WO2014098502A1 - 성형탄의 제조 방법 - Google Patents

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WO2014098502A1
WO2014098502A1 PCT/KR2013/011895 KR2013011895W WO2014098502A1 WO 2014098502 A1 WO2014098502 A1 WO 2014098502A1 KR 2013011895 W KR2013011895 W KR 2013011895W WO 2014098502 A1 WO2014098502 A1 WO 2014098502A1
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carbon source
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coal briquettes
briquettes
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허남환
최재훈
김재동
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주식회사 포스코
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    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing coal briquettes. More specifically, the present invention relates to a method for producing coal briquettes having excellent hot quality.
  • iron ore is used as a reducing furnace and a molten gasifier for melting the reduced iron ore.
  • a melt gasifier coal briquettes are charged into a melt gasifier as a heat source for melting iron ore.
  • the reduced iron is melted in the molten gasifier, converted to molten iron and slag and then discharged to the outside.
  • the coal briquettes charged into the melt gasifier form a coal seam layer.
  • Oxygen is blown through the tuyere installed in the melt gasifier and then burns the coal packed bed to produce combustion gas.
  • the combustion gas is converted into a high temperature reducing gas while rising through the coal seam bed.
  • the high temperature reducing gas is discharged to the outside of the melt gasification furnace and supplied to the reduction furnace as reducing gas.
  • the coal briquettes are charged as a heat source into the melt gasifier. Coal charged in the melt gasifier is used as a heat source for melting the reduced iron while descending to the lower portion of the melt gasifier while being converted to the left by hot gas of the bottom part. Therefore, in order to melt the reduced iron well, the coal briquettes need to be maintained continuously without falling off while falling to the lower portion of the molten gasifier without being differentiated by the hot gas of the dome portion of the molten gasifier.
  • the coal briquettes may include a molten gasification furnace into which reduced iron is charged, and a reduction furnace connected to the molten gasification furnace and providing reduced iron, in a dome portion of a molten gasification furnace. Charged and rapidly heated.
  • Method for producing coal briquettes according to an embodiment of the present invention comprises the steps of i) providing pulverized coal, ii) Calcining the carbon source, iii) providing a mixed mixture of pulverized coal and the calcined carbon source, and iv) molding the mixture to provide coal briquettes.
  • the amount of carbon source in the mixture can be greater than zero and up to 30 wt% of the mixture.
  • the carbon source may be at least one material selected from the group consisting of petroleum coke, anthracite, sub-bituminous coal, bituminous coal, semi-anthracite coal and lignite.
  • the carbon source may be one or more materials selected from the group consisting of sub-bituminous coal, bituminous coal and semi-anthracite coal /
  • the amount of carbon source may be from 5 wt% to 30 wt 0 /. Further comprising the step of particle size screening of the carbon source, the particle size of the carbon source in the step of providing the mixture may be greater than 0 and less than 3mm.
  • the firing temperature of the carbon source may be 700 ° C to 1100 ° C.
  • the calcined silverness of the carbon source may be between 800 ° C. and 1000 ° C.
  • the amount of petroleum coke in the mixture may be 10wt% to 50 ⁇ % of the mixture.
  • the amount of anthracite in the mixture may be 5wt% to 30wt% of the mixture.
  • the amount of lignite in the mixture may be 5wt% to 30wt o / 3 ⁇ 4 of the mixture.
  • Petroleum coke "by the addition of a relatively low-cost carbon source such as coal or lignite in seonghyeongtan while improving the hot strength of the seonghyeongtan can be manufactured at a low cost seonghyeongtan.
  • a relatively low-cost carbon source such as coal or lignite
  • the particle size and the strength of the seat can be increased while preventing the coal briquettes charged into the melt gasifier from being hot-differentiated, so that the operation can be carried out efficiently.
  • FIG. 1 is a schematic flowchart of a method of manufacturing coal briquettes according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for manufacturing molten iron using the coal briquettes manufactured in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of another apparatus for manufacturing molten iron using the coal briquettes manufactured in FIG. 1. [Best form for implementation of the invention]
  • first, second and third are used to describe various parts, components, regions, layers and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a flow chart of a method for producing coal briquettes according to an embodiment of the present invention.
  • the flowchart of the manufacturing method of the coal briquette of FIG. 1 is only for illustration of this invention, Comprising: This invention is not limited to this. Therefore, the manufacturing method of the coal briquettes can be variously modified.
  • a method for producing coal briquettes includes i) providing pulverized coal, ii) providing a carbon source calcined petroleum coke, iii) providing a common mixture of pulverized coal and carbon source, and iv) molding the mixture to provide coal briquettes Steps.
  • the method for producing coal briquettes may include all other steps.
  • step S10 pulverized coal is provided. Pulverized coal is used as raw coal.
  • step S20 the carbon source is fired.
  • Petroleum coke, anthracite coal, lignite or the like can be used as the carbon source.
  • Petroleum coke is a by-product of various petroleum refining processes. Petroleum coke contains less than 1 wt% ash and 10 wt% to 12 wt% volatiles. That is, since the amount of ash and volatile matter contained in petroleum coke is small, the petroleum coke has a calorific value 10% or more higher than that of the raw coal. Therefore, when petroleum coke is used, the amount of fixed carbon contained in the coal briquettes can be increased while reducing the ash content of the coal briquettes.
  • Petroleum coke is typically produced at low temperatures below 500 ° C. Therefore, when the petroleum coke with the low temperature heat treatment history is heat treated at a temperature higher than the low heat history, the petroleum coke is thermally deformed while shrinking or thermally expanding. Therefore, in the case of manufacturing coal briquettes containing petroleum coke, the petroleum coke is deformed in the melting gasifier of 1000 ° C. or more, and the coal briquettes are differentiated to a very small left.
  • step S20 green petroleum coke (G-PC) having a thermal history of less than 500 ° C is fired at a high temperature. That is, the petroleum coke is calcined at a high temperature of 700 ° C to 1100 ° C. If the firing temperature of the crude petroleum coke is too low, the volatile release reaction of the crude petroleum coke and the dehydrogenation reaction in which hydrogen attached to the carbon skeleton is released as a gas do not occur. On the other hand, the firing of raw petroleum coke If the temperature is too high, a high temperature treatment consumes a lot of energy.
