KR20160072665A - 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법 - Google Patents

시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160072665A
KR20160072665A KR1020140180613A KR20140180613A KR20160072665A KR 20160072665 A KR20160072665 A KR 20160072665A KR 1020140180613 A KR1020140180613 A KR 1020140180613A KR 20140180613 A KR20140180613 A KR 20140180613A KR 20160072665 A KR20160072665 A KR 20160072665A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
index
hot strength
coke
raw material
coal
Prior art date
Application number
KR1020140180613A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101649672B1 (ko
Inventor
이상만
최재훈
서영대
이상열
김현용
이승재
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020140180613A priority Critical patent/KR101649672B1/ko
Publication of KR20160072665A publication Critical patent/KR20160072665A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101649672B1 publication Critical patent/KR101649672B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10S436/908—Gravimetric analysis

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Coke Industry (AREA)

Abstract

본 발명은, 시료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정, 상기 시료와 상기 무연탄의 혼합물을 건류시켜 처리물을 생성하는 과정, 상기 처리물을 2단계로 축분하는 과정, 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 점결지수를 산출하는 과정을 포함하여, 점결특성이 우수한 물질의 열간강도를 산출하고 이를 포함한 코크스의 열간강도를 정확하게 예측할 수 있다.

Description

시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법{Method for sample quality prediction and Method for forecasting CSR(Coke Strength Reaction)}
본 발명은 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점결특성이 우수한 물질의 열간강도를 산출하여 이를 포함한 코크스의 열간강도를 정확하게 예측할 수 있는 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법에 관한 것이다.
제선공정에서 사용되는 코크스는 고로 내에서 철광석을 환원시키는 환원제 역할을 하며, 산소와 반응하여 다량의 열을 발생시키는 고로의 열원으로서 역할을 하고, 고로 내의 노내반응이 원활하도록 고로 내의 통기성을 유지하는 역할을 하는 중요한 제선원료이다.
코크스가 제조되는 공정은 다음과 같다. 탄종별로 야드에 야적된 석탄을 일정 입도가 되도록 파쇄한 후 각각의 저장조에 공급하며, 이러한 석탄으로부터 일정한 품질의 코크스를 제조하기 위해 각 탄종별 배합비를 계산한 다음, 각각의 석탄을 혼합하여 전처리한 후, 코크스 오븐에 장입한다. 코크스 오븐의 저장조에 저장된 배합탄을 장입차에서 일정량을 불출하여 고온으로 가열된 탄화실로 공급하고, 일정시간 동안 건류한 후 적열 코크스로 배출되며, 이러한 적열 코크스는 습식이나 건식 소화에 의해 코크스로 제조된다.
이때, 코크스의 강도는 코크스의 품질을 판단하는 중요한 특성이다. 코크스의 강도는 배합탄의 물성과 상관관계가 있으며, 그 중에서도 석탄화도와 점결특성이 코크스의 강도를 결정하는 중요한 요소이다. 석탄화도는 석탄이 탄화된 정도를 나타내는 지표로서, 석탄 조직의 반사율을 측정하여 계산된다.
점결특성을 측정하는 방법에는 배합탄을 코크스로 제조한 후 그 강도 특성으로부터 간접적으로 측정하는 G지수 측정방법이 있다. 종래에는 이러한 G지수 측정방법의 정확성을 향상시키기 위해 ISO15585라는 국제 표준에 따라 G지수를 측정하였다. 그러나, 종래의 방법으로 타르, 피치 등의 코크스 품질 개선제나 고유동도 강점탄의 점결지수를 측정하는 경우, 각 코크스 품질 개선제 간의 점결지수 값이 유사하여 구분하기 어려웠다. 또한, 상대적인 값인 점결지수가 너무 크게 측정되기 때문에, 점결지수를 이용하여 열간강도를 산출하는 경우 잘못된 값이 산출되어 정확한 열간강도를 예측할 수 없다.
따라서, 점결특성이 우수한 고유동도 강점탄이나 타르 및 피치 등의 경우에는 정확한 점결특성이나 열간강도를 산출할 수 있는 새로운 품질 평가방법이 필요한 실정이다.
KR 2011-0130737 A
본 발명은 점결특성이 우수한 물질의 점결지수 및 열간강도를 예측할 수 있는 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법을 제공한다.
본 발명은 점결특성이 우수한 물질을 포함하는 코크스의 열간강도를 정확하게 예측할 수 있는 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법을 제공한다.
본 발명은, 시료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정, 상기 시료와 상기 무연탄의 혼합물을 건류시켜 처리물을 생성하는 과정, 상기 처리물을 2단계로 축분하는 과정, 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 점결지수를 산출하는 과정을 포함한다.
