JP6141740B2 - Demineralization method and deashing apparatus for brown coal - Google Patents

Demineralization method and deashing apparatus for brown coal Download PDF

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Description

本発明は、褐炭の脱灰選炭方法および脱灰選炭装置に関する。すなわち、褐炭粉の石炭有機物と石炭無機物(灰分)とを、濡れ性の差を利用して選別,分離する、脱灰選炭方法および脱灰選炭装置に関する。   The present invention relates to a method for deashing coal removal from lignite and a deashing coal preparation apparatus. That is, it is related with the deashing coal selection method and the deashing coal selection apparatus which select and isolate | separate the coal organic substance and coal inorganic substance (ash content) of brown coal powder using the difference in wettability.

《技術的背景》
石炭化度の低い低品位炭である褐炭は、炭質的に酸化度合が高く脆弱なため、粉体主体の選炭にならざるを得ない。
すなわち、工業的に対象となる褐炭は、粉状をなすか粉砕されて粉状をなし、石炭有機物と石炭無機物とからなる。石炭有機物は、炭素,水素,酸素を主要構成元素とした有機高分子構造よりなり、石炭無機物は、主に粘土および鉱物よりなる。
そして褐炭粉について、燃料等として利用可能な石炭有機物(精製炭である亜瀝青炭)を、石炭無機物(灰分)から分離,選別する選炭方法としては、比重選炭法もあるが、浮選が代表的である。工業的に確立し得る選炭方法としては、浮選が挙げられる。
《Technical background》
Brown coal, which is a low-grade coal with a low degree of coalification, has a high degree of oxidation and is brittle, so it has to be a powder-based coal selection.
That is, industrially targeted lignite is either powdered or pulverized to form powder, and is composed of coal organic matter and coal inorganic matter. Coal organic matter has an organic polymer structure with carbon, hydrogen, and oxygen as main constituent elements, and coal inorganic matter mainly consists of clay and minerals.
And as for the coal selection method that separates and sorts coal organic matter (sub-bituminous coal, which is refined coal) from coal inorganic matter (ash), there is a specific gravity selection method, but flotation is typical. It is. An example of a coal selection method that can be industrially established is flotation.

《従来技術》
浮選では、水を加えてスラリー化した褐炭粉に、起泡剤を加えて空気を吹き込むことにより、気泡を生成する。すると石炭有機物が、気泡周りの起泡剤に付着して浮上するのに対し、親水性の石炭無機物は沈下する。
浮選では、このようにして褐炭粉の脱灰選炭を行う。石炭有機物の石炭無機物からの分離,選別が、粒子表面の濡れ性の差を利用して行われる。
<Conventional technology>
In flotation, bubbles are generated by adding a foaming agent and blowing air into brown coal powder that has been slurried by adding water. The coal organic matter then adheres to the foaming agent around the bubbles and floats, whereas the hydrophilic coal inorganic matter sinks.
In flotation, demineralization of lignite powder is performed in this way. Separation and selection of coal organic matter from coal inorganic matter is performed using the difference in wettability of the particle surface.

このような褐炭の浮選については、例えば、次の特許文献1中(その段落番号0013欄)に示されている。
特開平10−130669号公報
Such flotation of lignite is shown, for example, in the following Patent Document 1 (paragraph number 0013 column).
JP-A-10-130669

ところで、このような従来技術については、次の課題が指摘されていた。
褐炭粉について浮選を実施しても、脱灰選炭が所期の通り行われない、という問題が指摘されていた。石炭有機物の石炭無機物からの分離,選別が、スムーズに遂行されず、褐炭粉の石炭有機物を浮選により回収して有効利用することは、工業的には困難視されていた(例えば、後述する実施例中の試験方法0を参照)。
その原因については、次のとおり。すなわち、褐炭粉の浮選では、石炭有機物と石炭無機物との粒子表面の一定の濡れ性の差異を利用して、選炭を実施せんとする。しかしながら、このように必要不可欠な一定の濡れ性の差異、つまり疎水性と親水性が確保されていなかった。
褐炭粉の石炭有機物は、その粒子表面の有機物端末基・表面官能基として、含酸素官能基が多く存在する。そして特に、極めて強力な親水性のカルボキシル基やカルボニル基により、褐炭粉そして石炭有機物についても親水性が優勢となり、親水性である石炭無機物に対し、浮選に必要な一定の濡れ性の差異が確保できていなかったことが、浮選が困難視されていた原因と判断される。
By the way, the following subject was pointed out about such a prior art.
A problem has been pointed out that even if flotation is performed on brown coal powder, deashing coal selection is not performed as expected. Separation and sorting of coal organic matter from coal inorganic matter has not been performed smoothly, and it has been considered industrially difficult to recover and effectively use lignite coal organic matter by flotation (for example, described later) See test method 0 in the examples).
The cause is as follows. In other words, in the flotation of brown coal powder, coal selection is performed by utilizing a certain difference in wettability of the particle surface between coal organic matter and coal inorganic matter. However, a certain difference in wettability that is indispensable, that is, hydrophobicity and hydrophilicity have not been ensured.
Coal organic matter of brown coal powder has many oxygen-containing functional groups as organic matter terminal groups / surface functional groups on the particle surface. In particular, the extremely strong hydrophilic carboxyl groups and carbonyl groups make the lignite and coal organic matter hydrophilic, and there is a certain difference in wettability necessary for flotation compared to hydrophilic coal minerals. The fact that it was not secured is considered to be the reason why flotation was considered difficult.

《本発明について》
本発明の褐炭の脱灰選炭方法および脱灰選炭装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべく成されたものである。
そして本発明は、第1に、褐炭の石炭有機物と石炭無機物について、濡れ性の差異が確保され、第2に、もって石炭有機物(精製炭)が、浮選により石炭無機物(灰分)から確実に分離,選別される、褐炭の脱灰選炭方法および脱灰選炭装置を提案することを、目的とする。
<< About the present invention >>
In view of such circumstances, the ash coal deashing method and apparatus for demineralization of lignite according to the present invention are made to solve the above-described problems of the prior art.
And, the present invention firstly ensures the difference in wettability between the lignite coal organic matter and the coal inorganic matter, and secondly, the coal organic matter (refined coal) is surely separated from the coal inorganic matter (ash) by flotation. The purpose of the present invention is to propose a method and a deashing apparatus for demineralizing lignite separated and sorted.

《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項1については、次のとおり。
請求項1の褐炭の脱灰選炭方法は、褐炭粉の石炭有機物と石炭無機物とを、粒子表面の濡れ性の差を利用して選別,分離する。
そして、次の熱水改質工程,スラリー化工程,捕集剤添加工程,剪断力付与工程,表面改質工程,起泡剤添加工程,浮選工程等を、有してなる。
すなわち、熱源を備えた高温高圧の耐熱耐圧炉が使用され、250℃以上〜450℃以下の加熱下、かつ15MPa以上〜20MPa以下の加圧下で、攪拌しつつ熱水雰囲気下での改質処理により実施され、該褐炭粉の該石炭有機物の濡れ性に関し、疎水性を向上させる熱水改質工程。
該褐炭粉に水を加えてスラリーとするスラリー化工程。該スラリーに油性の捕集剤を添加する捕集剤添加工程。該捕集剤が添加された該スラリーに攪拌剪断力を付与し、もって該石炭有機物,石炭無機物,捕集剤油滴について、添着していた水膜を剥ぎ取り、粒子表面の表面エネルギーを高める剪断力付与工程。
表面エネルギー向上に基づき、まず該石炭有機物および油滴は、粒子の疎水性,親油性が一段と高められ、もって、該石炭有機物の粒子表面に該水膜に代え該捕集剤油滴が油膜となって添着されて、表面エネルギーが低下する。該石炭無機物は、粒子表面の親水性,疎油性が一段と高められ、もって水に一層濡れ馴染んで表面エネルギーが低下する表面改質工程。
表面改質後の該スラリーに、起泡剤を添加する起泡剤添加工程。該起泡剤が、添加された該スラリーへの空気の吹き込みや吸い込みにより、気泡を生成し、もって、該気泡周りの該起泡剤に付着する該油膜と共に該石炭有機物が浮上する。これに対し、水に濡れ馴染んだ該石炭無機物が沈下することにより、該石炭有機物と石炭無機物とが選別,分離される浮選工程。請求項1の褐炭の脱灰選炭方法は、これらの工程を有してなることを、特徴とする。
<About each claim>
The technical means of the present invention for solving such a problem is as follows, as described in the claims.
About Claim 1, it is as follows.
The demineralization method of lignite according to claim 1 selects and separates the coal organic matter and the coal inorganic matter of the lignite powder using the difference in wettability of the particle surface.
And it has the following hot water modification | reformation process, slurrying process, a collection agent addition process, a shear force provision process, a surface modification process, a foaming agent addition process, a flotation process, etc.
That is, a high-temperature and high-pressure heat-resistant pressure furnace equipped with a heat source is used, and the reforming treatment is performed in a hot water atmosphere with stirring under a pressure of 250 to 450 ° C. and a pressure of 15 to 20 MPa. And a hydrothermal reforming step that improves hydrophobicity with regard to the wettability of the coal organic matter of the brown coal powder.
A slurrying step in which water is added to the brown coal powder to form a slurry. A collecting agent adding step of adding an oily collecting agent to the slurry. A stirring shear force is applied to the slurry to which the scavenger is added, and the attached water film is peeled off from the coal organic matter, coal inorganic matter, and scavenger oil droplets to increase the surface energy of the particle surface. Shear force application step.
Based on the improvement of the surface energy, first, the hydrophobicity and lipophilicity of the particles of the coal organic matter and the oil droplets are further enhanced, so that the scavenger oil droplets are replaced with the oil film on the surface of the coal organic matter particles instead of the water film. As a result, the surface energy is reduced. The coal mineral is a surface modification step in which the hydrophilicity and oleophobicity of the particle surface are further enhanced, and the surface energy is lowered by being more wet and adaptable to water.
A foaming agent addition step of adding a foaming agent to the slurry after the surface modification. The foaming agent generates bubbles by blowing or sucking air into the added slurry, and thus the coal organic matter floats along with the oil film adhering to the foaming agent around the bubbles. On the other hand, a flotation step in which the coal organic matter and the coal inorganic matter are sorted and separated by the sinking of the coal inorganic matter that has become familiar with water. The demineralization method of lignite according to claim 1 includes these steps.

請求項2については、次のとおり。
請求項2の褐炭の脱灰選炭方法では、請求項1において、該褐炭粉は、粉状をなす該石炭有機物と石炭無機物とからなる。そして該石炭有機物は、炭素,水素,酸素を主要構成元素とした有機高分子構造よりなる。該石炭無機物は、主に粘土および鉱物よりなること、を特徴とする。
請求項3については、次のとおり。
請求項3の褐炭の脱灰選炭方法では、請求項2において、前記熱水改質工程とスラリー化工程とは、相前後して実施されるか、又は同一共通工程として同時に実施されるかの、いずれかよりなること、を特徴とする。
請求項4については、次のとおり。
請求項4の褐炭の脱灰選炭方法では、請求項3において、前記熱水改質工程では、該石炭有機物の表面官能基中、親水性が特に強い含酸素官能基が、分解,消滅,除去されること、を特徴とする。
About Claim 2, it is as follows.
In the lignite deashing coal selection method according to claim 2, in claim 1, the lignite powder is composed of the coal organic matter and coal inorganic matter in powder form. The coal organic matter has an organic polymer structure having carbon, hydrogen and oxygen as main constituent elements. The coal mineral is mainly composed of clay and mineral.
About Claim 3, it is as follows.
In the demineralization method for brown coal according to claim 3, in claim 2, whether the hydrothermal reforming step and the slurrying step are carried out one after the other or simultaneously as the same common step. , Or any of the above.
About Claim 4, it is as follows.
In the demineralization method for brown coal according to claim 4, in claim 3, in the hydrothermal reforming step, an oxygen-containing functional group having particularly strong hydrophilicity is decomposed, extinguished and removed in the surface functional group of the coal organic matter. It is characterized by that.

請求項5については、次のとおり。
請求項5の褐炭の脱灰選炭方法では、請求項4において、前記熱水改質工程では、カルボキシル基およびカルボニル基が、熱水雰囲気下での改質処理により、二酸化炭素と水に分解,消滅,除去される。
これと共に、該石炭無機物中に含有された鉄分が、熱水雰囲気下で3価の鉄イオンとなり触媒として機能し、もって該石炭有機物について、炭素原子間の共有結合が深化せしめられ、この面からも疎水性が向上すること、を特徴とする。
請求項6については、次のとおり。
請求項6の褐炭の脱灰選炭方法では、請求項4において、前記スラリー化工程では、褐炭濃度が10重量%以上〜30重量%以下へのスラリー化が実施される。前記気泡剤添加工程では、該気泡剤として高級アルコールが添加されること、を特徴する。
About Claim 5, it is as follows.
In the demineralization method of lignite according to claim 5, in claim 4, in the hydrothermal reforming step, carboxyl groups and carbonyl groups are decomposed into carbon dioxide and water by reforming treatment in a hot water atmosphere. It disappears and is removed.
At the same time, the iron content contained in the coal mineral becomes a trivalent iron ion in a hot water atmosphere and functions as a catalyst, so that the covalent bond between carbon atoms is deepened in the coal organic matter. Is also characterized by improved hydrophobicity.
About Claim 6, it is as follows.
In the lignite deashing coal selection method according to claim 6, in claim 4, in the slurrying step, slurrying is performed to a lignite concentration of 10 wt% to 30 wt%. In the foaming agent adding step, higher alcohol is added as the foaming agent.

