무연탄(無煙炭)과 페놀수지(樹脂)로부터 제조(製造)된 성형(成形)코크스의 기공율(氣孔率)과 전기저항율(電氣抵抗率) Porosity and Electrical Resistivity of Formed Cokes Made from Anthracite and Phenolic resin원문보기
국산무연탄과 페놀수지를 혼합 소성하여 성형코크스를 제조하고 점결제의 량, 탈수온도 및 시간, 경화온도 및 시간, 소결온도 및 시간, 무연탄의 입도 및 입도 분포, 무연탄의 품위, 플라스틱 혼합율 등을 변화시킬 경우에 있어서 제조되는 코크스의 기공율, 전기 저항률 등의 물성 변화를 연구한 결과 제조된 대부분의 코크스는 $0.3\sim1.2\Omega{\cdot}cm$의 전기저항률과 $10\sim30%$의 기공율 범위에서 각 인자의 영향을 받아 변화함을 확인하였다.
국산무연탄과 페놀수지를 혼합 소성하여 성형코크스를 제조하고 점결제의 량, 탈수온도 및 시간, 경화온도 및 시간, 소결온도 및 시간, 무연탄의 입도 및 입도 분포, 무연탄의 품위, 플라스틱 혼합율 등을 변화시킬 경우에 있어서 제조되는 코크스의 기공율, 전기 저항률 등의 물성 변화를 연구한 결과 제조된 대부분의 코크스는 $0.3\sim1.2\Omega{\cdot}cm$의 전기저항률과 $10\sim30%$의 기공율 범위에서 각 인자의 영향을 받아 변화함을 확인하였다.
In this study, the porosity and electrical resistivity of the formed coke produced by sintering the mixture of domestic anthracite and phenolic resin were mainly investigated, when the effect of the amount of binder, the hydration temperature and time, the hardening temperature and time, sintering t...
In this study, the porosity and electrical resistivity of the formed coke produced by sintering the mixture of domestic anthracite and phenolic resin were mainly investigated, when the effect of the amount of binder, the hydration temperature and time, the hardening temperature and time, sintering temperature and time, the particle size of anthracite, the grade of anthracite, and the mixing ratio of phenolic resin on the physical properties of the coke were studied. As a result, It was found that the electrical resistivity and porosity of the formed coke are varied in the range of $0.3\sim1.2\Omega{\cdot}cm$ of $10\sim30%$, respectively, in accordance with the variation of factors.
In this study, the porosity and electrical resistivity of the formed coke produced by sintering the mixture of domestic anthracite and phenolic resin were mainly investigated, when the effect of the amount of binder, the hydration temperature and time, the hardening temperature and time, sintering temperature and time, the particle size of anthracite, the grade of anthracite, and the mixing ratio of phenolic resin on the physical properties of the coke were studied. As a result, It was found that the electrical resistivity and porosity of the formed coke are varied in the range of $0.3\sim1.2\Omega{\cdot}cm$ of $10\sim30%$, respectively, in accordance with the variation of factors.
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문제 정의
본 고에서는 점결제의 량, 탈수 온도 및 시간, 경화온도 및 시간, 무연탄의 입도, 무연탄의 회분 함량, PVC혼합비, 성형 압력 등이 코크스의 전기저항율과 기공율에 미치는 영향을 중심으로 조사 검토하였다.
본 연구를 위하여 경동탄광, 장성탄광, 태안산업의 저탄장에서 채취한 무연탄 정광들을 사용하여 시험 비교하였으나 시료에 따른 영향이 크지 않았으므로 본 고에서는 태안무연탄에 대한 실험결과만을 다룬다. 사용된태안 무연탄 정광은 발열량이 5205cal/g이고 Si#를 주성분으로 하는 shale류의 회분을 25.
본 연구자 등은 2005년부터 국산 무연탄과 폐플라스틱을 사용한 합금철용 성형코크스의 제조 기술을 개발하기 위하여 노력하여 왔으며, 성형코크스의 제조를 위한 국산 무연탄의 물성과 선별특성, 페놀수지와 국산 무연탄을 사용하여 합금철용 코크스를 제조하는 경우에 있어서 그 주요 품질요건인 강도, 기공율(반응성), 전기저항율에 미치는 여러 인자의 영향 등을 조사 보고한 바 있다.
제안 방법
국산무연탄과 페놀수지를 혼합 소성하여 코크스를 제조하고 점결제의 량, 탈수 온도 및 시간, 경화 온도 및시간, 소결온도 및 시간, 무연탄의 입도 및 입도 분포, 무연탄의 품위, 플라스틱 혼합율 등을 변화시킬 경우에 있어서 제조되는 코크스의 기공율, 저항률, 강도 등의 물성 변화를 연구한 본 연구의 결론은 다음과 같다.
기공율을 가능한 일정하게 유지하기 위하여 액체가 무연탄에 대하여 항상 18%가 되도록 조절하였다. 즉, 페놀 첨가량이 18%인 경우는 물을 전혀 사용하지 않았지만 15%인 경우는 3%의 물과 함께 사용하였다.
