KR102144195B1

KR102144195B1 - 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법

Info

Publication number: KR102144195B1
Application number: KR1020180147993A
Authority: KR
Inventors: 고광현; 김관우; 이종협
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2020-08-12
Also published as: KR20200062512A

Abstract

배합탄의 반사율 분포지수 도출방법과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법은 2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합하여 표준 배합탄을 정의하는 단계; 상기 표준 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 표준 배합탄에 대한 표준 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; 2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합하여 비교 배합탄을 정의하는 단계; 상기 비교 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 비교 배합탄에 대한 비교 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; 상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프를 비교하여, 동일 반사율 구간에서 반사율 발생 빈도의 차이를 보정한, 보정 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; 및 상기 보정 반사율 분포 그래프를 이용하여, 반사율 분포지수를 도출하는 단계;를 포함한다.

Description

배합탄의 반사율 분포지수 도출방법 {EVALUATION METHOD FOR REFLECTANCE DISTRIBUTION INDEX OF COAL BLEND}

본 발명은 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 배합탄의 반사율 분포지수 도출을 통해, 상기 배합탄을 건류하여 생성되는 코크스의 품질을 보다 정확하게 예측할 수 있는 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법에 관한 것이다.

코크스는 고로 내에서 열원 및 환원제 등의 역할과 함께, 통기성 확보의 수단으로 이용된다. 상기 코크스는 다양한 종류의 석탄(원료탄)을 이용하여 제조되는데, 일정한 품질의 코크스를 제조하기 위해 석탄의 탄종별 배합 중량비가 계산되고 상기 배합 중량비를 바탕으로 해당 호퍼로부터 탄종별로 원료탄을 배출한 다음 혼합하여 배합탄을 제조하고, 코크스 오븐에서 건류하여 제조된다.

철광석 및 야금용 코크스 제조용 석탄에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 석탄의 가격이 급등하고 양질의 점결탄이 고갈될 우려가 있으며, 또한 양질의 점결탄 확보에 대한 어려움이 점점 커지는 실정이다. 따라서, 석탄을 다양화하고 점결력이 약한 미점결탄 사용을 증가시키기 여러 기술들이 개발 적용되고 있으며, 다탄종 배합에 의한 코크스 제조시 코크스 품질을 확보하기 위한 연구가 진행되고 있다.

한편 코크스 품질 추정 기술 중 석탄의 반사율 측정은, 코크스의 품질을 추정하는 중요 지표로서 널리 이용되고 있다. 따라서 상기 배합탄의 반사율을 측정하여 코크스의 품질을 예측하는 방법이 사용되고 있다. 상기 배합탄의 반사율 지수는 개별 석탄 반사율의 가중평균으로 계산되고 있으나, 이러한 가중 평균 계산법으로는 코크스의 정확한 품질을 예측하는데 한계가 있었다.

본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2001-0057532호(2001.07.04 공개, 발명의 명칭: 코크스 제조를 위한 원료석탄 배합방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 코크스 품질 예측값의 적중률이 우수한 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 품질 보강을 위한, 고품질 석탄의 최적 배합량을 도출 가능하여, 경제성이 우수한 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 관점은 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법은 2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합하여 표준 배합탄을 정의하는 단계; 상기 표준 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 표준 배합탄에 대한 표준 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; 2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합하여 비교 배합탄을 정의하는 단계; 상기 비교 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 비교 배합탄에 대한 비교 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; 상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프를 비교하여, 동일 반사율 구간에서 반사율 발생 빈도의 차이를 보정한, 보정 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; 및 상기 보정 반사율 분포 그래프를 이용하여, 반사율 분포지수를 도출하는 단계;를 포함하며, 상기 표준 배합탄 및 비교 배합탄은, 상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프 상에서 평균 반사율이 서로 동일하다.

한 구체예에서 상기 반사율 분포 지수를 도출하는 단계는, 상기 보정 반사율 분포 그래프를 통하여, 상기 표준 배합탄 및 비교 배합탄의 열간강도에 영향을 미치는 반사율 구간을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

