KR900006524B1 - 분코크스를 이용한 구공탄의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

분코크스를 이용한 구공탄의 제조방법

시간에 따른 발열량을 나타내는 도면

본 발명은 분코크스를 이용한 구공탄의 제조방법에 관한 것이다.

더 상세히는, 분코크스와 점토를 이용하여 구공탄을 제조하는 공지의 방법에 있어서, 이들 분코크스와 점토의 배합비율을 조정함과 동시에, 여기에. 사토를 배합시킴으로써 구공탄재의 고결강도가 높고, 연소시 생성, 성장되는 클린커(clinker)로 인해 유발되는 연소불량을 제어할 수 있는 구공탄의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 구공탄의 주재료인 무연탄은 점차로 그의 자원이 고갈되어 가고 있어서 새로운 연료로 전환되고 있으나, 오일이나 개스는 아직도 무연탄에 비해 값이 비싸기 때문에 서민들은 여전히 부담이 적은 구공탄을 선호하고 있다.

그러나, 현재 시중 무연탄은 많은 결점이 있기 때문에 값싸고 새로운 연료의 개발이 요구되고 있다. 즉, 시중 무연탄의 원료인 무연탄은 탄입자의 강도가 약하고 수분에 의한 강도저하현상이 예민함으로, 구공탄으로 제조시에 1400∼200kg/㎠압력을 걸어 습식으로 제조하게 되는 구공탄은 기공성이 나빠지기 때문에 연소성이 불량하고 일산화탄소 등이 유해물질이 다량 발생하게 되며, 특히 클린거가 발생, 성장되는 상태에 의해 미연소되는 부분이 발생되는 등의 결점이 있었다.

이러한 상황하에서 여러가지의 대체연료 및 그의 제조방법이 제시되었으며, 그 중에서도 코크스의 제조시에 다량 발생되는 고크스분말을 이용하는 방법이 제시되었다. 예컨대, 일본 특개소 58-63790호의 발명은 코크스, 목탄등의 탄소질 연료에 핏치, 타르, 전분, 당밀등과 같은 열가소성이 높은 점결체를 사용하여 성형탄을 제조하는 것을 제시하였다. 상기 특허공개의 발명에서는 성형탄이 연소시에 와해되는 것을 막기위하여 점토 광물을 소량 첨가하고 열가소성에 의한 건식방법으로 성형하는 것이나, 이 발명은 핏치, 전분, 셀룰로이드등과 같은 휘발성분의 열분해 작용에 의해 기공성을 얻을 수 있는 것이기 때문에 안전연소에 이르기 까지에는 기공성이 낮은 상태로 있게 되므로 착화성이 불량하고 연소초기에는 악취, 유해개스 및 유연(油煙)발생이 많은 결점이 있었으며, 또한 이 성형탄은 연소후, 탄재의 고결강도가 빈약하여 상기 일본 특허공개의 발명을 그대로 이용하여 우리나라의 구공탄으로 적용할시 구공탄을 갈때 연소된 구공탄의 탄재의 강도가 빈약하여, 새로운 구공탄을 갈수 없이 연소된 구공탄이 그대로 와해되어 버리고 만다. 본 발명자도 분코크스와 점토를 배합하여 연소후 탄재의 강도가 유지되도록 구공탄을 제조한 바 있다 (참조 특허공개 제84-41260호). 그러나, 상기 본 발명자의 선출원의 발명은 분코크스를 170메쉬의 미세분말을 이용하기 때문에 제조상의 문제점이 있으며, 제품의 기공성이 낮게 되어 착화성이 나빠지며, 착화될때까지의 열손실이 많을 뿐만아니라 착화후에도 불이 꺼지기 쉬우며 연소성이 나빠지므로 열효율저하와 미연소로 인한 연료의 손실이 많고, 특히 연소후의 탄재의 전락강도가 미약한 것등의 결점이 있었다.

