KR900004551B1 - 가연성 연탄 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

가연성 연탄

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 석탄, 코우크스, 목탄 또는 코울차(coalchar) 같은 탄소질 물질 및 톱밥이나 나무입자의 혼합물로 제조되는 가연성 연탄에 관한 것이다.

현재 생산되고 있는 대부분의 연탄은 톤당 350.00-900.00달러가 드는 피치나 전분같은 결합제를 사용하고 있다. 광범위한 시험결과, 탄소질 물질과 톱밥을 혼합한 후 적당한 온도 및 압력하에서 혼합물을 연탄으로 압착시킴으로써, 결합제를 사용하지 않고도 만족스러운 연탄을 제조할 수 있음을 알아냈다.

따라서, 일 형태로서 본 발명은 석탄, 코우크스, 목탄 또는 코울차(coalchar) 같은 탄소질 물질과 톱밥이나 나무입자를 혼합한 다음, 혼합물로부터 과량의 수분을 제거하고 실질적으로 혼합물의 탄성 및 스프링 백(spring back)을 제거하여 혼합물의 성분들을 서로 결합시키기에 충분한 온도 및 압력으로 혼합물을 압착하는 것으로 구성된 가연성 연탄을 제조하는 방법을 제공하여 준다.

다음에 설명되는 톱밥과 석탄의 혼합물로 행한 조사를 참고하면 본 발명을 좀더 잘 이해할 수 있다.

[톱밥]

톱밥으로는 인공건조시킨 활엽수의 톱밥이나 필요한 만큼 건조시킨 그린(green) 톱밥을 사용하였다. 수분함량은 13.5%이었으며 어떤 시험에 있어서는 물을 첨가하여 수분함량을 조절하였다. 톱밥의 부피밀도는 용기내에 헐겁게 채워질 경우 200kg/m^-3이며, 진동에 의해 톱밥이 약간 압밀될 때에는 260kg/m^-3이다. 톱밥만으로 만들어진 연탄의 밀도는 1080kg/m^-3이다. 톱밥의 크기 분석은 다음과 같이 결정된다.

[석탄]

콜리(Collie)탄광의 무야(Muja) 노천굴에 있는 헤베(Hebe)층으로부터 얻은 석탄을 부분적으로 건조시킨 후 분쇄하여 사용하였다. 분쇄후의 분말도는 특정하지 않으며 어떤 시험에서는 물을 가하여 석탄의 수분함량을 조절하였다. 대부분의 시험은 11.8%의 수분을 지니며 다음과 같은 크기 분포를 갖는 석탄에 대해 행하여졌다.

진동에 의해 약간 압밀된 석탄의 부피밀도는 740kg/m^-3였다.

[사용장치]

지름이 각각 28.64mm 및 41.54m인 두 개의 강철 주형으로 원통연탄을 제조하였다. 작은 주형에 가해질 수 있는 최대하중은 386MPa(56000psig)의 압력에 해당하는 25톤이며, 큰 주형에 가해질 수 있는 최대하중은 221MPa(32000psig)의 압력에 해당하는 30톤이다.

수압을 수동으로 가하여 주형으로 각각 연탄을 제조하였다. 이러한 조작방식은 연탄의 탄성을 다음의 세 가지 형태로 나타나게 한다 : i. 적용압력이 해제되면 주형내의 피스톤을 움직이고; ii. 연탄이 주형밖으로 나오면 연탄의 크기를 팽창시키고; iii. 연탄제조 압력에 의해 유도된 응력이 몇시간이 지나 제거되면 자립(free-standing) 연탄의 크기를 증가시킨다.

상기 운동중 첫 번째에 기술된 가장 큰 탄성운동을 "스프링 백"이라 하며 주형의 기판과 피스톤에 각각 고정된 눈금 및 지침으로 측정한다. 두 번째와 세 번째에 기술한 탄성의 지시는 버어니어 캘리퍼(vernier calipers)로 측정하며 스프링 백 값에 비해 훨씬 적다.

이 시험에 사용된 단일의 연탄을 제조하는 배치식 방법은 오스트레일리아 시장에서 현재 구입가능한 톱밥 소재의 공업적 연속제조 방법과 일치하지 않는다.