  • the coke coke is from 8oo ° c to iooo ° c. Fire at
  • an inert gas, air, or the like can be used as the atmosphere gas. More preferably, air is supplied to burn combustible components of petroleum coke. The combustible components of petroleum coke are burned, raising the temperature of the petroleum coke, so there is no need to supply the extra energy required for firing.
  • the calcination of petroleum coke is sufficient if its volatile content is less than 2%.
  • the particle size of calcined petroleum coke is preferably greater than 0 and 3 mm or less. If the particle size of petroleum coke is too large, petroleum coke is not uniformly mixed with pulverized coal, so the quality of the coal briquettes is degraded. Therefore, the particle size of the petroleum coke is adjusted to the above-mentioned range.
  • anthracite or lignite may be used as the carbon source instead of petroleum coke.
  • Anthracite has the highest carbonization and the lowest volatile content. Therefore, the amount of volatiles released during the firing of anthracite coal is relatively small, and thus, the amount of carbon source that can be recovered after firing the anthracite coal is large.
  • Lignite the lowest carbon in coal, can be used to improve the hot quality of the coal briquettes.
  • sub-bituminous coal, bituminous coal or semi-anthracite coal can also be used as a carbon source.
  • a mixture of pulverized coal and a carbon source is provided. That is, a carbon source calcined with petroleum coke, anthracite coal or lignite and pulverized coal are mixed and provided as a raw material of the coal briquettes.
  • the amount of carbon source in the mixture is 50 wt% or less of the mixture. If too much carbon is mixed into the mixture, the cost of manufacturing the coal briquettes rises. Therefore, the amount of carbon source is adjusted to the above range. More preferably, the amount of carbon source may be 53 wt% or less of the mixture.
  • step S40 the mixture is molded to produce shaped coal.
  • a binder such as molasses can be mixed and added to the mixture, and then the mixture can be molded to produce coal briquettes. That is, although not shown in Figure 1, by inserting the mixture between the two rolls that rotate in the opposite direction can be produced in the form of a pocket or strip of coal. As a result, forming coals with excellent hot and hot It can manufacture.
  • FIG. 2 schematically shows a molten iron manufacturing apparatus 100 using the coal briquettes manufactured in FIG.
  • the structure of the apparatus for manufacturing molten iron 100 of FIG. 2 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the apparatus for manufacturing molten iron 100 of FIG. 2 may be modified in various forms.
  • the molten iron manufacturing apparatus 100 of FIG. 2 includes a melt gasifier 10 and a reduction furnace 20. In addition, other devices may be included as needed. Iron ore is charged and reduced in the reduction furnace 20. The iron ore charged into the reduction furnace 20 is made of reduced iron while passing through the reduction furnace 20 after being pre-dried. Reduction furnace 20 is a layered layer type reduction furnace, receives a reducing gas from the melt gasifier 10 to form a layered layer therein.
  • the coal briquettes produced by the manufacturing method of FIG. 1 are charged into the melt gasifier 10, a coal layered layer is formed inside the melt gasifier 10.
  • the eastern part 101 is formed in the upper part of the melt gasifier 10. That is, a wider space is formed in comparison with the other parts of the melt gasification furnace 10, where hot reducing gas exists. Therefore, the coal briquettes charged into the chamfer 101 may be easily differentiated by the high temperature reducing gas. That is, the coal briquettes are injected into the upper portion of the molten gasifier maintained at 100 ' C, so the coal briquettes are subjected to rapid thermal stratification. Therefore, the coal briquettes may be differentiated while moving to the lower part of the melt gasifier.
  • the coal briquettes produced by the method of FIG. 1 have high hot strength, the coal briquettes are lowered to the lower portion of the molten gasifier 10 without being differentiated in the dome portion of the molten gasifier 10.
  • the char generated by the pyrolysis reaction of the coal briquettes moves to the lower portion of the melt gasifier 10 and exothermicly reacts with oxygen supplied through the tuyere 101.
  • the coal briquettes can be used as a heat source for keeping the melt gasification furnace 10 at a high temperature.
  • the gas provides air permeability, a large amount of gas generated in the lower portion of the melt gasifier 10 and the reduced iron supplied from the reduction furnace 20 are reduced in the melt gasifier 10. It can pass through the coal seam more easily and uniformly.
  • a bulk coal material or coke may be charged into the melt gasifier 60 as necessary.
  • An air vent 80 is provided on the outer wall of the melt gasifier 60 to blow in oxygen. Oxygen is blown into the coal packed bed to form a combustion zone.
  • the coal briquettes may be burned in a combustion zone to generate reducing gas.
  • FIG. 3 schematically shows an apparatus for manufacturing molten iron 200 using the coal briquettes manufactured in FIG. 1.
  • the structure of the apparatus for manufacturing molten iron 200 of FIG. 3 is merely for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Therefore, the apparatus for manufacturing molten iron 200 of FIG. 3 may be modified in various forms. Since the structure of the apparatus for manufacturing molten iron 200 of FIG. 3 is similar to that of the apparatus for manufacturing molten iron 100 of FIG. 2, the same reference numerals are used for the same parts, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the apparatus for manufacturing molten iron 100 includes a melt gasifier 10, a reducing furnace 22, a reduced iron compression device 40, and a compressed reduced iron storage tank 50.
  • the compressed reduced iron storage tank 50 can be omitted.
  • the produced coal briquettes are charged into the melt gasifier 10.
  • the coal briquettes generate a reducing gas in the molten gasifier 10 and the generated reducing gas is supplied to a fluidized bed reducing furnace.
  • the iron ore is supplied to the plurality of reducing furnaces 22 having a fluidized bed, and is made of reduced iron while flowing by the reducing gas supplied from the melt gasifier 10 to the reducing furnaces 22.
  • the reduced iron is compressed by the reduced iron compression device 40 and then stored in the reduced reduced iron storage tank 50.
  • the compressed reduced iron is supplied from the compressed reduced iron storage tank 50 to the melt gasifier 10 and melted in the melt gasifier 10.
  • Petroleum coke, anthracite coal, and lignite were added to prepare coal briquettes for charging into a melt gasifier. Molasses was used as a binder when manufacturing coal briquettes. Manufactured In order to evaluate the quality of the coal briquettes, 100 g of coal briquettes were injected into a semiungung tube maintained at 1000 ° C., and heat was obtained after heat treatment for 10 minutes at 10 revolutions per minute, that is, at a rotational speed of 10 rpm. The hot-strength index of coal briquettes was evaluated by expressing the weight of the char with a body size as a percentage of the total char.