상기 시료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정은, 상기 시료와 상기 무연탄을 1:1의 비율로 혼합하여 준비시료를 준비하는 과정, 상기 준비시료를 무연탄과 1:5의 비율로 혼합하는 과정을 포함한다.
상기 시료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정은, 상기 시료와 상기 무연탄을 1:11의 비율으로 혼합하는 과정을 포함한다.
상기 점결지수를 산출하는 과정은, 상기 점결지수를 하기의 식 (1)에 의해 산출하는 과정을 포함한다.
식 (1) : G지수 = 10 + (30M1 + 70M2) / M
(여기서, G지수는 점결지수, M1은 1차로 축분되어 측정된 분말의 질량값, M2는 2차로 축분된 분말의 질량값, M은 처리물의 총 질량임.)
상기 산출된 점결지수의 값이 18 이상이면 상기 산출된 점결지수의 값을 사용하고, 상기 산출된 점결지수의 값이 18 미만이면, 상기 시료와 상기 무연탄의 배합비를 변경하여 혼합하고, 건류시켜 처리물을 생성하고, 2단계로 축분한 후, 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 다시 점결지수를 산출하는 과정을 포함한다.
상기 시료와 상기 무연탄의 배합비를 변경하는 과정은, 상기 시료와 무연탄을 1:1의 비율로 혼합하는 과정을 포함한다.
상기 배합비가 변경된 처리물의 점결지수를 산출하는 과정은, 상기 점결지수를 하기의 식 (2)에 의해 산출하는 과정을 포함한다.
식 (2) : G지수 = (30M1 + 70M2) / 5M
(여기서, G지수는 점결지수, M1은 1차로 축분되어 측정된 분말의 질량값, M2는 2차로 축분된 분말의 질량값, M은 처리물의 총 질량임.)
상기 점결지수를 산출한 후, 상기 점결지수를 이용하여 열간강도 산출하는 과정을 포함하고, 상기 열간강도는 하기의 식 (3)에 의해 산출된다.
식 (3) : CSR = 0.7841 ×G지수 + 1.7529
(여기서, CSR은 열간강도, G지수는 점결지수임.)
본 발명은, 석탄과 원료가 배합되어 생성된 코크스의 열간강도를 예측하는 방법으로서, 상기 석탄의 열간강도를 측정 또는 산출하는 과정, 상기 원료를 준비 조건으로 처리하여 처리물을 준비하는 과정, 상기 처리물을 2단계로 축분하고, 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 점결지수를 산출하는 과정, 상기 점결지수를 이용하여 상기 원료의 열간강도를 산출하는 과정, 및 상기 석탄의 열간강도 및 상기 원료의 열간강도를 이용하여 상기 코크스의 열간강도를 산출하는 과정을 포함한다.
상기 원료를 준비 조건으로 처리하는 과정은, 상기 원료와 무연탄의 배합비를 제어하여 혼합하는 과정을 포함하고, 상기 원료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정은, 상기 원료와 상기 무연탄을 1:11의 비율 또는 1:1의 비율로 혼합하는 과정을 포함한다.
상기 점결지수를 산출하는 과정은, 상기 원료와 상기 무연탄의 배합비가 1:11인 경우 상기 점결지수를 하기의 식 (1)에 의해 산출하고, 상기 원료와 상기 무연탄의 배합비가 1:1인 경우 상기 점결지수를 하기의 식 (2)에 의해 산출하는 과정을 포함한다.
식 (1) : G지수 = 10 + (30M1 + 70M2) / M
식 (2) : G지수 = (30M1 + 70M2) / 5M
(여기서, G지수는 점결지수, M1은 1차로 축분되어 측정된 분말의 질량값, M2는 2차로 축분된 분말의 질량값, M은 처리물의 총 질량임.)
상기 점결지수를 산출한 후, 상기 점결지수를 이용하여 상기 원료의 열간강도를 산출하는 과정을 포함하고, 상기 열간강도는 하기의 식 (3)에 의해 산출된다.
식 (3) : CSR = 0.7841 × G지수 + 1.7529
(여기서, CSR은 열간강도, G지수는 점결지수임.)
상기 원료는 상기 석탄보다 점결지수가 높은 물질을 포함하고, 상기 코크스의 열간강도를 산출하는 과정은, 상기 코크스의 열간강도를 하기의 식 (4)에 의해 산출하는 과정을 포함한다.
