JP4086508B2 - 石炭の酸化発熱性の評価方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭の酸化による石炭層内の温度上昇の度合いを、わずかの量の試料でかつ精度良く推定することのできる石炭の酸化発熱性の評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
〈石炭層の蓄熱と自然発火〉
コークス製造現場においては、ヤード（貯炭場）に各種銘柄の石炭を野積みしておき、コークス製造に際しては、所定の配合処方に従って必要な銘柄を選択し、コークス炉に装入して乾留を行う。野積みされた石炭は、使用に供されるまでに長期間貯蔵されることになるが、採掘後の石炭は貯炭中に空気中の酸素により酸化されて発熱し、場合によっては発火に至ることもあるので、防災上の観点から、各銘柄の発熱性の傾向を管理把握しておくことが必要となる。また、ヤードに野積みされた石炭に限らず、坑内の石炭層やサイロ中の石炭層も、空気と接触すると、蓄熱、発火のおそれがある。
【０００３】
「日本鉱業会誌／８５ ９６９（’６９−１）」（１９６９年）の１５〜２０頁には、「石炭の自然発火初期現象と空気中の酸素濃度との関係」と題する論文が掲載されており、(a) 酸素濃度と自然発火性との関係、(b) 酸素消費量、ＣＯ2 、ＣＯ発生量、ＣＯ／Ｏ2 、ＣＯ2 ／Ｏ2 と酸素濃度との関係、(c) 自然発火所要日数と酸素濃度との関係などを調べている。
【０００４】
「技ダイ、昭和５７年１２月号」の１３〜２２頁には、「貯炭の酸化昇温−石炭の自然発火に関する研究（その１）−」と題する論文が掲載されており、酸化と蓄熱に関する現象としては、堆積圧密作用、酸化発熱作用、熱伝導作用、通風作用、水分の蒸発と凝縮作用、大気環境、石炭の性質（石炭化度、微細組織構造等）が関係すること、酸化反応熱測定装置についての実験（試料をマホービンに装入して、酸素ガスを通気したときの上昇温度の測定）などにつき、基礎的な研究が示されている。
【０００５】
「四国総合研究所研究期報 第５４号」（１９８９年）の４８〜６５頁には、「サイロ内に貯蔵した石炭の昇温特性の評価」と題する論文が掲載されており、石炭自然発火装置を用いる実験的手法や、コンピュータを活用して数値計算を行うシミュレーション手法により、石炭の昇温特性を評価している。
【０００６】
「日本エネルギー学会誌、第７５巻第１１号（１９９６）」の９６３〜９６９頁には、「石炭の貯蔵およびハンドリング技術」と題する総説が掲載されており、その９６４〜９６５頁の「自然発熱」の項の図３および図４には、自然発熱性測定装置と結果についての例が示されている。
【０００７】
〈自然発火性の評価〉
特開平１１−３４４４５６号公報には、微粉炭を充填する空間を有するケースと、該ケースの下端側に装着された加熱装置と、これらを収納する密閉容器と、該密閉容器内の雰囲気を加熱するヒータとを具備した微粉炭の自然発火性評価装置が示されている。
【０００８】
市販の自然発火評価装置（たとえば、株式会社島津製作所製の「島津自然発火試験装置ＳＩＴ−２」）を用いて、発火性を測定することも可能である。
【０００９】
「日立造船技報、第４３巻第１号」（昭和５７年３月）」の１３〜１９頁には、市販の自然発火試験装置（株式会社島津製作所製の「島津自然発火試験装置ＳＩＴ−１」）を用い、４１種の石炭を対象に２０〜２００℃の温度域での昇温特性について実験検討した結果についての報告があり、酸素濃度の影響、石炭の粒径の影響、炭種の影響、石炭の物性（Ｏ／Ｃ比、揮発分）との関係などが示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、石炭の酸化による石炭層内の温度上昇の度合いを銘柄ごとに短時間で評価する方法として、種々の方法が提案されているものの、
・石炭を５mm以下に粉砕して石炭と酸素との反応表面を増加させることにより、温度上昇を速くする方法、
・加速条件で温度上昇の程度を評価するために、石炭試料を所定の温度にまで予熱しておく方法
が実際的であると考えられる。
【００１１】
しかしながら、石炭の銘柄によっては、石炭の表面および付着水分のみならず、石炭に包蔵された水分を有するものもあり、乾燥機で乾燥させる程度の条件では、そのような石炭に包蔵された水分を取り除くことは困難である。従って、石炭の発熱性の試験を行う場合、この包蔵された水分が残ったままで評価すれば、温度を上昇させるためのエネルギーが水分を温度上昇させる熱エネルギーにも使用されることで、温度上昇速度の程度を短時間で評価する妨げとなる。
【００１２】
また、従来提案されている方法においては、一般に発熱性の評価に長時間を要したり、評価のために多量の試料量を要したりすることが多く、あるいはまた、発熱性の評価の精度や、繰り返し測定を行ったときの再現性の点で、必ずしも満足できないことがあった。
【００１３】
〈発明の目的〉
本発明は、このような背景下において、対象石炭の顕微鏡分析結果に基くだけで、その石炭の酸化発熱性の度合いを精度良く推定することのできる石炭の酸化発熱性の評価方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の石炭の酸化発熱性の評価方法は、
多種の石炭試料について、発熱性に関する指標ＨＲと、顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを測定して、統計的手法によりそれらの間の相関関係
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておき、
対象とする石炭試料の顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と活性成分量または不活性成分量Ｘとの測定値から、その石炭試料の発熱性を上記関係に基いて評価すること
を特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。なお、ビトリニット平均反射率を表わす符号Ｒ0 は、正確には符号の上に平均を意味するバーを付すべきであるが、本明細書においてはバーの記載を省略してある。
【００１６】
〈発熱性に関する指標ＨＲ〉
本発明においては、多種の石炭試料について、発熱性に関する指標ＨＲと、顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを測定して、統計的手法によりそれらの間の相関関係
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておく。
【００１７】
