WO2022010160A1 - 분진 비산방지제 및 그 제조방법 - Google Patents

분진 비산방지제 및 그 제조방법 Download PDF

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scattering
penetrant
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이종필
김재민
이명순
안의휘
김유건
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주식회사 아인
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
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    • B65G69/18—Preventing escape of dust
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    • B65G69/18—Preventing escape of dust
    • B65G69/185—Preventing escape of dust by means of non-sealed systems
    • B65G69/188—Preventing escape of dust by means of non-sealed systems with spraying means

Definitions

  • the present invention relates to a dust scattering inhibitor that suppresses scattering of dust generated in the process of transporting coal used in the production of coke, etc. It relates to a dust scattering inhibitor for preventing coal dust from scattering into the atmosphere by increasing the bulk density by coating, and a method for manufacturing the same.
  • the coke used in the ironmaking process serves as a reducing agent for reducing iron ore in the blast furnace, and acts as a heat source in the blast furnace that generates a large amount of heat by reacting with oxygen. It also serves to maintain breathability.
  • the charged coal is made by mixing strong coal and non-coking coal, and the charged coal is carbonized in the carbonization chamber of the coke oven to produce coke.
  • dust is collected with a dust collector and sprayed with water to suppress scattering dust, but the dust collector is not completely collected and the water contains scattering dust, which causes wastewater to occur. occurred.
  • An object of the present invention is to provide a dust scattering inhibitor and a method for manufacturing the same that prevent coal dust from scattering into the atmosphere by increasing the bulk density by coating the surface of the coal used for the production of coke.
  • the dust scattering inhibitor according to the present invention is 12 to 25% by weight of an adhesive containing rosin acid or casein, 1 to 5% by weight of a foaming agent containing a fatty acid, and a penetrant containing a polyhydric alcohol 10 to 50% by weight, 1 to 3% by weight of metal hydroxide, and the remainder of the solvent.
  • the foaming agent may be at least one selected from the group consisting of lauric acid, myristic acid, oleic acid, and ricinoleic acid.
  • the metal hydroxide may be at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), lithium hydroxide (LiOH), and barium hydroxide (Ba(OH) 2 ).
  • the penetrant may be at least one selected from the group consisting of propylene glycol (Propylene Glycol), glycerin (Glycerin) and ethylene glycol (Ethylene Glycol).
  • a first step of advancing the saponification process by heating an adhesive containing rosin acid or casein, a foaming agent, and a metal hydroxide in water; and a second step of further dissolving the penetrant.
  • the dust scattering inhibitor prepared by the above method may include 12 to 25% by weight of an adhesive, 1 to 5% by weight of a foaming agent, 10 to 50% by weight of a penetrant, 1 to 3% by weight of a metal hydroxide, and the remainder of the solvent.
  • the dust scattering inhibitor according to the present invention When the dust scattering inhibitor according to the present invention is sprayed on coal, bubbles are formed while seated on the surface to suppress scattering dust, and the suppression effect of scattering dust continues as the coal is combined with each other due to the adhesive and penetrant. In addition, since the bulk density is improved, an effect of increasing the bulk density occurs when the coke oven is charged.
  • the dust scattering inhibitor according to the present invention contains 12 to 25% by weight of an adhesive containing rosin acid or casein, 1 to 5% by weight of a foaming agent, 10 to 50% by weight of a penetrant containing polyhydric alcohol, 1 to 3% by weight of a metal hydroxide and the remainder solvent.
  • the adhesive is preferable to use the adhesive as harmless to the human body, in order not to harm the health of the user.
  • the adhesive such as rosin or casein does not dissolve in water as a solvent
  • water solubility of the rosin or casein can be imparted by causing a saponification reaction with the adhesive using a metal hydroxide.
  • a foaming agent which is a fatty acid, which will be described below during the saponification reaction, an effect as a density improving agent is also generated.
  • rosin is a material with adhesive strength that is widely used in industry as a surfactant.
  • rosin is a material with adhesive strength that is widely used in industry as a surfactant.
  • coal although it contains moisture, it is difficult to mix with water in the case of dried coal with a low moisture content due to its strong hydrophobicity. This can be solved to some extent with penetrants, but in order to obtain a higher effect, it is possible to more easily mix the dust scattering agent due to the surfactant effect in addition to the adhesion of rosin.