[연탄제조용 물질의 탄성]

탄성이란 압력하에서 물질을 변형시키고 변형력이 제거되면 본래 크기로(다소간) 되돌아가려는 물질의 물리적 특성을 말한다. 그러나 상기의 목적을 위해 측정된 탄성값은 특정한 시험조건에 따라 좌우되므로 그 시험하에서 그 물질의 절대탄성값으로 해석되어질 수 없다.

이 탄성은 원통형의 단부에 평행한 연탄의 평면을 약화시키는 원인으로 생각되어진다. 약 2m의 높이에서 시멘트바닥으로 연탄을 떨어뜨리면 연탄은 응력을 받아 그러한 평면을 가로질러 파쇄된다. 긴 길이를 따라 유사한 평면의 빈번한 발생은 톱밥의 슬러그를 압축시 압출기의 행정에 관계가 있기는 하지만 유사한 평면은 상업적 톱밥소재에서 분명하다. 상업적 소재는 압착중에 마찰에 의하여 발생되는 열의 결과인 단단한 표면광택을 가졌다.

톱밥과 석탄의 질량비가 1 : 1 및 1 : 2인 혼합물로 연탄을 제조하면 톱밥의 부피가 석탄의 부피보다 훨씬 크다. 톱밥 자체는 단단한 연탄으로 형성되어질 수 있으나, 콜리석탄은 그 자체로는 적당한 연탄을 만들 수 없다. 더구나 굵은 석탄입자는 고압하에서 파쇄되기 쉽다. 그러므로 톱밥과 석탄의 혼합물로 연탄을 제조함에 있어서, 톱밥은 결합제로서 작용하고 혼합물의 탄성 성질은 석탄보다는 톱밥과 더 관련되어 있는 것으로 생각된다.

[스프링 백]

스프링 백의 크기는 상술한 바와같이 압력제거시 주형의 피스톤의 운동을 측정함으로서 알 수 있는데, 압축원통연탄의 높이에 대한 퍼센트로 나타낸다. 대부분의 시험이 두 번 반복되며 일반적으로 반복 측정값이 2-4% 차이나지만 평균값이 기록된다. 그 결과, 기술상의 정확성이 부족하므로 이 값을 해석한다.

[톱밥 입자크기의 효과]

공인된 톱밥은 12-13%의 수분을 함유하고 있는 것으로, 구경이 600 및 300㎛이 실험용 사각체로 톱밥을 선별하였다.

그 결과 세 종류의 크기로 나누어진 부분에 대한 스프링 백값을 아래와 같이 각각 다른 압력하에서 측정하였으며 비교를 위해 다른 값들도 나타내었다.

[표 1]

이들 값이 나타내는 바와같이, 연탄제조용 성분은 적용압력에 의해 파괴되지 않는 유사한 스프링 백 특성을 나타낸다는 것을 알 수 있다.

[수분함량 및 가열 효과]

사용되는 톱밥은 12-13%의 수분을 함유하는 활엽수 톱밥이었다. 다량의 톱밥에 충분량의 물을 가하여 수분함량을 25%로 만들고 밀폐플라스틱 백에 18시간동안 넣어두어 평형을 만들었다. 그 습윤톱밥의 부분을 각각 수분함량을 다르게 건조시키고 스프링 백은 386MPa의 적용 압력하에서 측정하였다. 나머지 톱밥은 110℃에서 완전 건조시키거나 200℃와 300℃로 가열시킨 후 유사하게 스프링 백을 측정하였다. 표 2에 결과를 나타내었다.

[표 2]

이 결과로부터 톱밥의 수분함량이 6-12%일 때 스프링 백이 최소임을 알 수 있다. 톱밥의 수분함량이 20-25%일 때 약간 연탄이 제조된다는 것이 확실해졌다.

[성형후의 팽창]

연탄이 주형밖으로 나오게 되면 높이와 지름이 둘 다 팽창한다. 수분이 12-13%인 톱밥이 386MPa하에서 압착될 경우 밖으로 나온 즉시, 높이는 5-10%, 지름은 1% 이하로 팽창한다. 연탄이 숙성함에 따라 더욱 더 팽창되어 높이는 약 15%, 지름은 1%이하로 팽창한다. 연탄이 221MPa하에서 압착될 경우 팽창률은 감소된다.

