JP2013544299A - 石炭を乾燥させる方法および組成物 - Google Patents

Abstract

本開示は、微粉炭を乾燥させる方法、組成物およびシステムを提供する。
【選択図】図１

Description

石炭採掘の多くの現行法では、水を用いて微細な石炭粒子（微粉炭とも呼ばれる）を抽出する。そのような粒子は、典型的には、およそ１００〜８００ミクロン径を有し得るが、微粉炭はより小さい径、例えば約５０ミクロン以下を有する場合がある。遠心分離および加熱テクノロジーをはじめとする、微粉炭を乾燥させるための伝統的方法は、これらの「微粉」炭を水分およそ３０％にまで直ちに乾燥させることができる。微粉炭を、この量より多く乾燥させる方法は、典型的には送風機およびヒータを用いるが、それらは莫大な資本投資を必要とし、実質的なエネルギー使用が必要であり、エネルギー使用および微粉炭のエアロゾル化の両者による環境問題および環境破壊を生じる。

本開示の実施形態は、例えばシービング（ｓｉｅｖｉｎｇ）またはシフティング（ｓｉｆｔｉｎｇ）により、微粉炭から容易に分離される、分子ふるい、水吸着ポリマー剤、乾燥剤などの集水材料を用いることにより、湿性微粉炭を乾燥させる方法および組成物を提供する。そのような材料は、物理的および／または化学的作用により湿性微粉から水の全てまたは一部を除去することができる。例えば集水材料は、収着、例えば吸収または吸着により、湿性微粉から水を抜き取ることができる。本明細書における方法および組成物の実施形態において、微粉炭から水を回収するのに用いられる材料は、集水材料から水の一部または全てを除去した後、更なる微粉炭を乾燥させるために再循環および／または再利用することができる。

微粉炭の６つのバッチから水を吸着するのに用いられた分子ふるいのバッチの重量を示す。分子ふるいの重量は、微粉炭の各バッチを乾燥させた後に決定し、乾燥工程全体を通して示された時間に、周期的に計量した。

本明細書に記載された実施形態は、湿性微粉炭から水分を回収し得る吸着剤および吸収剤などの集水材料を使用する。有利にはそのような材料は、微粉炭から水分を効率的に回収することができ、その後、微粉から分離して微粉炭に会合した水の量を低減することができる。幾つかの実施形態において、集水材料は、その後、微粉炭とは別に乾燥させることができる。その工程は、湿性微粉炭を乾燥させる他の工程に比較して、１つ以上の所望の利益、例えば時間、エネルギー、コスト、および／または有害な環境への影響のうちの１つ以上の低減をもたらすことができる。その上、本開示の実施形態は、健康、火災および爆発の危険を提起し得る送風機による微粉炭のエアロゾル化を実質的に低減することができる。

本明細書に記載された実施形態は、そのような集水材料の乾燥および再利用を必要としないが、多くのそのような材料は、微粉炭とは別に効率的に乾燥させることができ、１回以上再利用することができる。つまり本明細書に記載された実施形態は、吸収剤および吸着剤などの集水材料の乾燥および再利用を用いる。他の実施形態において、例えば吸収剤が劣化して、微粉炭から効果的に分離し得なくなった場合などに、集水材料の全てまたは一部を廃棄することができる。一実施形態において、集水材料の粒子は、シービングまたはシフティングにより分離され、劣化粒子を除去するが、劣化粒子は、微粉炭の粒子よりも大きい場合があるが、湿性微粉炭を処理するのに望ましいものよりも小さい。別の実施形態において、微粉炭から水分を除去する際に用いられる吸収材料の一部または全てが、生分解性であってもよい。

集水材料は、水と結合して、水を、微粉炭の代わりに集水材料と会合させてもよい。

１．０ 微粉炭からの水分除去
微粉炭は、採掘／回収工程において用いられるバルク水（水性懸濁液を沈降またはろ過または遠心分離により除去した時に、微粉炭と会合した過剰の水）から、様々な公知技術の任意の１つ以上により分離することができる。そのような技術としては、非限定的に、単独でも、または組合わせても用いられ得る、ろ過（例えば、重力に基づくろ過、または遠心力、圧力もしくは真空により支援されるろ過）、沈降、遠心分離などのうちの１つ以上が挙げられる。更なる量の水を、場合により２回目のそのような処理により微粉炭から除去することができる。