  • the foaming agent can be sprayed with bubbles so that a large area can be applied with a small amount, and thus the contact surface with the coal is increased so that it can adsorb more coal, thereby enhancing the effect of suppressing scattering dust.
  • the foaming agent includes a fatty acid, and the fatty acid may be at least one selected from the group consisting of lauric acid, myristic acid, oleic acid and ricinoleic acid. It can be used as a foaming agent for Preferably, it is a fatty acid found in animals and plants, and it is preferable that it is a component that can be safely used because it is low in harmfulness to the human body.
  • the penetrant may be a polyhydric alcohol, and the polyhydric alcohol is easy to mix with the remaining components and penetrates between the particles of coal so that the adhesive binds the coal and forms a film to suppress scattering dust caused by wind.
  • the polyhydric alcohol may be at least one selected from the group consisting of propylene glycol, glycerin and ethylene glycol.
  • the penetrant also serves as an anti-icing agent to prevent the dust scattering inhibitor according to the present invention from freezing at sub-zero temperatures in winter.
  • a metal hydroxide is placed in a solvent and the pressure-sensitive adhesive and a foaming agent heated to about 70 to 1000° C. Step 1)
  • Step 2 After the saponification reaction is completed, the adhesive, cotton, and penetrant are further dissolved to prepare a dust scattering inhibitor. (Step 2)
  • the prepared dust scattering inhibitor may be 12 to 25% by weight of an adhesive, 1 to 5% by weight of a foaming agent, 10 to 50% by weight of a penetrant, 1 to 3% by weight of a metal hydroxide, and the remainder of the solvent.
  • the dust scattering inhibitor according to the present invention comprising the above components is diluted up to 10 times in a solvent to suppress scattering dust, and the effect of increasing the bulk density through penetration and binding effect after use is also expected to increase the amount of charge in the coke oven can do.
  • the prepared potassium hydroxide in a beaker that can be heated and stirred, and the temperature is raised to 80°C. After that, the prepared rosin and fatty acid were slowly added and stirred and heated for 8 hours so that the saponification reaction was sufficiently carried out. After the saponification reaction was completed, when the rosin and the fatty acid were completely dissolved in water, the prepared glycerin was mixed to prepare a dust scattering inhibitor.
  • Example 1 the rest was prepared in the same manner except that 220 g of casein was used instead of 220 g of rosin.
  • Example 1 except that 110 g of rosin and 110 g of casein were used instead of 220 g of rosin, the rest were prepared in the same manner.
  • Water was prepared as the dust scattering inhibitor prepared in Examples 1 to 3 and as a comparative example, and 1,000 g of coal dried at 105° C. for 1 hour was prepared in 5 prepared bats. After that, the prepared Example dust scattering inhibitor and Comparative Example water were sprayed for 1 minute at a flow rate of 30 ml/min to apply the surface, and a blower capable of controlling the wind speed was directed to the bat at a wind speed of 2 m/s to scatter for 10 minutes. . Afterwards, the effect of preventing dust scattering was confirmed through the reduced weight, and the results are summarized in [Table 1]. As can be seen from the experimental results, it was found that the dust scattering inhibitor according to the present invention was significantly superior to the water scattering prevention effect.
  • Example 1 1002.0g 1032.2g 1029.1g 99.7%
  • Example 2 1003.0g 1010.1g 1002.1g 99.2%
  • Example 3 1001.0g 1015.2g 1009.8g 99.5% Comparative Example (Water) 1002.0g 1032.0g 920.5g 89.2% Control (coal) 1003.0g 1003.1g 850.9g 84.8%
  • the dust scattering inhibitor prepared in Examples 1 to 3 and water as a comparative example were prepared, and 1,000 g of coal dried at 105° C. for 1 hour was mixed with 30 ml each of the prepared scattering inhibitor and water. Each of the mixed samples was measured with an apparent density meter to measure the apparent density, and the results are summarized in [Table 2]. As can be seen from the experimental results, it was found that the dust scattering inhibitor according to the present invention was superior in the effect of increasing the bulk density than water.