  • Coal briquettes were prepared by mixing molasses at 8.5 with respect to a total amount of pulverized coal and calcined petroleum coke at 8.5.
  • the main physical properties of petroleum coke are shown in Table 1 below.
  • Calcined petroleum coke is represented as calculated petroleum coke (C-PC). Since calcined petroleum coke is present in a state in which volatile matter is removed, the amount of fixed carbon added to the coal briquettes increases when calcined petroleum coke is added.
  • the hot strength index of the coal briquettes was greatly improved to 54.3%, which is much larger than the hot strength index of 12.3% of the coal briquettes of Comparative Example 1 and 8.7% of the hot coal strength of the coal briquettes of Comparative Example 2, thereby generating a maximum grain size. can do. Therefore, when calcined petroleum coke is added to the coal briquettes, the coal petroleum coke does not physically change during the high temperature heat treatment, so the coal briquettes may generate a leftover portion of the coalescing coal.
  • the amount of calcined petroleum coke mixed with the coal briquettes was adjusted to 30 wt 0 /.
  • the rest of the manufacturing process of the coal briquettes was the same as in Experiment 1 described above.
  • Coal briquettes were prepared by mixing molasses binder with coal A.
  • the volatile content of the coal briquettes is as high as 40%, the amount of fixed carbon of the coal briquettes is very low as 50.1%.
  • the yield of fire obtained by heat-treating the coal briquettes for 60 minutes at 1000X: was as low as 62.4%.
  • Coal briquettes were prepared by mixing 50 wt 0 /. Coal A and 50 wt 0 /. Calcined petroleum coke. Since the rest of the experimental procedure is the same as the experimental example 2 described above, detailed description thereof will be omitted.
  • Coal briquettes were prepared using anthracite coal instead of petroleum coke.
  • Anthracite has the highest carbonity among the coals.
  • Coal briquettes were manufactured by mixing calcined anthracite coal and unburned anthracite coal with pulverized coal.
  • Coal briquettes were prepared by mixing 5 ⁇ ⁇ % anthracite coal and 95 wt 0 / ⁇ coal A fired at 800 ° C. The rest of the experiment was the same as in Experiment 1 described above. The physical properties and hot qualities of the coal briquettes prepared according to Experimental Example 3 are shown in Table 3 below.
  • the ash content of the coal briquettes slightly increased with the addition of calcined anthracite coal, but the content of fixed carbon of the coal briquettes also increased. This is because the content of ash contained in the added anthracite coal is reduced, so the volatile content of the coal briquettes is reduced during the firing process.
  • the amount of fixed carbon of the coal briquettes increases as the amount of volatile matter of the coal briquettes decreases, the probability of the coal briquettes being converted into ⁇ in the molten gasifier increases.
  • Coal briquettes were manufactured using anthracite coal. Coal briquettes were prepared by mixing 10 wt% anthracite coal and 90 ⁇ % coal A fired at 800 ° C. The rest of the experiment was the same as in Experiment 1 described above. The physical properties and hot qualities of the coal briquettes prepared according to Experimental Example 3 are shown in Table 3 below.
  • the hot strength index of coal briquettes increased with the use of calcined anthracite coal. This is due to the fact that anthracite coal is calcined at 800 ° C. to have thermally stable properties, and the amount of emitted volatiles at a high temperature decreases as the amount of fixed carbon in the coal briquettes increases and the amount of volatile matter decreases relatively.
  • Coal briquettes were manufactured using anthracite coal. Coal briquettes were manufactured by using 15 ⁇ % anthracite coal fired at 800 ° C. The rest of the experiment was the same as in Experiment 1 described above. The hot strength index of the coal briquettes was 58.3%, which was further increased compared to Experimental Example 3.
  • the seonghyeongtan was prepared by using a non-calcined anthracite coal of 90% of A ⁇ and lOwt 0 /..
  • the rest of the experiment was the same as in Experiment 1 described above.
  • the anthracite coal was added to the coal briquettes without being fired, and as a result, the hot strength index of the coal briquettes was lowered. This is due to the fact that the anthracite has not been calcined and therefore not thermally stable.
  • coal briquettes were manufactured using lignite having the lowest carbonization as opposed to anthracite having the highest carbonization in coal.
  • the physical properties of lignite are shown in Table 4 below.
  • lignite contains a large amount of moisture and ash, and has no coking force. Therefore, the coal briquettes made of lignite have a characteristic of low strength at room temperature such as drop strength or compressive strength, and thus the amount of binder used must be increased.
  • Coal briquettes were prepared using 95 ⁇ % coal A and calcined lignite of 5wt 0 /.
  • lignite was prepared by calcining at 800 ° C.
  • the manufacturing process of the coal briquettes was the same as in Experimental Example 3 described above.
  • the hot quality of the coal briquettes to which calcined lignite was added was evaluated.
  • Table 5 below shows the quality of coal briquettes to which lignite is added. In this case, the hot strength index of the coal briquettes was 23.6%, which was superior to the hot strength of the coal briquettes prepared according to Comparative Example 1, 12.3%.
  • Coal briquettes were manufactured using 90 ⁇ % coal A and 10wt% calcined lignite.
  • lignite was prepared by calcining at 800 ° C.
  • the manufacturing process of the coal briquettes described above It was the same as Experimental example 6.
  • the hot strength index of the manufactured coal briquettes was 31.5%, which was greatly increased as the amount of lignite added increased compared to Experimental Example 6.
  • Molded coal was prepared using 90 wt% coal A and 10 wt% unfired lignite.
  • the manufacturing process of the coal briquettes was the same as in Experiment 6 described above.
  • the hot strength index of the produced coal was 8.3%, which was lower than that of Comparative Example 1 without lignite.
  • Formed coal was prepared using 85 ⁇ % coal A and 15wt 0 / ⁇ unfired lignite.
  • the manufacturing process of the coal briquettes was the same as in Comparative Example 6 described above.
  • the hot strength index of the manufactured coal briquettes was 12.9%, and it was confirmed that the hot strength of the coal briquettes increased slightly as the amount of lignite used increased.