バルク水を除去する１つ以上の分離ステップの後、湿性微粉炭は、その後、集水材料の粒子、または異なるタイプの集水材料、例えば吸収剤または吸着剤の粒子と組合わせたものと混合して、微粉と会合した水の量を更に低減する。一実施形態において、集水材料の粒子は、サイズにより微粉炭から分離されるのに十分大きい（例えば、適当なサイズのスクリーンまたはメッシュでのシフティング）。様々な実施形態において、乾燥を容易にするために、湿性微粉炭は、非限定的に分子ふるい、水和可能なポリマー（例えば、ポリアクリル酸塩またはカルボキシメチルセルロース／ポリエステル粒子）、または乾燥剤（例えば、ケイ酸塩）をはじめとする集水材料の１つ以上のタイプと混合される。様々な集水材料が、微粉炭中に存在する水を吸着、吸収する、または水と反応する速度は、温度によい影響を受ける場合がある。集水材料の各タイプは、微粉炭から水を蓄積する速度について異なる至摘温度を有する場合がある。幾つかの例において、分子ふるいと同様に、分子ふるいを微粉炭と共に加熱／加温するか、または分子ふるいを微粉炭と混合する直前に分子ふるいを加熱／加温すると、水が分子ふるいと会合する速度が上昇する場合がある。他の実施形態において、アルミナ粒子などの材料が、室温（例えば２０〜２５℃）で適切な速度で微粉炭から水を蓄積することができる。それまで微粉炭と会合された水を含む集水材料は、続いて様々な手段で微粉炭から除去することができる。

１．１ 微粉炭の水分量を低減するための吸着剤としての分子ふるいの使用
分子ふるいは、気体または液体用の吸着剤として用いられる正確で均一なサイズの細孔（細孔のサイズは典型的には約３〜約１０オングストロームである）を含む材料である。いかなる理論にも拘束されるのを望むものではないが、一般に細孔を通過するのに十分小さな分子は吸着され、大きな分子は細孔に入ることができない。分子ふるいは、分子レベルで作用する点で、一般のフィルタとは異なる。例えば水分子は、通過するのに十分小さくはないかもしれないが、より小さな気体の分子は通過する。このことから、分子ふるいは多くの場合、乾燥剤として機能する。一部の分子ふるいは、乾重量で２２％までの水を吸着することができる。分子ふるいは、多くの場合アルミニノケイ酸塩鉱物、粘土、多孔質ガラス、ミクロ細孔チャコール、ゼオライト、活性炭（活性化チャコールまたは活性化炭素）、または窒素および水などの小分子が通過的にもしくは内部に拡散し得る開口構造を有する合成化合物からなる。幾つかの実施形態において、分子ふるいは、アルミノケイ酸塩鉱物（例えば、アンダルサイト、キアナイト、シリマナイト、またはムライト）である。別の実施形態において、分子ふるいは、アルミノケイ酸塩鉱物を約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９８％、９９％、またはそれ以上含む（重量に基づく）。分子ふるいがアルミノケイ酸塩鉱物を含むそれらの実施形態をはじめとする幾つかの実施形態において、分子ふるいの粒子は、他の鉱物、例えばジルコニアまたはチタンの酸化物を含有することで、強度および耐摩耗性などの特性を強化してもよい（例えば、ジルコニア強化アルミノケイ酸塩またはアルミナ−チタン酸塩−ムライト複合体）。幾つかの実施形態において、分子ふるいは、３オングストローム分子ふるい（例えば、イリノイ州ロゼルのＤｅｌｔａ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓによる２．５〜４．５ｍｍビーズサイズおよび１４ｌｂ破砕強度を有するＭＳ３Ａ４８２５分子ふるい）または４オングストローム分子ふるい（例えば、イリノイ州ロゼルのＤｅｌｔａ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓによる２．５〜４．５ｍｍビーズサイズおよび１８ｌｂ破砕強度を有するＭＳ４Ａ４８１０分子ふるい）である。

様々な分子ふるいを、微粉炭から水または水分を除去するために単独で、または組み合わせて用いることができる。一実施形態において、分子ふるいは、アルミニノケイ酸塩鉱物、粘土、多孔質ガラス、ミクロ細孔チャコール、ゼオライト、活性炭、または窒素および水などの小分子が通過的にもしくは内部に拡散し得る開口構造を有する合成化合物から選択することができる。別の実施形態において、分子ふるいは、アルミノケイ酸塩鉱物、粘土、多孔質ガラス、またはゼオライトから選択することができる。

水分子を抜き取るのに十分大きいが、微粉炭のいずれかがふるい分子に入るのを防ぐのに十分小さな細孔を有する分子ふるいを、有利に用いることができる。硬化された分子ふるいまたは分子ふるいまたは特に固い殻を有する分子ふるいは、耐摩耗性が直ちに低下せず、水分除去後に再利用し得るため、そのようなふるいは、本明細書に記載された方法において有用である。

