KR20240037335A - 연소용 연료 조성물 - Google Patents

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KR20240037335A
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카부 월터 마크게루
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더 트러스티즈 포 더 타임 비잉 오브 더 케이엠엔 풀필먼트 트러스트
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Abstract

제 1 항에 따른 연소를 위한 연료 조성물로서, 탄화수소 기반 연료, 및 마그네타이트를 포함하는 마그네타이트 재료를 포함하는 연료 조성물. 마그네타이트 재료는 1 nm 내지 1 mm의 크기 범위를 갖는 분말의 형태이다. 마그네타이트 재료는 연료 조성물의 0.1 내지 80 wt%이다. 마그네타이트 재료는 적어도 40%의 마그네타이트(Fe3O4)를 포함하고, 적어도 25%의 Fe(철)를 갖는다.

Description

연소용 연료 조성물
본 발명은 가연성 재료에 관한 것이며, 특히 마그네타이트 재료를 포함하는 연소용 조성물에 관한 것이다.
화석 연료의 연소 원리는 산업계에서 잘 알려져 있는데, 이는, 화석 연료가 일상적으로 많은 경우에 사용되고 있고, 또한 화석 연료는 연소 공정에서의 활성 성분인 탄화수소 연료이기 때문이다. 화석 연료로서 통상적으로 사용되는 이러한 연료는, 액체 연료, 예를 들어, 휘발유, 디젤 및 파라핀, 또는 중질 퍼니스 오일; 기체 연료, 예를 들어, 천연 가스, 메탄 또는 LPG; 또는 고체 연료, 예를 들어, 석탄, 목재 또는 무연탄;일 수 있다.
이 경우, 탄소 원소의 존재 때문에 연소가 발생한다. 탄소 원소는 산화환원 반응(REDOX 반응)이라고 불리우는 잘 알려진 공정의 형태로 산소 가스와 반응한다. 산화환원 반응에 관여하는 원소/재료는 연소 공정에서 "소모(used up)"되며, 즉, 연소 공정에 관여하는 탄소 원소는, 전자를 공여하는 그것의 특성으로 인해, 소모되어, 더 이상 위의 산화환원 반응에 사용될 수 없는 재료로 전환된다. 그 결과로 발생되는 재료는 연소 공정으로부터의 폐기물이 된다. 종래의 연소 공정의 주요 생성물은 열, 화염, 재, 연기, 그리고, 온실가스를 포함한 오프가스(off-gases)이다.
연소 공정이 진행되기 위해서는, (1) 투입 열(input heat), (2) 탄소, 및 (3) 산소의 세 가지 요소가, 연소 공정을 개시하고 진행하는 데 필요하다. 공기는 O2 분자를 제공할 수 있으며, 연료는 석탄의 형태일 수 있으며, 이는 탄소 원소로서 제공되며, 열은 연소를 개시하고 계속 진행하기 위해 제공된다. 이 반응의 화학 반응식은 다음과 같다:
열 + C + O2 = CO2 + 열
본 발명자가 다른 용도를 위해 마그네타이트를 사용하는 것으로 인식하고 있는 특허 출원이 존재하며, 거기서는 마그네타이트가 하소되어 산화철로 전환된 다음 특정 비율로 다른 재료와 혼합된다. WO2018052861A1는 출발 재료로 사용되는 마그네타이트(Fe3O4)를 개시하고 있으며; 매크로기공을 갖는 다공성 산화철 흡수제를 개시하고 있다. 이 산화철 흡수제의 조성은, 마그네타이트, 알루미늄 옥사이드, 알루미나 실리케이트, 및 유기 물질로 구성된 바인더로 이루어진다. 이러한 재료들은 균질화되어 조성물이 되고, 이 조성물은, 이러한 용도를 위한 준비에서, 유기 물질을 연소하고 또한 이러한 적용에 적합하게 만들기 위해, 하소된다.
AT4132118은, 49 내지 90 wt%의 마그네타이트(Fe3O4), 60 내지 70 wt%의 포화 알칼리토 실리케이트, 2 내지 4 wt%의 마이크로실리카, 및 0.5 내지 7.5 wt%의 Al 염의 조성물을 개시하고 있다; 이 조성물은 실리카로 결합되어 있다. 이 재료는, 가정용 야간 저장 히터용 저장 블록과 같은, 열 저장에 사용될 수 있다.
TW200819618A는, 마그네타이트, 실리카, 제올라이트, 하이드로탈사이트, Ag, Pt, Cd, Ba, Zn, Ce, 및 TiO2를 포함하는 조성물의 부분으로서 마그네타이트(Fe3O4)를 개시한다. 이러한 재료들은 점토와 혼합되고, 하소에 의해 추가적으로 처리되어, 내연 기관의 효율을 향상시키는 세라믹 복합재료를 생성한다. 이러한 적용에서는, 연소 공정을 수행하려는 순간에 내연 기관용 연소 연료의 연소 효율을 높이기 위해 내연 기관을 개선하기 위한 엔진 구조체의 부분이 되는 재료로서 마그네타이트가 사용된다. 이 마그네타이트는 연료의 부분이 아니다. 마그네타이트는 이러한 발명들에서는 연소 공정에 참여하지 않으며, 또한 많은 간행물들에서는, 마그네타이트가, Pt, Ag, 텅스텐과 같은, 금속과 혼합되고, 어닐링, 온도 프로그래밍된 탈착 및 제어된 온도에서 때로는 특정 압력 하에서 산화질소 노출과 같은 많은 단계들이 필요하다. 마그네타이트는 이러한 복잡한 공정 단계들 하에서 매우 복잡하고 값비싼 금속 물체가 있어야 성능을 발휘하는 것으로 보인다.
본 출원인은, 상대적으로 간단하고 저렴하며, 어닐링과 같은 단계를 제거하며, 고가의 금속 물체도 제거하며, 연소 공정에서 기존 탄화수소 기반 연료 특성을 향상시키는 연소용 연료 조성물을 추구한다.
따라서, 본 발명은, 탄화수소 기반 연료, 및 마그네타이트를 포함하는 마그네타이트 재료를 포함하는 연료 조성물을 제공한다. 더욱 구체적으로, 본 발명에서 제공하는 연소용 연료 조성물은:
탄화수소 기반 연료 및 마그네타이트(Fe3O4)를 포함하는 마그네타이트 재료;를 포함하며,
여기서:
마그네타이트 재료는 1 nm 내지 5 mm의 크기 범위의 분말 형태이며;
마그네타이트 재료는 연료 조성물의 0.1 내지 80 wt%이며;
마그네타이트 재료는 적어도 40%의 마그네타이트(Fe3O4)를 포함하며; 그리고
마그네타이트 재료는 적어도 25%의 Fe(철)를 갖는다.
마그네타이트 재료 기반 연료는, 마그네타이트 재료가, 화석 연료와, 또는 탄화수소 연료 및 기타 가연성 화합물을 포함하는 연료와, 혼합된 연료이다. 마그네타이트 재료는, 마그네타이트 및 다양한 산화물, 원소 및 기타 화학 화합물로 구성된 재료이다. 마그네타이트 재료는 특히, 자성 산화철 또는 산화제1제2철(ferrous ferric oxide)로 알려진 Fe3O4(마그네타이트), 포스페이트, 파이라이트, 실리카, 알루미나, 티타니아, Mn3O4, Cr2O3, V2O5, MgO, K2O, SrO, Na2O 및 ZrO2를 더 포함할 수 있다. 연료 조성물 내의 마그네타이트 재료는 0.0025 내지 65%이고, 실리카 함량은 0.001 내지 1.5%이며, 마그네타이트 재료는 적어도 40%의 Fe3O4를 가지며, Fe3O4는 적어도 25%의 Fe를 갖는다. 이 마그네타이트 재료의 크기는 1 나노미터 내지 5 mm이다. 마그네타이트 재료는 상대적으로 높은 밀도를 가지며, 액체 연료와 같은 저밀도 연료에 적용하는 경우, 마그네타이트 재료가 액체 연료 상단부 및 내부에서 부유할 수 있도록, 매우 작은 크기가 필요하며, 반응 효율 및 반응 속도도 이러한 1 나노미터 크기에서 더 좋아진다. 재료의 크기가 4000 나노미터 또는 심지어 5 mm로 증가하는 경우, 목적하는 이점은, 고체 연료의 연소 동안 발생하는 열이 혼합물 전체에 잘 분산되고, 혼합물 내의 포켓에 함유되지 않는다는 것인데, 이는, 성능을 발휘하려면 열이 필요하고, 더 큰 크기의 재료는 열 분배의 효율을 향상시키기 때문이다. 더 큰 크기의 또 다른 이점은, 이 재료의 취급 및 안전성이 훨씬 더 좋아진다는 것이다. 마그네타이트 재료는, 온실 가스의 흡착 및 감소에도 활성이 있는 적어도 3.5%의 MgO 및 적어도 2.4%의 TiO2와 같은 산화물을 포함할 수 있다. 마그네타이트 재료는 연료 조성물에 더 우수한 연료 특성을 제공하고, 우세한 북극 또는 남극을 연료에게 부여하며, 또한 Fe2+ 및 Fe3+ 전하를 연료에게 부여한다. 원료 마그네타이트 재료, 즉 연료와 함께 연소 공정을 거치지 않은 재료는 우세한 북극을 가지며, 이는 이 마그네타이트 재료 기반 연료가 우세한 북극을 갖도록 만든다. 원료 마그네타이트 재료(raw magnetite material)는 또한 우세한 남극을 가질 수 있으며, 이는 마그네타이트 재료 기반 연료가 우세한 남극을 갖도록 만든다.
이 연료의 연소는, 연소 공정 동안 마그네타이트 재료가 석탄과 같은 고체 연료를 포함하는 연료의 최상층이 되는 방식으로, 이루어질 수 있다. 마그네타이트 재료를 갖는 석탄의 연소 후에, 고체 마그네타이트 재료를 갖는 잔류 재가 남게 될 것이며, 재와 조합된 이 마그네타이트 재료는 연료의 구성 부분으로서 사용될 수 있고, 또한 화석 또는 탄화수소 연료의 연소 공정으로부터 발생하는 CO2를 포함하는 오프가스를 감소시키기 위해 첨가될 수 있는데, 이는, 재의 일부는 마그네타이트 재료와 혼합될 때 더 강한 자기 특성을 획득하고, 따라서, 마그네타이트 재료에 이끌리면서 오프가스와 함께 빠져나오지 않아 환경을 오염시키지 않기 때문이다. 재와 조합된 마그네타이트 재료는 새로운 미연소 마그네타이트 재료일 수도 있고, 반복 연소된 마그네타이트 재료일 수도 있다. 마그네타이트 재료가 연소 석탄 위에 있을 때, 마그네타이트 재료는 또한 미세 석탄, 특히 파이라이트(pyrite)를 갖는 석탄을 포함하는 연료가 일부 자기 특성들을 획득하도록 만들며, 이 효과는 연료의 연소 효율을 향상시킨다.
이 마그네타이트 재료는 가연성 재료/연료에 대한 첨가 재료로서 사용될 수 있으며, 여기서 이러한 연료들은, 연소 공정을 위한, 화석 연료, 탄화수소 연료, 및 기회 연료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 석탄, 목재 칩, 채광 그대로의 석탄, 차콜, 갈탄, 황 재료, 탄소인 그을음, 이탄, 바이오매스, 폐 플라스틱 재료, 목재 펠릿, 역청과 같은 고체 연료, 중질 연료유, 셰일유, 제트 연료, 디젤, 휘발유, 일루미네이팅 파라핀, 나프타, 바이오디젤, LPG, 메탄올, 부탄올을 포함하는 액체 연료, 천연 가스, 셰일 가스, 프로판, 수소, 부탄, 메탄 등을 포함하는 기체 연료를 포함할 수 있다. 가스 연료의 경우 연료가 연소점을 향해 압력 하에서 방출될 때, 마그네타이트 재료는 제어된 속도로 고압 흐름 내로 공급되며, 그에 따라 그것은 가스와 합류하여 가스 연료의 조성물의 부분이 된다. 마그네타이트 재료와 혼합될 수 있는 기회 연료는, 석유 코크스, 목재 및 농업 바이오매스, 타이어 유래 연료 및 석탄층 메탄(coal bed methane)으로 구성된다. 적어도 나노미터 입자 크기의 추가 실리카는 적어도 최대 1.5% 실리카(SiO2)까지 첨가될 수 있으며, 이 재료는 마그네타이트 재료 기반 연료로서 사용되는데, 왜냐하면, 마그네타이트 재료는 다양한 재료의 이러한 혼합된 조합 내에서 매우 활성인 화합물이기 때문이다. 마그네타이트 재료는 온실 가스를 감소시키는 데 도움이 되는 금속 산화물을 갖는다. 연소 공정 동안, 마그네타이트 재료는 전자를 공여 및 수용하는데 관여하고, 더 높은 열 발생에 관여하고, SO2, NO2, CO 및 CO2를 포함하는 주요 오프가스의 감소에도 관여하며, O2를 발생시킨다. 자연 전압(natural voltage)을 갖는 실리카의 첨가는, 마그네타이트 재료의 전기장 활성을 향상시키고, 마그네타이트 재료 기반 연료의 총 연소 효율을 향상시키기 위한 것이다. 이는, 이 마그네타이트 재료 기반 연료 재료(마그네타이트 재료, 연료 및 실리카)의 연소를 가능하게 하고, 연료의 열 발생을 증가시키며, 발생되는 압력을 증가시킨다. 이 연료는 대기로 방출되는 입자상 고체 재료를 감소시킨다. 마그네타이트 재료 기반 연료는 장기간의 연소 공정을 달성하고, 실리카는 액체 연료와 같은 특정 응용 분야를 위해 나노 규모 크기일 수 있다.
