JP2017132873A - 高水分粉粒炭の予備処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉粒状の高水分の石炭を、破砕や調湿がしやすい形態のものに改質するために有効な方法について提案する。【解決手段】水分含有量が８ｍａｓｓ％を超える高水分粉粒炭を破砕し調湿する粉粒炭の処理に当たり、その破砕−調湿の処理の前に、該粉粒炭に対し、高分子凝集剤、水分吸着剤あるいは分散剤から選ばれる一種以上の薬剤を、該粉粒炭の水分量の０．１〜１０ｍａｓｓ％に相当する量を添加して薬剤改質を行なってから、前記破砕—調湿の処理を行なう高水分粉粒炭の予備処理方法。【選択図】図１

Description

本発明は、高水分粉粒炭の予備処理方法に関し、特に、高水分の粉粒炭をコークス製造用原料炭として好適な形態のものに予備的に処理することにより、コークス強度やコークス生産性の向上等に寄与できるようにするための予備処理の方法について提案する。

近年、高炉用コークスなどの製造に用いられる石炭は、低品位化の傾向が顕著であり、それは単に石炭化度のような品質の面だけでなく、例えば、水分量や粒径のような性状に関しても、好適な形態をもつものが少なくなっているのが実情である。特に、水分含有量が多く、粒径の小さい低品位石炭が大半を占めるようになってきてからは、これらの石炭の破砕や調湿などの事前処理への負担が一層過大となっており、このことがコークスの強度や生産性の向上を果す上での大きな阻害要因となっているという背景がある。

これに対し、従来、原料炭の品位、特に好適な水分量や粒径をもつものが少なくなっている現状に鑑み、こうした低品位の粉粒炭の性状を改質する試みが提案されている。例えば、特許文献１は、石炭微粒子を浮遊物質として含む懸濁水に凝集剤を添加することによって、その浮遊物質による弊害を除去する方法について提案している。

また、特許文献２は、石炭などを貨物船から荷揚げする際に、船倉内で発生する懸濁湧水に水分吸着剤を添加し、これを固形化させてから石炭などと共に荷揚げするという湿潤バラ物の荷揚方法について提案している。

特開２０１０−１１９９７７号公報 特開２０１５−９６４５１号公報

前記特許文献１に記載の石炭微粒子の分離方法は、凝集剤と酸化ニッケル鉱石とを使って石炭微粒子を共沈させる方法であるから、フェロニッケル精錬には有効であるとしても、高炉用コークスの製造に適した方法ではない。また、特許文献２に開示の方法は船倉内で発生する懸濁湧水を固形物に変えて荷揚げするのに適した形にするための方法であって、粉・粒状物が混在した石炭を破砕−調湿に適した形にするための方法を提案するものではない。

そこで、本発明の目的は、粉粒状の高水分の石炭を、破砕や調湿がしやすい形態のものに改質するために有効な方法について提案することにある。

本発明は、従来技術が抱えている上述した課題に鑑み、荷揚げした粉粒炭を、破砕性や調湿性が良好で、コークス炉において使用しやすい、即ち装炭性等の良好な形態に改質して、高強度のコークスを効率よく生産できるように予備処理する方法について鋭意検討した。その結果、下記の構成を採用することが有効であるとの結論に達した。即ち、本発明は、水分含有量が８ｍａｓｓ％を超える高水分粉粒炭を破砕し調湿する粉粒炭の処理に当たり、その破砕−調湿の処理の前に、該粉粒炭に対し、高分子凝集剤、水分吸着剤あるいは分散剤から選ばれる一種以上の薬剤を、該粉粒炭の水分量の０．１〜１０ｍａｓｓ％に相当する量を添加して薬剤改質を行なってから、前記破砕―調湿の処理を行なうことを特徴とする高水分粉粒炭の予備処理方法である。

本発明の上記の構成においては、さらに、
（１）前記粉粒炭としては、水分量が８〜１２ｍａｓｓ％のものを処理対象とすること、
（２）調湿後の前記粉粒炭の水分量を６〜８ｍａｓｓ％にすること、
（３）前記粉粒炭は、破砕処理前の粒径で−３ｍｍがの大きさのもの７５ｍａｓｓ％以上のものであること、
（４）前記薬剤は、粒径が−３ｍｍの大きさの粉が多い高水分の粉粒炭の場合は、主として高分子凝集剤を用い、ダマ状になった粉粒炭が多い場合は、主として分散剤を用い、そして水分の多い粉粒炭については、主として水分吸着剤を用いること、
などが、より好ましいと考えられる。