幾つかの実施形態において、分子ふるい粒子は、１、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．２５または２．５ｍｍ径よりも大きく、約５ｍｍまたは１０ｍｍ未満である。別の実施形態において、分子ふるい粒子は、約１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４または２６ｍｍ径よりも大きく、約２８、３０または３２ｍｍ径未満である。過剰の水分を有する湿性微粉炭（湿性微粉炭）と混合される場合、分子ふるいは、微粉炭から水分を急速に抜き取る。ふるいが微粉炭よりも大きいため（例えば、ミリメートル径よりも大きい）、ふるいと微粉炭との混合物は、微細な網状格子上を軽く反発し、乾燥した微粉炭を分子ふるいから分離することができる。分離された分子ふるいは、少し汚れている可能性があり、水を吸収した後に微量の微粉炭を含んでいる可能性がある。分離されたら、分子ふるいをヒータに通すことができ、そこで乾燥させることができ、所望なら再使用させるために十分な水分が除去される。つまり分子ふるいは、閉回路系で用いることができ、そこで微粉炭と混合されて、水／水分を除去（乾燥）した後に微粉炭から分離され、ヒータを通し再利用される。ふるいを乾燥させる際に、最小の撹拌が必要となる。

１．２ 微粉炭の水分量を低減するための水和可能なポリマー材料の使用
１種以上の水和可能なポリマーを含む水和可能なポリマー材料または組成物を、微粉炭の水分量を低減するのに用いてもよい（例えば、ポリアクリル酸塩またはカルボキシメチルセルロース／ポリエステル粒子／ビーズ）。

一実施形態において、水和可能なポリマー材料は、ポリアクリル酸塩（例えば、ポリアクリル酸のナトリウム塩）である。ポリアクリル酸塩ポリマーは、水の重量の４００％まで吸収する能力を有するため、赤ん坊のおむつなど様々な市販製品において用いられる超吸収体である。ポリアクリル酸塩は、半透明ゲルとして、または純白の微粉形態で購入することができる。微粉炭から所望の量の水を吸着するのに十分なポリアクリル酸ポリマー（ポリアクリル酸塩）の適切な量を、微粉と混合すると、石炭を急速に乾燥させることができる。膨張して粒子または「ボール」になるポリアクリル酸塩は、適切なサイズのフィルタまたはふるいで微粉炭から分離してもよい。その粒子または「ボール」は、廃棄されるか、または任意の適切な方法（直接加熱、マイクロ波エネルギーへの暴露による加熱など）を用いて乾燥させることにより再循環することができる。

ポリアクリル酸塩ポリマーをはじめとする水和可能なポリマーの特性は、微粉炭を乾燥させるのに用いられる工程の詳細に応じて様々であってもよい。当業者は認識するであろうが、その特性（ゲル強度、水を吸収する能力、生分解性など）は、水和可能なポリマーの調製に用いられる架橋のタイプおよび程度により大きく制御される。同じく当業者は認識するであろうが、架橋度を、微粉炭を乾燥するのに用いられる工程の機械的活力（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−ｖｉｇｏｒ）、そしてもしあるとすれば、微粉炭のバッチを乾燥させる際に粒子を再利用する予定の回数と適合させることが望ましくなり得る。典型的にはより多く架橋された、典型的には機械的安定性／剛性が高いポリマーを使用すると、より機械的活力のある工程での使用および粒子の潜在的再利用が可能になろう。

別の実施形態において、用いられる水和可能なポリマー組成物は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とポリエステル（例えば、テキサス州マウントバーノンのＴｅｘａｓ Ｔｅｒｒａ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｕｐｐｌｙから入手されるＣＭＣガム）との組合わせである。そのような組成物または他の超吸収性の水和可能なポリマー物質を、分子ふるいまたはポリアクリル酸塩ポリマー組成物のために先に記載されたものと類似の手法で、微粉炭から水を除去するために用いることができる。

１．３ 微粉炭の水分を低減するための乾燥剤の使用
別の実施形態において、乾燥剤は、微粉炭を乾燥させる集水材料として用いられる。様々な乾燥物質（乾燥剤）が、非限定的にシリカ、アルミナ、および硫酸カルシウム（Ｄｒｉｅｒｉｔｅ、オハイオ州キセニアのＷ．Ａ． Ｈａｍｍｏｎｄ Ｄｒｉｅｒｉｔｅ Ｃｏｌ Ｌｔｄ）、ならびに類似の材料をはじめとし、微粉炭の水分量を低減するのに用いることができる。乾燥剤は、先に記載された組成物と同様に、分子ふるいまたはポリアクリル酸塩ポリマー組成物のために先に記載されたものと類似の手法で、微粉炭から水を除去するために用いることができる。

幾つかの実施形態において、乾燥材料は、水を吸収するのに効果的な材料である活性化アルミナで構成されている。いかなる理論にも拘束されるのを望むものではないが、活性化アルミナの乾燥剤としての効率は、活性化アルミナの大きく高親水性の表面積（約２００ｍ^２／ｇ）および活性化アルミナ表面への水の吸引（結合）に基づいている。親水性があり高い表面積を有する他の材料、例えば親水性表面および５０ｍ^２／ｇ、１００ｍ^２／ｇまたは１５０ｍ^２／ｇよりも大きな表面積を有する材料が、企図される。幾つかの実施形態において、乾燥剤は、アルミナを約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９８％、９９％またはそれ以上含む（重量による）。

