WO2023234521A1 - 입도 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2023234521A1
WO2023234521A1 PCT/KR2023/002726 KR2023002726W WO2023234521A1 WO 2023234521 A1 WO2023234521 A1 WO 2023234521A1 KR 2023002726 W KR2023002726 W KR 2023002726W WO 2023234521 A1 WO2023234521 A1 WO 2023234521A1
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WO
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particle size
raw material
raw materials
particles
size distribution
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PCT/KR2023/002726
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English (en)
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장동민
이승재
임효준
Original Assignee
주식회사 포스코
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Publication date
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    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
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    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N2015/0288—Sorting the particles

Definitions

  • the present invention relates to a particle size management device and method, and more specifically, to a particle size management device and method that can accurately analyze and manage the particle size of raw materials.
  • Blended coal is manufactured by crushing various types of coal stored in the yard by coal type and mixing them at a pre-calculated mixing ratio. Thereafter, the blended coal is charged into a coke oven and then carbonized at high temperature to produce coke. At this time, the particle size distribution of the crushed coal is an important factor affecting the quality of coke.
  • the crushed coal when manufacturing blended coal, the crushed coal must be evenly mixed at a blending ratio calculated considering each coking property, fluidity, etc., so that coke of the desired quality can be produced in a coke oven. At this time, in order for the crushed coal to be mixed evenly, the particle size of the crushed coal must be managed within a certain range.
  • Patent Document 1 KR10-1625962 B1
  • Patent Document 2 KR10-1673273 B1
  • the present invention provides a particle size management device and method that can accurately analyze and manage the particle size of raw materials.
  • a particle size management device includes a transport unit for transporting raw materials; a sorting unit for sorting small particles from the raw materials and retaining particles larger than the small particles; a photographing unit arranged to face the transport unit to obtain an image of the opponent; It includes an analysis unit for analyzing the particle size distribution of the raw material from the image acquired by the photographing unit.
  • It may include a return unit connected to the selection unit and disposed on the transport unit to return the sorted elementary particles onto the object from which the image was obtained.
  • It may include a management unit for controlling the supply conditions of subsequent raw materials to be supplied to the transport unit, using the particle size distribution analyzed by the analysis unit.
  • the transport unit includes a hopper that receives raw materials; It may include a transporter having a belt for continuously transporting the raw materials discharged from the hopper.
  • the selection unit may include an inhaler whose surface facing the carrier is open to inhale small particles, and a suction pump connected to the inhaler.
  • the sorting unit may have a sieve having a plurality of openings for sucking small particles from the raw material.
  • the size of the opening may range from greater than 0 to less than 3 mm.
  • the sheave may be continuously positioned in the width direction of the belt between 10% and 90% of the width of the belt transporting the raw material.
  • the sorting unit may include one of a first sorter for sinking the small particles on the upper surface of the raw material relative to the large particles, and a second sorter for rolling down the small particles along the upper surface of the raw material and separating them from the large particles. You can.
  • the photographing area of the photographing unit may include the entire width of the belt transporting the raw material.
  • the number of hoppers is plural in order to receive a plurality of types of raw materials
  • the transporter includes a plurality of first transporters connected to each hopper and a second transporter connected to the plurality of first transporters
  • the sorting unit and the imaging unit may be disposed on the side of the plurality of first transporters.
  • the sorting unit may be respectively disposed on a side of one or more first transporters selected from among the plurality of first transporters, and the imaging unit may be arranged on a side of the transporter where the sorting unit is arranged.
  • the photographing unit acquires an image of the particles from which elementary particles are separated, and the analysis unit analyzes the particle size distribution by identifying individual particles in the photographed image, and uses the particle size distribution of the analyzed particles to obtain the particle size distribution of the entire raw material. You can.
  • the analysis unit derives the area of the identified opponents, classifies the opponents into different sizes by area, calculates the total area ratio of the image acquired for each divided opponent, and calculates the total area ratio of the image obtained for each identified opponent, based on data learned in advance by artificial intelligence.
  • the total area ratio obtained for each identified antagonist is converted into a weight ratio, the weight ratio for each identified antagonist is analyzed as the particle size distribution of the antagonist, and using the weight ratio for each antagonist, the weight ratio of the separated elementary particles is obtained, and the weight ratio for each antagonist is calculated.
  • the particle size distribution of the entire raw material can be obtained using the weight ratio of elementary particles.
  • the analysis unit divides the identified antagonists into a plurality of groups according to their size, analyzes the weight ratio of the antagonists for each group as the particle size distribution of the antagonists, and uses the weight ratio of the antagonists for each group and the weight ratio of the elementary particles to distribute the particle size of the entire raw material. can be obtained.
  • the analysis unit may apply the particle size distribution obtained from the raw material transported in the selected first transporter to all of the plurality of raw materials by using the crushing characteristics of the plurality of raw materials.
  • the management unit compares the particle size distribution of all raw materials analyzed by the analysis unit with a preset standard particle size distribution, and controls the crushing conditions of the subsequent raw materials to be supplied to the transport unit according to the comparison results, thereby managing the quality of the subsequent raw materials. .
  • the particle size management method includes a process of preparing raw materials: a process of transporting the prepared raw materials; A process of classifying transported raw materials into small particles and particles larger than the small particles; A process of acquiring an image by photographing the opponent; A process of analyzing the particle size distribution of the antagonist from the captured image; and a process of calculating the particle size distribution of the raw material using the particle size distribution of the opposite party.
  • the process of transporting the prepared raw materials may include transporting the prepared raw materials at a speed in the range of 0.1 to 0.15 m/s.
  • the process of classifying the transported raw material into small particles and large particles larger than the small particles includes a process of sucking the small particles from the upper surface of the raw material and leaving the large particles behind, and the process of acquiring the image includes: A process of acquiring an image of the particle from which the elementary particles were separated from the upper surface of the raw material, and after the process of acquiring the image, a process of discharging the separated elementary particles onto the particle of the upper surface of the raw material. You can.
  • the process of analyzing the particle size distribution of the antagonists from the captured image includes deriving the area of the antagonists from the image of the antagonists and classifying the antagonists into different sizes for each area; A process of calculating the total area ratio of the captured image for each distinct opponent; It may include a process of converting the total area ratio obtained for each distinct opposition into a weight ratio.
  • the process of classifying the opposites into different sizes according to area includes dividing each of the divided opponents into a plurality of groups according to their sizes.
  • the process of calculating the total area ratio and converting it to the weight ratio include: It can be performed for each separate group.
  • the process of obtaining the particle size distribution of the raw material using the particle size distribution of the antagonists includes: calculating the weight ratio of the separated elementary particles when converting the total area ratio obtained for each separated opposition into a weight ratio; It may include a process of calculating the particle size distribution of the entire raw material using the weight ratio of each major particle and the weight ratio of elementary particles.
  • the process of converting the total area ratio obtained for each antagonist into a weight ratio is performed by using a particle size distribution model of raw materials created based on data previously learned by artificial intelligence, and dividing each antagonist according to the total area ratio obtained for each antagonist.
  • a process of predicting the weight ratio and replacing the total area ratio obtained for each opposition with the weight ratio predicted for each opposition, and calculating the weight ratio of the separated elementary particles includes adding the weight ratios predicted for each opposition to the weight ratio of each opposition.
  • Process of calculating weight ratio It may include a process of setting the weight ratio of elementary particles to a weight ratio that adds up to 100% with the weight ratio of the opposites.
  • the process of preparing the raw materials includes preparing a plurality of raw materials with different hard grove indices (HGI), and the process of transporting the prepared raw materials includes transporting each of the plurality of raw materials.
  • a process of classifying the transported raw material into small particles and large particles larger than the small particles, obtaining an image by photographing the small particles, analyzing the particle size distribution of the small particles from the photographed image, and The process of finding the particle size distribution of the raw material using the particle size distribution of the opposite party can be performed on at least one raw material selected from the plurality of raw materials.
  • applying the particle size distribution of the selected raw material to all of the plurality of raw materials using the Hardgrove index of each of the plurality of raw materials may include; there is.
  • the process of preparing the raw material may include a process of crushing the raw material, and after the process of obtaining the particle size distribution of the raw material, a process of utilizing the obtained particle size distribution of the raw material in the process of preparing a subsequent raw material. You can.
  • the process used in the process of preparing the subsequent raw material includes comparing the particle size distribution of the obtained raw material with a predetermined reference particle size distribution; A process of controlling crushing conditions of the subsequent raw materials according to the comparison results; It may include a process of crushing the subsequent raw materials under controlled crushing conditions.
  • an image of the raw material is acquired by photographing the raw material while transporting the raw material, and the particle size distribution of the raw material is analyzed from the acquired image, so that the particle size distribution of the raw material can be quickly determined in real time before mixing the raw material. It can be analyzed as: Moreover, before photographing the raw materials, in order to prevent exaggeration and distortion of the image due to elementary particles, the elementary particles are classified from the transported raw materials, residual particles are photographed, and the boundaries of the raw material particles are clearly revealed. A clear image can be obtained. Therefore, the particle size distribution of raw materials can be accurately analyzed from a clear image.
  • the particle size distribution of subsequent raw materials can be smoothly managed. Therefore, while repeating the supply and processing of raw materials, the particle size distribution of subsequent raw materials to be processed is continuously managed to have a desired particle size distribution, and the quality of the processed raw materials can always be maintained at the desired quality level. From this, it is possible to minimize the quality deviation of coke produced in the coke manufacturing process, which is a subsequent process using raw materials.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a raw material processing facility including a particle size management device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are a side view and a top view of a particle size management device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram of a sorting unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a photograph to explain the operation of the sorting unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a photograph and graph for explaining the analysis unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a flowchart of a particle size management method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a particle size management device and method.
  • embodiments of the present invention will be described in detail by exemplifying the case where the particle size control device and method are applied to a raw material processing facility that processes raw materials for producing coke in iron manufacturing operations.
  • the particle size management device and method according to embodiments of the present invention can be applied to various raw material processing facilities that process various raw materials.
  • the particle size management device and method according to embodiments of the present invention can also be applied to raw material processing facilities that process iron ore, limestone, etc.
  • the particle size management device and method according to an embodiment of the present invention can accurately analyze and manage the particle size of raw materials.
  • the particle size management device and method according to an embodiment of the present invention may be used only to accurately analyze the particle size of raw materials.
  • the particle size management device and method according to an embodiment of the present invention may be referred to as, for example, a particle size analysis device and method.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a raw material processing facility to which a particle size management device and method according to an embodiment of the present invention is applied.
  • a raw material processing facility can process raw materials for producing coke.
  • the raw material may be coal.
  • coal can be referred to in various ways, such as single coal, raw coal, etc.
  • Raw materials may vary in type, such as coal.
  • the raw material processing equipment may process 6 to 12 types of coal.
  • the number of bullet types may vary.
  • the raw materials may have different properties such as cohesiveness, fluidity, and crushability depending on the type of coal.
  • Raw materials may be transported by, for example, a ship 10 and stored in a yard for each type of coal.
  • a raw material coal preparation facility 20 may be installed in the yard.
  • foreign substances such as gangue in the raw materials may be removed.
  • the raw materials can be supplied to the raw material processing facility, and can be crushed and mixed in the raw material processing facility to produce blended coal.
  • the raw material processing facility may be a raw material processing facility for producing blended coal by crushing raw materials by coal type and mixing the crushed raw materials by coal type at a set mixing ratio.
  • the raw material processing facility includes a raw material crushing device 30 and a particle size management device 1000.
  • the particle size management device 1000 may also be referred to as a raw material mixing device.
  • processing can mean crushing and mixing of raw materials.
  • the way raw material processing facilities process raw materials may vary.
  • the raw material crushing device 30 may be an impact type raw material crushing device 30.
  • the method by which the raw material crushing device 30 crushes the raw materials may vary.
  • the raw material crushing device 30 may include a hammer crusher.
  • the hammer crusher may include a rotating shaft, a hammer, and a rebound plate.
  • the hammer crusher rotates the hammer with a rotating shaft, causing the raw materials to fall between the hammer and the rebound plate, and crushing the raw materials by striking them with the hammer and the rebound plate.
  • the crushability of raw materials may vary depending on the type of coal.
  • the particle size distribution of the crushed raw materials may vary depending on the crushability of the raw materials.
  • the raw material crushing device 30 can alternately receive raw materials by coal type. Therefore, the raw material crushing device 30 can crush the raw materials by coal type. In addition, the raw materials alternately crushed for each type of coal in the raw material crushing device 30 can be supplied to the particle size management device 1000 and manufactured into blended coal.
  • the hammer and the rebound plate While crushing raw materials, the hammer and the rebound plate may be worn, and the gap between the hammer and the rebound plate may change due to impact. Accordingly, during crushing of raw materials, the particle size distribution of the crushed raw materials may vary.
  • the particle size management device 1000 mixes the crushed raw materials for each type of coal at a set mixing ratio to produce blended coal, it is difficult for the raw materials in the blended coal to be evenly mixed. If the raw materials are not evenly mixed, the quality of the coke produced may deteriorate when coke is produced by drying blended coal at high temperature in a coke production facility, which is a follow-up facility to the raw material processing facility.
  • the particle size management device 1000 alternately receives crushed raw materials for each type of coal from the raw material crushing device 30 and analyzes the particle size distribution of the raw materials while blending them to produce blended coal.
  • the results can be fed back to the raw material crushing device 30, and the quality of the subsequent raw materials can be managed by controlling the crushing conditions of the subsequent raw materials to be supplied from the raw material crushing device 30 to the particle size management device 1000.
  • the raw material crushing device 30 can control the operating conditions of the hammer crusher according to the crushing conditions of the raw material. For example, the speed at which the hammer rotates, the gap between the hammer and the rebound plate, etc. can be controlled. From this, the particle size of the crushed raw material can be adjusted. Accordingly, the particle size distribution of the subsequent raw material supplied to the particle size management device 1000 after being crushed in the raw material crushing device 30 can be managed to a desired particle size distribution.
  • the blended coal produced in the raw material processing facilities (30, 1000) may be supplied to the coke manufacturing facilities (40, 50).
  • Coke manufacturing equipment 40, 50 may include a coke oven 40 and a dry digestion chamber 50.
  • Blended coal can be charged into a coke oven 40, carbonized at high temperature, and produced into red-hot coke.
  • the produced red coke can be supplied to the dry fire extinguishing chamber 50 and extinguished, thereby becoming coke.
  • the produced coke can be used to manufacture molten iron by being charged into a molten iron manufacturing facility, such as a blast furnace facility 60.
  • the coke oven gas generated in the coke manufacturing facilities (40, 50) can be supplied to the gas purification facility (70), purified, and then supplied to the coke manufacturing facilities (40, 50) and the blast furnace facility (60) to be used as fuel. there is.
  • FIGS. 2 and 3 are a side view and a top view of a particle size management device according to an embodiment of the present invention.
  • the particle size management device 1000 With reference to FIGS. 2 and 3, the particle size management device 1000 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
  • the particle size management device 1000 can receive crushed raw materials for each type of coal and manufacture blended raw materials therefrom, accurately analyze the particle size of the supplied raw materials, and determine the size of the subsequent raw materials to be supplied. Supply conditions can be adjusted.
  • the particle size management device 1000 includes a transport unit 100 for transporting raw materials (M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, and M8). ), a sorting unit 200 for sorting elementary particles from raw materials and retaining particles larger than the elementary particles, a photographing unit 300 arranged to face the transport unit 100 to obtain an image of the particles, and a photographing unit 300 ) includes an analysis unit 400 for analyzing the particle size distribution of the raw material from the acquired image.
  • a transport unit 100 for transporting raw materials (M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, and M8).
  • a sorting unit 200 for sorting elementary particles from raw materials and retaining particles larger than the elementary particles
  • a photographing unit 300 arranged to face the transport unit 100 to obtain an image of the particles
  • a photographing unit 300 includes an analysis unit 400 for analyzing the particle size distribution of the raw material from the acquired image.
  • the particle size management device 1000 includes a return unit 500 connected to the sorting unit 200 and disposed on the transport unit 100 to return the sorted small particles to the object from which the image was obtained, And it may include a management unit 600 for controlling the supply conditions of subsequent raw materials to be supplied to the transport unit 100 using the particle size distribution analyzed by the analysis unit 400. At this time, the supply condition may be crushing.
  • the raw material is crushed in the raw material crushing device 30 and then supplied to the particle size management device 1000, and may be, for example, coal.
  • the raw material may consist of a plurality of particles. At this time, the particles of the raw material can be divided into elementary particles and large particles.
  • particles having a size in the range of more than 0 and less than 3 mm are referred to as minor particles, and particles having a size in the range of 3 mm or more are referred to as major particles. More specifically, the size range of the antagonist may be 3 mm or more and 15 mm or less.
  • Raw materials contain a certain amount of moisture, and moisture can cause agglomeration between particles of the raw materials. If the particle size is greater than 0 and less than 3 mm, it can be actively agglomerated by moisture. For example, a plurality of particles with a size of less than 3 mm may aggregate and appear as one particle with a size of 3 mm or more. Therefore, the size of particles may be distorted in the captured image.
  • the color of the raw material is generally black, and black has the property of absorbing light, making it difficult to distinguish between particles.
  • the particle size is less than 3 mm, it is very difficult to distinguish the boundaries between particles in the captured image. If a plurality of particles with a size of less than 3 mm are located around particles with a size of 3 mm or more, the particles with a size of 3 mm or more may appear larger than their actual size. Therefore, the size of particles may be exaggerated in the captured image.
  • particles having a size greater than 0 and less than 3 mm which is a size that can exaggerate or distort the size of the particle of the raw material, are defined as elementary particles, and after removing the elementary particles from the major particles, the raw material from which the elementary particles were removed By shooting, it is possible to prevent the size of particles from being exaggerated and distorted in the captured image, and to obtain a clear image in which the size of the particle is clearly captured.
  • the size range of the antagonist can be subdivided into multiple sections.
  • the plurality of sections may include a first opposing section of 3 mm to less than 5 mm, a second opposing section of 5 mm to less than 10 mm, and a third opposing section of 10 mm to 15 mm. These multiple sections can be used to analyze the particle size distribution of raw materials.
  • the transport unit 100 is for transporting and mixing raw materials, and includes a hopper 110 for receiving the raw materials, and a belt 121 for continuously transporting the raw materials continuously discharged from the hopper 110. It may include transporters 120 and 130 having a.
  • the hopper 110 can receive raw materials from the raw material crushing device 30, store them, and discharge the stored raw materials to the transporter 120 at a predetermined discharge rate.