  • Example 1 124.2g 105.2%
  • Example 2 122.4g 103.6%
  • Example 3 122.9g 104.1% Comparative Example (Water) 121.0g 102.5%
  • Control (coal) 118.1g 100.0%

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Abstract

본 발명은 코크스 제조 등에 사용되는 석탄의 이송과정에서 발생하는 분진의 비산을 억제하는 분진 비산 방지제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코크스 제조에 사용되는 석탄에 본 발명에 따른 비산방지제를 분사함으로써 표면을 코팅하여 밀도를 높임으로써 대기 중으로 석탄 분진이 비산되는 것을 방지하는 분진 비산방지제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

분진 비산방지제 및 그 제조방법
본 발명은 코크스 제조 등에 사용되는 석탄의 이송과정에서 발생하는 분진의 비산을 억제하는 분진 비산 방지제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코크스 제조에 사용되는 석탄에 본 발명에 따른 비산방지제를 분사함으로써 표면을 코팅하여 부피밀도를 높임으로써 대기 중으로 석탄 분진이 비산되는 것을 방지하는 분진 비산방지제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
제선공정에서 사용되는 코크스(cokes)는 고로 내에서 철광석을 환원시키는 환원제 역할을 담당하며, 산소와 반응하여 다량의 열을 발생시키는 고로의 열원으로서 역할을 수행하고, 고로 내 반응이 원활하도록 고로 내 통기성을 유지하는 역할도 수행한다. 이러한. 코크스 제조를 하기 위해서는 강점탄과 미점탄을 혼합하여 장입탄을 만들고, 이러한 장입탄을 코크스 오븐의 탄화실에서 탄화하여 코크스를 생산하게 된다.
이렇듯 코크스 제조에 필요한 석탄을 건조하는 과정에서 석탄의 밀도가 감소하고 비산되기 쉬운 상태로 변하여 이송과정에서 먼지로 비산되어 환경오염을 발생시키는 원인이 되고 있다.
상기 이송과정에서 발생되는 비산먼지를 방지하기 위해 집진기로 먼지를 포집하고, 물을 뿌려 비산되는 먼지를 억제하고 있으나 집진기에 완벽하게 포집이 되지 않고 물에 비산먼지가 포함되어 폐수가 발생하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 코크스 제조에 사용되는 석탄의 표면을 코팅하여 부피밀도를 높임으로써 대기 중으로 석탄 분진이 비산되는 것을 방지토록 하는 분진 비산방지제 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 분진 비산방지제는 로진산 또는 카제인을 포함하는 점착제 12 내지 25중량%, 지방산을 포함하는 거품형성제 1 내지 5중량%, 다가알코올을 포함하는 침투제 10 내지 50중량%, 금속수산화물 1 내지 3 중량% 및 잔부인 용매를 포함한다.
상기 거품형성제는 라우르산(Lauric Acid), 미리스트산(Myristic Acid), 올레산(Elaidic Acid) 및 리시놀레산(Ricinoleic Acid)으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 금속수산화물은 수산화 나트륨(NaOH), 수산화 칼륨(KOH), 수산화 리튬(LiOH) 및 수산화 바륨(Ba(OH)2)으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
상기 침투제는 프로필렌글리콜(Propylene Glycol), 글리세린(Glycerin) 및 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.
또 다른 본 발명인 분진 비산방지제 제조방법은
로진산 또는 카제인을 포함하는 점착제, 거품형성제 및 금속 수산화물을 물에 넣고 가열하여 비누화반을을 진행시키는 제1단계; 및 침투제를 추가로 용해하는 제2단계;를 포함한다.
상기 방법으로 제조된 분진 비산방지제는 점착제 12 내지 25중량%, 거품형성제 1 내지 5중량%, 침투제 10 내지 50중량%, 금속수산화물 1 내지 3 중량% 및 잔부인 용매를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 분진 비산 방지제를 석탄에 분사하게 되면 표면에 안착되면서 거품이 형성되어 비산먼지를 억제하고, 점착제와 침투제로 인해 석탄이 서로 결합하면서 비산 먼지의 억제효과가 지속된다. 또한 부피밀도가 향상되어 코크스 오븐 장입 시 부피밀도가 상승하는 효과도 발생한다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 참고로, 본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.