식 (4) : 코크스의 열간강도 = (석탄의 열간강도 × 코크스 내 석탄의 배합비율) + 2(원료의 열간강도× 코크스 내 원료의 배합비율)
본 발명의 실시 예들에 따르면, 점결특성이나 유동특성이 우수한 물질의 점결지수를 산출하고, 산출된 점결지수를 이용하여 열간강도를 예측할 수 있다. 이에, 종래에는 측정하지 못했던 점결특성이 우수한 물질의 열간강도를 이용하여 코크스 제조시 원료의 배합비를 효율적으로 제어할 수 있다.
또한, 석탄에 코크스 품질 개선제를 배합하는 경우, 코크스의 열간강도를 정확하게 예측할 수 있다. 따라서, 코크스의 품질을 향상시키기 위한 연구를 하는 경우, 코크스 품질 개선제로 인한 효과를 정량화할 수 있다. 이에, 코크스 품질 개선제의 사용량 및 사용물질을 최적화하여 코크스 제조 공정의 경쟁력을 향상시키고 용선 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시료의 품질 예측방법을 나타내는 플로우 차트.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시료의 처리과정을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열간강도와 점결지수의 상관관계를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 코크스의 열간강도 예측방법을 나타내는 플로우 차트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 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. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시료의 품질 예측방법을 나타내는 플로우 차트이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 시료의 처리과정을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열간강도와 점결지수의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 1 또는 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시료의 품질 예측방법은, 시료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정(S110), 상기 시료와 상기 무연탄의 혼합물을 건류시켜 처리물을 생성하는 과정(S120), 상기 처리물을 2단계로 축분하는 과정(S130), 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 점결지수를 산출하는 과정(S140)을 포함한다.
우선, 입도가 0.1~0.2mm로 형성되는 시료와 무연탄의 배합비의 제어할 수 있다. 예를 들어, 시료와 무연탄을 1:1의 비율로 혼합하여 준비시료를 준비하고, 준비시료를 무연탄과 1:5의 비율로 또 한번 혼합할 수 있다. 또는, 시료와 무연탄을 1:11의 비율으로 혼합할 수도 있다. 무연탄의 시료의 점결지수를 제어하는 역할을 한다. 즉, 무연탄의 배합비율이 높아질수록 점결지수 값이 낮아진다. 따라서, 무연탄의 배합비율을 제어하여 산출되는 점결지수의 값을 열간강도와 상관관계가 높은 범위로 제어할 수 있다. 이때, 시료는 유동성이 우수한 물질일 수 있다. 이러한 시료와 무연탄은 혼합용 금속선에 의해 2분간 균일하게 혼합되어 혼합물이 될 수 있다.
혼합물은 용기 예를 들어 도가니에 장입된다. 도가니의 벽쪽의 혼합물의 높이를 1~2mm로 평탄하게 맞춘 후 110~115g의 압력판을 혼합물의 중앙에 위치시키고, 수평을 유지시킨다. 오토 프레스 머신(Auto Press Machine)으로 혼합물을 30초간 10kg/cm2의 압력으로 가압하고, 섭씨 850도까지 15분 동안 가열한다. 이에, 혼합물이 건류되면서 처리물이 생성될 수 있다.
이러한 처리물은 회전 축분기에 넣고 2단계로 각각 5분 동안 250회 회전시켜 축분한다. 이때, 1차로 축분된 처리물을 체로 걸러내어 입도가 0.1mm 미만인 분말들을 수집한다. 그리고, 수집된 분말들의 질량을 질량측정기를 이용하여 측정한다. 한편, 체를 통과하지 못한 처리물을 2차로 축분되고, 다시 체를 이용하여 입도가 0.1mm 미만인 분말들을 걸러낸다. 그리고, 입도가 0.1mm 미만인 분말들의 질량을 질량측정기를 이용하여 측정한다.
1차로 축분되어 측정된 분말의 질량값(M1)과 2차로 축분되어 측정된 분말의 질량값(M2) 및 처리물의 총 질량값(M)을 이용하여 점결지수(G지수)를 산출할 수 있는데, 구체적인 식은 하기의 식 (1)과 같다.
식 (1) : G지수 = 10 + (30M1 + 70M2) / M
이때, 산출된 점결지수의 값이 18 이상이면 산출된 점결지수의 값을 열간강도를 산출하는데 사용할 수 있다. 그러나, 산출된 점결지수의 값이 18 미만이면, 시료와 상기 무연탄의 배합비를 변경하여 혼합할 수 있다. 예를 들어, 시료와 무연탄을 1:1의 비율로 혼합하여 배합비를 변경할 수 있다. 그리고, 혼합물을 건류시켜 처리물을 생성하고, 2단계로 축분한 후, 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 다시 점결지수를 산출해야 한다.