본 발명자는 상기의 결점을 제거하기 위하여 예의 연구한 결과, 일정비율로 분코크스와 점토 및 사토를 배합하여 구공탄을 제조한 바, 상기 결점을 일소한 구공탄을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 무연탄의 물성으로 인해 성형탄의 기공성부족과 탄재의 클린커 발생으로 인한 연소불량을 개선하기 위해 무연탄의 물질적인 물성과 상반되는 분코크스를 사용하고, 점토의 사용량을 대폭적으로 절감하기 위해 사토를 사용하여 다공질인 구동탄을 제조하여 연소시에 발생되는 클린커로 인해 유발되는 연소불량을 제어함과 동시에 탄재의 고결강도가 높은 구공탄을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명을 분코크스 75∼85중량%, 점토 10∼20중량% 및 사토 3∼10%를 배합하고, 이들 조성물에 대해 8∼10중량%의 수분을 첨가한 후, 플롯트 밀 또는 로울러 밀을 사용하여 평균밀도가 0.5∼1.5㎜되도록 습식분쇄한 후 통상의 구공탄 성형장치에 넣어 습식으로 압착성형하여 구공탄을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 구공탄이라 함은 일반시중에서 판매되는 구공탄 19공탄 등의 연탄을 의미하는 것으로서 특별한 제한은 없다.

본 발명의 원료인 분코크스라 함은 제철소 등에서 폐기되는 코크스 분말을 의미하는 것으로, 그의 폐기량이 적체되어 이를 사용하는 방법이나 장치등이 아직까지 개발되지 못하고, 소위 조개탄이라고 하는 성형탄을 만들어 사용할 수 있으나, 그의 제조공정이 복잡하고 인건비등 제반경비가 크게 소요되어 실제로는 사용하지 못하고 그대로 적치되고 있어 이의 폐기자체가 어려운 실정에 있다. 따라서, 원료로 사용되는 분코크스의 입수는 어려움이 없다. 또한, 이들 분코크스를 그대로 원료로 사용할 수 있으나, 여기에 저급 무연탄을 40∼60% 혼합하여 사용하여도 좋다.

점토는 구공탄의 성형과 탄재의 고결을 조절할 목적으로 종래에도 널리 사용되어 온 것이지만, 점토는 발열량 저하, 건조성불량, 기공성저해, 다량의 클린커 발생으로 인한 연소불량등의 바람직하지 못한 부작용을 초래하는 것이므로 몬 발명에서는 본원의 실시예 1 및 비교예 1과 표 1에서와 같이 점토의 사용량을 대폭절강하여 구공탄의 성형강도와 탄재의 고결강도가 경고하게 됨과 감소시킬 수 있게 하였다.

즉, 종래의 통상적인 방법에 의해서는 점토의 사용량을 전조성물의 30중량%이상을 사용하여도 탄재의 강도가 불량하게 되지만 본 발명은 점토와 사토의 합이 전조성물의 15중량%를 사용하여도 견고하게 나타난다. 이는 습식분쇄 혼합방법에 의해 제조된 본 발명의 구공탄은 수많은 기공성이 형성되어 있기 때문에 연소시 점토의 용융작용이 활발하게 전개되고, 이 용융물은 모관 인력과 표면장력에 의해 사토의 표면으로 흡착되게 되어 미세한 구상, 즉, 직경이 1∼3mm의 구상으로 성장되므로 종래에는 탄입자를 덮어 씌워 연소방해를 일으키던 용융물을 탄입자의 표면에서 제거되게 하여 산소와 탄입자의 연소반응을 원활하게 되어지게 되고, 동시에 사토의 표면에서 성장된 클린커는 미세한 구상(球狀)으로 서로 연결되면서 결체되므로 탄재의 중량이 약 660g으로서 탄재의 공간이 많은 상태인데도 탄재의 강도는 견고하게 되여진다.

다음은 본 발명의 원료인 사토에 대해서 기술한다.

사토의 함량은 전조성물에 대해 3∼10중량% 배합되며, 10중량%이상 함유하면 성형강도가 떨어져서 바람직하지 못하고 열효율이 나쁘게 된다. 반면 3중량%이하로 배합하면 연소후의 탄재강도가 떨어지고, 기공성의 불량으로 인한 일산화탄소 및 이산화황과 같은 개스가 다량 발생되는 등의 결점이 있어 바람직하지 못하다.

이러한 사토의 사용목적은 앞에서 약술한 바와 같이 기공성의 증대 및 이로인한 연소성의 향상, 연소성향상에 따른 일산화탄소 및 이산화황의 발생감소, 점토의 사용량을 절감 및 이에 마른 발열량의 증대, 클린커의 형성때문에 발생되는 연소장해의 해소 및 탄재의 고결강화를 들수 있다.

이하 상기의 효과를 상세히 설명한다.