높은 밀도를 가져서 액체 및 기체 연료에 적용할 수 있는 마그네타이트 재료는 그것의 높은 밀도로 인해 침강하는 경향이 있으나, 마그네타이트 재료 내의 다른 원소 및 화합물의 존재로 인해, 이러한 다른 화합물 및 원소는 마그네타이트 산화제1제2철(magnetite ferrous ferric oxide)에 비해 낮은 밀도를 가지며, 이러한 다른 화합물은 마그네타이트 재료의 밀도를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라, 마그네타이트 재료는 다른 연료와 혼합되기에 더 적합할 수 있으며, 이는 침강 경향을 감소시킨다. 마그네타이트는 적어도 25%의 Fe(철 원소)를 갖는다. 마그네타이트 재료는 적어도 수분 무함유이어야 하며, 즉, 그것은 0%의 수분을 가져야 한다. 재료 내의 수분은 연소 공정 동안 발생되는 열 에너지를 흡수하여, 유용한 에너지를 감소시킨다. 마그네타이트 재료 연료의 물/수분이 적을수록, 열 발생이 더 우수하다. 이 마그네타이트 재료는 자기장을 갖는다. 이 마그네타이트 재료는 우세한 북극을 갖는다. 이 재료의 경우, 북극이 남극보다 더 우세하다. 이 재료의 경우, 북극이 2.2 밀리테슬라일 때, 남극 측정치는 1.2 밀리테슬라 또는 1.5 밀리테슬라일 수 있고 일부 측정에서는 남극 측정치는 0.7 밀리테슬라일 수 있으며, 분말 형태의 마그네타이트 재료의 자기장은 북극에서 0.460 밀리테슬라의 자기장을 갖고, 남극에서 0.20 밀리테슬라의 자기장 측정치를 갖는다. 이 측정값은, 연소되지 않았지만 분말 형태인 마그네타이트 재료에 대한 것이다. 미세 분말 마그네타이트 재료는 자극에 노출될 때 고체 마그네타이트 재료에 비해 다르게 응답하는 것으로 보인다. 원료 마그네타이트 분말 재료는 남극에 노출되지 않더라도 우세한 북극을 갖는다. 마그네타이트 분말 재료는 수지를 포함하는 결합제를 사용하여 고체 연료와 결합될 수 있으며, 그에 따라, 마그네타이트 재료는 주위 전체가 마그네타이트 재료로 덮이거나, 또는 마그네타이트 재료 및 고체연료 또는 탄화수소 연료는 펠릿 또는 볼 구조체(pellet or ball structure)와 같은 구조체로 만들어질 수 있으며, 여기서 마그네타이트 재료와 연료는 결합제로 결합되어 펠릿을 포함하는 구조체를 형성한다. 북극/남극은 이 재료의 활성에 더 많은 영향을 미치기 때문에, 예상치 못한 기술적 성과 및 이점을 발생시킨다. 특정 극성 측정치에서 재료는 통상적으로 동일한 자기장 강도 측정치이되 반대 극성을 갖지만, 이 재료는 북극이 우세한 이러한 종류의 특성을 가지며, 일부 측정치에서는 약 45%만큼 큰 차이로 북극이 우세하다. 이러한 자기 측정치는 마그네타이트 재료치고는 매우 작은 것처럼 보일 수 있지만, 나노미터 크기에서 보면, 그 효과가 상당히 뚜렷하다. 북극이 우세하기 때문에, 마그네타이트 재료는 연소 동안 더 많은 열을 발생시키며, 마그네타이트 재료가 화석 연료 및 기타 재료를 포함하는 연료와 함께 반복적으로 활용되는 경우 북극의 자기장 강도 측정치는 감소되며, 그것이 연소를 반복하면서 감소됨에 따라 열 발생 또한 감소된다. 그리고, 이 마그네타이트 재료가 마그네타이트 기반 탄화수소 연료의 연소 공정에 반복적으로 사용됨에 따라, 남극이 더 증가되고, 그럴수록 온실가스를 포함한 오프가스가 더 많이 감소된다.
화학 제품으로서 마그네타이트 재료 기반 연료는, 탄화수소 및 화석 기반 연료 및 기타 연료에 의해 야기되는 문제점들을, 다음에 의해, 실질적으로 해결한다: 마그네타이트, 실리카, 황 등을 포함하는 재료 배합물에 기초한 그것의 화학적 조성 및 물리적 특성에 의해; 연소 공정이 어떻게 개시되는지에 의해; 연소 공정이 어떻게 유지되는지에 의해; 그리고, 마그네타이트 재료 기반 연료 최종 제품이, 이 마그네타이트 재료 제품의 반복성으로 인해 그리고 여러 번의 반복 연소 후에 최종 생성물들의 대부분은 산업적 응용 분야들에서의 사용을 위해 활용될 수 있다는 것으로 인해, 어떻게 환경 친화적이고 지속가능성을 갖는지에 의해. 본 발명에서 마그네타이트 재료를 반복적으로 사용한 후의 최종 생성물들 중 하나는, 마그네타이트 재료가 강철 생산에 활용될 수 있는 헤마타이트 재료 광석(haematite material ore)으로서 끝날 수 있다는 것이다. 반복되는 연소 공정들에서 마그네타이트 재료를 더 여러 번 사용할수록, 온실가스가 더 많이 감소하고, 연소 공정에서 발생하는 O2가 증가한다. 마그네타이트 재료는 연소 공정 후 회수되어 다시 재사용된다. 종래의 연소 공정에서는 산소 가스가 사용되고, 연소 공정의 종료 시에는 연소 공정의 시작 시점에서 보다 더 적은 산소가 존재하여야 하는데, 본 발명에서는, 산소가 감소되지 않고, 경우에 따라서는 놀라울 정도로 증가한다. 연소 공정 동안 본 발명으로부터의 폐기물이 없거나 적을 수 있다. 마그네타이트 재료가 냉각되는(뜨겁지 않은) 경우, 연소 공정 후 최대 35 ℃까지 냉각된다. 연소를 위해 탄화수소 연료와 혼합된 마그네타이트 재료는, SO2, NO2, CO 및 CO2를 포함하는 온실 가스를 감소시킨다. 연소를 거치는 회수가 증가할수록, 온실가스를 더 잘 감소시킬 수 있다. 철강 생산에 사용되는 이 마그네타이트 재료는 석탄, 코크스, 무연탄 등을 포함하는 연료와 혼합되고, 그것이 최상층이 되도록 혼합물의 위에 공급되며, 그렇게 함으로써, 강철을 형성하는 반응 공정에서 발생하기 전에, 온실가스를 감소시키기 시작한다. 이러한 동일한 위의 재료는, 생산 공정에서 그리고 최종 제품에서 철(Fe) 함량을 수용할 수 있는 금속 제련 작업을 위한 다른 제련 공정(smelting processes)에서 사용될 수 있다. 연료 첨가제 또는 연료에 첨가된 재료로서의 마그네타이트 재료는 매우 바람직한 성과들을 갖는다. 연료로서, 그것은 열 발생을 증가시키고, 그것은 반복적으로 여러 번 연소를 거칠 수 있고, 그것은 온실가스를 포함한 오프가스를 감소시키고, 그것은 가격이 저렴하고, 그것은 운송, 보관, 취급이 용이하고, 따라서, 탄화수소 연료에 첨가된 재료로서, 마그네타이트 재료 기반 연료는 연료로서 매우 바람직한 특성들을 가지며, 마그네타이트 재료는 마그네타이트 재료 기반 연료에 우수한 연료 특성들을 도입한다. 이것들은 본 발명의 실질적인 특징들이며, 선행 기술 및 종래의 연소 연료로부터는 상당히 동떨어진 특징들이다.
마그네타이트 재료의 이러한 특정 특성들은 본 특정 발명에 중요할 수 있다. 본 조성물은 추가적인 실리카를 가질 수 있다. 천연 재료인 실리카는 유전 특성 자연 전압(dielectric properties natural voltage)을 가지며, 이 전압은 마그네타이트 입자의 전기적 활성을 증가시키고 자기 및 전기 특성에 영향을 미칠 수 있다. 마그네타이트 재료 및 실리카의 이러한 특성들은 나노미터 규모 크기에서 매우 영향력이 있을 수 있다. 마그네타이트 재료 기반 연료가 적당한 점화 온도를 달성한다는 사실은, 마그네타이트 재료 기반 연료가 연소 공정을 시작하고 전파하는 데 많은 열 에너지가 필요하지 않으며, 발생된 에너지의 대부분이 연소 공정에서 소모되지 않으며, 활용을 위해 방출될 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 에너지에 관한 또 다른 사실은, 마그네타이트 재료가 공여 및 전달을 위한 적어도 두 개의 전자를 가지고 있다는 것이다. 이 두 가지 요소는 더 큰 에너지 방출을 설명할 수 있다. 이러한 지배적인 연소 조건하에서 마그네타이트 재료는 전자를 공여하며, 전자를 수용하고 전자를 공여하며, 이는 연소 공정에서 적어도 두 번 발생할 수 있으며, 이는 이 재료가 반복적으로 사용되는 이유를 설명할 수 있으며, 이 전체 과정은 전자의 수용 및 공여로 끝날 수 있으며, 그렇게 함으로써, 그것은, 그것의 전자가 CO2를 CO 및 CO로 전환시킨 다음 탄소 그을음 및 산소로 전환시킴으로써, 통상적인 것보다 더 많은 그을음을 발생시킬 것이며, 이 산소는 연소 공정을 전파하는 데 사용될 수 있으며, 이는 대기 중의 산소에 대한 필요성이 감소될 수 있다는 사실을 나타낼 수 있다. 이 마그네타이트 재료의 조성 및 연소 공정은, 마그네타이트 재료에 의한 전자의 반복적인 공여 및 수용을 위한 조건을 생성한다.
마그네타이트 재료 기반 연료의 연소 공정은 탄화수소 연료와 같은 종래의 연료의 연소 공정과 다르다. 탄화수소 기반 연료는 연소 공정에서 활성 원소로서 탄소 원소를 갖는다. 마그네타이트 재료는 탄소를 함유한 연료의 활성 부분이지만, 반응 공정 및 연소 공정으로부터 남겨지는 생성물 측면에서 탄소 기반 연료와 다르고 그로부터 멀리 동떨어져 있다. 마그네타이트 재료 및 탄소 둘 다 화학 반응에 참여한다는 사실도 증가된 열 발생을 설명할 수 있다. 탄화수소 연료의 연소 공정은 산화환원 반응 화학 공정을 수반한다. 탄화수소 재료의 연소 공정은 열에 의해 개시되고 열에 의해 전파되어 더욱 진행된다.
