JP3948447B2

JP3948447B2 - 石炭の自然発火防止方法

Info

Publication number: JP3948447B2
Application number: JP2003337098A
Authority: JP
Inventors: 和幸山下
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: JP2005105029A

Description

本発明は、製鉄所、発電所などの石炭置き場（ヤード、サイロ等）に堆積された石炭の自然発火を防止する方法に関する。

製鉄所や発電所などでは、石炭置き場に石炭が堆積された状態で放置されるが、この石炭の堆積物（以下「石炭山」と称す場合がある。）を長期間放置すると、石炭に含まれる炭素や硫黄分などと空気中の酸素とが反応する自然酸化が進行する。そして、この自然酸化の際に発生する反応熱が熱エネルギーとして石炭山内部に蓄積し、石炭山内部の温度が上昇して限界に達すると自然発火に到る。

従来、このような自然発火を防止するために、アクリル系エマルジョン、又は酢ビ（酢酸ビニル）系エマルジョンを、石炭の個々の粒子に散布する方法が提案されている（特公昭５８−５３０３７号公報）。また、界面活性剤を石炭表面にまぶすことで自然発火を防止する方法も提案されている。アクリル系エマルジョン等の薬剤により石炭表面に皮膜が形成されて酸素が遮断され、石炭の自然発火が防止される。

しかしながら、アクリル系エマルジョンや酢ビ系エマルジョン、或いは界面活性剤を石炭粒子に散布する方法では、酸素を確実に遮断することはできない。このため、上記特公昭５８−５３０３７号公報では、石炭粒子にアクリル系エマルジョンを散布して堆積させた後、堆積された石炭山の表面に更に酢ビ系エマルジョンやＳＢＲラテックスを散布して石炭山全体を覆う皮膜を形成している。
特公昭５８−５３０３７号公報

特公昭５８−５３０３７号公報の記載により、石炭山の自然発火の防止効果を得ることはできるが、より一層確実な自然発火防止方法が望まれている。

本発明は、堆積された石炭の自然発火を従来法よりも更に確実に防止し得る石炭の自然発火防止方法を提供することを目的とする。

本発明の石炭の自然発火防止方法は、堆積された石炭の自然発火を防止する方法において、石炭を移送して堆積させる際に、ＳＢＲラテックス含有液を石炭に散布しながら移送及び／又は堆積させ、堆積された石炭の堆積物の表面にＳＢＲラテックス含有液を散布してＳＢＲラテックスの皮膜を形成する石炭の自然発火防止方法であって、移送及び／又は堆積中の石炭に散布するＳＢＲラテックス含有液のＳＢＲ濃度が０．００５〜１重量％であり、石炭の堆積物の表面に散布するＳＢＲラテックス含有液のＳＢＲ濃度が１〜５０重量％であることを特徴とする。

ＳＢＲラテックスであれば、アクリル系エマルジョンを用いる場合に比べて、より一層確実に石炭の自然発火を防止することができる。即ち、ＳＢＲラテックス含有液を石炭の移送及び／又は堆積中に散布することにより、個々の石炭粒子の内部の微細孔にＳＢＲラテックスを浸透させて、石炭の微細孔を塞ぐＳＢＲラテックスの皮膜を形成することができる。このＳＢＲラテックスの皮膜は、アクリル系エマルジョンや酢ビ系エマルジョンに比べて酸素の透過性が極めて低く、石炭粒子を雰囲気中の酸素から遮断して石炭の酸化を防止し、酸化反応熱による自然発火を効果的に防止することができる。

更に、堆積された石炭山の表面にＳＢＲラテックス含有液を散布して石炭山を覆うＳＢＲラテックスの皮膜を形成することにより、石炭の自然発火をより一層確実に防止することができる。即ち、ＳＢＲラテックスの皮膜は、酸素透過性が低い上に、柔軟性に富み、耐水性も高いことから、皮膜の耐久性にも優れ、石炭山の自然発火を長期に亘り防止することができる。

なお、本発明において「石炭山」とは、堆積された石炭のすべてを包含するものであり、必ずしも山状の堆積物である必要はない。石炭置き場に積み上げられた石炭の堆積物の他、容器内に投入されて堆積された石炭のような、石炭の集合体をすべて「石炭山」と称す。

本発明によれば、製鉄所、発電所などの石炭置き場に堆積された石炭の自然発火を効果的に防止することができる。このため、石炭の自然発火による事故を未然に回避すると共に、自然発火防止のための他の様々な保守管理を軽減することができる。