請求項7については、次のとおり。
請求項7の褐炭の脱灰選炭装置は、褐炭粉の石炭有機物と石炭無機物とを、粒子表面の濡れ性の差を利用して選別,分離する。そして、次の熱水改質機,スラリータンク,油添加手段,表面改質マシン,起泡剤添加手段,浮選機等を、有してなる
すなわち、熱源を備えた高温高圧の耐熱耐圧炉が使用され、250℃以上〜450℃以下の加熱下、かつ15MPa以上〜20MPa以下の加圧下で、攪拌しつつ熱水雰囲気下での改質処理により、供給された該褐炭粉中の該石炭有機物の疎水性を向上させる熱水改質機。
該褐炭粉を水と攪拌,混合,懸濁化して、スラリー化するスラリータンク。該スラリータンクから表面改質マシンへと供給される該スラリーに対し、油性の捕集剤を添加する油添加手段。
ドラム内の攪拌室に供給された該スラリーについて、粒子の表面エネルギーを過渡的に高めるに足る攪拌剪断力を付与し、もって、該石炭有機物および捕集剤油滴の疎水性,親油性を一段と高めると共に、該石炭無機物の親水性,疎油性を一段と高める、該表面改質マシン。
該表面改質機から浮選機へと供給される該スラリーに対し、起泡剤を添加して攪拌する起泡剤添加手段。該スラリーが供給されると共に空気が供給され、もって、生成された気泡周りの該起泡剤に付着する該捕集剤油膜と共に、該石炭有機物が浮上するのに対し、水に濡れ馴染んだ該石炭無機物が沈下するようになる該浮選機。請求項7の褐炭の脱灰選炭装置は、これらを有してなることを、特徴とする。
About Claim 7, it is as follows.
The demineralization apparatus for lignite according to claim 7 selects and separates the coal organic matter and the coal inorganic matter of the lignite powder using the difference in wettability of the particle surface. And it has the following hot water reformer, slurry tank, oil addition means, surface reforming machine, foaming agent addition means, flotation machine, etc. That is, a high-temperature and high-pressure heat-resistant pressure-resistant furnace equipped with a heat source The coal in the brown coal powder supplied by heating under a temperature of 250 ° C. to 450 ° C. and under a pressure of 15 MPa to 20 MPa under a hot water atmosphere while stirring. A hydrothermal reformer that improves the hydrophobicity of organic substances.
A slurry tank in which the lignite powder is stirred with water, mixed and suspended to form a slurry. Oil adding means for adding an oil-based scavenger to the slurry supplied from the slurry tank to the surface reforming machine.
The slurry supplied to the stirring chamber in the drum is given a stirring shear force sufficient to transiently increase the surface energy of the particles, thereby further improving the hydrophobicity and lipophilicity of the coal organic matter and the scavenger oil droplets. The surface modification machine that further enhances the hydrophilicity and oleophobicity of the coal mineral as well as enhancing.
A foaming agent adding means for adding a foaming agent to the slurry supplied from the surface reformer to the flotation machine and stirring the slurry. The slurry is supplied and air is supplied, so that the coal organic matter floats with the scavenger oil film adhering to the foaming agent around the generated bubbles, whereas the coal organic matter floats and becomes familiar with the water. The flotation machine in which the mineral minerals sink. The demineralization apparatus for lignite according to claim 7 is characterized by comprising these.

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
(1)褐炭粉は、石炭有機物と石炭無機物とからなる。
(2)そして、石炭有機物を石炭無機物から浮選により選別,分離するが、本発明では、その前処理として熱水改質と表面改質を実施する。
(3)まず熱水改質機により、石炭有機物の疎水性が向上せしめられる。強力な親水性の表面官能基・含酸素官能基であるカルボニル基やカルボニル基は、二酸化炭素や水分子として分解,消滅,除去される。これと共に、石炭無機物中の鉄分が熱水雰囲気下で3価の鉄イオンとなり、その触媒機能により、石炭有機物の炭素原子間の共有結合を深化させる。
(4)なお熱水改質により、石炭有機物に結合していたアルカリ金属も、除去,離脱される。
(5)それから石炭有機物と石炭無機物は、スラリー化され、捕集剤が添加される。
(6)ところで、スラリーの石炭有機物には、表面官能基・含酸素官能基として、エーテル基,フェノール基,アルコール基等が、熱水改質後も存在している。もって、程度は低いが親水性を帯びており、水膜が添着している。
(7)そこでスラリーは、表面改質マシンに供給されて、高速で強力な攪拌剪断力が付与され、石炭有機物や石炭無機物粒子個々について、水膜が剥ぎ取られて、表面エネルギーが過渡的に高められる。石炭有機物は、疎水性,親油性が高められ、石炭無機物は、親水性,疎油性が高められる。
(8)そして、スラリーの石炭有機物は、水膜に代え捕集剤が油膜となって添着され、もって表面エネルギーが低下する。石炭無機物は、水に一層濡れ馴染み、もって表面エネルギーが低下する。
<About the action>
Since the present invention comprises such means, the following is achieved.
(1) Brown coal powder consists of coal organic matter and coal inorganic matter.
(2) The coal organic matter is selected and separated from the coal inorganic matter by flotation. In the present invention, hydrothermal reforming and surface reforming are performed as pretreatment.
(3) First, the hydrophobicity of the coal organic matter is improved by the hot water reformer. The carbonyl group and carbonyl group, which are powerful hydrophilic surface functional groups and oxygen-containing functional groups, are decomposed, eliminated, and removed as carbon dioxide and water molecules. At the same time, the iron content in the coal mineral becomes trivalent iron ions in a hot water atmosphere, and the catalytic function deepens the covalent bond between carbon atoms of the coal organic matter.
(4) The alkali metal bonded to the coal organic matter is also removed and removed by the hot water reforming.
(5) The coal organic matter and the coal inorganic matter are then slurried and a scavenger is added.
(6) By the way, an ether group, a phenol group, an alcohol group and the like exist as surface functional groups and oxygen-containing functional groups in the coal organic matter of the slurry even after hydrothermal reforming. Therefore, the degree is low but hydrophilic, and a water film is attached.
(7) Therefore, the slurry is supplied to a surface reforming machine, to which a high-speed and strong stirring shear force is applied, and the water film is peeled off for each of the coal organic matter and coal inorganic particles, so that the surface energy becomes transient. Enhanced. Coal organic matter is improved in hydrophobicity and lipophilicity, and coal inorganic matter is improved in hydrophilicity and oleophobicity.
(8) The coal organic matter in the slurry is attached as an oil film instead of a water film, and the surface energy is lowered. Coal minerals become more wet and accustomed to water, which reduces the surface energy.

(9)しかる後、スラリーに起泡剤が添加される。
(10)それから、空気が吹き込まれるか吸い込まれて、浮選が実施され、もって起泡剤,油膜,石炭有機物が浮上し、石炭無機物が沈下する。
(11)そして本発明では、浮選の前処理として、熱水改質と表面改質とを組み合わせて採用したことにより、石炭有機物と石炭無機物について、工業的に必要十分な濡れ性の差異が確保されている。もって浮選が、精度高く確実に行われる。
(12)浮上した石炭有機物は、浮選フロスとして回収された後、固液分離され,脱水,乾燥された後、燃料等として有効利用される。石炭無機物も、浮選テールとして回収される。
(13)そこで、本発明の褐炭の脱灰選炭方および脱灰選炭装置は、次の効果を発揮する。
(9) Thereafter, a foaming agent is added to the slurry.
(10) Then, air is blown in or sucked in, and flotation is performed, so that the foaming agent, the oil film, and the coal organic matter float, and the coal inorganic matter sinks.
(11) In the present invention, as a pretreatment for flotation, a combination of hot water reforming and surface modification is adopted, so that there is an industrially necessary and sufficient wettability difference between coal organic matter and coal inorganic matter. It is secured. Therefore, flotation is performed accurately and reliably.
(12) The floated coal organic matter is recovered as flotation floss, solid-liquid separated, dehydrated and dried, and then effectively used as fuel. Coal minerals are also collected as a flotation tail.
(13) Therefore, the deashing method and deashing apparatus for lignite of the present invention exhibit the following effects.

《第1の効果》
第1に、褐炭の石炭有機物と石炭無機物について、濡れ性の差異が確保される。本発明の褐炭の脱灰選炭方法および脱灰選炭装置は、浮選の前処理として、熱水改質と表面改質とを組み合わせて採用したことを、特徴とする。
まず、褐炭の熱水改質により、その石炭有機物の疎水性を向上させる。すなわち石炭有機物表面について、強力な親水性のカルボキシル基やカルボニル基を、二酸化炭素や水として分解,消滅,除去させ、もって褐炭を亜瀝青炭化する。同時に、石炭無機物中の鉄分の触媒機能に基づき、石炭有機物の炭素原子間の共有結合を深化させ、この面からも、褐炭を亜瀝青炭化する。
次いで表面改質により、粒子表面エネルギーを過渡的に高める攪拌剪断力を付与することにより、石炭有機物の疎水性,親油性を一段と高めると共に、石炭無機物の親水性,疎油性を一段と高める。石炭有機物について、有機物端末基・表面官能基の含酸素官能基に基づく水膜は、排除される。
このように、熱水改質と表面改質とを組み合わせて採用したことにより、石炭有機物と石炭無機物の濡れ性の差異が、確実に確保される。
<First effect>
1stly, the difference in wettability is ensured about the coal organic substance and coal inorganic substance of lignite. The demineralization method and the demineralization device for lignite of the present invention are characterized by adopting a combination of hot water reforming and surface modification as pretreatment for flotation.
First, by hydrothermal reforming of lignite, the hydrophobicity of the coal organic matter is improved. That is, on the surface of coal organic matter, strong hydrophilic carboxyl groups and carbonyl groups are decomposed, extinguished and removed as carbon dioxide and water, so that lignite is sub-bituminized. At the same time, based on the catalytic function of iron in the coal mineral, the covalent bond between the carbon atoms of the coal organic matter is deepened, and also from this aspect, the lignite is sub-bituminized.
Next, by applying a stirring shear force that transiently increases the particle surface energy by surface modification, the hydrophobicity and lipophilicity of the coal organic matter are further enhanced, and the hydrophilicity and oleophobicity of the coal inorganic matter are further enhanced. For coal organics, water films based on oxygen-containing functional groups of organic end groups and surface functional groups are excluded.
Thus, by adopting a combination of hot water reforming and surface modification, the difference in wettability between the coal organic matter and the coal inorganic matter is reliably ensured.

《第2の効果》
第2に、もって石炭有機物(精製炭)が、浮選により、石炭無機物(灰分)から確実に分離,選別されるようになる。
すなわち、本発明の褐炭の脱灰選炭方法および脱灰選炭装置では、上述したように、褐炭の石炭有機物と石炭無機物との濡れ性の差異が確保される。そこで浮選に際し、石炭有機物の石炭無機物からの分離,選別が、工業的にスムーズに実現される。石炭有機物は浮上し、石炭無機物は沈下する。前述した従来技術では困難化していた褐炭の脱灰選炭が、本発明では可能となる。
そして、このように分離,選別,回収された石炭有機物(精製炭である亜瀝青炭)は、例えばディーゼルエンジン等の燃料として、灰分の少ない燃料として有効利用される。
なお、石炭有機物に結合していたアルカリ金属も、熱水改質時に除去されており、この面からも、灰分の少ない優れた燃料となる。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
<< Second effect >>
Second, coal organic matter (refined coal) is reliably separated and selected from coal inorganic matter (ash) by flotation.
That is, in the ash coal deashing method and the deashing device of the present invention, as described above, the difference in wettability between lignite coal organic matter and coal inorganic matter is ensured. Therefore, when flotation is performed, separation and sorting of coal organic matter from coal inorganic matter is industrially smoothly realized. Coal organic matter floats up and coal minerals sink. In the present invention, demineralization of lignite, which has been difficult with the above-described conventional technology, is possible.
The separated, sorted, and recovered coal organic matter (sub-bituminous coal, which is a refined coal) is effectively used as a fuel with a small amount of ash, for example, as a fuel for a diesel engine or the like.
In addition, the alkali metal combined with the coal organic matter is also removed during the hot water reforming, and from this aspect, it becomes an excellent fuel with less ash content.
As described above, the effects exerted by the present invention are remarkably large, such as all the problems existing in this type of prior art are solved.