  • plural types may mean multiple types of coal.
  • the number of hoppers 110 may be equal to the number of coal types of raw materials. For example, if the number of raw material coal types is 8, the number of plurality of hoppers 110 may also be 8. Accordingly, the plurality of hoppers 110 can store and discharge raw materials of different coal types.
  • the hopper 110 for storing the strong coal and the hopper 110 for storing the fine coking coal may be different hoppers 110.
  • at least one hopper 110 among the plurality of hoppers 110 is dedicated to raw materials whose coal types frequently change, and these raw materials can be stored alternately.
  • the number of hoppers 110 may also be one.
  • a plurality of hoppers 110 are disposed on both sides in the width direction of the second transporter 130, which will be described later, and may be arranged in the longitudinal direction of the second transporter 130. At this time, the width direction and the length direction may intersect each other, and each may intersect with the up and down directions.
  • the plurality of hoppers 110 may be respectively connected to a plurality of raw material crushing devices 30.
  • Each hopper 110 has a storage space inside which raw materials are stored, and an outlet may be formed at the bottom. Additionally, a feeder (not shown) may be provided at the outlet of each hopper 110 to control the discharge amount of raw materials.
  • the raw material may have a different discharge amount depending on the type of coal, and each hopper 110 can discharge the raw material at a set discharge rate by operating the feeder provided in each hopper according to the set discharge amount of the raw material stored in the corresponding hopper.
  • the feeder may discharge the raw material so that the upper surface of the raw material discharged to the first transporter 120, which will be described later, is flat. Meanwhile, the upper surface of the raw material may be referred to as the upper surface of the raw material.
  • the transporters 120 and 130 transport the raw materials discharged from the plurality of hoppers 110, weighing the discharge amount of the raw materials, and mixing the raw materials with the measured discharge amount at a set mixing ratio.
  • the transporters 120 and 130 can supply blended raw materials, such as blended coal, which are manufactured by mixing raw materials of a plurality of types of coal at a predetermined mixing ratio, to the coke oven 40.
  • the transporters 120 and 130 may also be referred to as continuous weighing feeders (CWF).
  • the transporters 120 and 130 may be installed to connect a plurality of hoppers 110 and the coke oven 40. Additionally, the transporter 120 may include a plurality of first transporters 120 connected to each hopper 110, and a second transporter 130 connected to the plurality of first transporters 120. Meanwhile, when the raw material includes only one type of coal and the number of hoppers 110 is one, the transporter 120 may include only the first transporter 120.
  • the plurality of first transporters 120 serve to transport and measure the raw materials discharged for each type of coal.
  • the number of first transporters 120 may be equal to the number of hoppers 110.
  • a plurality of first transporters 120 may be installed below the hopper 110 where raw materials to be transported and measured are stored. Additionally, the plurality of first transporters 120 may extend toward the second transporter 130. At this time, the direction in which the plurality of first transporters 120 extend may be parallel to the width direction of the second transporters 130.
  • the first transporter 120 includes a plurality of rollers 122 arranged in the direction in which the first transporter 120 extends, and a plurality of rollers 122 so that the first transporter 120 can travel in the direction in which the first transporter 120 extends. It may include a belt 121 that is installed by wrapping around it. In addition, the first transporter 120 is a load cell (not shown) installed to be connected to the belt 121 between the hopper 110 and the sorting unit 200 to measure the amount of raw material discharged to the belt 121. may include. At this time, the discharge amount may mean, for example, the weight of raw materials discharged per hour.
  • the first transporter 120 compares the discharge amount of the raw material measured in the load cell with the predetermined discharge amount of the raw material, and when a difference occurs, adjusts the running speed of the belt 121, moving from the first transporter 120 to the second transporter. Controlling the supply speed of raw materials to 130 can have the same effect as controlling the discharge amount of raw materials from the hopper 110.
  • the first transporter 120 compares the discharge amount of the raw material measured in the load cell with the predetermined discharge amount of the raw material, and if a difference occurs, it may transmit the difference value to the hopper 110 where the raw material is stored.
  • the transmitted hopper 110 may control the discharge amount of the raw material by controlling the operating conditions of the feeder provided at the discharge port.
  • the speed at which the belt 121 travels may be in the range of 0.1 to 0.15 m/s. Accordingly, the belt 121 can transport raw materials at a speed range of 0.1 to 0.15 m/s. From this, a predetermined discharge amount of raw materials can be smoothly discharged from the hopper 110 to the belt 121, and the photographing unit 300 can acquire a clear image of the raw materials by photographing the raw materials on the belt 121. That is, if the belt 121 travels at a speed faster than 0.15 m/s, it may be difficult for the load cell to accurately measure the discharge amount of raw materials, and it may be difficult for the photographing unit 300 to smoothly photograph the raw materials on the belt 121. there is. Additionally, if the belt 121 travels at a speed slower than 0.1 m/s, the raw material discharged from the hopper 110 at a set discharge rate may accumulate on the belt 121 and overflow to the outside of the belt 121.
  • the second transporter 130 serves to continuously receive and mix raw materials with measured discharge amounts and mix them equally according to the mixing ratio.
  • the second transporter 130 serves to transport blended coal produced by mixing raw materials to the coke oven 40.
  • the second transporter 130 may be disposed below the plurality of first transporters 120. It may be connected to each end of the plurality of first transporters 120. Here, being connected means that movement of raw materials is possible. That is, the second transporter 130 may be arranged to pass through the falling range of the raw material falling from each end of the plurality of first transporters 120.
  • the second transporter 130 may extend in the direction in which the plurality of first transporters 120 are arranged, and its end may be connected to the coke oven 40.
  • the second transporter 130 may have a structure similar to that of the first transporter 120. That is, the second transporter 130 includes a plurality of second rollers 132 arranged in the direction in which the second transporter 130 extends, and a second belt that is travelably installed on the plurality of second rollers 132 ( 131) may be included. Meanwhile, the speed at which the second belt 131 travels may be greater than or equal to the speed at which the belt 121 travels. Additionally, the width of the second belt 131 may be larger than the width of the belt 121.
  • the sorting unit 200 may classify small particles from the raw material before photographing the raw material and retain particles larger than the small particles. In other words, the sorting unit 200 classifies elementary particles and leaves opposing particles, thereby preventing the image captured by the photographing unit 300 from being exaggerated and distorted by the elementary particles. Accordingly, the photographing unit 300 can obtain a high-quality image of the raw material.
  • the sorting unit 200 may be in contact with the transported raw material or may be disposed on the transporters 120 and 130 to be spaced at a predetermined height from the transported raw material. At this time, specifically, the sorting unit 200 may be disposed on the upper side of the first transporter 120 and may be in contact with or spaced apart from the upper surface of the raw material on the first transporter 120.
  • the method by which the sorting unit 200 classifies elementary particles and retains opposing particles may vary.
  • the sorting unit 200 may use suction to separate small particles on the upper surface of the raw material from the raw material and leave large particles on the upper surface of the raw material.
  • classification may mean separation from the raw material on the first transporter 120, and residue may mean remaining on the first transporter 120.
  • Small particles may be removed from the raw material from the upper surface of the raw material by the sorting unit 200 and recovered into the sorting unit 200, and as a result, large particles may remain on the upper surface of the raw material.
  • the sorting unit 200 may use settling to sink small particles on the upper surface of the raw material relative to the large particles and allow the large particles to remain on the upper surface of the raw material. Additionally, the sorting unit 200 may use falling rocks to cause small particles on the upper surface of the raw material to roll down along the upper surface of the raw material and to leave large particles on the upper surface of the raw material.
  • the sorting unit 200 uses suction to leave the particles on the upper surface of the raw material.
  • the sorting unit 200 may be disposed on the side of the plurality of first transporters 120.
  • the number of selection units 200 may be one or more.
  • the sorting unit 200 may be disposed on the side of one or more first transporters 120 selected from among the plurality of first transporters 120 .
  • the three sorting parts 200 may be disposed on each of the three selected transporters 120 among the plurality of first transporters 120.
  • the number of sorting units 200 is one, they may be disposed on the side of one selected transporter 120 among the plurality of first transporters 120.
  • the number of sorting units 200 may be the same as the plurality of first transporters 120.
  • the criteria for selecting the first transporter 120 on which to place the sorting unit 200 may vary. For example, based on the cohesiveness of the raw material transported by the first transporter 120, the first transporter 120 for transporting strong coal and the first transporter 120 for transporting fine coal can be selected, and the two selected 1 Two sorting units 200 can be placed on the transporter 120, respectively. Additionally, there may be more than one criterion for selecting the first transporter 120 on which to place the sorting unit 200. For example, based on the cohesiveness of the raw material, the two first transporters 120 are selected, and based on the frequency of change in the coal type of the raw material, the first transporter 120 that transports the raw material whose coal type frequently changes is selected, and the total Three first transporters 120 may be selected.
  • the sorting unit 200 may be installed movably.
  • a transporter such as a crane (not shown) or a rail (not shown) may be installed on the side of the plurality of first transporters 120, and the sorting unit 200 may be installed to be movable on the transporters. Accordingly, when the selection criteria for the first transporter 120 are changed, the position of the sorting unit 200 can be changed.
  • the imaging unit 300 and the return unit 500 may also be installed movably so that they can be changed to the same position as the sorting unit 200.
  • all of the sorting units 200 may be placed above the plurality of first transporters 120 and only the sorting unit 200 arranged above the selected first transporters 120 may be selectively operated.
  • Figure 4 is a schematic diagram of a sorting unit according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a photograph to explain the operation of the sorting unit according to an embodiment of the present invention.
  • A” in FIG. 5 is a photograph taken of the raw material passing through the “A” portion shown in FIG. 2
  • “B” in FIG. 5 is a photograph taken of the raw material passing through the “B” portion shown in FIG. 2.
  • the sorting unit 200 is formed to suck in small particles on the upper surface of the raw material using suction, and has a surface facing the transporter 100 to suck in the small particles. It may include an open inhaler 210, a suction pipe 230 for connecting the inhaler 210 to the return unit 500, and a suction pump 240 connected to the inhaler 210.
  • the sorting unit 200 may further include a sieve 220 having a plurality of openings H for sucking small particles from the raw material.
  • the inhaler 210 is an inhaler 210 for providing a suction space on the upper surface of the raw material to form a negative pressure for inhaling small particles, and is spaced upward from the belt 121 of the first transporter 120. and may be disposed between the hopper 110 and the photographing unit 300.
  • the inhaler 210 may be continuously positioned in the width direction of the belt 121 between 10% and 90% of the width of the belt 121 transporting raw materials. That is, the inhaler 210 is spaced apart from both edges of the belt 121 in the width direction of the belt 121, and may extend between both edges of the belt 121 to cross the belt 121 in the width direction. . From this, it is possible to suppress unnecessary introduction of external air present near both edges of the belt 121 into the inhaler 210.
  • the suction pipe 230 serves to introduce small particles of raw materials sucked into the suction device 210 into the return unit 500.
  • One end of the suction pipe 230 may be connected to the upper part of the inhaler 210, and the other end may be connected to the return portion 500.
  • a suction pump 240 may be mounted on one side of the suction pipe 230.
  • the suction pump 240 is a suction pump 240 for forming negative pressure inside the suction pipe 230 through the suction pipe 230.
  • the suction pump 240 forms negative pressure inside the suction pipe 230 at a predetermined pressure lower than atmospheric pressure, Negative pressure may be created inside the inhaler 210. Additionally, the suction pump 240 may form a flow inside the suction pipe 230 to transport small particles from one end of the suction pipe 230 to the other end. Accordingly, small particles inhaled by the inhaler 210 may pass through the suction pipe 230 and flow into the return unit 500.
  • Sieve 220 may be mounted in an opening at the bottom of the inhaler 210.
  • the sheave 220 may have a plurality of openings (H), and the size (D) of the openings (H) may range from greater than 0 to less than 3 mm. Accordingly, small particles with a size ranging from 0 to less than 3 mm can be sucked into the interior of the inhaler 210 through the opening H of the sieve 220, and particles larger than that are filtered by the sieve 200. It may remain on the upper surface of the raw material. Meanwhile, the sheave 220 may be continuously positioned in the width direction of the belt 121 between 10% and 90% of the width of the belt 121 transporting raw materials.
  • the size of the negative pressure in the suction pump 210 is adjusted with the suction pump 240 so that only small particles are sucked in from the upper surface of the raw material and large particles remain. can do.
  • the sheave 220 may be vibrated to prevent raw material particles from attaching to the surface of the sheave 220 and clogging the opening H, or moisture may be supplied to the surface of the sheave 220 for lubrication. It may be possible.
  • the sorting unit 200 exposes particles on the upper surface of the raw material before photographing the raw material, thereby enabling the analysis unit 400 to easily identify individual particles of the raw material within the captured image of the upper surface of the raw material.
  • the sorting unit 200 may include a first sorter (not shown) for sinking small particles relative to large particles on the upper surface of the raw material.
  • the first sorter may include a plurality of hook members spaced apart along the width of the first transporter 120.
  • the plurality of hook members are arranged with bent portions facing downward, and can be inserted into the raw material at a predetermined depth from the upper surface of the raw material.
  • a furrow may be formed between the plurality of hook members.
  • large particles may settle in the upper part of the furrow, and elementary particles may gather between the furrows. For example, elementary particles escape between adjacent hook members, and some may quickly gather between furrows, while others may form the bottom of the furrows.
  • the opposing particles cannot quickly escape between the adjacent hook members, and are raised to a predetermined height along the surface of the hook members and then fall due to their own weight. Some of them may settle on elementary particles between the grooves, and the rest may settle on elementary particles between the grooves. It can form the upper part of the furrow.
  • elementary particles can sink to a relatively low height compared to the opposites, and the opposites can rise to a higher height than the elementary particles.
  • the sorting unit 200 may include a second sorter (not shown) for separating small particles from large particles while rolling them down along the upper surface of the raw material.
  • the second sorter may include a slope former.
  • the inclined surface former is disposed below the first transporter 120 on the hopper 110 side, and can support the lower surface of the belt 121 of the first transporter 120 at an angle in the width direction. Accordingly, in the area where the second sorter is located, the raw material may be seated on the belt 121 at a predetermined angle in the width direction. As a result, the upper surface of the raw material may be inclined in the width direction to form an inclined surface.
  • the photographing unit 300 may obtain an image of the upper surface of the raw material, specifically, the meaning of the opposite of the upper surface of the raw material. Additionally, the photographing unit 300 can acquire an image of the antagonist by continuously or periodically photographing the upper surface of the raw material from which the small particles have been removed, and transmit the acquired image of the antagonist to the analysis unit 400.
  • the photographing unit 300 may include various types of cameras selected within the category having a resolution level capable of distinguishing objects of 3 mm or more by photographing raw materials.
  • the photographing unit 300 may be arranged to face the transport unit 100 .
  • the imaging unit 300 may be disposed on the side of the plurality of first transporters 120. More specifically, the imaging unit 300 may be disposed from above the first transporter 120 on which the sorting unit 200 is disposed, among the plurality of first transporters 120, toward the first transporter.
  • the photographing unit 300 may be arranged to face the downstream side of the sorting unit 200 based on the direction in which the belt 121 transports raw materials. That is, the imaging unit 300 may be spaced apart from the sorting unit 200 in the direction in which the raw materials are moved.
  • the imaging area of the imaging unit 300 may include the entire width of the belt 121 transporting the raw materials. Accordingly, the photographing unit 300 can photograph the raw materials carried by the belt 121 while passing through the lower side of the photographing portion 300, without exception, in the width direction of the belt 121, and capture images of the upper surface of the raw materials, such as small particles. You can obtain images of separated opponents.
  • Figures 6 (a) and (b) are photographs and graphs for explaining the analysis unit according to an embodiment of the present invention.
  • the analysis unit 400 analyzes the particle size distribution by identifying individual particles in the image captured by the imaging unit 300, and uses the particle size distribution of the analyzed particles to determine the particle size of the entire raw material. The distribution can be obtained. Additionally, the analysis unit 400 may be connected to the imaging unit 300 and the management unit 600.
  • the analysis unit 400 can derive the area of the identified opponents, classify the opponents into different sizes for each area, and obtain the total area ratio of the image acquired for each divided opponent. At this time, the analysis unit 400 may use artificial intelligence.
  • the analysis unit 400 can use deep learning algorithms as artificial intelligence (AI), and among them, the U-Net algorithm can be used.
  • AI artificial intelligence
  • the U-Net algorithm is an example of a deep learning algorithm to be used to process images, and is not intended to limit the type of algorithm. That is, the analysis unit 400 uses various algorithms such as FCN, DeepLab V3(+), Atrous Convolution, spatial pyramid pooling, encoder-decoder, and depthwise separable convolution within the category that satisfies that the sematic segmentation technique can be applied. You can use it.
  • the analysis unit 400 may use image analysis techniques such as Entropy, Entrance Surface Dose, and Mutual Information in addition to artificial intelligence (AI)-based image analysis techniques. Additionally, the analysis unit 400 may use image analysis techniques such as Entropy, Entrance Surface Dose, and Mutual Information together with artificial intelligence (AI)-based image analysis techniques.
  • the analysis unit 400 converts the total area ratio obtained for each divided antagonist into a weight ratio based on data learned in advance by artificial intelligence, and analyzes the weight ratio for each divided antagonist as the particle size distribution of the antagonist. . Additionally, the analysis unit 400 can obtain the weight ratio of separated elementary particles using the weight ratio of each major particle, and obtain the particle size distribution of the entire raw material using the weight ratio of each major particle and the weight ratio of elementary particles.
  • the particle size distribution of the entire raw material obtained by the analysis unit 400 is exemplarily shown in a graph.
  • the horizontal axis of the graph represents the relative particle size of the raw material particles. 1 corresponds to the smallest particle size of the raw materials, and 1000 corresponds to the largest particle size of the raw materials.
  • the left vertical axis of the graph corresponds to a bar graph and represents the weight distribution by particle size of raw materials.
  • the right vertical axis of the graph corresponds to the line graph and represents the cumulative fraction of weight distribution by particle size of raw materials.
  • the particle size distribution of the raw material particles may have normal distribution characteristics.
  • the analysis unit 400 can obtain the particle size distribution of the entire raw material from the image captured by the imaging unit 300, based on data previously learned by artificial intelligence.
  • the particle size distribution of the raw material obtained by the analysis unit 400 may be a distribution of the weight of the raw material by size. Meanwhile, in order to avoid duplication of explanation, the specific method by which the analysis unit 400 obtains the particle size distribution of the entire raw material will be described in detail below while explaining the particle size management method according to an embodiment of the present invention.