発熱性に関する指標ＨＲとは、典型的には、石炭試料に空気のような酸化性ガスを供給したときの石炭試料の温度や温度変化や昇温速度などである。この場合、石炭試料を包蔵された水分が残ったままで評価すると、温度を上昇させるためのエネルギーが水分を温度上昇させる熱エネルギーにも使用されることで、温度上昇速度の程度を短時間で評価する妨げとなるので、次のような条件下に発熱性に関する指標ＨＲを求めることが特に望ましい。
【００１８】
すなわち、発熱性に関する指標ＨＲを、石炭の銘柄ごとに、
（イ）ガス導入チューブ(9) およびガス排出チューブ(10)を付設した断熱容器(14)を収容してある加熱機(15)を予熱して、試験装置系内の温度を試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ1 に保持しておくこと、
（ロ）一方、所定の粒度以下に粉砕した石炭試料を、開放容器(16)に装填した状態で、真空手段と加熱手段とを備えた真空乾燥機(19)を用いて真空下に温度Ｔ' で乾燥することにより、その石炭試料の表面水分および包蔵水分を除去し、ついでその開放容器(16)内の石炭試料を前記の試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ2 にまで温度調節しておくこと、
（ハ）水分が除去されかつ温度調節された前記の石炭試料を、前記加熱機(15)内の断熱容器(14)に移し替え、その断熱容器(14)内の雰囲気を不活性ガスに置換すると共に、試験開始温度Ｔに温度調節してから、その断熱容器(14)内に酸化性ガスを供給し、断熱容器(14)内の石炭試料の温度または温度変化を温度データ収集装置(12)により追跡すること
により求めるのである。
【００１９】
この試験方法による石炭の酸化による石炭層内の温度上昇の程度は、石炭の銘柄ごとに評価する。貯炭中の石炭の蓄熱性は銘柄によって大きく相違するので、各種銘柄につき評価を行っておくのである。
【００２０】
要件（イ）：
この方法においては、ガス導入チューブ(9) およびガス排出チューブ(10)を付設した断熱容器(14)を収容してある加熱機(15)を予熱して、試験装置系内の温度を試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ1 に保持しておく。
【００２１】
ガス導入チューブ(9) は、窒素のような不活性ガス、空気のような酸化性ガスを導入するためのものであるが、たとえば窒素用切替バルブ(1) 、空気用切替バルブ(2) からの配管を合して、ガス供給共通チューブとし、そのガス供給共通チューブに加熱用ヒーター(3) を付設すると共に、それを断熱容器(14)内に導くように配管することが好ましい。
【００２２】
ガス排出チューブ(10)は、断熱容器(14)内に供給した不活性ガスや酸化性ガスを系外に排出するための配管である。
【００２３】
加熱機(15)としては、加熱手段とファンとを備えた通常の乾燥機を用いることができる。他のタイプの加熱機を用いることも可能である。
【００２４】
断熱容器(14)としては、断熱瓶のような断熱性を有する容器が用いられる。その断熱容器(14)には、たとえば、ガス導入チューブ(9) 、ガス排出チューブ(10)、石炭層内温度測定用手段(11)を挿通した密栓(13)を装着できるようにしておく。石炭層内温度測定用手段(11)としては、たとえば熱電対を用いることができる。
【００２５】
そして、これらのガス導入チューブ(9) 、ガス排出チューブ(10)、石炭層内温度測定用手段(11)、密栓(13)、断熱容器(14)を含めて、加熱機(15)を予熱して、試験装置系内の温度を試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ1 に保持する。
【００２６】
要件（ロ）：
一方、この方法においては、所定の粒度以下に粉砕した石炭試料を、開放容器(16)に装填した状態で、真空手段と加熱手段とを備えた真空乾燥機(19)を用いて真空下に温度Ｔ' で乾燥することにより、その石炭試料の表面水分および包蔵水分を除去し、ついでその開放容器(16)内の石炭試料を前記の試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ2 にまで温度調節しておく。
【００２７】
石炭試料としては、石炭を銘柄ごとに所定の粒度以下に粉砕したものを用いる。所定の粒度とは、石炭と酸化性ガスとの反応表面を増加させるために、たとえば１０mm篩下、殊に５mm篩下のものが適当である。なお、試料中の微粉部分をカットする必要はないが、微粉がガス導入チューブ(9) に詰まってガスの流れに支障を来たすおそれがあるときは、試料粒子の最小径がそのガス導入チューブ(9) の内径よりも小さくならないようにするなどして、試料粒子がガス導入チューブ(9) に詰まらないような工夫を講じることができる（たとえば、ガス導入チューブ(9) の内径が３mmであれば、試料粒子を３mm篩上とするというように）。
【００２８】
開放容器(16)としては、たとえば硬質ガラス製パイプのようなものが用いられる。容器を開放容器とするのは、石炭試料の表面水分および包蔵水分の除去路を確保するためである。
【００２９】
真空乾燥機(19)は、真空手段と加熱手段とを備えた乾燥機である。加熱だけでは石炭試料の表面水分は除去できても包蔵水分を除去することが難しいため、真空手段を併用することが必要である。
【００３０】
真空乾燥機(19)による真空度は、たとえば系内が−７００mmHg以下、殊に−７５０mmHg以下となるように設定する（なお、１mmHgは国際単位で表わせば 1.3×102 Paである）。真空下での乾燥温度Ｔ' は、真空下において石炭試料の全水分を 0.5％以下、好ましくは 0.1％以下にまで低減することができる温度、たとえば１００〜１０７℃程度、殊に１００〜１０２℃程度に設定することが望ましい。
【００３１】
石炭試料の表面水分および包蔵水分を除去した後は、開放容器(16)内の石炭試料を、先に述べた試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ2 にまで温度調節しておく。
【００３２】
要件（ハ）：
上記で準備が整ったので、さらに本発明においては、水分が除去されかつ温度調節された前記の石炭試料を、前記加熱機(15)内の断熱容器(14)に移し替える。そして、その断熱容器(14)内の雰囲気を不活性ガスに置換すると共に、試験開始温度Ｔに温度調節してから、その断熱容器(14)内に酸化性ガスを供給し、断熱容器(14)内の石炭試料の温度または温度変化を温度データ収集装置(12)により追跡する。
【００３３】
不活性ガスとしてはたとえば窒素ガスが用いられ、酸化性ガスとしてはたとえば空気が用いられる。不活性ガス、酸化性ガスは、加熱機(15)内の断熱容器(14)に供給する前に、加熱用ヒーター(3) で試験開始温度Ｔに見合う温度にまで加熱しておくことが好ましい。
【００３４】