本発明に係る褐炭の脱灰選炭方法および脱灰選炭装置について、発明を実施するための形態の説明に供し、工程前半のブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of the first half of a process for explaining a mode for carrying out the invention of a demineralizing method and a demineralizing device for brown coal according to the present invention. 同発明を実施するための形態の説明に供し、工程後半のブロック図である。It is used for description of the form for implementing this invention, and is a block diagram of the latter half of a process. 同発明を実施するための形態の説明に供し、工程要部の説明図である。そして、(1)図は、熱水改質工程、(2)図は、スラリー化工程,捕集剤添加工程、(3)図は、剪断力付与工程,表面改質工程、(4)図は、起泡剤添加工程,浮選工程を示す。It uses for description of the form for implementing this invention, and is explanatory drawing of the process principal part. And (1) figure is a hydrothermal reforming process, (2) figure is a slurrying process, a collecting agent addition process, (3) figure is a shearing force provision process, a surface modification process, (4) figure. Shows a foaming agent addition process and a flotation process. 同発明を実施するための形態の説明に供し、表面改質マシンを示す。そして、(1)図は、一部を透視した側面説明図、(2)図は、(1)図のX―X線に沿った矢視断面図、(3)図は、(1)図のY―Y線に沿った矢視断面図である。A surface modification machine is shown for explanation of an embodiment for carrying out the invention. And (1) figure is side explanatory drawing which saw through partially, (2) figure is an arrow sectional view which followed the XX line of (1) figure, (3) figure is (1) figure It is arrow sectional drawing along the YY line.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
《本発明の概要》
まず、本発明の褐炭の脱灰選炭方法は、褐炭粉の石炭有機物8と石炭無機物9とを、粒子表面の濡れ性の差を利用して選別,分離する。そして、褐炭粉1を対象として、熱水改質工程,スラリー化工程,捕集剤添加工程,剪断力付与工程,表面改質工程,起泡剤添加工程,浮選工程等を、順に有してなる。
又、本発明の褐炭の脱灰選炭装置Aは、褐炭粉1の石炭有機物8と石炭無機物9とを、粒子表面の濡れ性の差を利用して選別,分離する。そして、熱水改質機2,スラリータンク3,油添加手段4,表面改質マシン5,起泡剤添加手段6,浮選機7等を、順に有してなる。
対象となる褐炭粉1は、粒径3mm以下程度の粉状をなす。元々粉状をなすか、粉砕されて粉状をなし、石炭有機物8と石炭無機物9とからなる。
石炭有機物8は、炭素(C),水素(H),酸素(O)の3元素を主要構成元素とした、含酸素炭化水素の有機高分子構造よりなる。褐炭の場合、[H]−[O]コールバンドの[O]値、つまり有機構造の骨格となる炭素原子100個当たりの酸素原子数(原子比表示)が、15個程度以上となっている。
石炭無機物9は、主に粘度および鉄を含む鉱物よりなり、事後燃焼されると灰化するので、灰分とも称される。
本発明の概要は、以上のとおり。以下、このような本発明について詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<< Outline of the Invention >>
First, the demineralization method of lignite of the present invention selects and separates the coal organic material 8 and the coal inorganic material 9 of the lignite powder using the difference in wettability of the particle surface. And for lignite powder 1, it has a hydrothermal reforming process, a slurrying process, a collecting agent adding process, a shearing force applying process, a surface modifying process, a foaming agent adding process, a flotation process, etc. in order. It becomes.
Moreover, the demineralization apparatus A for lignite according to the present invention sorts and separates the coal organic matter 8 and the coal inorganic matter 9 of the lignite powder 1 using the difference in wettability of the particle surface. And it has in order the hot water reformer 2, slurry tank 3, oil addition means 4, surface reforming machine 5, foaming agent addition means 6, flotation machine 7, and the like.
The target lignite powder 1 is in the form of a powder having a particle size of about 3 mm or less. It is originally powdered or pulverized to form powder, and consists of coal organic matter 8 and coal inorganic matter 9.
The coal organic matter 8 has an organic polymer structure of oxygen-containing hydrocarbons having three elements, carbon (C), hydrogen (H), and oxygen (O) as main constituent elements. In the case of lignite, the [O] value of the [H]-[O] coal band, that is, the number of oxygen atoms (atomic ratio display) per 100 carbon atoms serving as the skeleton of the organic structure is about 15 or more. .
The coal mineral 9 is mainly made of a mineral containing viscosity and iron, and ashes when combusted afterwards.
The outline of the present invention is as described above. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

《熱水改質工程(その1)》
まず、図1,図3を参照して、熱水改質工程について説明する。熱水改質工程(スティームリフォーミングプロセス)では、熱水改質機2を使用して、褐炭粉1の石炭有機物8の粒子表面の濡れ性に関し、疎水性を向上させる。
すなわち、熱水改質工程では、石炭有機物8の有機物端末基・表面官能基中、親水性が特に強い含酸素官能基が、分解,除去される。石炭有機物8表面のカルボキシル基およびカルボニル基が、熱水雰囲気下での改質処理により、二酸化炭素と水に分解,消滅,除去せしめられる。もって、褐炭粉1が亜瀝青炭化される。
<< Hot water reforming process (1) >>
First, the hot water reforming step will be described with reference to FIGS. In the hydrothermal reforming process (steam reforming process), the hydrothermal reformer 2 is used to improve the hydrophobicity with respect to the wettability of the particle surface of the coal organic matter 8 of the brown coal powder 1.
That is, in the hydrothermal reforming step, the oxygen-containing functional group having particularly strong hydrophilicity is decomposed and removed in the organic matter terminal group / surface functional group of the coal organic matter 8. The carboxyl group and the carbonyl group on the surface of the coal organic matter 8 are decomposed, eliminated, and removed into carbon dioxide and water by the reforming treatment in a hot water atmosphere. Thus, the lignite powder 1 is sub-bituminized.

このような熱水改質工程について、更に詳述する。熱水改質機2としては、エバポレータやオートクレーブ等、熱源を備えた高温高圧の耐熱耐圧炉が使用される。そして、準備容器10から褐炭粉1が供給されると共に、水槽11等の水供給設備から水12が供給される。
そして、このような熱水改質機2により、褐炭粉1の石炭有機物8について、粒子表面のカルボキシル基やカルボニル基の熱水改質が行われる。
この熱水改質は、250℃以上〜450℃以下、代表的には350℃程度の加熱下、かつ15MPa以上〜20MPa以下の加圧下で、攪拌しつつ実施される。250℃未満や15MPa未満では、熱水改質が困難化する。450℃を越えると、発生するタール分等により取扱性が悪化し、20MPaを越えるとコスト過剰,コスト高となる。
Such a hot water reforming step will be further described in detail. As the hot water reformer 2, a high-temperature and high-pressure heat-resistant pressure furnace equipped with a heat source such as an evaporator or an autoclave is used. And while the brown coal powder 1 is supplied from the preparation container 10, the water 12 is supplied from water supply facilities, such as the water tank 11. FIG.
Then, with such a hot water reformer 2, hot water reforming of the carboxyl group or carbonyl group on the particle surface is performed on the coal organic matter 8 of the brown coal powder 1.
This hot water reforming is performed with stirring at a temperature of 250 ° C. to 450 ° C., typically about 350 ° C. and under a pressure of 15 MPa to 20 MPa. If it is less than 250 ° C. or less than 15 MPa, hot water reforming becomes difficult. When the temperature exceeds 450 ° C., the handleability deteriorates due to the generated tar content, and when it exceeds 20 MPa, the cost is excessive and the cost is high.

褐炭粉1の石炭有機物8の親水性は、粒子表面の表面官能基のカルボキシル基に由来すると言っても、過言ではない。褐炭粉1の特性である親水性は、[O]値で言えば、カルボキシル基由来の[O]値に由来する。そして、このカルボキシル基(−COOH)(示性式表示では−C(=O)(−OH))は、水環境下では、次の化1の化学式に示したように部分的に電離し、特に熱水環境下では、式の平衡が右に進むと共に、プロトン(H)の拡散が進む。 It is no exaggeration to say that the hydrophilicity of the coal organic matter 8 of the brown coal powder 1 is derived from the carboxyl group of the surface functional group on the particle surface. The hydrophilicity which is the characteristic of the brown coal powder 1 is derived from the [O] value derived from the carboxyl group in terms of the [O] value. And this carboxyl group (-COOH) (-C (= O) (-OH) in the characteristic formula display) is partially ionized in the water environment as shown in the chemical formula of the following chemical formula 1, Especially in a hydrothermal environment, the balance of the equation proceeds to the right and the diffusion of protons (H + ) proceeds.

Figure 0006141740
Figure 0006141740

そして、プロトンが拡散,離散した化1右辺の残基は、−Oが陰イオンの対電子を移動して炭素原子(C)と二重結合化する。もって、炭素原子の原子価4が満たされ、二酸化炭素(CO)となって遊離する。
他方、化1の左辺は、プロトンの存在で電離を進める熱水(HO⇔H+OH)の加水分解力により、カルボニル基(C=O)の二重結合のπ分子軌道(被占軌道・π軌道と空軌道・π)を、解消せしめる。
すなわち、空軌道の炭素原子(C)側に、水域の水酸イオン(OH)が付加和合すると共に、被占軌道上の対電子が酸素原子(O)端へ移動して、これをアニオン化せしめ、水域からプロトン(H)を引き寄せ,付加せしめる。
その結果、左辺は水分子(HO)を遊離して、新たなカルボニル基(C=O)となり、右辺が再生される。このような反応を繰り返し、カルボキシル基は、分解,消滅,除去される。
又、表面官能基のカルボニル基(−CO−)の分解,消滅,除去については、次のとおり。まず、カルボキシル基の左辺について上述した所に準じ、水域の水酸イオン(OH)とプロトン(H)が付加する。しかる後、プロトンが熱水中に拡散することに基づき、カルボキシル基が生成されるので、後は、上述したカルボキシル基の分解,消滅,除去に準じる。
熱水改質工程(その1)については、以上のとおり。
Then, the proton diffusion, residues of discrete STR1 right side, -O - is double bond of the carbon atoms (C) by moving the pair of electrons anion. Thus, the valence 4 of the carbon atom is satisfied and liberated as carbon dioxide (CO 2 ).
On the other hand, the left side of Chemical Formula 1 shows the π molecular orbital of the double bond of the carbonyl group (C═O) due to the hydrolytic power of hot water (H 2 O⇔H + + OH ) that proceeds with ionization in the presence of protons. Eliminate the occupied orbit, π orbit and empty orbit, π * ).
That is, the hydroxide ion (OH ) in the water region is added and combined with the carbon atom (C) side of the vacant orbit, and the counter electron on the occupied orbit moves to the oxygen atom (O) end, which is converted into an anion. The protons (H + ) are attracted and added from the water area.
As a result, the left side liberates water molecules (H 2 O) to become a new carbonyl group (C═O), and the right side is regenerated. By repeating such a reaction, the carboxyl group is decomposed, eliminated, or removed.
The decomposition, disappearance, and removal of the carbonyl group (—CO—) of the surface functional group are as follows. First, in the same manner as described above for the left side of the carboxyl group, a hydroxide ion (OH ) and a proton (H + ) in the water area are added. Thereafter, a carboxyl group is generated based on the diffusion of protons into the hot water, and thereafter, the process follows the above-described decomposition, disappearance, and removal of the carboxyl group.
The hot water reforming step (1) is as described above.

《熱水改質工程(その2)》
熱水改質工程(その1)では、このように、粒子表面のカルボキシル基やカルボニル基が分解,消滅,除去せしめられ、もって石炭有機物8の疎水性が向上し、褐炭粉1の亜瀝青炭化が進行する。
これと共に熱水改質工程では、石炭無機物9中に含有されていた鉄分が、熱水雰囲気下で3価の鉄イオンとなり、触媒として機能する。
もって、石炭有機物8について、炭素原子間の共有結合が深化せしめられ、この面からも疎水性が向上し、褐炭粉1の亜瀝青炭粉化が進行する。このような鉄分の触媒機能について、熱水改質工程(その2)として説明する。
<< Hot water reforming process (2) >>
In the hydrothermal reforming step (part 1), the carboxyl groups and carbonyl groups on the particle surface are thus decomposed, eliminated, and removed, so that the hydrophobicity of the coal organic matter 8 is improved, and the sub-bituminous carbonization of the brown coal powder 1 Progresses.
At the same time, in the hot water reforming step, the iron content contained in the coal mineral 9 becomes trivalent iron ions in the hot water atmosphere and functions as a catalyst.
Therefore, the covalent bond between carbon atoms is deepened about the coal organic matter 8, and hydrophobicity improves also from this surface, and the subbituminous coal powderization of the brown coal powder 1 advances. Such a catalytic function of iron will be described as a hydrothermal reforming step (part 2).

前述した熱水改質工程(その1)において、石炭有機物8について、表面官能基のカルボキシル基(−COOH)やカルボニル基(−CO−)を、二酸化炭素(CO)や水分子(HO)として分解,消滅,除去すると、石炭有機物8の有機質端側に、過渡的に結合対電子が残される。
すなわち、有機質端の炭素原子側に、対電子が付随して残り(模式的表現はC:)(なお:は、対電子を表す)、対電子中の1電子を他者に付与せんとする還元性が生じる。
他方、石炭無機物9中には鉄(Fe)が含まれている。この鉄分は、プロトン過多の酸性の熱水雰囲気下では、3価の鉄イオン(Fe3+)となって、次のように触媒として機能する。
そこで、次の化2の化学式に示したように、カルボキシル基やカルボニル基が抜けた有機質端(の炭素原子は)は、この3価の鉄イオンに、対電子中の1電子を一時的に付与して、2価の鉄イオン(Fe2+)に還元する。そして、自身は過渡的に、対電子中の残った1電子である不対電子を有する不対電子端,ラジカル(−C・)(なお・は、不対電子を表す)になる。有機質端は、過渡的に不対電子端となる。
In the above-described hydrothermal reforming step (Part 1), the coal organic matter 8 is converted into a surface functional group carboxyl group (—COOH) or carbonyl group (—CO—), carbon dioxide (CO 2 ) or water molecule (H 2 ). When it is decomposed, extinguished and removed as O), a paired electron is transiently left on the organic end side of the coal organic matter 8.
In other words, a counter electron is attached to the carbon atom side of the organic end (schematic expression is C :) (note that: indicates a counter electron), and one electron in the counter electron is not given to others. Reduceability occurs.
On the other hand, the coal mineral 9 contains iron (Fe). This iron content becomes a trivalent iron ion (Fe 3+ ) in an acidic hot water atmosphere with excessive protons, and functions as a catalyst as follows.
Therefore, as shown in the chemical formula of the following chemical formula 2, the organic end from which the carboxyl group or carbonyl group has been removed (the carbon atom of which is) temporarily transfers one electron in the counter electron to this trivalent iron ion. To give divalent iron ions (Fe 2+ ). Then, it becomes transiently an unpaired electron end having a non-paired electron which is one remaining electron in the paired electron, a radical (-C.) (Where... Represents an unpaired electron). The organic edge becomes a transient unpaired electron edge.