동일 조건에서 5개 이상을 제조 하였으며, 전기로의 승온 속도는 공히 10oC/min 으로 고정하였다. 이러한 조건들을 표준 조건으로 하여 각 인자별 실험에 있어서 해당 인자만을 변화시켜 그 영향을 조사하였다.
점결제의 첨가량을 0~18%까지 변화시키면서 점결제의 첨가량에 따른 기공율, 전기저항률의 변화를 관찰하였다. 기공율을 가능한 일정하게 유지하기 위하여 액체가 무연탄에 대하여 항상 18%가 되도록 조절하였다.
코크스 제조를 위한 표준 실험 조건에서 PVC 혼합율을 0~50% 범위에서 변화시켜 PVC 혼합율이 코크스의 저항률과 기공율에 미치는 영향을 조사 하여 Fig. 16과 Fig. 17에 나타내었다.
코크스 제조를 위한 표준 실험 조건에서 경화 온도를 150℃, 200℃, 300℃, 400℃, 시간을 20~360분 범위에서 변화시켜 경화 온도 및 시간이 코크스의 전기저항률과 기공율에 미치는 영향을 조사하여 Fig. 6과 Fig. 7에 각각 나타내었다.
코크스 제조를 위한 표준 실험 조건에서 소결 온도를 500℃, 1,000℃, 1, 200℃, l, 400℃, 시간을 1~24시간 범위에서 변화시켜 소결 온도 및 시간이 코크스의 전기저항률과 기공율에 미치는 영향을 조사하여 Fig. 8과 Fig. 9에 각각 나타내었다.
코크스 제조를 위한 표준 실험 조건에서 입도를 8 mesh 이 상, 8 ~35 mesh, 35 ~ 140 mesh, 140 ~325 mesh, 325 mesh 이하로 변화시켜 입도가 코크스의 저항률 및 기공율에 미치는 영향을 조사 하여 Fig. 10과 Fig. 11에 각각 나타내었다.
코크스 제조를 위한 표준 실험 조건에서 탈수 온도를 50℃, 100℃, 150℃, 200℃ 탈수 시간을 10~360분 범위에서 변화시켜 탈수 온도 및 시간이 코크스의 전기저항률과 기공율에 미치는 영향을 조사하여 Fig. 4와 Fig. 5에 나타내었다.
코크스의 제조: 코크스 제조를 위하여 점결제인 액상페놀수지를 6%, 증류수를 12%, 100 mesh 이하의 무연탄 분말(주로 태안 정광을 사용)을 82% 첨가하여 혼합하고 2g씩을 직경이 1.128cm(단면적 lei/)인 성형몰드에서 50kgf의 압력으로 압축 성형하여 원주형 펠릿을 제조하였다. 제조된 펠릿은 50#(:에서 6시간 동안 탈수한 다음 200#(2에서 2시간 동안 경화하고 엘리베이터식 전기로에서 1200#(2로 6시간 동안 소결하였다.
회분 함량의 조정은 회분 함량이 10%인 중액선별 정광과 회분 함량이 60%인 중액선별 광미를 적당한 비율로 혼합하여 조절하였다. 그림들로부터 회분 함량이 10%인 경우 저항률이 0.
대상 데이터
사용된태안 무연탄 정광은 발열량이 5205cal/g이고 Si#를 주성분으로 하는 shale류의 회분을 25.3% 함유한 것을 사용하였다. 페놀수지는 국내에서 생산중인 고정탄소 함량이 54%인 분말형의 것과 고정탄소 함량이 56%인액상의 것을 사용하였다.
크그스 시료는 동부메탈에서 제공한 일본산 NKK 코크스와 Chiba 코크스를 비교용 시료로 사용하였다. 이들은 전기저항률이 0.
3% 함유한 것을 사용하였다. 페놀수지는 국내에서 생산중인 고정탄소 함량이 54%인 분말형의 것과 고정탄소 함량이 56%인액상의 것을 사용하였다.
이론/모형
코크스의 진밀도, 겉보기 밀도 및 기공율 측정 등은 KS E ISO 1014#에 준하였으며 전기저항의 측정은 KS M ISO 1014J6)의 알루미늄 제조용 탄소재료-전극용 하소 코크스-입자의 전기 저항 측정 방법에 준하였다.
성능/효과
1. 코크스 제조를 위한 무연탄은 입도가 35-325 mesh이고 회분함량이 적은 것일수록 물성이 양호함을 알았다.
2. 탈수, 경화 및 소결 단계에서는 급격한 가열 등에 의하여 발생하는 코크스내의, 균열의 생성을 방지하는 것이 무엇보다 중요하다고 판단되었으며, 기공율의 조절은 탈수 또는 경화단계에서 발포제 등을 이용하여 행하는 것이 적절할 것으로 생각되었다. 이 경우 발포제로 사용되는 플라스틱의 첨가량은 10% 이하로 제한하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.