温度データ収集装置(12)においては、石炭試料の温度を測定するか、石炭試料の試験開始温度Ｔからの温度差を測定する。
【００３５】
上述の試験開始温度Ｔは、５０〜７０℃の範囲内の所定の温度（たとえば６０℃）が適当である。温度Ｔ1 および温度Ｔ2 は、実質的に試験開始温度Ｔと同一にすることが望ましい。
【００３６】
その他：
開放容器(16)と断熱容器(14)とは、各１セットによるシングルタイプとしてもよいが、それらを複数セット設けることによってマルチシステムとすることにより、試験を実施することもできる。
【００３７】
〈ビトリニット平均反射率Ｒ0 〉
ビトリニット平均反射率Ｒ0 は、JIS M 8816に準拠して、顕微鏡を用いて測定される。ビトリニット平均反射率Ｒ0 は、石炭の石炭化度を示す指標である。本発明においては、このビトリニット平均反射率Ｒ0 を発熱性に関する指標ＨＲを求める一つの指標として用いる。なお、本発明は、酸化による発熱、発火を評価することを目的としており、一般に低石炭化度炭の方が高石炭化度炭よりも酸化発熱が大きいとされているため、本発明における対象石炭は、ビトリニット平均反射率Ｒ0 が 0.8より小さい領域のものの方が適している。
【００３８】
〈活性成分量または不活性成分量Ｘ〉
活性成分量または不活性成分量Ｘは、同じくJIS M 8816に準拠して、顕微鏡測定により測定される。本発明においては、石炭の微細組織成分を活性成分（ビトリニットおよびエクジニット）と不活性成分（イナーチニット）とに分け、その活性成分量または不活性成分量を指標Ｘとして用いる（「不活性成分量＝（１００−活性成分量）」の関係があるので、どちらを指標に用いてもよい）。
【００３９】
〈ＨＲ、Ｒ0 、Ｘとの間の関係〉
そして、多種の石炭試料について、発熱性に関する指標ＨＲと、顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを測定して、重回帰分析やその他の統計的手法によりそれらの間の相関関係
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておく。このときの関係は、たとえば、
ＨＲ＝ａ・Ｒ0 ＋ｂ・Ｘ＋ｃ
で表わされる（ａ，ｂ，ｃは定数）。なお、この関係を用いるときは、関係式、関係図のいずれを用いてもよい。
【００４０】
ビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを合わせて、発熱性に関する指標ＨＲとの相関関係を求めるのは、ビトリニット平均反射率Ｒ0 だけでは発熱性に関する指標ＨＲとの間の相関関係が悪く、また石炭化度に関係するビトリニット平均反射率Ｒ0 が同じ場合でも微細組織成分量が異なりかつ組織成分間でも微細組織成分量が異なることを考慮して、より相関関係の大きい関係を得ようとするためである。
【００４１】
〈対象とする石炭試料の発熱性の評価〉
上記のようにして、多種の石炭試料について、統計的手法により
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておいた後は、対象とする石炭試料の顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 および活性成分量または不活性成分量Ｘを測定することにより、上記関係に基いて、その石炭試料の発熱性に関する指標ＨＲを容易に求めることができる。各銘柄の石炭の受け入れ時の検査でビトリニット平均反射率Ｒ0 および活性成分量または不活性成分量Ｘが判明しているときは、それらの指標Ｒ0 ，Ｘのみでその銘柄の石炭の発熱性に関する指標ＨＲを知ることができる。
【００４２】
【実施例】
次に実施例をあげて本発明をさらに説明する。
【００４３】
〈発熱性に関する指標ＨＲの測定装置〉
図１は、石炭の発熱性に関する指標ＨＲの測定を行うために用いる装置の一例を示した説明図である。
【００４４】
(1) は窒素用切替バルブ、(2) は空気用切替バルブ、(3) は加熱用ヒーター、(4) は制御信号線、(5) はガス供給共通チューブ、(6) はチューブジョイント、(7) は制御ユニットである。これらは、加熱機の外部に配置してある。
【００４５】
(8) は供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）、(9) はガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）、(10)はガス排出チューブ、(11)は石炭層内温度測定用手段（熱電対）、(13)は密栓、(14)は断熱容器（断熱瓶）である。これらは、加熱機(15)内に装備してある（ただし、(8), (9), (10), (11)は、系外にも一部が出ている）。(12)は温度データ収集装置である。
【００４６】
(16)は開放容器（硬質ガラス製パイプ）、(17)は水トラップ装置、(18)は真空ポンプ、(19)は真空乾燥機である。開放容器(16)は、真空乾燥機(19)内に収容してある。
【００４７】
〈指標ＨＲの測定手順〉
指標ＨＲの測定手順は次の通りである。
１．５mm未満（５mm篩下）で３mm以上（３mm篩上）の大きさに粉砕した各銘柄の石炭試料の約３４０ｇ（乾燥基準重量）を、内径４０mmの開放容器（硬質ガラス製パイプ）(16)に均一に装填する。
２．真空ポンプ(18)により、真空乾燥機(19)内の圧力を１０mmHg（−７５０mmHg）まで負圧としながら、真空乾燥機(19)内の温度をＴ' （１００℃）まで上昇させる。
３．石炭試料の表面水分および包蔵水分を気化させ、水トラップ装置(17)でその水分を捕獲、除去する。
４．上記操作を水トラップ装置(17)で捕獲する水分がなくなるまで（石炭試料の全水分が 0.1％以下になるまで）継続し、その後、真空乾燥機(19)を試験開始温度Ｔ（６０℃）に設定し、試料温度Ｔ2 をＴに調節する。
５．上記４の真空乾燥機(19)を試験開始温度Ｔ（６０℃）に設定するタイミングと並行して、供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) 、ガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）(9) 、ガス排出チューブ(10)、石炭層内温度測定用手段（熱電対）(11)、密栓(13)および断熱容器（断熱瓶）(14)を、加熱機(15)を用いて予熱し、試験装置系内の温度Ｔ1 を試験開始温度Ｔ（６０℃）に保持する。
６．試料温度が試験開始温度Ｔに到達したところで、上記４で準備した開放容器（硬質ガラス製パイプ）(16)を真空乾燥機(19)から取り出して、その内部の試料を、加熱機(15)から取り出した断熱容器（断熱瓶）(14)内に素早く装填し、その断熱容器（断熱瓶）(14)に、供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) 、ガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）(9) 、ガス排出チューブ(10)および石炭層内温度測定用手段（熱電対）(11)が挿通された密栓(13)をする。