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Abstract

환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 용융가스화로에 연결되고 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법을 제공한다. 성형탄의 제조 방법은 i) 미분탄을 제공하는 단계, ii) 탄소원을 소성하는 단계, iii) 미분탄과 소성된 탄소원을 혼합한 혼합물을 제공하는 단계, 및 iv) 혼합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계를 포함한다. 혼합물을 제공하는 단계에서, 혼합물 중 탄소원의 양은 0 보다 크고 혼합물의 30wt% 이하일 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
성형탄의 제조 방법
【기술분야】
본 발명은 성형탄의 제조 방법에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 우수한 열간 품질을 가진 성형탄의 그 제조 방법에 관한 것이다.
【배경기술】
용융환원제철법에서는 철광석을 환원로와 환원된 철광석을 용융하는 용융가스화로를 사용한다. 용융가스화로에서 철광석을 용융하는 경우, 철광석을 용융할 열원으로서 성형탄을 용융가스화로에 장입한다. 여기서, 환원철은 용융가스화로에서 용융된 후, 용철 및 슬래그로 전환된 후 외부로 배출된다. 용융가스화로에 장입된 성형탄은 석탄층전층을 형성한다. 산소는 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 취입된 후 석탄충전층을 연소시켜서 연소 가스를 생성한다. 연소가스는 석탄층전층을 통하여 상승하면서 고온의 환원 가스로 전환된다. 고온의 환원가스는 용융가스화로의 외부로 배출되어 환원가스로서 환원로에 공급된다.
성형탄은 용융가스화로에 열원으로서 장입된다. 용융가스화로에 장입된 석탄은 듬부의 고온 가스에 의해 좌로 변환되면서 용융가스화로의 하부로 하강하면서 환원철을 용융하기 위한 열원으로 사용된다. 따라서 환원철을 잘 용융시키기 위해서는 성형탄이 용융가스화로의 돔부의 고온 가스에 의해 분화되지 않으면서 용융가스화로의 하부로 낙하하면서 없어지지 않고 그 형상을 계속해서 유지할 필요가 있다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
우수한 열간 품질을 가지는 성형탄을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
【기술적 해결방법】
본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법에서, 성형탄은 환원철이 장입되는 용융가스화로, 및 용융가스화로에 연결되고 환원철을 제공하는 환원로를 포함하는 용철제조장치에서 용융가스화로의 돔부에 장입되어 급속 가열된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법은 i) 미분탄을 제공하는 단계, ii) 탄소원을 소성하는 단계, iii) 미분탄과 소성된 탄소원을 흔합한 흔합물올 제공하는 단계, 및 iv) 흔합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계를 포함한다. 혼합물을 제공하는 단계에서, 흔합물 중 탄소원의 양은 0 보다 크고 흔합물의 30wt% 이하일 수 있다.
상기 탄소원을 소성하는 단계에서, 상기 탄소원은 석유 코크스, 무연탄, 아역청탄, 역청탄, 반무연탄 및 갈탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다. 탄소원을 소성하는 단계에서, 탄소원은 아역청탄， 역청탄 및 반무연탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다/
흔합물을 제공하는 단계에서, 탄소원의 양은 5wt% 내지 30wt0/。일 수 있다. 탄소원을 입도 선별하는 단계를 더 포함하고, 흔합물을 제공하는 단계에서 탄소원의 입도는 0 보다 크고 3mm 이하일 수 있다.
탄소원을 소성하는 단계에서, 탄소원의 소성 온도는 700°C 내지 1100°C일 수 있다. 탄소원의 소성 은도는 800 °C 내지 1000 °C일 수 있다.
탄소원올 소성하는 단계에서, 탄소원이 석유 코크스인 경우, 흔합물 중 석유 코크스의 양은 흔합물의 10wt% 내지 50\ %일 수 있다. 탄소원을 소성하는 단계에서, 탄소원이 무연탄인 경우, 흔합물 중 무연탄의 양은 흔합물의 5wt% 내지 30wt%일 수 있다. 탄소원을 소성하는 단계에서, 탄소원이 갈탄인 경우, 흔합물 중 갈탄의 양은 흔합물의 5wt% 내지 30wto/ ¾ 수 있다.
【유리한 효과】
석유 코크스,'무연탄 또는 갈탄 등 비교적 저가의 탄소원을 성형탄에 첨가하여 성형탄의 열간 강도를 향상시키면서 성형탄을 저가로 제조할 수 있다. 그 결과, 용융가스화로에 장입된 성형탄이 고온 분화되지 않도록 하면서 좌의 입경과 강도를 증가시킬 수 있으므로, 조업을 효율적으로 실시할 수 있다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법의 개략적인 순서도이다.
도 2는 도 1에서 제조한 성형탄을 사용한 용철제조장치의 개략적인 도면이다.
도 3은 도 1에서 제조한 성형탄을 사용한 또다른 용철제조장치의 개략적인 도면이다. 【발명의 실시를 위한 최선의 형태】
제 1, 제 2 및 제 3 등의 용어들은 다양한 부분， 성분, 영역， 층 및 /또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역， 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분， 영역， 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제 1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제 2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며， 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다ᅳ 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작， 요소 및 /또는 성분을 구체화하며, 다른 특성， 영역， 정수， 단계， 동작， 요소 및 /또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다ᅳ
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형탄의 제조 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸다. 도 1의 성형탄의 제조 방법의 순서도는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 성형탄의 제조 방법을 다양하게 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 성형탄의 제조 방법은 i) 미분탄을 제공하는 단계, ii) 석유 코크스를 소성한 탄소원을 제공하는 단계， iii) 미분탄과 탄소원올 흔함한 흔합물을 제공하는 단계， 및 iv) 흔합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계를 포함한다. 이외에, 성형탄의 제조 방법은 다른 단계를 다 포함할 수 있다. 먼저, 단계 (S10)에서는 미분탄을 제공한다. 원료탄으로서 미분탄을 사용한다.
다음으로, 단계 (S20)에서는 탄소원을 소성한다. 탄소원으로서 석유 코크스, 무연탄 또는 갈탄 등을 사용할 수 있다. 석유 코크스는 다양한 석유 정제 공정에서 부산물로 나온다. 석유 코크스는 lwt% 미만의 회분 및 10wt% 내지 12wt%의 휘발분을 포함한다. 즉, 석유 코크스에 함유된 회분 및 휘발분의 양이 적으므로， 석유 코크스는 원료탄의 발열량보다 10% 이상 높은 발열량을 가진다. 따라서 석유 코크스를 사용하는 경우， 성형탄의 회분을 저감시키면서 성형탄에 함유된 고정 탄소의 양을 증가시킬 수 있다.