연소 공정
마그네타이트 재료 기반 연료는 전기적으로 더 많이 대전되며, 상당한 전기장 측정치를 가질 수 있다; 따라서, 그것은 전자를 쉽게 끌어당기고 쉽게 수용할 수 있다. 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 마그네타이트는 전자를 수용하고 공여하여 연소 공정을 화학적으로 개시할 수 있다. 마그네타이트는 또한 전자를 산소 원소에게 공여한다. 마그네타이트 재료는 CO2에게 전자를 공여하고, CO2는 CO로 분해되고, 그 다음 일산화탄소는 탄소 원소 및 O2로 분해되고, Fe3O4는 CO2로부터의 O2를 포획할 수 있으며, 이러한 과정을 통해, 마그네타이트 재료는 CO2 가스의 양을 감소시키고, 또한 다른 가스들을 감소시킬 수 있다. 연소 공정은, 박편 형태의 그을음 재료를 많이 생성하였다. 마그네타이트 재료 분말 재료를 갖는 디젤은 더 많은 열 에너지를 발생시키고 오프가스를 감소시키며, 동시에, 작은 흑색 박편 재료 형태의 그을음을 더 많이 생성하며, 동시에, 이 연소 공정 동안 O2 수준은 감소하지 않았으며, 이는, 연소 공정 동안 O2가 연소 공정을 유지하기에 충분하거나, 또는 대기 중으로 방출될 수 있다는 것을 보여준다. 이 O2는 마그네타이트 재료와 관련된 이 연소 공정의 부생성물이다. 이러한 연소 공정은 O2 양을 감소시키지 않고, 어떤 경우에는 O2 양을 증가시키며, 이는 이 연소 공정이 약간의 O2를 발생시킨다는 것을 나타낸다. 이러한 화석 연료의 연소 공정에서 나오는 결과물 중 일부는 더 많은 그을음, 더 많은 열, 및 더 많은 산소이다. 연소 공정으로부터 탄소 재료로서 더 많은 그을음이 생성되었다. CO2가 일산화탄소로 분해된 다음, CO는 마그네타이트 재료의 존재에 의해 연소 공정 동안 발생되는 그을음인 탄소로 전환된다. 공여된 전자는 탄소를 탄소 원소로서 다시 연소될 수 있는 상태로 회복시킬 수 있다. 마그네타이트 재료는 CO2에 전자를 공여할 수 있고, CO2는 이 전자를 수용할 수 있으며, 이러한 활동은 열 에너지를 방출할 수 있다. 따라서, 이러한 그을음 재료는 새로운 연료의 부분을 형성할 수 있으며, 연소 목적으로 사용될 수 있다. 이러한 박편상 흑색 탄소 재료는, 펠릿으로 만들어져 제련 환원 응용 분야에서 사용되는 것과 같이, 많은 산업 응용 분야에서 사용될 수 있다. CO2가 더 많이 분해될수록 그을음 및 산소가 더 많이 발생되며, 그러므로, 이러한 작동 조건 하에서 원래의 탄소 재료는 여러 번 연소될 수 있다. 그을음 재료는 회수되어 마그네타이트 재료와 혼합될 수 있거나, 또는 단독으로 연소될 수 있다. 시험 작업을 통해 명백하게 밝혀진 바에 따르면, 채광된 그대로의 석탄 및 중질 연료유를 포함하는 연료가 더 더러울수록, 그을음은 더 많이 생성되고 CO2는 더 적게 생성되며, 또한, 동일한 양의 재료가 마그네타이트 재료를 갖지 않는 경우에 비하여 더 많은 열이 발생된다. 마그네타이트 재료는 반복적으로 연소될 수 있고, 탄소 원소도 반복적으로 연소될 수 있으며, 이 둘은 혼합되어 새로운 연료 재료를 형성할 수 있다. 이는 중요한 기술적 진보이고, 연소 기술의 실질적인 개선이다. 마그네타이트 재료 및 탄소 원소 연소의 둘 다의 반복성은 함께 작용하여, 연료를 훨씬 더 재생가능하고 지속가능한 연료로 만들고, 또한 연료가 세계 경제에 상당한 경제적 중요성을 갖도록 만든다. 이 경우의 차이점 및 이점은, 연료로서의 탄소 원소는, 슬래그 및 재를 형성하고 또한 NO 및 SO2와 같은 오프가스를 생성하는 다른 원소를 갖지 않는다는 것이다. 이러한 조합된 마그네타이트 재료 및 탄소 원소는 연소 공정을 위한 가장 깨끗하고 가장 효율적인 연료일 수 있다. 마그네타이트 재료는 열 발생을 증가시키고, 온실 가스를 포함한 오프가스를 감소시키며, 반복적으로 연소 공정에 사용될 수 있는 더욱 깨끗한 탄소 원소를 발생시킨다. 그을음 재료는 회수될 수 있고, 마그네타이트 분말 재료와 혼합될 수 있으며, 그 다음, 이 마그네타이트 분말 재료 그을음은 연소 공정을 위해 탄화수소 연료와 혼합될 수 있다. 마그네타이트 재료 기반 연료의 연료 부분에 있는 탄소는 전자를 공여하며, 이 연소 공정에서 마그네타이트 입자는 전자를 수용한 다음 전자를 공여하고 산소 분자도 전자를 수용하며, 전자를 수용하는 이러한 행위는, 연소 공정이 진행됨에 따라, 에너지를 방출한다. 이러한 2단계 열 방출은, 마그네타이트 재료 기반 연료에게, 그것의 고온 연소 공정을 제공한다. CO2에 대한 전자 공여가 공정에 고려되는 경우, 이러한 2단계 또는 3단계는, 이 연소 공정에게, 다른 연료들에 비해 마그네타이트 기반 연료에 대해 독특한 화학 반응을 제공한다. 온실 가스를 포함하는 오프가스의 감소가 연소 공정 동안 발생한다.
마그네타이트 재료는 그것의 자기장 및 전기장 전하로 인해 액체 연료를 포함하는 연료 재료를 그것의 표면으로 끌어당기는 경향이 있으며, 이는 마그네타이트 재료와 액체 화석 연료 사이의 최대 접촉을 향상시킨다. 종래의 연소 반응 공정에서는, 예를 들어 석탄 형태의 한 원소(탄소)가 전자를 공여하고, 다른 원소인 산소 분자는 전자를 수용함으로써, 반응 공정이 완성된다. 본 발명에서는, 마그네타이트 재료는 초기 전자 공여와 최종 전자 공여 사이의 중간체의 역할을 할 수 있다. 마그네타이트 재료는 탄화수소로부터 전자를 수용한 다음 산소 분자에게 전자를 전달하거나, 또는 그것의 자체 전자들 중 하나를 공여할 수 있다. 전자 공여에는 적어도 두 단계가 있고, 전자 수용 활동에는 적어도 두 단계가 있다. 이러한 2단계 공정에는 두 개의 서로 다른 전자들이 관여될 수 있으며, 이때 하나는 탄소 원소로부터, 다른 하나는 마그네타이트 재료 입자로부터 유래한다. 놀라운 효과는, 마그네타이트 재료 입자가 전자 수용체의 역할을 한 다음 전자 공여체 역할을 하고, 또한 전자 공여체의 역할을 한 다음 전자를 수용할 수도 있다는 것이다. 이는 마그네타이트 재료에 의한 매우 독특하고 놀라운 작용이다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 마그네타이트 재료는 전자를 수용하기 위해 더 높은 전기음성도 수준으로부터 이동한 다음, 산소 분자인 다음 원소에게 전자를 공여하기 위해 더 낮은 전기음성도 수준으로 이동할 수 있고, 또한 다른 마그네타이트 입자에게 공여할 수 있으며, 이는 그것의 열 발생을 향상시킨다. 마그네타이트 재료가, 탄소계 재료인 점화제 재료(ignitor material)로부터 전자를 수용하면, 그것의 산화 상태는 감소되고, 그것은, 그것의 전기장에 의해, 그리고 연소열에 의해, 그리고 또한 전자를 수용하였다는 사실에 의해, 여기될 수 있으며, 이는 마그네타이트 재료가 전자를 공여하도록 촉진하며, 그 다음, 그것은 산화되어 그것의 산화 상태를 증가시킨다. 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 마그네타이트 재료는, 반응을 일으키기 위해 더 적은 열을 사용하는 마그네타이트 기반 연료에 대한 연소 공정의 다른 경로를 제공할 수 있으며, 여기서 그것은 2단계 전자 공여를 제공하는 그것의 능력으로 인해 훨씬 더 많은 에너지를 발생시킨다. 탄소 원소로부터의 전자는, 전하 및 자기장으로 인한 마그네타이트 재료의 전기적 작용으로 인해, 마그네타이트 재료에 공여되는 것을 선호할 수 있다. 전자를 수용하고 전자를 공여하는 마그네타이트 재료의 이러한 상황은, 마그네타이트 재료 기반 연료의 연소 공정의 장수명(longevity)을 설명할 수 있다. 마그네타이트 재료가 연소 공정 동안 전자를 공여하기 때문에, 그것이 종래의 탄화수소 연료 내의 탄소와 유사하게 작용하고, 또한 추가적으로, 그것이 전자를 수용하여 일반 연소 공정에서의 산소 분자처럼 작용한다. 이는 전자의 이동과 관련하여 종래의 연료보다 훨씬 더 많은 역할을 한다.
마그네타이트 재료는 연소 공정에서 촉매에 더 유사하게 작용한다. 촉매와 비교하여 마그네타이트 재료의 차이점은, 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 마그네타이트 재료는 그것의 화학적 특성의 일부를 잃고 또한 그것의 물리적 특성의 일부를 잃는다는 것이다. 그리고 어떤 면에서는, 그것은 그것의 화학적 특성의 일부를 향상시키는데, 이는, 그것이 반복적으로 사용될수록, 온실가스를 포함한 오프가스를 더 많이 감소시킬 수 있기 때문이다. 그것은 촉매처럼 작용하지는 않는다; 그것은 화학 반응에서 촉매가 작용하는 것보다 더 많은 역할을 한다. 그것은 그것의 특성들의 일부를 향상시킨다. 그것은 공정을 촉진하고, 화학적/전기적 변화를 거치며, 때로는 연소 공정 후 더 우수한 마그네타이트 재료가 된다.