  • the analysis unit 400 divides the separated antagonists into a plurality of groups according to their sizes, analyzes the weight ratio of the antagonists for each group as the particle size distribution of the antagonists, and uses the weight ratio of the antagonists for each group and the weight ratio of the elementary particles.
  • the particle size distribution of the entire raw material can also be obtained.
  • the analysis unit 400 may apply the particle size distribution obtained from the raw materials transported to the selected first transporter 120 to all of the plurality of raw materials by using the crushing characteristics of the plurality of raw materials. This will be explained in detail below when explaining the particle size management method according to an embodiment of the present invention.
  • the return unit 500 serves to return elementary particles to the object from which the image was obtained. That is, based on the direction in which the raw materials are transported, the return unit 500 receives small particles sucked from the raw materials to the sorting unit 200 on the upstream side of the imaging unit 300 and transfers the raw materials to the downstream side of the imaging unit 300. It can be restored to its counterpart.
  • the return unit 500 returns the small particles classified from the raw material before photographing the raw material onto the raw material after photographing the raw material, so that the total amount of raw materials supplied to the second transporter 130 for manufacturing the blended raw material increases. It can prevent it from shrinking.
  • the return unit 500 may be disposed on the transport unit 100 . Specifically, the return unit 500 may be disposed on the first transporter 120 where the sorting unit 200 is disposed among the plurality of first transporters 120.
  • the number of return units 500 may be plural. At this time, the number of return units 500 and the number of selection units 200 may be the same.
  • the return unit 500 may be connected to the selection unit 200.
  • the return unit 500 may have an inlet connected to the sorting unit 200 and an outlet may be arranged downstream of the imaging unit 300 based on the direction in which raw materials are transported.
  • the inlet may be an opening through which the raw material passes first
  • the outlet may be an opening through which the raw material passes later.
  • the inlet of the return unit 500 may be connected to the suction pipe 230 of the selection unit 200. Additionally, the outlet of the return unit 500 may be opened downward at the end of the first transporter 120 where the return unit 500 is disposed. Small particles flow into the inlet of the return unit 500 from the sorting unit 200, pass through the passage connecting the inlet and outlet of the return unit 500, and are discharged from the outlet of the return unit 500, forming the opposite side of the raw material. It can be returned to the status quo.
  • the management unit 600 can adjust the supply conditions of subsequent raw materials to be supplied to the transport unit 100 using the particle size distribution analyzed by the analysis unit 400.
  • the management unit 600 may be connected to the analysis unit 400 and the controller of the raw material crushing device 30.
  • the management unit 600 receives the analysis results from the analysis unit 400, compares the particle size distribution of the entire raw material analyzed by the analysis unit 400 with a preset reference particle size distribution, and according to the comparison result, the raw material crushing device ( By controlling the controller of 30), the crushing conditions of the subsequent raw materials to be supplied to the transport unit can be controlled, thereby managing the quality of the subsequent raw materials.
  • the management unit 600 may adjust the crushing conditions of the raw material as supply conditions for subsequent raw materials to be supplied to the transport unit 100. For example, in the particle size distribution analyzed by the analysis unit 400, if the particle size distribution of small particles is larger than the reference particle size distribution for small particles, the raw material is crushed to reduce the amount of small particles and increase the amount of large particles during the subsequent crushing of the raw material. As a condition, the gap condition between the hammer and the rebound plate can be adjusted to increase the predetermined gap. Additionally, the management unit 600 may transmit the adjusted crushing conditions of the raw material to the controller of the raw material crushing device 30.
  • the raw material crushing device 30 operates the controller according to the crushing conditions of the received raw material to increase the gap between the hammer and the rebound plate by a predetermined interval, thereby reducing the amount of small particles in the crushed raw material and increasing the amount of particles. You can do it.
  • Figure 7 is a flowchart of a particle size management method according to an embodiment of the present invention.
  • the particle size management method includes a process of preparing raw materials (S100), a process of transporting the prepared raw materials (S200), and dividing the transported raw materials into small particles and particles larger than small particles.
  • the particle size management method is a process of using the particle size distribution of the raw material to obtain the particle size distribution of the raw material using the particle size distribution of the opposite party, and then utilizing the obtained particle size distribution of the raw material in the process of preparing the subsequent raw material (S700) may include.
  • the particle size management method can accurately analyze and manage the particle size distribution of raw materials. Therefore, the mixing ratio of the blended raw materials manufactured from the raw materials can be accurately adjusted to the specified mixing ratio. Furthermore, the quality deviation of coke produced from blended raw materials can be minimized.
  • the raw material may be coal for manufacturing coke. Additionally, the raw materials may be plural. The plurality of raw materials may have different coal types.
  • the process of preparing raw materials (S100) may include preparing a plurality of raw materials with different hard grove indices (HGI).
  • HGI hard grove index
  • the Hardgrove index may be an index indicating whether the friability of coal is good or bad.
  • the hard grove index can be expressed as a number, and the larger the number, the better the fragility.
  • Raw materials may have different hardgrove indices depending on the type of coal. In other words, a plurality of raw materials with different hardgrove indices may mean a plurality of raw materials with different coal types. A plurality of raw materials may be stored in the yard 20.
  • the process of preparing raw materials may include the process of crushing a plurality of raw materials by coal type.
  • the raw materials stored by coal type in the yard 20 can be supplied to the raw material crushing device 30 and crushed.
  • a plurality of raw materials can be alternately supplied to the raw material crushing device 30 for each coal type to alternately crush the raw materials for each coal type, and a plurality of alternately crushed raw materials are supplied to the particle size management device 1000 to form a plurality of hoppers 110. ) can be accommodated by type of ammunition.
  • a process (S200) of transporting the prepared raw materials is performed.
  • the process of transporting the prepared raw materials (S200) may include a process of transporting each of the plurality of raw materials provided, and a process of mixing and transporting the plurality of raw materials respectively transported. That is, while discharging a plurality of raw materials by coal type from the plurality of hoppers 110 to the plurality of first transporters 120, the plurality of raw materials can be transported by coal type to the plurality of first transporters 120.
  • the transported raw materials are measured to measure the discharge amount of the raw materials, and the measured discharge amount is compared with the determined discharge amount of each raw material, resulting in a comparison result. Accordingly, the speed at which the first transporter 120 transports the raw material can be adjusted, or the speed at which the hopper 110 discharges the raw material can be adjusted.
  • each of the plurality of raw materials can be transported at a speed in the range of 0.1 to 0.15 m/s by the plurality of first transporters 120. If the transport speed of the raw material is less than 0.1 m/s, it may be difficult to discharge the raw material to the first transporter 120 by the specified discharge amount of the raw material. Additionally, if the transport speed of the raw material is greater than 0.15 m/s, it may be difficult to obtain a clear image when photographing the raw material being transported. Accordingly, it may be difficult to smoothly perform the image acquisition process (S400) during the subsequent process.
  • S400 image acquisition process
  • a plurality of raw materials are discharged from the first plurality of transporters 120 to the second transporter 130, and the plurality of raw materials are mixed at a predetermined mixing ratio on the second transporter 130 to produce blended raw materials, such as blended coal.
  • the manufactured blended raw materials can be continuously transported to the second transporter 130 and supplied to the coke oven 40. Meanwhile, while carrying out the process of transporting the prepared raw materials, the process of preparing the raw materials can be repeated to replenish the plurality of hoppers 110 with the raw materials.
  • raw materials strong coal, fine coking coal, and non-coking coal can be selected depending on the coking properties of the raw material.
  • raw materials of coal types that are frequently replaced can be selected.
  • the criteria for selecting raw materials may vary, and the number of raw materials selected may also vary. Of course, multiple raw materials can all be selected.
  • a process (S300) of classifying the transported raw materials into small particles and particles larger than small particles is performed.
  • the process (S300) of classifying the transported raw material into small particles and large particles larger than the small particles may include a process of sucking in the small particles from the upper surface of the raw material and leaving the large particles behind.
  • This process may be performed on the first transporter 120 and the raw materials transported along the first transporter 120. That is, by operating the sorting unit 200 prepared on the first transporter 120, small particles can be sucked in from the upper surface of the raw material, and large particles can be left behind.
  • elementary particles may be particles having a size greater than 0 and less than 3 mm.
  • the antagonist may be a particle having a size of 3 mm or more. Specifically, the antagonist may be a particle having a size of 3 mm or more and 15 mm or less.
  • the size standard for distinguishing elementary particles from large particles can be determined according to the imaging performance of the imaging unit 300, such as resolution. For example, when photographing a raw material, the photographing unit 300 may select the smallest particle that can be classified as a separate particle among the particles of the photographed raw material, and use that size as a standard for distinguishing elementary particles from major particles.
  • the imaging unit 300 suctions and removes small particles of a size that are difficult to distinguish into individual particles from the upper surface of the raw material and leaves the particles remaining, so that a clear image can be obtained in the subsequent image acquisition process.
  • the photograph “A” in FIG. 5 is a photograph of the upper surface of the raw material when small particles are not removed from the upper surface of the raw material.
  • the "B” photograph in FIG. 5 is a photograph of the remaining large particles after the elementary particles were removed from the surface of the upper part of the raw material.
  • a process of classifying the transported raw materials into elementary particles and larger particles is performed, and a process of acquiring images by photographing the particles (S400) is performed.
  • the process of acquiring an image by photographing an opponent (S400) may be performed by the photographing unit 300 on the downstream side of the sorting unit 200 on the first transporter 120. Additionally, this process may include obtaining an image of the particle by photographing the particle from which elementary particles are separated from the upper surface of the raw material. Additionally, after this process, a process of discharging the separated small particles onto the upper surface of the raw material may be included.
  • the raw material when the raw material is transported along the first transporter 120, passes through the sorting unit 200, and small particles on the upper surface are removed, the upper surface of the raw material from which the small particles have been removed is photographed with the photographing unit 300, and You can obtain an image of the character. Thereafter, the raw material continues to be transported along the first transporter 120 and passes through the imaging unit 300, and then the small particles may be discharged to the corresponding portion of the upper surface of the raw material.
  • This process operates the return unit 500 connected to the sorting unit 200, and moves the small particles sucked into the sorting unit 200 along the return unit 500 at the same or similar speed as the speed at which the raw material is transported.
  • the process of acquiring an image by photographing an opponent may be performed continuously or periodically at a predetermined period, and accordingly, subsequent processes may also be performed continuously or periodically.
  • a process (S500) of analyzing the particle size distribution of the antagonist is performed from the photographed image, such as the image of the antagonist. This process involves deriving the areas of the opponents from the images of the opponents, classifying the opponents into different sizes by area, calculating the total area ratio of the image taken for each distinct opponent, and A process of converting the obtained total area ratio into a weight ratio may be included. At this time, these processes may be performed in the analysis unit 400.
  • the area of the opponents can be derived from the images of the opponents, and the process of classifying the opponents into different sizes for each area can be performed.
  • the opponents can be individually identified in the image of the opponent.
  • the opponents can be clearly identified as separate particles in the image of the opponent ((a in Figure 6) ) reference).
  • the U-Net algorithm can be used as an image analysis technique.
  • image analysis techniques may vary.
  • image analysis techniques such as Entropy, Entrance Surface Dose, and Mutual Information can be used.
  • the areas of each identified antagonist can be derived.
  • the area of the pixel occupied by each opponent identified in the image of the opponent can be derived as the area of each opponent.
  • the antagonists can be divided into different sizes for each area.
  • identified alleles can be divided into different sizes by area and classified into alleles numbered from 1 to k.
  • the number of alleles number 1 may be more than one
  • the number of alleles k may be more than one
  • the number of alleles located between number 1 and number k may be more than one.
  • the number may be one or more.
  • among the opposites numbered from 1 to k there may be one opposition.
  • the process of deriving the areas of each of the identified opponents and classifying the opponents into different sizes for each area may further include the process of dividing the identified opponents into a plurality of groups according to their sizes. This is explained by way of example below.
  • the areas of the identified antagonists are contained within the size range of 3 ⁇ 3 to 15 ⁇ 15
  • the identified alleles are divided into a first group of 3 ⁇ 3 to less than 5 ⁇ 5, a second group of 5 ⁇ 5 to less than 10 ⁇ 10, and It can be divided into a third group of 10 ⁇ 10 or more and 15 ⁇ 15 or less.
  • the first group includes the alleles identified from 1 to i
  • the second group includes the alleles identified from i+1 to j
  • the third group includes the alleles identified from j+1 to k. Self may be included.
  • the subsequent processes such as the process of calculating the total area ratio on the image taken for each distinct antagonist and the process of converting the total area ratio obtained for each distinct antagonist into a weight ratio, can be performed for each distinct group.
  • the process of finding the particle size distribution of the raw material using the particle size distribution of the opposite party and the process of using the obtained particle size distribution of the raw material in the process of preparing subsequent raw materials can also be performed for each divided group.
  • the total area ratio of the captured image (i.e., the image of the opponent) can be obtained for each divided opponent.
  • the total area of the image of the antagonist can be found.
  • the pixel area of the entire image of the opponent can be calculated as the total area of the image of the opponent.
  • the total area occupied by antagonist number 1 or antagonists number 1 in the image of the antagonist can be calculated.
  • the area of the pixels that the number 1 opponent or the number 1 opponents exclude from the image of the opponent can be calculated as the total area.
  • the total area occupied by each numbered antagonist or each numbered antagonist in the image of the antagonist is calculated.
  • the ratio of the total area occupied by each number or each number of opponents in the image of the opponent to the total area of the image of the opponent was calculated, and the images taken for each distinct opponent (images of the opponents) were calculated.
  • the total area ratio of the top can be obtained.
  • the total area ratio obtained for each distinct opposing object can be converted into a weight ratio.
  • the process of converting the total area ratio obtained for each antagonist into a weight ratio uses a particle size distribution model of raw materials created based on data learned in advance by artificial intelligence to calculate the weight ratio for each distinct antagonist according to the total area ratio obtained for each antagonist. It may include the process of predicting and replacing the total area ratio obtained for each antagonist with the weight ratio predicted for each antagonist.
  • the particle size distribution model of raw materials is a mathematical and statistical model built to predict the weight ratio of the particles when the area ratio of the particles divided into different sizes by area is known on the image of the particles, and is based on artificial intelligence based on learning data. It may be a model built by .
  • the learning data may include operation data derived from performance information of steelmaking operations, experimental data prepared through crushing experiments using coal, etc.
  • the operation data and experimental data may include unstructured data such as a photo of crushed coal, and structured data such as the crushed particle size of the coal matching the photo, the weight of each particle size of the crushed coal, and the hard grove index of the coal. there is.
  • this learning data can be learned by artificial intelligence using deep learning.
  • the method of training the learning data to artificial intelligence and the specific algorithms used for learning may vary.
  • the total area ratio for each major object from 1 to k can be input into the particle size distribution model of the raw material, and the total weight ratio for each major object from 1 to k can be predicted and output from this.
  • the area ratio of antagonist number 1 to the total area of the image of the antagonist is A 1 %
  • the area ratio of antagonist number 2 is A 2 %
  • the area ratio of antagonist number K is A K %
  • these area ratios are used as raw materials.
  • the weight ratio of the No. 1 antagonist to the total weight of the raw material can be predicted as B 1 wt%
  • the weight ratio of the No. 2 antagonist can be predicted as B 2 wt%
  • K antagonist to the total weight of the raw material can be predicted as B 1 wt%.
  • B K wt% can be predicted, and the predicted weight ratio can be output. Afterwards, the total area ratio obtained for each antagonist can be replaced with the weight ratio predicted for each antagonist. Through these processes, the weight ratio predicted for each identified antagonist of the raw material can be analyzed as the particle size distribution of the antagonist.
  • the process of calculating the particle size distribution of the raw material using the particle size distribution of the particles (S600) Perform.
  • This process may include obtaining the weight ratio of elementary particles separated from the upper surface of the raw material before taking an image of the large particle, and calculating the particle size distribution of the entire raw material using the weight ratio of each large particle and the weight ratio of the elementary particles.
  • the process of finding the weight ratio of the separated elementary particles can be performed. Specifically, when converting the total area ratio obtained for each divided opposition into a weight ratio, a process of calculating the weight ratio of the separated elementary particles can be performed.
  • the weight ratio of the separated elementary particles is calculated. You can get it. For example, by adding up the weight ratios of all opposites from 1 to K, the weight ratio of all opposites to the total weight of the raw material can be obtained.
  • both opposites and elementary particles are raw material particles, and if a raw material particle is not an opposite, it corresponds to an elementary particle, and similarly, if it is not an elementary particle, it corresponds to an opposite. In other words, opposites and elementary particles have a complementary set relationship with each other.
  • the weight ratio that adds up to the weight ratio of the opposites and becomes 100%, specifically 100% by weight may be the weight ratio of elementary particles to the total weight of the raw material. For example, if the value obtained by subtracting 100 weight percent (100 wt%) plus the weight ratio of all opposites from 1 to K (B 1 wt% + B 2 wt% + ... + B K wt%) is C wt%, C wt% can be obtained as the weight ratio of elementary particles.
  • the process of calculating the particle size distribution of the entire raw material can be performed.
  • the particle size distribution of the entire raw material can be obtained using the weight ratio of each major particle and the weight ratio of elementary particles.
  • the weight ratio of elementary particles and opposites numbered from 1 to K can be used as the particle size distribution of the entire raw material.
  • the particle size distribution obtained through this process may be the weight distribution for each separate particle.
  • the hardgrove index of each of the plurality of raw materials may be known.
  • the hardgrove index can be obtained directly by performing crushing experiments on multiple raw materials.
  • the distribution of the crushed particle size of the raw material may change with a tendency according to the change in the hard grove index.
  • the change in the particle size distribution of the crushed raw material due to the change in the hardgrove index of the raw material can be derived from a mathematical relationship for each elementary particle and each distinct particle.
  • the change in the particle size distribution of the crushed raw material according to the change in the hardgrove index of the raw material can be derived for each elementary particle and each distinct counterpart in the form of a look-up table constructed from measured data.
  • the particle size distribution of the selected raw material is determined by utilizing the hardgrove index of each of the plurality of raw materials, such as pre-prepared relational equations and look-up tables. By applying it to all of the plurality of raw materials, the particle size distribution of each of the plurality of raw materials can be obtained.
  • a process (S700) of utilizing the obtained particle size distribution of the raw materials in the process of preparing subsequent raw materials is performed. Specifically, for each of a plurality of raw materials, the particle size distribution of the obtained raw material is compared with a predetermined reference particle size distribution, and according to the comparison result, the crushing conditions of the subsequent raw material are controlled, and the subsequent raw material can be crushed under the controlled crushing conditions.