前記の構成に係る本発明によれば、水分含有量が多く微粉から粗粒までが混在しているような高水分粉粒炭の予備的な処理、例えば、コークス製造用原料炭として好適な形態のものに改質することができる。即ち、本発明によれば、粒度調整が容易になると共に、破砕効率が向上する他、乾燥設備（調湿機）での乾燥効率も向上する。これらの作用・効果によって、本発明よれば、コークス炉への装炭性が向上することにより、コークス強度の向上、コークス品質の安定化、コークス生産性の向上を図ることができるようになる。

石炭荷揚げからコークス炉までに行なう原料炭（粉粒炭）の処理の概略を示す工程図である。 薬剤添加に伴うその作用効果を説明するための略線図である。 破砕機による破砕の模様を説明する略線図である。

本発明は、低品位の石炭、即ち水分含有量（８ｍａｓｓ％以上、より好ましくは１０ｍａｓｓ％以上１２ｍａｓｓ％以下のものを処理対象とする）が多く、かつ粒径が３ｍｍ未満の微粉が多いだけでなく、粒径が６ｍｍ以上の粗粒も混在したような状態にある高水分の粉粒炭を、高炉用コークス製造用石炭として好適な形態のものに改質する予備処理の方法である。そのために、本発明では、破砕工程や調湿工程の前の段階で、無機質・有機質の凝集剤や水分吸着剤、あるいは分散剤のような一種以上の薬剤を添加する方法を提案する。

図１は、荷揚げからコークス炉に向うまでの原料炭を処理する工程を示す図である。荷揚げされた原料炭は、まず、ヤードにベッデイングされた後、そこから切り出されて配合槽１に送られて各銘柄（石炭）毎に貯留される。この配合槽１から切り出されるときに、種々の配合割合の前記高水分粉粒炭となって、破砕機２に送られる。そして、破砕後の該粉粒炭は、直接、石炭塔４に送られて貯留されるか、または、水分調整のために乾燥機能を有する調湿機３を経て水分調整を施した後に上記石炭塔４に送られ、コークス炉への装炭を待つことになる。

この一連の処理工程において、本発明では、無機・有機の凝集剤、水分吸着剤および分散剤のうちから選ばれるいずれか１種以上の薬剤を粉状の高水分粒炭に対して破砕機２の手前（コンベアー上で撒布する等）で所定量を添加する。この位置で添加する理由は、破砕機２での詰りの防止、調湿機３での乾燥効率の向上を図る上で効果的だからである。

前述の位置での添加は、破砕機２による高速撹拌によって、該薬剤が被処理粉粒炭中に均一に混ざりやすく、薬剤の使用量も少なくて済む上、添加の方法も単純に直接添加するだけで十分に足りるからである。

図２は、粉粒炭に対し薬剤（高分子凝集剤）を添加したときの粉炭、粒状炭および水分の位置関係を模式的に示したものであるが、薬剤添加のない例（ａ）では、水分の表面張力によって粉粒炭が強く結合して破砕機２中においてダマ状に結びつき機内壁面に付着しやすくなる。一方、薬剤（例えば、高分子凝集剤）を添加した例（ｂ）では、薬剤が水分の移動を抑制して、水分による表面張力を阻害する結果、粉粒炭は切り離されるためダマ状になることはなく、分散した状態になる。これは、高分子凝集剤を添加したときだけに限られるものではなく、水分吸着剤や分散剤を添加したときも同様の作用効果が期待できる。

このように、石炭破砕機２の手前のベルトコンベヤー上で、前記薬剤の１種以上を添加することより、粉粒炭の機内壁面への付着を大幅に低減させることができる。そのため破砕後粒度の制御が容易になり、かつ調湿機３では高温ガス流体との熱交換効率が改善されるので乾燥効率が向上し、ひいては、コークス強度の向上、コークス生産性の向上（生産量の増大）を図ることができるようになる。

図３は、ギャップ式（ａ）、ハンマー式（ｂ）それぞれにおける石炭の破砕機２内における高水分粉粒炭が壁面に付着した様子を示す図である。この図に示すように、高水分粉粒炭をこれらの破砕機２に本発明のような薬剤の添加なしに供給して破砕すると、衝撃刃やハンマーと壁面との距離が変化して粒径のコントロールができなくなる他、粉と粒とが好適な大きさの擬似粒子を造ることなくダマ状になって粗粒が残りやすくなるか粒度分布が大きくなり、コークス生産性の悪化及びコークス強度の低下を招くようになる。これに対し、薬剤を添加した場合は、適正な粒度分布をもつコークス炉内装入炭が得られやすくなる。

次に、破砕後の粉粒炭は、調湿機に送られるが、この調湿工程の前段階で予め薬剤を添加した場合と、そうでない場合（調湿工程以降）とでは、予め薬剤を添加した場合の方がダマになることは少なく、粉粒炭と水とがよく分離するので、該粉粒炭とガスとの接触がよくなる。そのため、コークス炉への石炭装入嵩密度が向上することによる増産が期待できる他、粒度が適正となり、コークス強度の向上が期待できる。