이러한 감소된 가스들 중 일부는 최대 99%만큼 감소되며, 이는 훨씬 더 우수한 값이다. 연소 공정으로부터의 오프가스가 얼마나 감소되는지를 보여주는 표가 있다. 여기서는, 방출된 대조군 샘플 오프가스가, 마그네타이트 재료 함량을 갖는 동일한 연료 양의 오프가스와 비교된다. 마그네타이트 재료는 기후에 가장 피해를 주는 가스들 중 4 가지인 이러한 가스들을 감소시키는데, 이와 달리, 종래의 공정에서는, 수 많은 재료들이 각각 특정 가스를 처리하기 위해 사용되며, 예를 들어, 석회석의 적용은 오로지 하나의 가스 SO2만을 감소시키고, NO2를 감소시키기 위해서는 암모니아와 같은 다른 재료들이 공급되어야 하고, 다른 기후 변화 가스를 감소시키기 위해서는 또 다른 재료가 구입되어야 하며, 따라서, 마그네타이트 재료와 비교하여, 오프가스들을 감소시키기 위해 개별 화학물질들을 입수해야 하는 다른 공정은, 이러한 다른 재료들의 구매 및 취급 비용을 증가시키므로 비효율적이다. 마그네타이트 재료는 또한, 바이오연료에, 특히 바이오디젤에, 첨가되어, 특히 질소 산화물 가스를 감소시키는 이점을 제공할 수 있다(바이오디젤은 그 자체로는 NO, 질소 산화물 가스를 발생시킴). 화석 연료들은 그것들 내에 황 함량을 가지며, 잘 알려진 바와 같이, 마그네타이트 재료는 연료 연소로부터의 황 가스를 감소시킨다. 본 발명의 다른 구현예는, 아직 처리되지 않은 석탄인, 채광된 그대로의 석탄(run of mine coal)에 적용되는 경우이다. 이 경우, 마그네타이트 재료 기반 연료는, 종래의 공정에서는 선광되어야 하는, 처리되지 않고, 정제되지 않고, 선광되지 않은 어느 정도의 석탄 연료를 포함한다. 이러한 처리되지 않은 그리고 가공되지 않은 석탄과 마그네타이트 재료가 혼합되면, 일산화탄소를 제외한, 온실가스를 포함한 오프가스들이 감소된다. 가공(processing)은, 석탄으로부터 부적합한 재료를 제거하고 석탄을 연소 공정을 위한 적용에 더 적합하게 만들기 위해, 석탄을 포함하는 재료를 야금학적 및 화학적으로 처리하는 것이다. 때로는, 온실가스를 제거하고 연료 단위 질량당 열 발생을 50%만큼 증가시키기 위해 이러한 공정들이 수행되기도 한다. 온실가스를 포함하는 오프가스들은 다양한 비율로 감소된다. CO2는 53% 감소될 수 있고, NO는 64% 감소될 수 있다. 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 일부 마그네타이트 재료 조성물은 다른 것들보다 특정 오프가스를 더 많이 감소시킨다. 따라서, 특정 오프가스들을 감소 대상으로 삼을 수 있다. 채광된 그대로의 석탄이 시험되었다. 이러한 채광된 그대로의 석탄-마그네타이트 재료 기반 연료가 연소 공정에 사용되었으며, 채광된 그대로의 석탄-마그네타이트 재료 기반 연료 성능은 처리 및 선광된 석탄 재료에 훨씬 더 가까웠다. 채광된 그대로의 석탄 및 기타 발전소 품질 석탄의 바람직하지 않은 특성들 중 하나는, 그것들이 낮은 열 에너지 발생을 갖고, 온실 가스를 포함한 오프가스를 대량으로 방출한다는 것이다. 그러나, 미처리, 비선광 및 미가공된 석탄이 마그네타이트 재료와 혼합되어 마그네타이트 재료 기반 연료를 형성한 경우, 열 발생 및 온실가스 감소를 포함한 오프가스 둘 다에 대한 성능이 모두 향상되었다. 질소 산화물 가스는 선광된 석탄에 비해 64% 적었고, CO2는 선광된 석탄에 비해 53% 적었다. 따라서, 어떤 경우에는, 채광된 그대로의 석탄-마그네타이트 기반 연료가, 선광된 석탄보다 더 우수한 성능을 발휘한다. 선광되지 않은 석탄의 더 우수한 성능은, 황 함량이 높기 때문일 수 있다. 마그네타이트 재료는 석유 코크스와 혼합되어 황 가스 및 질소를 감소시킬 수 있다(석유 코크스는 황과 질소 함량이 높은 경향이 있음). 마그네타이트 분말 재료는, 오리멀젼(Orimulsion), 역청, 셰일 오일, 오일 샌드, 타이어 유래 연료, 목재 폐기물, 농업 폐기물, 톱밥, 소비자 사용 후 재료 폐기물, 바이오매스, 목질 바이오매스, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 플라스틱을 포함하는 기회 연료에 첨가하고 혼합될 수 있는데, 이러한 플라스틱 재료는 탄화수소로 만들어지고, 따라서 높은 열에너지 값을 갖는 경향이 있으며, 마그네타이트 재료가 첨가되면, 이러한 연료의 특성이 개선되며, 그에 따라 가공된 연료 특성에 접근할 수 있다. 마그네타이트 분말 재료는 또한 무연탄, 흑연 코크스 미풍(breeze)에 첨가되어, 온실가스를 감소시키고 열 발생을 증가시킬 수 있다. 이는, 마그네타이트 재료 기반 연료 기술이, 석탄 선광을 포함하고 화석 연료 산업 및 폐기물 연료 재료를 포함하는 산업에 미칠 수 있는 영향이다. 따라서, 채광된 그대로의 석탄, 미처리 및 미가공된 석유 제품을 포함하는 미처리 및 미가공된 연료를 사용하는 마그네타이트 재료 기반 연료는, 종래의 연료의 통상적인 가공에서의 단계인 가공 단계를, 불필요하게 만들 수 있다. 비용이 많이 드는 석탄, 석유 연료를 포함하는 연료의 가공 단계는, 온실 가스를 포함하는 가스들의 감소, 열 발생 및 비용 측면들에 있어서, 마그네타이트 재료의 첨가에 비해 더 작은 이점을 달성한다. 마그네타이트 기반 연료의 조성물을 만들기 위한 마그네타이트 재료의 이러한 첨가는, 이러한 처리 및 선광 단계를 제거할 수 있다. 이는 관련 비용을 절감할 수 있고, 석탄, 석유 연료 프로젝트를 포함하는 지속 불가능하고 수익성이 없는 폐기물 프로젝트를, 더욱 지속 가능하고 수익성 있게 만들 수 있다. 이는, 폐석탄 덤프 및 석탄 점액 댐 재료(coal slimes dams material)를, 연소 공정용 석탄으로 더 적합하게 만들 수도 있다. 마그네타이트 재료와 혼합된 미가공 석탄은, 특히 일부 온실가스들 및 오프가스들에 대해, 마그네타이트가 없는 가공된 석탄보다 더 우수한 성능을 발휘할 수 있다. 이 시험 작업은, 미가공된 채광된 그대로의 석탄을 포함하는 미가공된 연료와 마그네타이트 재료의 혼합이, 석탄 가공 단계들 중 일부를 제거할 수 있음을 보여준다. 채광된 그대로의 석탄을 포함하는 재료를 처리하고 선광하는 목적은, 온실 가스를 포함한 오프가스를 감소시키고 폐기물 재료를 제거함으로써 석탄의 열 발생 및 석탄의 산업적 및 사회적 가치를 증가시키는 것이다. 채광된 그대로의 석탄 및 또한 폐석탄, 점액 댐 석탄(slimes dam coal), 선광되지 않은 석유 재료 등을 마그네타이트 재료와 혼합함으로써, 연료와 마그네타이트 재료의 혼합은, 열 발생 및 오프가스 감소의 측면들에 있어서 선광 공정과 동일한 작용을 수행한다. 이러한 혼합 활동은, 전통적으로 허용되고 복잡하며 물 소비, 시간 소비, 전기 소비, 환경 파괴 및 고비용 선광 공정을 제거할 수 있는 매우 간단한 단계이다. 선광되지 않은 점액 댐 석탄 및 폐기물 처리 석탄을 마그네타이트 재료와 혼합하는 것은 선광 작용을 수행한다. 점액 댐을 미세 재료 및 폐기물 석탄 덤프를 산업에 가치 있게 만드는 것에 의해, 환경으로부터 이러한 점액 댐 및 폐기물 덤프를 청소하는 데 기여할 수 있다. 전 세계적으로 버려지는 점액 댐 및 폐기물 석탄 재료 및 기타 연료의 양이 막대한데, 이는 연소 공정을 위한 원료가 될 수 있다. 화석 연료를 포함하는 연료와 마그네타이트 재료의 혼합은, 점액 댐 석탄, 폐기물 덤프 석탄, 및 채광된 그대로의 석탄을 포함하는 석탄의 광물 선광 기술을 실질적으로 발전시킬 수 있다. 마그네타이트 재료는, 석탄, 점액 댐 석탄 재료, 채광된 그대로의 석탄, 폐기물 덤프 석탄, 갈탄, 이탄, 무연탄, 흑연, 코크스 등을 포함하는 석탄 및 석탄 유도체 및 연료와 혼합될 수 있다. 마그네타이트 재료가, 선광되지 않은 석탄, 폐 화석 연료 재료를 포함하는 연료와 혼합된 마그네타이트 재료 기반 연료는, 화석 연료가 완전한 가공 및 선광 공정을 거치지 않는 것을 특징으로 할 수 있고, 단지 부분적인 가공만을 거칠 수도 있으며, 이러한 연료는 연소 공정을 위해 사용된다.
본 발명자가 수행한 시험 작업 동안, 관찰된 바에 따르면, 연소 재료 공정을 위한 마그네타이트 재료가 여러 번 반복될 수 있다. 본 발명자는, 매번 새로운 양의 연료를 사용하여 동일한 마그네타이트 재료 샘플에 대해 연소 공정을 여러 번 반복하였다. 연소 공정은 이전 사례와 같이 진행되어 열 에너지를 발생시켰으나, 반복된 연소 공정에 따라 열 형성 및 오프가스 감소가 다소 낮아졌고, 7 번째 연소 반복부터는 열 발생이 눈에 띄게 감소되기는 하였다. 많은 전자 공여 및 수용 단계들로 인해, 마그네타이트 재료 입자가 관여하는 이 공정은, 연소 공정을 촉진하기 위해서는, 평소보다 더 많은 산소를 필요로 한다.
본 발명의 구현예들 중 하나는 그것의 연소 공정이다. 이 연소 공정은 유동층 연소 공정(fluidized bed combustion process)으로 이루어지며, 여기서는, 유동층을 생성하고 필요한 산소를 공급하기 위해 많은 양의 공기가 공급되거나, 또는 유동층 상태를 생성하기 위해, 온실가스가 반응 구역/챔버 내로 공급되어 유동층 상태를 생성하고, 또한 연소 공정 동안 온실가스가 감소되도록 할 수 있다. 이러한 연소 공정에서는, 연소 연료 재료가 마그네타이트 재료와 함께 혼합된 다음, 보일러 또는 연소 챔버 내로 공급된다. 혼합 재료는 적어도 분쇄된 석탄 기반 연료(pulverized coal based fuel), 경우에 따라서는 착화제(fire lighter)를 포함할 수 있고, 또한 석유 기반 연료 재료와 같은 액체 연료일 수도 있고, 기체 연료일 수도 있다. 그 다음 이 공정은 아래에서 불어오는 압력 공기에 의해 유동화되고, 이 공정은 연료 혼합물의 더 우수한 폭기(aeration)를 위해 그리고 연소를 위해, 혼합된 재료를 부유(suspension) 상태로 유지하며, 이러한 버블링 유동층은 마그네타이트 재료 기반 연료로부터 더 많은 열을 발생시킨다. 샘플이 마그네타이트 재료와 혼합된 연소 시험이 수행되었고, 유동화 상태 하에서 동일한 양의 마그네타이트 재료와 연료를 사용하여 비교 시험이 수행되었으며, 유동화된 상태 하의 샘플이 열 발생 및 배출 가스 감소에서 더 우수한 성능을 보였다. 연소 공정 동안 유동화 상태는, 연소 공정이 유동층 상태에 있지 않을 때에 비해, 적어도 5%만큼 더 많은 열을 발생시키고, 오프가스를 적어도 10%만큼 감소시킨다. 마그네타이트 재료 기반 연료 연소 공정은 반복된 공정일 수 있다. 연속 연소는, 고체, 액체 및 기체 재료와 혼합될 때 동일한 마그네타이트 재료로부터 이점을 얻을 수 있는 실용적인 방법이다. 연소 공정 후, 마그네타이트 재료의 고체 잔여물이 연소 영역에 남을 수 있고, 탄화수소/탄소 연료만이 마그네타이트 재료 기반 연료의 정확한 비율로 첨가 되어 연료 조성물을 구성할 수 있으며, 이는 적어도 두 번 반복될 수 있다. 원할 경우 마그네타이트 재료가 보충하거나 교체될 수 있다. 연료 내 마그네타이트 재료 조성을 0.32% 내지 2.5%로 하여 실험한 결과, 온실가스 감소 결과가, 마그네타이트 재료 함량이 연료의 40%일 때와 비교하여 90% 초과로 매우 우수하였다. 이러한 낮은 함량 수준에서, 재료는, 비용 및 효율성 둘 다에서, 가장 경제적으로 사용될 수 있다.