  • the standard particle size distribution ensures that when producing blended raw materials by mixing a plurality of raw materials at a predetermined mixing ratio, each raw material can be evenly mixed within the blended raw materials, and when producing coke with the manufactured blended raw materials, the quality of coke is improved. This is the desired particle size distribution of each raw material to achieve the desired quality, and the standard particle size distribution may vary depending on the characteristics of the raw material.
  • the particle size distribution of the first raw material (M1) is compared with the reference particle size distribution of the first raw material (M1).
  • the particle size distribution of elementary particles is larger than the reference particle size distribution for elementary particles, and the particle size distribution of at least some of the divided major particles may be smaller than the standard particle size distribution for the corresponding minor particles.
  • the first raw material (M1) may be excessively crushed in the raw material crushing device 30 to a desired degree.
  • the rotation speed of the hammer is reduced to a predetermined rotation speed, and the hammer and the rebound
  • the crushing conditions of the subsequent first raw material (M1) are controlled, such as increasing the spacing between the plates to a predetermined interval.
  • the raw material crushing device 30 can be controlled under controlled crushing conditions, so that when the raw material is crushed in the raw material crushing device 30, the first raw material M1 can be crushed under controlled crushing conditions.
  • the particle size distribution of each raw material is compared with the standard particle size distribution of each raw material, and according to the results, the crushing conditions of each subsequent raw material are controlled.
  • Each subsequent raw material can be crushed under the specified crushing conditions.
  • a predetermined method is used to verify and secure the consistency of the particle size distribution model of the raw materials used to analyze the particle size distribution of the particles. You can perform an experiment and use the results to supplement the particle size distribution model of the raw material.
  • a small amount of raw materials that do not affect the raw material mixing ratio of the mixed raw materials manufactured from a plurality of raw materials are collected from a plurality of positions in each of the plurality of hoppers. Afterwards, the plurality of collected raw materials are transported to a laboratory equipped to perform certain experiments to verify and secure the consistency of the particle size distribution model of the raw materials.
  • a plurality of collected raw materials were placed in a predetermined area and height for each type of coal, and each was placed using an inhaler provided in the laboratory to inhale raw material particles less than 3 mm in size.
  • images are acquired by photographing each upper surface.
  • AI artificial intelligence
  • particle size distribution model of raw materials the particle size distribution of raw material particles larger than 3 mm is analyzed and the particle size distribution of each collected raw material is obtained. This is referred to as the analyzed particle size distribution.
  • each raw material is screened according to the particle size, Using a weight measuring device provided in the laboratory, the weight of the raw materials sorted by particle size is measured, and the weight measurement results are used to determine the particle size distribution of each raw material. This is referred to as the measured particle size distribution.
  • the analyzed particle size distribution and the measured particle size distribution are compared for each particle size of each raw material, and if the highest value of the difference is, for example, 3 wt% or less, embodiments of the present invention It is judged that the particle size distribution model of the raw materials according to is consistent.
  • the particle size distribution model of the raw material according to the embodiment of the present invention needs to be supplemented. Accordingly, a predetermined calibration algorithm to complement the particle size distribution model of the raw material can be designed and reflected in the particle size distribution model of the raw material.
  • the method of designing the calibration algorithm may vary, and is not particularly limited. Meanwhile, the above-mentioned experiment can be repeated 20 or more times in the same manner to ensure the reliability of the experiment results.

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Abstract

본 발명은, 원료를 운반하기 위한 운반부와, 원료로부터 소립자를 분류하고 소립자 보다 큰 대립자를 잔류시키기 위한 선별부와, 대립자의 이미지를 획득하기 위해 운반부를 향하도록 배치되는 촬영부와, 촬영부가 획득한 이미지로부터 원료의 입도 분포를 분석하기 위한 분석부를 포함하는 입도 관리 장치와, 이에 적용되는 입도 관리 방법으로서, 원료의 입도를 정확하게 분석하고 관리할 수 있는 입도 관리 장치 및 방법이 제시된다.

Description

입도 관리 장치 및 방법
본 발명은 입도 관리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원료의 입도를 정확하게 분석하고 관리할 수 있는 입도 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.
야금용 코크스가 제조되는 과정은 다음과 같다. 야드에 탄종별로 야적된 다양한 종류의 석탄을 탄종별로 각각 파쇄하고, 이들을 미리 계산된 배합비로 혼합하여 배합탄을 제조한다. 이후, 배합탄을 코크스 오븐에 장입한 후, 고온으로 건류하여 코크스를 제조한다. 이때, 파쇄된 석탄의 입도 분포는 코크스의 품질에 영향을 미치는 중요한 요소이다.
즉, 배합탄을 제조할 때, 파쇄된 석탄이 각각의 점결성, 유동성 등을 고려하여 계산된 배합비대로 골고루 혼합되어야 코크스 오븐에서 원하는 품질의 코크스가 제조될 수 있다. 이때, 파쇄된 석탄이 골고루 혼합되기 위해서는 파쇄된 석탄의 입도가 정해진 일정한 범위로 관리되어야 한다.
종래에는 파쇄된 석탄의 입도를 관리하기 위해, 파쇄된 석탄으로부터 소정량의 샘플을 채취하여 건조시킨 후, 건조된 석탄을 입도선별하여 그 결과로부터 입도 분포를 평가하였다. 이러한 종래의 방식은 샘플링 방법이나 횟수에 따라 평가 결과가 달라지는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 하기의 특허문헌에 게재되어 있다.
(특허문헌)
(특허문헌 1)KR10-1625962 B1
(특허문헌 2)KR10-1673273 B1
본 발명은 원료의 입도를 정확하게 분석하고 관리할 수 있는 입도 관리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 입도 관리 장치는, 원료를 운반하기 위한 운반부; 상기 원료로부터 소립자를 분류하고 상기 소립자 보다 큰 대립자를 잔류시키기 위한 선별부; 상기 대립자의 이미지를 획득하기 위해 상기 운반부를 향하도록 배치되는 촬영부; 상기 촬영부가 획득한 이미지로부터 상기 원료의 입도 분포를 분석하기 위한 분석부;를 포함한다.
분류되었던 소립자를 이미지를 획득한 대립자 상에 복귀시키기 위해 상기 선별부와 연결되며 상기 운반부 상에 배치되는 복귀부;를 포함할 수 있다.
상기 분석부가 분석한 입도 분포를 이용하여, 상기 운반부로 공급할 후속 원료의 공급 조건을 조절하기 위한 관리부;를 포함할 수 있다.
상기 운반부는, 원료를 공급받는 호퍼; 상기 호퍼로부터 배출되는 원료를 연속으로 운반하기 위한 벨트를 가지는 운반기;를 포함할 수 있다.
상기 선별부는, 소립자를 흡입하도록 상기 운반기를 향하는 면이 개구되는 흡입기 및 상기 흡입기와 연결되는 흡입 펌프를 포함할 수 있다.
상기 선별부는 상기 원료로부터 소립자를 흡입하기 위한 복수개의 개구가 형성된 시브(sieve)를 가질 수 있다.
상기 개구의 크기는 0 초과 3mm 미만의 범위를 가질 수 있다.
상기 시브는 상기 원료를 운반하는 상기 벨트의 폭의 10% 내지 90% 사이에서 상기 벨트의 폭방향으로 연속하여 위치할 수 있다.
상기 선별부는, 원료의 상부 표면에서 소립자를 대립자에 대하여 상대적으로 침하시키기 위한 제1 선별기, 및 원료의 상부 표면을 따라서 소립자를 굴러내리면서 대립자로부터 이격시키기 위한 제2 선별기 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 촬영부의 촬영 영역은 상기 원료를 운반하는 상기 벨트의 전체 폭을 포함할 수 있다.
상기 호퍼는 복수의 종류의 원료를 각기 공급받기 위해 개수가 복수개이고, 상기 운반기는 각각의 호퍼와 연결되는 복수개의 제1 운반기 및 상기 복수개의 제1 운반기와 연결되는 제2 운반기를 포함하며, 상기 선별부 및 상기 촬영부는 상기 복수개의 제1 운반기 측에 배치될 수 있다.
상기 선별부는 상기 복수개의 제1 운반기 중 선택된 하나 이상의 제1 운반기 측에 각각 배치되고, 상기 촬영부는 상기 선별부가 배치된 운반기 측에 각각 배치될 수 있다.
상기 촬영부는 소립자가 분리된 대립자의 이미지를 획득하고, 상기 분석부는, 촬영된 이미지에서 개별 대립자들을 식별하여 입도 분포를 분석하며, 분석된 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구할 수 있다.
상기 분석부는, 식별된 대립자들의 면적을 도출하고, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하고, 각기 구분된 대립자별로 획득된 이미지 상의 총 면적비를 구하고, 인공지능이 미리 학습한 데이터를 기반으로 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하여, 각기 구분된 대립자별 무게비를 대립자의 입도 분포로 분석하고, 상기 대립자별 무게비를 이용하여, 분리되었던 소립자의 무게비를 구하고, 대립자별 무게비와 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구할 수 있다.
상기 분석부는, 각기 구분된 대립자를 크기에 따라 복수의 그룹으로 구분하여 그룹별 대립자의 무게비를 대립자의 입도 분포로 분석하고, 그룹별 대립자의 무게비와 상기 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구할 수 있다.
상기 분석부는, 복수의 원료가 가지는 파쇄 특성을 이용하여, 선택된 제1 운반기로 운반되는 원료로부터 구해진 입도 분포를 복수의 원료 전체에 적용할 수 있다.
상기 관리부는, 상기 분석부가 분석한 원료 전체의 입도 분포를 미리 설정된 기준 입도 분포와 대비하고, 대비 결과에 따라 상기 운반부로 공급할 후속 원료의 파쇄 조건을 제어하여, 후속 원료의 품질을 관리할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 입도 관리 방법은, 원료를 마련하는 과정: 마련되는 원료를 운반하는 과정; 운반되는 원료를 소립자와 상기 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정; 상기 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정; 촬영된 이미지로부터 상기 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정; 및 상기 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정;을 포함한다.
상기 마련되는 원료를 운반하는 과정은, 상기 마련되는 원료를 0.1 내지 0.15 m/s 의 범위의 속력으로 운반하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 운반되는 원료를 소립자와 상기 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정은, 상기 원료의 상부 표면에서 상기 소립자를 흡입하고 상기 대립자를 잔류시키는 과정;을 포함하고, 상기 이미지를 획득하는 과정은, 상기 원료의 상부 표면에서 소립자가 분리된 대립자의 이미지를 획득하는 과정;을 포함하고, 상기 이미지를 획득하는 과정 이후에, 분리되었던 소립자를 상기 원료의 상부 표면의 대립자 상에 배출하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 촬영된 이미지로부터 상기 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정은, 대립자의 이미지로부터 대립자들의 면적을 도출하고, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정; 각기 구분된 대립자별로 상기 촬영된 이미지 상의 총 면적비를 구하는 과정; 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정은, 각기 구분된 대립자를 크기에 따라 복수의 그룹으로 구분하는 과정;을 포함하고, 상기 총 면적비를 구하는 과정과, 상기 무게비로 전환하는 과정은, 각기 구분된 그룹에 대해 수행될 수 있다.
상기 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정은, 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환할 때, 분리되었던 소립자의 무게비를 구하는 과정; 대립자별 무게비와 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하는 과정은, 인공지능이 미리 학습한 데이터를 기반으로 생성된 원료의 입도 분포 모델을 이용하여, 상기 대립자별로 구해진 총 면적비에 따른 각기 구분된 대립자별 무게비를 예측하고, 상기 대립자별로 구해진 총 면적비를 대립자별로 예측된 무게비로 대체하는 과정;을 포함하고, 상기 분리되었던 소립자의 무게비를 구하는 과정은, 상기 대립자별로 예측된 무게비를 합하여 대립자의 무게비를 구하는 과정; 상기 대립자의 무게비와 합하여 100퍼센트가 되도록 하는 무게비를 소립자의 무게비로 하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 원료를 마련하는 과정은, 하드그로브지수(HGI)가 상이한 복수의 원료를 마련하는 과정;을 포함하고, 상기 마련되는 원료를 운반하는 과정은, 상기 복수의 원료를 각각 운반하는 과정;을 포함하고, 상기 운반되는 원료를 소립자와 상기 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정과, 상기 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정과, 상기 촬영된 이미지로부터 상기 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정과, 상기 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정은, 상기 복수의 원료 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원료에 대해 수행할 수 있다.
선택된 원료에 대해 상기 원료의 입도 분포를 구하는 과정을 수행한 이후에, 복수의 원료 각각의 하드그로브지수를 이용하여, 선택된 원료의 입도 분포를 복수의 원료 전체에 적용하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 원료를 마련하는 과정은, 상기 원료를 파쇄하는 과정;을 포함하고, 상기 원료의 입도 분포를 구하는 과정 이후에, 구해진 원료의 입도 분포를 후속 원료를 마련하는 과정에 활용하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 후속 원료를 마련하는 과정에 활용하는 과정은, 상기 구해진 원료의 입도 분포를 미리 정해진 기준 입도 분포와 대비하는 과정; 대비 결과에 따라, 상기 후속 원료의 파쇄 조건을 제어하는 과정; 제어된 파쇄 조건으로 상기 후속 원료를 파쇄하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 원료를 운반하는 동안 원료를 촬영하여 원료의 이미지를 획득하고, 획득한 이미지로부터 원료의 입도 분포를 분석함으로써, 원료를 배합하기 전에, 원료의 입도 분포를 신속하게 실시간으로 분석할 수 있다. 더욱이, 원료를 촬영하기 전에, 소립자에 의한 이미지의 과장 및 왜곡을 방지하기 위해, 운반되는 원료로부터 소립자를 분류하고 대립자를 잔류시키며, 대립자를 촬영함으로써, 원료의 입자들의 경계가 분명하게 드러나게 되어, 선명한 이미지를 획득할 수 있다. 따라서, 선명한 이미지로부터 원료의 입도 분포를 정확하게 분석할 수 있다.
또한, 입도 분포의 정확한 분석 결과를 기반으로, 후속 원료의 입도 분포를 원활하게 관리할 수 있다. 따라서, 원료를 공급받아서 처리하는 것을 반복하는 동안, 처리할 후속 원료의 입도 분포를 원하는 입도 분포가 되도록 지속적으로 관리하여, 처리되는 원료의 품질을 원하는 품질 수준으로 항상 유지할 수 있다. 이로부터 원료를 이용한 후속 공정인 코크스 제조 공정에서 제조되는 코크스의 품질 편차를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치를 포함하는 원료 처리 설비를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치의 측면도 및 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선별부의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 선별부의 작동을 설명하기 위한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분석부를 설명하기 위한 사진 및 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 입도 관리 장치 및 방법에 관한 것으로, 이하에서는 입도 관리 장치 및 방법이 제철조업에서 코크스를 제조하기 위한 원료를 처리하는 원료 처리 설비에 적용되는 경우를 예시하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 물론, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치 및 방법은 다양한 원료를 처리하는 각종 원료 처리 설비에도 적용될 수 있다. 예컨대 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치 및 방법은 철광석, 석회석 등을 처리하는 원료 처리 설비에도 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치 및 방법은 원료의 입도를 정확하게 분석하고 관리할 수 있다. 물론, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치 및 방법을 원료의 입도를 정확하게 분석하는 것에만 활용할 수도 있다. 이러한 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치 및 방법을 이를테면 입도 분석 장치 및 방법이라고 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치 및 방법이 적용되는 원료 처리 설비를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 설비를 간단하게 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 원료 처리 설비는 코크스를 제조하기 위한 원료를 처리할 수 있다. 예컨대 원료는 석탄일 수 있다. 한편, 석탄을 단일탄, 원료탄 등 다양하게 지칭할 수 있다. 원료는 종류 예컨대 탄종이 다양할 수 있다. 이를테면 원료 처리 설비가 처리하는 원료의 탄종은 6 내지 12 종류일 수 있다. 물론, 탄종의 수는 다양할 수 있다. 여기서, 원료는 탄종에 따라 점결성, 유동성, 파쇄성 등의 특성이 다를 수 있다.
원료는 예컨대 선박(10)에 의해 수송되고, 탄종별로 야드에 야적될 수 있다. 이때, 야드에는 원료 선탄 설비(20)가 설치될 수 있다. 원료는 원료 선탄 설비(20)를 거치면서 원료 중의 맥석과 같은 이물질이 제거될 수 있다. 이후, 원료는 원료 처리 설비로 공급될 수 있고, 원료 처리 설비에서 파쇄 및 혼합되어 배합탄으로 제조될 수 있다.
원료 처리 설비는 원료를 탄종별로 파쇄하고, 탄종별로 파쇄된 원료를 정해진 배합비로 혼합하여 배합탄을 제조하기 위한 원료 처리 설비일 수 있다. 원료 처리 설비는 원료 파쇄 장치(30) 및 입도 관리 장치(1000)를 포함한다. 여기서, 입도 관리 장치(1000)를 원료 배합 장치라고 지칭할 수도 있다. 즉, 처리는 원료의 파쇄 및 배합을 의미할 수 있다. 물론, 원료 처리 설비가 원료를 처리하는 방식은 다양할 수 있다.
원료 파쇄 장치(30)는 임팩트 방식(Impact Type)의 원료 파쇄 장치(30)일 수 있다. 원료 파쇄 장치(30)가 원료를 파쇄하는 방식은 다양할 수 있다. 예컨대 원료 파쇄 장치(30)는 해머 크러셔(Hammer Crusher)를 포함할 수 있다. 이때, 해머 크러셔는 회전축, 해머 및 반발판을 포함할 수 있다. 해머 크러셔는 회전축으로 해머를 회전시키면서 해머와 반발판 사이로 원료를 낙하시키고, 해머와 반발판으로 원료를 타격하여 파쇄할 수 있다. 한편, 원료는 탄종에 따라 파쇄성이 다를 수 있다. 또한, 원료는 파쇄성에 따라 파쇄된 원료의 입도 분포가 다를 수 있다.
원료 파쇄 장치(30)는 원료를 탄종별로 번갈아 공급받을 수 있다. 따라서, 원료 파쇄 장치(30)는 원료를 탄종별로 파쇄할 수 있다. 또한, 원료 파쇄 장치(30)에서 탄종별로 번갈아서 파쇄되는 원료는 입도 관리 장치(1000)로 공급되어 배합탄으로 제조될 수 있다.