배합비가 변경된 처리물의 경우에도 1차로 축분되어 측정된 분말의 질량값(M1)과 2차로 축분되어 측정된 분말의 질량값(M2) 및 처리물의 총 질량값(M)을 이용하여 점결지수(G지수)를 산출할 수 있는데, 구체적인 식은 하기의 식 (2)와 같다.
식 (2) : G지수 = (30M1 + 70M2) / 5M
이와 같이, 식 (1) 또는 식 (2)을 통해 점결지수를 산출한 후, 산출된 점결지수 값을 이용하여 시료의 열간강도(CSR)를 산출할 수 있는데, 구체적인 식은 하기의 식 (3)과 같다.
식 (3) : CSR = 0.7841 × G지수 + 1.7529
열간강도와 G지수는 도 3과 같이 서로 선형적인 상관관계를 가지기 때문에, 이러한 관계를 이용하여 식 (3)이 산출되었다. 이에, 처리물이 축분되면서 생성된 분말들의 질량값들을 이용하여 점결지수 및 열간강도를 산출하여 예측할 수 있다. 그러나, G지수의 값이 약 80을 넘어가면 열간강도와 G지수 간의 상관관계가 낮아지기 때문에, 식 (3)을 이용할 수 없다. 즉, 종래의 방법으로 점결특성이 우수한 물질 예를 들어, 고유동도 강점탄의 점결지수를 산출하는 경우, 하기의 표 1과 같이 점결지수의 값이 평균 90을 초과하기 때문에, 이러한 점결지수를 이용하여 정확한 열간강도를 산출할 수 없다.
고유동도 강점탄 G지수
M 99.09
E 93.12
L 91.53
F 95.20
따라서, 본 발명의 실시 예에 따라 시료의 점결지수를 제어할 필요가 있다. 즉, 점결특성이나 유동특성이 우수한 물질의 점결지수를 산출하고, 산출된 점결지수를 이용하여 열간강도를 정확하게 예측할 수 있다. 이에, 종래에는 측정하지 못했던 점결특성이 우수한 물질의 열간강도를 이용하여 코크스 제조시 원료의 배합비를 효율적으로 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 코크스의 열간강도 예측방법을 나타내는 플로우 차트이다. 하기에서는 본 발명의 실시 예에 따른 코크스의 열간강도 예측방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 코크스의 열간강도 예측방법은 석탄과 원료가 배합되어 생성된 코크스의 열간강도를 예측하는 방법으로서, 상기 석탄의 열간강도를 측정 또는 산출하는 과정(S210), 상기 원료를 준비 조건으로 처리하여 처리물을 준비하는 과정(S220), 상기 처리물을 2단계로 축분하고, 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 점결지수를 산출하는 과정(S230), 상기 점결지수를 이용하여 상기 원료의 열간강도를 산출하는 과정(S240), 및 상기 석탄의 열간강도 및 상기 원료의 열간강도를 이용하여 상기 코크스의 열간강도를 산출하는 과정(S250)을 포함한다. 이때, 원료는 석탄보다 점결지수가 높은 물질일 수 있다.
우선, 석탄의 열간강도를 측정하거나 산출할 수 있다. 예를 들어, 열간강도 측정장치를 이용하거나 실험을 통해 석탄의 열간강도를 알 수 있다. 또는, 석탄의 열간강도와 관련된 데이터를 이용하여 석탄의 열간강도를 알 수 있다. 이에, 석탄의 열간강도와 원료의 열간강도를 이용하여 석탄과 원료과 배합된 코크스의 열간강도를 예측할 수 있다.
원료를 처리하는 준비 조건은 본 발명의 실시 예에 따른 시료의 품질 예측방방법과 동일한 방법으로 수행되는 실험조건일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 시료의 품질 예측방법에서의 시료가 본 발명의 실시 예에 따른 코크스의 열간강도 예측방법의 원료일 수 있다. 예를 들어, 원료와 무연탄의 배합비를 제어하여 혼합할 수 있는데, 원료와 무연탄을 1:11의 비율 또는 1:1의 비율로 혼합할 수 있다. 우선, 원료와 무연탄을 1:11의 비율로 혼합하여 점결지수를 산출하고, 산출된 점결지수의 값이 18 이상이면 산출된 점결지수의 값을 열간강도를 산출하는데 사용할 수 있다. 그러나, 산출된 점결지수의 값이 18 미만이면, 시료와 상기 무연탄의 배합비를 1:1으로 변경하여 혼합할 수 있다.