活性化アルミナは、非常の硬質で耐久性があり、著しい研磨および摩耗に耐え得るセラミックであるが、活性化アルミナの耐摩耗性および機械的特性は、アルミナを含む集水材料の粒子に他の材料を導入することにより、増強される場合がある。幾つかの実施形態において、アルミナを含む乾燥剤は、他の材料、例えば強度および耐摩耗性などの特性を増強したジルコニアまたはチタンの酸化物（例えば、ジルコニアアルミナまたはジルコニア強化アルミナＺＴＡ）を約０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、もしくは９０％、またはそれ以上含有してもよい。

１．４ 集水材料の粒子
先に記載された通り、様々な集水材料を、湿性（または湿潤）微粉炭から水を除去するシステムにおいて用いることができる。そのような集水材料としては、水を吸収するもの、水を吸着するもの、および水と結合または反応するものが挙げられる。典型的には集水材料は、粒子形態で、湿性（または湿潤）微粉炭との混和物を形成させるのに適した任意の形状であってもよく、再生することができる。そのような粒子は、形状が不規則であっても、または規則的な形状を有していてもよい。粒子が、形状が不規則でない場合、それらは、事実上任意の形状であってもよい。一実施形態において、概ねもしくは実質的に球形、または概ねもしくは実質的に偏球、または長球である粒子が、用いられてもよい。適切な粒子形状としては、正二十面体粒子、立方体粒子などの規則的な多角形に加えて、円筒または円柱粒子も挙げられる。使用および再使用する際に、粒子は研磨されて、形状が変化する可能性がある。

本明細書に記載された微粉炭から水を除去する（例えば、水分量を低減する）方法およびシステムにおいて使用される粒子は、様々なサイズであってもよい。一実施形態において、集水材料が粒子の形状である場合、粒子は、典型的には１００〜８００ミクロンの範囲内である微粉炭の平均サイズの少なくとも２、３、４、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、または３０倍の平均サイズを有する。一実施形態において、サイズの差は、その粒子および微粉炭の最大寸法の平均サイズの差に基づく。

平均径（または最大寸法）が約５ｍｍ、７．５ｍｍ、１０ｍｍまたは１５ｍｍ未満である場合には、球形または実質的に球形のものをはじめとする集水材料の粒子は、少なくとも１、少なくとも１．２５、少なくとも１．５、少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．２５、少なくとも２．５ｍｍ、または少なくとも４ｍｍの平均径を有する可能性がある。別の実施形態において、そのシステムは、約４、５、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２４または２６ｍｍよりも大きく、約２８、３０または３２ｍｍ未満の平均径（または最大寸法）を有する粒子を用いてもよい。

粒子が不規則な形状を有するか、または球形もしくは実質的に球形でない実施形態において、それらは、少なくとも１、少なくとも１．２５、少なくとも１．５、少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．２５、少なくとも２．５ｍｍ、または少なくとも４ｍｍで、約５ｍｍ、７．５ｍｍ、１０ｍｍまたは１５ｍｍ未満の最大寸法を有する可能性がある。別の実施形態において、本明細書に記載された方法およびシステムは、４、５、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４または２６ｍｍのうちの１つよりも大きく、約２８、３０または３２ｍｍのうちの１つよりも小さい最大寸法を有する不規則または非球形の粒子を用いてもよい。

一実施形態において、集水材料は、複数の形態で製造される活性化アルミナ乾燥剤などの乾燥剤である。幾つかの実施形態において、集水材料に用いられる乾燥剤粒子は、球形または実質的に球形であってもよく、約１、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．２５または２．５ｍｍ径よりも大きく、約５ｍｍまたは１０ｍｍ径未満である。別の実施形態において、乾燥剤粒子は、約４、５、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４または２６ｍｍよりも大きく、約２８、３０または３２ｍｍ未満の平均径または最大寸法を有する。実施形態の１つの設定において、乾燥剤粒子は、それらのサイズ範囲内の径（例えば、平均径）を有する球形（または実質的に球形）である。他の実施形態において、乾燥剤粒子は、約６ｍｍ径まで、または約６ｍｍ径のサイズの球形（または実質的に球形）である。別の実施形態において、乾燥剤は、約２ｍｍ〜約４ｍｍ、約４ｍｍ〜約８ｍｍ、約８ｍｍ〜約１６ｍｍ、約１６ｍｍ〜約３２ｍｍ、約５ｍｍ〜約１０ｍｍ、約８ｍｍ〜約２０ｍｍ、および約１６ｍｍ〜約２６ｍｍから選択される範囲内のサイズを有するアルミナで構成された、球形または実質的に球形の粒子である。更に別の実施形態において、集水材料は、約４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、または３２ｍｍの平均径を有する球形または実質的に球形のアルミナ粒子である。