연소를 위한 마그네타이트 재료 기반 연료의 조성물에 대한 마그네타이트 재료의 반복성은 연소 기술에 대한 매우 실질적인 개선이다. 동일한 재료를 반복하여 사용하여도 연소될 수 있는, 연료와 같은, 화학 제품은 많지 않다. 연소 기술에 대한 개선들 중 하나는, 마그네타이트 재료가 반복적으로 연소될 때, 특이한 예상치 못한 기술적으로 유리한 성과를 갖는다는 것이 밝혀졌다는 것인데, 즉, 이 마그네타이트 재료는 만능 재료(versatile material)로서, 밝혀진 바에 따르면, 더 여러 번 마그네타이트 재료를 연소할수록, 마그네타이트 재료는 온실가스를 포함하는 오프가스의 감소에서 더 우수한 성능을 보이며, 이는 마그네타이트 재료를 더 여러 번 연소할수록 마그네타이트 재료의 성능이 더 우수해진다는 것을 보여준다. 다시 말하자면, 마그네타이트 재료는, 시험 작업에서 나타난 바와 같이, 2차 반복 연소에 비해 3차 반복 연소에서 온실가스를 포함한 오프가스를 감소시킬 수 있다. 매우 놀랍게도, 마그네타이트 재료는 연소 재료를 위한 마그네타이트 재료 기반 연료를 형성하는 연료와 함께 마그네타이트 재료로서 여러 번 연소될 수 있으며, 그러면서도 훨씬 더 놀랍게도, 마그네타이트 재료는, 마그네타이트 재료 기반 연료의 조성물의 부분으로서 더 여러 번 연소될 수록, 더 우수한 성능을 보인다. 마그네타이트 재료의 연소 공정으로부터 더 많은 이점을 얻을수록, 마그네타이트 재료는 더 유익해진다. 따라서, 더 많이 연소시킬수록, 오프가스를 감소시키기 위한 연소 공정을 위한 마그네타이트 재료 기반 연료의 일부로서 다음 조성물을 위해 그것을 더 많이 제조하게 된다. 이는 훨씬 더 놀라운 기술적 성과이다. 다른 예상치 못한 기술적 성과는, 마그네타이트 재료가 연료와 함께 연소 공정을 거친 후에도, 마그네타이트 재료는 그것의 자기 특성(magnetic properties)을 잃지 않는다는 것인데(이와는 대조적으로, 다른 자성 재료에서는, 더 높은 온도에 노출될 때 자기 특성이 상실됨), 자기장은 연소 공정의 효율에 영향을 미친다. 마그네타이트 재료는, 이 마그네타이트 재료의 재자화에 의해 훨씬 더 여러 번 반복적으로 사용되도록 재생될 수 있다. 이 원료 마그네타이트 재료는 우세한 북극을 용이하게 가질 수 있는 것으로 보이며, 따라서, 이 마그네타이트 재료가 재자화될 때, 그것은, 우세한 극이 북극이 되고 남극은 우세한 극이 되지 않도록 재자화될 수 있는데, 우세한 북극을 갖는 재료가 열 발생에 있어서 더 우수한 성능을 보일 수 있다. 이 재료는 우세한 북극을 갖기 때문에, 석탄 연소(여기서, 그것은 재(ashes)와 혼합될 것임)로부터 이 재료를 가장 효율적으로 회수하는 방법은, 강한 남극을 사용하는 것일 수 있다. 이 시험에 사용된 자석들은 모두 동일한 자기장 강도를 가졌으며, 동일한 자석들이 이 시험에 사용되었다. 자화되지 않은 마그네타이트 분말 재료의 자기장과 극성을 시험한 결과, 북극은 평균 0.5 밀리테슬라였고, 남극은 0.33 밀리테슬라였다. 이 마그네타이트 재료는 또한 남극 만을 사용하여 자화될 수도 있다. 마그네타이트 분말 재료 입자들이 한쪽으로부터 남극에 노출되도록 한 다음 자기장 및 극성을 시험하는 시험이 수행되었으며, 북극은 평균 1.26 밀리테슬라였고, 남극은 무시할 수 있을 정도였으며, 때로는 북극만이 감지되었다. 마그네타이트 분말 재료 입자들이 반대측의 양쪽(주변 전체)에서 남극에 노출되는 또 다른 시험이 수행되었으며, 측정된 양쪽에서의 자기장은 예상대로 북극이었고, 한쪽은 1.06 밀리테슬라의 평균 측정치를 가졌고, 다른 쪽은 1.39 밀리테슬라의 평균 측정치를 가졌다. 또 다른 구현예에서는, 마그네타이트 재료가 주변 전체에서 남극에 노출되어, 더 높은 북극 자기장 측정치를 갖는 북극 우세 마그네타이트 분말 재료를 만들도록 함으로써, 북극을 갖는 마그네타이트 재료 기반 연료가 제조될 수 있으며, 또 다른 구현예에서는, 마그네타이트 분말 재료가 주변 전체에서 북극에 노출되도록 함으로써, 연소 공정에 사용하기 위한 더 높은 남극 자기장 측정치를 갖는 마그네타이트 재료 기반 연료가 제조될 수 있다. 그렇게, 마그네타이트 재료는, 열 발생을 개선하는 데 매우 적합한 더 높은 북극 측정치를 갖도록 처리될 수 있다. 마그네타이트 분말 재료 입자들이 한쪽에서는 남극을, 반대쪽에서는 북극에 노출되는 또 다른 시험이 수행되었으며, 양쪽에서 측정된 자기장은 놀랍게도 북극이었고, 한쪽은 평균 0.92 밀리테슬라로 측정되었으며, 반대쪽은 1.53 밀리테슬라로 측정되었다. 마그네타이트 분말 재료 입자들이 한쪽에서는 북극에 노출되고 다른 쪽에서는 자석을 갖지 않은 또 다른 시험이 수행되었으며, 양쪽에서 측정된 자기장은 남극이었으며, 자석에 가까운 쪽에서 측정된 자기장은 1.54 밀리테슬라였고, 반대 쪽에서 측정된 자기장은 0.67 밀리테슬라였다. 시험들의 대부분에서 나타난 바에 따르면, 북극이 우세한 극성이지만, 어떤 경우에는, 처리되지 않은 원료 분말 마그네타이트 재료의 경우 남극이 매우 명백하였다. 위의 극성들의 조합들은 마그네타이트 분말 재료를 필요한 수준 및 극성(마그네타이트 분말 재료의 북극은 열 발생을 증가시키고, 마그네타이트 분말 재료의 남극은 온실가스를 포함한 오프가스를 감소시킴)으로 재자화하는 데 사용될 수 있다. 원료 마그네타이트 재료가 탄화수소 연료를 포함하는 연료와 혼합되고 연소 공정을 수행할 때, 연소 공정을 따라 남극이 증가하고, 연소를 따라 북극이 감소한다. 본 발명의 구현예들 중 하나에서는, 마그네타이트 재료 기반 연료를 연소시키고, 그 다음, 마그네타이트 재료를 회수하고, 그 다음, 그것을 약 45 마이크로미터 내지 약 50 나노미터 정도로 연소 전보다 더 미세하게 밀링하여, 마그네타이트 재료의 이전에 노출되지 않은 표면을 노출시키고 이를 탄화수소 연료와 혼합함으로써, 더 우수한 연소 공정을 위한 마그네타이트 재료 기반 연료를 만든 후 그것을 재자화한다. 본 발명의 또 다른 구현예서는, 마그네타이트 재료의 처리 과정에서, 연소 공정을 위한 탄화수소 연료와의 혼합을 위해 그것을 제조한다. 마그네타이트 재료에 대해 반복 연소를 수행할 때, 마그네타이트 재료가 냉각되도록 할 수 있는데, 만약 이전 연소로부터의 마그네타이트 재료가 연소들 사이에서 적어도 1 시간 동안 천천히 냉각되도록 한 경우에는, 마그네타이트 재료 기반 연료는, 이전 연소 후 1 시간 이내에 마그네타이트 재료 기반 연료가 사용되는 경우보다, 더욱 우수한 성능을 보인다. 공기 중에서 약 1 시간의 이러한 휴지 기간(resting period)은 실질적으로, 35 ℃ 이하의 재료 온도가 달성되도록 하는 비용 효과적인 냉각 활동이다. 반복 연소를 위해, 마그네타이트 재료 기반 연료가 연소된 후, 고체 잔류 마그네타이트 재료가 회수될 수 있으며, 그것을 회수한 후, 그것이 1 시간 동안의 휴지 기간을 거치도록 하여, 이 재료를 대기 온도까지 냉각시킨 후, 또 다른 연소를 위해 탄화수소 연료와 혼합하는데, 그러한 또 다른 연소에서의 2차 연소 공정의 성능이, 온실가스를 포함하는 오프가스의 감소 측면에 있어서, 1차 연소 공정의 성능보다 우수하다. 가장 좋은 성능을 발휘하는 구현예들 중 하나는, 재료가 더 낮은 온도로 냉각되는 경우이다. 냉각 공정은, 마그네타이트 재료가 그것의 온도를 낮추도록 한다. 이러한 적용을 위해 마그네타이트 재료가 최대 약 35 ℃의 더 낮은 온도로 냉각되어 이 재료가 최대 35 ℃를 달성하고, 이 마그네타이트 재료가 혼합되어 마그네타이트 재료 기반 연료를 형성하는 경우, 이러한 방식으로 처리된 마그네타이트 기반 연료는, 35 ℃ 초과의 온도에 있는 마그네타이트 재료에 비해, 열 발생 및 오프가스 감소의 측면들에서 더 우수한 성능을 제공한다. 마그네타이트 기반 연료를 제조하기 위해 마그네타이트 재료를 냉각하는 데 사용되는 온도가 낮을수록, 그것의 성능이 더 우수해진다. 35 ℃의 온도에서 냉각된 마그네타이트 재료를 비교한다면, 마그네타이트 재료가 35 ℃의 온도에 도달하고, 마그네타이트 재료가 약 5 ℃의 온도에서 냉각되고, 마그네타이트 재료가 5 ℃의 온도에 도달하는 경우, 더 낮은 온도로 처리된 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 이 마그네타이트 재료는, 더 높은 온도로 처리된 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 마그네타이트 재료보다, 더 우수한 성능을 발휘한다. 냉각된 마그네타이트 재료는, CO2, CO, SO2, NO를 포함하는 오프가스와 더 많이 반응하는 것으로 보이며, 그것은 이러한 가스들을 더 많이 감소시킨다. 일부 시험 샘플들을 위한 냉각된 마그네타이트 재료 기반 연료는 84%의 오프가스 감소 효율을 달성하였다. 마그네타이트 재료의 이러한 냉각 공정은, 냉각 활동으로부터의 완전한 이점을 얻기 위해 적어도 두 번 반복될 수 있다. 마그네타이트 분말 재료는 탄화수소/화석 연료와 혼합되고, 함께 냉각되어, 연소 공정에서 사용된다. 냉각 활동의 다른 구현예는, 마그네타이트 분말 재료가 탄화수소/화석 연료와 혼합되고 이 연료가 냉각되고 자기장에 노출되고 연소 공정에 사용되는 경우이다. 반복 연소 구현예들은, 연소 후 마그네타이트 재료가 더 미세하게 분쇄된 후 냉각된 다음 혼합되어 마그네타이트 재료 기반 연료가 되는 경우와 같이, 조합될 수 있다. 마그네타이트 재료의 회수는 그것의 자기 특성을 활용하여 수행될 수 있으며, 이에 따라 자기 분리기(magnetic separator)가 연소 공정 후 마그네타이트 재료를 회수하는 데 사용된다. 자기 분리기는 자기 특성을 갖는 마그네타이트 재료 입자를 선택적으로(selectively) 끌어당겨, 이것을 추가적인 반복 사용을 위해 별도의 용기 내로 분리한다. 마그네타이트 재료가 또한 냉각되고, 액체 연료와 혼합되고, 액체 연료가 디캔팅되면, 연소 공정에서 사용하기 위한 마그네타이트 재료 기반 연료가 제조될 수 있다. 본 발명의 다른 구현예에서는, 마그네타이트 재료 기반 연료 전체가 냉각된 다음, 냉각 공정 후에, 연소 공정에 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 마그네타이트 재료 기반 연료의 마그네타이트 재료 함량의 선형 증가에 따라 이 연료의 성능이 일관되게 선형으로 증가하지 않는 마그네타이트 기반 연료의 조성물을 특징으로 한다. 이를 위해 사용되는 마그네타이트 재료는 적어도 나노미터 입자 크기를 가지며, 시험 작업 동안 관찰된 바에 따르면, 마그네타이트 재료 함량이 52%인 이 마그네타이트 재료 기반 연료 디젤의 성능이, 연료에 마그네타이트 재료 함량이 없는 경우와 비교하여, 발생되는 열을 30% 만큼 증가시키고 온실 가스를 포함한 오프가스의 일부를 감소시킬 때, 질소 산화물은 85%만큼 감소하고, 마그네타이트 재료 함량이 마그네타이트 재료 함량의 40% 수준으로 감소될 때, 놀랍게도 오프가스 감소 측면에서의 성능 이점은 72%로 낮거나, 또는 마그네타이트 재료 농도가 30%만큼 증가할 때, 오프가스 감소는 단지 18%만큼 향상된다. 성능은 18%만큼 또는 선형 방식으로 향상된다. 마그네타이트 함량의 증가는 30%이지만, 향상은 단지 18%만큼이므로, 향상이 선형적으로 증가하는 것은 아니다. 특정 마그네타이트 재료 함량은 다양한 비율로 온실가스를 감소시킨다. 마그네타이트 재료는 중질 연료유와 혼합되어 연소 공정에서 사용하기 위한 마그네타이트 재료 기반 연료를 제조할 수 있는데, 이때 중질 연료유는 매우 무거우므로, 마그네타이트 재료가 가라앉는 문제를 일으키지 않으며, 또한, 마그네타이트 재료가 균일한 혼합을 달성할 수 있거나 중질 연료유 위에 있을 수 있으므로 임의의 디캔팅 준비가 필요하지 않을 수 있기 때문에, 중질 연료유는 마그네타이트 재료와의 혼합에 매우 적합할 것이다. 중질 연료유의 경우, 50%의 마그네타이트 재료 함량에서, 질소 산화물은 65%만큼 대폭 감소된다. 그러나, 예상외로, 중질 연료유와 같은 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 함량을 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 0.32%의 마그네타이트 재료 함량까지 감소시키는 경우, 오프가스 감소에 대한 성능은 훨씬 더 뛰어난 성과이며, 이때 NO 가스와 같은 일부 가스는 98% 정도로 대폭 감소된다. 