JP4234520B2

JP4234520B2 - 石炭の発塵抑制方法

Info

Publication number: JP4234520B2
Application number: JP2003205782A
Authority: JP
Inventors: 雅人福田; 勝西村
Original assignee: Kansai Coke and Chemicals Co Ltd
Current assignee: Kansai Coke and Chemicals Co Ltd
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-08-04
Also published as: JP2005053949A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭の発塵抑制方法に関するものであり、例えばコークス製造設備等において微粉石炭の飛散（以下「発塵」ということがある）を効率よくかつ経済的に抑制するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冶金用炭素源として高品質のコークスを得るには、コークス炉の炭化室に石炭を高密度で充填するのがよく、その為には、予め石炭を十分に乾燥させることが望ましい。しかし石炭の水分量が低下すると、粗粒石炭とその表面に付着する微粉石炭の結合力が弱まり、微粉石炭が遊離し易くなる。そして遊離した微粉石炭が石炭輸送中に飛散したり、煙突から黒煙として放散されることがある。
【０００３】
そのため実操業では、この様な問題が生じないようコークスの製造に支障を来たさない範囲内で石炭の水分量を制御している。しかしこの様な場合でも微粉石炭の発塵を皆無とすることはできず、更なる改善手段の検討がなされている。
【０００４】
例えば特許文献１や特許文献２には、コークス炉装入炭の発塵を抑制するための手段として、乾燥石炭を粗粉石炭と微粉石炭に分離し、微粉石炭の粒度分布に応じて、微粉石炭に重質油を添加するか、もしくは重質油と水を添加してスラリー状とした後、湿式造粒法によって粒径の大きな造粒炭とし、次いで脱水処理した後、前記粗粉石炭と混合する方法が示されている。
【０００５】
しかしこの方法では、他の用途で利用価値のある重質油や水をバインダーとして添加しており、また、乾燥させた後にバインダーとして水を添加し、その後に再び脱水処理を行う場合があるなど経済的な手段とは言い難い。
【０００６】
また特許文献３には、多段の集塵装置と分離装置を使用し、粉砕した原料石炭を１０〜２０％の微細粒石炭と９０〜８０％の粗粉石炭に分級し、微細粒石炭にバインダーを添加してペレット状等に造粒した後、バインダーを添加していない粗粉石炭と再混合すれば、発塵を抑えることができ、かつ高強度の良品質コークスが得られることを明らかにしている。しかしこの方法でも、他で利用価値のある粗タールや重油をバインダーとして使用しており経済的であるとは言い難い。
【０００７】
更に特許文献４には、粉砕した原料石炭を粗粒石炭と微細粒石炭に分級した後、粗粒石炭に少量の微粉石炭を混入してから水分量を調整し、その後、前記微細粒石炭の圧縮成形物とバインダーを更に配合すれば、発塵が抑えられると共に、高強度の良品質コークスが得られることを明らかにしている。
【０００８】
しかし該方法では、分級して得られる微細粒石炭を圧縮成形しなければならず、該成形のための装置や操作が必要となるため、経済性や作業性の観点から改善が求められる。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３３８０１１２号公報
【特許文献２】
特開平９−３１４６９号公報
【特許文献３】
特公昭６３−４１９５９号公報
【特許文献４】
特開平５−６５４８７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、コークス製造設備において、効率よくかつ経済的に発塵を抑制するための方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る石炭の発塵抑制方法とは、微粉石炭と余剰汚泥を混合して凝集させるところに特徴を有する。また本発明は、原料石炭を粗粒石炭と微粉石炭に分級した後、該微粉石炭と余剰汚泥を混合し、その後、前記粗粒石炭と再混合させるところに特徴を有する石炭の発塵抑制方法も規定する（以下では、コークス炉へ装入する直前の石炭を単に「装入炭」という）。
【００１２】
前記余剰汚泥を混合するにあたっては、前記微粉石炭中の水分量が少なくとも７．０質量％（以下「％」は、「質量％」を示す）となるよう余剰汚泥量を調整して混合すれば、発塵を効率良く抑制できるので好ましい。
【００１３】
また上記分級において、発塵の原因となる微粉石炭を確実に回収するには、篩目が０．２〜０．３ｍｍの篩を用いて行うのがよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、前述した様な状況の下で、コークス製造設備において、微粉石炭に由来する発塵を効率よくかつ経済的に抑制するための方法を確立すべく様々な角度から検討を行った。
【００１５】