７．供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) を制御ユニット(7) に、石炭層内温度測定用手段（熱電対）(11)を温度データ収集装置(12)に、ガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）(9) をチューブジョイント(6) に、それぞれつなぎ込む。
８．窒素用切替バルブ(1) を開き、窒素を供給する。このとき、供給ガス温度が供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) で６０℃になるように制御ユニット(7) で調整する。
９．石炭層内温度測定用手段（熱電対）(11)の表示が試験開始温度Ｔの６０℃になった時点で窒素用切替バルブ(1) を閉じ、空気用切替バルブ(2) を開いて酸化用の空気を１０〜１００ml/minの範囲の速度（この実施例では２５ml/min）で供給する。なお、供給ガス温度が供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) で６０℃になるように制御ユニット(7) で調整する。
１０．石炭を酸化させ始めた後は、加熱機(15)および供給ガス温度は、一定の値（６０℃）に保持する。
１１．酸化用の空気を供給している間、石炭層内の温度上昇の程度（温度または温度変化）を温度データ収集装置(12)を用いて記録する。
１２．約３時間酸化用の空気を導入すれば、温度上昇の程度が確認できるので、その後、試験を完了する。
【００４８】
〈測定結果〉
上述の測定手順に従い、微細組織構造の異なるＡ〜Ｈの下記表１の８銘柄の石炭について、樹脂バインダーと混合して１１０℃で加圧成形することによりブリケットを作成し、発熱性に関する指標ＨＲ（石炭層温度）を測定する試験を行った。
【００４９】
このうち、代表例として、Ｃ、Ｅ、Ｆの３銘柄の結果を図２に示す。図２において、横軸は「空気用切替バルブ(2) を開き酸化用の空気を供給開始してからの経過時間」、縦軸は「温度データ収集装置(12)で１秒間隔で収集した石炭層内の温度（熱電対(11)）」である。
【００５０】
図２から経過時間３時間で試料間の差が確認できることがわかったので、以降においては、８銘柄についての３時間までの昇温速度「ＨＲ3 」を評価に使用した。石炭試料の微細組織分析結果と昇温速度ＨＲ3 の測定結果とを表１に示す。また、表１に基き、ビトリニット平均反射率Ｒ0 と昇温速度ＨＲ3 との関係を図３に示した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
図３および表１から、ビトリニット平均反射率Ｒ0 と昇温速度ＨＲ3 との単相関係数がｒ＝ 0.8263 であることがわかったので、今度はそのときの発熱性の実測値と推定値との差と、表１の不活性成分量Ｘとの間の関係を求め、図４にプロットした。このときの単相関係数はｒ＝ 0.7086 であった。
【００５３】
次に、ビトリニット平均反射率Ｒ0 と不活性成分量Ｘとの双方を加味したものと、昇温速度ＨＲ3 との相関関係を
ＨＲ3 ＝ａ・Ｒ0 ＋ｂ・Ｘ＋ｃ
により求めた結果を図５に示す。図５中、横軸は実測昇温速度、縦軸は推定昇温速度である。このときの重相関係数はｒ＝ 0.9159 であり、相関関係が充分に高いことがわかる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、対象石炭の微細組織の顕微鏡分析結果に基くだけでその石炭の酸化発熱性の度合いを精度良く推定することができる。従って、発熱性に関する指標ＨＲ（たとえばＨＲ3 ）において発熱性しやすい銘柄の石炭を貯蔵するときは、その銘柄が発熱しやすいということに留意して、安全な貯炭管理を行うことができる。
【００５５】
また、本発明によれば、石炭の酸化による石炭層内の温度上昇の度合いを、わずかの量（数グラムで足りる）の試料で推定することができること、測定のためのブリケット作成と顕微鏡分析とを含めて２日程度で評価が可能となること、測定、評価に要する費用が低廉であることなどの点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の石炭の発熱性の試験方法を実施するために用いる装置の一例を示した説明図である。
【図２】測定８銘柄のうち、代表的な３銘柄についての発熱性の試験結果を示したグラフである。
【図３】ビトリニット平均反射率Ｒ0 と昇温速度ＨＲ3 との関係を示したグラフである。
【図４】不活性成分量Ｘと、ビトリニット平均反射率Ｒ0 による実測値と推定値との差（昇温速度推定差）との関係を示したグラフである。
【図５】ビトリニット平均反射率Ｒ0 と不活性成分量Ｘとの双方を加味した顕微鏡分析値による発熱性の推定結果を示したグラフである。
【符号の説明】
(1) …窒素用切替バルブ、
(2) …空気用切替バルブ、
(3) …加熱用ヒーター、
(4) …制御信号線、
(5) …ガス供給共通チューブ、
(6) …チューブジョイント、
(7) …制御ユニット、
(8) …供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）、
(9) …ガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）、
(10)…ガス排出チューブ、
(11)…石炭層内温度測定用手段（熱電対）、
(12)…温度データ収集装置、
(13)…密栓、
(14)…断熱容器（断熱瓶）、
(15)…加熱機、
(16)…開放容器（硬質ガラス製パイプ）、
(17)…水トラップ装置、
(18)…真空ポンプ、
(19)…真空乾燥機
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭の酸化による石炭層内の温度上昇の度合いを、わずかの量の試料でかつ精度良く推定することのできる石炭の酸化発熱性の評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
〈石炭層の蓄熱と自然発火〉
コークス製造現場においては、ヤード（貯炭場）に各種銘柄の石炭を野積みしておき、コークス製造に際しては、所定の配合処方に従って必要な銘柄を選択し、コークス炉に装入して乾留を行う。野積みされた石炭は、使用に供されるまでに長期間貯蔵されることになるが、採掘後の石炭は貯炭中に空気中の酸素により酸化されて発熱し、場合によっては発火に至ることもあるので、防災上の観点から、各銘柄の発熱性の傾向を管理把握しておくことが必要となる。また、ヤードに野積みされた石炭に限らず、坑内の石炭層やサイロ中の石炭層も、空気と接触すると、蓄熱、発火のおそれがある。