아마도 상기에 기술한 팽창은 연탄제조시 압력에 의해 유도된 응력으로부터의 톱밥(12-13% 수분)의 탄성 회복에 기인한 것이다. 건조 및 습윤(25% 수분) 연탄의 경우, 크기변화는 수분의 수득 및 손실과 어느 정도 관련이 있다. 그러므로 연탄으로 제조된 물질은 주위조건에 대해 안정한 수분함량을 갖거나 수분함량의 변화가 일어나지 않도록 하는 것이 필요하다.

[연탄의 총팽창]

상이한 수분함량(표 2 참조)을 가지고 있는 톱밥으로 제조된 연탄을 6일간 관찰하였다. 연탄은 주형내의 압력(386MPa)하에서 최대비중과 최소크기를 나타내었다.

주형밖으로 나오자마자 크기가 증가하여 비중은 감소되었다. 연탄이 숙성됨에 따라 크기는 다시 증가하며 최종비중은 이러한 크기변화 및 수분함량의 변화에 의해 영향을 받는다. 다음 표 3에 그 값을 나타내었다.

[표 3]

(a) 연탄을 제조한 후 최종값을 측정하기까지의 6일.

(b) 압착하에서의 최소높이에 대한 퍼센트로서 연탄높이의 증가에 기초하였다.

(c) 주형밖으로 나오자마자 측정한 비중. 386MPa하의 주형에서의 비중은 각각 1.48-1.52의 좁은범위내의 값을 갖는다.

이 결과로부터 수분함량이 안정하며 연탄제조용으로 최적함량인 10-12

일 때 톱밥연탄의 크기변화가 최소임을 알 수 있다. 고비중은 연탄에서의 고압축강도와 관련이 있으나 이러한 연탄들은 주형에서 형성된 1.48-1.52의 비중을 유지할 수 있는 압력하에서 결코 단단하게 충분히 결합되지 못했다. 주형밖으로 연탄을 꺼낸 후 및 숙성됨에 따라 비중이 감소한다는 것은 연탄의 입자간의 상호결합이 약화되며 강도가 손실된다는 것을 뜻한다. 상업적 톱밥소재는 장기 노출후에도 비중을 1.2로, 수분함량을 8-9%로 유지하였다.

[톱밥-석탄 혼합물]

상기에 기술한 바와같이, 중요한 성분은 톱밥이며, 석탄 또한 사용된 연탄제조 조건하에서 탄성이므로 톱밥-석탄연탄의 특성은 톱밥연탄과 동일하리라 생각된다. 다른 수분함량을 갖고 있는 톱밥과 석탄의 혼합물로 연탄을 제조하였다. 자세한 연탄제조방법은 표 4에 나타내었고 연탄의 특성은 표 5에 나타내었으며 해석하기 쉽게 번호를 붙였다(아래 참조).

이 결과로부터 확실히 알 수 있듯이, 톱밥-석탄연탄은 본 명세서에서 규정한 탄성에 관한 한 톱밥연탄과 동일하게 작용한다. 질량비가 1 : 및 1 : 2(톱밥 : 석탄)인 것 사이에는 별 차이가 없는 것으로 나타났으나 건조톱밥과 건조석탄(건조는 수분이 5중량% 이하일 때를 말함)은 외관과 비중값으로 판단해보건대 약한 연탄을 제조하는 것으로 나타났다.

[표 4]

[표 5]

(a) 팽창은 압력하의 최소높이에 대한 퍼센트로서 연탄높이의 증가를 말한다. 압력 해제(스프링 백), 주형으로부터의 방출 및 숙성의 세 단계에 있어서 팽창은 점점 증가한다.

