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보고서 상세정보

연탄재 처리 및 순환자원화 기술개발
Development of Technology for the Resource Recycling and Processing of Coal Briquette Ash

  • 사업명

    에너지기술인력양성

  • 과제명

    연탄재 처리 및 순환자원화 기술개발

  • 주관연구기관

    세명대학교
    Semyung University

  • 연구책임자

    정문영

  • 참여연구자

    권성원   이윤종   박홍규   유승우  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-12

  • 과제시작년도

    2007

  • 주관부처

    산업자원부

  • 사업 관리 기관

    한국산업기술평가원

  • 등록번호

    TRKO201000010503

  • 과제고유번호

    1415079985

  • 키워드

    연탄재.재활용.부유선별.에코벽돌.비소성경량블록.Coal Briquette Ash.Recycling.Flotation.Eco-brick.Non-sintered light weight block.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    First of all, separation of unburned carbon and minerals from CBA is needed in order to recycle CBA. In general, natural flotabil...

    First of all, separation of unburned carbon and minerals from CBA is needed in order to recycle CBA. In general, natural flotability of coal is high because of its pristine hydrophobic surface. However, hydrophobicity of the coal decreased when it was heavily oxidized. Since unburned carbon in CBA was heavily oxidized during combustion process, its flotation was expected to be difficult.
    In the first year, CBA was ground to liberate unburned carbon and minerals in CBA. The following study was done to investigate the flotation conditions to recycle floated unburned carbon into processed fuel and residual matters into industrial material.
    □ Study for electrokinetic properties of unburned carbon and minerals
    □ Frothability measurements according to kinds and concentration of frothers
    □ Flotation according to pH of pulp
    □ Flotation according to pulp concentration
    □ Flotation according to kinds and concentrations of collectors and depressants
    In the second year, the following study was done to gain optimum conditions for high grade flotation product from the flotation conditions found out in the first yearn and to develop processed fuel with 4,600Kcal in accord with KS.
    □ Direct flotation of floated product of first flotation according to kinds and concentration of regents
    □ Reverse flotation of residual product of first flotation according to kinds and concentration of reagents
    □ Forming test for producted fuel (coal briquette) with binder
    □ Caloric value measurements producted fuel (coal briquette) sample mixed with other combustible matters
    In the third year, we developed eco-brick sintered with less than 900℃, which was made of more than 50% CBA mixture, meeting with sintered clay brick(KS L 4201). And we conducted the experiment to develop non-sintered light block to meet with KS F 2701 as follows :
    □ Sintered temperature measurements of eco-brick according to addition of low melting materials
    □ Assessment of properties such as compressive strength, absorption rate, surface states
    □ Manufacture of non-sintered light block according to mixture rates of CAB and mineral admixtures
    □ Study on properties of non-sintered light block(specific gravity, compressive strength, porosity, pore structures)


    연탄재의 순환자원화를 위하여 우선 미연탄소와 광물질의 선별이 필요하다. 일반적으로 석탄은 천연적인 소수성 물질로 자연부유도가 높으나 심하게 산화를 받은 경우에는 그의 소수성이 약화된다. 즉, 연탄재에 존재하는 미연탄소는 연소과정에서...

    연탄재의 순환자원화를 위하여 우선 미연탄소와 광물질의 선별이 필요하다. 일반적으로 석탄은 천연적인 소수성 물질로 자연부유도가 높으나 심하게 산화를 받은 경우에는 그의 소수성이 약화된다. 즉, 연탄재에 존재하는 미연탄소는 연소과정에서 심하게 산화를 받은 석탄이기 때문에 부유선별 시 어려움이 예상된다.
    1차년도에는 연탄재내의 미연탄소와 광물질을 단체분리하기 위해 분쇄하였다. 그리고 미연탄소분은 가공연료탄으로 광물질은 산업원료로 순환자원화 할 수 있는 부선조건을 파악하고자 분쇄된 연탄재에 대해 다음과 같은 연구내용을 수행하였다.
    □ 미연탄소분 및 광물질의 전기계면특성 연구
    □ 기포제(frother)의 종류 및 농도에 따른 기포력 측정실험
    □ 시료의 입도군(particle size fraction)별 부유선별 실험
    □ 광액(pulp)의 pH에 따른 부선 실험
    □ 광액농도(pulp concentration)에 따른 부유선별 실험
    □ 포수제(collector) 및 억제제(depressant)의 종류와 농도에 따른 부유선별 실험
    2차년도에는 1차년도에서 파악한 부선조건에서 획득한 부선산물인 미연탄소분과 광물질의 고순도화하는 최적의 부선조건을 파악하고 또한, 한국산업규격(KS)에 부합되는 가공연료탄(발열량 4,600Kcal 이상)을 개발하기 위해 다음과 같은 연구내용을 수행하였다.
    □ 부선시약의 종류 및 농도에 따른 1차 부선 부유산물의 직접부선 실험
    □ 부선시약의 종류 및 농도에 따른 1차 부선 잔유산물의 역부선 실험
    □ 점결제를 첨가하여 가공연료탄 성형실험
    □ 타가연성 물질을 혼합하여 제조한 가공연료탄 시제품의 발열량 측정실험
    그리고 3차년도에는 연탄재를 출발원료로 사용하여 연탄재 혼합율 50%이상 포함하고 소성 점토벽돌 국내규격(KS L 4201)에 부합되는 900℃이하의 저온소성 에코벽돌을 개발함과 동시에 KS F 2701 규격을 만족시키는 비소성 경량블록 개발하고자 다음과 같은 연구내용을 수행하였다.
    □ 저융점 물질의 첨가량에 따른 에코벽돌의 소성온도 측정실험
    □ 소성 에코벽돌 시제품의 특성(압축강도, 흡수율, 표면상태 등) 평가
    □ 연탄재의 배합비 및 혼화재 첨가에 따른 비소성 경량블록 제조
    □ 비소성 경량블록 시제품의 특성(비중, 압축강도, 기공율, 기공구조 등) 연구


