JP6926592B2

JP6926592B2 - 石炭成型体の製造方法

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Publication number: JP6926592B2
Application number: JP2017065479A
Authority: JP
Inventors: 記央山田; 一浩 ▲虫▼合; 孝本郷
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP2018168247A

Description

本発明は、石炭を粉砕した後成型した石炭成型体の製造方法に関する。

従来、石炭成型体を得る技術として、特許文献１に、粉砕した石炭を成型して第１成型体を得た後、この第１成型体を破砕し、再度成型して第２成型体とし、これによって所望の強度を有する石炭燃料を得る方法が記載されている。特許文献１によれば、第１成型体および第２成型体の成型には、成型体の型となるポケットが表面に形成された一対のロールと、一対のロール間に原料を供給するスクリュとを有する成型機（ブリケットマシン）が好適に用いられる。一対のロールの少なくとも一方の表面には、成型体の型となるポケットが形成されており、スクリュによりロール間に供給された原料は、ポケット内に充填され、ポケット内で加圧され、これによって成型体が得られる。

国際公開第２０１５／０９８９３５号

成型機としては、鉛直上方から原料を供給し、成型された成型体を鉛直下方側に排出する鉛直給排型の成型機が一般的である。鉛直給排型の成型機で粉末状の原料を高圧成型すると、スクリュの攪拌により原料中に空気が同伴して原料が浮遊し、それによってロール間への原料の供給が不十分となり、成型が不安定になることがあった。

本発明は、鉛直給排型の成型機を用いた石炭成型体の製造方法において、安定した品質で成型体を製造する、石炭成型体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の石炭成型体の製造方法は、鉛直上方から供給された石炭粒子を成型するとともに、成型された石炭成型体を鉛直下方側に排出する鉛直給排型の成型機によって成型される石炭成型体の製造方法であって、
前記石炭粒子は、単位重量あたりの初期容積をＶｏ、Ｎ回タッピング時の容積をＶ_Ｎ、かさ減り度をＣ＝（Ｖｏ−Ｖ_Ｎ）／Ｖｏとすると、
式（１）：Ｎ／Ｃ＝（１／ａｂ）＋（１／ａ）Ｎ
において、
条件（１）：ａ≦０．２９
条件（２）：２０≦１／ｂ≦６０
をいずれも満たすことを特徴とする。

本発明によれば、安定した品質で石炭成型体を製造することができる。

本発明の一実施形態による石炭成型体の製造工程を示す図である。成型工程で好適に用いることのできるブリケットマシンの模式図である。ブリケットマシンのロール表面に形成されるロールポケットの一例の平面図である。図３Ａに示すロールポケットの断面形状を示す図である。ブリケットマシンのロール表面に形成される溝の配列パターンの一例を示す図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による石炭成型体の製造工程が示されている。本形態では、石炭成型体の製造工程は、第１破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０、第１成型工程４０、第２破砕工程５０、第２成型工程６０および篩工程７０を有している。原料となる石炭１は、第１破砕工程１０で破砕されて破砕物２とされた後、乾燥工程２０で乾燥されて乾燥物３とされ、さらに乾燥物３が粉砕工程３０で粉砕されて微粉炭４が得られる。この微粉炭４は、第１成型工程４０で第１成型体５として成型された後、第２破砕工程５０で再度破砕され、これによって石炭粒子に相当する塊状物である第２破砕物６が得られる。得られた塊状物は、微粉炭４の成型によって得られた第１成型体５を破砕したものであるので、微粉炭４の集合体ということができる。その後、第２成型工程６０で、第２破砕物６から第２成型体７が得られ、さらに篩工程７０によって第２成型体７から粉末が除去され、これによって石炭成型体１００が得られる。得られた石炭成型体１００は、石炭成型燃料として好適に用いることができる。

なお、篩工程７０は、本発明において必須の工程ではなく、第２成型工程６０で得られた第２成型体７を石炭成型体１００とすることもできる。

原料となる石炭１としては、水分が２５ｗｔ％以上の褐炭または亜瀝青炭を用いることができる。好ましくは水分３０ｗｔ％以上の褐炭を用いることができる。石炭成型体の一連の製造工程において、原料として用いられるものは石炭のみであり、バインダー等の添加物は使用されない。バインダー等の添加物の使用は、コストアップの要因となる。しかし、本形態では、バインダーを添加せず石炭のみを用いるため、低コストで石炭成型体を得ることができる。

第１破砕工程１０では、ジョークラッシャーまたはハンマークラッシャー等の適宜の破砕手段を用いて、この石炭１を破砕して、破砕済みの石炭である第１破砕物２を得る。第１破砕工程１０では、後の粉砕工程３０で用いるボールミル等の粉砕手段に投入できる大きさまで石炭が破砕されればよく、特に限定されないが、第１破砕物２の大きさは、最大粒子径が、好ましくは７０ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下、さらに好ましくは２０ｍｍ以下であり、特に好ましくは平均粒子径が１ｍｍ〜２０ｍｍ以下である。ここで、第１破砕工程１０により破砕された石炭の平均粒子径は、ＪＩＳＭ８８０１−４の「５．粒度試験方法」に基づいて測定し、各篩目開きの通過篩質量百分率を求め、通過篩質量百分率が５０％となる粒子径を平均粒子径とする。

得られた第１破砕物２は、乾燥工程２０に供給される。乾燥工程２０では、第１破砕物２を、間接乾燥機等の適宜の乾燥機を用いて乾燥させ、乾燥物３を得る。間接乾燥機としては、例えばスチームチューブドライヤを用いることができる。石炭成型体１００が好適に用いられる固体燃料の製造では、大量処理が要求されるため、伝熱面積が大きく大量の乾燥処理が可能なスチームチューブドライヤは、乾燥工程２０で用いる乾燥機として好適である。