【０００３】
「日本鉱業会誌／８５ ９６９（’６９−１）」（１９６９年）の１５〜２０頁には、「石炭の自然発火初期現象と空気中の酸素濃度との関係」と題する論文が掲載されており、(a) 酸素濃度と自然発火性との関係、(b) 酸素消費量、ＣＯ2 、ＣＯ発生量、ＣＯ／Ｏ2 、ＣＯ2 ／Ｏ2 と酸素濃度との関係、(c) 自然発火所要日数と酸素濃度との関係などを調べている。
【０００４】
「技ダイ、昭和５７年１２月号」の１３〜２２頁には、「貯炭の酸化昇温−石炭の自然発火に関する研究（その１）−」と題する論文が掲載されており、酸化と蓄熱に関する現象としては、堆積圧密作用、酸化発熱作用、熱伝導作用、通風作用、水分の蒸発と凝縮作用、大気環境、石炭の性質（石炭化度、微細組織構造等）が関係すること、酸化反応熱測定装置についての実験（試料をマホービンに装入して、酸素ガスを通気したときの上昇温度の測定）などにつき、基礎的な研究が示されている。
【０００５】
「四国総合研究所研究期報 第５４号」（１９８９年）の４８〜６５頁には、「サイロ内に貯蔵した石炭の昇温特性の評価」と題する論文が掲載されており、石炭自然発火装置を用いる実験的手法や、コンピュータを活用して数値計算を行うシミュレーション手法により、石炭の昇温特性を評価している。
【０００６】
「日本エネルギー学会誌、第７５巻第１１号（１９９６）」の９６３〜９６９頁には、「石炭の貯蔵およびハンドリング技術」と題する総説が掲載されており、その９６４〜９６５頁の「自然発熱」の項の図３および図４には、自然発熱性測定装置と結果についての例が示されている。
【０００７】
〈自然発火性の評価〉
特開平１１−３４４４５６号公報には、微粉炭を充填する空間を有するケースと、該ケースの下端側に装着された加熱装置と、これらを収納する密閉容器と、該密閉容器内の雰囲気を加熱するヒータとを具備した微粉炭の自然発火性評価装置が示されている。
【０００８】
市販の自然発火評価装置（たとえば、株式会社島津製作所製の「島津自然発火試験装置ＳＩＴ−２」）を用いて、発火性を測定することも可能である。
【０００９】
「日立造船技報、第４３巻第１号」（昭和５７年３月）」の１３〜１９頁には、市販の自然発火試験装置（株式会社島津製作所製の「島津自然発火試験装置ＳＩＴ−１」）を用い、４１種の石炭を対象に２０〜２００℃の温度域での昇温特性について実験検討した結果についての報告があり、酸素濃度の影響、石炭の粒径の影響、炭種の影響、石炭の物性（Ｏ／Ｃ比、揮発分）との関係などが示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、石炭の酸化による石炭層内の温度上昇の度合いを銘柄ごとに短時間で評価する方法として、種々の方法が提案されているものの、
・石炭を５mm以下に粉砕して石炭と酸素との反応表面を増加させることにより、温度上昇を速くする方法、
・加速条件で温度上昇の程度を評価するために、石炭試料を所定の温度にまで予熱しておく方法
が実際的であると考えられる。
【００１１】
しかしながら、石炭の銘柄によっては、石炭の表面および付着水分のみならず、石炭に包蔵された水分を有するものもあり、乾燥機で乾燥させる程度の条件では、そのような石炭に包蔵された水分を取り除くことは困難である。従って、石炭の発熱性の試験を行う場合、この包蔵された水分が残ったままで評価すれば、温度を上昇させるためのエネルギーが水分を温度上昇させる熱エネルギーにも使用されることで、温度上昇速度の程度を短時間で評価する妨げとなる。
【００１２】
また、従来提案されている方法においては、一般に発熱性の評価に長時間を要したり、評価のために多量の試料量を要したりすることが多く、あるいはまた、発熱性の評価の精度や、繰り返し測定を行ったときの再現性の点で、必ずしも満足できないことがあった。
【００１３】
〈発明の目的〉
本発明は、このような背景下において、対象石炭の顕微鏡分析結果に基くだけで、その石炭の酸化発熱性の度合いを精度良く推定することのできる石炭の酸化発熱性の評価方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の石炭の酸化発熱性の評価方法は、
多種の石炭試料について、発熱性に関する指標ＨＲと、顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを測定して、統計的手法によりそれらの間の相関関係
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておき、
対象とする石炭試料の顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と活性成分量または不活性成分量Ｘとの測定値から、その石炭試料の発熱性を上記関係に基いて評価すること
を特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。なお、ビトリニット平均反射率を表わす符号Ｒ0 は、正確には符号の上に平均を意味するバーを付すべきであるが、本明細書においてはバーの記載を省略してある。
【００１６】
〈発熱性に関する指標ＨＲ〉
本発明においては、多種の石炭試料について、発熱性に関する指標ＨＲと、顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを測定して、統計的手法によりそれらの間の相関関係
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておく。
【００１７】
発熱性に関する指標ＨＲとは、典型的には、石炭試料に空気のような酸化性ガスを供給したときの石炭試料の温度や温度変化や昇温速度などである。この場合、石炭試料を包蔵された水分が残ったままで評価すると、温度を上昇させるためのエネルギーが水分を温度上昇させる熱エネルギーにも使用されることで、温度上昇速度の程度を短時間で評価する妨げとなるので、次のような条件下に発熱性に関する指標ＨＲを求めることが特に望ましい。
【００１８】
すなわち、発熱性に関する指標ＨＲを、石炭の銘柄ごとに、
（イ）ガス導入チューブ(9) およびガス排出チューブ(10)を付設した断熱容器(14)を収容してある加熱機(15)を予熱して、試験装置系内の温度を試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ1 に保持しておくこと、
（ロ）一方、所定の粒度以下に粉砕した石炭試料を、開放容器(16)に装填した状態で、真空手段と加熱手段とを備えた真空乾燥機(19)を用いて真空下に温度Ｔ' で乾燥することにより、その石炭試料の表面水分および包蔵水分を除去し、ついでその開放容器(16)内の石炭試料を前記の試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ2 にまで温度調節しておくこと、