일반적으로 석탄에 함유된 회분의 양이 큰 경우, 상대적으로 가연성인 탄소와 수소의 함량이 낮으므로 석탄의 발열량이 낮아진다. 용융가스화로에 장입된 석탄의 회분이 높은 경우, 회분은 대부분 좌 중에 잔존하므로 좌의 발열량이 감소할 뿐만 아니라 촤에 포함된 회분을 용해시키고 슬래그로 배출시키기 위한 열량이 추가로 요구된다. 이는 용철을 생산하기 위해 필요한 석탄 사용량을 증가시키므로， 제조 원가의 상승 측면에서 바람직하지 않다. 따라서 성형탄에 함유된 회분의 양을 감소시키기 위해 낮은 회분의 함량을 가지는 석유 코크스를 가공하여 첨가한다. 이러한 방법을 사용하여 제조된 성형탄이 좌로 변환하는 정도인 촤수율 (char yidd)도 높일 수 있다.
석유 코크스는 통상적으로 500°C 이하의 저온에서 제조된다. 따라서 저온 열처리 이력올 가진 석유 코크스를 저은 열이력보다 높은 온도에서 열처리하는 경우, 석유 코크스가 수축하거나 열적으로 팽창하면서 열적으로 변형된다. 따라서 석유 코크스를 첨가한 성형탄을 제조하는 경우, 1000°C 이상의 융융가스화로내에서 석유 코크스가 변형되어 성형탄이 매우 작은 크기의 좌로 분화된다.
그러므로 단계 (S20)에서는 500 °C 이하의 열적 이력을 가지는 생석유 코크스 (green petroleum coke, G-PC)를 고온에서 소성한다. 즉， 생석유 코크스를 700 °C 내지 1100°C의 고온에서 소성한다. 생석유 코크스의 소성 온도가 너무 낮은 경우, 생석유 코크스의 휘발분 방출 반웅과 탄소 골격에 부착된 수소가 가스로 방출되는 탈수소 반웅이 일어나지 않는다. 한편, 생석유 코크스의 소성 온도가 너무 높은 경우, 고온 처리로 인해 에너지가 많이 소비된다. 따라서 생석유 코크스의 소성 은도를 전술한 범위로 조절함으로써 열처 리 시 간을 줄이 면서 생석유 코크스의 휘 발분 방출 반웅과 탈수소 반웅을 일으킨다ᅳ 바람직 하게는 생석유 코크스는 8oo°c 내지 iooo°c에서 소성 한다.
석유 코크스를 소성 하는 경우, 분위기 가스로서 불활성 가스 또는 공기 등을 사용할 수 있다. 좀더 바람직 하게는 공기를 공급하여 석유 코크스의 가연성 성분을 연소시 킨다. 석유 코크스의 가연성 성분이 연소되 어 석유 코크스의 온도를 상승시 키므로, 소성에 필요한 별도의 에너지를 공급할 필요가 없다. 석 탄의 공업분석방법으로 측정하는 경우, 석유 코크스의 소성 정도는 그 휘발분이 2% 미 만 정도가 되 면 충분하다. 또한, 소성된 석유 코크스의 입도는 0보다 크고 3mm 이 하인 것 이 바람직하다. 석유 코크스의 입도가 너무 큰 경우, 석 유 코크스가 미분탄과 균일하게 흔합되지 않으므로， 성 형 탄의 품질이 저하된다. 따라서 전술한 범위로 석유 코크스의 입도를 조절한다.
한편, 석유 코크스 대신에 무연탄 또는 갈탄을 탄소원으로 사용할 수도 있다. 무연탄은 석 탄 중 탄화도가 가장 높으며 , 휘 발분의 함량이 가장 작다. 따라서 상대적으로 무연탄의 소성시 휘 발분의 방출량이 작으며, 이로 인해 무연탄의 소성 후 회수 가능한 탄소원의 양이 많다. 석탄 중 탄화도가 가장 낮은 갈탄을 사용하여 성 형탄의 열간 품질을 향상시 킬 수 있다. 이외에， 아역 청 탄, 역 청 탄 또는 반무연탄 등도 탄소원으로 사용할 수 있다.
다음으로， 단계 (S30)에서는 미분탄과 탄소원을 흔합한 흔합물을 제공한다. 즉, 석유 코크스， 무연탄 또는 갈탄 등을 소성 한 탄소원과 미분탄을 흔합하여 성 형탄의 원료로서 제공한다. 이 경우， 흔합물 중 탄소원의 양은 흔합물의 50wt% 이하이다. 탄소원을 흔합물에 너무 많이 흔합하는 경우, 성 형 탄의 제조 원가가 상승한다. 따라서 탄소원의 양을 전술한 범위로 조절한다. 더욱 바람직하게는 탄소원의 양은 흔합물의 53wt% 이하일 수 있다.
마지막으로, 단계 (S40)에서는 흔합물을 성 형하여 성 형 탄을 제조한다. 예를 들면, 당밀 등의 바인더를 흔합하여 흔합물에 첨가한 후 흔합물을 성 형해 성 형 탄을 제조할 수 있 . 즉, 도 1에는 도시하지 않았지만, 상호 반대 방향으로 회 전하는 쌍롤들 사이에 흔합물을 장입하여 포켓 또는 스트립 형 태의 성 형탄을 제조할 수 있다. 그 결과, 우수한 열간강도 및 넁간강도를 가지는 성 형 탄을 제조할 수 있다.
도 2는 도 1에서 제조한 성형탄을 사용하는 용철제조장치 (100)를 개략적으로 나타낸다. 도 2의 용철제조장치 (100)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 2의 용철제조장치 (100)를 다양한 형태로 변형할 수 있다ᅳ
도 2의 용철제조장치 (100)는 용융가스화로 (10) 및 환원로 (20)를 포함한다. 이외에 필요에 따라 기타 다른 장치를 포함할 수 있다. 환원로 (20)에는 철광석이 장입되어 환원된다. 환원로 (20)에 장입되는 철광석은 사전 건조된 후에 환원로 (20)를 통과하면서 환원철로 제조된다. 환원로 (20)는 층전층형 환원로로서, 용융가스화로로 (10)부터 환원가스를 공급받아 그 내부에 층전층을 형성한다.