２．０ サイズおよび／または磁気手段による分離
集水材料は、より大きなおよび／もしくはより重い粒子の集水材料から微粉炭を取り除くために、ろ過、シービングもしくはシフティング、または気体流れの利用をはじめとする任意の適切な手段により、微粉炭から分離されてもよい。

集水材料が、磁気により吸引され得るまたは吸引され易い材料を含む場合には、全てのタイプの集水材料（例えば、分子ふるい、乾燥剤、または水和可能なポリマー）の分離を、磁気分離機器を用いて遂行してもよい。集水材料を磁気により吸引され得るようにする材料としては、磁気材料および強磁性材料（例えば、鉄、鋼、またはネオジム−鉄−ホウ素）が挙げられる。集水材料は、微粉炭からの分離を可能にするのに十分な磁気材料を含むことのみを必要とする。微粉炭からの集水材料の分離を可能にするのに用いられる磁気材料の量は、とりわけ、磁気の強度、粒子のサイズ、および粒子が回収される微粉炭床の深さに応じて様々であろう。磁気材料の量は、乾重量に基づいて集水材料の総重量の約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％または９０％よりも大きくてもよい。幾つかの実施形態において、磁気材料は、鉄または鉄含有材料、例えば鋼であろう。

集水材料に磁気回収を受け易くするのに用いられる磁気材料にかかわらず、磁気材料は、集水材料内で固体の核として、または集水材料内の分散粒子もしくは層として配置されてもよい。分散された粒子が用いられる場合、それらは集水材料全体に均一に拡散していてもよい。一実施形態において、磁気材料は、鉄含有粒子を含み、それはアルミナまたはムライトなどの集水材料と混和された後、ペレットを形成してセラミックタイプの材料に焼成される。更に別の実施形態において、集水材料は、粒子に磁気による吸引を受け易くさせる材料（例えば、鉄または鋼）の層を含有してもよい。集水材料として用いられ得る磁気アルミナ粒子の例は、Ｐｏｌｌｏｃｋに発行された表題「Ｉｒｏｎ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｂａｌｌｓ ｆｏｒ ｒｅｔｏｒｔｉｎｇ ｏｉｌ ｓｈａｌｅ」の米国特許第４，４３８，１６１号に見出すことができる。

３．０ 分離システムおよび方法
本開示は、湿性微粉炭から水を除去するシステムおよび方法も含み、提供する。本明細書に記載されたシステムおよび方法は、微粉炭から水を除去するために、先に記載された集水材料または集水材料の粒子のいずれかを用いてもよい。先に記載された通り、集水材料は、分子ふるい、水和可能なポリマーまたは乾燥剤を含んでいてもよい。同じく先に記載された通り、集水材料の粒子のタイプ、サイズおよび形状にかかわらず、粒子は、粒子に磁気による吸引を受け易くさせる材料を含むことで、微粉炭から粒子の磁気分離を容易にしてもよい。

一実施形態において、そのようなシステムおよび方法は、
湿性微粉炭を少なくとも１種の集水材料と混和して、湿性微粉炭と前記集水材料との混和物を形成させる、第一のロケーションと、
前記混和物から前記集水材料の少なくとも一部を除去する、第二のロケーションと、
を含む。

一実施形態において、第二のロケーションは、サイズに基づく分離を提供するように構成されている。別の実施形態において、第二のロケーションは、より大きくおよび／またはより重い集水材料から微粉炭を取り除くために、ろ過、シービングまたはシフティング、および気体流れの利用からなる群より選択される処理を提供するように構成されている。

第二のロケーションは、微粉炭からの集水材料の磁気分離を提供するように構成されていてもよい。磁気分離は、粒子から微粉炭を取り除くために、単独で、またはろ過、シービングもしくはシフティング、および気体流れの利用のうちの任意の１つ以上と組合わせて用いられてもよい。

微粉炭から水を回収するシステムおよび方法は、水の少なくとも一部を集水材料から除去する、第三のロケーションを更に含んでもよい。加えてそのシステムは、第三のロケーションから得られた集水材料の少なくとも一部を、湿性微粉炭との混和のために第一のロケーションに再度輸送する輸送体を更に含んでもよい。磁気による吸引を受け易い材料を有する粒子が用いられる場合、そのような輸送システムは、磁気輸送機器を含んでいてもよい。

一実施形態において、微粉炭と集水材料との混和物を形成させるステップの後、組成物中の水の少なくとも２５％（重量）が、集水材料と会合している。別の実施形態において、集水材料と会合する水の重量による量は、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％である。