[결론]

그 물질의 탄성은 성형압력이 해제되는 순간부터 톱밥-석탄연탄의 크기를 증가시켜 연탄을 자립상태로 안정화시킨다는 것을 이 시험으로부터 알 수 있다. 이러한 크기변화는 주위 조건과 평형을 이룰 때까지 연탄의 수분함량의 변화에 의해 더욱 증가된다. 이 시험 조건하에서 두 가지 원인에 기인한 크기변화는 톱밥과 석탄의 수분함량이 각각 약 10-12%일 때 최소가 된다. 톱밥이 혼합물의 주요 부피 성분이므로 아마도 톱밥의 수분함량이 석탄의 수분함량보다 더 중요하다. 톱밥의 입자크기는 별로 중요한 요인이 되지 않는다.

톱밥의 탄성을 감소시키기 위해, 270℃가 적절한 온도라고 기술된 참고문헌을 따라 대기중 200℃-300℃에서 가열하여 보았으나 이러한 시도는 성공하지 못했다. 물질의 탄성은 연탄제조 압축시 가해진 압력(38MPa)에 의해 영향받지 않는 것으로 나타났다.

상업적으로 제조된 톱밥 소재는 8-9%의 안정된 수분함량과 1.20-1.23의 안정된 비중을 갖고 있는 것으로 나타났다. 이러한 소재들은 세로로 절단됨에도 불구하고 상업적 공정에 의해 유도된 견고한 표면광택을 갖고 있는 반면, 본 명세서에 기술된 시험조건하에서는 이러한 특성이 나타나지 않았다.

중요한 결론은 톱밥과 석탄의 수분함량이 각각 10-12%일 때 톱밥-석탄연탄의 부피변화가 최소라는 것이다. 부피변화가 최소로 됨에 따라, 비록 최대강도가 연탄 제조 압력에 의해 영향을 받더라도 연탄은 최대강도로 접근하여야만 한다.

상기에 기술한 조사와 시험에 따라, 만족할만큼 단단한 연탄은 톱밥과 콜리 석탄의 혼합물이 220MPa의 압력하에서 압밀할 때 제조될 수 있음을 알 수 있다.

질량비가 1 : 1-1 :6까지인 톱밥과 석탄의 혼합물은 합리적인 취급응력을 견뎌낼 수 있는 단단한 연탄을 제조하였다. 그러나 상업적 이용에 있어서 취급 및 수송에 견디어낼 만큼 충분히 단단하지는 않은 것으로 생각된다.

상기에 기술한 조사에 따르면, 수분함량이 12-14%이며 질량비가 1 : 1인 석탄과 톱밥의 혼합물을 368MPa의 압력하에서 압밀될 때 더 단단한 연탄을 제조할 수 있다.

하기에 기술한 또다른 시험은 연탄제조용 혼합물의 탄성을 조절시킬 수 있는 요인이 무엇인가를 알아보기 위하여, 그리고 주형으로부터 방출시 연탄이 팽창하고 가로 균열이 일어나서 그 결과 상업용에 부적당하게 되는 것을 방지하기 위해 실시한 것이다.

톱밥과 석탄의 혼합물의 세 개의 샘플을 준비하였다. 각각의 포대에는 질량비가 1 : 1인 톱밥과 석탄의 혼합물 약 5kg이 들어 있다. 샘플에 표시된 수분함량은 각각 25%, 12% 및 3%이었다. 분리된 일련의 세가지 시험을 행하였다. 일련의 첫 번째 시험은 100톤의 압력하에 수동으로 작동시켰다. 연탄의 제조를 용이하게 하기 위해 시험용 고 장력 강 주형과 피스톤을 제조하였다. 주형의 외부크기는 높이 150mm×지름 149mm이며, 내부크기는 높이 150mm×지름 82mm이며, 주형벽 두께는 33.5mm이었다. 피스톤은 높이 79mm×지름 82mm이었다.

압밀시키는 동안 수분을 빠져나가게 하기 위해 피스톤을 가로질러 윗면에서 아랫면으로 세로로 구멍을 뚫었다. 여섯 개의 구멍들은 지름이 4mm이며 피치원 지름이 60mm이었으며 각각의 구멍들은 피스톤 중심에서부터 서로 60°로 분포되어 있다.

주형을 가열하기 위해 공업용 용접 블로우 토오치(blow torch)를 사용하였다. 주형의 열을 측정하기 위한 온도계를 주형의 내면으로부터 약 8.5mm 지점에 삽입시키기 위해 주형의 안쪽으로 구멍을 뚫었다.