도 1의 제조 방법으로 제조한 성형탄은 용융가스화로 (10)에 장입되므로, 용융가스화로 (10)의 내부에는 석탄층전층이 형성된다. 용융가스화로 (10)의 상부에는 동부 (101)가 형성된다. 즉, 용융가스화로 (10)의 다른 부분에 비해 넓은 공간이 형성되고, 여기에는 고온의 환원가스가 존재한다. 따라서 고온의 환원가스에 의해 듬부 (101)에 장입되는 성형탄이 쉽게 분화될 수 있다. 즉， 성형탄은 lOOO'C로 유지되는 용융가스화로의 상부에 투입되므로， 성형탄이 급속한 열층격을 받는다. 따라서 성형탄이 용융가스화로의 하부로 이동하면서 분화될 수 있다.
이러한 분화 조건을 극복하기 위해 비투맨을 성형탄의 바인더로 사용하여 성형탄의 강도를 향상시키는 공정이 알려져 있다. 그러나 비투멘을 바인더로 사용하는 경우， 제조비가 크게 증가할 뿐만 아니라 1000 °C의 용융가스화로의 상부에서 성형탄이 잘 분화되는 문제점이 있다. 따라서 성형탄의 열간 강도를 높여서 용융가스화로 내에서 성형탄이 잘 분화되지 않도록 할 필요가 있다.
이에 대하여 도 1의 방법으로 제조한 성형탄은 높은 열간 강도를 가지므로, 용융가스화로 (10)의 돔부에서 분화되지 않고, 용융가스화로 (10)의 하부까지 강하한다. 성형탄의 열분해 반웅에 의해 생성된 촤는 용융가스화로 (10)의 하부로 이동하여 풍구 (101)를 통해 공급되는 산소와 발열 반응한다. 그 결과, 성형탄은 용융가스화로 (10)를 고온으로 유지하는 열원으로서 사용될 수 있다. 한편, 촤가 통기성을 제공하므로, 용융가스화로 (10)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 환원로 (20)에서 공급된 환원철이 용융가스화로 (10)내의 석탄층전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과할 수 있다.
전술한 성형탄 이외에 괴상 탄재 또는 코크스를 필요에 따라 용융가스화로 (60)에 장입할 수도 있다. 용융가스화로 (60)의 외벽에는 풍구 (80)를 설치하여 산소를 취입한다. 산소는 석탄충전층에 취입되어 연소대를 형성한다. 성형탄은 연소대에서 연소되어 환원가스를 발생시킬 수 있다.
도 3은 도 1에서 제조한 성형탄을 사용한 용철제조장치 (200)를 개략적으로 나타낸다. 도 3의 용철제조장치 (200)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 3의 용철제조장치 (200)를 다양한 형태로 변형할 수 있다. 도 3의 용철제조장치 (200)의 구조는 도 2의 용철제조장치 (100)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 용철제조장치 (100)는 용융가스화로 (10), 환원로 (22), 환원철 압축장치 (40) 및 압축 환원철 저장조 (50)를 포함한다. 여기서, 압축 환원철 저장조 (50)는 생략할 수 있다.
제조된 성형탄은 용융가스화로 (10)에 장입된다. 여기서, 성형탄은 용융가스화로 (10)에서 환원가스를 발생시키고 발생된 환원가스는 유동층형 환원로에 공급된다. 분철광석은 유동층을 가진 복수의 환원로들 (22)에 공급되고， 용융가스화로 (10)로부터 환원로들 (22)에 공급된 환원가스에 의해 유동되면서 환원철로 제조된다. 환원철은 환원철 압축장치 (40)에 의해 압축된 후 압축 환원철 저장조 (50)에 저장된다. 압축된 환원철은 압축 환원철 저장조 (50)로부터 용융가스화로 (10)에 공급되어 용융가스화로 (10)에서 용융된다. 성형탄은 용융가스화로 (10)에 공급되어 통기성을 가진 촤로 변하므로, 용융가스화로 (10)의 하부에서 발생한 다량의 가스와 압축된 환원철이 용융가스화로 (10)내의 석탄층전층을 좀더 쉽고 균일하게 통과하여 양질의 용철을 제조할 수 있다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며， 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예
석유 코크스, 무연탄, 및 갈탄을 첨가하여 용융가스화로에 장입하기 위한 성형탄을 제조하였다. 성형탄을 제조시 당밀을 바인더로 사용하였다. 제조한 성형탄의 품질을 평가하기 위하여 1000°C로 유지된 반웅관에 lOOOg의 성형탄을 추입하여 분당 10회전， 즉, lOrpm의 회전 속도로 60분 동안 열처리한 후 얻어진 촤를 분급하였다. 체눈으로 10mm 이상인 촤의 무게를 전체 촤의 무게에 대한 백분율로 나타냄으로써 성형탄의 열간강도지수를 평가하였다.
석유코크스 첨가실험
미분탄과 소성된 석유 코크스의 총량 100에 대해 당밀을 8.5로 흔합하여 성형탄을 제조하였다. 석유 코크스의 주요 물성을 하기의 표 1에 나타낸다.
【표 1】
Figure imgf000010_0001
실험예 1
표 1의 물성을 가진 미소성 석유 코크스 또는 이를 800°C에서 소성한 석유 코크스 10%를 36%의 휘발분을 함유한 석탄 A에 첨가하여 융융가스화로에 장입하기 위한 성형탄을 제조하였다. 성형탄의 물성과 열간 품질을 하기의 표 2에 나타낸다. 소성된 석유 코크스는 C-PC(Calcined Petroleum Coke)로 나타낸다. 소성된 석유 코크스는 휘발분이 제거된 상태로 존재하므로, 소성된 석유 코크스를 첨가하는 경우에 성형탄에 첨가된 고정탄소의 양이 증가한다. 한편, 성형탄의 열간강도지수는 54.3%로 크게 향상되었으며, 이는 비교예 1의 성형탄의 열간강도지수인 12.3%, 비교예 2의 성형탄의 열간강도지수인 8.7%보다 훨씬 커서 큰 입도의 최를 생성할 수 있다. 따라서 성형탄에 소성된 석유 코크스를 첨가하는 경우， 고온 열처리 과정에서 석유 코크스가 물리적으로 변화하지 않으므로, 성형탄이 대립의 좌를 생성할 수 있다.