水分量３０重量％の微粉炭（１５ｇ）を、３オングストロームの孔径を有する分子ふるい（１５ｇ、イリノイ州ロゼルのＤｅｌｔａ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ， Ｉｎｃの一部門であるＤｅｌｔａ Ａｄｓｏｒｂｅｎｔｓから得られたＭＳ３Ａ４８２５ ビーズサイズ２．５〜４．５ｍｍ）と約６０分間混和し、それにより微粉炭を水分量５重量％未満まで乾燥させる。シフティングによりふるいから微粉炭を分離した後、分子ふるいを計量して、１００℃のオーブンで乾燥させた。微粉炭は、石炭から吸収された水を取り去るのに必要な時間を決定するために定期的に計量した。データを、石炭の第一のバッチについて、図１にプロットしている。その工程を、同じ分子ふるいを用い微粉炭の第二〜第六のバッチで繰り返し行う。図１のグラフに、微粉炭の第一〜第六のバッチを乾燥させた後の乾燥工程全体を通した分子ふるいの重量測定値を示す。図１から、分子ふるいが効果的に再利用され得ることが実証される。

水分量３０重量％の微粉炭（１５ｇ）を、ポリアクリル酸塩ポリマー（０．５ｇ、アラバマ州バーミングハムのＯｎｌｉｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｍａｌｌ）と約１分間混合し、それにより微粉炭を水分量５重量％未満まで乾燥させる。混合物を緩やかにシフティングしてポリマーから微粉炭を分離した後、分子のポリアクリル酸塩ポリマー粒子を、乾燥後の再利用のために回収する。

水分量２１重量％の微粉炭（１００ｇ）を、活性化アルミナビーズ（６ｍｍ径、０．５ｇ、アリゾナ州ツーソンのＡＧＭ Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ， Ｉｎｃ）と約１０分間混合し、それにより微粉炭を水分量約７重量％まで乾燥させる。混合物を緩やかにシフティングしてポリマーから微粉炭を分離した後、活性化アルミナビーズを、乾燥後の再利用のために回収する。

添付の特許請求の範囲により定義される本発明（複数可）は、本明細書に開示された実施形態に限定されない。事実、本明細書に図示および記載された実施形態の様々な改良は、前述の記載から当業者に明白になると思われ、つまり添付の特許請求の範囲に含まれるものと判断しなければならない。

Claims (70)

