KR890001922B1 - 약 점결탄을 주원료로한 성형고체연료 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

약 점결탄을 주원료로한 성형고체연료

도면은 본 발명에 의한 성형 고체연료의 제조 공정을 나타낸 블록도이다.

본 발명은 약 점결탄, 예를들면 유연탄과 같이 점결성이 약한 탄재를 주원료로하여 강도가 큰 고형탄을 성형할 수 있도록 개발된 것이다.

잘 아는 사실이지만, 국내에서 주로 사용되는 가정용 연료는 연탄이라 할 수 있으며 예로부터 현재에 이르기까지 대량으로 소비되고 있다.

그 소비성향은, 무연탄이 연간 약2,000만톤에 달하고 있다는 통계에 의하여 입증될 수 있으므로 국내의 에너지 수요에 대하여 연탄이 미치는 영향은 확실히 주력적이라 할 수 있을 것이다.

장점으로서는, 석유에 비하여 수급이 풍족하고 가격이 적다는 잇점이 있는 반면, 단점으로서는 연탄가스의 위험성과 연탄의 취급 및 교체 등에 대한 불편 내재하고 있어서 이의 대응책이 다방면으로 강구되고 있는 실정이다.

그러므로, 석유나 가스와 같은 연료의 사용시와 같이 편리한 방식으로 연탄을 사용할 수 있는 방안이 꾸준히 연구되고 있으며, 그 일예로서, 자동화된 보일러에 연속적으로 연료가 공급될 수 있도록 하기 위하여 균일한 성형물을 갖는 고체연료의 개발에 많은 노력을 경주하고 있다.

더우기, 값싼 탄재(炭材)를 이용하여 실용화 할 수 있도록 하려는데 커다란 관심을 기울이고있는 것이다.

이러한 관점에서 볼때, 현재 사용되고 있는 석탄류의 연료는 무연 소괴탄과 유연탄이 있으며 점결성이 좀더 나은 무연소괴탄이 대종을 이루고 있다.

그러나, 무연소탄은 그의 분포가 세계의 특정지역에 편재되어 있고 량적인 면에서도 제한이 있으므로 국내에서 거의 수입무연 괴탄에 의존하고 있는 실정이 지양되어야 할 것이다.

종래의 고체연료들은 ① 무연소괴탄, 무연분, 코크브리즈(Coke Breeze)또는 페트로 코크(Petro Cokes)류 등의 2종 또는 3종으로 혼합하여 당밀, 당밀+소석회, 콘 스타취(Corn starch), PVA 등을 점결체(Binder)로 사용하여 압축 성형된 것과 ② 무연탄 코크브리즈, 페트로 코크분, 또는 이들의 혼합물을 오일핏치(Oil Pitch)나 콜타르핏치(Coaltar Pitch)등과 같은 역청(歷靑)을 점결체로하여 압축 성형한 제품들을 사용하여 왔었다.

상술한 바와 같은 종래의 제품들은 일반연료탄(Steam Coal)에 비하여 착화성 및 연소성이 떨어지고 연기, 가스가 심하기 때문에 사회적으로 커다란 문제점이 되어 왔던 것이 사실이다.

본 발명의 주 목적은 무연괴탄보다 가격이 월들히 저렴한 일반연료탄(Steam Coal)을 주성분으로 하는 연료로서 연소성 및 착화성이 우수하고 연소시에는 무연, 무취, 무공해가 가능한 성형 입자탄을 제공코저 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 종래의 성형탄 제조세에 사용되는 당밀, 당밀+소석회, 콘 스타취류, PVA, 물유리+경화촉진제 등의 냉간 점결체 또는 콜타르핏치, 오일핏치 등의 열간 점결제 등을 일절사용치 않게 하므로 연료의 질을 높히고 생산 코스트를 크게 절감할 수 있도록 하려는 것이다.

상기 본 발명의 목적을 달성할 수 있었던 특징과 이론적인 배경은 다음과 같다.

1. 유연탄의 일반적인 열변화 즉, 고체로 성형한후 열처리 온도의 상승에 따라서 가스발생→연화→팽창→유동→수축→전단게→경화→경화연료로 진행되는 과정이 대략 500℃ 온도에서 고형체가 완결 된다는 점.

2. 일반적으로, 유연탄을 사용한 열처리 제품의 최종강도를 지배하는 석탄의 점결성에 있어서, 강한 압축하에서 열처리 될때 그 점결성이 크게 개선되어 최종 결과물의 강도가 대폭 커진다는 특성.