실험예 2
성형탄에 흔합된 소성된 석유 코크스의 양을 30wt0/。로 조절하였다. 성형탄의 나머지 제조 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다.
표 2에 기재한 바와 같이, 소성된 석유 코크스의 첨가량이 증가하므로, 성형탄에 함유된 회분의 양이 더욱 저감되면서 고정 탄소의 양이 크게 증가하였다. 또한, 좌수율도 크게 증가하였으며, 성형탄의 고온 조건에서의 분화 저항능력인 열간강도지수도 크게 증가하였다.
비교예 1
석탄 A에 당밀 바인더를 흔합하여 성형탄을 제조하였다. 이 경우, 성형탄의 휘발분은 40% 정도로 높으므로, 성형탄의 고정탄소의 양은 50.1%로서 매우 낮았다. 또한, 성형탄을 1000X：에서 60분간 열처리하여 얻어진 화의 수율은 62.4%로서 낮았다.
비교예 2
성형탄의 회분을 저감하고 좌수율을 향상시키기 위하여， 석탄 A에 10wt%의 미소성 석유코크스 (Green Petroleum Coke, G-PC)를 10% 첨가하여 제조하였다. 이 경우, 성형탄의 회분이 약간 감소하였고， 그 고정탄소의 양은 증가하였다. 또한， 촤의 수율은 64.5%로 증가하고， 좌의 회분은 감소하였다. 그러나 이러한 성형탄의 물성 개선에도 불구하고 .성형탄의 열간강도지수는 8.7%로 오히려 감소하였다. 이는 회분 저감용으로 첨가된 점결력이 없는 석유 코크스가 고온 조건에서 승온되는 과정 중 열적 변화에 따라 성형탄의 결합에 기여하지 못하고 작은 입자로 분화되는 현상에 기인한다.
비교예 3
50wt0/。의 석탄 A와 50wt0/。의 소성된 석유 코크스를 흔합하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 2와 동일하므로, 그 상세한 설명을 생략한다ᅳ
이 경우, 성형탄의 회분의 양은 감소하고, 고정탄소의 양은 증가하였으며， 좌수율도 증가하였지만, 성형탄의 열간강도지수는 오히려 감소하였다. 성형탄을 급속 가열하는 경우, 분말의 입자들의 서로 융착되어 괴상의 좌가 형성된다. 그러나 점결력이 낮은 원료탄인 석탄 A의 특성상 고체 분말인 소성된 석유 코크스의 첨가량이 50% 이상으로 높은 경우, 대립의 촤를 얻을 수 없었다. 즉, 석유 코크스는 점결성이 전혀 없는 고체 분말 형태이므로, 성형탄 제조시의 첨가량에는 한계를 가진다.
【표 2】
실험예 원료배합 (%) 성ᄋ ¾ᄋ타 !_!·' 촤 좌수율 열간강도
Figure imgf000012_0001
석유 코크스 대신에 무연탄을 사용하여 성형탄을 제조하였다. 무연탄은 석탄 중 가장 높은 탄화도를 가진다. 소성한 무연탄과 소성하지 않은 무연탄을 미분탄과 흔합하여 성형탄을 제조하였다.
실험예 3
800°C에서 소성한 5\^%의 무연탄과 95wt0/。의 석탄 A를 혼합하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다. 실험예 3에 따라 제조한 성형탄의 물성과 열간 품질을 하기의 표 3에 나타낸다.
표 3에 기재한 바와 같이, 소성된 무연탄을 첨가함에 따라 성형탄의 회분 함량은 다소 증가하였지만 성형탄의 고정탄소의 함량도 함께 증가하였다. 이는 첨가된 무연탄에 함유된 회분의 함량이 높아서 소성 과정에서 성형탄의 휘발분이 줄어들었기 때문이다. 성형탄의 휘발분의 양이 줄어들면서 성형탄의 고정탄소의 양이 증가하는 경우, 성형탄이 용융가스화로내에서 촤로 전환될 확률이 높아지므로 바람직하다.
실험예 4
무연탄을 사용하여 성형탄을 제조하였다. 800°C에서 소성한 10wt%의 무연탄과 90^%의 석탄 A를 흔합하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다. 실험예 3에 따라 제조한 성형탄의 물성과 열간 품질을 하기의 표 3에 나타낸다. 소성한 무연탄의 사용량이 증가함에 따라 성형탄의 열간강도지수가 증가하였다. 이는 무연탄이 800°C에서 소성되어 열적으로 안정한 특성을 가지기 때문이며, 성형탄의 고정탄소의 양이 증가하고 휘발분의 양이 상대적으로 감소함에 따라 고온에서의 휘발분 방출량이 감소한 것에 기인한다.
실험예 5
무연탄을 사용하여 성형탄을 제조하였다. 800°C에서 소성한 15^%의 무연탄을 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1과 동일하였다. 성형탄의 열간강도지수는 58.3%로서, 실험예 3에 비해 좀더 증가하였다.
비교예 4
90^%의 석탄 A와 lOwt0/。의 비소성 무연탄을 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1와 동일하였다. 무연탄은 소성되지 않는 상태에서 성형탄에 첨가한 결과, 성형탄의 열간강도지수가 저하되었다. 이는 무연탄이 소성되지 않았으므로, 열적으로 안정되지 못한 것에 기인한다.
비교예 5
85wt0/。의 석탄 A와 15wt%의 비소성 무연탄을 사용하여 성형탄을 제조하였다. 나머지 실험 과정은 전술한 실험예 1와 동일하였다. 무연탄은 소성되지 않는 상태에서 성형탄에 첨가한 결과, 성형탄의 열간강도지수가 더욱 저하되었다.
【표 3】
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001
소성 갈탄 첨가실험
전술한 실험예 3 내지 실험예 5에서 석탄 중 가장 높은 탄화도를 가지는 무연탄과 반대로 가장 낮은 탄화도를 가지는 갈탄을 이용하여 성형탄을 제조하였다. 갈탄의 물성을 하기의 표 4에 나타낸다. 표 4에 기재한 바와 같이， 갈탄은 많은 양의 수분과 회분을 포함하고, 점결력이 없다. 따라서 갈탄으로 제조한 성형탄은 낙하강도 또는 압축강도 등의 상온 강도가 낮은 특성을 가지므로， 바인더의 사용량올 증가시켜야 한다.
