KR900003895B1 - 저질탄을 원료로하는 고온탄의 제조방법 및 이를 위한 열성첨가제조성물 - Google Patents

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내용 없음.

Description

저질탄을 원료로하는 고온탄의 제조방법 및 이를 위한 열성첨가제 조성물

본 발명은 저질탄을 원료로하는 고온탄의 제조방법 및 이러한 방법을 수행하기 위해 가해지는 열성첨가제 조성물에 관한 것이다.

더 상세하게는 본 발명은 무연탄, 흑연, 저질탄의 연소시에 온도를 상승시켜 주탄 또는 배합탄으로써 충분히 민간용 또는 산업용탄으로 연료화할 수 있는 고온탄의 제조방법에 관한 것이다.

무연탄등의 저질탄에 산화제등의 연소촉진제를 첨가하여 열량을 높이는 방법은 그동안 많이 연구되었다.

이중에서, 대표적인 방법으로는 한국특허 출원번호 81-354호 및 81-4533호 등이 제안되었다. 그러나 이들 방법은 고온으로 연소되지 않기 때문에 완전 연소되지 않고 배합물의 많은 사용으로 경제성이 없는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 초석, 질산바륨, 산화제 2철, 인, 유황 및 산화마그네슘으로 구성되는 첨가제조성물을 저질무연탄 3.6kg에 대해 분말은 4-20g, 액체는 18-36g의 양으로 첨가하여 고온탄을 제조하는 것이다.

더 바람직하게는 저질탄의 탄소함량에 따라 첨가제조성물의 조성비를 변경할 수 있고, 더욱더 상기 열성첨가제 조성물에 이산화규소, 규조토, 탈크, [Mg₃Si₄O₁₀(OH)₃] (OH)₃또는 연소산칼륨 등을 가하여 사용할 수 있다.

첨가제조성물중에서 초석은 17-47중량%, 질산바륨은 33-59중량%, 산화제이철은 10-12중량%, 인은 4-6중량%, 유황은 3-4중량% 및 산화마그네슘은 2-3중량%의 양으로 가해진다.

그밖의 보조성분인 이산화규소, 규조토, 탈크 및 연소산칼륨은 약 1-2중량%의 양으로 가해질 수 있다.

아울러 무연탄, 흑연 및 저질탄의 탄종별 성분차이에 따라 상기 각각의 성분들을 취사선택하고 고온에서의 연소시간과, 점착성 및 불연소분의 연소작용등을 살펴서 첨가제 성분비를 적절히 조절하여 완전한 연료로서의 기능을 강화시킨다.

열성첨가제를 저질원탄에 혼합하는 중요한 방법으로는 민간용 및 산업용 저질각원탄에 본 열성첨가제를 혼합할때는 반드시 가공분쇄전에 탄종에 따라 적절히 배합된 본 발명의 열성첨가제를 혼합시켜야하며 특히 주의할 것은 원탄에 혼합시점에서는 100∼300℃의 자체보온열을 가진 본 발명의 열성첨가제를 혼합시켜야 저질탄의 온도상승에 그 효능을 발휘할 수 있다.

이것은 열에 따르는 영향으로 탄질중의 온도에 열성발동(熱性發動) 중 이 약효를 순식간에 미치도록 함과 동시에 발화제 열성첨가제는 고열체성분으로 결정수분(結晶水分)에 혼합되어야 그 위력의 발효가 신속정확하다.

열성첨가제는 분말 또는 액체의 형태로 가해질 수 있다. 분말형태로 가해질때 광산부산물등을 이용하고, 부득이한 경우 시판용 통상의 분말시약을 사용할 수 있고, 덩어리인 경우에 이 분야의 통상의 방법으로 분쇄하여 사용할 수 있다. 입자의 크기는 크게 제한되지 않으나 약 500메쉬-1,000메쉬 범위가 적당하다. 액체로 사용되는 경우에는, 분말을 액체화시켜서 사용한다. 그 방법으로는 우선 산화제이철과 인을 배합하여 급격히 고냉동시킨 것을 20-30배의 고온고압수중에 투입한후 약 3분-10분간 끓인후 가열을 중지하여 45℃∼65℃의 온도가 될때 초석과 질산염류인 질산바륨을 가하여 용해시키면 각 저질탄종의 온도상승에 적합한 액체화가 이루어진다. 상기 얻어진 액체를 여과하여 본 발명의 열성첨가제로 사용한다.

이러한 액체 열성첨가제도 역시 저질탄 분쇄전에 혼합되어야 하며 이것을 냉온시키지 않고 원탄에 정해진 배합비율로 혼합시킬 수 있다.

액체첨가제를 사용할때는 분말첨가제를 사용할때보다 원탄 혼합시에 편리하고 연소시 수소의 함량을 높이는 역할을 하고, 분말사용시 성분양 보다 작은양으로 우수한 효과를 얻을 수 있는 장점이 있어 경제적이다.

본 발명에 사용되는 열성첨가제는 원료를 약 500-1,000메쉬 정도로 미분쇄분말화를 시켜서 첫째 초석(硝石)을 100∼300℃로 가열보온시키고, 둘째 가열보온된 초석에다 질산바륨[Ba(NO₃)₂]을 혼합시켜서 염료질소와 산소의 도를 높인 다음에 200∼300℃의 가열보온된 산화철을 혼합하여 산화질산소를 가중시키고, 세째 상기 얻어진 혼합물에 100∼200℃의 가열보온된 인을 가하게되면 고열성발화첨가제가 생성된다.

바람직하게는 저질탄의 탄화도, 고정탄소 및 회분의 양에 따라 가해지는 원료의 양을 적절히 조절할 수 있다. 상세한 양은 다음에 제시될 실시예에 나타내었다.