일련의 두 번째와 세 번째의 시험을 동일한 장치를 사용하여 발밟기에 의한 기계적인 압력 150톤 하에서 행하였다. 시험하는 동안 연탄의 각각의 높이를 측정하기 위해 버어니어 캘리퍼를 사용하였다. 혼합물의 탄성을 소실시키는데 필요한 제곱인치당의 이상압력을 측정하기 위해 주형내의 혼합물의 양을 달리하여 압축하였다.

[25% 수분함량]

일련의 첫 번째와 두 번째의 시험에서, 25% 수분함량의 혼합물은 수분이 빠져나갈 숨구멍(breathing space)이 부족하여 수분이 빠져나갈 수 없었으므로 불만족스러운 것으로 나타났다.

25% 수분함량의 혼합물은 어떤 압력 및 온도하에서 서서히 압출하여, 최종 생성물은 스프링 백없이 중화될 수 있으며 이상적인 총 비에너지, 비중, 수분함량 및 회분함량을 함유하는 것으로 나타났다.

일련의 다섯 번째 시험은 25% 수분 혼합물이 매우 만족할만한 연탄을 제조할 수 있다는 것을 나타내며 이 시험에 대해서는 후술되어 있다.

[12% 수분함량]

앞의 시험들은 이상 수분함량의 12-14%였음이 입증되었으며, 12% 수분함량을 갖는 제조된 시료로 시험을 성공하였기 때문에, 상업적 생산을 위해 3% 수분함량으로 혼합물을 건조하는 경제적인 불이익으로 인하여 3% 수분함량 혼합물로 단 하나의 시험만 하기로 결정하였다.

톱밥과 석탄의 1 : 1 혼합물의 탄성은 압밀하는 동안과 압밀의 완료시 압밀에 가해지는 압력 및 혼합물의 수분함량과 직접적인 관계가 있다.

성형공정에 열을 가하면 톱밥등의 리그닌 함량을 추출하여 두 물질의 결합을 조력할 뿐만 아니라, 스팀을 구축함으로서 혼합물로부터 과잉의 수분의 제거를 촉진한다.

스팀으로 톱밥으로부터 수분을 제거하는 공정은 톱밥으로부터 입자를 함께 결합시키는 작용을 하는 리그닌같은 화합물을 톱밥으로부터 또한 해방시킨다.

시험결과 혼합물의 수분함량, 열, 압밀압력, 및 압밀압력 기간을 변화시키면 연탄의 경도 및 그의 총 비에너지에 직접적으로 변화를 일으킴을 알았다.

특별한 압력 및 열에서 장시간 압밀을 지속하면 혼합물의 탄성은 완전히 중화되어 어떠한 스프링 백없이 경질셸을 갖는 매우 조밀하고 치밀한 연탄이 제조된다.

[스프링 백]

스프링 백은 분리되었으며 탄성에 대하여 설명한 바와같이 제거될 수 있다.

석탄/톱밥 혼합물의 탄성에 기여하며 제조되는 연탄의 스피링 백 백분율에 영향을 주는 톱밥의 물리적 에너지는 혼합물의 수분함량, 탄성을 중화시키는 열과 압력, 및 새로운 연탄형태로 혼합물을 안정화시키는 성형압축기간에 의하여 직접 조절된다.

비용이 많이 들며 비정상적으로 높은 압밀압력의 사용을 피하기 위하여, 특별한 압력에서 일정기간동안 지속적으로 압밀하면 동일한 결과가 얻어진다.

[성형후 팽창]

성형후 연탄의 팽창이 어떤 시험에서 일어났다. 팽창은 다음 중 어느 하나에 기인될 수 있다.

(a) 혼합물에 여전히 남아 있는 지나치게 많은 수분.

(b) 지나치게 적은 수분.

(c) 지나치게 낮은 압밀압력.

(d) 충분히 길지 않는 압밀압력기간.

(e) 충분하지 않는 열.

(f) 지나치게 많은 열.

[연탄의 총 팽창]

성공적으로 제조되었다고 여겨지는 연탄은 제조 1일, 2일 및 3일후 거의 또는 전혀 팽창이 없었다. 심지어 10개월 후에도 측정할 수 있는 팽창이 일어나지 않았다.