Figure 0006141740
Figure 0006141740

そして、このように生成された不対電子端つまりラジカル(−C・)は、別のラジカル(−C・)と相互反応して、炭素−炭素結合(−C:C−)を深化させて行く。つまり、不対電子端同士の有機質端を、双方の不対電子に基づく対電子をもって共有結合させ、もって炭素−炭素結合を深化させて行く。
このようにして、石炭有機物8全体として炭化水素(HC)が疎水化し、褐炭粉1が亜瀝青炭化される。
なお、生成された2価の鉄イオン(Fe2+)は、プロトン(H)過多の酸性の熱水雰囲気下において、自然性向で酸化して、元の3価の鉄イオン(Fe3+)に戻る。そして、上述した触媒機能を繰り返し、炭素−炭素結合(−C:C−)や炭素−水素結合を、深化させて行く。
熱水改質工程(その2)については、以上のとおり。
And the unpaired electron end, that is, the radical (-C.) Generated in this way interacts with another radical (-C.) To deepen the carbon-carbon bond (-C: C-). go. That is, the organic ends of the unpaired electron ends are covalently bonded with the counter electrons based on both unpaired electrons, thereby deepening the carbon-carbon bond.
In this way, hydrocarbons (HC) are hydrophobized as a whole of the coal organic matter 8, and the brown coal powder 1 is sub-bituminous carbonized.
The generated divalent iron ion (Fe 2+ ) is oxidized in a natural manner in an acidic hot water atmosphere containing a large amount of protons (H + ) to form the original trivalent iron ion (Fe 3+ ). Return. And the catalyst function mentioned above is repeated and a carbon-carbon bond (-C: C-) and a carbon-hydrogen bond are deepened.
The hot water reforming step (part 2) is as described above.

《熱水改質工程(その3)》
熱水改質工程では、更に、石炭有機物8に結合しているアルカリ金属が、除去される。このようなアルカリ金属の除去について、熱水改質工程(その3)として説明する。
ナトリウム(Na)やカリウム(K)等のアルカリ金属は、褐炭(褐炭粉1)に限らず石炭一般において、石炭無機物9側に含まれる分は極く僅かであり、その殆どが石炭有機物8側に含まれている。そして石炭有機物8では、殆どの場合、そのカルボキシル基に接続し、カルボン酸(有機酸)の塩として含まれている(例えば−COONa)。
このようなアルカリ金属も、勿論、灰分の一種であり、事後、石炭有機物8を燃料等として燃焼させると、灰化して残留するので(例えばNaO,KO)、予め除去しておく必要がある。
そして熱水改質工程では、熱水改質つまり熱エネルギー付与の加水分解反応に基づき、前述したカルボキシル基と共に、アルカリ金属も系外に遊離,離脱する。例えばナトリウムの場合は、炭酸水素ナトリウム(Na+HCO⇔NaHCO)となって、石炭有機物8から、離脱,除去される。
なお、離脱,除去した後の石炭有機物8の有機質端側には、過渡的に結合対電子が残るが、前述したところに準じ、3価の鉄イオンの触媒機能により、炭素原子間の共有結合が深化せしめられる。
熱水改質工程(その3)については、以上のとおり。
<< Hydrothermal reforming process (part 3) >>
In the hydrothermal reforming step, the alkali metal bonded to the coal organic matter 8 is further removed. Such removal of the alkali metal will be described as a hydrothermal reforming step (part 3).
Alkaline metals such as sodium (Na) and potassium (K) are not limited to lignite (lignite coal powder 1), and in general coal, the amount contained in the coal mineral 9 side is very small, most of which is the coal organic matter 8 side. Included. In most cases, the coal organic matter 8 is connected to the carboxyl group and contained as a salt of a carboxylic acid (organic acid) (for example, —COONa).
Of course, such an alkali metal is also a kind of ash, and after that, when the coal organic matter 8 is burned as a fuel or the like, it is ashed and remains (for example, Na 2 O, K 2 O), and is removed beforehand. There is a need.
In the hydrothermal reforming step, the alkali metal is released and separated from the system together with the above-described carboxyl group based on hydrothermal reforming, that is, hydrolysis reaction imparted with thermal energy. For example, in the case of sodium, it becomes sodium hydrogen carbonate (Na + + HCO 3 ⇔NaHCO 3 ) and is removed from and removed from the coal organic matter 8.
In addition, although the bond pair electrons remain transiently on the organic end side of the coal organic matter 8 after leaving and removing, the covalent bond between the carbon atoms is achieved by the catalytic function of the trivalent iron ion as described above. Is deepened.
The hydrothermal reforming step (part 3) is as described above.

《その他の含酸素官能基の影響》
ここで、褐炭粉1の石炭有機物8の含酸素官能基について、説明しておく。熱水改質工程(その1)において述べたように、褐炭粉1そして石炭有機物8の親水性は、その粒子表面の含酸素官能基のカルボキシル基に由来すると言っても過言ではない。
そして、この強力な親水性のカルボキシル基更にはカルボニル基は、熱水改質により分解,消滅,除去せしめられる。もって石炭有機物8は、濡れ性に関し疎水性が向上し、親水性の石炭無機物9との濡れ性の差異が、一応は明確化される。
しかしながら石炭有機物8には、その他の含酸素官能基が依然として多く存在する。そこで、その親水性,疎水性,濡れ性への影響については、次のとおり。
<Influence of other oxygen-containing functional groups>
Here, the oxygen-containing functional group of the coal organic matter 8 of the brown coal powder 1 will be described. As described in the hydrothermal reforming step (part 1), it is no exaggeration to say that the hydrophilicity of the brown coal powder 1 and the coal organic matter 8 is derived from the carboxyl group of the oxygen-containing functional group on the particle surface.
The strong hydrophilic carboxyl group and further the carbonyl group can be decomposed, extinguished and removed by hot water reforming. Accordingly, the hydrophobicity of the coal organic matter 8 is improved in terms of wettability, and the difference in wettability from the hydrophilic coal inorganic matter 9 is clarified for the time being.
However, the coal organic matter 8 still has many other oxygen-containing functional groups. The effects on hydrophilicity, hydrophobicity and wettability are as follows.

まず、最大の含酸素官能基であるエーテル基(−O−)は、相対的に不活性であり、まずは親水性には寄与しない。
フェノール基(芳香環−OH)は、プロトン(H)が部分電離する親水基であるが、芳香環やそれに連なるメチレン(−CH−)鎖の疎水性の方が、圧倒的に優勢である。もって、フェノール基の親水性は潜在化する。
アルコール基(−OH)も、連なるメチレン(−CH−)鎖の疎水性が、圧倒的に優勢である。メトキシ基(−O−CH)も、これらに準じる。
その他の含酸素官能基は、上述したように疎水性の高分子炭化水素と結合しているので、親水性が潜在化し疎水性が顕在化している。
First, the ether group (—O—), which is the largest oxygen-containing functional group, is relatively inert and does not contribute to hydrophilicity.
The phenol group (aromatic ring —OH) is a hydrophilic group in which protons (H + ) are partially ionized, but the hydrophobicity of the aromatic ring and the methylene (—CH 2 —) chain connected thereto is overwhelmingly dominant. is there. Thus, the hydrophilicity of the phenol group is latent.
In the alcohol group (—OH), the hydrophobicity of the continuous methylene (—CH 2 —) chain is overwhelmingly dominant. The methoxy group (—O—CH 3 ) also conforms to these.
Since the other oxygen-containing functional groups are bonded to the hydrophobic polymer hydrocarbon as described above, the hydrophilicity is latent and the hydrophobicity is manifested.

しかしながら、このようなその他の含酸素官能基は、上述したように一応は潜在化しているものの、程度の差はあれ親水性が維持されており、石炭有機物8中での含有量も多い。そこで、前述した熱水改質工程(その1)において、親水性が特に強いカルボキシル基やカルボニル基等を除去しても、なお浮選において阻害要因となる。
すなわち、その他の含酸素官能基は、その親水性に基づき、水との界面において水膜が張り付くようになる。表面官能基に水膜が張り付くことにより、石炭有機物8も、水膜が張り付き,添着された状態となっている。(因に石炭無機物9にも、その親水性に基づき当然ながら水膜が張り付いている。)
このような水膜の存在は、濡れ性の差異に基づき、石炭有機物8と石炭無機物9とを分離,選別する浮選の阻害要因となる。少なくとも工業的には、必要十分な濡れ性の差異が確保できず、浮選の阻害要因となり選炭効果が低下する。
そこで本発明では、熱水改質工程の後に浮選工程の前処理として、このような水膜を剥ぎ取る剪断力付与工程を、後述するように実施する。もって、工業的にも必要十分な濡れ性が確保され、浮選が良好に実施可能となる。
その他の含酸素官能基の影響については、以上のとおり。
However, although such other oxygen-containing functional groups are temporarily latent as described above, the hydrophilicity is maintained to some extent, and the content in the coal organic matter 8 is large. Therefore, even in the above-described hydrothermal reforming step (Part 1), even if a carboxyl group or a carbonyl group having a particularly strong hydrophilic property is removed, it still becomes an inhibiting factor in flotation.
That is, other oxygen-containing functional groups are attached to a water film at the interface with water based on their hydrophilicity. By attaching a water film to the surface functional groups, the coal organic matter 8 is also in a state where the water film is attached and attached. (Incidentally, the coal mineral 9 also has a water film due to its hydrophilicity.)
The presence of such a water film becomes an impediment to flotation for separating and sorting the coal organic matter 8 and the coal inorganic matter 9 based on the difference in wettability. At least industrially, a necessary and sufficient difference in wettability cannot be ensured, which becomes an impediment to flotation and the coal selection effect is reduced.
Therefore, in the present invention, as a pretreatment for the flotation process after the hot water reforming process, a shearing force application process for peeling off such a water film is performed as described later. Therefore, necessary and sufficient wettability is ensured industrially, and flotation can be carried out satisfactorily.
The effects of other oxygen-containing functional groups are as described above.

《スラリー化工程》
次に、図1,図3を参照して、スラリー化工程について、説明する。スラリー化工程では、スラリータンク3において、供給された褐炭粉1に、水槽13等の水供給設備から水12を加え、攪拌,混合,懸濁化してスラリー14化する。褐炭濃度が10重量%以上〜30重量%以下のスラリー14とする。
すなわち褐炭粉1は、スラリー14中の濃度が10重量%〜30重量%となるように、供給される。
褐炭濃度が30重量%を越えると、後述する表面改質マシン5を用いた剪断力付与工程において、スラリー14による閉塞傾向,固化傾向が顕著となり、流動性が失われて攪拌剪断力付与が困難化する。攪拌翼そしてモータの回転にも、支障が生じる。これに対し、褐炭濃度が10重量%未満の場合は、機械効率低下が顕著化し、ランニングコストが嵩む等、工業化した場合の採算性,コスト面,経済性に問題が生じる。
もって、流動性確保および経済性の点から、代表的には褐炭濃度15重量%〜20重量%程度に設定される。
<< Slurry process >>
Next, the slurrying step will be described with reference to FIGS. In the slurrying step, water 12 is added from the water supply equipment such as the water tank 13 to the supplied brown coal powder 1 in the slurry tank 3, and stirred, mixed and suspended to form a slurry 14. A slurry 14 having a brown coal concentration of 10% by weight to 30% by weight is used.
That is, the brown coal powder 1 is supplied so that the concentration in the slurry 14 is 10 wt% to 30 wt%.
When the lignite concentration exceeds 30% by weight, in the shearing force application step using the surface modification machine 5 described later, the tendency of clogging and solidification due to the slurry 14 becomes remarkable, the fluidity is lost, and it is difficult to apply the stirring shearing force. Turn into. The rotation of the agitating blade and the motor is also hindered. On the other hand, when the lignite concentration is less than 10% by weight, there is a problem in profitability, cost, and economy when industrialized, such as a significant decrease in mechanical efficiency and increased running costs.
Therefore, from the viewpoint of securing fluidity and economy, the lignite concentration is typically set to about 15 wt% to 20 wt%.