분코크스를 사용한 구공탄에 있어서, 실시예 1에서 제조한 A탄(점토+코크스+사토)과 대조로서 비교예1에서 제조한 B탄(점토+코크스)의 대비 시험결과(표1) 및 제1도에서 나타난 바와 같이 점토의 사용량을 대폭 감소시켜도 탄재의 강도는 견고하게 될 수 있으므로 발열량과 기공성을 저해하는 점토의 사용량을 절감시켜 구공탄의 기공성을 저해하는 점토의 사용량을 절감시켜 구공탄의 기공성을 증대시켰고, 또한 사토는 입도가 크고 강도가 높으므로 분코크스와 함께 기공성을 한층 더 증대시킬 수 있으므로 연소성이 향상된다. 시중탄은 기공성이 낮으므로 열전도성이 높아 아궁이등의 저온에 의해 착화성이 불량하고 연소초기에 악취와 일산화탄소의 발생이 많으며, 착화후 불이 꺼지기 쉽다.

이하 실시예로서 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

7000kcal/kg인 분코크스 85중량부와 점토 10중량부, 사토 5중량부를 배합하고 여기에 8중량부의 물을 가한 다음, 플롯트밀로 분쇄하여 평균입도가 0.5∼1.5㎜되도록 하였다. 이 분쇄물을 통상의 구공탄 성형장치에 넣어 압착 성형하였다.

[비교예 1]

구공탄 및 구공탄재의 전력강도를 측정하기 위하여 분코크스 85중량부와 점토 15중량부를 배합하여 실시예 1과 동일하게 구공탄을 제조하였다.

[시험예 1]

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 얻은 구공탄의 탄재 이상여부를 KSE 3732의 방법에 따라 시험하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다.

[표1]

(비고) 시험방법 : KSE 3732 (87)

주)시료 A는 실시예 1에 따른 구공탄

시료 B는 비교예 1에 따른 구공탄

상기 표 1에서 나타난 바와 같이 연소전의 구공탄의 전략 강도는 이상이 없으나, 시료 B의 구공탄의 탄재는 파괴되는 것으로 구공탄으로서의 사용이 불가능함을 나타낸다.

[시험예 1]

상기 실시예 1 및 비교예 1과 동일하게 분코크스를 혼합하여 구공탄을 제조한 후, 실시예에 따른 제품을 A탄, 비교예의 제품을 B탄, 시중탄을 C탄으로 하고, 이들의 발생되는 황성분, 일산화탄소, 발열량, 연소온도, 연소시간을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한 상기 3종의 구공탄의 시간에 따른 연소상태를 자동온도기록 졔측기로 측정하여 제1도에 나타내었다.

[표2]

상기 표 2-3 및 제1도에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 구공탄은 비교예에서 제조한 구공탄에 비해 황분, 일산화탄소의 발생이 대폭 감소 되었으며, A탄에 비해 B탄은 발열량이 높은데도 불구하고, 연속온도는 A탄이 약 500℃로 높음을 알수 있다. 이것은 코크스와 점토에 사토를 첨가함으로서 연소시간이 길게 되고 열효율이 높아짐을 증명하는 것이 된다. 또한 제l도에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 구공탄은 비교예에 의해서 제조한 구공탄 및 시중탄에 비해 착화시간이 빠르고, 안전연소에 도달하는 시간이 빠르며, 연소시간이 길음을 나타낸다. 또한 비교의 구공탄은 연소성이 매우 불량함을 나타내며, 시중탄은 연소온도가 급상승 후 급강하하고 연소시간이 매우 짧음을 나타낸다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구공탄은 사토의 일정량을 배합함으로서 미세한 구형 클린거를 다수 형성시킴으로서 기공성을 다수 생성하여 산소와 탄입자와 반응이 원활하게 일어나게 하고 탄재의 고결강도를 높임으로서 구공탄의 성질상 요구되는 기공성, 고결강도, 연소성을 증대할 뿐만아니라, 일산화탄소, 이산화황을 제어하는 우수한 것임이 명백하다.

Claims (1)

1. 분코크스와 점토를 배합하는 공지의 구공탄에 있어서, 분코크스 75∼85중량%, 점토 10∼20중량%에 사토를 3∼10중량%로 배합하고, 상기 배합 조성에 대해서 수분을 8∼10중량% 첨가한 후, 분쇄기로 분쇄하여 평균입도가 0.5∼1.5mm되도록 한 후, 통상의 구공탄 성형장치에 의해 제조함을 특징으로 하는 구공탄의 제조방법.

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