유사한 크기의 연탄의 비중은 제조 후 1일, 2일, 3일, 및 10일에 시험했을 때 서로 견주어 나으면 낫지 떨어지지 않았다.

[총 에너지 값]

채탄된 콜리 석탄은 24-28%의 수분과 3-8%의 회분을 함유할 수도 있다. 이 석탄의 총 비에너지는 약 19.9Mgj/kg이다. 12.5%의 수분함량을 갖는 석탄은 약 24.75Mgj/kg의 총 에너지값을 가질 수 있다. 약 29.9Mgj/kg의 최적 총 에너지값을 달성하기 위하여는, 콜리 석탄을 수분과 회분이 없는 유리상태로 달성하기 위한 고가의 건조공정을 통과하여야만 한다.

연탄의 제조에 고려되는 상업적 공장은 연탄의 제조전에 톱밥과 석탄 혼합물을 약 12%의 수분까지 경제적으로 건조시키는 것을 필요로 하게 된다. 제조된 연탄은 23-24Mgj/kg 사이의 총 에너지값 및 약 2%의 회분함량을 갖게 된다.

혼합물의 추가적인 상당한 건조공정이 약 5%의 수분함량을 함유하는 연탄을 제조하기 위하여 가열 및 압력 공정에 의하여 연탄제조중에 행하여진다.

주형으로부터 제거시 연탄의 수분함량은 혼합물의 탄성에 중요하며 따라서 스프링 백에 영향을 줌을 알 수 있다.

일련의 세 번째와 네 번째 제조시험에서, 선택된 주형온도 및 압밀압력은 탄성 및 스프링 백을 제거하는 것을 나타났다. 또한 성형될 재료의 부피가 크면 클수록 그만큼 더 긴 압밀압력기간이 탄성을 중화시키는데 요구됨을 알았다.

일련의 세 번째 시험에서, 25% 수분함량의 18온스의 재료를 100톤으로 유지된 피스톤상의 압력으로 10분동안 주형에서 압축시켰다. 연탄은 큰 탄성과 스프링 백을 나타냈으며 최종적으로 여러개의 조각으로 파손되었다. 12% 수분함량의 7온스의 재료를 20일동안(170℃에서 개시하여 110℃에서 종결) 주형에서 압축한 경우, 연탄은 탄성과 스프링 백을 가지지 않았다.

네 번째 시험에서, 성형시간을 보다 적게 하기 위하여 소량의 혼합물을 성형하였다.

온스의 혼합물을 100톤에서 20초동안 압착하여 정압을 다시 가하지 않고 3분동안 주형에 방치하였다. 주형으로부터 제거했을 때, 연탄은 지나치게 높은 탄성을 가졌으며 가로로 잔금이 생겼다.

일련의 세 번째와 네 번째 시험의 매우 성공적인 제조결과는 12% 수분함량의 일련의 4온스의 혼합물을 120톤의 유지압력에서 3.3분동안(개시주형온도는 195℃, 종결주형온도는 170-180℃) 압축했을 때 달성되었다.

일련의 다섯째 시험은 25%의 수분함량을 함유하는 혼합물의 연탄제조성을 증명하거나 또는 반증하기 위하여 계획하였다.

첫 번째 시험 "T17"은 25% 수분함량의 혼합물 4온스를 사용했다. 수분배출구멍이 막혔으며, 연탄을 주형으로부터 제거했을 때 수분함량은 연탄의 상측부에서 스프링 백을 일으켰다. 혼합물의 코어를 수분배출구멍으로부터 압출하였다.

25%수분 혼합물 4온스를 사용한 시험 "T20"은 120톤의 압력에서 8분동안(170℃의 주형개시온도와 136℃의 주형 종결온도에서) 압밀하였다. 연탄은 제조 24시간후 실험실 분석을 위해 슬러리화 하기 전에 스프링 백의 징후를 나타내지 않았다.