1. 湿性微粉炭と会合した水を低減する方法であって、前記湿性微粉炭を少なくとも１種の集水材料と接触させて、そこで混合物中に存在する水の少なくとも一部を集水材料と会合させることを含む、方法。
2. 前記集水材料が、吸収および／または吸収により水を回収する、請求項１に記載の方法。
3. 前記水が、集水材料と化学的に反応する、請求項１に記載の方法。
4. 前記湿性微粉炭を前記集水材料と接触させるステップの前に、微粉炭が、水を含む混合物中にあり、混合物が水除去するためのより早期の処理に供される、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記より早期の処理が、空気または他の気体での処理、ろ過、沈降、および遠心分離からなる群より選択される１つ以上の処理により実行される、請求項４に記載の方法。
6. 前記より早期の処理が、重力に基づくろ過、遠心力により支援されるろ過、圧力により支援されるろ過、および真空により支援されるろ過からなる群より選択されるろ過処理により実行される、請求項５に記載の方法。
7. 前記集水材料が、粒子の形態である、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記粒子が、前記微粉炭の平均サイズの少なくとも２、３、４、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、または３０倍の平均サイズを有する、請求項７に記載の方法。
9. 前記粒子が、少なくとも１、少なくとも１．２５、少なくとも１．５、少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．２５、および少なくとも２．５ｍｍで、約５ｍｍまたは１０ｍｍ未満の平均径を有する、請求項７〜８のいずれかに記載の方法。
10. 前記粒子が、約４、５、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４または２６ｍｍよりも大きな平均径を有する、請求項７に記載の方法。
11. 前記平均径が、約２８、３０または３２ｍｍ未満である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記集水材料が、分子ふるい、水和可能なポリマーおよび乾燥剤からなる群より選択される材料を含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記集水材料が、ポリアクリル酸塩およびカルボキシメチルセルロースからなる群より選択される水和可能なポリマー材料を含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記集水材料が、シリカ、アルミナ、および硫酸カルシウムからなる群より選択される乾燥剤を含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記接触の後、分離を更に含み、そこで前記集水材料の少なくとも一部が、前記微粉炭から分離される、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記分離が、サイズに基づく分離を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記サイズに基づく分離が、より大きくおよび／またはより重い集水材料から微粉炭を取り除くために、ろ過、シービングまたはシフティング、および気体流れの利用からなる群より選択される１つ以上の手順を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記分離の後、集水材料から前記微粉炭にそれまで会合していた水の少なくとも一部を除去することを更に含む、請求項１６〜１７のいずれかに記載の方法。
19. 集水材料からの少なくとも一部の水の除去の後、前記集水材料が、湿性微粉炭から水を回収するために再利用される、請求項１８に記載の方法。
20. 前記湿性微粉炭が、約１０％〜約１５％、約１５％〜約２０％、約２０％〜約２５％、約２５％〜約３０％、約３０％〜約３５％、および３５％超からなる群より選択される、水の重量による量を含む、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
21. 集水材料による水の回収の後、微粉炭に会合した水の重量による量が、約１０％未満、約８％未満、約６％未満、約５％未満および約４％未満からなる群より選択される、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
22. 微粉炭と、少なくとも１種の集水材料とを含む組成物であって、前記組成物中の水の少なくとも２５％（重量）が、集水材料と会合している、組成物。
23. 集水材料と会合した水の重量による量が、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、および少なくとも９０％からなる群より選択される、請求項２２に記載の組成物。
24. 前記集水材料が、水を吸収する材料を含む、請求項２２および２３のいずれかに記載の組成物。
25. 前記集水材料が、水を吸着する材料を含む、請求項２２〜２４のいずれかに記載の組成物。
26. 前記集水材料が、集水材料と化学的に反応する材料を含む、請求項２２〜２５のいずれかに記載の組成物。
27. 前記集水材料が、粒子の形態である、請求項２２〜２６のいずれかに記載の組成物。
28. 前記集水材料が、微粉炭の平均サイズの少なくとも２、３、４、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、または３０倍の平均サイズを有する粒子の形態である、請求項２２〜２７のいずれかに記載の組成物。
29. 前記粒子が、少なくとも１、少なくとも１．２５、少なくとも１．５、少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．２５、および少なくとも２．５ｍｍで、約５ｍｍまたは１０ｍｍ未満の平均径を有する、請求項２７および２８のいずれかに記載の組成物。
30. 前記粒子が、約４、５、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４または２６ｍｍよりも大きな平均径を有する、請求項２７〜２８のいずれかに記載の組成物。
31. 前記平均径が、約２８、３０または３２未満である、請求項２９に記載の組成物。
32. 前記集水材料が、分子ふるい、水和可能なポリマーおよび乾燥剤からなる群より選択される材料を含む、請求項２２〜３１のいずれかに記載の組成物。
33. 前記集水材料が、ポリアクリル酸塩およびカルボキシメチルセルロースからなる群より選択される水和可能なポリマー材料を含む、請求項２２〜３２のいずれかに記載の組成物。
34. 前記集水材料が、シリカ、アルミナ、および硫酸カルシウムからなる群より選択される乾燥剤を含む、請求項２２〜３３のいずれかに記載の組成物。
35. 請求項２２〜３４のいずれかに記載の組成物と、
    前記組成物から前記集水材料の少なくとも一部を分離する装置と、
    を含む組合わせ。
36. 前記装置が、サイズに基づく分離工程により前記微粉炭から前記集水材料を分離するように構成された装置である、請求項３５に記載の組合わせ。