以下に本発明の石炭の自然発火防止方法の実施の形態を詳細に説明する。

本発明においては、石炭の自然発火防止のための薬剤としてＳＢＲラテックス（スチレン−ブタジエン系共重合体ラテックス）を用いる。ＳＢＲラテックスは、一般にＳＢＲ濃度１０〜６０重量％程度のエマルジョンとして提供されるが、本発明においては、好ましくはこのＳＢＲラテックスエマルジョンを適宜水或いは水を主体とする水性媒体で希釈したＳＢＲラテックス希釈液として用いる。即ち、一般に提供されるＳＢＲラテックスを原液のまま用いることは、濃度が高すぎて、石炭への散布に際し支障が生じる。また、高濃度液では、散布量が多くなって薬剤コストの面でも好ましくない。

ＳＢＲラテックス希釈液の濃度は、散布時の取り扱い性、ＳＢＲラテックスの石炭への浸透性や皮膜形成性等を考慮して適宜決定されるが、石炭の移送及び／又は堆積中に散布されるＳＢＲラテックス希釈液の濃度は、有効成分（即ち、ＳＢＲ）濃度として０．００５〜１重量％、好ましくは０．０５〜０．５重量％とする。

また、石炭の移送及び／又は堆積中に散布するＳＢＲラテックス希釈液の散布量は、そのＳＢＲラテックス希釈液濃度によっても異なるが、石炭に対する有効成分量として０．０００５〜０．０１重量％、特に０．００１〜０．００５重量％となるように散布することが好ましい。

この散布量が少な過ぎると自然発火防止効果を十分に得ることができず、多過ぎてもそれに見合う効果は得られず、薬剤コスト面で不利である。

石炭は、一般に鉱山の採掘現場や鉱石船等から、ベルトコンベアなどの移送手段で移送され、石炭置き場に堆積される。従って、本発明においては、このベルトコンベア等の移送手段上の石炭に対して、スプレーノズルのような散布手段を用いて、上述のような濃度のＳＢＲラテックス希釈液を上述のような散布量で、個々の石炭粒子に対して万遍なく均一に散布することが好ましい。個々の石炭粒子上に散布されたＳＢＲラテックス希釈液は、石炭粒子内部に存在する微細な孔やクラック中に浸透し、ＳＢＲラテックス皮膜を形成することによりこれらの微細な孔やクラックを塞ぎ、石炭酸化反応及びそれによる自然発火を防止する。

ＳＢＲラテックス希釈液を石炭に散布しながら石炭の移送及び／又は堆積を行うことにより、堆積された石炭山の自然発火を十分に防止することはできるが、更に堆積が終了した石炭山の表面にもレインガン等の散布手段を用いてＳＢＲラテックス希釈液を散布して、石炭山表面を覆うＳＢＲラテックスの皮膜を形成させる。

この石炭山への散布に用いるＳＢＲラテックス希釈液は、皮膜形成のために、散布に支障がない範囲において、移送及び／又は堆積中の石炭に散布するＳＢＲラテックス希釈液よりも高濃度であることが好ましく、有効成分濃度で２〜５０重量％、特に５〜１０重量％であることが好ましい。

また、このＳＢＲラテックス希釈液の散布量は、堆積された石炭山の面積（表面積）１ｍ^２当たり、有効成分量として５０〜５００ｇ、特に１００〜３００ｇとなるようにすることが好ましい。この散布量が少な過ぎると自然発火防止効果を十分に得ることができず、多過ぎてもそれに見合う効果は得られず、薬剤コスト面で不利である。

このようにして堆積が終了した石炭山に散布されたＳＢＲラテックス希釈液は、石炭山の表面に酸素透過性の低い、柔軟で耐水性に優れた皮膜を形成し、石炭山内部への酸素の侵入を防止して酸化による自然発火を防止する。

なお、本発明においては、ＳＢＲラテックスと共に、従来公知のアクリル系エマルジョンや界面活性剤といった石炭の自然発火防止薬剤を併用しても良い。特に、移送及び／又は堆積中の石炭に対してＳＢＲラテックス希釈液を散布する際にはＳＢＲラテックス希釈液の石炭粒子への浸透性を向上させる目的でＳＢＲラテックス希釈液に界面活性剤を配合しても良い。この場合、界面活性剤は、アニオン系でもカチオン系でも使用できるが、特にノニオン系の界面活性剤が好ましく、その濃度は、ＳＢＲラテックスの有効成分に対して５０〜２００重量％程度とすることが好ましい。

