탄의 건조방법에 있어서,
(a) 석탄 100중량부에 석탄회 1 내지 20중량부를 혼합하는 단계; 및
(b) 상기 석탄회가 혼합된 석탄을 건조시키는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 석탄의 건조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 석탄회는 2 내지 10중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 석탄의 건조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 석탄회는 비표면적이 0.7m2/g ~ 3.2mm2/g 인 것을 특징으로 하는 석탄의 건조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 석탄회는 미연탄소가 3 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 석탄의 건조방법.
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KR20120106450A (ko) * | 2011-03-18 | 2012-09-26 | (주)정흥케미칼 | 폐기물을 이용한 고형연료 및 그 제조 방법 |
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- 2013-10-01 KR KR1020130117322A patent/KR101582232B1/ko active IP Right Grant
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