원료를 파쇄하는 동안 해머와 반발판이 마모될 수 있고, 충격에 의해 해머와 반발판 사이의 간격이 변할 수 있다. 이에, 원료를 파쇄하는 중에 파쇄되는 원료의 입도 분포가 달라질 수 있다.
또한, 원료의 입도 분포가 달라지면, 입도 관리 장치(1000)가 탄종별로 파쇄된 원료를 정해진 배합비로 혼합하여 배합탄을 제조할 때, 배합탄 중의 원료가 골고루 혼합되기 어렵다. 원료가 골고루 혼합되지 않으면, 원료 처리 설비의 후속 설비인 코크스 제조 설비에서 배합탄을 고온으로 건류하여 코크스를 제조할 때, 제조되는 코크스의 품질이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 입도 관리 장치(1000)는 원료 파쇄 장치(30)로부터 탄종별로 파쇄된 원료를 번갈아 공급받으면서, 이들을 배합하여 배합탄을 제조하는 중에, 원료의 입도 분포를 분석하여 그 결과를 원료 파쇄 장치(30)로 피드백하고, 원료 파쇄 장치(30)로부터 입도 관리 장치(1000)로 공급할 후속 원료의 파쇄 조건을 제어하여 후속 원료의 품질을 관리할 수 있다.
이때, 원료 파쇄 장치(30)는 원료의 파쇄 조건에 따라, 해머 크러셔의 작동 조건을 제어할 수 있다. 예컨대 해머가 회전되는 속도, 해머와 반발판 사이의 간격 등을 제어할 수 있다. 이로부터 파쇄되는 원료의 입도를 조절할 수 있다. 이에, 원료 파쇄 장치(30)에서 파쇄된 후 입도 관리 장치(1000)로 공급되는 후속 원료의 입도 분포를 원하는 입도 분포로 관리할 수 있다.
한편, 원료 처리 설비(30, 1000)에서 제조된 배합탄은 코크스 제조 설비(40, 50)로 공급될 수 있다. 코크스 제조 설비(40, 50)는 코크스 오븐(40) 및 건식 소화 챔버(50)를 포함할 수 있다. 배합탄은 코크스 오븐(40)에 장입되고, 고온으로 건류되어 적열 코크스로 제조될 수 있다. 제조된 적열 코크스는 건식 소화 챔버(50)로 공급되어 소화됨으로써, 코크스가 될 수 있다. 제조된 코크스는 용선 제조 설비 예컨대 고로 설비(60)에 장입되어 용선의 제조에 사용될 수 있다. 한편, 코크스 제조 설비(40, 50)에서 생성되는 코크스 오븐 가스는 가스 정제 설비(70)로 공급되어 정제된 후 코크스 제조 설비(40, 50) 및 고로 설비(60)로 공급되어 연료로 사용될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치의 측면도 및 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치(1000)를 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치(1000)는, 탄종별로 파쇄된 원료를 공급받아 이로부터 배합원료를 제조할 수 있고, 공급받은 원료의 입도를 정확하게 분석할 수 있고, 공급받을 후속 원료의 공급 조건을 조절할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치(1000)는, 원료(M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8)를 운반하기 위한 운반부(100), 원료로부터 소립자를 분류하고 소립자 보다 큰 대립자를 잔류시키기 위한 선별부(200), 대립자의 이미지를 획득하기 위해 운반부(100)를 향하도록 배치되는 촬영부(300), 및 촬영부(300)가 획득한 이미지로부터 원료의 입도 분포를 분석하기 위한 분석부(400)를 포함한다.
또한, 입도 관리 장치(1000)는, 분류되었던 소립자를 이미지를 획득한 대립자 상에 복귀시키기 위해, 선별부(200)와 연결되며, 운반부(100) 상에 배치되는 복귀부(500), 및 분석부(400)가 분석한 입도 분포를 이용하여, 운반부(100)로 공급할 후속 원료의 공급 조건을 조절하기 위한 관리부(600)를 포함할 수 있다. 이때, 공급 조건은 파쇄 조전일 수 있다
원료는 원료 파쇄 장치(30)에서 파쇄된 후 입도 관리 장치(1000)로 공급되는 원료로서, 예컨대 석탄일 수 있다. 원료는 복수의 입자로 이루어질 수 있다. 이때, 원료의 입자를 소립자 및 대립자로 구분할 수 있다.
구체적으로, 원료의 입자들 중에서, 0 초과 3mm 미만의 범위의 크기를 가지는 입자를 소립자로 하고, 3mm 이상의 범위의 크기를 가지는 입자를 대립자로 한다. 더욱 상세하게는, 대립자의 크기 범위는 3mm 이상 15mm 이하일 수 있다.
원료에는 소정량의 수분이 함유되며, 수분은 원료의 입자 간 응집을 유발할 수 있다. 입자의 크기가 0 초과 3mm 미만이면, 수분에 의해 활발하게 응집될 수 있다. 예컨대 3mm 미만의 크기를 가지는 복수개의 입자가 응집되어, 3mm 이상의 크기를 가지는 하나의 입자로 보일 수 있다. 따라서, 촬영된 이미지에서 입자의 크기가 왜곡될 수 있다.
또한, 원료의 색상은 대체로 검은색이며, 검은색은 빛을 흡수하는 특성이 있어서 입자 간 구분을 어렵게 한다. 이때, 입자의 크기가 3mm 미만이면, 촬영된 이미지에서 입자 간의 경계를 구분하기가 매우 어렵다. 3mm 미만의 크기를 가지는 복수개의 입자가 3mm 이상의 크기를 가지는 입자 주변에 위치하면, 3mm 이상의 크기를 가지는 입자가 실제 크기보다 커 보일 수 있다. 따라서, 촬영된 이미지에서 입자의 크기가 과장될 수 있다.
따라서, 원료를 촬영하였을 때, 원료의 입자의 크기를 과장하거나 왜곡할 수 있는 크기인 0 초과 3mm 미만의 크기를 가지는 입자를 소립자로 정의하고, 소립자를 대립자로부터 제거한 후, 소립자가 제거된 원료를 촬영함으로써, 촬영된 이미지에서 입자의 크기가 과장 및 왜곡되는 것을 방지할 수 있고, 입자의 크기가 명확하게 촬영된 선명한 이미지를 획득할 수 있다.
한편, 대립자의 크기 범위를 복수의 구간으로 세분화할 수 있다. 이때, 복수의 구간은 3mm 이상 5mm 미만의 제1 대립 구간, 5mm 이상 10mm 미만의 제2 대립 구간, 10mm 이상 15mm 이하의 제3 대립 구간을 포함할 수 있다. 이들 복수의 구간은 원료의 입도 분포를 분석하는 것에 활용될 수 있다.
운반부(100)는 원료를 운반 및 배합하기 위한 운반부(100)로서, 원료를 공급받는 호퍼(110), 및 호퍼(110)로부터 연속하여 배출되는 원료를 연속으로 운반하기 위한 벨트(121)를 가지는 운반기(120, 130)를 포함할 수 있다.
호퍼(110)는 원료 파쇄 장치(30)로부터 원료를 공급받아서 저장하고, 저장되는 원료를 미리 정해진 배출량으로 운반기(120)에 배출할 수 있다. 호퍼(110)는 복수의 종류의 원료를 각기 공급받기 위해 개수가 복수개일 수 있다. 여기서, 복수의 종류는 복수의 탄종을 의미할 수 있다. 또한, 호퍼(110)의 개수는 원료의 탄종 수와 동일할 수 있다. 예컨대 원료의 탄종의 수가 8 개이면, 복수개의 호퍼(110)의 개수도 8개일 수 있다. 이에, 복수개의 호퍼(110)는 서로 다른 탄종의 원료를 저장 및 배출할 수 있다. 예컨대 원료가 강점탄, 미점탄 등을 포함할 때에 강점탄을 저장하는 호퍼(110)와 미점탄을 저장하는 호퍼(110)는 서로 다른 호퍼(110)일 수 있다. 한편, 복수개의 호퍼(110) 중 적어도 하나의 호퍼(110)는 탄종이 자주 바뀌는 원료들을 전담하여서, 이들 원료를 번갈아서 저장할 수 있다. 한편, 원료가 하나의 탄종만 포함할 경우, 호퍼(110)의 개수도 하나일 수 있다.
복수개의 호퍼(110)는 후술하는 제2 운반기(130)의 폭방향의 양측에 배치되며, 제2 운반기(130)의 길이방향으로 나열될 수 있다. 이때, 폭방향 및 길이방향은 서로 교차될 수 있고, 각각 상하방향과 교차될 수 있다. 복수개의 호퍼(110)는 복수개의 원료 파쇄 장치(30)와 각각 연결될 수 있다.
각각의 호퍼(110)는 그 내부에 원료가 저장되는 저장공간을 가지며, 하부에 배출구가 형성될 수 있다. 또한, 각각의 호퍼(110)의 배출구에는 원료의 배출량을 조절하기 위한 피더(미도시)가 구비될 수 있다. 원료는 탄종마다 배출량이 다를 수 있고, 각각의 호퍼(110)는 해당 호퍼에 저장된 원료의 정해진 배출량에 따라, 각각이 구비하는 피더를 작동시켜 원료를 정해진 배출량으로 배출할 수 있다. 이때, 피더는 후술하는 제1 운반기(120)로 배출된 원료의 상부 표면이 평평할 수 있도록 원료를 배출할 수 있다. 한편, 원료의 상부 표면을 원료의 상부면이라고 지칭할 수도 있다.
운반기(120, 130)는 복수개의 호퍼(110)로부터 배출되는 원료를 각각 운반하면서 원료의 배출량을 계량(weighing)하고, 배출량이 계량된 원료를 정해진 배합비로 혼합할 수 있다. 또한, 운반기(120, 130)는 복수의 탄종의 원료를 정해진 배합비로 혼합하여 제조되는 배합원료 예컨대 배합탄을 코크스 오븐(40)으로 공급할 수 있다. 운반기(120, 130)를 연속 계량 피더(Continuous Weighing Feeder, CWF)라고 지칭할 수도 있다.
운반기(120, 130)는 복수개의 호퍼(110)와 코크스 오븐(40)을 연결하도록 설치될 수 있다. 또한, 운반기(120)는 각각의 호퍼(110)와 연결되는 복수개의 제1 운반기(120), 및 복수개의 제1 운반기(120)와 연결되는 제2 운반기(130)를 포함할 수 있다. 한편, 원료가 하나의 탄종만 포함하고, 호퍼(110)의 개수가 하나일 경우, 운반기(120)는 제1 운반기(120)만 포함할 수도 있다.
복수개의 제1 운반기(120)는 탄종별로 배출되는 원료를 각각 운반하면서 계량하는 역할을 한다. 복수개의 제1 운반기(120)의 개수는 복수개의 호퍼(110)의 개수와 동일할 수 있다. 복수개의 제1 운반기(120)는 각각이 운반 및 계량하고자 하는 원료가 저장된 호퍼(110) 하측에 각각 설치될 수 있다. 또한, 복수개의 제1 운반기(120)는 제2 운반기(130)를 향하여 연장될 수 있다. 이때, 복수개의 제1 운반기(120)가 연장되는 방향은 제2 운반기(130)의 폭방향과 나란한 방향일 수 있다.
제1 운반기(120)는 제1 운반기(120)가 연장된 방향으로 나열되는 복수개의 롤러(122), 및 제1 운반기(120)가 연장된 방향으로 주행이 가능하도록 복수개의 롤러(122)에 둘러감아 설치되는 벨트(121)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 운반기(120)는 벨트(121)로 배출되는 원료의 배출량을 계량하기 위해 호퍼(110)와 선별부(200)의 사이에서 벨트(121)와 연결되도록 설치되는 로드셀(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 배출량은 예컨대 원료가 시간당 배출되는 무게를 의미할 수 있다. 제1 운반기(120)는 로드셀에서 계량되는 원료의 배출량을 해당 원료의 미리 정해진 배출량과 대비하여 차이가 발생하면, 벨트(121)의 주행 속도를 조절하여, 제1 운반기(120)에서 제2 운반기(130)로의 원료의 공급 속도를 제어하여, 호퍼(110)의 원료 배출량을 조절하는 것과 동일한 효과를 가질 수 있다.
한편, 제1 운반기(120)는 로드셀에서 계량되는 원료의 배출량을 해당 원료의 미리 정해진 배출량과 대비하여 차이가 발생하면, 해당 원료가 저장된 호퍼(110)로 차이값을 전송할 수도 있고, 차이값을 전송받은 호퍼(110)는 배출구에 구비된 피더의 작동 조건을 제어하여 해당 원료를 배출량을 조절할 수도 있다.
벨트(121)가 주행하는 속도는 0.1 내지 0.15 m/s 의 범위의 속도일 수 있다. 이에, 벨트(121)가 원료를 0.1 내지 0.15 m/s 의 속도 범위로 운반할 수 있다. 이로부터 정해진 배출량의 원료를 호퍼(110)로부터 벨트(121)로 원활하게 배출할 수 있고, 촬영부(300)가 벨트(121) 상의 원료를 촬영하여 선명한 원료의 이미지를 획득할 수 있다. 즉, 벨트(121)가 0.15 m/s 보다 빠른 속도로 주행하면, 로드셀이 원료의 배출량을 정확하게 계량하기 어려울 수 있고, 촬영부(300)가 벨트(121) 상의 원료를 원활하게 촬영하기 어려울 수 있다. 또한, 벨트(121)가 0.1 m/s 보다 느린 속도로 주행하면, 호퍼(110)로부터 정해진 배출량으로 배출되는 원료가 벨트(121) 상에 누적되다가, 벨트(121)의 외측으로 넘칠 수 있다.
제2 운반기(130)는 배출량이 계량된 원료를 연속적으로 공급받아서 혼합하면서, 배합비율에 따라 균등 배합하는 역할을 한다. 또한, 제2 운반기(130)는 원료가 혼합되어 제조되는 배합탄을 코크스 오븐(40)으로 운반하는 역할을 한다. 제2 운반기(130)는 복수개의 제1 운반기(120)의 하측에 배치될 수 있다. 복수개의 제1 운반기(120) 각각의 끝단과 연결될 수 있다. 여기서, 연결된다는 것은 원료의 이동이 가능하다는 것을 의미한다. 즉, 복수개의 제1 운반기(120)의 각각의 끝단에서 낙하되는 원료의 낙하범위를 지나도록 제2 운반기(130)가 배치될 수 있다. 제2 운반기(130)는 복수개의 제1 운반기(120)가 나열된 방향으로 연장될 수 있고, 그 끝단이 코크스 오븐(40)과 연결될 수 있다.
제2 운반기(130)는 제1 운반기(120)의 구조가 유사하게 적용될 수 있다. 즉, 제2 운반기(130)는 제2 운반기(130)가 연장된 방향으로 나열되는 복수개의 제2 롤러(132)와, 복수개의 제2 롤러(132)에 주행 가능하게 설치되는 제2 벨트(131)를 포함할 수 있다. 한편, 제2 벨트(131)가 주행하는 속도는 벨트(121)가 주행하는 속도보다 크거나 같을 수 있다. 또한, 제2 벨트(131)의 폭은 벨트(121)의 폭보다 클 수 있다.
선별부(200)는 원료를 촬영하기 전에 원료로부터 소립자를 분류하고 소립자 보다 큰 대립자를 잔류시킬 수 있다. 즉, 선별부(200)가 소립자를 분류하고 대립자를 잔류시킴으로써, 소립자에 의해 촬영부(300)가 촬영하는 이미지가 과장 및 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 촬영부(300)가 원료의 고품질 이미지를 획득할 수 있다.
선별부(200)는 운반되는 원료와 접촉되거나, 운반되는 원료로부터 소정의 높이로 이격되도록 운반기(120, 130) 상에 배치될 수 있다. 이때, 구체적으로, 선별부(200)는 제1 운반기(120)의 상측에 배치될 수 있고, 제1 운반기(120) 상의 원료의 상부 표면과 접촉 또는 이격될 수 있다.
선별부(200)가 소립자를 분류하고 대립자를 잔류시키는 방식은 다양할 수 있다. 예컨대 선별부(200)는 흡입을 이용하여 원료의 상부 표면 상의 소립자를 원료로부터 분리하고 대립자를 원료의 상부 표면에 잔류시킬 수 있다. 이때, 분류는 제1 운반기(120) 상에서 원료로부터 분리되는 것을 의미하고, 잔류는 제1 운반기(120) 상에 잔류하는 것을 의미할 수 있다. 선별부(200)에 의해 원료의 상부 표면에서 원료로부터 소립자가 제거되어 선별부(200) 내로 회수될 수 있으며, 이에 의해, 원료의 상부 표면에 대립자가 잔류될 수 있다.
또한, 선별부(200)는 침하를 이용하여 원료의 상부 표면 상의 소립자를 대립자에 대하여 상대적으로 침하시키고 대립자를 원료의 상부 표면에 잔류시킬 수 있다. 또한, 선별부(200)는 낙석을 이용하여 원료의 상부 표면 상의 소립자를 원료의 상부 표면을 따라 굴러내리도록 하고 대립자를 원료의 상부 표면에 잔류시킬 수 있다.
이하에서는 선별부(200)가 흡입을 이용하여 대립자를 원료의 상부 표면에 잔류시키는 것을 기준으로, 본 발명의 실시 예를 설명한다.
한편, 선별부(200)는 복수개의 제1 운반기(120) 측에 배치될 수 있다. 이때, 선별부(200)의 개수는 하나 이상일 수 있다. 또한, 선별부(200)는 복수개의 제1 운반기(120) 중 선택된 하나 이상의 제1 운반기(120) 측에 배치될 수 있다. 예컨대 선별부(200)가 3 개이면, 3 개의 선별부(200)가 복수개의 제1 운반기(120) 중 선택된 3 개의 운반기(120) 측에 각각 배치될 수 있다. 또한, 선별부(200)의 개수가 하나이면, 복수개의 제1 운반기(120) 중 선택된 하나의 운반기(120) 측에 배치될 수 있다. 물론, 선별부(200)는 복수개의 제1 운반기(120)와 동일한 개수일 수도 있다.
선별부(200)를 배치할 제1 운반기(120)를 선택하는 기준은 다양할 수 있다. 예컨대 제1 운반기(120)가 운반하는 원료의 점결성을 기준으로 하여, 강점탄을 운반하는 제1 운반기(120)와 미점탄을 운반하는 제1 운반기(120)를 선택할 수 있고, 선택한 2 개의 제1 운반기(120) 상에 2 개의 선별부(200)를 각각 배치할 수 있다. 또한, 선별부(200)를 배치할 제1 운반기(120)를 선택하는 기준이 하나 이상일 수도 있다. 예컨대 원료의 점결성을 기준으로 하여, 2 개의 제1 운반기(120)를 선택하고, 원료의 탄종 변화 빈도를 기준으로 하여, 탄종이 자주 바뀌는 원료를 운반하는 제1 운반기(120)를 선택하여, 총 3 개의 제1 운반기(120)를 선택할 수도 있다.