（ハ）水分が除去されかつ温度調節された前記の石炭試料を、前記加熱機(15)内の断熱容器(14)に移し替え、その断熱容器(14)内の雰囲気を不活性ガスに置換すると共に、試験開始温度Ｔに温度調節してから、その断熱容器(14)内に酸化性ガスを供給し、断熱容器(14)内の石炭試料の温度または温度変化を温度データ収集装置(12)により追跡すること
により求めるのである。
【００１９】
この試験方法による石炭の酸化による石炭層内の温度上昇の程度は、石炭の銘柄ごとに評価する。貯炭中の石炭の蓄熱性は銘柄によって大きく相違するので、各種銘柄につき評価を行っておくのである。
【００２０】
要件（イ）：
この方法においては、ガス導入チューブ(9) およびガス排出チューブ(10)を付設した断熱容器(14)を収容してある加熱機(15)を予熱して、試験装置系内の温度を試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ1 に保持しておく。
【００２１】
ガス導入チューブ(9) は、窒素のような不活性ガス、空気のような酸化性ガスを導入するためのものであるが、たとえば窒素用切替バルブ(1) 、空気用切替バルブ(2) からの配管を合して、ガス供給共通チューブとし、そのガス供給共通チューブに加熱用ヒーター(3) を付設すると共に、それを断熱容器(14)内に導くように配管することが好ましい。
【００２２】
ガス排出チューブ(10)は、断熱容器(14)内に供給した不活性ガスや酸化性ガスを系外に排出するための配管である。
【００２３】
加熱機(15)としては、加熱手段とファンとを備えた通常の乾燥機を用いることができる。他のタイプの加熱機を用いることも可能である。
【００２４】
断熱容器(14)としては、断熱瓶のような断熱性を有する容器が用いられる。その断熱容器(14)には、たとえば、ガス導入チューブ(9) 、ガス排出チューブ(10)、石炭層内温度測定用手段(11)を挿通した密栓(13)を装着できるようにしておく。石炭層内温度測定用手段(11)としては、たとえば熱電対を用いることができる。
【００２５】
そして、これらのガス導入チューブ(9) 、ガス排出チューブ(10)、石炭層内温度測定用手段(11)、密栓(13)、断熱容器(14)を含めて、加熱機(15)を予熱して、試験装置系内の温度を試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ1 に保持する。
【００２６】
要件（ロ）：
一方、この方法においては、所定の粒度以下に粉砕した石炭試料を、開放容器(16)に装填した状態で、真空手段と加熱手段とを備えた真空乾燥機(19)を用いて真空下に温度Ｔ' で乾燥することにより、その石炭試料の表面水分および包蔵水分を除去し、ついでその開放容器(16)内の石炭試料を前記の試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ2 にまで温度調節しておく。
【００２７】
石炭試料としては、石炭を銘柄ごとに所定の粒度以下に粉砕したものを用いる。所定の粒度とは、石炭と酸化性ガスとの反応表面を増加させるために、たとえば１０mm篩下、殊に５mm篩下のものが適当である。なお、試料中の微粉部分をカットする必要はないが、微粉がガス導入チューブ(9) に詰まってガスの流れに支障を来たすおそれがあるときは、試料粒子の最小径がそのガス導入チューブ(9) の内径よりも小さくならないようにするなどして、試料粒子がガス導入チューブ(9) に詰まらないような工夫を講じることができる（たとえば、ガス導入チューブ(9) の内径が３mmであれば、試料粒子を３mm篩上とするというように）。
【００２８】
開放容器(16)としては、たとえば硬質ガラス製パイプのようなものが用いられる。容器を開放容器とするのは、石炭試料の表面水分および包蔵水分の除去路を確保するためである。
【００２９】
真空乾燥機(19)は、真空手段と加熱手段とを備えた乾燥機である。加熱だけでは石炭試料の表面水分は除去できても包蔵水分を除去することが難しいため、真空手段を併用することが必要である。
【００３０】
真空乾燥機(19)による真空度は、たとえば系内が−７００mmHg以下、殊に−７５０mmHg以下となるように設定する（なお、１mmHgは国際単位で表わせば 1.3×102 Paである）。真空下での乾燥温度Ｔ' は、真空下において石炭試料の全水分を 0.5％以下、好ましくは 0.1％以下にまで低減することができる温度、たとえば１００〜１０７℃程度、殊に１００〜１０２℃程度に設定することが望ましい。
【００３１】
石炭試料の表面水分および包蔵水分を除去した後は、開放容器(16)内の石炭試料を、先に述べた試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ2 にまで温度調節しておく。
【００３２】
要件（ハ）：
上記で準備が整ったので、さらに本発明においては、水分が除去されかつ温度調節された前記の石炭試料を、前記加熱機(15)内の断熱容器(14)に移し替える。そして、その断熱容器(14)内の雰囲気を不活性ガスに置換すると共に、試験開始温度Ｔに温度調節してから、その断熱容器(14)内に酸化性ガスを供給し、断熱容器(14)内の石炭試料の温度または温度変化を温度データ収集装置(12)により追跡する。
【００３３】
不活性ガスとしてはたとえば窒素ガスが用いられ、酸化性ガスとしてはたとえば空気が用いられる。不活性ガス、酸化性ガスは、加熱機(15)内の断熱容器(14)に供給する前に、加熱用ヒーター(3) で試験開始温度Ｔに見合う温度にまで加熱しておくことが好ましい。
【００３４】
温度データ収集装置(12)においては、石炭試料の温度を測定するか、石炭試料の試験開始温度Ｔからの温度差を測定する。
【００３５】
上述の試験開始温度Ｔは、５０〜７０℃の範囲内の所定の温度（たとえば６０℃）が適当である。温度Ｔ1 および温度Ｔ2 は、実質的に試験開始温度Ｔと同一にすることが望ましい。
【００３６】
その他：
開放容器(16)と断熱容器(14)とは、各１セットによるシングルタイプとしてもよいが、それらを複数セット設けることによってマルチシステムとすることにより、試験を実施することもできる。
【００３７】
〈ビトリニット平均反射率Ｒ0 〉
ビトリニット平均反射率Ｒ0 は、JIS M 8816に準拠して、顕微鏡を用いて測定される。ビトリニット平均反射率Ｒ0 は、石炭の石炭化度を示す指標である。本発明においては、このビトリニット平均反射率Ｒ0 を発熱性に関する指標ＨＲを求める一つの指標として用いる。なお、本発明は、酸化による発熱、発火を評価することを目的としており、一般に低石炭化度炭の方が高石炭化度炭よりも酸化発熱が大きいとされているため、本発明における対象石炭は、ビトリニット平均反射率Ｒ0 が 0.8より小さい領域のものの方が適している。