그리고, 혼합물을 건류시켜 처리물을 생성하고, 2단계로 축분한 후, 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 점결지수를 산출한다. 원료와 무연탄의 배합비가 1:11인 경우 점결지수를 하기의 식 (1)에 의해 산출하고, 원료와 무연탄의 배합비가 1:1인 경우 점결지수를 하기의 식 (2)에 의해 산출할 수 있다. 이때, G지수는 점결지수, M1은 1차로 축분되어 측정된 분말의 질량값, M2는 2차로 축분된 분말의 질량값, M은 처리물의 총 질량이다.
식 (1) : G지수 = 10 + (30M1 + 70M2) / M
식 (2) : G지수 = (30M1 + 70M2) / 5M
이와 같이, 점결지수를 산출한 후, 점결지수(G지수)를 이용하여 원료의 열간강도(CSR)를 산출할 수 있는데, 하기의 식 (3)에 의해 산출할 수 있다.
식 (3) : CSR = 0.7841 × G지수 + 1.7529
그리고, 석탄의 열간강도와 산출된 원료의 열간강도를 이용하여 코크스의 열간강도를 산출할 수 있는데, 하기의 식 (4)에 의해 산출할 수 있다.
식 (4) : 코크스의 열간강도 = (석탄의 열간강도 × 코크스 내 석탄의 배합비율) + 2(원료의 열간강도× 코크스 내 원료의 배합비율)
이때, 원료의 점결지수 값을 제어하기 위해 무연탄의 배합되는 비율을 증가시켰다. 예를 들어, 원료와 무연탄을 1:11의 비율로 배합하는 경우, 원료와 무연탄을 1:1의 비율로 배합하여 준비시료 생성한 후, 준비시료와 무연탄을 1:5의 비율 또는 1:1의 비율로 배합할 수 있다. 따라서, 준비시료와 무연탄의 배합비를 기준으로 준비시료를 생성하면서 1/2로 감소한 원료의 배합비율을 보상하기 위해 원료의 열강강도에 2를 곱하여 보상하였다.
이에, 코크스를 제조하기 위해 석탄에 원료 예를 들어, 코크스 품질 개선제를 배합하는 경우, 코크스의 열간강도를 정확하게 예측할 수 있다. 따라서, 코크스의 품질을 향상시키기 위한 연구를 하는 경우, 코크스 품질 개선제로 인한 효과를 정량화할 수 있다. 또한, 코크스 품질 개선제의 사용량 및 사용물질을 최적화하여 코크스 제조 공정의 경쟁력을 향상시키고 용선 제조 원가를 절감할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 실험 예를 통해 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기로 한다.
총 4종의 비야금용 석탄으로부터 제조된 코크스 품질 개선제의 점결지수를 평가하였다. 평가에 사용된 4종의 원료에 대한 공업분석은 하기의 표 2와 같다.
코크스 품질 개선제(원료) VM(%, db) Ash(%, db) FC(%, db)
A(I) 67.7 tr(trace amount) 33.4
B(L) 66.5 tr 33.6
C(N) 63.2 tr 37.2
D(W) 61.8 tr 38.3
4 종의 원료 모두 유사하게 60%이상의 VM을 함유하고 있고, 회분은 거의 검출되지 않았다. 이러한 원료를 종래의 방법과 본 발명의 실시 예들에 따른 방법으로 점결지수(G지수)를 각각 산출하였고, 그 결과는 하기의 표 3과 같다.
코크스 품질 개선제(원료) 종래 G지수 예측 열간강도 본 발명 G지수 예측 열간강도
A(I) 94.39 불가 71.74 58.0
B(L) 96.54 불가 75.27 60.8
C(N) 93.54 불가 73.69 59.5
D(W) 95.24 불가 81.50 65.7
종래의 방법으로 산출된 점결지수의 값은 90 이상이다. 점결지수의 값이 약 80을 넘어가면 열간강도와 점결지수 간의 상관관계가 낮아지기 때문에, 식 (3)을 이용하여 열간강도를 산출할 수 없다. 따라서, 종래의 방법으로 산출된 점결지수를 이용하여 열간강도를 산출하기가 어렵다. 또한, 점결지수의 값이 서로 유사하여 점결특성을 구분하기가 어렵다.
반면, 본 발명의 실시 예들에 따라 산출된 점결지수의 값은 종래의 방법으로 산출된 점결지수의 값보다 감소하여 약 71~81 사이에서 분포된다. 이에, 측정된 점결지수의 값이 열간강도와 서로 상관관계를 보이는 범위 내에 있기 때문에, 식 (3)을 이용하여 열간강도를 산출할 수 있다. 즉, 원료의 열간강도를 정확하게 예측할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따라 산출된 점결지수의 경우 최대값과 최소값의 차이가 약 10정도 발생하여 각 코크스 품질 개선제 간의 점결특성을 용이하게 구분할 수 있다.