【표 4]
Figure imgf000014_0002
실험예 6
95^%의 석탄 A와 5wt0/。의 소성된 갈탄을 이용하여 성형탄을 제조하였다. 여기서 갈탄은 800°C에서 소성하여 제조하였다. 성형탄의 제조 과정은 전술한 실험예 3과 동일하였다. 한편, 소성된 갈탄을 첨가한 성형탄의 열간 품질을 평가하였다. 하기의 표 5에는 갈탄을 첨가한 성형탄의 품질을 나타낸다. 이 경우, 성형탄의 열간강도지수는 23.6%로서 전술한, 비교예 1에 따라 제조한 성형탄의 열간강도인 12.3%보다 우수하였다.
실험예 7
90^%의 석탄 A와 10wt%의 소성된 갈탄을 이용하여 성형탄을 제조하였다. 여기서 갈탄은 800°C에서 소성하여 제조하였다. 성형탄의 제조 과정은 전술한 실험 예 6과 동일하였다. 제조한 성 형 탄의 열간강도지수는 31.5%로서 실험 예 6에 비해 갈탄의 첨가량이 증가함에 따라 크게 증가하였다.
실험 예 8
85wt0/。의 석 탄 A와 15wt%의 소성 된 갈탄을 이용하여 성 형 탄을 제조하였다. 여 기서 갈탄은 800 °C에서 소성 하여 제조하였다. 성 형 탄의 제조 과정은 전술한 실험 예 6과 동일하였다. 제조한 성 형 탄의 열간강도지수는 43.8%로서 실험 예 7에 비 해 갈탄의 첨가량이 증가함에 따라 크게 증가하였다.
비교예 6
90wt%의 석 탄 A와 10wt%의 소성하지 않은 갈탄을 이용하여 성 형 탄을 제조하였다. 성 형 탄의 제조 과정은 전술한 실험 예 6과 동일하였다. 제조한 성 형 탄의 열간강도지수는 8.3%로서 갈탄을 첨가하지 않은 비 교예 1의 성 형 탄의 열간강도지수보다 작았다.
비교예 7
85^%의 석 탄 A와 15wt0/。의 소성 하지 않은 갈탄을 이용하여 성 형 탄을 제조하였다. 성 형 탄의 제조 과정은 전술한 비교예 6과 동일하였다. 제조한 성 형 탄의 열간강도지수는 하기 의 표 5에 기 재한 바와 같이 12.9%로서 갈탄의 사용량이 증가함에 따라 성 형 탄의 열간강도가 다소 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
【표 5】
Figure imgf000015_0001
소성한 갈탄을 성형탄 제조에 사용하는 경우, 그 열적 안정성으로 인하여 성형탄의 열간 품질이 크게 향상되는 것을 알 수 있었다. 그러나 동일한 첨가 조건하에서 소성된 석유 코크스와 소성된 무연탄은 동일한 효과를 나타내었으며, 소성된 갈탄은 이보다 첨'가 효과가 낮은 것을 알 수 있었다. 이는 탄소원의 회분 함량과 관계가 있는 것으로 추정되었다. 소성된 탄소원을 성형탄에 소량 첨가하여 성형탄의 열간 품질을 크게 향상시킬 수 있었다.
전술한 바와 같이, 소성된 석탄을 성형탄 제조시에 첨가하는 경우, 성형탄의 열간 품질이 향상되는 것을 알 수 있었다. 따라서 석유 코크스, 무연찬 및 갈탄 이외에의 다른 종류의 석탄을 소성하여 성형탄 제조시에 첨가하면, 성형탄의 열간 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
환원철이 장입되는 용융가스화로, 및
상기 용융가스화로에 연결되고， 상기 환원철을 제공하는 환원로
를 포함하는 용철제조장치에서 상기 용융가스화로의 듬부에 장입되어 급속 가열되는 성형탄의 제조 방법으로서 ,
미분탄을 제공하는 단계,
탄소원을 소성하는 단계,
상기 미분탄과 상기 소성된 탄소원을 흔합한 흔합물올 제공하는 단계, 및 상기 흔합물을 성형하여 성형탄을 제공하는 단계
를 포함하고,
상기 흔합물을 제공하는 단계에서， 상기 흔합물 중 상기 탄소원의 양은 0 보다 크고 상기 흔합물의 50wt% 이하인 성형탄의 제조 방법.
【청구항 2]
게 1항에 있어서,
상기 탄소원을 소성하는 단계에서, 상기 탄소원은 석유 코크스， 무연탄 및 갈탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질인 성형탄의 제조 방법.
【청구항 3】
게 1항에 있어서,
상기 탄소원을 소성하는 단계에서， 상기 탄소원은 아역청탄, 역청탄 및 반무연탄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질인 성형탄의 제조 방법.
【청구항 4]
제 1항에 있어서,
상기 흔합물을 제공하는 단계에서， 상기 탄소원의 양은 5wt% 내지 30wt0/。인 성형탄의 제조 방법 .
【청구항 5]
제 1항에 있어서,
상기 탄소원을 입도 선별하는 단계를 더 포함하고, 상기 흔합물을 제공하는 단계에서 상기 탄소원의 입도는 ·0 보다 크고 3mm 이하인 성형탄의 제조 방법.
【청구항 6】
제 1항에 있어서,
상기 탄소원을 소성하는 단계에서, 상기 탄소원의 소성 온도는 700°C 내지 iioo°c인 성형탄의 제조 방법.
【청구항 7】
거 16항에 있어서,
상기 탄소원의 소성 온도는 8oo°c 내지 loocrc인 성형탄의 제조 방법.
【청구항 8]
거 11항에 있어서,
상기 탄소원을 소성하는 단계에서, 상기 탄소원이 석유 코크스인 경우, 상기 흔합물 중 상기 석유 코크스의 양은 상기 흔합물의 10wt% 내지 50 %인 성형탄의 제조 방법 .
【청구항 9】
제 1항에 있어서, ■
상기 탄소원을 소성하는 단계에서, 상기 탄소원이 무연탄인 경우, 상기 흔합물 중 상기 무연탄의 양은 상기 흔합물의 5wt% 내지 30wt%인 성형탄의 제조 방법.
【청구항 10】
제 1항에 있어서，
상기 탄소원을 소성하는 단계에서, 상기 탄소원이 갈탄인 경우, 상기 흔합물 중 상기 갈탄의 양은 상기 흔합물의 5wt% 내지 30wt%인 성형탄의 제조 방법. .
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