その結果、特に微粉石炭と余剰汚泥を混合して凝集させればよいことを見出し、本発明に想到した。この様に微粉石炭と余剰汚泥を混合すると、微粉石炭に水分が十分に行き渡り、発塵を確実に抑制できるのである。また産業廃棄物を再利用し、従来法の様に微粉石炭を予め造粒する等の作業を要しないため、効率的でかつ経済的な方法といえる。更には、余剰汚泥に含まれる凝集剤（活性汚泥処理設備で浮遊物質を除去する際に添加）等の効果により、微粉石炭と混合させたときに凝集し易く、水等を添加した場合と比較して、その後の取り扱いが容易であるというメリットも有する。
【００１６】
特に装入炭を調製する際に、石炭の水分量を著しく低減させた場合でも発塵の抑えられた装入炭を得るには、原料石炭を粗粒石炭と微粉石炭に分級した後、該微粉石炭にのみ余剰汚泥を混合し、その後、該混合物と前記粗粒石炭を再混合させればよいことがわかった。
【００１７】
この場合も、微粉石炭と余剰汚泥を混合させるので微粉石炭に水分が十分に行き渡り、発塵を確実に抑制することができる。従って、その後に粗粒石炭と再混合させて得られる装入炭は、全体としての水分量が少なく、かつ発塵の著しく抑えられたものとなる。
【００１８】
上記作用効果を効率よく達成するには、具体的に次の様な条件を採用することが推奨される。
【００１９】
まず微粉石炭と余剰汚泥を混合するに際し、微粉石炭中の水分量として７．０％以上確保できるように余剰汚泥を添加すれば、微粉石炭の発塵を確実に抑制できるので好ましい。しかし、微粉石炭中の水分量が多過ぎると装置への付着が顕著になるため、微粉石炭中の水分量が１５％以下となるよう余剰汚泥を添加するのが好ましい。
【００２０】
この様に本発明では、微粉石炭中の水分量が一定範囲内となるよう余剰汚泥を添加することが推奨され、使用する余剰汚泥の水分量や余剰汚泥の具体的な使用量についてまでは特に規定しないが、例えば、８０〜９０％の水分を含む余剰汚泥を用いる場合には、装入炭中の余剰汚泥量が、０．１〜４．０％（好ましくは０．５〜３．５％）となるよう添加することが挙げられる。
【００２１】
本発明で用いる余剰汚泥とは、活性汚泥による水処理設備で発生する余剰汚泥を総称するものであり、食品、農薬、医薬品、繊維、肥料等の様々な製造業分野での排水処理（活性汚泥処理）で生じる全ての余剰汚泥が包含されるが、設備全体の排出物の低減や運搬費用のコスト削減等の観点からすると、例えばコークス炉と同一敷地内において発生するガス液の活性汚泥処理設備で生じる余剰汚泥を用いることが推奨される。
【００２２】
上記微粉石炭と余剰汚泥の混合は、一般的な方法で行えばよく、例えば回転羽根を設けた固定容器型、Ｖ型混合機等の回転容器型混合機や、ホッパ内にスクリューを設けた混合機等で混合する方法等を採用することができる。
【００２３】
原料石炭を用いて装入炭を調製する場合には、上述の通り、まず該原料石炭を粗粒石炭と微粉石炭に分級するが、このときの分級は、篩目が０．２〜０．３ｍｍの篩を用いて行うのがよい。
【００２４】
該篩目が小さすぎると、発塵のおそれがある微粉石炭が粗粒石炭とともに残留し、余剰汚泥と混合しないまま装入炭に含まれて発塵の原因となるので好ましくない。一方、上記篩目が大き過ぎる場合には、微粉石炭の割合が多くなり、これに応じて余剰汚泥の添加量も増大し、装入炭の水分が設定範囲内に収まり難くなる等の不具合が生じるおそれがある。また上記篩目が大き過ぎる場合には、発塵のおそれが少ない比較的粗大な石炭までも微粉石炭として回収されることになり、この様に比較的粗大な石炭が混在するものに余剰汚泥を添加すると、発塵し易い微粉石炭にまで水分が行き渡り難くなり、結果として装入炭の発塵を招き易くなることが考えられる。上記分級には、上記ふるい分け以外に流動床乾燥分級装置を使用することができる。
【００２５】
装入炭を調製する際には、該微粉石炭と余剰汚泥との混合物と、前記粗粒石炭を再混合するが、該混合についても上記Ｖ型混合機等を用いて行えばよい。
【００２６】
尚、原料石炭は、通常７．０〜９．０％程度の水分を含んでおり、後述する実施例に示す通り、水分量が７．０％程度であればほとんど発塵しない。しかし、上述の通りコークス炉へ装入する石炭の水分が少ないほど、コークス炉へ装填する際の嵩密度を高くして良質のコークスを得ることができ、また乾留時の消費熱量を低減することができる。従って、装入炭の水分量は約３．０〜６．０％に設定するのがよく、本発明は、この様に原料石炭の水分量を低めに設定した際に特に効果を発揮する。
【００２７】
原料石炭を乾燥させる際には、装入炭の設定水分値から余剰汚泥の添加による水分増加量を差し引いた値まで、予め原料石炭を乾燥させておくのがよく、例えば装入炭の水分量を５％に設定し、余剰汚泥の添加による水分増加が１．５％と想定される場合には、原料石炭の水分量が３．５％となるまで予め乾燥させておけばよい。
【００２８】
本発明法の具体的な適用例としては、例えば、石炭調湿設備（乾燥機）の付帯設備である集塵機で集められた微粉石炭や、石炭の微粉を捕集するロートクロン（湿式集塵機）で回収された微粉石炭に余剰汚泥を添加したのち該混合物を装入炭と混合してからコークス炉へ装入する方法等が挙げられる。
【００２９】