ところで、前記熱水改質工程とスラリー化工程とは、相前後して実施されるか、又は同一共通工程として同時に実施されるかの、いずれかよりなる。図示例では、熱水改質機2にて熱水改質された褐炭粉1が、スラリータンク3へと供給される。しかし本発明は、このような図示例に限定されるものではない。
例えば、準備容器10から供給される褐炭粉1に、多量の水分が含まれている場合は、事後にスラリータンク3において水12を供給する必要はなく、スラリー化工程は、熱水改質工程の前に既に実施されていることになる。
又、熱水改質工程の前に、スラリータンク3を置いてスラリー化工程を実施することも可能である。更に、熱水改質工程における水槽11からの水12供給に際し、スラリー14化を見込んだ量の水12を供給し、もって熱水改質工程とスラリー化工程とを共通工程として、同時兼用実施することも考えられる。
スラリー化工程については、以上のとおり。
By the way, the hydrothermal reforming step and the slurrying step are either carried out one after the other or carried out simultaneously as the same common step. In the illustrated example, brown coal powder 1 that has been hot water reformed by a hot water reformer 2 is supplied to a slurry tank 3. However, the present invention is not limited to such illustrated examples.
For example, when the lignite powder 1 supplied from the preparatory container 10 contains a large amount of water, it is not necessary to supply the water 12 in the slurry tank 3 after the fact, and the slurrying process is a hot water reforming process. Has already been implemented before.
Moreover, it is also possible to place the slurry tank 3 and perform the slurrying step before the hot water reforming step. Furthermore, when water 12 is supplied from the water tank 11 in the hot water reforming process, an amount of water 12 that allows for the formation of a slurry 14 is supplied, so that the hot water reforming process and the slurrying process are used as a common process. It is also possible to do.
The slurrying process is as described above.

《捕集剤添加工程》
次に、図1,図2,図3等を参照して、捕集剤添加工程について説明する。捕集剤添加工程では、スラリー14に油性の捕集剤15が添加される。図示例では、スラリータンク3から表面改質マシン5へと供給されるスラリー14に対し、油添加手段4の油槽18から、油性の捕集剤15が添加される。
《Capturing agent addition process》
Next, the trapping agent adding step will be described with reference to FIGS. In the collecting agent adding step, the oily collecting agent 15 is added to the slurry 14. In the illustrated example, an oil-based scavenger 15 is added from the oil tank 18 of the oil adding means 4 to the slurry 14 supplied from the slurry tank 3 to the surface reforming machine 5.

捕集剤15としては、灯油,軽油,重油等が代表的に用いられる。そして捕集剤15は、コレクター油としてスラリー14に添加され、界面張力により油滴16となって表面改質マシン5へと供給されるが、この油滴16は事後、石炭有機物8に付着する油膜17となる。
捕集剤15の添加量は微量であり、スラリー14中の石炭有機物8に対し、例えば、濃度0.5重量%〜10重量%程度とされる。
濃度が0.5重量%未満の場合は、後述する浮選機7を用いた浮選工程において、石炭有機物8に付着すべき油膜17の量が不足し、浮選に支障が生じる。濃度が10重量%を越えると、過剰添加された油滴16等にて液面層が形成されて、石炭有機物8の浮選の邪魔になり、浮選に支障が生じる。更に不経済であり、コスト面にも問題が生じる。なお、図中19は配管、20はポンプである。
捕集剤添加工程については、以上のとおり。
As the collecting agent 15, kerosene, light oil, heavy oil or the like is typically used. The collector 15 is added to the slurry 14 as collector oil, and is supplied to the surface reforming machine 5 as oil droplets 16 due to interfacial tension. The oil droplets 16 adhere to the coal organic matter 8 afterwards. The oil film 17 is formed.
The addition amount of the collection agent 15 is very small, and is, for example, about 0.5 wt% to 10 wt% with respect to the coal organic matter 8 in the slurry 14.
When the concentration is less than 0.5% by weight, the amount of the oil film 17 to be adhered to the coal organic matter 8 is insufficient in the flotation process using the flotation machine 7 to be described later, and flotation is hindered. When the concentration exceeds 10% by weight, a liquid surface layer is formed by the excessively added oil droplets 16 and the like, which hinders the flotation of the coal organic matter 8 and hinders the flotation. Furthermore, it is uneconomical and causes problems in terms of cost. In the figure, 19 is a pipe and 20 is a pump.
The collecting agent addition process is as described above.

《剪断力付与工程》
次に、図1,図2,図3,図4等を参照して、剪断力付与工程について、説明する。剪断力工程では、捕集剤15が添加されたスラリー14に攪拌剪断力を付与し、もって、石炭有機物8,石炭無機物9,捕集剤15油滴16について、添着していた水膜を剥ぎ取り、粒子表面の表面エネルギーを高める。
すなわち、表面改質マシン5において、円筒ドラム21内の攪拌室22に供給されたスラリー14について、粒子表面の表面エネルギーを過渡的に高めるに足る攪拌剪断力,接触摩擦力を付与する。
捕集剤15が油滴16として添加されたスラリー14は、表面改質マシン5の円筒ドラム15内の仕切板23にて分割された攪拌室22に、供給される。もって攪拌により、捕集剤15の油滴16が、スラリー14中に高度に分散,混合されると共に、スラリー14への攪拌剪断力付与により、スラリー14の石炭有機物8や石炭無機物9の粒子表面の表面エネルギーが、過渡的に高められる。
<< Shearing force application process >>
Next, the shearing force application step will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. In the shearing force step, a stirring shearing force is applied to the slurry 14 to which the collecting agent 15 is added, and the attached water film is peeled off from the coal organic matter 8, the coal inorganic matter 9, and the collecting agent 15 oil droplets 16. And increase the surface energy of the particle surface.
That is, in the surface modification machine 5, a stirring shear force and a contact friction force sufficient to transiently increase the surface energy of the particle surface are applied to the slurry 14 supplied to the stirring chamber 22 in the cylindrical drum 21.
The slurry 14 to which the collecting agent 15 is added as oil droplets 16 is supplied to the stirring chamber 22 divided by the partition plate 23 in the cylindrical drum 15 of the surface modification machine 5. Thus, the oil droplets 16 of the collecting agent 15 are highly dispersed and mixed in the slurry 14 by stirring, and the surface of the particles of the coal organic matter 8 and the coal inorganic matter 9 in the slurry 14 by applying stirring shearing force to the slurry 14. The surface energy of is transiently increased.

このような剪断力付与工程について、更に詳述する。まず表面改質マシン5について、説明する。表面改質マシン5は、円筒ドラム21内に形成された攪拌室22内に、高速回転可能な円板状の攪拌板24が設けられると共に、攪拌板24の板面に攪拌翼25が凸設されている。そしてスラリー14が、表面改質マシン5の入口26から出口27へと流れる。
すなわち、表面改質マシン5の入口26と出口27を備えて横設された円筒ドラム21内には、円板環状のバッフル仕切板23が、水平軸方向に等間隔を存しつつ複数個列設されている。そして、各仕切板23にて分割形成された間隔が、それぞれ攪拌室22となっている。
各仕切板23の中央連通穴28を貫遊して、軸方向にシャフト29が設けられている。シャフト29には、各攪拌室22毎に、シャフト穴付の円板リング状の攪拌板24が外嵌密着されており、各攪拌板24の前後両面には、略弧状,帯状の攪拌翼25がそれぞれ凸設されている。シャフト29は、減速機30,モータ31に接続されている。
そこで、上流側の攪拌室22から下流側の攪拌室22へと流れるスラリー14は、各攪拌板24そして攪拌翼25が高速強力回転されることにより、高速で強力な攪拌剪断力が付与される。
なお、図示の表面改質マシン5は、円筒ドラム21内に複数の攪拌室22が分割形成されているが、これによらず、円筒ドラム21内に攪拌室22そして攪拌翼25付の攪拌板24が、1セットのみ設けられたバッチ式の表面改質マシン5も、勿論可能である。
Such a shearing force application step will be further described in detail. First, the surface modification machine 5 will be described. In the surface reforming machine 5, a disc-shaped stirring plate 24 that can rotate at high speed is provided in a stirring chamber 22 formed in a cylindrical drum 21, and stirring blades 25 are provided on the plate surface of the stirring plate 24. Has been. Then, the slurry 14 flows from the inlet 26 to the outlet 27 of the surface modification machine 5.
That is, a plurality of rows of circular annular baffle partition plates 23 are provided at equal intervals in the horizontal axis direction in a cylindrical drum 21 provided with an inlet 26 and an outlet 27 of the surface modification machine 5. It is installed. And the space | interval dividedly formed by each partition plate 23 becomes the stirring chamber 22, respectively.
A shaft 29 is provided in the axial direction through the central communication hole 28 of each partition plate 23. A disc-ring shaped stirring plate 24 with a shaft hole is fitted on and attached to the shaft 29 for each stirring chamber 22, and substantially arc-shaped and strip-shaped stirring blades 25 are provided on both front and rear surfaces of each stirring plate 24. Are convex. The shaft 29 is connected to the speed reducer 30 and the motor 31.
Therefore, the slurry 14 flowing from the upstream stirring chamber 22 to the downstream stirring chamber 22 is subjected to high-speed and powerful stirring shearing force by rotating the stirring plates 24 and the stirring blades 25 at high speed. .
In the illustrated surface modification machine 5, a plurality of stirring chambers 22 are separately formed in the cylindrical drum 21, but the stirring plate with the stirring chamber 22 and the stirring blades 25 is not limited to this. Of course, a batch-type surface modification machine 5 in which only one set 24 is provided is also possible.

表面改質マシン5内では、攪拌板24そして攪拌翼25の攪拌回転により、スラリー14の石炭有機物8,石炭無機物9,捕集剤15の油滴16等が、攪拌板24,攪拌翼25等の回転部分や、円筒ドラム21内面,仕切板23等の固定部分に対し、強制的に接触,衝突せしめられる。
もって、石炭有機物8,石炭無機物9,捕集剤15の油滴16等は、シェアーリングされ高速かつ強力な攪拌剪断力が付与される。そして、スラリー14のダイラタンシー性に基づき、これらの各粒子毎に局部充填密度そして表面エネルギーが、それぞれ過渡的に高められる(含.表面エネルギーの生成)。
すなわち、ダイラタント流体であるスラリー14の各粒子、つまり石炭有機物8,石炭無機物9,油滴16等の各粒子は、表面改質マシン5内で瞬間的に発生する高速強力な攪拌剪断力場において、充填密度が高められて高濃度化,高集合化する。もって、相互間の水12が排除されると共に、相互間の表面接触摩擦により削り合って、剪断面,活生面が形成されることにより、粒子表面が活性化され、その表面エネルギーのレベルが過渡的に高められる。
石炭有機物8や石炭無機物9に張り付き,添着していた水膜が剥ぎ取られて、表面エネルギーのレベルが過渡的に高められる。スラリー14の石炭有機物8は、粒子表面の疎水性,親油性が一段と高められ、石炭無機物9は、本来の粒子表面の親水性,疎油性が一段と高められる。
剪断力付与工程については、以上のとおり。
In the surface reforming machine 5, by stirring and rotating the stirring plate 24 and the stirring blade 25, the coal organic matter 8, the coal inorganic material 9 of the slurry 14, the oil droplets 16 of the collecting agent 15, and the like are mixed into the stirring plate 24, the stirring blade 25 and the like. Forcibly contact and collide with the rotating part, the inner part of the cylindrical drum 21 and the fixed part such as the partition plate 23.
Accordingly, the coal organic matter 8, the coal inorganic matter 9, the oil droplets 16 of the scavenger 15 and the like are shared and given a high-speed and strong stirring shear force. Then, based on the dilatancy of the slurry 14, the local packing density and surface energy are transiently increased for each of these particles (including generation of surface energy).
That is, each particle of the slurry 14 that is the dilatant fluid, that is, each particle of the coal organic matter 8, the coal inorganic matter 9, the oil droplet 16, etc., is generated in a high-speed powerful stirring shear force field that is instantaneously generated in the surface reforming machine 5. The packing density is increased and the concentration and concentration are increased. As a result, the water 12 between them is eliminated, and the surface of the particles is activated by forming the shearing surface and the active surface by grinding with the surface contact friction between each other. Increased transiently.
The water film attached to and attached to the coal organic matter 8 and the coal inorganic matter 9 is peeled off, and the surface energy level is transiently increased. The coal organic matter 8 of the slurry 14 is further improved in hydrophobicity and lipophilicity on the particle surface, and the coal inorganic material 9 is further improved in hydrophilicity and oleophobicity on the original particle surface.
The shearing force application step is as described above.

《表面改質工程》
次に、図3を参照して、表面改質工程について説明する。上述したように、剪断力付与工程における表面エネルギー向上に基づき、まず、石炭有機物8および油滴16は、粒子表面の疎水性,親油性が一段と高められる。もって、石炭有機物8の粒子表面について、剥ぎ取られた水膜に代え、捕集剤15の油滴16が油膜17となって添着されることにより、表面エネルギーが低下する。
これに対し石炭無機物9は、粒子表面の親水性,疎油性が一段と高められ、もって水に一層濡れ馴染んで表面エネルギーが低下する。
<< Surface modification process >>
Next, the surface modification step will be described with reference to FIG. As described above, based on the improvement of the surface energy in the shearing force application step, the coal organic matter 8 and the oil droplets 16 are further improved in the hydrophobicity and lipophilicity of the particle surface. Accordingly, the surface energy of the coal organic matter 8 is lowered by the oil droplets 16 of the scavenger 15 being attached as the oil film 17 instead of the stripped water film.
On the other hand, the mineral mineral 9 is further improved in the hydrophilicity and oleophobicity of the particle surface, so that it becomes more wet and adaptable to water and the surface energy decreases.