본 발명에 따른 분진 비산방지제는 로진산 또는 카제인을 포함하는 점착제 12 내지 25중량%, 거품형성제 1 내지 5중량%, 다가알코올을 포함하는 침투제 10 내지 50중량%, 금속수산화물 1 내지 3 중량% 및 잔부인 용매를 포함한다.
상기 점착제는 인체에 무해한 것으로 사용하는 것이 바람직하며, 이는 사용자의 건강을 해지치 않기 위함이다.
상기 로진이나 카제인 등의 점착제등은 용매인 물에 녹지 않기 때문에 금속수산화물을 이용하여 상기 점착제와 비누화 반응을 일으킴으로써 상기 로진이나 카제인의 수용성을 부여할 수 있다. 또한, 비누화 반응시 아래에서 설명할 지방산인 거품형성제를 같이 혼합함으로써, 밀도 향상제로서의 효과도 발생하게 된다.
상기 금속수산화물은 점착제와 거품형성제인 지방산과 반응 후 잔류되지 않도록 금속수산화물과 반응하는 몰량을 고려하여 투입량을 조절하는 것이 바람직하다. 상기의 점착제 중 로진의 경우 계면활성제로 산업에서 많이 사용되는 점착력이 있는 물질이다. 석탄의 경우 수분을 함유하고 있으나 소수성의 성질이 강하여 수분함량이 낮은 건조된 석탄의 경우 물과의 혼합이 어려운 특징이 있다. 이를 침투제로 어느 정도 해결할 수 있으나 보다 높은 효과를 얻기 위하여 로진의 점착력 외 계면활성제 효과로 분진 비산방지제의 혼합을 더욱 용이하게 할 수 있다
상기 거품형성제는 거품으로 분사되도록 하여 적은 양으로도 넓은 면적을 도포할 수 있으며, 그에 따라 석탄과의 접촉면이 증가하여 더욱 많은 석탄과 흡착할 수 있도록 하여 비산먼지 억제 효과를 높여준다. 상기 거품형성제는 지방산을 포함하며, 상기 지방산은 라우르산, 미리스트산, 올레산 및 리시놀레산으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있으며, 일반적으로 세정제의 거품형성에 관련된 지방산이면 본 발명의 거품형성제로 사용될 수 있다. 바람직하게는 동식물성에서 발견되는 지방산으로 인체 유해성이 낮아 안전하게 사용가능한 성분인 것이 바람직하다.
상기 침투제는 다가알코일 수 있으며, 상기 다가알코올은 나머지 성분들과의 혼합이 용이하고 석탄의 입자 사이에 침투하여 점착제가 석탄을 결합하고 피막을 형성하여 바람에 의한 비산먼지를 억제하도록 한다. 상기 다가알코올로는 프로필렌글리콜, 글리세린 및 에틸렌글리콜로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 또한 상기 침투제는 겨울철 영하의 온도에서 본 발명에 따른 분진 비산방지제가 결빙되는 것을 방지하는 결빙방지 역할도 수행한다.
본 발명에 따른 분진 비산방지제 제조방법은 금속 수산화물을 용매에 넣고 약 70 내지 1000℃까지 가열한 상기 점착제 및 거품형성제를 넣어 비누화반을이 완료될 때까지 교반 가열시켜 상기 점착제를 용해시킨다.(제1단계)
비누화반응이 종료되어 점착제와 면, 침투제를 추가로 용해시켜 분진 비산방지제를 제조한다.(제2단계)
상기 제조된 분진 비산방지제는 점착제 12 내지 25중량%, 거품형성제 1 내지 5중량%, 침투제 10 내지 50중량%, 금속수산화물 1 내지 3 중량% 및 잔부인 용매일 수 있다.
상기의 성분들을 포함하는 본 발명에 따른 분진 비산방지제는 용매에 10배까지 희석되어 비산먼지를 억제하고, 사용 후 침투 및 결합효과로 부피밀도를 상승시켜 코크스 오븐에 장입양을 상승하는 효과도 기대 할 수 있다.
[ 실시예 ] : 분진 비산방지제 제조
실시예 1
로진으로서 변성로진(Disproportionated rosin:불균일화 로진) 220g, 지방산으로 라우르산 20g, 금속수산화물로서 수산화칼륨(KOH, 6.1%) 760g, 글리세린1000g을 준비한다.