하기에서는 본 발명의 다른 실험 예를 통해 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 실험 예에서 산출된 값이 유효한 값을 가지는지 확인하기 위해 상기의 원료 중 C,D를 각각 석탄과 배합하여 코크스를 제조한 후 직접 코크스의 열간강도를 측정하여 측정된 열간강도와 본 발명의 실험 예를 통해 예측되는 열간강도 값을 비교하는 실험을 하였다.
우선, 본 발명의 다른 실험 예를 이해하기 위해 열간강도 측정방법에 대해 설명하기로 한다. 입도가 3mm이하인 입자를 약 85% 포함하는 석탄을 원료, 예를 들어, 코크스 품질 개선제와 혼합한 후 시험로에서 건류하여 코크스를 제조한다. 상세하게 설명하면, 석탄과 코크스 품질 개선제의 혼합물이 730kg/m3의 일정한 장입밀도를 갖도록 충전하였다. 시험로는 일반적인 코크스 오븐과 같은 구조를 갖도록 형성되어 히터를 통해 양쪽 벽에서부터 열전달이 일어난다. 섭씨 약 700도로 시험로 내를 가열한 후 혼합물을 장입시키고, 히터이 가열온도를 상승시켜 섭씨 약 950도까지 2.7℃/min의 속도 가열한다. 그리고, 시험로의 중심온도가 섭씨 약 900도에 도달하면 1시간의 치시간을 유지한 후 압출하고, 압출된 혼합물의 처리물 즉, 코크스를 질소 분위기에서 소화시켜 냉간한다.
입도별 괴코크스 시료를 적정비로 섞어 반응성 시료 조제 시스템에 넣고, 스크린(Screen, 19~21mm)을 통해 체분된 시료를 200g으로 평량하고 반응로에 투입하여 고온(약 섭씨 1100도)에서 120분간 CO2와 반응시키고 냉각한다. 그리고, 냉각 후 시료의 감량을 측정해서 I형 강도기에서 600회전 후 10mm 상의 중량을 구하고, 이를 반응 후 중량에 대한 백분율로 표시하여 열간강도를 측정할 수 있다. 그러나, 열간강도를 측정하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
상기의 코크스의 열간강도 측정방법에 따라 석탄(100%)으로 제조된 코크스, 석탄(90%)과 원료C(10%)가 배합된 코크스, 및 석탄(90%)과 원료D(10%)가 배합된 코크스의 열간강도를 측정하였다. 또한, 본 발명의 실험 예에서 산출된 원료C와 원료D의 열간강도 값과 석탄의 열간강도 값을 식 (4)에 대입하여 석탄(90%)과 원료C(10%)가 배합된 코크스, 및 석탄(90%)과 원료D(10%)가 배합된 코크스의 열간강도를 산출하였다. 그리고, 측정된 열간강도 값과 산출된 열간강도 값을 비교하였고, 그 결과는 하기의 표 4과 같다.
배합탄 배합비 측정 열간강도 개선효과 예측 열간강도 오차
수분 9%,
미점탄비 38%
 Base(100%) 48.4 Base - -
Base(90%)+C(10%) 55.3 6.9 55.5 -0.2
Base(90%)+D(10%) 57.2 8.8 56.7 0.5
우선, 식 (4)를 이용하여 석탄(90%)과 원료C(10%)가 배합된 코크스, 및 석탄(90%)과 원료D(10%)가 배합된 코크스의 열간강도가 산출되는 과정에 대해 설명하기로 한다. 석탄(90%)과 원료C(10%)가 배합된 코크스의 경우, 각각의 값들을 식 (4)에 대입하면 다음과 같다. "코크스의 열간강도 = (48.4 × 0.9) + 2(59.5 × 0.1)" 이 식을 통해 산출된 코크스의 열간강도는 55.46이고, 이 값을 반올림하면, 55.5가 산출된다. 석탄과(90%)과 원료D(10%)가 배합된 코크스의 경우, 각각의 값들을 식 (4)에 대입하면 다음과 같다. "코크스의 열간강도 = (48.4 × 0.9) + 2(65.7 × 0.1)" 이 식을 통해 산출된 코크스의 열간강도는 56.7이다.
이렇게 산출된 값들을 보면, 원료C보다 점결지수가 큰 원료D가 석탄에 배합되는 경우, 원료C를 배합했을 때보다 열간강도의 값이 약 1.9 정도 향상된 것을 알 수 있다. 이는, 본 발명의 실시 예들에 따라 산출된 점결지수의 값과 열간강도의 값이 서로 선형적인 상관관계에 있음을 보여준다.