このような表面改質工程について、更に詳述する。表面改質工程では、高速強力な攪拌剪断力場におけるスラリー14への攪拌剪断力付与に基づき、石炭有機物8および油滴16は、まず、前述したように粒子表面が活性化され、表面エネルギーのレベルが過渡的に高められて、粒子表面の疎水性,親油性が一段と高められる。
石炭有機物8は、表面改質マシン5内で強剪断力場と、交互に瞬時瞬間的に発生する弱剪断力場とにおいて、粒子表面に付着して覆っていた水膜が剥ぎ取られ,剥離されると共に、油滴16を捕捉して濡れ馴染み、油滴16が極めて薄い油膜17となって、石炭有機物8の粒子表面に付着して覆う。
これにより、石炭有機物8や油膜17は、過渡的に一旦高まっていた表面エネルギーのレベルを低下させて、安定化する。
これに対し石炭無機物9は、粒子表面の活性化,表面エネルギーの過渡的高まりにより、親水性,疎油性が一段と高められて、水12に一層濡れ馴染むようになり、一段と強力な水膜が形成される。これにより石炭無機物9は、過渡的に一旦高まっていた表面エネルギーのレベルを低下させて、安定化する。
表面改質マシン5内では、このように、スラリー14への攪拌剪断力が付与に基づき、表面エネルギーが高められた石炭有機物8に対し、油滴16が捕捉され薄膜状の油膜17となり、水膜と置換して付着する。石炭有機物8は、油膜17にて全体的に覆われコーティング添着されるか、油膜17が部分的に添着される。
表面改質工程については、以上のとおり。
Such a surface modification step will be further described in detail. In the surface modification step, based on the application of the stirring shear force to the slurry 14 in the high-speed and strong stirring shear force field, the coal organic matter 8 and the oil droplets 16 are first activated as described above, and the surface energy is increased. The level is increased transiently, and the hydrophobicity and lipophilicity of the particle surface are further increased.
The coal organic matter 8 is peeled off in the surface reforming machine 5 in the strong shear force field and the weak shear force field generated alternately and instantaneously by peeling off the water film adhering to the particle surface. At the same time, the oil droplets 16 are captured and become wet, and the oil droplets 16 become an extremely thin oil film 17 that adheres to and covers the particle surface of the coal organic matter 8.
Thereby, the coal organic matter 8 and the oil film 17 are stabilized by lowering the level of the surface energy once transiently increased.
On the other hand, the coal mineral 9 is further improved in hydrophilicity and oleophobicity due to the activation of the particle surface and the transient increase in surface energy, so that it becomes more familiar with the water 12 and forms a stronger water film. Is done. As a result, the coal mineral 9 is stabilized by lowering the level of the surface energy once transiently increased.
In the surface reforming machine 5, the oil droplets 16 are captured by the coal organic matter 8 whose surface energy has been increased based on the application of the stirring shear force to the slurry 14, thereby forming a thin oil film 17. Displaces the film and adheres. The coal organic matter 8 is entirely covered and coated with an oil film 17 or the oil film 17 is partially attached.
The surface modification process is as described above.

《起泡剤添加工程》
次に、図2,図3を参照して、起泡剤添加工程について、説明する。起泡剤添加工程では、表面改質後のスラリー14に起泡剤32が添加される。スラリー14は、石炭有機物8や石炭無機物9の粒子表面の表面エネルギーが低下した後、表面改質マシン5から浮選機7へと供給されるが、その途中において、起泡剤添加手段6にて起泡剤32が添加される。
起泡剤32としては、MIBC(メチルイソブチルカルビノール),その他の高級アルコール類が用いられ、起泡剤添加手段6の起泡剤槽33から調整槽34へと供給され、スラリー14中へと少量添加,攪拌されて、スラリー14中に均一分散する。
起泡剤添加工程については、以上のとおり。
<< Foaming agent addition process >>
Next, the foaming agent adding step will be described with reference to FIGS. In the foaming agent addition step, the foaming agent 32 is added to the slurry 14 after the surface modification. The slurry 14 is supplied from the surface modification machine 5 to the flotation machine 7 after the surface energy of the particle surface of the coal organic matter 8 or the coal inorganic matter 9 is lowered. Then, the foaming agent 32 is added.
As the foaming agent 32, MIBC (methyl isobutyl carbinol) and other higher alcohols are used, which are supplied from the foaming agent tank 33 of the foaming agent adding means 6 to the adjusting tank 34 and into the slurry 14. A small amount is added and stirred to uniformly disperse in the slurry 14.
About the foaming agent addition process, it is as above.

《浮選工程》
次に、図2,図3を参照して、浮選工程について説明する。浮選工程では、浮選機7にスラリー14が供給されると共に、空気33が供給される。
もって、起泡剤32が添加されたスラリー14への空気35の吹き込みや吸い込みにより、気泡36が生成される。
そして、生成された気泡36周りの起泡剤32に付着する油膜17と共に、石炭有機物8が浮上するのに対し、水に濡れ馴染んだ石炭無機物9が沈下する。ことにより、石炭有機物8と石炭無機物9とが、選別,分離される。
《Flotation process》
Next, the flotation process will be described with reference to FIGS. In the flotation process, the slurry 14 is supplied to the flotation machine 7 and the air 33 is supplied.
Accordingly, bubbles 36 are generated by blowing or sucking air 35 into the slurry 14 to which the foaming agent 32 is added.
Then, the coal organic matter 8 floats together with the oil film 17 adhering to the foaming agent 32 around the generated bubbles 36, whereas the coal inorganic matter 9 that has become wet with water and sinks sinks. Thus, the coal organic matter 8 and the coal inorganic matter 9 are sorted and separated.

このような浮選工程について、更に詳述する。浮選機7には、スラリー14が調整槽34から供給されると共に、空気35が吹き込みや吸い込みにより供給される。この空気35は、浮選機7内に強制的に吹き込まれる方式の空気供給装置によるか、又は、例えば浮選機7内の攪拌板24の回転に伴い吸い込まれる機械攪拌方式の空気供給装置により、浮選機7内に導入される。
このような空気35導入に伴い、生成された空気35の粒について、気液界面に起泡剤32にて薄膜が形成され、もって空気35の気泡36が生成される。
そして、気泡36表面周りで薄膜を形成する起泡剤32が親油性であることに基づき、起泡剤32の薄膜に油膜17が付着するが、この油膜17には前述により石炭有機物8が付着している。つまり石炭有機物8は、油膜17をバインダーとして、気泡36周りの起泡剤32に付着する。
そこで、気泡36の上昇,液面浮上に伴い、付着した起泡剤32,油膜17,そして石炭有機物8も、上昇,液面浮上する。
これに対し、親水性,疎油性が向上し水12に濡れ馴染んだ石炭無機物9は、気泡36に付着して上昇することなく、スラリー14中に残留,沈下する。
浮選工程については、以上のとおり。
Such a flotation process will be further described in detail. The slurry 14 is supplied from the adjustment tank 34 to the flotation machine 7 and air 35 is supplied by blowing or sucking. The air 35 is forcibly blown into the flotation machine 7 or by a mechanical agitation type air supply apparatus that is sucked as the stirring plate 24 in the flotation machine 7 rotates. , Introduced into the flotation machine 7.
With the introduction of the air 35, a thin film is formed at the gas-liquid interface by the foaming agent 32 with respect to the generated particles of the air 35, so that bubbles 36 of the air 35 are generated.
Based on the fact that the foaming agent 32 that forms a thin film around the surface of the bubble 36 is oleophilic, the oil film 17 adheres to the thin film of the foaming agent 32, and the coal organic matter 8 adheres to the oil film 17 as described above. doing. That is, the coal organic matter 8 adheres to the foaming agent 32 around the bubbles 36 using the oil film 17 as a binder.
Therefore, as the bubbles 36 rise and the liquid level floats, the adhering foaming agent 32, the oil film 17, and the coal organic matter 8 also rise and rise to the liquid level.
On the other hand, the coal mineral 9 that has improved hydrophilicity and oleophobicity and has become familiar with the water 12 remains and sinks in the slurry 14 without adhering to the bubbles 36 and rising.
The flotation process is as described above.

《作用等》
本発明の褐炭1の脱灰選炭方法および脱灰選炭装置Aは、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
(1)褐炭粉1は、炭素,水素,酸素を主要構成元素とした有機高分子構造の石炭有機物8と、主に粘土および鉱物よりなる石炭無機物(灰分)と、からなる(図3の(1)図を参照)。
《Action etc.》
The demineralizing method and the deashing apparatus A for lignite 1 of the present invention are configured as described above. Therefore, it becomes as follows.
(1) Brown coal powder 1 is composed of coal organic matter 8 having an organic polymer structure mainly composed of carbon, hydrogen, and oxygen, and coal inorganic matter (ash content) mainly composed of clay and mineral (( 1) See figure).

(2)そして、このような褐炭粉1の石炭有機物8を、石炭無機物9から、後述するように浮選により、粒子表面の濡れ性の差を利用して選別,分離する。
そして本発明では、このような浮選の前処理として、以下の工程により熱水改質と表面改質とが実施される。
(2) Then, the coal organic matter 8 of the brown coal powder 1 is selected and separated from the coal inorganic matter 9 by flotation as described later, utilizing the difference in wettability of the particle surface.
In the present invention, as a pretreatment for such flotation, hot water reforming and surface modification are performed by the following steps.

(3)まず、褐炭粉1は準備容器10から熱水改質機2に供給され、熱水改質により、石炭有機物8の粒子表面の濡れ性に関し、疎水性が向上せしめられる(図1,図3の(1)図を参照)。
すなわち、石炭有機物8の有機物端末基・表面官能基・含酸素官能基であると共に、特に強力な親水性のカルボキシル基(−COOH)やカルボニル基(−CO−)が、二酸化炭素(CO)や水分子(HO)として、分解,消滅,離脱せしめられる。もって、褐炭粉1が亜瀝青炭粉化される。
これと共に、石炭無機物9中の鉄分が、熱水雰囲気下で3価の鉄イオン(Fe3+)となり、その触媒機能に基づき、石炭有機物8の炭素原子間の共有結合を深化させる。この面からも、褐炭粉1が亜瀝青炭粉化される。
(3) First, the brown coal powder 1 is supplied from the preparation vessel 10 to the hot water reformer 2, and the hydrophobicity is improved with respect to the wettability of the particle surface of the coal organic matter 8 by the hot water reforming (FIG. 1, FIG. 1). (See FIG. 3 (1)).
That is, in addition to the organic terminal group, surface functional group, and oxygen-containing functional group of the coal organic matter 8, a particularly strong hydrophilic carboxyl group (—COOH) or carbonyl group (—CO—) is carbon dioxide (CO 2 ). Or as water molecules (H 2 O), which can be decomposed, extinguished, or detached. Thus, the brown coal powder 1 is converted into subbituminous coal powder.
At the same time, the iron content in the coal mineral 9 becomes trivalent iron ions (Fe 3+ ) in a hot water atmosphere, and the covalent bond between the carbon atoms of the coal organic matter 8 is deepened based on the catalytic function. Also from this aspect, the brown coal powder 1 is converted into subbituminous coal powder.

(4)なお熱水改質により、石炭有機物8に結合しているアルカリ金属も、除去される。すなわち、石炭有機物8が事後に燃料等として燃焼された場合に灰化する、ナトリウム(Na)やカリウム(K)等も、カルボキシル基の分解,消滅,除去と共に、系外に離脱せしめられる。   (4) The alkali metal bonded to the coal organic matter 8 is also removed by the hot water reforming. That is, sodium (Na), potassium (K), and the like, which are incinerated when the coal organic matter 8 is combusted as fuel or the like later, are also released from the system together with the decomposition, disappearance, and removal of the carboxyl group.

(5)そして、このような熱水改質の後、石炭有機物8と石炭無機物9は、スラリータンク3においてスラリー14化されると共に、油性の捕集剤15が微量添加されて油滴16となる(図1,図3の(2)図を参照)。   (5) After such hydrothermal reforming, the coal organic matter 8 and the coal inorganic matter 9 are converted into a slurry 14 in the slurry tank 3 and a small amount of an oil-based scavenger 15 is added to form oil droplets 16. (Refer to FIGS. 1 and 3 (2)).

(6)ところで、このようなスラリー14において、褐炭粉1の石炭有機物8は、その有機物端末基・表面官能基・含酸素官能基中、特に強い親水性のカルボキシル基やカルボニル基は、熱水改質により前述したように分解,消滅,除去される。
しかしながら、エーテル基,フェノール基,アルコール基等の多くの含酸素官能基が残存しており、程度は低いが親水性を帯びている。もって、このような含酸素官能基に水膜が張り付き、石炭有機物8は、粒子表面に水膜が添着された状態となっている。このままでは、スムーズな浮選実施は困難である。
(6) By the way, in such a slurry 14, the coal organic matter 8 of the brown coal powder 1 has a particularly strong hydrophilic carboxyl group or carbonyl group in the organic matter terminal group / surface functional group / oxygen-containing functional group. As described above, the reforming decomposes, disappears, and is removed.
However, many oxygen-containing functional groups such as an ether group, a phenol group, and an alcohol group remain and have a low degree of hydrophilicity. Therefore, a water film sticks to such an oxygen-containing functional group, and the coal organic matter 8 is in a state where a water film is attached to the particle surface. In this situation, it is difficult to carry out smooth flotation.