また装入炭を調製する場合には、原料石炭の分級機や微粉石炭と余剰汚泥を混合するための混合機、微粉石炭と余剰汚泥の混合物と粗粒石炭を混合するための混合機の他、粉砕機やコークス炉への装入炭運搬用コンベア等が併設された設備を利用して本発明法を実施すればよい。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３１】
＜試料の調製＞
［本発明例］
水分量が８．５％の原料石炭８．５ｋｇを用意した。この原料石炭を水分量が３．５％となるまで乾燥させた後、図１に示す通り、篩目が０．２５ｍｍの篩を用いて微粉石炭（約１．１ｋｇ）と粗粒石炭（約６．９ｋｇ）に分級した。その時の粒度分布を表１に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
次に、微粉石炭と、活性汚泥でガス液を処理した後に得られる余剰汚泥（水分：約８８％）をＶ型混合機で混合した。この様に余剰汚泥と微粉石炭を混合させたものと、前記粗粒石炭をＶ型混合機で再混合して装入炭（ア）を得た。
【００３４】
余剰汚泥の添加量を変えて装入炭の水分量をそれぞれ調整した装入炭（ア）の３種類の試料の、微粉石炭中の水分量、装入炭中の余剰汚泥量および装入炭中の水分量を表２に示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
［比較例１］
上記本発明例と同じ原料石炭を用いて、図２に示す如く、水分量が３．５％となるまで乾燥させた後に、上記本発明例で用いたのと同じ余剰汚泥と原料石炭を混合して、装入炭の水分量がそれぞれ４．０％、５．０％、６．０％の装入炭（イ）を得た。尚、装入炭に占める余剰汚泥の割合はそれぞれ０．７％、２．２％、３．４％であった。
【００３７】
［比較例２］
上記本発明例と同じ原料石炭を使用し、図３に示す如く、原料石炭を水分量が３．５％、４．０％、５．２％、７．０％となるまで乾燥させて装入炭（ウ）を得た。
【００３８】
＜発塵量の測定＞
上記の様にして得られた装入炭（ア）〜（ウ）の発塵量を、図４に示す装置を用いて下記の通り測定した。即ち、図４の装入炭８（約８ｋｇ）を装置１のホッパー部２に充填した後、スライドゲート３を一気に引き抜き、装入炭８をレシーバー部４に落下させた。装入炭８を落下させてから５秒後に、上段トレイ５、中段トレイ６および下段トレイ７を、図４の矢印で示す方向に同時に押し込んで６０分間静置した。その後、上段トレイ５、中段トレイ６および下段トレイ７上に堆積した石炭を回収して質量を測定し、装入炭１ｋｇあたりの発塵量を求めた。
【００３９】
尚、上記本発明例および比較例１において、余剰汚泥を添加せずに装入炭を調製したときの発塵量は、上記比較例２で原料石炭を水分が３．５％となるまで乾燥させた場合とほぼ同値であった。
【００４０】
これらの結果を図５に示す。図５より、装入炭の水分量が７．０％の場合には発塵しないが、約４〜６．５％の場合には、本発明例の方法で装入炭を調製することで、比較例１および比較例２の方法より確実に発塵量を低減できることが分かる。尚、上記実施例において発塵をより一層抑制するには、装入炭の水分量を４％以上にした上で本発明法を適用するのが効果的であることがわかる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、良質なコークスを得るべく装入炭の水分を著しく低減させた場合でも、発塵を効果的に抑制することができる。また、集塵機で回収した微粉石炭を発塵させることなく効率よく再利用することができる。従って集塵機等に要する設備負担やメンテナンスに要する費用を大幅に低減できる。また、産業廃棄物である余剰汚泥を再利用するため経済的であり、更に従来法の様に造粒等の手間を要しないため効率よく発塵を抑制できる。
【００４２】
本発明法を適用して得た装入炭をコークス炉で乾留した場合は、微粉石炭の水分が高くて飛散し難いため、炭化室の炉壁へのカーボン粉の付着を最小限に抑制できる他、キャリーオーバー粉も低減できる。また煙突からの黒煙も抑えられる。更に装入炭全体の水分量を少なく抑えることができるため、乾留に要する消費熱量も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を利用した装入炭の調製法（実施例における本発明例）を概略的に示したフローチャート図である。
【図２】比較例１の調製法を概略的に示したフローチャート図である。
【図３】比較例２の調製法を概略的に示したフローチャート図である。
【図４】実施例で用いた発塵量評価装置の概略斜視図である。
【図５】装入炭の水分量と発塵量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１発塵量評価装置
２ホッパー部
３スライドゲート
４レシーバー部
５上段トレイ
６中段トレイ
７下段トレイ
８装入炭

Claims

原料石炭を粗粒石炭と微粉石炭に分級した後、該微粉石炭と余剰汚泥とを混合して凝集させ、前記微粉石炭中の水分量が７．０質量％以上１５質量％以下の混合物を得、その後、該混合物と前記粗粒石炭を再混合することを特徴とする石炭の発塵抑制方法。
前記分級を、篩目が０．２〜０．３ｍｍの篩によって行う請求項１に記載の石炭の発塵抑制方法。