가열 및 교반이 가능한 비커에 준비된 수산화칼륨을 넣고 80℃까지 온도를 올린다. 이후 준비된 로진과 지방산을 서서히 넣어 비누화 반응히 충분히 되도록 8시간동안 교반 가열하였다. 비누화 반응이 끝난 후 완전히 로진과 지방산이 물에 용해되면 준비된 글리세린을 혼합하여 분진 비산방지제를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 로진 220g 대신 카제인 220g을 사용한 것 외에 나머지는 동일하게 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 로진 220g 대신 로진 110g 및 카제인 110g을 사용한 것 외에 나머지는 동일하게 제조하였다.
[ 실험예 ]
실험예 1 : 비산방지 효과 실험
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 분진 비산방지제 및 비교예로서 물을 준비하고, 105℃에서 1시간 동안 건조한 석탄을 준비된 밧트 5개에 1,000g씩 준비하였다. 이 후 상기 제조된 실시예 분진 비산방지제와 비교예 물을 30ml/min의 유량으로 1분 동안 분사하여 표면을 도포하고 풍속조절이 가능한 송풍기를 2m/s의 풍속으로 밧트 향하게 하여 10분간 비산되도록 하였다. 이후 줄어든 무게를 통하여 분진 비산방지 효과를 확인하였고 그 결과를 [표 1]에 정리하였다. 실험 결과에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 분진 비산방지제가 물보다 비산방지 효과가 월등히 우수함을 알 수 있었다.
구분 석탄무게 비산먼지
억제율
실험전 분사후 실험 후
실시예 1 1002.0g 1032.2g 1029.1g 99.7%
실시예 2 1003.0g 1010.1g 1002.1g 99.2%
실시예 3 1001.0g 1015.2g 1009.8g 99.5%
비교예 (물) 1002.0g 1032.0g 920.5g 89.2%
대조군(석탄) 1003.0g 1003.1g 850.9g 84.8%
실험예 2 : 부피밀도 증가 효과 실험
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 분진 비산방지제와 비교예로서 물을 준비하고, 105℃에서 1시간 동안 건조한 석탄을 1,000g을 상기 제조한 비산방지제와 물에 각각 30ml씩 혼합하였다. 상기 혼합된 각 샘플을 겉보기 밀도 측정기에서 측정하여 겉보기 밀도를 측정하였고 그 결과를 [표 2]에 정리하였다. 실험 결과에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 분진 비산방지제가 물보다 부피밀도 증가 효과가 우수함을 알 수 있었다.
구분 석탄 무게/100ml 밀도 증가율
실시예 1 124.2g 105.2%
실시예 2 122.4g 103.6%
실시예 3 122.9g 104.1%
비교예 (물) 121.0g 102.5%
대조군(석탄) 118.1g 100.0%
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 로진산 또는 카제인을 포함하는 점착제 12 내지 25중량%, 지방산을 포함하는 거품형성제 1 내지 5중량%, 다가알코올을 포함하는 침투제 10 내지 50중량%, 금속수산화물 1 내지 3 중량% 및 잔부인 용매를 포함하는, 분진 비산방지제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거품형성제는 라우르산(Lauric Acid), 미리스트산(Myristic Acid), 올레산(Elaidic Acid) 및 리시놀레산(Ricinoleic Acid)으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 분진 비산방지제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속수산화물은 수산화 나트륨(NaOH), 수산화 칼륨(KOH), 수산화 리튬(LiOH) 및 수산화 바륨(Ba(OH)2)으로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 분진 비산방지제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 침투제는 프로필렌글리콜(Propylene Glycol), 글리세린(Glycerin) 및 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)로 이루어진 군 중에서 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 분진 비산방지제.
  5. 로진산 또는 카제인을 포함하는 점착제, 지방산을 포함하는 거품형성제 및 금속 수산화물을 물에 넣고 가열하여 비누화반을을 진행시키는 제1단계; 및
    침투제를 추가로 용해하는 제2단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분진 비산방지제 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분진 비산방지제는 상기 점착제 12 내지 25중량%, 상기 거품형성제 1 내지 5중량%, 상기 침투제 10 내지 50중량%, 상기 금속수산화물 1 내지 3 중량% 및 잔부인 용매인 것을 특징으로 하는 분진 비산방지제 제조방법.
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