(7)そこでスラリー14は、表面改質マシン5へと供給され、もって高速で強力な攪拌剪断力が付与される。
スラリー14の石炭有機物8や石炭無機物9は、個々の粒子の局部充填密度が高められ、粒子相互間の表面接触摩擦により、個々の粒子表面の表面エネルギーが、過渡的に高められる(図1,図2,図3の(3)図,図4等を参照)。石炭有機物8は、粒子表面に張り付き,添着していた水膜が剥ぎ取られて、表面エネルギーが過渡的に高められる。
(7) Therefore, the slurry 14 is supplied to the surface reforming machine 5, so that a strong stirring shear force is applied at a high speed.
The coal organic matter 8 and the coal inorganic matter 9 in the slurry 14 are increased in the local packing density of individual particles, and the surface energy of the individual particle surfaces is transiently increased by surface contact friction between the particles (FIG. 1, FIG. 1). (See FIGS. 2 and 3, (3), FIG. 4, etc.). The coal organic matter 8 sticks to the particle surface, the attached water film is peeled off, and the surface energy is transiently increased.

(8)そして、スラリー14の石炭有機物8は、剥ぎ取られた水膜に代え、捕集剤15の油滴16が油膜17となって添着され、もってその表面エネルギーが低下する。親水性,疎油性が高められた石炭無機物9は、水12に一層濡れ馴染み、もってその表面エネルギーが低下する。   (8) Then, the coal organic matter 8 of the slurry 14 is replaced by the oil film 16 of the scavenger 15 as an oil film 17 instead of the stripped water film, and the surface energy is lowered. The coal mineral 9 with improved hydrophilicity and oleophobicity becomes more wet and accustomed to the water 12, and its surface energy decreases.

(9)スラリー14は、このように表面エネルギーが低下し安定化した後、調整槽34にて起泡剤32が添加される(図2,図3の(3)図を参照)。   (9) After the surface energy of the slurry 14 is lowered and stabilized as described above, the foaming agent 32 is added in the adjustment tank 34 (see FIGS. 2 and 3 (3)).

(10)そしてスラリー14は、浮選機7へと供給され、空気35が吹き込まれるか吸い込まれて、浮選処理される(図2,図3の(4)図を参照)。
すなわち、生成された気泡36と共に、疎水性,親油性の起泡剤32,油膜17,そして石炭有機物8等が、浮上する。これに対し、水12に濡れ馴染んだ親水性,疎油性の石炭無機物9は、沈下する。
(10) Then, the slurry 14 is supplied to the flotation machine 7, and the air 35 is blown in or sucked in, so that the flotation process is performed (see FIGS. 2 and 3 (4)).
That is, along with the generated bubbles 36, the hydrophobic and lipophilic foaming agent 32, the oil film 17, the coal organic matter 8, and the like float. On the other hand, the hydrophilic and oleophobic coal mineral 9 wet and familiar with the water 12 sinks.

(11)そして、この浮選は、精度高く確実に実施される。石炭有機物8と石炭無機物9について、濡れ性の差異が、工業的にも必要十分な程度まで確保され、両者が精度高く確実に分離,選別されるようになる。
すなわち前述したように、熱水改質と表面改質とを組み合わせて採用したことにより、石炭有機物8は、疎水性,親油性が向上し、張り付いていた水膜が剥ぎ取られ,排除されており、石炭無機物9は、親水性,疎油性が向上し水に濡れ馴染んでいる。
(11) And this flotation is performed with high accuracy and certainty. The difference in wettability between the organic coal 8 and the inorganic coal 9 is ensured to an industrially necessary and sufficient level, and both are separated and selected with high accuracy and reliability.
That is, as described above, by adopting a combination of hot water reforming and surface modification, the coal organic matter 8 is improved in hydrophobicity and lipophilicity, and the attached water film is peeled off and eliminated. In addition, the mineral mineral 9 has improved hydrophilicity and oleophobicity and has become familiar with being wet with water.

(12)なお、浮上した石炭有機物8は、浮選フロスの浮上産物として回収され、沈下した石炭無機物9は、浮選テールの沈降産物として回収される。
回収された石炭有機物8は、濾過機,濃縮機,フィルタープレス等にて、水12と固液分離され、脱水,乾燥された後、燃料等として有効利用される。
本発明の作用等については、以上のとおり。
(12) Note that the floated coal organic matter 8 is recovered as a floatation product of the flotation floss, and the settled coal inorganic matter 9 is recovered as a sedimentation product of the flotation tail.
The recovered coal organic matter 8 is solid-liquid separated from the water 12 by a filter, a concentrator, a filter press or the like, dehydrated and dried, and then effectively used as fuel.
The operation of the present invention is as described above.

以下、本発明の実施例について、説明する。
すなわち、褐炭の脱灰選炭方法について、本発明の実施例で得られた試験結果と、本発明には属さない比較参考例で得られた試験結果とについて、説明する。
Examples of the present invention will be described below.
That is, about the deashing coal selection method of lignite, the test result obtained in the Example of this invention and the test result obtained in the comparative reference example which does not belong to this invention are demonstrated.

《試験方法》
まず、試験方法については、次のとおり。すなわち、次の4タイプの試験方法(No.0,1,2,3の各試験方法)により、それぞれ褐炭粉1の脱灰選炭試験を実施した。サンプル中の灰分(石炭無機物9)を除去する脱灰確認試験を実施した。
○試験方法0(比較参考例):
原料の褐炭粉1を対象として使用し、浮選のみを実施した。つまり、褐炭粉1→浮選。
○試験方法1(比較参考例):
原料の褐炭粉1を対象として使用し、表面改質後に浮選を実施した。つまり褐炭粉1→表面改質→浮選。
○試験方法2(比較参考例):
熱水改質した褐炭粉1を対象として使用し、浮選のみを実施した。つまり、褐炭粉1→熱水改質→浮選。
○試験方法3(本発明実施例):
熱水改質した褐炭粉1を対象として使用し、表面改質後に浮選を実施した。つまり、褐炭粉1→熱水改質+表面改質→浮選。
"Test method"
First, the test method is as follows. That is, the deashing coal selection test of brown coal powder 1 was carried out by the following four types of test methods (test methods No. 0, 1, 2, and 3). A deashing confirmation test was conducted to remove ash (coal mineral 9) in the sample.
○ Test method 0 (comparative reference example):
The raw material lignite powder 1 was used as a target, and only flotation was performed. In other words, brown coal powder 1 → flotation.
○ Test Method 1 (Comparative Reference Example):
The raw material brown coal powder 1 was used as a target, and flotation was performed after the surface modification. In other words, brown coal powder 1 → surface modification → flotation.
○ Test Method 2 (Comparative Reference Example):
The lignite powder 1 that had been modified with hot water was used as a target, and only flotation was performed. In other words, brown coal powder 1 → hot water reforming → flotation.
○ Test method 3 (Example of the present invention):
Using hot brown-modified lignite powder 1 as a target, flotation was performed after surface modification. In other words, brown coal powder 1 → hot water modification + surface modification → flotation.

《試験サンプル》

Figure 0006141740
《Test sample》
Figure 0006141740

次に、試験サンプルについては、次のとおり。すなわち、試験対象として使用した褐炭粉1については、上記表1の試験サンプルのとおり。
○表1中の工業分析欄に示したように、原料の褐炭粉1の灰分(石炭無機物9)は、4.7重量%よりなる。これを熱水改質した後の褐炭粉1の灰分(石炭無機物9)は、5.0重量%よりなる。
○又、表1中の工業分析欄において、水分(気乾ベース)は、褐炭粉1について、表面が乾燥した状態の雰囲気で、気化した水分の重量%である。灰分(ドライベース)は、褐炭粉1について、水分を0とした状態での灰分の重量%である。
○表1中の元素分析欄において、問題の酸素に関しては次のとおり。酸素の重量%は、原料の褐炭粉1においては、22.1重量%である。熱水改質した後の褐炭粉1においては、18.8重量%である。これを[H]−[C]コールバンドの[O]値、つまり炭素原子100個当りの酸素原子数(原子比表示)で換算すると、原料の褐炭粉1において、[O]値は23.4個となる。熱水改質した後の褐炭粉1において、[O]値は19.0個となる。
○このように、熱水改質した後の褐炭粉1の[O値]が、原料の(熱水改質する前の)褐炭粉1の[O値]より、4.4個分低減されている。この差が、前述したようにカルボキシル基等が、分解,離脱,消滅した分に相当する。
Next, the test samples are as follows. That is, about the brown coal powder 1 used as a test object, it is as the test sample of the said Table 1.
O As shown in the industrial analysis column in Table 1, the ash content (coal mineral 9) of the raw lignite powder 1 is 4.7% by weight. The ash content (coal mineral 9) of the brown coal powder 1 after hot water reforming is 5.0% by weight.
In addition, in the industrial analysis column in Table 1, the moisture (air-dried base) is the weight percent of moisture vaporized in the atmosphere where the surface of the lignite powder 1 is dry. The ash content (dry base) is the weight% of ash content in a state where moisture is 0 for the brown coal powder 1.
○ In the elemental analysis column in Table 1, the problem oxygen is as follows. In the raw material brown coal powder 1, the weight% of oxygen is 22.1% by weight. In the brown coal powder 1 after the hot water reforming, it is 18.8% by weight. When this is converted by the [O] value of the [H]-[C] coal band, that is, the number of oxygen atoms per 100 carbon atoms (atomic ratio display), the [O] value in the raw brown coal powder 1 is 23. There will be four. In the brown coal powder 1 after the hot water reforming, the [O] value is 19.0.
As described above, the [O value] of the brown coal powder 1 after the hot water reforming is reduced by 4.4 from the [O value] of the raw brown coal powder 1 (before the hot water reforming). ing. This difference corresponds to the amount of decomposition, separation, and disappearance of the carboxyl group and the like as described above.

《試験条件》
又、試験条件については、次のとおり。まず、表面改質については、次のとおり。
・表面改質マシン5 : 回分式、有効容積2.0L
・スラリー14中の褐炭濃度(褐炭粉1の濃度) : 15重量%
・捕集剤15 : 灯油、0.1重量%
・改質時間 : 3分間
・攪拌回転数 : 873rpm
次に、浮選に関しては、次のとおり。
・浮選機7 : 回分式,有効容積1.8L
・スラリー14中の褐炭濃度(褐炭粉1の濃度) : 10重量%
・起泡剤32 : メチルイソブチルアルコール(MIBC)、100ppm
・浮選時間 : 5分間
・なお、浮選のみ実施する場合、捕集剤15(灯油,0.1重量%)を添加した。
"Test conditions"
The test conditions are as follows. First, surface modification is as follows.
・ Surface reforming machine 5: Batch type, effective volume 2.0L
-Brown coal concentration in slurry 14 (concentration of brown coal powder 1): 15% by weight
Collection agent 15: Kerosene, 0.1% by weight
・ Reforming time: 3 minutes ・ Agitating speed: 873 rpm
Next, regarding flotation:
・ Flotation machine 7: Batch type, effective volume 1.8L
-Brown coal concentration in slurry 14 (concentration of brown coal powder 1): 10% by weight
-Foaming agent 32: Methyl isobutyl alcohol (MIBC), 100 ppm
-Flotation time: 5 minutes-In addition, when only flotation was implemented, the collection agent 15 (kerosene, 0.1 weight%) was added.

《試験結果》

Figure 0006141740
"Test results"
Figure 0006141740

試験結果については、次のとおり。すなわち、上述した試験方法,試験サンプル,試験条件等のもとに、褐炭粉1の脱灰選炭試験を実施した所、上記表2に示した試験結果が得られた。
まず、試験方法3(本発明実施例:褐炭粉1→熱水改質→表面改質→浮選)については、次の結果が得られた。
すなわち、褐炭粉1を熱水改質および表面改質した後に、浮選を行った所、上記表2中に示したように、回収率32重量%で、回収灰分2.6重量%の好データが得られた。
すなわち本発明実施例では、まずフロス回収率であるフロス割合、つまり回収された浮選フロス(浮上産物)の浮選テール(沈降産物)に対する割合は、32重量%と高いデータが得られた。
そして本発明実施例では、このように回収された浮選フロス(浮上産物)は、殆ど精製炭である亜瀝青炭(石炭有機物8)よりなり、灰分(石炭無機物9)の割合つまりフロス灰分は、僅か2.6重量%まで低減されていた。
The test results are as follows. That is, the test results shown in Table 2 above were obtained when a deashing coal preparation test of brown coal powder 1 was performed based on the test method, test sample, test conditions, and the like described above.
First, the following results were obtained for test method 3 (Example of the present invention: brown coal powder 1 → hot water reforming → surface modification → flotation).
That is, after the lignite powder 1 was subjected to hydrothermal modification and surface modification, flotation was performed. As shown in Table 2, the recovery rate was 32% by weight and the recovered ash content was 2.6% by weight. Data was obtained.
That is, in the examples of the present invention, the floss ratio as the froth recovery rate, that is, the ratio of the collected flotation floss (floating product) to the flotation tail (sedimentation product) was as high as 32% by weight.
In the embodiment of the present invention, the thus-collected flotation floss (floating product) is mostly composed of sub-bituminous coal (coal organic matter 8), which is refined coal, and the ratio of ash (coal inorganic matter 9), that is, floss ash, It was reduced to only 2.6% by weight.