한편, 선별부(200)는 이동식으로 설치될 수도 있다. 예컨대 크레인(미도시)이나, 레일(미도시) 등의 운반기를 복수개의 제1 운반기(120) 측에 설치하고, 선별부(200)를 운반기 상에 이동 가능하도록 설치할 수 있다. 이에, 제1 운반기(120)의 선택 기준이 변경되었을 때, 선별부(200)의 위치를 변경시킬 수 있다. 한편, 선별부(200)와 동일한 위치로 변경될 수 있도록, 촬영부(300) 및 복귀부(500)도 이동식으로 설치될 수 있다. 물론, 선별부(200)를 복수개의 제1 운반기(120)의 상측에 모두 배치시키고, 선택된 제1 운반기(120)의 상측에 배치된 선별부(200)만 선택적으로 작동시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 선별부의 개략도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 선별부의 작동을 설명하기 위한 사진이다. 여기서, 도 5의 "A"는 도 2에 표시된 "A" 부분을 통과하는 원료를 촬영한 사진이고, 도 5의 "B"는 도 2에 표시된 "B" 부분을 통과하는 원료를 촬영한 사진이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 선별부(200)는 흡입을 이용하여 원료의 상부 표면의 소립자를 흡입할 수 있도록 형성되는 선별부(200)로서, 소립자를 흡입하도록 운반기(100)를 향하는 면이 개구되는 흡입기(210), 흡입기(210)를 복귀부(500)에 연결시키기 위한 흡입관(230), 및 흡입기(210)와 연결되는 흡입 펌프(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 선별부(200)는 원료로부터 소립자를 흡입하기 위한 복수개의 개구(H)가 형성된 시브(sieve)(220)를 더 포함할 수도 있다.
흡입기(210)는 소립자를 흡입하기 위한 부압을 형성할 수 있도록 하는 흡입 공간을 원료의 상부 표면 상에 제공해주기 위한 흡입기(210)로서, 제1 운반기(120)의 벨트(121)로부터 상방으로 이격되고, 호퍼(110)와 촬영부(300) 사이에 배치될 수 있다. 흡입기(210)는 원료를 운반하는 벨트(121)의 폭의 10% 내지 90% 사이에서 벨트(121)의 폭방향으로 연속하여 위치할 수 있다. 즉, 흡입기(210)는 벨트(121)의 폭방향으로 벨트(121)의 양측 에지로부터 이격되며, 벨트(121)의 양측 에지 사이에서 벨트(121)를 폭방향으로 가로지르도록 연장될 수 있다. 이로부터, 흡입기(210) 내로 벨트(121)의 양측 에지 부근에 존재하는 외부 공기가 불필요하게 유입되는 것을 억제할 수 있다.
흡입관(230)은 흡입기(210)로 흡입된 원료의 소립자를 복귀부(500)로 유입시키는 역할을 한다. 흡입관(230)은 일단이 흡입기(210)의 상부와 연결되고, 타단이 복귀부(500)와 연결될 수 있다. 또한, 흡입관(230)의 일측에는 흡입 펌프(240)가 장착될 수 있다.
흡입 펌프(240)는 흡입관(230)을 통하여 흡입기(210)의 내부에 부압을 형성하기 위한 흡입 펌프(240)로서, 대기압보다 낮은 소정의 압력으로 흡입관(230)의 내부에 부압을 형성하여, 흡입기(210)의 내부에 부압을 형성할 수 있다. 또한, 흡입 펌프(240)는 흡입관(230)의 일단으로부터 타단으로 소립자를 이송시키기 위한 흐름을 흡입관(230)의 내부에 형성할 수 있다. 이에, 흡입기(210)로 흡입된 소립자가 흡입관(230)을 통과하여 복귀부(500)로 유입될 수 있다.
시브(220)는 흡입기(210)의 하부의 개구에 장착될 수 있다. 시브(220)는 복수개의 개구(H)를 가질 수 있고, 개구(H)의 크기(D)는 0 초과 3mm 미만의 범위를 가질 수 있다. 이에, 0 초과 3mm 미만의 범위의 크기를 가지는 소립자는 시브(220)의 개구(H)를 통과하여 흡입기(210)의 내부로 흡입될 수 있고, 그보다 큰 대립자는 시브(200)에 의해 필터링되어 원료의 상부 표면에 잔류될 수 있다. 한편, 시브(220)는 원료를 운반하는 벨트(121)의 폭의 10% 내지 90% 사이에서 벨트(121)의 폭방향으로 연속하여 위치할 수 있다.
선별부(200)가 시브(220)를 포함하지 않을 경우에는, 흡입 펌프(240)로 흡입기(210) 내의 부압의 크기를 조절하여, 원료의 상부 표면에서 소립자만 흡입되고, 대립자는 잔류할수 있도록 할 수 있다.
한편, 시브(220)의 표면에 원료의 입자가 부착되어 개구(H)가 막히는 것을 방지할 수 있도록 시브(220)를 진동시키거나, 시브(220)의 표면에 윤활 작용을 위한 수분을 공급해 줄 수도 있다.
도 5를 참조하면, 선별부(200)의 하측을 통과하기 전에, 원료의 상부 표면을 촬영한 이미지(A)을 보면, 소립자에 의해 입자 간 경계를 명확하게 구분하기가 어려운 것을 확인할 수 있다. 또한, 선별부(200)의 하측을 통과한 이후, 원료의 상부 표면을 촬영한 이미지(B)를 보면, 소립자가 원료의 상부 표면에서 제거됨으로써 이미지(B) 상에서 입자 간의 경계가 명확하게 구분되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 선별부(200)는 원료를 촬영하기 전에 원료의 상부 표면 상에서 대립자를 노출시킴으로써, 분석부(400)가 촬영된 원료의 상부 표면의 이미지 내에서 원료의 개별 입자들을 쉽게 파악할 수 있도록 한다.
이하에서는 선별부(200)가 침하를 이용하여 대립자를 원료의 상부 표면에 잔류시키는 것을 기준으로, 본 발명의 실시 예의 변형 예를 설명한다.
본 발명의 변형 예에서는 선별부(200)가 원료의 상부 표면에서 소립자를 대립자에 대해 상대적으로 침하시키기 위한 제1 선별기(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 선별기는 제1 운반기(120)의 폭을 따라 이격배치되는 복수개의 갈고리 부재를 포함할 수 있다. 복수개의 갈고리 부재는 구부러진 부위가 하방을 향해 배치되며, 원료의 상부 표면에서 원료 내로 소정 깊이 삽입될 수 있다. 복수개의 갈고리 부재 사이에 고랑(furrow)이 형성될 수 있다. 이때, 고랑의 상부에는 대립자가 안착될 수 있고, 고랑과 고랑의 사이에는 소립자가 모일 수 있다. 예컨대 소립자는 인접하는 갈고리 부재들 사이로 빠져나가며 일부는 고랑과 고랑 사이로 신속히 모일 수 있고, 나머지는 고랑의 하부를 형성할 수 있다. 이때, 대립자는 인접하는 갈고리 부재들의 사이로 신속히 빠져나가지 못하고, 갈고리 부재의 표면을 따라서 소정 높이만큼 상승되었다가 자중에 의해 낙하되며 일부는 고랑과 고랑 사이에서 소립자들 상에 안착될 수 있고, 나머지는 고랑의 상부를 형성할 수 있다.
이로부터 소립자는 대립자에 비하여 상대적으로 낮은 높이로 침하될 수 있고, 대립자는 소립자보다 높은 높이로 부상될 수 있다.
이하에서는 선별부(200)가 낙석을 이용하여 대립자를 원료의 상부 표면에 잔류시키는 것을 기준으로, 본 발명의 실시 예의 다른 변형 예를 설명한다.
본 발명의 다른 변형 예에서는 선별부(200)가 원료의 상부 표면을 따라서 소립자를 굴러내리면서 대립자로부터 이격시키기 위한 제2 선별기(미도시)를 포함할 수 있다. 제2 선별기는 경사면 형성기를 포함할 수 있다. 경사면 형성기는 호퍼(110) 측에서 제1 운반기(120)의 하부에 배치되며, 제1 운반기(120)의 벨트(121)의 하면을 폭방향으로 경사지게 받쳐줄 수 있다. 이에, 제2 선별기가 위치되는 영역에서 원료가 벨트(121) 상에 폭방향으로 소정 각도 경사지게 안착될 수 있고, 이에, 원료의 상부 표면이 폭방향으로 경사지게 되어 경사면이 형성될 수 있다. 이 경우, 벨트(120)가 진행하는 동안 상대적으로 무게가 가벼운 소립자는 경사면을 따라 굴러내려서 대립자로부터 이탈될 수 있고, 상대적으로 무게가 무거운 대립자는 경사면 상에서 위치가 유지될 수 있다. 즉, 원료의 상부 표면에서 소립자의 낙석이 발생됨에 의해, 소립자가 원료의 상부 표면의 경사면 상에서 이탈되면서 대립자로부터 이격될 수 있고, 대립자는 원료의 상부 표면에 잔류될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시 예를 이어서 설명한다.
도 2를 참조하면, 촬영부(300)는 원료의 상부 표면의 이미지 구체적으로, 원료의 상부 표면의 대립자의 의미지를 획득할 수 있다. 또한, 촬영부(300)는 소립자가 제거된 원료의 상부 표면을 연속으로 혹은 주기적으로 촬영하여 대립자의 이미지를 획득할 수 있고, 획득한 대립자의 이미지를 분석부(400)로 전송할 수 있다.
촬영부(300)는 원료를 촬영하여 3mm 이상의 대립자를 구분할 수 있는 수준의 해상도를 가지는 범주 내에서 선택되는 다양한 종류의 카메라를 포함할 수 있다. 촬영부(300)는 운반부(100)를 향하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 촬영부(300)는 복수개의 제1 운반기(120) 측에 배치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 촬영부(300)는 복수개의 제1 운반기(120) 중에서 선별부(200)가 배치된 제1 운반기(120)의 상측에서 해당 제1 운반기를 향하여 배치될 수 있다. 또한, 촬영부(300)는 벨트(121)가 원료를 운반하는 방향을 기준으로 선별부(200)의 하류 측을 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 촬영부(300)는 선별부(200)로부터 원료가 이동되는 방향으로 이격될 수 있다. 한편, 촬영부(300)의 촬영 영역은 원료를 운반하는 벨트(121)의 전체 폭을 포함할 수 있다. 이에, 촬영부(300)는 촬영부(300)의 하측을 통과하며 벨트(121)에 의해 운반되는 원료를 벨트(121)의 폭방향으로 빠짐없이 촬영할 수 있고, 원료의 상부 표면의 이미지 예컨대 소립자가 분리된 대립자의 이미지를 획득할 수 있다.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 분석부를 설명하기 위한 사진 및 그래프이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 분석부(400)는 촬영부(300)가 촬영한 이미지에서 개별 대립자들을 식별하여 입도 분포를 분석하며, 분석된 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구할 수 있다. 또한, 분석부(400)는 촬영부(300) 및 관리부(600)와 연결될 수 있다.
분석부(400)는 식별된 대립자들의 면적을 도출하고, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하고, 각기 구분된 대립자별로 획득된 이미지 상의 총 면적비를 구할 수 있다. 이때, 분석부(400)는 인공지능을 사용할 수 있다.
예컨대 분석부(400)는 인공지능(AI)으로 딥 러닝(Deep Learning) 알고리즘을 사용할 수 있고, 그중에서 U-Net 알고리즘을 사용할 수 있다. 이때, U-Net 알고리즘은 이미지를 처리하기 위해 사용할 딥 러닝 알고리즘의 일 예시로서, 알고리즘의 종류를 한정하기 위한 것이 아니다. 즉, 분석부(400)는 sematic segmentation 기법을 적용할 수 있는 것을 만족하는 범주 내에서, FCN, DeepLab V3(+), Atrous Convolution, spatial pyramid pooling, encoder-decoder, depthwise separable convolution 등의 다양한 알고리즘을 사용할 수 있다.
물론, 분석부(400)는 인공지능(AI) 기반의 이미지 분석 기법 외에 Entropy, Entrance Surface Dose, Mutual information 등의 이미지 분석 기법을 이용할 수도 있다. 또한, 분석부(400)는 Entropy, Entrance Surface Dose, Mutual information등의 이미지 분석 기법을 인공지능(AI) 기반의 이미지 분석 기법과 함께 이용할 수도 있다.
또한, 분석부(400)는, 인공지능이 미리 학습한 데이터를 기반으로 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하여, 각기 구분된 대립자별 무게비를 대립자의 입도 분포로 분석할 수 있다. 또한, 분석부(400)는 대립자별 무게비를 이용하여, 분리되었던 소립자의 무게비를 구하고, 대립자별 무게비와 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구할 수 있다.
예컨대 도 6의 (b)에는 분석부(400)에 의해 구해진 원료 전체의 입도 분포를 예시적으로 그래프로 도시하였다. 그래프의 가로축은 원료의 입자의 상대 입도를 나타낸다. 1은 원료의 입도 중 가장 작은 입도에 해당하고, 1000은 원료의 입도 중 가장 큰 입도에 해당한다. 그래프의 왼쪽 세로축은 막대 그래프와 대응하며, 원료의 입도별 중량분포를 나타낸다. 그래프의 오른쪽 세로축은 선 그래프와 대응하며 원료의 입도별 중량분포의 누적분율을 나타낸다. 한편, 그래프에서 나타난 것처럼 원료의 입자의 입도 분포는 정규 분포 특성을 가질 수 있다.
도 6의 (b)에 도시된 것처럼 분석부(400)는 인공지능이 미리 학습한 데이터를 기반으로, 촬영부(300)에서 촬영된 이미지로부터 원료 전체의 입도 분포를 구할 수 있다. 즉, 분석부(400)가 구하는 원료의 입도 분포는 원료의 크기별 무게의 분포일 수 있다. 한편, 설명의 중복을 피하기 위해, 분석부(400)가 원료 전체의 입도 분포를 구하는 구체적인 방식은 이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 방법을 설명하면서 상세하게 설명하기로 한다.
한편, 분석부(400)는, 각기 구분된 대립자를 크기에 따라 복수의 그룹으로 구분하여 그룹별 대립자의 무게비를 대립자의 입도 분포로 분석하고, 그룹별 대립자의 무게비와 상기 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구할 수도 있다. 또한, 분석부(400)는, 복수의 원료가 가지는 파쇄 특성을 이용하여, 선택된 제1 운반기(120)로 운반되는 원료로부터 구해진 입도 분포를 복수의 원료 전체에 적용할 수도 있다. 이에 대한 설명은 이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 방법을 설명할 때 상세하게 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 복귀부(500)는 이미지를 획득한 대립자 상에 소립자를 복귀시키기 위한 역할을 한다. 즉, 복귀부(500)는 원료가 운반되는 방향을 기준으로, 촬영부(300)의 상류 측에서 원료로부터 선별부(200)로 흡입되는 소립자를 전달받아서 촬영부(300)의 하류 측에서 원료의 대립자 상에 복귀시킬 수 있다.
즉, 복귀부(500)는 원료를 촬영하기 전에 원료로부터 분류된 소립자를 원료의 촬영 후에 원료 상에 복귀시킴으로써, 배합원료의 제조를 위해 제2 운반기(130) 상으로 공급되는 원료의 전체 공급량이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
복귀부(500)는 운반부(100) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로 복귀부(500)는 복수개의 제1 운반기(120) 중 선별부(200)가 배치되는 제1 운반기(120) 상에 배치될 수 있다. 복귀부(500)의 개수는 복수개일 수 있다. 이때, 복귀부(500)의 개수와 선별부(200)의 개수는 동일할 수 있다. 복귀부(500)는 선별부(200)와 연결될 수 있다. 이때, 복귀부(500)는 유입구가 선별부(200)와 연결되고, 배출구가 원료가 운반되는 방향을 기준으로 촬영부(300)의 하류 측에 배치될 수 있다. 여기서, 유입구는 원료가 먼저 통과하는 개구이고, 배출구는 원료가 나중에 통과하는 개구일 수 있다. 복귀부(500)의 유입구는 선별부(200)의 흡입관(230)과 연결될 수 있다. 또한, 복귀부(500)의 배출구는 복귀부(500)가 배치된 제1 운반기(120)의 끝단 측에서 하방으로 개방될 수 있다. 소립자는 선별부(200)로부터 복귀부(500)의 유입구로 유입되고, 복귀부(500)의 유입구와 배출구를 연결하는 통로를 통과하여, 복귀부(500)의 배출구로부터 배출되어 원료의 대립자 상에 복귀될 수 있다.
관리부(600)는 분석부(400)가 분석한 입도 분포를 이용하여, 운반부(100)로 공급할 후속 원료의 공급조건을 조절할 수 있다. 관리부(600)는 분석부(400) 및 원료 파쇄 장치(30)의 제어기와 연결될 수 있다.
즉, 관리부(600)는 분석부(400)로부터 분석 결과를 입력받고, 분석부(400)가 분석한 원료 전체의 입도 분포를 미리 설정된 기준 입도 분포와 대비하고, 대비 결과에 따라 원료 파쇄 장치(30)의 제어기를 제어하여, 운반부로 공급할 후속 원료의 파쇄 조건을 제어하여, 후속 원료의 품질을 관리할 수 있다.