3. 유연탄을 사용한 고온처리 제품의 최종강도는, 원료탄의 연료비(Fuel Ratil=

)에 비례해서 커진다는 특성이 있으므로, 점결성이 약한 일반 연료탄(예컨데 Steam Coal)에 픽스카본(Fixed Carbon)이 높은 무연분이나 코크 브리즈 또는 페트로 코크분을 적당량 혼합하여 열처리 할 경우 그 혼합물 전체로서의 연료비(Fuel Ratio)에 비례하여 생성물의 최종 강도가 커질 것이라는 점.

4. 상기한 열변화를 나타내는 유연탄분에 카본 주성분의 첨가물 또는 기타의 적당한 첨가물을 혼합한 배합물을 압축성형하여 급격한 열처리를 받게할때, 배합 성형물의 외피층에 경화 열변화가 선행 되면서 내부의 팽창 및 유동 열변화가 일어나게 되고, 따라서 외피 경화층의 작용에 의하여 내부 배합물의 팽창 열변화가 배합성형물의 내부로 향하는 압력으로 작용하게 되어 유동상태에 있는 주원료탄의 입자속으로 첨가물의 입자들이 깊숙히 침입하면서 결합될 것이며, 뒤이어 전단계 열경화가 일어남에 따라 강한 결합경황의 결과를 얻을 수 있다는 점 등으로 확신을 가진 후 본 발명을 완성 하기에 이르른 것이다.

본 발명을 구체적으로 기술하면, 우연탄을 주재로하여 동일계통의 성분을 가진 첨가물, 이를테면 무연분, 코크브리즈(Coke Breeze), 페트로 코크(Petro Cokes)분 등을 첨가하고, 다공성 구조를 가진 규조토, 비석(Zeolite)의 첨가물과 리그닌(Lignin)계통의 첨과물을 적당한 비율로 혼합하여 압축성형 한후 급격히 열처리하는 것으로서 한가지 실시예을 나타내면 다음과 같다.

[실시예]

약 점결성 유연탄분을 주 원료로 하여 입자의 크기가 2-3mm 이하로 분쇄하고, 여기에 무연탄분20%, 리그닌5%, 규조토2%를 적당한 량의 물과 함께 충분히 혼련한 후, 성형틀에 투입하여 150kg/㎠의 압력으로 압축하였더니 소정의 성형탄이 되었다.

이것을 밀폐된 화로에 투입하여 500℃ 내외의 온도로 급격히 열처리를 하였더니 강도가 대폭적으로 커진 고형체의 성형 연료를 얻을 수 있다.

이와 같은 성형 고체연료는 무연괴탄에 비하여 가격이 월등히 저렴한 유연탄을 주원료로 채택하는 것이므로 경제 잇점이 배가 될뿐만 아니라 성형시킨후 열처리 공정을 거치게 되므로서 사용시에는 무연, 무치, 무공해의 효과가 있고 착화성 및 연소성이 극히 양호한 것이다. 또한 본 발명은 상기의 효과를 거둘 수 있으면서도 성형시의 점결성을 만족스럽게 하므로 이러한 재질로 혼합된 강도가 높은 성형 입자탄을 생산하여 자동연소 방식의 석탄보일러 등에 적합하게 사용될 수 있는 연료를 제공하게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 주원료로 점결성이 약한 유연탄분을 사용하되, 점결성이 우수한 첨가물을 혼련하여 강한 압력으로 압축성형한후, 이 성형물을 밀폐로 내에 투입하여 급속히 가열하므로서 우연탄의 열변화가 일어나 강도가 크게 작용되게 함을 특징으로 하는 약 점결탄을 주원료로한 성형 고체연료.
2. 제1항에 있어서, 유연탄분에 규조토, 비석(Zeolite) 등의 다공성 구조를 가진 첨가물을 혼합시킴을 특징으로 하는 약 점결탄을 주원료로 한 성형 고체연료.
3. 제1항에 있어서, 리그닌(Lignin) 및 리그닌 유도체 또는 이들의 혼합물을 포함하는 첨가물을 사용하여 탄화, 경화가 일어나게 함을 특징으로 하는 약 점결탄을 주원료로한 성형 고체연료.
4. 제1항에 있어서, 무연탄분, 코크브리즈(Coke Breeze), 페트로코커(Petro Coker)분과 같이 유연탄과 동일계통의 성분을 지닌 첨가물을 사용함을 특징으로 하는 약 점결탄을 주원료로한 성형 고체연료.

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