3. 기공율이 증가할수록 강도가 낮아지는 경향을 보였으며, 전기저항률과 강도는 서로 반비례하는 부의 상관관계를 나타내었다.
4. 본 연구에서 제조된 대부분의 코크스는 0.3 ~ 1.2 Q・cm의 전기저항률과 10~30%의 기공율, 그리고 40~600kgf/cm2의 강도를 나타내었다. 이는 합금철용 코코스의 전기저항률이 0.
Fig. 2에서 나타난 기공율의 영향에서는 페놀의 첨가량이 증가할수록 기공율이 감소하는 경향을 나타내었다.
그림들로부터 코크스의 저항률과 기공율은 PVC 혼합율이 10%일 경우 저항률이 0.47 Q-cm, 기공율이 30%에서부터 혼합율이 50%일 경우 저항률이 0.85 fl-cm 기공율이 61%로 PVC 혼합율의 증가와 함께 저항률과 기공율이 증가함을 알 수 있다. 이러한 현상들은 PVC 혼합율이 증가하면 200P 이상의 온도에서 PVC의 분해에 의해 발생하는 HC1 등의 가스의 증기압이 높아져 코크스 내부에 균열을 발생시키기 때문으로 생각된다.
이는 코크스 내부에 균열과 같은 불연속적 구조 결함이 증가할수록 강도가 저하하고 저항률은 증가하는 현상과 관계가 깊은 것으로 생각된다. 또한 본 연구에서 제조된 대부분의 코크스는 0.3~1.2Q・cm의 전기저항률과 10~30%의 기공율, 그리고 40~600kgf/cm2의 강도를 나타내었다. 이는 합금철용 코코스의 전기저항률이 0.
2 Q・cm의 전기저항률과 10~30%의 기공율, 그리고 40~600kgf/cm2의 강도를 나타내었다. 이는 합금철용 코코스의 전기저항률이 0.1~0.4Q・cm이고, 기공율이 40-50%, 강도가 100~150kg£, cm2인 점과 비교할 때전기저항률은 다소 높고 기공율은 매우 부족하며 강도는 높음을 알 수 있었다. 따라서 앞으로 기공율을 안전하게 증가시키고 전기저항률을 감소시키기 위한 연구가 필요함을 알 수 있었다.
02Q・cm의 최대 저항값을 보이고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 탈수온도와 저항값과의 관계는 상관관계가 없으며, 동일 탈수 온도에서는 탈수 시간이 증가할수록 저항값이 증가함을 알 수 있다. Fig.
후속연구
4Q・cm이고, 기공율이 40-50%, 강도가 100~150kg£, cm2인 점과 비교할 때전기저항률은 다소 높고 기공율은 매우 부족하며 강도는 높음을 알 수 있었다. 따라서 앞으로 기공율을 안전하게 증가시키고 전기저항률을 감소시키기 위한 연구가 필요함을 알 수 있었다.
4Q・cm이고, 기공율이 40-50%, 강도가 100~150kgf/cm2인 점과 비교할 때 전기저항률은 다소 높고 기공율은 매우 부족하며강도는 높음을 알 수 있다. 따라서 앞으로 기공율을 안전하게 증가시킴으로서 전기저항률과 강도를 감소시키기 위한 연구가 필요하다.
참고문헌 (16)
A.G. Matyas, et al., 1992 : Furnace Practices and Energy Efficiency, Proceedings of the International Symposium on Non-Ferrous Pyrometallurgy: Trace Metals, 31st Conference of Metallurgists of the Metallurgical Society of CIM, , Edmonton, Alberta, Canada, 23-27 August 1992
M.A. Diez, R. Alvarez, C. Barriocanal, 2002 : Coal for metallurgical coke production: predictions of coke quality and future requirements for cokemaking, International Journal of Coal Geology, 50, pp. 389-412
산업표준심의회, 2004 : "알루미늄 제조용 탄소재료-하소코크스-공기에 대한 반응도 측정 -제1부: 점화온도법", 한국표준협회, 한국산업규격 KS M ISO 12982-1
산업표준심의회, 2004 : "알루미늄 제조용 탄소재료-하소코크스-이산화탄소에 대한 반응도 측정 -제1부: 질량손실법", 한국표준협회, 한국산업규격 KS M ISO 12981-1
H. Krogerus, T. Lintumaa and P. Jokinen, 2006 : Laboratory Investigations of the Electrical Resistivity of Cokes and Smelting Charge for Optimizing Operation in Large Ferrochrome Furnaces, Proceedings of the Southern African Pyrometallurgy 2006, Edited by R.T. Jones, pp.309-328, South African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, 5-8 March 2006
Ashok K. Sharma, Bani P. Das, Prem S.M. Tripathi, 2002: Influence of properties of bituminous binders on the strength of formed coke, Fuel Processing Technology, 75, pp. 201-214
Ayse Benka, Muzaffer Talub, Abdullah Cobana, 2008: Phenolic resin binder for the production of metallurgical quality briquettes from coke breeze, Fuel Processing Technology, 89, pp. 28-37
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