관리부(600)는 분석부(400)가 분석한 입도 분포가 미리 설정된 기준 입도 분포와 적어도 일부가 상이하면, 운반부(100)로 공급할 후속 원료의 공급 조건으로서 원료의 파쇄 조건을 조절할 수 있다. 예컨대 분석부(400)가 분석한 입도 분포에서, 소립자의 입도 분포가 소립자에 대한 기준 입도 분포보다 크면, 후속 원료의 파쇄 시에 소립자의 양을 감소시키고 대립자의 양을 증가시키기 위해, 원료의 파쇄 조건으로서, 해머와 반발판 사이의 간격 조건을 소정 간격 증가시키도록 조절할 수 있다. 또한, 관리부(600)는 조절한 원료의 파쇄 조건을 원료 파쇄 장치(30)의 제어기로 전송할 수 있다. 이에, 원료 파쇄 장치(30)는 전송받은 원료의 파쇄 조건에 따라 제어기를 작동시켜 해머와 반발판 사이의 간격을 소정 간격 증가시켜, 파쇄되는 원료에서 소립자의 양을 감소시키고, 대립자의 양을 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 방법을 상세하게 설명한다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 장치의 전술한 설명과 중복되는 내용은 간단하게 설명하거나, 그 설명을 생략한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 방법의 순서도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 방법은, 원료를 마련하는 과정(S100), 마련되는 원료를 운반하는 과정(S200), 운반되는 원료를 소립자와 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정(S300), 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정(S400), 촬영된 이미지로부터 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정(S500), 및 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정(S600)을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 방법은, 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정 이후에, 구해진 원료의 입도 분포를 후속 원료를 마련하는 과정에 활용하는 과정(S700)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 입도 관리 방법은 원료의 입도 분포를 정확하게 분석하고 관리할 수 있다. 따라서, 원료로부터 제조되는 배합원료의 배합비를 정해진 배합비로 정확하게 맞춰줄 수 있다. 나아가, 배합원료로부터 제조되는 코크스의 품질 편차를 최소화할 수 있다.
원료는 코크스를 제조하기 위한 석탄일 수 있다. 또한, 원료는 복수일 수 있다. 복수의 원료는 탄종이 상이할 수 있다.
우선, 원료를 마련하는 과정(S100)을 수행한다. 원료를 마련하는 과정(S100)은 하드그로브지수(HGI)가 상이한 복수의 원료를 마련하는 과정을 포함할 수 있다. 여기서, 하드그로브지수는 석탄의 파쇄성의 좋고 나쁨을 나타내는 지수일 수 있다. 예컨대 하드그로브지수는 수치로 표현될 수 있고, 수치가 클수록 파쇄성이 좋을 수 있다. 원료를 동일 조건으로 파쇄하였을 때, 하드그로브지수의 수치가 클수록 원료가 더 잘 파쇄되어서 소립자가 더 많이 생성될 수 있다. 원료는 탄종마다 하드그로브지수가 다를 수 있다. 즉, 하드그로브지수가 상이한 복수의 원료는 탄종이 상이한 복수의 원료를 의미할 수 있다. 복수의 원료는 야드(20)에 야적될 수 있다.
또한, 원료를 마련하는 과정(S100)은 복수의 원료를 탄종별로 파쇄하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 야드(20)에 탄종별로 야적된 원료를 원료 파쇄 장치(30)로 공급하여 파쇄할 수 있다. 구체적으로, 복수의 원료를 탄종별로 번갈아서 원료 파쇄 장치(30)로 공급하여 원료를 탄종별로 번갈아서 파쇄할 수 있고, 번갈아서 파쇄되는 복수의 원료를 입도 관리 장치(1000)로 공급하여 복수개의 호퍼(110)에 탄종별로 수용할 수 있다.
이후, 마련되는 원료를 운반하는 과정(S200)을 수행한다. 이때, 마련되는 원료를 운반하는 과정(S200)은, 마련되는 복수의 원료를 각각 운반하는 과정과, 각각 운반되는 복수의 원료를 혼합하여 운반하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 복수개의 호퍼(110)로부터 복수개의 제1 운반기(120)로 복수의 원료를 탄종별로 각각 배출하면서, 복수개의 제1 운반기(120)로 복수의 원료를 탄종별로 각각 운반할 수 있다.
이때, 복수의 원료를 복수개의 제1 운반기(120)로 배출할 때, 각각이 배출되는 제1 운반기(120) 상에서 각각의 원료의 상부 표면이 평평하도록 하여 복수의 원료를 복수개의 제1 운반기(120)에 배출할 수 있다.
또한, 배출되는 복수의 원료를 복수개의 제1 운반기(120)로 각각 운반할 때, 운반되는 원료를 계량하여 원료의 배출량을 측정하고, 측정되는 배출량을 각 원료의 정해진 배출량과 대비하여, 대비 결과에 따라 제1 운반기(120)가 원료를 운반하는 속도를 조절하거나, 호퍼(110)가 원료를 배출하는 속도를 조절할 수 있다.
또한, 복수개의 제1 운반기(120)로 복수의 원료 각각을 0.1 내지 0.15 m/s 의 범위의 속도로 운반할 수 있다. 원료의 운반 속도가 0.1 m/s 보다 작으면, 해당 원료의 정해진 배출량만큼 원료를 제1 운반기(120)에 배출시키기 어려울 수 있다. 또한, 원료의 운반 속도가 0.15 m/s 보다 크면, 운반중인 원료를 촬영하였을 때 선명한 이미지를 획득하기가 어려울 수 있다. 이에, 후속하는 과정 중 이미지를 획득하는 과정(S400)을 원활하게 수행하기 어려울 수 있다.
이후, 복수개의 제1 운반기(120)로부터 제2 운반기(130)로 복수의 원료를 배출하며, 제2 운반기(130) 상에서 복수의 원료를 미리 정해진 배합비로 혼합하여 배합원료 예컨대 배합탄을 제조할 수 있고, 제조되는 배합원료를 제2 운반기(130)로 계속하여 운반하여 코크스 오븐(40)으로 공급할 수 있다. 한편, 마련되는 원료를 운반하는 과정을 수행하면서, 원료를 마련하는 과정을 반복하여 수행하여서 복수개의 호퍼(110)에 원료를 보충하여 줄 수 있다.
마련되는 원료를 운반하는 과정(S200)을 수행하는 동안, 운반되는 복수의 원료 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원료에 대해, 운반되는 원료를 소립자와 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정(S300)과, 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정(S400)과, 촬영된 이미지로부터 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정(S500), 및 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정(S600)을 수행할 수 있다.
원료를 선택할 때, 원료의 특성 중 점결성에 따라, 강점탄, 미점탄 및 비점탄을 선택할 수 있다. 또한, 교체 빈도가 높은 탄종의 원료를 선택할 수 있다. 즉, 원료를 선택하는 기준이 다양할 수 있고, 선택되는 원료의 개수도 다양할 수 있다. 물론, 복수의 원료를 전부 선택할 수도 있다.
이하, 하나의 원료를 선택하는 경우를 기준으로 하여, 본 발명의 실시 예를 이어서 설명한다. 물론, 이하에서 설명되는 내용은 선택된 원료의 개수가 2개 이상의 복수개일 경우와, 모든 원료가 선택된 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.
마련되는 원료를 운반하는 과정을 수행하는 동안, 운반되는 원료를 소립자와 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정(S300)을 수행한다. 이때, 운반되는 원료를 소립자와 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정(S300)은, 원료의 상부 표면에서 소립자를 흡입하고 대립자를 잔류시키는 과정을 포함할 수 있다. 이 과정은 제1 운반기(120) 상에서 제1 운반기(120)를 따라 운반되는 원료를 대상으로 수행될 수 있다. 즉, 제1 운반기(120) 상에 준비된 선별부(200)를 작동시켜 원료의 상부 표면에서 소립자를 흡입하고, 대립자를 잔류시킬 수 있다.
이때, 소립자는 0 초과 3 mm 미만의 크기를 가지는 입자일 수 있다. 대립자는 3 mm 이상의 크기를 가지는 입자일 수 있다. 구체적으로 대립자는 3 mm 이상 15 mm 이하의 크기를 가지는 입자일 수 있다. 소립자와 대립자를 구분하는 크기의 기준은 촬영부(300)의 촬영 성능 예컨대 분해능에 따라 정할 수 있다. 예컨대 원료를 촬영하였을 때, 촬영된 원료의 입자들 중에서 촬영부(300)가 별개의 입자로 구분할 수 있는 최소의 입자를 선택하여 그 크기를 소립자와 대립자를 구분하는 크기의 기준으로 할 수 있다.
즉, 촬영부(300)가 개별 입자로 구분하기 어려운 크기의 소립자를 원료의 상부 표면에서 흡입하여 제거하고 대립자를 잔류시킴으로써, 후속하는 과정인 이미지를 획득하는 과정에서 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
예컨대 도 5의 "A" 사진은 소립자를 원료 상부의 표면에서 제거하지 않았을 때의 원료의 상부 표면의 사진이다. 또한, 도 5의 "B" 사진은 소립자를 원료 상부의 표면에서 제거하고 나서, 잔류하는 대립자를 촬영한 사진이다. 두 사진을 대비하면 소립자를 제거함으로써 원료의 상부 표면의 선명한 이미지를 얻을 수 있는 것을 명확하게 확인할 수 있다.
운반되는 원료를 소립자와 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정을 수행하며, 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정(S400)을 수행한다. 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정(S400)은, 제1 운반기(120) 상의 선별부(200)의 하류 측에서, 촬영부(300)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 이 과정은, 원료의 상부 표면에서 소립자가 분리된 대립자를 촬영하여 대립자의 이미지를 획득하는 과정을 포함할 수 있다. 또한, 이 과정 이후에, 분리되었던 소립자를 원료의 상부 표면의 대립자 상에 배출하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 원료가 제1 운반기(120)를 따라 운반되어, 선별부(200)를 통과하여 상부 표면의 소립자가 제거되면, 소립자가 제거된 원료의 상부 표면을 촬영부(300)로 촬영하고, 대립자의 이미지를 획득할 수 있다. 이후, 원료가 제1 운반기(120)를 따라 계속하여 운반되어 촬영부(300)를 통과한 다음에, 원료의 상부 표면의 해당 부위에 소립자를 배출할 수 있다. 이 과정은, 선별부(200)와 연결된 복귀부(500)를 작동시켜서, 선별부(200)로 흡입되었던 소립자를 원료가 운반되는 속도와 동일하거나 유사한 속도로 복귀부(500)를 따라 이동시킨 후, 촬영부(300)의 하류 측에서 원료의 상부 표면에 배출시키는 방식으로 수행될 수 있다. 물론, 흡입되었던 소립자를 제2 이송기(130) 상으로 배출하여 원료에 복귀시킬 수도 있다. 이 과정에 의해, 흡입되는 소립자에 의해 원료로부터 제조되는 배합원료의 배합비가 달라지는 것을 방지할 수 있다. 한편, 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정은 연속적으로 수행되거나 소정의 주기로 주기적으로 수행될 수 있고, 그에 따라, 후속하는 과정들도 연속적으로 수행되거나 주기적으로 수행될 수 있다.
대립자를 촬영하여 이미지를 획득하면, 촬영된 이미지 예컨대 대립자의 이미지로부터 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정(S500)을 수행한다. 이 과정은, 대립자의 이미지로부터 대립자들의 면적을 도출하고, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정, 각기 구분된 대립자별로 촬영된 이미지 상의 총 면적비를 구하는 과정, 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 이들 과정은 분석부(400)에서 수행될 수 있다.
대립자의 이미지로부터 대립자들의 면적을 도출하고, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정을 수행할 수 있다. 우선, 대립자의 이미지에서 대립자들을 각기 식별할 수 있다. 이때, 예컨대 인공지능(AI) 기반의 이미지 분석 기법을 이용하여 대립자의 이미지를 구분화(segmentation)하여 대립자의 이미지에서 대립자들을 별개의 입자로 각기 명확하게 식별할 수 있다(도 6의 (a) 참조).
이미지 분석 기법으로 U-Net 알고리즘을 사용할 수 있다. 물론, 이미지 분석 기법의 종류는 다양할 수 있다. 또한, 인공지능 기반의 이미지 분석 기법이 아니더라도 예컨대 Entropy, Entrance Surface Dose, Mutual information 등의 다양한 이미지 분석 기법을 이용할 수도 있다.
이후, 대립자의 이미지에서 대립자들이 별개의 입자로 명확하게 식별되면, 식별된 대립자들의 면적을 각각 도출할 수 있다. 즉, 대립자의 이미지에서 식별된 각 대립자가 차지하는 픽셀의 면적을 각 대립자의 면적으로 도출할 수 있다. 물론, 대립자의 면적을 도출하는 방식은 다양할 수 있다.
이후, 식별된 대립자들의 면적이 각각 도출되면, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분할 수 있다. 예컨대 식별된 대립자를 면적별로 서로 다른 크기로 구분하여, 1 부터 k 번까지의 대립자로 구분할 수 있다. 한편, 대립자를 면적별로 서로 다른 크기로 구분하였기 때문에, 1 번 대립자의 개수가 하나 이상일 수도 있고, k 번 대립자의 개수가 하나 이상일 수도 있고, 1 번과 k 번 사이에 위치하는 적어도 하나 이상의 대립자의 개수가 하나 이상일 수도 있다. 물론, 1 부터 k 번까지의 대립자 중에서 개수가 하나인 대립자가 있을 수도 있다.
한편, 식별된 대립자들의 면적을 각각 도출하고, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정은, 각기 구분된 대립자를 크기에 따라 복수의 그룹으로 구분하는 과정을 더 포함할 수도 있다. 이를 아래에서 예시적으로 설명한다.
예컨대 식별된 대립자들의 면적을 각각 도출한 이후에, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 것에 의해, 대립자의 이미지에서 1 부터 k 번까지의 대립자가 식별되었을 때, 식별된 대립자들의 면적(㎜2)이 3×3 내지 15×15의 크기 범위 내에 포함되면, 식별된 대립자들을 3×3 이상 5×5 미만의 제1 그룹, 5×5 이상 10×10 미만의 제2 그룹, 및 10×10이상 15×15이하의 제3 그룹으로 구분할 수 있다. 이때, 제1 그룹에 1 부터 i 번까지 식별된 대립자가 포함되고, 제2 그룹에 i+1 부터 j 번까지 식별된 대립자가 포함되고, 제3 그룹에 j+1 부터 k 번까지 식별된 대립자가 포함될 수 있다.
이러한 경우에, 후속하는 과정들 예컨대 각기 구분된 대립자별로 촬영된 이미지 상의 총 면적비를 구하는 과정과 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하는 과정은 각기 구분된 그룹에 대해 수행될 수 있다. 또한, 이와 마찬가지로, 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정과, 구해진 원료의 입도 분포를 후속 원료를 마련하는 과정에 활용하는 과정도 각기 구분된 그룹에 대해 수행될 수 있다.
한편, 이하에서는 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정이, 각기 구분된 대립자를 크기에 따라 복수의 그룹으로 구분하는 과정을 포함하지 않는 경우를 기준으로 하여, 본 발명의 실시 예를 이어서 설명한다. 물론, 이하에서 설명되는 내용은 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정이, 각기 구분된 대립자를 크기에 따라 복수의 그룹으로 구분하는 과정을 포함하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.
상술한 과정에 의해 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하면, 각기 구분된 대립자별로, 촬영된 이미지(즉, 대립자의 이미지) 상의 총 면적비를 구할 수 있다. 우선, 대립자의 이미지의 전체면적을 구할 수 있다. 이때, 대립자의 이미지 전체의 픽셀 면적을 대립자의 이미지의 전체 면적으로 구할 수 있다. 이후, 1 번 대립자가 혹은 1 번 대립자들이 대립자의 이미지에서 차치하는 총 면적을 구할 수 있다. 이때, 1 번 대립자가 혹은 1 번 대립자들이 대립자의 이미지에서 차치하는 픽셀의 면적을 총 면적으로 구할 수 있다. 다음으로, 동일한 방식으로 2 번 대립자부터 k 번 대립자에 이르기까지, 각 번호의 대립자가 혹은 각 번호의 대립자들이 대립자의 이미지에서 차치하는 총 면적을 구한다. 이후, 대립자의 이미지의 전체 면적에 대한, 각 번호의 대립자 혹은 각 번호의 대립자들이 대립자의 이미지에서 차지하는 총 면적의 비를 각각 구하여, 각기 구분된 대립자별로 촬영된 이미지(대립자의 이미지) 상의 총 면적비를 구할 수 있다.
대립자별 촬영된 이미지 상의 총 면적비를 구하면, 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환할 수 있다. 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하는 과정은, 인공지능이 미리 학습한 데이터를 기반으로 생성된 원료의 입도 분포 모델을 이용하여, 대립자별로 구해진 총 면적비에 따른 각기 구분된 대립자별 무게비를 예측하고, 대립자별로 구해진 총 면적비를 대립자별로 예측된 무게비로 대체하는 과정을 포함할 수 있다.
원료의 입도 분포 모델은 대립자의 이미지 상에서 면적별로 서로 다른 크기로 구분된 대립자들의 면적비를 알 때 이로부터 대립자들의 무게비를 예측할 수 있도록 구축된 수학적 및 통계적 모델로서, 학습 데이터를 기반으로 인공지능에 의해 구축된 모델일 수 있다. 또한, 학습 데이터는 제철조업의 실적정보로부터 도출되는 조업 데이터, 석탄을 이용한 파쇄 실험으로 마련되는 실험 데이터 등을 포함할 수 있다. 여기서, 조업 데이터 및 실험 데이터는 파쇄된 석탄의 사진과 같은 비정형 데이터와, 사진과 매칭되는 석탄의 파쇄 입도, 파쇄된 석탄의 입도별 무게, 석탄의 하드그로브지수 등과 같은 정형 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 학습 데이터는 인공지능에 딥 러닝 방식으로 학습될 수 있다. 물론, 학습 데이터를 인공지능에 학습시키는 방식과 학습에 사용되는 구체적인 알고리즘은 다양할 수 있다.
즉, 1 부터 k 번까지의 대립자별 총 면적비를 원료의 입도 분포 모델에 입력하여, 이로부터 1 부터 k 번까지의 대립자별 총 무게비를 예측하여 출력할 수 있다. 예컨대 대립자의 이미지의 전체면적에 대한, 1 번 대립자의 면적비율이 A1 % 이고, 2 번 대립자의 면적비율이 A2 % 이고, K 번 대립자의 면적비율 AK % 일 때, 이들 면적비를 원료의 입도 분포 모델에 입력할 수 있다. 또한, 이로부터 원료의 전체무게에 대한, 1 번 대립자의 무게비율을 B1 wt% 로 예측할 수 있고, 2 번 대립자의 무게비율을 B2 wt% 로 예측할 수 있고, K 번 대립자의 무게비율을 BK wt% 로 예측할 수 있고, 예측된 무게비를 출력할 수 있다. 이후, 대립자별로 구해진 총 면적비를 대립자별로 예측된 무게비로 대체할 수 있다. 이들 과정을 거쳐서, 원료에 대해 각기 구분된 대립자별로 예측된 무게비를 대립자의 입도 분포로서 분석할 수 있다.
대립자의 입도 분포를 분석하여, 면적별로 서로 다른 크기로 각기 구분된 대립자별로, 원료의 무게에 대한 대립자별 무게비가 분석되면, 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정(S600)을 수행한다. 이 과정은, 대립자의 이미지를 촬영하기 전에 원료의 상부 표면으로부터 분리되었던 소립자의 무게비를 구하는 과정과, 대립자별 무게비와 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구하는 과정을 포함할 수 있다.