【００３８】
〈活性成分量または不活性成分量Ｘ〉
活性成分量または不活性成分量Ｘは、同じくJIS M 8816に準拠して、顕微鏡測定により測定される。本発明においては、石炭の微細組織成分を活性成分（ビトリニットおよびエクジニット）と不活性成分（イナーチニット）とに分け、その活性成分量または不活性成分量を指標Ｘとして用いる（「不活性成分量＝（１００−活性成分量）」の関係があるので、どちらを指標に用いてもよい）。
【００３９】
〈ＨＲ、Ｒ0 、Ｘとの間の関係〉
そして、多種の石炭試料について、発熱性に関する指標ＨＲと、顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを測定して、重回帰分析やその他の統計的手法によりそれらの間の相関関係
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておく。このときの関係は、たとえば、
ＨＲ＝ａ・Ｒ0 ＋ｂ・Ｘ＋ｃ
で表わされる（ａ，ｂ，ｃは定数）。なお、この関係を用いるときは、関係式、関係図のいずれを用いてもよい。
【００４０】
ビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを合わせて、発熱性に関する指標ＨＲとの相関関係を求めるのは、ビトリニット平均反射率Ｒ0 だけでは発熱性に関する指標ＨＲとの間の相関関係が悪く、また石炭化度に関係するビトリニット平均反射率Ｒ0 が同じ場合でも微細組織成分量が異なりかつ組織成分間でも微細組織成分量が異なることを考慮して、より相関関係の大きい関係を得ようとするためである。
【００４１】
〈対象とする石炭試料の発熱性の評価〉
上記のようにして、多種の石炭試料について、統計的手法により
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておいた後は、対象とする石炭試料の顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 および活性成分量または不活性成分量Ｘを測定することにより、上記関係に基いて、その石炭試料の発熱性に関する指標ＨＲを容易に求めることができる。各銘柄の石炭の受け入れ時の検査でビトリニット平均反射率Ｒ0 および活性成分量または不活性成分量Ｘが判明しているときは、それらの指標Ｒ0 ，Ｘのみでその銘柄の石炭の発熱性に関する指標ＨＲを知ることができる。
【００４２】
【実施例】
次に実施例をあげて本発明をさらに説明する。
【００４３】
〈発熱性に関する指標ＨＲの測定装置〉
図１は、石炭の発熱性に関する指標ＨＲの測定を行うために用いる装置の一例を示した説明図である。
【００４４】
(1) は窒素用切替バルブ、(2) は空気用切替バルブ、(3) は加熱用ヒーター、(4) は制御信号線、(5) はガス供給共通チューブ、(6) はチューブジョイント、(7) は制御ユニットである。これらは、加熱機の外部に配置してある。
【００４５】
(8) は供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）、(9) はガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）、(10)はガス排出チューブ、(11)は石炭層内温度測定用手段（熱電対）、(13)は密栓、(14)は断熱容器（断熱瓶）である。これらは、加熱機(15)内に装備してある（ただし、(8), (9), (10), (11)は、系外にも一部が出ている）。(12)は温度データ収集装置である。
【００４６】
(16)は開放容器（硬質ガラス製パイプ）、(17)は水トラップ装置、(18)は真空ポンプ、(19)は真空乾燥機である。開放容器(16)は、真空乾燥機(19)内に収容してある。
【００４７】
〈指標ＨＲの測定手順〉
指標ＨＲの測定手順は次の通りである。
１．５mm未満（５mm篩下）で３mm以上（３mm篩上）の大きさに粉砕した各銘柄の石炭試料の約３４０ｇ（乾燥基準重量）を、内径４０mmの開放容器（硬質ガラス製パイプ）(16)に均一に装填する。
２．真空ポンプ(18)により、真空乾燥機(19)内の圧力を１０mmHg（−７５０mmHg）まで負圧としながら、真空乾燥機(19)内の温度をＴ' （１００℃）まで上昇させる。
３．石炭試料の表面水分および包蔵水分を気化させ、水トラップ装置(17)でその水分を捕獲、除去する。
４．上記操作を水トラップ装置(17)で捕獲する水分がなくなるまで（石炭試料の全水分が 0.1％以下になるまで）継続し、その後、真空乾燥機(19)を試験開始温度Ｔ（６０℃）に設定し、試料温度Ｔ2 をＴに調節する。
５．上記４の真空乾燥機(19)を試験開始温度Ｔ（６０℃）に設定するタイミングと並行して、供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) 、ガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）(9) 、ガス排出チューブ(10)、石炭層内温度測定用手段（熱電対）(11)、密栓(13)および断熱容器（断熱瓶）(14)を、加熱機(15)を用いて予熱し、試験装置系内の温度Ｔ1 を試験開始温度Ｔ（６０℃）に保持する。
６．試料温度が試験開始温度Ｔに到達したところで、上記４で準備した開放容器（硬質ガラス製パイプ）(16)を真空乾燥機(19)から取り出して、その内部の試料を、加熱機(15)から取り出した断熱容器（断熱瓶）(14)内に素早く装填し、その断熱容器（断熱瓶）(14)に、供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) 、ガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）(9) 、ガス排出チューブ(10)および石炭層内温度測定用手段（熱電対）(11)が挿通された密栓(13)をする。
７．供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) を制御ユニット(7) に、石炭層内温度測定用手段（熱電対）(11)を温度データ収集装置(12)に、ガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）(9) をチューブジョイント(6) に、それぞれつなぎ込む。
８．窒素用切替バルブ(1) を開き、窒素を供給する。このとき、供給ガス温度が供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) で６０℃になるように制御ユニット(7) で調整する。