한 구체예에서 상기 반사율 분포 지수를 도출하는 단계는, 상기 보정 반사율 분포 그래프의 구간 중에서, 양의 값을 가지는 지표를 합산하여 제1 합산치를 도출하는 단계; 상기 보정 반사율 분포 그래프의 구간 중에서, 음의 값을 가지는 지표를 합산하여 제2 합산치를 도출하는 단계; 및 상기 제1 합산치를 제2 합산치로 나누어, 상기 반사율 분포 지수를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법을 적용시, 배합탄을 건류하여 생성되는, 코크스 품질 예측값의 적중률이 우수하며, 품질 보강을 위한, 고품질 석탄의 최적 배합량을 도출 가능하여, 경제성이 우수할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 표준 배합탄을 이용한 표준 반사율 분포 그래프 및 비교 배합탄의 비교 반사율 분포 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 상기 도 2의 표준 반사율 분포 그래프 및 비교 반사율 분포 그래프를 이용하여 도출된 보정 반사율 분포 그래프를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 반사율 분포지수 도출방법을 적용하여 도출된, 복수 개의 비교 배합탄의 반사율 분포지수를 나열한 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

배합탄의 반사율 분포지수 도출방법

본 발명의 하나의 관점은 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법은 (S10) 표준 배합탄 정의단계; (S20) 표준 반사율 분포 그래프 획득단계; (S30) 비교 배합탄 정의단계; (S40) 비교 반사율 분포 그래프 획득단계; (S50) 보정 반사율 분포 그래프 획득단계; 및 (S60) 반사율 분포지수 도출단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법은 (S10) 2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합하여 표준 배합탄을 정의하는 단계; (S20) 상기 표준 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 표준 배합탄에 대한 표준 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; (S30) 2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합하여 비교 배합탄을 정의하는 단계; (S40) 상기 비교 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 비교 배합탄에 대한 비교 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; (S50) 상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프를 비교하여, 동일 반사율 구간에서 반사율 발생 빈도의 차이를 보정한, 보정 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; 및 (S60) 상기 보정 반사율 분포 그래프를 이용하여, 반사율 분포지수를 도출하는 단계;를 포함하며, 상기 표준 배합탄 및 비교 배합탄은, 상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프 상에서 평균 반사율이 서로 동일하다.

이하, 본 발명에 따른 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.

(S10) 표준 배합탄 정의단계

상기 단계는 2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합하여 표준 배합탄을 정의하는 단계이다. 예를 들면 상기 표준 배합탄은, 8~12 탄종의 석탄을 배합하여 제조할 수 있다.

(S20) 표준 반사율 분포 그래프 획득단계

상기 단계는, 상기 표준 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 표준 배합탄에 대한 표준 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계이다. 상기 개별 석탄의 반사율 분포는, 통상의 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 상기 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려한 가중치를 적용하여, 상기 표준 배합탄에 대한 표준 반사율 분포 그래프를 획득할 수 있다.

(S30) 비교 배합탄 정의단계

상기 단계는 2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합하여 비교 배합탄을 정의하는 단계이다. 예를 들면 상기 비교 배합탄은, 8~12 탄종의 석탄을 배합하여 제조할 수 있다.

(S40) 비교 반사율 분포 그래프 획득단계

상기 단계는 상기 비교 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 비교 배합탄에 대한 비교 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계이다.

또한 상기 표준 배합탄 및 비교 배합탄은, 외부 영향에 의한 영향을 배제하기 위하여 동일한 석탄 건류 조건(건류시간, 건류온도, 장입량, 파쇄입도)을 적용할 수 있다.

상기 도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른, 표준 배합탄을 이용한 표준 반사율 분포 그래프 및 비교 배합탄의 비교 반사율 분포 그래프를 나타낸 것이다. 여기서, 상기 A~C 석탄은, D~F보다 열강강도가 우수하며, 상기 A~C 석탄을 배합한 배합탄을 표준 배합탄으로 설정하고, D~F 석탄을 배합한 배합탄을 비교 배합탄으로 설정하였다.

상기 도 2를 참조하면, 표준 배합탄 및 비교 배합탄의 평균 반사율(Rm)은, 1.08로 동일하지만, 열간강도가 상대적으로 높은 표준 배합탄과, 열간강도가 상대적으로 낮은 비교 배합탄의 반사율 분포는 서로 다른 것을 알 수 있다. 또한, 상기 도 2에 개시된 표준 반사율 분포 그래프 및 비교 반사율 분포 그래프를 비교해보면, 반사율 구간 발생 빈도가 우세한 구간이 상이한 것을 알 수 있다.

이와 같이 동일 평균 반사율을 가진 배합탄을 이용하여도, 코크스 품질은 서로 상이한 경우가 많아 지수로서의 신뢰성이 낮은 실정이다. 이는, 상기 도 2와 같이 동일한 평균 반사율 지수를 갖는 배합이라도, 배합 내 석탄의 종류 및 배합 중량비율에 따라, 배합이 가지는 반사율 분포의 형상이 상이하기 때문이다.