ところで、本発明において重要な役割を担う前記薬剤としては、被処理粉粒炭自体の性状にもよるが、特に、水分含有量が８ｍａｓｓ％超、とくに１０ｍａｓｓ％〜１２ｍａｓｓ％と多い高水分の粉粒炭については、この粉粒炭の水分量の０．１〜１０ｍａｓｓ％相当の量の有機系もしくは無機系の凝集剤を用いることが好ましい。例えば、その凝集剤としては、無機系ではＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）等、また有機系のものではポリアクリルアミド系高分子凝集剤などが好適に用いられる。特に、これらの薬剤の添加に当たっては、高水分で、−３ｍｍの粉が多い粉粒炭の場合には、主として高分子凝集剤を用いること、ダマ状になった粉粒炭が多い場合には、主として分散剤を用いること、そして水分の多い粉粒炭については主として水分吸着剤を用いることが、より好ましいと考えられる。

例えば、原料炭（粉粒炭）から水分がすでに分離して湧水を発生しているような被処理粉粒炭の場合には、これにポリアクリル酸塩樹脂もしくは、この樹脂とシリカゲル、活性アルミナあるいはゼオライトなどとの混合物からなる水分吸着剤を、対湧水量で０．５〜３．０ｍａｓｓ％相当の量を目安として添加する。

なお、本発明で被処理対象としている粉粒炭は、破砕処理前の粒径範囲で、−３ｍｍのものが７０〜７８ｍａｓｓ％程度、＋６ｍｍが５〜１０ｍａｓｓ％程度の大きさのものが対象となる。このような粒度分布というのは、微粉と粗粒とが混在した状態であり、しかも前述したように、高水分のものでは、破砕時にどうしてもダマ状に無秩序に集合した塊になりやすいからである。

その他、一旦、ダマに凝集した粉粒炭塊が多い場合、界面活性型の分散剤を用いることも、また有効な場合がある。

この実施例は、高水分の被処理粉粒炭・（調湿機前水分：１０．２〜１１．５ｍａｓｓ％）に、薬剤として、ポリアクリルアミド系高分子凝集剤を粉粒炭水分量の０．２ｍａｓｓ％相当の量を破砕機の手前のベルトコンベヤー上で添加した例である。

なお、この実施例での調湿機への送風量は６００Ｎｍ^３／ｍｉｎ一定とし、送炭量２５０ｔ／Ｈを一定として操業し、このときの該調湿機出側での調湿効果（除去水分量）について、薬剤改質の有無に分けて調べた。その結果を表１に示す。

（１）調湿効果

表１に示す結果から明らかなように、高水分の粉粒炭に対して、予め所定の薬剤を添加して破砕、調湿の処理をした方が、除去水分量も多くなることから、高水分粉粒体の効果的な改質処理ができることがわかる。とくに、除去水分量が多くなることから、調湿（乾燥）効率も向上し、ひいてはコークス炉への装炭性がよくなることで、コークスの生産性や品質の向上が期待できる。

本発明に係る粉粒炭の改質方法は、単に粉粒炭のみでなく、鉄鉱石などの他の粉粒状物の処理法としても有効な技術である。

１ 配合槽
２ 破砕機
３ 調湿機
４ 石炭塔

Claims (5)

1. 水分含有量が８ｍａｓｓ％を超える高水分粉粒炭を破砕し調湿する粉粒炭の処理に当たり、その破砕−調湿の処理の前に、該粉粒炭に対し、高分子凝集剤、水分吸着剤あるいは分散剤から選ばれる一種以上の薬剤を、該粉粒炭の水分量の０．１〜１０ｍａｓｓ％に相当する量を添加して薬剤改質を行なってから、前記破砕―調湿の処理を行なうことを特徴とする高水分粉粒炭の予備処理方法。
2. 前記粉粒炭としては、水分量が８〜１２ｍａｓｓ％のものを処理対象とすることを特徴とする請求項１に記載の高水分粉粒炭の予備処理方法。
3. 調湿後の前記粉粒炭の水分量を６〜８ｍａｓｓ％にすることを特徴とする請求項１または２に記載の高水分粉粒炭の予備処理方法。
4. 前記粉粒炭は、破砕処理前の粒径で−３ｍｍの大きさのものが７５ｍａｓｓ％以上のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の高水分粉粒炭の予備処理方法。
5. 前記薬剤は、粒径が−３ｍｍの大きさの粉が多い高水分の粉粒炭の場合は、主として高分子凝集剤を用い、ダマ状になった粉粒炭が多い場合は、主として分散剤を用い、そして水分の多い粉粒炭については、主として水分吸着剤を用いること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の高水分粉粒炭の予備処理方法。

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