９．石炭層内温度測定用手段（熱電対）(11)の表示が試験開始温度Ｔの６０℃になった時点で窒素用切替バルブ(1) を閉じ、空気用切替バルブ(2) を開いて酸化用の空気を１０〜１００ml/minの範囲の速度（この実施例では２５ml/min）で供給する。なお、供給ガス温度が供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）(8) で６０℃になるように制御ユニット(7) で調整する。
１０．石炭を酸化させ始めた後は、加熱機(15)および供給ガス温度は、一定の値（６０℃）に保持する。
１１．酸化用の空気を供給している間、石炭層内の温度上昇の程度（温度または温度変化）を温度データ収集装置(12)を用いて記録する。
１２．約３時間酸化用の空気を導入すれば、温度上昇の程度が確認できるので、その後、試験を完了する。
【００４８】
〈測定結果〉
上述の測定手順に従い、微細組織構造の異なるＡ〜Ｈの下記表１の８銘柄の石炭について、樹脂バインダーと混合して１１０℃で加圧成形することによりブリケットを作成し、発熱性に関する指標ＨＲ（石炭層温度）を測定する試験を行った。
【００４９】
このうち、代表例として、Ｃ、Ｅ、Ｆの３銘柄の結果を図２に示す。図２において、横軸は「空気用切替バルブ(2) を開き酸化用の空気を供給開始してからの経過時間」、縦軸は「温度データ収集装置(12)で１秒間隔で収集した石炭層内の温度（熱電対(11)）」である。
【００５０】
図２から経過時間３時間で試料間の差が確認できることがわかったので、以降においては、８銘柄についての３時間までの昇温速度「ＨＲ3 」を評価に使用した。石炭試料の微細組織分析結果と昇温速度ＨＲ3 の測定結果とを表１に示す。また、表１に基き、ビトリニット平均反射率Ｒ0 と昇温速度ＨＲ3 との関係を図３に示した。
【００５１】
【表１】
図３および表１から、ビトリニット平均反射率Ｒ0 と昇温速度ＨＲ3 との単相関係数がｒ＝ 0.8263 であることがわかったので、今度はそのときの発熱性の実測値と推定値との差と、表１の不活性成分量Ｘとの間の関係を求め、図４にプロットした。このときの単相関係数はｒ＝ 0.7086 であった。
【００５３】
次に、ビトリニット平均反射率Ｒ0 と不活性成分量Ｘとの双方を加味したものと、昇温速度ＨＲ3 との相関関係を
ＨＲ3 ＝ａ・Ｒ0 ＋ｂ・Ｘ＋ｃ
により求めた結果を図５に示す。図５中、横軸は実測昇温速度、縦軸は推定昇温速度である。このときの重相関係数はｒ＝ 0.9159 であり、相関関係が充分に高いことがわかる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、対象石炭の微細組織の顕微鏡分析結果に基くだけでその石炭の酸化発熱性の度合いを精度良く推定することができる。従って、発熱性に関する指標ＨＲ（たとえばＨＲ3 ）において発熱性しやすい銘柄の石炭を貯蔵するときは、その銘柄が発熱しやすいということに留意して、安全な貯炭管理を行うことができる。
【００５５】
また、本発明によれば、石炭の酸化による石炭層内の温度上昇の度合いを、わずかの量（数グラムで足りる）の試料で推定することができること、測定のためのブリケット作成と顕微鏡分析とを含めて２日程度で評価が可能となること、測定、評価に要する費用が低廉であることなどの点でも有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の石炭の発熱性の試験方法を実施するために用いる装置の一例を示した説明図である。
【図２】測定８銘柄のうち、代表的な３銘柄についての発熱性の試験結果を示したグラフである。
【図３】ビトリニット平均反射率Ｒ0 と昇温速度ＨＲ3 との関係を示したグラフである。
【図４】不活性成分量Ｘと、ビトリニット平均反射率Ｒ0 による実測値と推定値との差（昇温速度推定差）との関係を示したグラフである。
【図５】ビトリニット平均反射率Ｒ0 と不活性成分量Ｘとの双方を加味した顕微鏡分析値による発熱性の推定結果を示したグラフである。
【符号の説明】
(1) …窒素用切替バルブ、
(2) …空気用切替バルブ、
(3) …加熱用ヒーター、
(4) …制御信号線、
(5) …ガス供給共通チューブ、
(6) …チューブジョイント、
(7) …制御ユニット、
(8) …供給ガスの温度制御手段（制御用熱電対）、
(9) …ガス導入チューブ（ガス供給共通チューブ）、
(10)…ガス排出チューブ、
(11)…石炭層内温度測定用手段（熱電対）、
(12)…温度データ収集装置、
(13)…密栓、
(14)…断熱容器（断熱瓶）、
(15)…加熱機、
(16)…開放容器（硬質ガラス製パイプ）、
(17)…水トラップ装置、
(18)…真空ポンプ、
(19)…真空乾燥機
Claims (2)
- 多種の石炭試料について、発熱性に関する指標ＨＲと、顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と、顕微鏡による活性成分量または不活性成分量Ｘとを測定して、統計的手法によりそれらの間の相関関係
ＨＲ＝ｆ（Ｒ0 ，Ｘ）
を予め求めておき、
対象とする石炭試料の顕微鏡によるビトリニット平均反射率Ｒ0 と活性成分量または不活性成分量Ｘとの測定値から、その石炭試料の発熱性を上記関係に基いて評価すること
を特徴とする石炭の酸化発熱性の評価方法。 - 発熱性に関する指標ＨＲを測定するにあたり、石炭の銘柄ごとに、
（イ）ガス導入チューブ(9) およびガス排出チューブ(10)を付設した断熱容器(14)を収容してある加熱機(15)を予熱して、試験装置系内の温度を試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ1 に保持しておくこと、
（ロ）一方、所定の粒度以下に粉砕した石炭試料を、開放容器(16)に装填した状態で、真空手段と加熱手段とを備えた真空乾燥機(19)を用いて真空下に温度Ｔ' で乾燥することにより、その石炭試料の表面水分および包蔵水分を除去し、ついでその開放容器(16)内の石炭試料を前記の試験開始温度Ｔに見合う温度Ｔ2 にまで温度調節しておくこと、
（ハ）水分が除去されかつ温度調節された前記の石炭試料を、前記加熱機(15)内の断熱容器(14)に移し替え、その断熱容器(14)内の雰囲気を不活性ガスに置換すると共に、試験開始温度Ｔに温度調節してから、その断熱容器(14)内に酸化性ガスを供給し、断熱容器(14)内の石炭試料の温度または温度変化を温度データ収集装置(12)により追跡すること
により求めることを特徴とする請求項１記載の石炭の酸化発熱性の評価方法。
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