시험 "T23"은 연탄을 제조하고자 하는 혼합물의 양에 대한 압밀압력의 지속시간을 증명하기 위해 계획하였다. 25%의 수분함량의 혼합물 1온스에 대해 2분간 압밀한 후, 혼합물 6온스를 120톤의 압력에서 12분동안(170℃의 주형개시온도와 110℃의 주형종결온도에서) 압밀하였다. 스프링 백은 기록되지 않았으며 연탄을 실험실분석을 행하였다.

시험 "T24"은 "T20"의 반복으로서, 단 주형종결온도를 시험 "T20"의 136℃에 비하여 118℃까지 강하 하였다. 스프링 백은 기록되지 않았으며, 연탄은 보존되었다. 세 번째, 네 번째 및 다섯 번째 시험에서 성공적으로 제조된 연탄과 비교하여 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다.

[수분함량과 온도의 상관성]

혼합물의 수분함량은 탄성과 스프링 백을 소실시키기 위하여 어느정도의 압력 및 온도에서 혼합물이 제조되어야 하는가를 결정한다.

[3% 수분함량]

3%의 수분함량은 170℃의 성형개시온도에서 3-5분동안 유지된 120톤의 압력에서 연탄을 제조하게 된다(시험 19참조). 120℃의 온도는 3% 수분 혼합물에 적당하지 않으며 측면에 균열이 생기는 연탄이 얻어진다.

[12% 수분함량]

시험 18에서는 12% 수분 혼합물 4온스를 170℃의 주형개시온도에서 3-5분동안 120톤의 압력에서 압밀하였을 때 양호한 연탄이 제조되었다. 시험 21은 120℃의 주형개시온도가 만족스럽지 못하였으며 제조된 연탄은 스프링 백에 기인한 측면균열이 나타났음을 보여주었다.

[25% 수분함량]

시험 20, 23 및 24는 수분함량을 제거하여 스프링 백을 회피하기 위하여 충분히 긴 시간이 주어지는 한 25% 수분을 함유하는 혼합물로부터 양호한 연탄을 제조할 수 있음을 증명하였다. 혼합물은 약 150-170℃ 온도에서 연탄으로 제조되어야 하며 12톤(32,480p.s.i)의 압밀압력이 혼합물 1온스당 2분동안 유지되어야만 한다.

[압력]

톱밥과 석탄의 1 : 1(질량) 혼합물을 연탄제조하는데 요하는 압밀압력은 12톤(32,480 p.s.i) 정도로 나타났다.

[온도]

주형의 온도는 120℃를 초과하여야 하며 195℃ 이하가 바람직하나 285℃까지의 온도가 코울차에 요구될 수도 있다.

[수분함량에 대한 압밀기간]

3-12%의 수분함량을 함유하는 혼합물에 대하여, 재료 1온스당 약 50-60초 허용되어야만 한다. 25% 수분함량에 대하여는 재료 1온스당 100-120초 허용되어야 한다.

상술한 기준에 따라 혼합물을 압밀하므로서 연탄의 내수성 및 강도에 기여하는 뚜렷한 표면광택을 갖는 연탄을 제조할 수 있다.

Claims (7)

1. 석탄, 코우크스, 목탄 또는 코올차 같은 탄소질 물질과 톱밥이나 나무입자를 혼합한 다음, 혼합물로부터 과량의 수분을 제거하고 혼합물의 탄성과 스프링 백을 실질적으로 제거하고 또 혼합물의 성분을 함께 결합시키기에 충분한 온도와 압력에서 혼합물을 압착하는 것으로 구성된 가인성 연탄의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 톱밥 대 탄소질 물질의 비가 1 : 1-1 : 6임을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 톱밥과 탄소질 물질의 수분함량이 10-14%임을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 톱밥과 탄소질 물질의 수분함량이 25중량%임을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압밀압력이 150MPa를 초과함을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연탄이 압착되는 온도가 120-285℃의 범위내임을 특징으로 하는 방법.
7. 150MPa를 초과하는 압력에서 압착시킨 15중량% 이하의 수분함량을 갖는 톱밥과 12중량% 이하의 수분함량을 갖는 석탄, 코우크스, 목탄 또는 코올차 같은 탄소질 물질의 1 : 1-1 : 6 질량비를 갖는 혼합물로 구성되는 연탄.