예상될 수 있는 바에 따르면, 마그네타이트 재료가 증가되면, 오프가스의 감소가 증가될 것이지만, 이 시험 작업으로 관찰된 바에 따르면, 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 마그네타이트 재료 함량이 훨씬 더 낮을수록, 질소 산화물과 관련하여 나타난 바와 같이, 오프가스 감소 성능이 훨씬 더 커진다. 따라서, 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 마그네타이트 재료 함량의 일관된 선형 증가는, 온실 가스를 포함한 오프가스의 감소 및 열 발생 측면들에서의 성능의 일관된 선형 증가를 일관되게 가져오지 않는다. 마그네타이트 재료 기반 연료의 조성물 내의 마그네타이트 재료는, 특정 조성 %에서, 더 효과적일 수 있다. 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 일부 마그네타이트 재료 백분율 함량은, 정체 상태(dead end)처럼 보이는 매우 작은 양의 개선을 발생시키며, 때로는 온실가스가 전혀 감소하지 않는 경우도 있다. 마그네타이트 기반 연료는 20 ppm 정도로 낮은 마그네타이트 재료의 투여량을 가질 수 있고, 실리카 투여량은 10 ppm 정도로 낮을 수 있다. 일부 경우들에서, 어느 정도의 더 높은 마그네타이트 함량은, 오프가스 감소에 대한 마그네타이트 재료 기반 연료의 성능이 감소된다는 점에서, 부정적인 결과를 가져온다. 이는 이 마그네타이트 재료의 사용에 대한 정체 상태처럼 보이지만, 또 다른 증가된 투여량은 성능을 향상시킨다. 따라서, 마그네타이트 재료 기반 연료 조성물 내의 마그네타이트 재료 백분율 함량의 선택은, 열 발생 및 온실가스 감소에 대해 예측가능하지 않다. 그것은 선형 관계를 따르지 않으며, 즉, 이는, 마그네타이트 재료의 10% 함량이 20%의 향상을 가져온다 하더라도, 20% 함량이 40%의 향상을 가져오지는 않는다는 것을 의미한다. 10%를 초과하여 마그네타이트를 첨가하더라도 연료 성능이 향상되지 않는다는 점을 강조하는 연구 논문이 있지만, 본 제안된 발명은 10%를 훨씬 초과하여 첨가하면 연료 성능이 향상된다는 것을 보여준다. 이 간행물은 마그네타이트 재료 기반 연료를 만들기 위해 10%를 초과하는 마그네타이트 재료를 첨가하는 것을 배척하는 것으로 보이며, 이는 마그네타이트 재료 기반 연료를 만들기 위해 10%를 초과하는 마그네타이트 재료를 첨가할 때 성공할 것이라는 기대를 가져오지 않는다. 열 발생에 대해서는, 디젤 대조군 샘플 및 마그네타이트 재료 함량을 갖는 샘플 및 냉각된 샘플에 대한 비교가 이루어졌다. 비교를 위한 마그네타이트 재료 무함유 대조군 샘플은 연소 동안 236 ℃의 온도 측정치를 가졌고, 마그네타이트 재료 함량이 0.125%인 샘플은 313 ℃의 온도 측정치를 가졌으며, 이는 33%의 향상을 나타낸다. 냉각 및 반복은 향상된 오프가스 감소를 제공하는데, 실제로 함께 작용하여 상승적으로 탁월한 오프가스 감소를 제공한다. 마그네타이트 재료 기반 연료는 85%의 마그네타이트 재료를 포함하는 조성을 가질 수 있다. 마그네타이트 재료 기반 연료는 마그네타이트 재료가 없는 기존 연료보다 더 많은 열을 발생시키며, 특히 유동층 구성(fluidised bed formation)에서 그러한데, 이는 유동층 구성에서는 더 많은 공기 및 산소를 필요로 하기 때문이다. 마그네타이트 재료 기반 연료의 성분 조성 부분으로서 활용될 수 있는, 더 많은 열을 발생시키는 다른 재료는 황이다. 이 구현예에서, 마그네타이트 재료 기반 연료는 탄화수소 연료, 황 재료 및 마그네타이트 재료를 포함할 수 있다. 황의 기능은 추가적인 열을 발생시키는 것일 것이며, 마그네타이트 재료는 더 많은 열을 발생시킬 것이고, 또한 마그네타이트 재료 기반 연료로부터의 황 재료로부터의 SO2를 감소시킬 것이다. 황 재료의 경우, 연료는 황 원소 또는 화합물로 시작될 수 있으며, 이러한 황은 연소 공정을 거쳐 통상적으로 SO2를 생성할 것이지만, 본 마그네타이트 재료 기반 연료의 경우에는, SO2가 황 및 산소로 분해되기 때문에, 생성되는 재료들 중 하나는 황일 수 있다. 황을 포함하는 이 구현예는, 연료 1 kg당 막대한 양의 열 발생을 가져올 수 있는 새로운 방안 및 새로운 유형의 연료를 제공한다. 본 발명의 이러한 구현예의 조성물은 5% 이하의 황 함량을 가질 수 있으며, 여기서도 황은 반복적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 이 구현예는 또한 착화제(firelighter)에서 사용될 수 있으며, 착화제 성냥개비에서는 황이 마그네타이트 분말 재료와 혼합되며, 그에 따라, 착화제가 연소될 때, 마그네타이트 재료와 함께 연소되어 열 발생을 증가시키고 SO2를 감소시킨다. 이러한 적용은 또한 착화제로 확장될 수 있으며, 그에 따라, 착화제의 팁에서 또는 착화제의 블록에서 불이 시작될 때, 마그네타이트 재료는 착화제 연료 조성물의 일 부분을 형성하게 된다. 본 발명의 다른 구현예는 마그네타이트 재료가 구조체의 부분으로서 사용되거나 또는 퍼니스의 태핑(tapping)을 위한 산소 랜싱 파이프(oxygen lancing pipe)의 도관으로서 사용되는 경우인데, 이는 마그네타이트 재료가 연소 영역에서 열 발생을 향상시키기 때문이다. 이러한 적용에서, 산소 랜싱 파이프 내의 모든 얇은 와이어들은, 와이어들의 구조 내에 그리고 배관 재료 내에 혼합된 마그네타이트 재료를 가질 수 있다. 마그네타이트 재료는 또한, SO2 및 CO2를 포함하는 가스를 대기 중으로 방출하는 온천, 천연 간헐천 및 지열 우물에서도 사용될 수 있다. 온천은 메탄을 방출하고, 지열 우물은 메탄 가스 및 CO2를 방출한다. 지열 우물, 간헐천 및 온천에서, 마그네타이트 재료는 열 방출을 증가시키고 오프가스를 감소시킬 수 있으며, 열은 가열 용도를 위해 또는 전력 발생을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 구현예는, 메탄 가스의 플레어링(flaring)을 위해 메탄 가스와 혼합된 마그네타이트 재료를 적용하는 것이다. 메탄 가스의 플레어링은 많은 온실가스를 발생시킨다. 메탄 플레어링의 경우, 메탄 가스는 포집되어야 하고, 메탄 가스의 탈출 속도/압력이 낮춰져야 하며, 그 다음, 메탄 가스는 마그네타이트 재료와 혼합되거나, 또는 메탄 가스의 연소가 마그네타이트 재료 환경에서 발생하여, 더 많은 열을 발생시키고 이 열은 전력 발생을 위해 또는 가정용 난방 목적을 위해 사용될 수 있거나, 또는 메탄 가스가 단순히 플레어링되어, 대기 중으로의 메탄 방출을 감소시키고 또한 온실 오프가스를 감소시킬 수 있다. 메탄 가스의 플레어링은 석탄 채굴 및 석유 생산 지역에서 발생하며, 메탄 가스 자체 및 연소 오프가스와 관련된 오염을 가중시킨다. 메탄 가스는 기후 변화에 부정적인 영향을 미치는 가장 강력한 가스이기 때문에, 메탄 가스와 마그네타이트 재료의 처리 및 혼합은 매우 중요할 수 있다. 화염이 나오는 절단 토치 팁(cutting torch tip)은 구조체의 부분으로서 마그네타이트 분말 재료를 가질 수 있으며, 그에 따라, 연소가 시작되고 화염이 나오는 곳에서, 마그네타이트 재료는 연소 공정의 부분이 되어 열 발생을 증가시키고 온실가스를 포함한 오프가스를 감소시킨다. 마그네타이트 재료는 폐석탄과 혼합되어 CO2, CO, SO2, NOx를 포함하는 오프가스를 감소시킬 수 있으며, 이 경우에는, 폐기물 덤프(waste dump)가 자체 점화되며, 오프가스는 감소될 것이다. 또한, 폐석탄이 이미 연소 중인 경우, 마그네타이트 재료는 이미 연소 중인 폐석탄 위에 공급/혼합/부어질 수 있다. 석탄이 CO2 및 CO와 같은 가스를 생성하는 지하 석탄 가스화 및 지하 연소의 개발에서, 마그네타이트 재료는 연소 공정을 위한 현장내 석탄(in-situ coal) 내로 혼합 및 펌핑되며, 그에 따라, 마그네타이트 재료는 온실가스를 포함한 오프가스를 감소시킨다. 석탄층(coal seam)에 구멍을 뚫고 마그네타이트 재료를 이러한 석탄층에 펌핑/공급함으로써 마그네타이트 재료 기반 연료를 만드는 방식으로 마그네타이트 재료를 혼합하면, 오프가스를 감소시킬 수 있고, 또한 지하 탄소 포집의 필요성도 감소시킬 수 있다. 이는, 마그네타이트 재료가 연소 연료 및 저장된 CO2와 혼합되고 마그네타이트 재료가 CO2와 반응하여 CO2를 CO로 분해하는 방식으로, 저장된 CO2를 사용함으로써, 중대한 영향을 미치는 기후 변화를 해결할 수 있는, 산업계를 위한 기회가 될 수 있다. 이 경우, 공기 형태로 산소가 훨씬 더 많이 공급되어야 한다. CO2는, 마그네타이트 재료가 탄화수소 연료와 혼합되는 연소 활동 내로, 주의 깊게 도입될 수 있으며, 이에 따라, 마그네타이트 재료는 CO2와 반응하여, 이것을 CO로 분해할 수 있고, 최종적으로 CO는 탄소 및 산소로 분해될 수 있다. 마그네타이트 재료가 작동하는 방식은, 연소 공정으로부터 CO2가 형성된 후 CO2가 마그네타이트 재료와 반응한다는 것이다. 이러한 공정은, 저장된 이산화탄소(CO2)가 마그네타이트 재료와 혼합된 다음 연소 활동을 위해 연료와 혼합되는 탄소 저장에서 사용될 수 있다. CO2는 액체 또는 고체 형태일 수 있으며, 마그네타이트 재료와 혼합된 다음, 연소 공정을 위한 연료와 혼합된다. 유사한 공정이 CO로 수행될 수 있으며, 연소 공정에서 사용될 수 있다. 마그네타이트 분말 재료를 탄화수소 연료/연료와 혼합한 다음, 연소 공정을 위해 SO2와 혼합하는 동일한 공정이다. 위와 유사한 공정은, 마그네타이트 분말 재료를 탄화수소 연료/연료와 혼합한 다음, 연소 공정을 위해 NO와 혼합하는 동일한 공정이다. 이러한 가스 첨가의 다른 구현예는, 마그네타이트 재료가 탄화수소 연료와 혼합된 다음, 적어도 CO2, CO, SO2, H2S, 수은 및 NO를 포함하는 가스와 혼합될 수 있는 경우이다. 마그네타이트 재료 기반 연료는 연소 공정에 적용되는 FeS2와 혼합될 수 있다. 마그네타이트 재료는 또한, 가연성 얼음(flammable ice), 영구 동토층(permafrost)(메탄 가스의 가스 하이드레이트인 영구 동토층은, 메탄 가스를 갖는 얼어붙은 토양 또는 암석일 수 있음) 등을 포함하는 재료와 함께 적용 및 혼합되어, 연소 동안 열 발생을 증가시키고 온실가스를 감소시킬 수 있다. 폐유가 연소 공정을 위해 마그네타이트 분말 재료와 혼합될 수도 있다. 본 발명은, 철합금 제련 공정, 또는 환원이 석탄을 포함하는 재료를 사용하는 임의의 공정에서의 구현예를 가질 수 있으며, 여기서, 마그네타이트 재료는 석탄, 코크스, 흑연, 무연탄 재료를 포함하는 환원제 재료와 혼합되고, 여기서, 마그네타이트 재료는 공정의 열 발생을 증가시킬 수 있으며, 또한 마그네타이트 재료는 온실 가스를 포함한 오프가스를 감소시킬 것이다. 이 생성물은 철합금 재료이기 때문에, 추가적인 철 Fe 함량이 여전히 허용가능할 수 있다. 철합금 생성물은 철-크롬, 철-실리콘, 철-바나듐, 철-망간, 철-인 등을 포함할 수 있고, 마그네타이트 재료 기반 환원제는 Fe2O3 위에 공급될 수 있으며, 그에 따라, 마그네타이트 재료는 오프가스와 반응한 다음, Fe 원소를 제공함으로써 철 제조 공정의 부분이 된다.
액체 연료에서의 마그네타이트의 문제점들 중 하나는, 대부분의 마그네타이트 재료가 액체 연료의 바닥으로 가라앉는 경향이 있어 결국 일관성이 없는 연료가 된다는 것이다. 연료의 훨씬 더 균일하고 일관된 조성이 바람직하다. 또한, 마그네타이트 재료는, 연료의 표면 위에 있을 때, 더 효과적이고 바람직하다. 이러한 일관성 문제를 해결하는 효과적인 방법 중 하나는, 마그네타이트 재료를 나노크기 입자 수준으로 분쇄하여, 대부분이 액체 연료 상단부 및 내부에 떠 있도록 하는 것이다. 대부분의 마그네타이트 재료가 액체 연료 내에서 부유하게 되면, 액체 연료의 밀도가 증가하고, 이로 인해 연료는 점성을 갖게 되고, 마그네타이트 재료 입자는 쉽게 가라앉지 않고 현탁 상태를 유지하며, 이러한 활동으로 인해 연료는 일관된 조성을 가질 수 있다. 이를 해결하는 또 다른 방법은, 마그네타이트 입자를 부유 상태로 유지하여 연소 공정이 일관되도록 하는 계면활성제를 사용하는 것이다.
본 발명에 대한 시험들이 수행되었다.