또한 코크스 품질은, 배합되는 석탄 종류 및 배합 중량비에 따라 변화하는 화학반응에 따라 결정되므로 배합형상이 가진 특성과 배합간의 차이점을 분석하지 않는다면 단순가중평균으로 계산되고 있는 반사율 지수로는 정확한 코크스 품질을 예측하는데 한계가 있음을 알 수 있다.

(S50) 보정 반사율 분포 그래프 획득단계

상기 단계는 상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프를 비교하여, 동일 반사율 구간에서 반사율 발생 빈도의 차이를 보정한, 보정 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계이다.

(S60) 반사율 분포지수 도출단계

상기 단계는 상기 보정 반사율 분포 그래프를 이용하여, 반사율 분포지수를 도출하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 반사율 분포 지수를 도출하는 단계는, 상기 보정 반사율 분포 그래프를 통하여, 상기 표준 배합탄 및 비교 배합탄의 열간강도에 영향을 미치는 반사율 구간을 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 도 2를 참조하면, 배합탄의 반사율 분포 형태 및 열간강도 사이에는 높은 상관관계가 있는 것으로 판단된다. 한편, 반사율 형태를 단순 비교하는 정성분석으로는 품질 영향 정량화에 한계가 있으므로 정량화를 시키기 위한 계산식이 필요하며, 따라서 하기 식 1과 같이 배합탄의 반사율 분포 구간 차이를 확인해볼 수 있다:

[식 1]

△ 반사율 분포형상_구간별% = 반사율 분포 형상 A - 반사율 분포 형상 B

상기 식 1에 따라 도출된, 배합탄 A 및 B에 대한, 구간별 반사율 분포 차이를 하기 도 3에 나타내었다.

도 3은 상기 도 2의 표준 반사율 분포 그래프 및 비교 반사율 분포 그래프를 이용하여 도출된 보정 반사율 분포 그래프를 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 보정 반사율 분포 그래프에서 표준 배합탄이 우세한 구간은, 특정 반사율 구간(반사율 0.9~1.35%)이 양(+)의 값을 가지는 지표(구간 ① )를 가지는 반면, 비교 배합탄이 우세한 구간은, 음(-)의 값을 가지는 지표를 가지는 구간(구간 ②(반사율 0.55% 이상 0.9% 미만) 및 구간 ③(반사율 1.35% 초과 1.6% 이하))으로 도시되는 것을 알 수 있다.

한 구체예에서, 상기 배합탄 반사율 분포 형상의 구간 ①의 넓이와, ②번 구간 및 ③번 구간 넓이의 비율을, 하기 식 2에 따라 계산하여 비율을 정량적으로 비교하여, 반사율 분포 지수를 도출할 수 있다:

[식 2]

반사율 분포 지수 = (반사율 발생빈도₀ _.9~1.35% X 반사율 ① 구간₀ _.9~1.35%)/(반사율 발생빈도₀ _{.55% 이상 0.9%} _미만X 반사율 ② 구간₀ _{.55% 이상 0.9% 미만})+ (반사율 발생빈도₁ _{.35% 초과 1.6% 이하}X 반사율 ③ 구간₁ _{.35% 초과 1.6% 이하})

한 구체예에서 상기 반사율 분포 지수를 도출하는 단계는, 상기 반사율 분포 지수를 도출하는 단계는, 상기 보정 반사율 분포 그래프의 구간 중에서, 양의 값을 가지는 지표를 합산하여 제1 합산치를 도출하는 단계; 상기 보정 반사율 분포 그래프의 구간 중에서, 음의 값을 가지는 지표를 합산하여 제2 합산치를 도출하는 단계; 및 상기 제1 합산치를 제2 합산치로 나누어, 상기 반사율 분포 지수를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 반사율 분포지수를 도출시, 반사율이 분포되는 구간 및 비율에 따라 달라지는 열간강도의 영향을 정성적 및 정량적으로 도출할 수 있으며, 배합탄을 건류하여 생성되는, 코크스 품질 예측값의 적중률이 우수하며, 품질 보강을 위한, 고품질 석탄의 최적 배합량을 도출 가능하여, 경제성이 우수할 수 있다.