우선, 분리되었던 소립자의 무게비를 구하는 과정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환할 때, 분리되었던 소립자의 무게비를 구하는 과정을 수행할 수 있다.
이때, 대립자별로 예측된 무게비를 합하여 대립자의 무게비를 구하는 과정과, 대립자의 무게비와 합하여 100퍼센트 구체적으로 100중량퍼센트가 되도록 하는 무게비를 소립자의 무게비로 하는 과정을 거쳐, 분리되었던 소립자의 무게비를 구할 수 있다. 예컨대 1 부터 K 번까지의 대립자의 무게비율을 모두 더하여, 원료의 전체무게에 대한 대립자 전체의 무게비를 구할 수 있다. 여기서, 대립자와 소립자는 모두 원료의 입자로서, 원료의 입자는 대립자가 아니면 소립자에 해당하고, 마찬가지로, 소립자가 아니면 대립자에 해당한다. 즉, 대립자와 소립자는 서로에 대하여 여집합의 관계이다. 따라서, 대립자의 무게비와 합하여 100퍼센트 구체적으로 100중량퍼센트가 되도록 하는 무게비가, 원료의 전체무게에 대한 소립자의 무게비일 수 있다. 예컨대 100중량퍼센트(100 wt%)에 1 부터 K 번까지 대립자의 무게비를 모두 더한 값(B1 wt% + B2 wt% + … + BK wt%)을 빼서 구해진 값이 C wt% 이면, 소립자의 무게비로서 C wt%를 구할 수 있다.
소립자의 무게비를 구한 이후에, 원료 전체의 입도 분포를 구하는 과정을 수행할 수 있다. 즉, 대립자별 무게비와 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구할 수 있다. 예컨대 소립자와 1 부터 K 번까지의 대립자의 무게비를 원료 전체의 입도 분포로 할 수 있다. 즉, 이 과정으로 구해지는 입도 분포는 각기 구분된 입자별 무게 분포일 수 있다.
선택된 원료에 대해 원료의 입도 분포를 구하면, 복수의 원료 각각의 하드그로브지수를 이용하여, 선택된 원료의 입도 분포를 복수의 원료 전체에 적용하는 과정을 수행한다. 즉, 복수의 원료는 각각의 하드그로브지수가 알려져 있을 수 있다. 물론, 복수의 원료에 대한 파쇄 실험을 수행하여 하드그로브지수를 직접 구할 수도 있다. 또한, 원료는 하드그로브지수의 변화에 따라, 파쇄되는 입도의 분포가 경향성을 가지면서 변할 수 있다. 이때, 이러한 원료의 하드그로브지수의 변화에 따른 파쇄된 원료의 입도 분포의 변화가, 소립자와 각기 구분된 대립자마다 수학적인 관계식으로 도출될 수 있다. 물론, 원료의 하드그로브지수의 변화에 따른 파쇄된 원료의 입도 분포의 변화가 측정된 데이터로부터 구축되는 룩업테이블의 형태로도 소립자와 각기 구분된 대립자마다 도출될 수 있다.
따라서, 원료의 하드그로브지수의 변화에 따른 파쇄된 원료의 입도 분포의 변화를 알 수 있도록 미리 준비된 관계식, 룩업테이블 등과 복수의 원료 각각의 하드그로부지수를 활용하여, 선택된 원료의 입도 분포를 복수의 원료 전체에 적용함으로써, 복수의 원료 각각의 입도 분포를 구할 수 있다.
복수의 원료 각각의 입도 분포를 구하면, 구해진 원료의 입도 분포를 후속 원료를 마련하는 과정에 활용하는 과정(S700)을 수행한다. 구체적으로, 복수의 원료마다, 구해진 원료의 입도 분포를 미리 정해진 기준 입도 분포와 대비하고, 대비 결과에 따라, 후속 원료의 파쇄 조건을 제어하고, 제어된 파쇄 조건으로 후속 원료를 파쇄할 수 있다. 여기서, 기준 입도 분포는 복수의 원료를 미리 정해진 배합비로 배합하여 배합원료를 제조할 때, 배합원료 내에 각 원료가 고루 혼합될 수 있고, 제조된 배합원료로 코크스를 제조할 때, 코크스의 품질이 원하는 품질이 될 수 있도록 하는, 각 원료의 원하는 입도 분포로서, 원료의 특성에 따라 기준 입도 분포가 다를 수 있다.
예컨대 복수의 원료를 제1 원료(M1) 내지 제8 원료(M8)라고 하면, 먼저, 제1 원료(M1)의 입도 분포를 제1 원료(M1)의 기준 입도 분포와 대비한다. 이때, 제1 원료(M1)의 입도 분포 중에서 소립자의 입도 분포가 소립자에 대한 기준 입도 분포보다 크고, 각기 구분된 대립자 중 적어도 일부의 입도 분포가 해당 대립자에 대한 기준 입도 분포보다 작을 수 있다. 이 경우, 제1 원료(M1)가 원료 파쇄 장치(30)에서 원하는 정도보다 과도하게 파쇄된 것일 수 있다. 이에, 후속 제1 원료(M1)가 원료 파쇄 장치(30)에서 파쇄되는 정도를 줄이도록, 후속 제1 원료(M1)를 파쇄할 때에는 해머의 회전속도를 소정의 회전속도로 줄이고, 해머와 반발판의 간격을 소정의 간격으로 늘리는 등, 후속 제1 원료(M1)의 파쇄 조건을 제어한다. 물론, 그 반대의 경우도 가능하다. 또한, 제어된 파쇄 조건으로 원료 파쇄 장치(30)를 제어하여, 원료 파쇄 장치(30)에서 원료가 파쇄될 때 제어된 파쇄 조건으로 제1 원료(M1)를 파쇄할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 원료(M2)부터 제8 원료(M8)까지, 각 원료의 입도 분포를 각 원료의 기준 입도 분포와 대비하여, 그 결과에 따라서, 각 후속 원료의 파쇄 조건을 제어하고, 제어된 파쇄 조건으로 각 후속 원료를 파쇄할 수 있다. 이에 의해, 파쇄된 정도가 조절된 후속 제1 원료(M1) 내지 후속 제8 원료(M8)를 마련하고, 마련된 원료로, 마련되는 원료를 운반하는 과정부터 그 이후 과정까지를 수행할 수 있다. 이에, 후속 원료들이 기준 입도 분포를 만족하도록 할 수 있고, 기준 입도 분포를 만족하는 후속 원료들을 이용하여 배합원료를 제조하고, 제조된 배합원료로 코크스를 제조함으로써, 배합원료 및 코크스의 품질 편차를 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예의 변형 예에 따르면, 마련되는 원료를 운반하는 과정을 수행하기 이전에, 대립자의 입도 분포를 분석하는 것에 사용되는 원료의 입도 분포 모델의 정합성을 검증 및 확보하기 위한 소정의 실험을 수행하고, 그 결과를 이용하여 원료의 입도 분포 모델을 보완하여 줄 수 있다.
예컨대 복수의 원료로부터 제조되는 배합원료의 원료 배합 비율에 영향을 주지 않도록 하는 소량의 원료를 복수의 호퍼 각각의 복수의 위치에서 채취한다. 이후, 원료의 입도 분포 모델의 정합성을 검증 및 확보하기 위한 소정의 실험을 수행할 수 있도록 마련된 실험실로, 채취된 복수의 원료를 운반한다.
이후, 실험실에 마련된 소정의 테이블 상에, 채취된 복수의 원료를 탄종별로 소정 면적 및 소정 높이로 적치하고, 3mm 미만의 크기의 원료 입자를 흡입할 수 있도록 실험실에 마련된 흡입기를 사용하여 각각 적치된 원료 각각의 상부 표면에서 3mm 미만의 크기의 원료 입자를 흡입한 후, 각각의 상부 표면을 촬영하여 이미지를 획득한다. 획득한 이미지 및 인공지능(AI) 기반의 이미지 분석 기법과 원료의 입도 분포 모델을 이용하여, 3mm 이상의 크기의 원료 입자의 입도 분포를 분석하고, 채취된 원료 각각의 입도 분포를 구한다. 이를 분석된 입도 분포라고 지칭한다.
다음으로, 복수의 원료 각각에서 흡입되었던 3mm 미만의 크기의 원료 입자를 각각의 원료의 상부 표면에 복귀시킨 이후, 예컨대 실험실에 마련된 스크린을 이용하여, 각 원료를 입자의 크기에 따라 입도선별하고, 실험실에 마련된 소정의 중량 측정기를 이용하여, 입자 크기별로 입도선별된 원료의 중량을 측정하고, 중량 측정 결과를 이용하여 각 원료의 입도 분포를 구한다. 이를 측정된 입도 분포라고 지칭한다.
이후, 복수의 원료 각각에 대해, 또한, 각 원료의 입자 크기별로, 분석된 입도 분포와 측정된 입도 분포를 각각 대비하여, 그 차이의 최고값이 예컨대 3 wt% 이하이면, 본 발명의 실시 예에 따른 원료의 입도 분포 모델이 정합성이 있는 것으로 판단한다.
한편, 대비 결과에서 그 차이가 3 wt% 를 초과는 값이 있으면, 본 발명의 실시 예에 따른 원료의 입도 분포 모델을 보완해야 하는 것으로 판단한다. 이에, 원료의 입도 분포 모델을 보완하기 위한 소정의 캘리브레이션 알고리즘을 설계하여, 원료의 입도 분포 모델에 반영하여 줄 수 있다. 이때, 캘리브레이션 알고리즘을 설계하는 방식은 다양할 수 있고, 이를 특별히 한정하지 않는다. 한편, 전술한 실험은 실험 결과의 신뢰성을 확보할 수 있도록, 동일한 방식으로 20회 이상 반복될 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 조합 및 변형될 것이고, 이에 의한 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
(부호의 설명)
100 : 운반부, 200 : 선별부, 300 : 촬영부, 400 : 분석부, 500 : 복귀부, 600 : 관리부.

Claims (28)

  1. 원료를 운반하기 위한 운반부;
    상기 원료로부터 소립자를 분류하고 상기 소립자 보다 큰 대립자를 잔류시키기 위한 선별부;
    상기 대립자의 이미지를 획득하기 위해 상기 운반부를 향하도록 배치되는 촬영부;
    상기 촬영부가 획득한 이미지로부터 상기 원료의 입도 분포를 분석하기 위한 분석부;를 포함하는 입도 관리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    분류되었던 소립자를 이미지를 획득한 대립자 상에 복귀시키기 위해 상기 선별부와 연결되며 상기 운반부 상에 배치되는 복귀부;를 포함하는 입도 관리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분석부가 분석한 입도 분포를 이용하여, 상기 운반부로 공급할 후속 원료의 공급 조건을 조절하기 위한 관리부;를 포함하는 입도 관리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 운반부는,
    원료를 공급받는 호퍼;
    상기 호퍼로부터 배출되는 원료를 연속으로 운반하기 위한 벨트를 가지는 운반기;를 포함하는 입도 관리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 선별부는, 소립자를 흡입하도록 상기 운반기를 향하는 면이 개구되는 흡입기 및 상기 흡입기와 연결되는 흡입 펌프를 포함하는 입도 관리 장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 선별부는 상기 원료로부터 소립자를 흡입하기 위한 복수개의 개구가 형성된 시브(sieve)를 가지는 입도 관리 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 개구의 크기는 0 초과 3mm 미만의 범위를 가지는 입도 관리 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 시브는 상기 원료를 운반하는 상기 벨트의 폭의 10% 내지 90% 사이에서 상기 벨트의 폭방향으로 연속하여 위치하는 입도 관리 장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 선별부는, 원료의 상부 표면에서 소립자를 대립자에 대하여 상대적으로 침하시키기 위한 제1 선별기, 및 원료의 상부 표면을 따라서 소립자를 굴러내리면서 대립자로부터 이격시키기 위한 제2 선별기 중 하나를 포함하는 입도 관리 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 촬영부의 촬영 영역은 상기 원료를 운반하는 상기 벨트의 전체 폭을 포함하는 입도 관리 장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 호퍼는 복수의 종류의 원료를 각기 공급받기 위해 개수가 복수개이고,
    상기 운반기는 각각의 호퍼와 연결되는 복수개의 제1 운반기 및 상기 복수개의 제1 운반기와 연결되는 제2 운반기를 포함하며,
    상기 선별부 및 상기 촬영부는 상기 복수개의 제1 운반기 측에 배치되는 입도 관리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 선별부는 상기 복수개의 제1 운반기 중 선택된 하나 이상의 제1 운반기 측에 각각 배치되고,
    상기 촬영부는 상기 선별부가 배치된 운반기 측에 각각 배치되는 입도 관리 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 촬영부는 소립자가 분리된 대립자의 이미지를 획득하고,
    상기 분석부는, 촬영된 이미지에서 개별 대립자들을 식별하여 입도 분포를 분석하며, 분석된 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구하는 입도 관리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 분석부는,
    식별된 대립자들의 면적을 도출하고, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하고, 각기 구분된 대립자별로 획득된 이미지 상의 총 면적비를 구하고, 인공지능이 미리 학습한 데이터를 기반으로 각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하여, 각기 구분된 대립자별 무게비를 대립자의 입도 분포로 분석하고,
    상기 대립자별 무게비를 이용하여, 분리되었던 소립자의 무게비를 구하고, 대립자별 무게비와 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구하는 입도 관리 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 분석부는, 각기 구분된 대립자를 크기에 따라 복수의 그룹으로 구분하여 그룹별 대립자의 무게비를 대립자의 입도 분포로 분석하고, 그룹별 대립자의 무게비와 상기 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구하는 입도 관리 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 분석부는, 복수의 원료가 가지는 파쇄 특성을 이용하여, 선택된 제1 운반기로 운반되는 원료로부터 구해진 입도 분포를 복수의 원료 전체에 적용하는 입도 관리 장치.
  17. 청구항 3에 있어서,
    상기 관리부는, 상기 분석부가 분석한 원료 전체의 입도 분포를 미리 설정된 기준 입도 분포와 대비하고, 대비 결과에 따라 상기 운반부로 공급할 후속 원료의 파쇄 조건을 제어하여, 후속 원료의 품질을 관리하는 입도 관리 장치.
  18. 원료를 마련하는 과정:
    마련되는 원료를 운반하는 과정;
    운반되는 원료를 소립자와 상기 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정;
    상기 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정;
    촬영된 이미지로부터 상기 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정; 및
    상기 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 마련되는 원료를 운반하는 과정은,
    상기 마련되는 원료를 0.1 내지 0.15 m/s 의 범위의 속력으로 운반하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 운반되는 원료를 소립자와 상기 소립자 보다 큰 대립자로 분류하는 과정은,
    상기 원료의 상부 표면에서 상기 소립자를 흡입하고 상기 대립자를 잔류시키는 과정;을 포함하고,
    상기 이미지를 획득하는 과정은,
    상기 원료의 상부 표면에서 소립자가 분리된 대립자의 이미지를 획득하는 과정;을 포함하고,
    상기 이미지를 획득하는 과정 이후에,
    분리되었던 소립자를 상기 원료의 상부 표면의 대립자 상에 배출하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 촬영된 이미지로부터 상기 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정은,
    대립자의 이미지로부터 대립자들의 면적을 도출하고, 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정;
    각기 구분된 대립자별로 상기 촬영된 이미지 상의 총 면적비를 구하는 과정;
    각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 면적별로 서로 다른 크기로 대립자를 구분하는 과정은,
    각기 구분된 대립자를 크기에 따라 복수의 그룹으로 구분하는 과정;을 포함하고,
    상기 총 면적비를 구하는 과정과, 상기 무게비로 전환하는 과정은, 각기 구분된 그룹에 대해 수행되는 입도 관리 방법.
  23. 청구항 21에 있어서,
    상기 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정은,
    각기 구분된 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환할 때, 분리되었던 소립자의 무게비를 구하는 과정;
    대립자별 무게비와 소립자의 무게비를 이용하여 원료 전체의 입도 분포를 구하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 대립자별로 구해진 총 면적비를 무게비로 전환하는 과정은,
    인공지능이 미리 학습한 데이터를 기반으로 생성된 원료의 입도 분포 모델을 이용하여, 상기 대립자별로 구해진 총 면적비에 따른 각기 구분된 대립자별 무게비를 예측하고, 상기 대립자별로 구해진 총 면적비를 대립자별로 예측된 무게비로 대체하는 과정;을 포함하고,
    상기 분리되었던 소립자의 무게비를 구하는 과정은,
    상기 대립자별로 예측된 무게비를 합하여 대립자의 무게비를 구하는 과정;
    상기 대립자의 무게비와 합하여 100퍼센트가 되도록 하는 무게비를 소립자의 무게비로 하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
  25. 청구항 21에 있어서,
    상기 원료를 마련하는 과정은,
    하드그로브지수(HGI)가 상이한 복수의 원료를 마련하는 과정;을 포함하고,
    상기 마련되는 원료를 운반하는 과정은,
    상기 복수의 원료를 각각 운반하는 과정;을 포함하고,
    상기 운반되는 원료를 소립자와 상기 소립자 보다 큰 대립자로 분리하는 과정과, 상기 대립자를 촬영하여 이미지를 획득하는 과정과, 상기 촬영된 이미지로부터 상기 대립자의 입도 분포를 분석하는 과정과, 상기 대립자의 입도 분포를 이용하여 원료의 입도 분포를 구하는 과정은,
    상기 복수의 원료 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 원료에 대해 수행하는 입도 관리 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    선택된 원료에 대해 상기 원료의 입도 분포를 구하는 과정을 수행한 이후에,
    복수의 원료 각각의 하드그로브지수를 이용하여, 선택된 원료의 입도 분포를 복수의 원료 전체에 적용하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
  27. 청구항 18 내지 청구항 26 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 원료를 마련하는 과정은,
    상기 원료를 파쇄하는 과정;을 포함하고,
    상기 원료의 입도 분포를 구하는 과정 이후에,
    구해진 원료의 입도 분포를 후속 원료를 마련하는 과정에 활용하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 후속 원료를 마련하는 과정에 활용하는 과정은,
    상기 구해진 원료의 입도 분포를 미리 정해진 기준 입도 분포와 대비하는 과정;
    대비 결과에 따라, 상기 후속 원료의 파쇄 조건을 제어하는 과정;
    제어된 파쇄 조건으로 상기 후속 원료를 파쇄하는 과정;을 포함하는 입도 관리 방법.
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