これに対し、比較参考例の試験方法1(褐炭粉1→表面改質→浮選)、および、比較参考例の試験方法2(褐炭粉1→熱水改質→浮選)については、次の結果となった。
すなわち、回収された浮選フロスの割合つまりフロス回収率,フロス割合は、12重量%〜15重量%と、低いデータとなった。そして、灰分(石炭無機物9)の割合つまりフロス灰分は、依然として3.7重量%〜4.0重量%と高かった。
なお、比較参考例の試験方法0(褐炭粉1→浮選)では、浮選フロス(浮上産物)が得られなかった。すなわち、石炭有機物8は全く浮上せず、石炭無機物9(灰分)との選別,分離は達成できなかった。石炭有機物8は、石炭無機物9と選別,分離されることなく、浮選テール(沈降産物)に含まれていた。
On the other hand, the test method 1 of the comparative reference example (brown coal powder 1 → surface modification → flotation) and the test method 2 of the comparative reference example (brown coal powder 1 → hydrothermal reforming → flotation) are as follows: As a result.
That is, the ratio of the collected flotation floss, that is, the floss recovery rate and the floss ratio, was 12 to 15% by weight, which was low data. And the ratio of ash (coal mineral 9), ie, floss ash, was still as high as 3.7 to 4.0 weight%.
In addition, in the test method 0 (brown coal powder 1 → flotation) of the comparative reference example, flotation floss (floating product) was not obtained. That is, the coal organic matter 8 did not rise at all, and selection and separation from the coal inorganic matter 9 (ash content) could not be achieved. The coal organic matter 8 was contained in the flotation tail (sedimentation product) without being separated and separated from the coal inorganic matter 9.

以上により、本発明実施例の作用効果が、試験によってもデータ的に裏付けられた。
前処理として熱水処理と表面改質とを組み合わせて採用した本発明によって始めて、浮選に必要な濡れ性の差異が確保されるようになる。もって、精製炭である亜瀝青炭(石炭有機物8)と、灰分(石炭無機物9)とが、各比較参考例に比し、遥かに精度高く、より確実に分離,選別されるようになる。
上述したように本発明によると、浮選フロスが高回収率で回収されると共に、この浮選フロスは、殆ど精製炭である亜瀝青炭(石炭有機物8)よりなり、灰分(石炭無機物9)は極く僅かであった。このように、本発明の作用効果が、試験データによっても裏付けられた。
実施例については、以上のとおり。
As described above, the operational effects of the examples of the present invention were confirmed by data in tests.
Only by the present invention adopting a combination of hot water treatment and surface modification as pretreatment, the difference in wettability necessary for flotation is ensured. Thus, sub-bituminous coal (coal organic matter 8) and ash (coal inorganic matter 9), which are refined coals, are separated and selected more reliably and with higher accuracy than each comparative reference example.
As described above, according to the present invention, the flotation froth is recovered at a high recovery rate, and the flotation floss is mostly composed of sub-bituminous coal (coal organic matter 8), which is refined coal, and the ash (coal inorganic matter 9) is There was very little. Thus, the effect of the present invention was supported by the test data.
About an Example, it is as above.

1 褐炭粉
2 熱水改質機
3 スラリータンク
4 油添加手段
5 表面改質マシン
6 起泡剤添加手段
7 浮選機
8 石炭有機物
9 石炭無機物
10 準備容器
11 水槽
12 水
13 水槽
14 スラリー
15 捕集剤
16 油滴
17 油膜
18 油槽
19 配管
20 ポンプ
21 円筒ドラム
22 攪拌室
23 仕切板
24 攪拌板
25 攪拌翼
26 入口
27 出口
28 中央連通穴
29 シャフト
30 減速機
31 モータ
32 起泡剤
33 起泡剤槽
34 調整槽
35 空気
36 気泡
A 脱灰選炭装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brown coal powder 2 Hydrothermal reformer 3 Slurry tank 4 Oil addition means 5 Surface reforming machine 6 Foaming agent addition means 7 Flotation machine 8 Coal organic matter 9 Coal inorganic matter 10 Preparation container 11 Water tank 12 Water 13 Water tank 14 Slurry 15 Capture Collecting agent 16 Oil droplet 17 Oil film 18 Oil tank 19 Piping 20 Pump 21 Cylindrical drum 22 Stirring chamber 23 Partition plate 24 Stirring plate 25 Stirring blade 26 Inlet 27 Outlet 28 Central communication hole 29 Shaft 30 Reducer 31 Motor 32 Foaming agent 33 Foaming Agent tank 34 Adjustment tank 35 Air 36 Air bubbles A Deashing coal preparation equipment

Claims (7)

褐炭粉の石炭有機物と石炭無機物とを、粒子表面の濡れ性の差を利用して選別,分離する褐炭の脱灰選炭方法であって、
熱源を備えた高温高圧の耐熱耐圧炉が使用され、250℃以上〜450℃以下の加熱下、かつ15MPa以上〜20MPa以下の加圧下で、攪拌しつつ熱水雰囲気下での改質処理により実施され、該褐炭粉の該石炭有機物の濡れ性に関し、疎水性を向上させる熱水改質工程と、
該褐炭粉に水を加えてスラリーとするスラリー化工程と、該スラリーに油性の捕集剤を添加する捕集剤添加工程と、
該捕集剤が添加された該スラリーに攪拌剪断力を付与し、もって該石炭有機物,石炭無機物,捕集剤油滴について、添着していた水膜を剥ぎ取り、粒子の表面エネルギーを高める剪断力付与工程と、
表面エネルギー向上に基づき、まず該石炭有機物および油滴は、粒子表面の疎水性,親油性が一段と高められ、もって、該石炭有機物の粒子表面に該水膜に代え該捕集剤油滴が油膜となって添着されて、表面エネルギーが低下すると共に、該石炭無機物は、粒子表面の親水性,疎油性が一段と高められ、もって水に一層濡れ馴染んで表面エネルギーが低下する表面改質工程と、
表面改質後の該スラリーに、起泡剤を添加する起泡剤添加工程と、
該起泡剤が、添加された該スラリーへの空気の吹き込みや吸い込みにより、気泡を生成し、もって、該気泡周りの該起泡剤に付着する該油膜と共に該石炭有機物が浮上するのに対し、水に濡れ馴染んだ該石炭無機物が沈下することにより、該石炭有機物と石炭無機物とが選別,分離される浮選工程と、を有してなること、を特徴とする褐炭の脱灰選炭方法。
A method for deashing and selecting lignite that separates and separates lignite coal organic matter and coal inorganic matter using the difference in particle surface wettability,
A high-temperature and high-pressure heat-resistant pressure furnace equipped with a heat source is used, and the heat treatment is performed at a temperature of 250 ° C. to 450 ° C. and under a pressure of 15 MPa to 20 MPa in a hot water atmosphere while being stirred. A hydrothermal reforming step for improving hydrophobicity with respect to the wettability of the coal organic matter of the brown coal powder;
A slurrying step of adding water to the lignite powder to form a slurry; a collecting agent adding step of adding an oily collecting agent to the slurry;
A shearing force that imparts a stirring shear force to the slurry to which the scavenger has been added, peels off the attached water film of the coal organic matter, coal inorganic matter, and scavenger oil droplets, and increases the surface energy of the particles. Force application process;
Based on the improvement in surface energy, first, the coal organic matter and oil droplets are further improved in the hydrophobicity and lipophilicity of the particle surface, so that the scavenger oil droplets replace the water film on the particle surface of the coal organic matter. The surface of the coal mineral is reduced, and the hydrophilicity and oleophobicity of the particle surface are further enhanced, so that the surface energy is reduced by being more wet and familiar with water.
A foaming agent addition step of adding a foaming agent to the slurry after surface modification;
The foaming agent generates bubbles by blowing or sucking air into the added slurry, and the coal organic matter floats along with the oil film adhering to the foaming agent around the bubbles. And a flotation step in which the coal organic matter and the coal inorganic matter are sorted and separated when the coal inorganic matter that has become wet and familiar with the water sinks. .
請求項1において、該褐炭粉は、粉状をなす該石炭有機物と石炭無機物とからなり、該石炭有機物は、炭素,水素,酸素を主要構成元素とした有機高分子構造よりなり、該石炭無機物は、主に粘土および鉱物よりなること、を特徴とする褐炭の脱灰選炭方法。   The lignite coal powder according to claim 1, comprising the coal organic material and coal inorganic material in powder form, the coal organic material having an organic polymer structure having carbon, hydrogen and oxygen as main constituent elements, Is a method for deashing coal from lignite, which is mainly composed of clay and minerals. 請求項2において、前記熱水改質工程とスラリー化工程とは、相前後して実施されるか、又は同一共通工程として同時に実施されるかの、いずれかよりなること、を特徴とする褐炭の脱灰選炭方法。   3. The lignite according to claim 2, wherein the hydrothermal reforming step and the slurrying step are carried out one after the other or at the same time as the same common step. Of deashing coal. 請求項3において、該石炭有機物の表面官能基中、親水性が特に強い含酸素官能基が分解,消滅,除去されること、を特徴とする褐炭の脱灰選炭方法。   4. The demineralized coal preparation method for lignite according to claim 3, wherein oxygen-containing functional groups having particularly strong hydrophilicity are decomposed, extinguished and removed from the surface functional groups of the coal organic matter. 請求項4において、前記熱水改質工程では、カルボキシル基およびカルボニル基が、熱水雰囲気下での改質処理により、二酸化炭素と水に分解,消滅,除去される共に、
該石炭無機物中に含有された鉄分が、熱水雰囲気下で3価の鉄イオンとなり触媒として機能し、もって該石炭有機物について、炭素原子間の共有結合が深化せしめられ、この面からも疎水性が向上すること、を特徴とする褐炭の脱灰選炭方法。
In claim 4, in the hydrothermal reforming step, the carboxyl group and the carbonyl group are decomposed, extinguished and removed into carbon dioxide and water by the reforming treatment in a hot water atmosphere.
The iron contained in the coal mineral becomes a trivalent iron ion in a hot water atmosphere and functions as a catalyst. As a result, a covalent bond between carbon atoms is deepened in the coal organic matter. Improved demineralization method of lignite.
請求項4において、前記スラリー化工程では、褐炭濃度が10重量%以上〜30重量%以下へのスラリー化が実施され、前記気泡剤添加工程では、該気泡剤として高級アルコールが添加されること、を特徴する褐炭の脱灰選炭方法。   In claim 4, in the slurrying step, the lignite concentration is slurried to 10 wt% to 30 wt%, and in the foaming agent addition step, higher alcohol is added as the foaming agent, A demineralization method for lignite, characterized by 褐炭粉の石炭有機物と石炭無機物とを、粒子表面の濡れ性の差を利用して選別,分離する褐炭の脱灰選炭装置であって、
熱源を備えた高温高圧の耐熱耐圧炉が使用され、250℃以上〜450℃以下の加熱下、かつ15MPa以上〜20MPa以下の加圧下で、攪拌しつつ熱水雰囲気下での改質処理により、供給された該褐炭粉中の該石炭有機物の疎水性を向上させる熱水改質機と、
該褐炭粉を水と攪拌,混合,懸濁化して、スラリー化するスラリータンクと、
該スラリータンクから表面改質マシンへと供給される該スラリーに対し、油性の捕集剤を添加する油添加手段と、
ドラム内の攪拌室に供給された該スラリーについて、粒子の表面エネルギーを過渡的に高めるに足る攪拌剪断力を付与し、もって、該石炭有機物および捕集剤油滴の疎水性,親油性を一段と高めると共に、該石炭無機物の親水性,疎油性を一段と高める、該表面改質マシンと、
該表面改質機から浮選機へと供給される該スラリーに対し、起泡剤を添加して攪拌する起泡剤添加手段と、
該スラリーが供給されると共に空気が供給され、もって、生成された気泡周りの該起泡剤に付着する該捕集剤油膜と共に、該石炭有機物が浮上するのに対し、水に濡れ馴染んだ該石炭無機物が沈下するようになる該浮選機と、を有してなること、を特徴とする褐炭の脱灰選炭装置。
A demineralization apparatus for lignite that separates and separates lignite coal organic matter and coal mineral using the difference in wettability of the particle surface,
A high-temperature and high-pressure heat-resistant pressure furnace equipped with a heat source is used, and under a heating treatment of 250 ° C. or more and 450 ° C. or less and under a pressure of 15 MPa or more and 20 MPa or less by a reforming treatment in a hot water atmosphere while stirring, A hydrothermal reformer that improves the hydrophobicity of the coal organic matter in the supplied brown coal powder;
A slurry tank in which the brown coal powder is agitated, mixed and suspended with water to form a slurry;
Oil addition means for adding an oil-based scavenger to the slurry supplied from the slurry tank to the surface reforming machine;
The slurry supplied to the stirring chamber in the drum is given a stirring shear force sufficient to transiently increase the surface energy of the particles, thereby further improving the hydrophobicity and lipophilicity of the coal organic matter and the scavenger oil droplets. The surface modification machine, which further enhances the hydrophilicity and oleophobicity of the coal mineral,
A foaming agent adding means for adding and stirring a foaming agent to the slurry supplied from the surface reformer to the flotation machine,
The slurry is supplied and air is supplied, so that the coal organic matter floats with the scavenger oil film adhering to the foaming agent around the generated bubbles, whereas the coal organic matter floats and becomes familiar with the water. A demineralization apparatus for lignite, comprising: a flotation machine in which coal minerals sink.
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