  • 목차(Contents) 

    1. 제출문 ...1
    2. 요약문 ...2
    3. SUMMARY ...5
    4. CONTENTS ...8
    5. 목차 ...11
    6. 제1장 연구과제의 개요 ...14
    7. 제1절 연구의 목적 및 필요성 ...14
    8. 제2절 연구의 내용 및 범위 ...15
    9. 제2장 국내외 기술현황 ......
    1. 제출문 ...1
    2. 요약문 ...2
    3. SUMMARY ...5
    4. CONTENTS ...8
    5. 목차 ...11
    6. 제1장 연구과제의 개요 ...14
    7. 제1절 연구의 목적 및 필요성 ...14
    8. 제2절 연구의 내용 및 범위 ...15
    9. 제2장 국내외 기술현황 ...17
    10. 제1절 국내 기술 현황 ...17
    11. 제2절 국외 기술 현황 ...18
    12. 제3장 연구 수행 내용 및 결과 ...19
    13. 제1절 연탄재의 특성 ...19
    14. 1. 연탄재의 공업분석 ...19
    15. 2. 연탄재의 광물 성분 및 화학성분 분석 ...19
    16. 3. 연탄재의 입형 ...21
    17. 4. 중금속 용출시험 ...21
    18. 5. 입도별 연탄재 내 미연탄소 함유율 ...22
    19. 제2절 기포력 실험 ...23
    20. 1. 기포력 실험 방법 ...23
    21. 2. 실험결과 ...24
    22. 가. Gas 유량에 따른 기포력 ...24
    23. 나. NaCl농도에 따른 기포력 ...24
    24. 다. pH에 따른 기포력 ...25
    25. 제3절 연탄재 부유선별 ...27
    26. 1. 실험방법 ...27
    27. 2. 연탄재 직접부선 결과 ...28
    28. 가. 입도군별 부선 ...29
    29. 나. 기포제 농도에 따른 부선 ...32
    30. 다. 포수제 농도에 따른 부선 ...35
    31. 라. 광액농도에 따른 부선 ...37
    32. 마. pH에 따른 부선 ...38
    33. 바. 부선시간에 따른 부선 ...40
    34. 사. 광물질 억제제 농도에 따른 부선 ...42
    35. 3. 연탄재 역부선 결과 ...43
    36. 가. 입도군별 역부선 ...43
    37. 나. 기포제 농도에 따른 역부선 ...44
    38. 다. 포수제 농도에 따른 역부선 ...46
    39. 라. 광액농도에 따른 역부선 ...47
    40. 마. pH 따른 역부선 ...49
    41. 제4절 가공연료탄 개발 ...51
    42. 1. 가공연료탄 개발 및 발열량 측정 ...51
    43. 제5절 석탄의 산화가 부선효율에 미치는 영향 ...53
    44. 1. 실험 방법 ...53
    45. 가. 실험재료 ...53
    46. 나. 실험방법 ...55
    47. 2. 실험 결과 ...55
    48. 가. 무연탄 부선 실험 ...55
    49. 나. 연탄재 부선 실험 ...57
    50. 제6절 에코벽돌의 제조 및 특성 평가 ...61
    51. 1. 실험 방법 ...61
    52. 2. 실험결과 ...62
    53. 가. 소성 에코벽돌의 압축강도 ...62
    54. 나. 소성 에코벽돌의 흡수율 ...63
    55. 다. 소성 에코벽돌의 열린 공극율 ...65
    56. 라. 소성 에코벽돌의 압축강도와 흡수율의 관계 ...66
    57. 마. 소성 에코벽돌의 압축강도와 열린 공극율의 관계 ...68
    58. 바. 소성 에코벽돌의 표면구조 관찰 ...70
    59. 사. 소성 에코벽돌의 색상변화 ...71
    60. 제7절 고농도 연탄재 슬러리 특성 평가 ...72
    61. 1. 실험방법 ...72
    62. 가. 연탄재 슬러리의 제조 및 특성평가 ...72
    63. 2. 실험결과 ...73
    64. 가. pH에 따른 연탄재 슬러리의 특성 ...73
    65. 나. 미연탄소 함유율에 따른 연탄재 슬러리의 특성 ...74
    66. 다. 고농도 연탄재 슬러리 특성 ...76
    67. 제8절 비소성 경량블록 제조 및 특성 평가 ...86
    68. 1. 실험방법 ...86
    69. 가. 비소성 경량블록의 제조방법 ...86
    70. 나. 비소성 경량블록의 특성평가 ...86
    71. 2. 실험결과 ...88
    72. 가. AE제 첨가량에 따른 비소성 경량블록의 특성평가 ...88
    73. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...91
    74. 제1절 1차년도 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...91
    75. 제2절 2차년도 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...92
    76. 제3절 3차년도 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...93
    77. 제4절 최종 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...94
    78. 제5장 연구 결과의 활용계획 ...96
    79. 제6장 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...97
    80. 제1절 외국의 선탄기술 현황 ...97
    81. 1. 상용화 부선조업 ...97
    82. 2. 부선.선택응집에 관한 연구 ...99
    83. 3. 슬러리 연료 제조를 위한 역부선 ...100
    84. 제7장 참고문헌 ...101
  • 참고문헌

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