한 구체예에서, 상기 표준 배합탄과, 복수 개의 비교 배합탄을 이용한 반사율 분포지수를 각각 도출하고, 상기 반사율 분포지수 분포를 도시하여 비교할 수 있다. 이를 통해, 상기 배합탄을 건류하여 제조되는 코크스 품질의 예측이 가능하며, 품질 보강을 위한, 열간강도가 높은 석탄의 배합량을 결정할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

실시예

배합탄의 반사율 분포지수 도출: 하기 표 1과 같은 열간강도(CSR)를 가지는, A~C 3 종류의 석탄을 소정의 중량비로 배합된 표준 배합탄을 정의하였다. 그 다음에 상기 표준 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려한 가중 평균을 적용하여, 상기 표준 배합탄에 대한 표준 반사율 분포 그래프를 획득하였다.

또한, 하기 표 1과 같은 열간강도를 가지는 D~F 3 종류의 석탄을 소정의 중량비로 배합한 비교 배합탄을 정의하고, 상기 비교 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 비교 배합탄에 대한 비교 반사율 분포 그래프를 획득하였으며, 상기 표준 반사율 분포 그래프 및 비교 반사율 분포 그래프를 하기 도 2에 나타내었다.

그 다음에, 상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프를 비교하여, 동일 반사율 구간에서 반사율 발생 빈도의 차이를 보정한, 보정 반사율 분포 그래프를 획득하여 하기 도 3에 나타내었다.

그 다음에, 상기 보정 반사율 분포 그래프를 통하여, 상기 표준 배합탄 및 비교 배합탄의 열간강도에 영향을 미치는 반사율 구간을 결정하였다.

또한, 상기 보정 반사율 분포 그래프의 구간 중에서, 양의 값을 가지는 지표를 합산하여 제1 합산치를 도출하고, 상기 보정 반사율 분포 그래프의 구간 중에서, 음의 값을 가지는 지표를 합산하여 제2 합산치를 도출하고, 상기 제1 합산치를 제2 합산치로 나누어, 상기 반사율 분포 지수를 계산하였다.

상기 표준 배합탄을 이용하여 복수 개의 비교 배합탄(2016년도 조업시 사용된 배합탄 및 2017년도 조업시 사용된 배합탄)의 반사율 분포지수를 나열하여 그 결과를 하기 도 4에 나타내었다. 상기 도 4의 열간강도는, 실제로 측정된 비교 배합탄의 열간강도 값이다. 상기 도 4의 결과를 참조하면, 반사율 분포지수가 약 1.7 까지 선형적으로 증가하다가 그 이후에는 품질(열간강도)이 포화되는 것을 알 수 있다. 이것은, 품질을 보강하는 반사율 구간(1.1~1.35%)의 비율이 높은 석탄의 배합 중량비가 증가하더라도, 현재의 조업 조건 하에서는 더 이상의 품질보강이 되지 않음을 알 수 있다. 따라서 1.7 이상의 반사율 분포 지수로 배합을 하면 품질 보강 효과는 적어지는 대신 생산원가가 상승하므로 효율적인 배합운영이 되지 않음을 알 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합한 표준 배합탄을 정의하는 단계;
상기 표준 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 표준 배합탄에 대한 표준 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계;
2 종류 이상의 석탄을 소정의 중량비로 배합한 비교 배합탄을 정의하는 단계;
상기 비교 배합탄에 포함되는 개별 석탄의 반사율 분포 그래프와, 상기 개별 석탄의 배합 중량비를 고려하여, 상기 비교 배합탄에 대한 비교 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계;
상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프를 비교하여, 동일 반사율 구간에서 반사율 발생 빈도의 차이를 보정한, 보정 반사율 분포 그래프를 획득하는 단계; 및
상기 보정 반사율 분포 그래프를 이용하여, 반사율 분포지수를 도출하는 단계;를 포함하며,
상기 반사율 분포 지수를 도출하는 단계는, 상기 보정 반사율 분포 그래프의 구간 중에서, 양의 값을 가지는 지표를 합산하여 제1 합산치를 도출하는 단계;
상기 보정 반사율 분포 그래프의 구간 중에서, 음의 값을 가지는 지표를 합산하여 제2 합산치를 도출하는 단계; 및
상기 제1 합산치를 제2 합산치로 나누어, 상기 반사율 분포 지수를 계산하는 단계를 포함하고,
상기 표준 배합탄 및 비교 배합탄은, 상기 표준 반사율 분포 그래프와 상기 비교 반사율 분포 그래프 상에서 평균 반사율이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 배합탄의 반사율 분포지수 도출방법.
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