석탄에 대한 시험: 석탄을 포함하는 고체 연료를 사용하여 시험 작업을 수행하였으며, 여기서, 석탄 샘플들 각각은 마그네타이트 재료 분말과 혼합되었으며, 관찰된 바에 따르면, 석탄-마그네타이트 재료 기반 연료 혼합물은 석탄 자체에 비해 더 뜨겁게 연소되었고 연소 공정은 더 오래 지속되었다. 화염 또한 석탄 자체의 화염보다 훨씬 더 컸다. 오프가스의 결과를 비교하기 위해, NO2, SO2, CO, 및 CO2를 측정하였다. 이러한 오프가스들이 감소되었다. 디젤, 휘발유 및 파라핀을 포함하는 액체 연료를 사용한 시험도 수행되었다. 이 시험에서, 마그네타이트 분말 재료 액체 연료 혼합물(디젤) 시험 결과에 나타난 바에 따르면, 마그네타이트 분말 재료-디젤 혼합물은 디젤 단독보다 더 우수한 성능을 보였고, 마그네타이트 분말 재료-디젤 혼합물은 더 우수한 열 발생 성능을 보였으며, 화염은 더 컸고, 연소 공정은 더 오래 지속되었다. 마그네타이트 분말 재료를 갖는 연료 샘플을 연소시키면, 연소 공정이 약 5배 더 오래 지속되며, 온도는 디젤 자체를 사용한 경우의 온도보다 훨씬 더 높다. 수행된 시험을 위해, 동일한 양의 디젤을 사용하여 비교 시험을 수행하였고, 여기서, 디젤 만이 연소되었고, 이 시험에 대해 평균 온도는 142 ℃였으며, 또 다른 시험이 마그네타이트 재료와 혼합된 동일한 양의 디젤을 사용하여 수행되었고, 평균 온도는 329 ℃였고, 이는 100% 초과의 향상을 나타낸 것이었으며, 마그네타이트 분말 재료-디젤의 연소 공정이 더 오래 지속되었다. 디젤 단독 연소 시험은 30 초 동안 지속되었고, 마그네타이트 재료 디젤 혼합물의 지속 시간은 약 150 초였으며, 화염의 크기는 2배였다.
탄화수소 연료 측면에서 본 발명의 다른 구현예는 다음과 같다: 액체 연료는, 냉각된 마그네타이트 분말 재료 층으로 둘러싸인 용기(탱크) 내에서, 냉각된 마그네타이트 재료로 일정 기간 동안 상태조절될 수 있으며, 여기서 이 용기는, 폴리에스테르 재료 및 기타 플라스틱 유사 재료를 포함하는 플라스틱 재료로 만들어진 고체 용기 재료의 내부 층에 배치된 냉각되거나 냉각되지 않은 마그네타이트 재료의 중간층을 가지며, 마그네타이트 재료는 연료와 접촉하며, 마그네타이트 재료는 용기로부터 사용에 따라 풀어져서(loosed) 연소 단계 동안 연료의 부분이 되며, 용기로부터의 마그네타이트 분말 재료 기반 연료는 연소 공정에 사용될 수 있다. 이 구현예는, 다른 것들 중에서도 특히, 자동차용 연료 탱크, 연료 저장 탱크 및 연료가 담겨 있는 연료 운송 탱크의 형태일 수 있으며, 심지어, 심지어 펌핑 시스템을 포함하는 내연 기관의 연료 전달 시스템도 마그네타이트 분말 재료로 만들어질 수 있으며, 또는 심지어 연료가 펌핑되어 통과되는 파이프도 그러할 수 있다. 연료와 접촉하는 연료 전달 시스템의 모든 부분은, 그것의 구조에서, 냉각된 마그네타이트 재료, 또는 냉각되지 않은 마그네타이트 분말 재료로 만들어질 수 있다. 마그네타이트 재료는 또한, 탄화수소 연료의 전달을 위한 구조체를 만들기 위해 적합한 고무 재료와 혼합될 수 있다. 임의의 연료 펌핑 시스템의 펌프들은 연료의 부분을 형성하기 위해 사용 시 풀어지는(loosed) 마그네타이트 재료로 만들어질 수 있다. 그것은 또한 임의의 연료 격납 용기(fuel containment)일 수 있다. 마그네타이트 분말 재료는, 고체 탄화수소 연료를 포함하는 다른 연료와 혼합되는 바인더로서 작용할 수 있는 역청과 혼합될 수 있다. 이러한 격납 용기의 또 다른 구현예에 있어서, 냉각된 마그네타이트 재료 분말은 벤토나이트를 포함하는 바인더 재료를 사용함으로써 용기 형태로 형성될 수 있으며, 여기서 냉각된 마그네타이트 재료는 목적하는 형상으로 결합되며, 여기서 용기의 최외각 표면은 금속 재료를 포함하는 재료로 만들어지며, 내측 표면은 냉각되거나 냉각되지 않은 결합된 마그네타이트 분말 재료로 만들어지며, 여기서 액체 연료 또는 심지어 고체 연료는 마그네타이트 재료와 접촉하여 닿게 된다. 열차 연료 용기, 선박 연료 용기, LPG 용기, 연료를 펌핑하기 위한 연료 파이프, 연료를 담기 위한 장거리 연료 운반 파이프, 및 심지어, 제리 캔(jerry cans) 및 파라핀 탱크와 같은, 소규모 가정용 수준 연료 용기(small domestic level fuels containers)는, 마그네타이트 분말 재료가 구조체의 부분이거나 또는 마그네타이트 재료가 사용 시 풀어져서 연료의 부분을 형성하는 구현예를 사용할 수 있다. 다른 구현예에서는, 냉각되거나 냉각되지 않은 마그네타이트 재료가, 콘크리트, 금속 재료, 나일론, 폴리에스테르 등을 포함하는 플라스틱 재료를 포함하는 재료와 균일하게 혼합되는 경우에도 사용될 수 있다. 다른 구현예는 다음과 같은 경우일 수 있다: 구조체는 마그네타이트 재료와 혼합된 함유 재료를 함유하고, 그에 따라, 마그네타이트 분말 재료는 시간이 지남에 따라 연료의 흐름 및 사용에 따라 구조체로부터 점차적으로 풀어져서, 마그네타이트 재료는 연소 지점으로 가는 도중에 연료와 합류하게 된다. 이는, 마그네타이트 재료가 작은 입자로 벗겨져서 탄화수소 연료의 부분이 되는 경우이다. 연료 기술 개발 공간은, 화석 연료로부터 생성되는 가스가 기후 변화를 유발하는 환경 요구 사항으로 인해, 부분적으로 매우 혼잡한 공간이다. 마그네타이트 재료의 연소 공정 이후, 동일한 마그네타이트 재료에 대해 여러 번의 반복 연소 시험들이 수행되었으며, 그것은 계속 연소 상태를 유지하였고, 각각의 연소 시험은 우수한 열을 발생하였으며, 다만, 각각의 연속된 연소 공정 동안 열 발생이 최소한으로 감소하였고, 여덟 번째 연소 시험에서는 열 발생이 눈에 띄는 정도로 감소되었다. 각각의 연소 시험 후, 연소된 마그네타이트 재료 샘플의 자성 상태를 점검하기 위한 시험이 수행되었으며, 여기서 밝혀진 바에 따르면, 테슬라 미터로 측정했을 때 각각의 연소 공정에 따라 자기장이 감소하고 있었으며, 이때 마그네타이트 재료는 헤마타이트 철광석으로 전환된다. 한 번의 측정 시험이 연소 전에 수행되었고 측정값은 0.8 밀리테슬라였으며, 연소 후 테슬라 측정값은 0.7 밀리테슬라였고, 이는 약 12.5%의 감소를 나타냈으며, 다른 시험들에서는 마그네타이트 재료에 대한 자기장 변화가 3%로 나타났고, 일부 시험들에서는 5%로 나타났다. 액체 연료를 포함하는 연료는 어떠한 극성도 갖지 않는다는 것, 즉 남극 및 북극이 없다는 것은, 연료 산업계에서 잘 알려진 사실이다. 고정밀 테슬라 미터를 사용하여 이 디젤 연료에 대한 자기장 강도가 측정되었으며, 그 결과 관찰된 바에 따르면, 연료는 작은 일관된 극성 측정치를 가졌다. 이 극성은 지속적이고 우세한 남극이라는 특징을 갖지만, 측정치는 매우 작았다. 이제, 마그네타이트 재료가 우세한 북극을 갖고, 연소 공정을 위해 두 재료가 함께 혼합된다는 점을 고려한다. 이 것이 시사하는 바에 따르면, 두 재료 모두로부터의 자기장은 연소 및 열 발생에 영향을 미칠 수 있고, 두 혼합된 재료들로부터의 자기장은 함께 상승적으로 작용하며, 그 결과, 열 발생, 및 온실가스를 포함한 오프가스 감소 측면들에 있어서 연료의 성능이 향상된다. 마그네타이트 재료는 완전히 촉매처럼 작용하지는 않는데, 이는, 촉매는 물리적 변화를 갖는 반응 후에도 화학적으로 동일하게 유지되기 때문이다. 마그네타이트 재료 중 일부는 헤마타이트로 변한다. 이 용도에 사용되는 마그네타이트 재료는, 물리적 변화 및 화학적 변화 둘 다를 겪는다. 물리적 변화는 연소 공정 동안 자성 입자의 정렬 불량(misalignment)으로 인해 발생할 수 있으며, 이로 인해, 특히 북극의, 자기장이 감소할 수 있다. 그러나, 마그네타이트 재료 기반 연료가 사용되는 경우, 각각의 연소 공정 마다 남극은 계속 증가하지만, 이상하게도 남극은 상실되거나 감소된다. 마그네타이트 재료는 재자화되어 그것의 자기장을 더 높은 수준으로 증가시킬 수 있다.
마그네타이트 재료는 Fe2+ 및 Fe3+를 포함하고, 마그네타이트 재료 기반 연료의 연소 동안 Fe2+가 증가하며, 이는, CO, CO2, SO2 및 NO2를 포함하는 연소 오프가스를 감소시킨다. 동일한 연소 과정 동안 Fe3+가 감소하고 이는 열 발생을 감소시키며, Fe2+는 증가되고, 연소 공정을 더 많이 반복할수록 그것은 또한 계속해서 증가한다. 또한, 동시에, 동일한 재료에 대해 연소 공정을 더 많이 수행할수록, 동일한 재료 내의 Fe3+는 계속 감소한다. 연소 공정 동안, Fe2+는 증가하고, Fe3+는 감소하며, 오프가스 저감 성능은 향상된다. 연소 공정의 시작은, 가스 감소를 위한 추가 연소 활동을 위해 마그네타이트 재료를 제조한다. 마그네타이트 재료는, 마그네타이트 재료 기반 연료를 형성하는 추가 연소 공정을 위한 연소 공정에 의해 제조될 수 있다. 연소 공정을 위한 연료와의 혼합을 준비하기 위해 마그네타이트 재료를 냉각할 때, Fe2+ 함량은 증가하고, 또한 Fe3+ 함량은 감소한다. 냉각은, 연소 온도 이후부터 온도를 낮추는 것을 의미한다. 재료의 냉각은 -15 ℃까지 하강한 온도에서, 심지어 더 낮은 온도에서도, 수행될 수 있다. 냉각 공정은 느린 냉각 공정일 수도 있다. Fe2+는 약 24 질량%부터 증가하고, Fe3+는 76 질량%부터 감소한다. 연소 공정 동안 Fe2+의 증가는 약 10%만큼 증가하고, Fe3+의 감소는 약 3%만큼 감소한다. 냉각 작용은 Fe2+를 적어도 10%만큼 증가시키고, Fe3+는 적어도 3%만큼 감소시킨다. 마그네타이트 재료 기반 연료의 제조 방법에 있어서, 마그네타이트 재료는 남극에 노출되고, 북극 자기장이 증가되어 우세하게 되고, Fe3+가 증가하고, 이는 열 발생을 향상시키고, Fe3+ 및 북극은 함께 작용하여 훨씬 탁월한 방식으로 열 발생을 향상시키며, 유사한 구현예에 있어서는, 마그네타이트 재료는 북극에 노출되고, 남극 자기장 측정치는 증가되어 우세한 극이 되고, Fe2+가 증가하고 오프가스 감소가 향상되고, Fe2+ 및 남극은 함께 상승적으로 작용하여 CO, CO2, SO2, NOx를 포함하는 오프가스를 훨씬 더 탁월한 방식으로 감소시킨다. 따라서, 냉각 작용을 동반한 반복 연소 공정은 오프가스 감소 효율을 향상시키고, 이 두 가지가 함께 상승적으로 작용하여 연소 공정의 성능을 향상시킨다. 반복적인 연소, 냉각, 및 마그네타이트 재료에 자기장을 가하는 것 또한 함께 상승적으로 작용하여 마그네타이트 재료 기반 연료의 전반적인 성능을 향상시킨다. 고체 연료가 석탄을 포함하는 마그네타이트 재료 기반 고체 연료의 연소 후, 회분 및 비산회는 자성이 되어 쉽게 공기 중에 떠다니지 않는다. 연소되지 않은 마그네타이트 재료는 회분과 혼합될 수 있으며, 이 혼합된 재료는 연소 공정을 위한 연료와 혼합될 수 있다. 비산회 및 마그네타이트 재료는 함께 자기장 측정치를 갖는다. 석탄과 혼합된 이 비산회 및 마그네타이트 재료는, CO, CO2, SO2, 및 NO2를 포함하는 오프가스를, 마그네타이트 재료만을 단독으로 사용하는 경우에 비해, 좀 더 우수하게 감소시킬 수 있었다. 연소 후 비산회 및 마그네타이트 재료는, 마그네타이트 재료 자체가 갖는 것에 비해 더 큰, 우세한 북극을 갖는다. 탄소는 실온에서 자화될 수 있으므로, 연소 공정을 거치지 않은 탄소 재료, 및 그을음을 형성시킨 탄소 재료는 마그네타이트 재료와 함께 회수되어, 다시 연소에 사용될 수 있다. 마그네타이트 재료 기반 연료는 또한 입자상 물질을 감소시킨다.