각종의 저질탄은 입자의 종별도 다양하고 열량의 차이와 철분, 유황, 고정탄소, 휘발분, 회분 및 수분 등의 성분에 따라 종류가 다양하나 대체적으로 저칼로리일수록 고정탄소보다 회분이 많고, 휘발분이 적은 경향이 있다. 그러나, 열성첨가제의 사용기준으로 볼때 다음과 같이 3가지로 구분할 수 있다.

A=3,000Kcal/kg 정도의 기준탄, B=2.500Kcal/kg 정도의 기준탄, C=2.000Kcal/kg 정도 의기준탄.

[실시예]

각 첨가제 원료는 원탄 36kg당 다음과 같은 비율로 가해진다.

* 주성분으로는 다음 표 1과 같다.

[표 1]

바람직하다면, 상기 가해진 주성분에 다음표 2와 같은 보조성분을 추가로 가하여 사용할 수도 있다.

[표 2]

탈크는 Mg₃Si₄O₁₀(OH)₃이다.

상기의 가해진 첨가제 각 성분들중에서 초석은 연소작용이 강하고, 질산바륨은 타연소물질의 불연소분을 도입하여 발화연소시키는 작용이 강하고, 산화제이철은 연소중의 물체에 산소가압으로 산화시 유리하게 하고, 인은 자체발화연소작용은 미약하나 상기 첨가제조성물과 서로 혼합하면 상승효과를 나타내어 발화성을 가지며, 특히 45℃ 이상의 열을 받게되면 타연소물질을 강열하게 중화하는 작용을 한다.

유황은 인과같이 자체발화연소작용은 미약한 성분이나 화염을 상승시키고, 폭발성 발화는 없으나 지속적인 연소작용을 유지하는데 도움이 된다.

산화마그네슘은 p의 중화활동시에 각종 열성첨가제의 합성대사지원에 불가결한 것이다. Na, Ba, K 역시 MgO가 부족하거나 또는 없으면 P의 중화활동시 자체의 촉매약동기능을 발휘하지 못하고 흡수동화작용이 미약하게 되어 산소가스가압시에 자체소진되어 버리고, 열성첨가제로서의 발화의 강력한 촉매 및 전도의 능력이 저하마비되고 만다.

이러한 6가지 주성분들을 상기 표 1과 같이 적절한 비율로하고 탄질에 따라서 보조성분등을 선택적으로 배합하여 약 100∼300℃까지의 열을 가하게되면 각 성분들의 자체보온발열에 의한 성분의 자체에 포함된 산소와 질소의 발동(發動)과 동시에 45℃부터 발동하게되는 인의 자연중화활동에 의한 상호 상승길항작용으로서 성분자체가 열성유기물체화되며 저질탄중의 고정탄소에 발화동화력을 가중시키는 성분상승이 강렬한 연소물체 열성중화첨가제조성물이 된다. 이것은 열에 따른 화학성분 변화에 의한 물리적 작용이다.

상기 첨가제를 저질원탄에 배합하게되면 원탄중의 온도의 순간적인 영향을 받게되면 물중의 수소가 열성첨가제에 집중축성(縮成)된다. 여기에 45℃ 이상의 열이 가해지게되면 열성첨가제 중에서 발산되는 산소가스의 가압으로 결정체수분을 통하여 원탄전체에 첨가제의 효능이 발산되면서 원질보다 월등한 탄화수소를 형성시켜 맹렬한 연소작용을 발휘한다.

즉, 본 발명의 미세한 열성첨가제의 배합으로 열합성시 발화 촉매전도의 항상성(恒常'性)을 지탱하는 거대한 역량을 발휘한다.

Claims (7)

1. 초석, 질산바륨, 산화제이철, 인, 유황 및 산화마그네슘의 각 성분들이 각각 17-47중량%, 33-59중량%, 10-12중량%, 4-6중량%, 3-4중량% 및 2-3중량%의 양으로 구성됨을 특징으로 하는 저질탄제선용 첨가재조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 성분들에 추가로 이산화규소, 규조토, 탈크 또는 염소산 칼륨중에서 선택된 어느하나 또는 둘 이상을 각각 1-2중량%의 양으로 첨가함을 특징으로 하는 첨가제조성물.
3. 분쇄된 초석을 100∼300℃로 가열하고, 이 온도를 유지하면서 여기에 분쇄된 질산바륨을 교반하여 혼합한다음 200∼300℃로 유지되는 산화제이철을 혼합하고, 가열보존된 인, 유황 및 산화마그네슘을 순차적으로 가함을 특징으로 하는 분말첨가제조성물의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 모든 성분들이 500-1,000메쉬의 크기로 분쇄됨을 특징으로 하는 방법.
5. 분쇄된 산화제이철, 인을 배합하여 급히 고냉동시킨 것을 20-30배의 고압고온수중에 투입하여 약 3-10분간 끓인후 가열을 중지하고, 온도가 45∼65℃가 될때 초석, 질산바륨, 산화마그네슘 및 유황을 순차적으로 가하여 용해시킨후 여과함을 특징으로 하는 액체첨가제조성물의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 모든 성분들이 500-1,000메쉬의 크기로 분쇄됨을 특징으로 하는 방법.
7. 저질탄원료를 가공분쇄하기전에 100∼300℃로 유지되는 제 1 항에 따른 첨가제조성물을 분말조성물인 경우 원탄 kg당 1.1-5.6g, 액체조성물인 경우 원탄 kg당 5.0-10g의 양으로 가함을 특징으로 하는 고온탄의 제조방법.