37. 前記装置が、より大きくより重い集水材料から微粉炭を取り除くために、ろ過、シービングまたはシフティング、および気体流れの利用からなる群より選択される少なくとも１つの処理を提供するように構成されている、請求項３６に記載の組合わせ。
38. 湿性微粉炭を少なくとも１種の集水材料と混和して、湿性微粉炭と前記集水材料との混和物を形成させる、第一のロケーションと、
    前記混和物から前記集水材料の少なくとも一部を除去する、第二のロケーションと、
    を含む、湿性微粉炭から水を除去するシステム。
39. 前記混和物を形成させるステップの後、前記組成物中の水の少なくとも２５％（重量）が、集水材料と会合している、請求項３８に記載のシステム
40. 集水材料と会合した水の重量による量が、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、および少なくとも９０％からなる群より選択される、請求項３９に記載のシステム。
41. 前記集水材料が、水を吸収する材料を含む、請求項３８〜４０のいずれかに記載のシステム。
42. 前記集水材料が、水を吸着する材料を含む、請求項３８〜４１のいずれかに記載のシステム。
43. 前記集水材料が、水と結合する材料を含む、請求項３８〜４２のいずれかに記載のシステム。
44. 前記集水材料が、粒子の形態である、請求項３８〜４３のいずれかに記載のシステム。
45. 集水材料が、微粉炭の平均サイズの少なくとも２、３、４、６、７、８、９、１０、１２ １４、１６、１８、２０、２５、または３０倍の平均サイズを有する粒子の形態である、請求項３８〜４４のいずれかに記載のシステム。
46. 前記粒子の平均サイズが、少なくとも１、少なくとも１．２５、少なくとも１．５、少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．２５、および少なくとも２．５ｍｍで、約５ｍｍまたは１０ｍｍ未満の平均径を有する、請求項４４に記載のシステム。
47. 前記粒子が、約４、５、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４または２６ｍｍよりも大きな平均径を有する、請求項４４に記載のシステム。
48. 前記平均径が、約２８、３０または３２未満である、請求項４７に記載のシステム。
49. 前記集水材料が、分子ふるい、水和可能なポリマーおよび乾燥剤からなる群より選択される材料を含む、請求項３８〜４８のいずれかに記載のシステム。
50. 前記集水材料が、ポリアクリル酸塩およびカルボキシメチルセルロースからなる群より選択される水和可能なポリマー材料を含む、請求項３８〜４９のいずれかに記載のシステム。
51. 前記集水材料が、シリカ、アルミナ、および硫酸カルシウムからなる群より選択される乾燥剤を含む、請求項３８〜５０のいずれかに記載のシステム。
52. 前記第二のロケーションが、サイズに基づく分離を提供するように構成されている、請求項３８〜５１のいずれかに記載のシステム。
53. 前記第二のロケーションが、より大きくおよび／またはより重い集水材料から微粉炭を取り除くために、ろ過、シービングまたはシフティング、および気体流れの利用からなる群より選択される処理を提供するように構成されている、請求項５２に記載のシステム。
54. 水の少なくとも一部を集水材料から除去する、第三のロケーションを更に含む、請求項３８〜５３のいずれかに記載のシステム。
55. 第三のロケーションから得られた集水材料の少なくとも一部を、湿性微粉炭との混和のために第一のロケーションに再度輸送する輸送体を更に含む、請求項５４に記載のシステム。
56. 湿性微粉炭と会合した水を低減する方法であって、前記湿性微粉炭を少なくとも１種の集水材料と接触させて、そこで混合物中に存在する水の少なくとも一部を集水材料と会合させることを含み、前記集水材料が磁気による吸引を受け易い粒子の形態である、方法。
57. 前記接触の後、分離を更に含み、そこで前記集水材料の少なくとも一部が、磁気分離単独により、または磁気分離を、前記磁気分離の前または後のいずれかに前記粒子に適用されたサイズに基づく分離と組合わせることにより、前記微粉炭から分離される、請求項５６に記載の方法。
58. 微粉炭と、磁気による吸引を受け易い少なくとも１種の集水材料の粒子とを含む組成物。
59. 前記組成物中の水の少なくとも２５％（重量）が、集水材料と会合している、請求項５８に記載の組成物。
60. 請求項５８または５９に記載の組成物と、
    前記組成物から前記集水材料の少なくとも一部を分離する装置と、
    を含む組合わせであって、
    前記装置が、単独で、またはサイズに基づく分離と組合わせて用いられる磁気に基づく分離により、前記微粉炭から前記集水材料を分離するように構成されている、組合わせ。
61. 湿性微粉炭を、磁気による吸引を受け易い少なくとも１種の集水材料と混和して、湿性微粉炭と前記集水材料との混和物を形成させる、第一のロケーションと、
    前記集水材料の少なくとも一部を、磁気分離単独、または磁気分離と、磁気分離の前または後のいずれかに前記粒子に適用されたサイズに基づく分離との組合わせを利用することにより、前記混和物から除去する、第二のロケーションと、
    を含む、湿性微粉炭から水を除去するシステム。
62. 前記混和物を形成させるステップの後、前記組成物中の水の少なくとも２５％（重量）が、集水材料と会合している、請求項６１に記載のシステム
63. 集水材料が、微粉炭の平均サイズの少なくとも２、３、４、６、７、８、９、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、または３０倍の平均サイズを有する粒子の形態である、請求項６１または６２に記載のシステム。
64. 前記粒子の平均サイズが、少なくとも１、少なくとも１．２５、少なくとも１．５、少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．２５、および少なくとも２．５ｍｍで、約５ｍｍまたは１０ｍｍ未満の平均径を有する、請求項６１または６２に記載のシステム。
65. 前記粒子が、約４、５、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４または２６ｍｍよりも大きな平均径を有する、請求項６１または６２に記載のシステム。
66. 前記平均径が、約２８、３０または３２ｍｍ未満である、請求項６５に記載のシステム。
67. 前記集水材料が、分子ふるい、水和可能なポリマーおよび乾燥剤からなる群より選択される材料を含む、請求項６１〜６６のいずれかに記載のシステム。
68. 前記集水材料が、シリカ、アルミナ、および硫酸カルシウムからなる群より選択される乾燥剤を含む、請求項６１〜６７のいずれかに記載のシステム。
69. 前記第二のロケーションが、前記微粉炭からの前記集水材料の磁気分離を、単独で、または前記微粉炭からの前記集水材料のサイズ分離と組合わせて提供するように構成されている、請求項６１〜６８のいずれかに記載のシステム。
70. 水の少なくとも一部を集水材料から除去する、第三のロケーションを更に含み、第三のロケーションから得られた集水材料の少なくとも一部を、湿性微粉炭との混和のために第一のロケーションに再度輸送するための磁気を含む輸送体を更に含む、請求項６１〜６９のいずれかに記載のシステム。

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