또한, 예측된 코크스의 열간강도의 값이 측정된 코크스의 열간강도 값에 0.5% 이하의 오차 내로 적중되는 것을 보여준다. 따라서, 본 발명의 실시 예들에 따라 산출된 원료의 열간강도의 값이 유효한 값임을 알 수 있다. 이에, 종래에는 예측할 수 없었던 코크스 품질 개선제 배합시 코크스의 열간강도 증량 효과를 정량화할 수 있다. 또한, 코크스 품질 개선제의 사용량 및 사용물질을 최적화하여 코크스 제조 공정의 경쟁력을 향상시키고 용선 제조 원가를 절감할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (8)

  1. 시료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정;
    상기 시료와 상기 무연탄의 혼합물을 건류시켜 처리물을 생성하는 과정;
    상기 처리물을 2단계로 축분하는 과정;
    2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 점결지수를 산출하는 과정을 포함하는 시료의 품질 예측방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정은,
    상기 시료와 상기 무연탄을 1:1의 비율로 혼합하여 준비시료를 준비하는 과정, 상기 준비시료를 무연탄과 1:5의 비율로 혼합하는 과정을 포함하는 시료의 품질 예측방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 시료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정은,
    상기 시료와 상기 무연탄을 1:11의 비율으로 혼합하는 과정을 포함하는 시료의 품질 예측방법.
  4. 석탄과 원료가 배합되어 생성된 코크스의 열간강도를 예측하는 방법으로서,
    상기 석탄의 열간강도를 측정 또는 산출하는 과정;
    상기 원료를 준비 조건으로 처리하여 처리물을 준비하는 과정;
    상기 처리물을 2단계로 축분하고, 2단계로 축분되어 생성된 분말들의 질량을 각각 측정하고, 측정된 질량값들을 이용하여 점결지수를 산출하는 과정;
    상기 점결지수를 이용하여 상기 원료의 열간강도를 산출하는 과정; 및
    상기 석탄의 열간강도 및 상기 원료의 열간강도를 이용하여 상기 코크스의 열간강도를 산출하는 과정을 포함하는 코크스의 열간강도 예측방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 원료를 준비 조건으로 처리하는 과정은, 상기 원료와 무연탄의 배합비를 제어하여 혼합하는 과정을 포함하고,
    상기 원료와 무연탄의 배합비를 제어하는 과정은, 상기 원료와 상기 무연탄을 1:11의 비율 또는 1:1의 비율로 혼합하는 과정을 포함하는 코크스의 열간강도 예측방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 점결지수를 산출하는 과정은, 상기 원료와 상기 무연탄의 배합비가 1:11인 경우 상기 점결지수를 하기의 식 (1)에 의해 산출하고, 상기 원료와 상기 무연탄의 배합비가 1:1인 경우 상기 점결지수를 하기의 식 (2)에 의해 산출하는 과정을 포함하는 코크스의 열간강도 예측방법.
    식 (1) : G지수 = 10 + (30M1 + 70M2) / M
    식 (2) : G지수 = (30M1 + 70M2) / 5M
    (여기서, G지수는 점결지수, M1은 1차로 축분되어 측정된 분말의 질량값, M2는 2차로 축분된 분말의 질량값, M은 처리물의 총 질량임.)
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 점결지수를 산출한 후, 상기 점결지수를 이용하여 상기 원료의 열간강도를 산출하는 과정을 포함하고,
    상기 열간강도는 하기의 식 (3)에 의해 산출되는 코크스의 열간강도 예측방법.
    식 (3) : CSR = 0.7841 × G지수 + 1.7529
    (여기서, CSR은 열간강도, G지수는 점결지수임.)
  8. 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료는 상기 석탄보다 점결지수가 높은 물질을 포함하고,
    상기 코크스의 열간강도를 산출하는 과정은, 상기 코크스의 열간강도를 하기의 식 (4)에 의해 산출하는 과정을 포함하는 코스의 열간강도 예측방법.