양초에 대한 시험: 한 양초는 왁스를 갖는 일반 양초이고 다른 양초는 왁스 내에 마그네타이트 재료를 갖는 두 개의 양초를 사용하여 시험이 수행되었다. 마그네타이트 재료 기반 연료(왁스) 내의 마그네타이트 재료 함량은 마그네타이트 분말 재료 함량이 최대 80%였으며, 이는, 80%가 양초 구조 및 양초의 불꽃에 더 잘 작용하기 때문이다. 마그네타이트 재료 왁스의 조성은, 파라핀 왁스 외에, 밀랍, 소야 왁스, 식물성 또는 코코넛, 올리브 왁스, 동물 지방 왁스 등을 포함하는 다른 왁스를 가질 수 있다. 스테아르산이 첨가될 수도 있다. 종래의 파라핀 양초에서는, 1 g의 양초가 2.8 g의 CO2를 발생시킨다. 왁스 내의 마그네타이트 재료는 CO 및 CO2를 최대 75%만큼 감소시킬 수 있다. NO2, 및 SO2와 같은 다른 가스도 동일한 정도로 감소되고, 제안된 본 발명의 구현예 양초는 그것의 연소 동안 더 높은 온도를 발생시키며, 또한 더 밝다. 더 크고, 더 밝고, 더 뜨겁고, 오래 지속되는 불꽃을 갖는 이 양초는 가열, 조명, 및 요리 용도로 사용될 수 있다. 반복된 마그네타이트 재료는, 반복된 마그네타이트가 열을 덜 발생시키기 때문에, 불꽃이 더 작은 양초를 만드는데 사용될 수 있다. 마그네타이트 재료 왁스를 갖는 양초는, 일반 양초보다 훨씬 더 밝게 연소되며, 30 룩스 초과에서, 더 큰 면적을 밝히며, 이는, 조명 시장에서, 이 양초가, 더 적은 빛, 비용, 및 건강과 환경에 해를 끼치는 온실가스를 포함한 오프가스와 관련된 문제점들을 해결할 수 있다는 것을 보여준다. 이 연소 공정은 또한, 환경과 건강에 더 좋은 가스인 O2가스를 증가시킨다. 마그네타이트 분말 재료와 혼합된 양초의 열은, 종래의 양초보다 적어도 25% 더 크고, 밝기는 적어도 30루멘이며, 양초로부터의 향을 적어도 10%만큼 증가시킨다.
시험 결과
표 1: 마그네타이트 재료를 사용한 디젤 연료 시험 결과
시험된
가스		 마그네타이트
재료 없음		 52%의
마그네타이트
재료 		5%의
마그네타이트
재료 		50%의
냉각된 마그네타이트
재료
NO (ppm) 32.13 4.95 23.39 5.00
SO2 (ppm) 37.81 10.38 40.86 19.6
CO (ppm) 2323.52 1096.72 2738.48 1632
CO2 (%) 4.61 3.81 5.11 4.56
표 2: 마그네타이트 재료를 사용한 파라핀 연료 시험 결과
시험된
가스		 마그네타이트
재료 없음		 40%의
마그네타이트
재료		 10%의
마그네타이트
재료		 1.25%의
마그네타이트
재료
NO (ppm) 10.4 4.11 6.28 1.25
SO2 (ppm) 168.73 75.88 90.28 1.62
CO ( ppm) 4444.64 3275.27 3931.48 1623.43
CO2 (%) 7.18 6.16 6.17 3.36
표 3: 마그네타이트 재료를 사용한 석탄 연료 시험 결과
시험된
가스		 마그네타이트
재료 없음		 50%의
마그네타이트
재료 		40%의
마그네타이트
재료 		30%의
마그네타이트
재료
NO (ppm) 40.96 0.05 11.38 83.15
SO2 (ppm) 176.75 9.91 27.72 43.04
CO ( ppm) 3834.16 662.3 1755.57 386.57
CO2 (%) 1.86 0.15 4.17 3.37
표 4: 마그네타이트 재료를 사용한 채광된 그대로의(run of mine: ROM) 연료 시험 결과
시험된 가스 마그네타이트
재료 없음		 20 %의
마그네타이트
재료		 1.25%의
시험 마그네타이트
재료		 0.63%의
마그네타이트
재료
NO (ppm) 56.34 13.86 14.89 21.94
SO2　(ppm) 237.07 232.83 217.38 214.55
CO ( ppm) 2681.5 3341.18 3304 4105.54
CO2 (%) 2.51 0.85 0.88 1.24
표 5: 마그네타이트 재료를 사용한 중질 연료유 시험 결과
시험된
가스		 마그네타이트
재료 없음		 50%의
마그네타이트
재료		 40%의
마그네타이트
재료		 0.32%의
마그네타이트
재료
NO (ppm) 28.75 10.0 28.16 0.49
SO2 (ppm) 11.6 26.53 2.46 29.12
CO ( ppm) 541.01 1.31 461.05 1.4
CO2 (%) 2.83 1.67 2.49 0.22
표 6: 마그네타이트 재료를 사용한 반복된 디젤 연료 시험 결과
시험된 가스 마그네타이트 재료를 사용한
제1 시험		 마그네타이트 재료
를 사용한
제2 시험 		마그네타이트
재료
를 사용한
제3 시험		 냉각된
마그네타이트
재료
NO (ppm) 5.58 4.07 3.81 2.67
SO2 (ppm) 29.04 21.34 14.68 4.76
CO　(ppm) 2258.76 1703.8 1276.79 567.65
CO2 (%) 5.54 4.37 3.83 2.44
표 7: 마그네타이트 재료를 사용한 휘발유 연료 시험 결과
시험된 가스 마그네타이트 재료
없음		 냉각된
마그네타이트 재료
NO (ppm) 7.43 2.48
SO2 (ppm) 90.61 35.25
CO (ppm) 3268.14 1788.34
CO2 (%) 5.65 2.92
표 8: 20% 함량의 마그네타이트 재료를 사용한 ROM 대비 석탄 연료 시험 결과
시험 결과 마그네타이트 재료 석탄
없음		 ROM과 혼합된
20%의 마그네타이트 재료
NO (ppm) 40.96 14.89
SO2 (ppm) 176.75 217.38
CO (ppm) 3834.16 3304
CO2 (%) 1.86 0.88

Claims (19)

  1. 연소를 위한 연료 조성물로서, 상기 연료 조성물은:
    탄화수소 기반 연료; 및
    마그네타이트(Fe3O4)를 포함하는 마그네타이트 재료;를 포함하고,
    여기서:
    상기 마그네타이트 재료는 1 nm 내지 5 mm의 크기 범위를 갖는 분말 형태이며;
    상기 마그네타이트 재료는 상기 연료 조성물의 0.1 내지 80 중량%이며,
    상기 마그네타이트 재료는 적어도 40%의 마그네타이트(Fe3O4)를 포함하며; 그리고
    상기 마그네타이트 재료는 적어도 25%의 Fe(철)을 가지며,
    상기 연료 조성물의 비에너지 출력 및 오프가스(off-gases) 감소로서 측정된 연소 성능은 상기 마그네타이트 재료의 비율에 비선형적으로 관련되는,
    연료 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네타이트 재료는, 실리카(SiO2), 포스페이트, 파이라이트(FeS2), 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), Mn3O4, Cr2O3, V2O5, MgO, K2O, SrO, Na2O, ZrO2, 및/또는 BaO를 더 포함하는, 연료 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네타이트 재료는 상기 연료 조성물의 적어도 0.125 내지 2.5 wt%인, 연료 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 원료 마그네타이트 재료는 우세한 북극(dominant north pole)을 갖는 Fe2+ 및/또는 Fe3+를 포함하고, 냉각되거나 및/또는 자기장에 노출된, 연료 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 탄화수소 기반 연료는 다음 중 하나 이상을 포함하는, 연료 조성물:
    석탄, 이탄, 갈탄, 점액 댐 석탄(slimes dam coal), 차콜, 및/또는 무연탄;
    중질 연료유(heavy fuel oil: HFO)를 포함하는 석유 기반 연료; 및/또는
    바이오매스, 목재 또는 목재 펠릿, 기회 연료(opportunity fuels), 바이오 연료, 및/또는 역청.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 탄화수소 기반 연료는 액체이고, 상기 마그네타이트 재료는 현탁액 또는 침전물인, 연료 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 탄화수소 기반 연료는 다음 중 하나 이상을 포함하는, 연료 조성물:
    타이어 유래 연료;
    플라스틱 폐기물 연료;
    폐유;
    비산회(fly-ash); 및
    회수된 그을음(recovered soot).
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네타이트 재료는 상기 연료 조성물의 이전 연소 사건(previous combustion event)으로부터 회수된 것이고, 상기 이전 연소 사건은 상기 마그네타이트 재료의 적어도 일부를 Fe2+ 및/또는 Fe3+로 전환시켰으며, 상기 연료 조성물은 적어도 10%의 Fe2+ 및/또는 Fe3+를 포함하는, 연료 조성물.
  9. 제 1 항의 연료 조성물을 포함하는 연소 생성물로서,
    상기 탄화수소 기반 연료는, 파라핀 왁스를 포함하는 왁스, 및/또는 스테아르산을 포함하며;
    상기 연료 조성물은 양초 형태로 형성되며; 그리고
    상기 연소 생성물은 심지(wick)를 포함하고, 상기 심지 및 상기 연료 조성물은 둘 다 연소에 관여하는,
    연소 생성물.
  10. 제 1 항에 따른 연료 조성물을 제조하는 방법으로서, 다음 단계들을 포함하는 방법:
    상기 연료 조성물의 이전 연소 사건으로부터 마그네타이트 재료를 회수하는 단계;
    연소를 위해, 상기 탄화수소 기반 연료를 상기 회수된 마그네타이트 재료와 혼합하는 단계; 및
    앞의 단계들을 반복하는 단계.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 방법은, 상기 이전 연소 사건 이후, 최대 35 ℃의 온도에서 적어도 1 시간 동안 상기 회수된 마그네타이트 재료를 냉각하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 회수된 마그네타이트 재료는 고체이며; 그리고
    상기 방법은, 상기 고체 마그네타이트 재료를 45 μm 미만 크기의 분말이 되도록 분쇄하는 것에 의해 상기 고체 마그네타이트 재료를 처리하여 상기 마그네타이트 재료를 생성하는 단계를 포함하는,
    방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 방법은 상기 회수된 마그네타이트 재료를 이전에 연소되지 않은 원료 마그네타이트 재료와 혼합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 회수된 마그네타이트 재료는 상기 탄화수소 기반 연료의 상부 표면에 도포/공급되는, 방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 회수된 마그네타이트 재료는 냉각되고 자기장에 노출된, 방법.
  16. 제 1 항에 따른 연료 조성물을 제조하는 방법으로서, 다음 단계들을 포함하는 방법:
    상기 마그네타이트 재료로 만들어진 용기 또는 도관을 제공하는 단계;
    상기 용기 또는 도관에 상기 탄화수소 기반 연료를 제공하는 단계; 및
    상기 용기 또는 도관으로부터의 상기 마그네타이트 재료의 적어도 일부가 상기 용기 또는 도관으로부터 떠나거나 제거되고, 상기 탄화수소 기반 연료와 혼합되도록 함으로써, 상기 연료 조성물을 제조하는 단계.
  17. 제 1 항에 따른 연료 조성물을 제조하는 방법으로서,
    상기 탄화수소 기반 연료는 적어도 부분적으로 기체 상태이며;
    상기 기체 상태 탄화수소 기반 연료는 유동층 구성(fluidised bed formation) 내로 공급되며;
    상기 마그네타이트 재료는 이전 연소 사건으로부터 회수되며; 그리고
    상기 기체 상태 탄화수소 기반 연료는 CO2, CO, SO2, 및/또는 NO 중 하나 이상을 포함하는,
    방법.
  18. 제 1 항에 따른 연료 조성물을 제조하는 방법으로서, 상기 마그네타이트 재료는 북극 자기장에 노출되거나 또는 연소 공정 후에 상기 마그네타이트 재료에 우세한 남극 및 더 큰 Fe2+를 발생시키거나, 또는 상기 마그네타이트 재료는 남극 자기장에 노출되어 주위 전체에 우세한 북극을 발생시키고 상기 마그네타이트 재료 기반 연료 내의 Fe3+ 함량이 증가하는, 방법.
  19. 제 1 항에 따른 연료 조성물을 제조하는 방법으로서, 상기 마그네타이트 재료는, 수지를 포함하는 결합제(bonding agent)로 탄화수소 연료와 결합되고, 펠릿 또는 볼 구조체로 만들어지는, 방법.
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