以下に実験例を挙げて本発明の効果を示す。

実験例１
石炭２００ｇを粒径６００μｍ以下に破砕し、表１に示す各薬剤の０．０５重量％（有効成分量として）水溶液又は水分散液を２０ｇ散布した後（ただし、Ｎｏ．１では無処理とし、Ｎｏ．２では水を散布した。）、２４時間窒素パージしたデシケーター中で乾燥し、その後、クーロメーターを用いて酸素吸収速度を測定した。また、酸素吸収抑制率として、Ｎｏ．１の無処理の場合の酸素吸収速度に対する酸素吸収速度の低減率を算出した。更に、従来法に対する効果として、アクリル系エマルジョンを用いた場合の酸素吸収速度に対するＳＢＲラテックスを用いた場合の酸素吸収速度の低減率を算出した。

これらの結果を、用いた散布薬剤と石炭に対する散布量（有効成分量）と共に表１に示した。

表１より明らかなように、ＳＢＲラテックスであれば、無処理の場合に比べて酸素の透過量を約３３％も低減することができ、更に、アクリル系エマルジョンを用いた場合に比較しても約２０％もの酸素透過量の低減が可能である。これにより、ＳＢＲラテックスであれば、無処理の場合に比べて自然発火に到る限界温度に達する時間を約１．５倍に延長することができることが分かる。

実験例２
粒径５ｍｍ以下の石炭を高さ１ｃｍに堆積させた後、この堆積物に対して、表２に示す各薬剤の５重量％水溶液又は水分散液を、約２Ｌ、薬剤有効成分量として１００ｇ／ｍ^２−石炭面積となるように散布して（ただし、Ｎｏ．７では水のみを２Ｌ散布した。）、テストピースとした。このテストピースを２３℃で１週間放置した後、このテストピースを境界壁とする２つの密閉された空間のうち、一方の空間に２０％標準空気を、他方の空間に純窒素を各々５ｃｃ／ｍｉｎで流し、窒素側の空間の安定した酸素濃度を測定した。また、酸素透過抑制率として、Ｎｏ．７の場合の安定酸素濃度に対する安定酸素濃度の低減率を算出した。更に、従来法に対する効果として、アクリル系エマルジョンを用いた場合の安定酸素濃度に対するＳＢＲラテックスを用いた場合の安定酸素濃度の低減率を算出した。

これらの結果を、用いた散布薬剤と石炭に対する散布量（有効成分量）と共に表２に示した。

表２より明らかなように、ＳＢＲラテックスであれば、水のみを散布した場合に比べて酸素の透過量を約３５％も低減することができ、更に、アクリル系エマルジョンを用いた場合に比較しても約２７％もの酸素透過量の低減が可能である。

また、表１，２より、移送及び／又は堆積中の石炭にＳＢＲラテックス希釈液を散布すると共に、堆積が終了した石炭山に更にＳＢＲラテックス希釈液を散布することにより、石炭の酸化反応を約１／２に低下させることができ、自然発火に到る限界温度に達する期間を約２倍に延長することができることが分かる。

Claims

堆積された石炭の自然発火を防止する方法において、
石炭を移送して堆積させる際に、ＳＢＲラテックス含有液を石炭に散布しながら移送及び／又は堆積させ、堆積された石炭の堆積物の表面にＳＢＲラテックス含有液を散布してＳＢＲラテックスの皮膜を形成する石炭の自然発火防止方法であって、
移送及び／又は堆積中の石炭に散布するＳＢＲラテックス含有液のＳＢＲ濃度が０．００５〜１重量％であり、
石炭の堆積物の表面に散布するＳＢＲラテックス含有液のＳＢＲ濃度が１〜５０重量％であることを特徴とする石炭の自然発火防止方法。
請求項１において、移送及び／又は堆積中の石炭へのＳＢＲラテックス含有液の散布量が、石炭重量に対するＳＢＲの重量で０．０００５〜０．０１重量％であることを特徴とする石炭の自然発火防止方法。
請求項１又は２において、石炭の堆積物の表面へのＳＢＲラテックス含有液の散布量が、石炭の堆積物の表面積当たりのＳＢＲ重量で５０〜５００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする石炭の自然発火防止方法。