    식 (4) : 코크스의 열간강도 = (석탄의 열간강도 × 코크스 내 석탄의 배합비율) + 2(원료의 열간강도× 코크스 내 원료의 배합비율)
KR1020140180613A 2014-12-15 2014-12-15 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법 KR101649672B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140180613A KR101649672B1 (ko) 2014-12-15 2014-12-15 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140180613A KR101649672B1 (ko) 2014-12-15 2014-12-15 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160072665A true KR20160072665A (ko) 2016-06-23
KR101649672B1 KR101649672B1 (ko) 2016-08-19

Family

ID=56353342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140180613A KR101649672B1 (ko) 2014-12-15 2014-12-15 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101649672B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109575971A (zh) * 2018-11-06 2019-04-05 首钢集团有限公司 一种预测焦炉内不同高度位置焦炭质量的实验方法
CN110319455A (zh) * 2019-07-18 2019-10-11 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种锅炉混煤掺配方法
CN111595718A (zh) * 2020-04-24 2020-08-28 河钢股份有限公司 利用焦炭反应性测定装置进行混焦热性能检测的试验方法
CN112907042A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 广东韶钢松山股份有限公司 一种焦煤业务操作方法、装置计算机设备和存储介质
KR20230175025A (ko) 2022-06-22 2023-12-29 현대제철 주식회사 원료의 품질 분석 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060074454A (ko) * 2004-12-27 2006-07-03 주식회사 포스코 코크스 품질의 예측방법
KR20110022326A (ko) * 2009-08-27 2011-03-07 현대제철 주식회사 코크스의 고온 강도 예측방법
KR20110022292A (ko) * 2009-08-27 2011-03-07 현대제철 주식회사 코크스의 고온 강도 예측방법
KR20110130737A (ko) 2010-05-28 2011-12-06 현대제철 주식회사 코크스 열간강도 예측 장치 및 방법
KR101100537B1 (ko) * 2009-08-27 2011-12-29 현대제철 주식회사 코크스의 냉간 강도 예측방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060074454A (ko) * 2004-12-27 2006-07-03 주식회사 포스코 코크스 품질의 예측방법
KR20110022326A (ko) * 2009-08-27 2011-03-07 현대제철 주식회사 코크스의 고온 강도 예측방법
KR20110022292A (ko) * 2009-08-27 2011-03-07 현대제철 주식회사 코크스의 고온 강도 예측방법
KR101100537B1 (ko) * 2009-08-27 2011-12-29 현대제철 주식회사 코크스의 냉간 강도 예측방법
KR20110130737A (ko) 2010-05-28 2011-12-06 현대제철 주식회사 코크스 열간강도 예측 장치 및 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109575971A (zh) * 2018-11-06 2019-04-05 首钢集团有限公司 一种预测焦炉内不同高度位置焦炭质量的实验方法
CN110319455A (zh) * 2019-07-18 2019-10-11 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种锅炉混煤掺配方法
CN110319455B (zh) * 2019-07-18 2020-10-16 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种锅炉混煤掺配方法
CN111595718A (zh) * 2020-04-24 2020-08-28 河钢股份有限公司 利用焦炭反应性测定装置进行混焦热性能检测的试验方法
CN112907042A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 广东韶钢松山股份有限公司 一种焦煤业务操作方法、装置计算机设备和存储介质
KR20230175025A (ko) 2022-06-22 2023-12-29 현대제철 주식회사 원료의 품질 분석 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101649672B1 (ko) 2016-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101649672B1 (ko) 시료의 품질 예측방법 및 이를 이용한 코크스의 열간강도 예측방법
KR101673273B1 (ko) 시료의 품질 예측방법
EP2832822B1 (en) Coal blending method for coke production, production method for coke
CN106133116A (zh) 煤混合物、煤混合物的制造方法、以及焦炭的制造方法
JP5884159B2 (ja) 冶金用コークスの製造方法
KR101100537B1 (ko) 코크스의 냉간 강도 예측방법
JP5655684B2 (ja) 成形コークスの強度推定方法
KR101277955B1 (ko) 고로 취입용 미분탄의 발열량 추정방법
KR101225370B1 (ko) 코크스의 반응성 지수 예측방법
CN104774986B (zh) 一种焦炭在高炉块状带劣化行为的评价方法
EP3315585A1 (en) Ferro-coke production method
KR102467182B1 (ko) 코크스 제조방법
KR101466475B1 (ko) 코크스의 회분 예측방법
KR101205026B1 (ko) 코크스의 고온 강도 예측방법
JP2016148019A (ja) コークスの製造方法
EP3150687A1 (en) Method for manufacturing blast furnace coke, and blast furnace coke
JP2017171718A (ja) コークスの強度推定方法、及び、コークスの製造方法
EP3255122B1 (en) Ferrocoke manufacturing method
KR102325752B1 (ko) 코크스의 제조 방법
JP6979267B2 (ja) コークスの製造方法
JP2023118244A (ja) 低収縮炭材の粒度決定方法及びコークスの製造方法
KR102144195B1 (ko) 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법
KR20110098146A (ko) 코크스의 배합방법
JP2018048216A (ja) コークス炉装入炭の嵩密度推定方法及び配合調整方法
KR20040056282A (ko) 코크스 제조용 석탄의 압축강도의 측정방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190813

Year of fee payment: 4