得られた乾燥物３は、粉砕工程３０に供給される。粉砕工程３０では、適宜の粉砕機により乾燥物３を粉砕して微粉炭４を得る。粉砕機としては、乾式粉砕または乾式粉砕方式の粉砕機を用いることができ、その中でも特に、微粉砕が可能であり、かつ、大量処理に適したボールミルやローラーミルを好ましく用いることができる。固体燃料の製造では乾燥工程２０と同様、粉砕工程３０においても大量処理が要求されるからである。

粉砕工程３０で得られる微粉炭４の平均粒子径は、１０〜６０μｍであり、好ましくは１０〜５０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍである。微粉炭４の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって得られる粒度分布のメディアン径で与えられる。なお、本明細書において、「微粉炭」とは、粉砕工程３０において得られた微粉炭４を意味する。

粉砕工程３０で得られる微粉炭４の平均粒子径を上記の範囲とすることにより、第１成型工程４０において微細な微粉炭４を成型する際に型（例えばロールポケット）への充填率が増大し、後述する石炭成型体１００の密度を向上させて所望の強度を得ることができる。

なお、ボールミルおよびローラーミルは、粉砕と同時に乾燥をも行えるため、粉砕工程３０においてボールミルあるいはローラーミルによる乾燥を行うこともできる。ただし、ボールミルおよびローラーミルでの乾燥能力では、第１破砕工程１０で得られた破砕物２を十分に乾燥させることは困難であるため、本形態では粉砕工程３０の前に乾燥工程２０を設けて、十分に乾燥した微粉炭４を得ている。

得られた微粉炭４は、第１成型工程４０に供給される。第１成型工程４０では、成型機により微粉炭４を板状に成型することを含む。成型機は、原料（本形態では微粉炭４）を加圧成型する成型手段と、成型手段へ原料を供給する供給手段とを有する。このような成型機としては、例えば、ブリケットマシンを用いることができる。

図２に、第１成型工程４０において好適に用いることのできるブリケットマシンの模式図を示す。図２に示すブリケットマシンは、鉛直上方から供給された微粉炭４を成型するとともに、成型された第１成型体５を鉛直下方側へ排出する鉛直給排型のブリケットマシンである。ブリケットマシンは、成型手段である一対のロール４１と、一対のロール４１の上方に配置されて、一対のロール４１の間に原料である微粉炭４を供給する供給手段４２と、を有する。供給手段４２は、微粉炭４が供給されるホッパ、およびホッパ内の微粉炭４を下方へ送るスクリューフィーダ等を有している。一対のロール４１は、それぞれ適宜の駆動手段で駆動される回転軸を有している。回転軸は、水平方向に延び、かつ、一対のロール４１が水平方向に隙間をあけて互いに平行に配置されるように配置されている。ロール４１の隙間に上方から供給された微粉炭４を、ロール４１の回転駆動によって加圧しながら下方へ送ることで、微粉炭４が加圧成型された第１成型体５が得られる。

一対のロール４１間の隙間（クリアランス）は、広すぎると、ロール４１からの微粉炭４の漏れや圧力分散が発生しやすくなり、得られる第１成型体５の密度および強度の低下、並びに収率低下につながる。よって、ロール４１間の隙間は３ｍｍ以下であることが好ましい。ロール４１間の隙間を３ｍｍ以下とすることで、十分な強度が確保された板状の第１成型体５を得ることができる。

また、一対のロール４１のうち少なくとも一方のロール４１の表面には、凹凸が形成されていることが好ましい。これにより、ローラ４１間に供給された微粉炭４がローラ４１の表面から滑り落ちるのが抑制され、微粉炭４をローラ４１間に良好に保持し、加圧することができる。また、凹凸を形成することにより、凹部内にも微粉炭４が充填されるため、単位時間当たりの処理量を多くすることができる。なお、ロール４１の表面に凹凸を有する場合、得られる第１成型体５の表面形状には、ロール４１の表面の凹凸が転写される。

ロール４１の表面に形成される凹凸の形態は特に制限されず、例えば、ロールポケット（凹部）、溝およびこれらの組み合わせであってよい。

凹凸がロールポケットで形成される場合、ロールポケットの形状は任意とすることができる。ロールポケットの形状の一例を図３Ａおよび図３Ｂに示す。図示した例は、片側のロールのみに略楕円形のロールポケット形成した例であり、これにより、片側平面アーモンド形状の凸部を有する第１成型体５が得られる。ロールポケットは、両側のロールに形成してもよいし、また、ロールポケットの平面形状は角丸多角形、円形、あるいは長円形などであってもよい。ロールポケットの各部の寸法（縦長さａ、横長さｂ、深さｃ）、およびロール４１間の隙間ｄ（第１成型体５の、凹凸が形成されていない表面の部分で形成された厚さ）の好ましい寸法範囲を表１に示す。

また、凹凸が溝で形成される場合、溝の幅、深さ、配列等は任意とすることができる。例えば、図４に示すように、ロール４１の軸方向Ａに平行な複数の溝および周方向Ｂに平行な複数の溝を格子状に配列したものとすることができる。また、この他にも、ロール４１の軸方向Ａに平行な複数の溝を配列したもの、およびロール４１の軸方向Ａおよび周方向Ｂに対して斜めの複数の溝を交差して配列したものなども可能である。溝の幅（ロール４１の表面において溝の長さの方向に垂直な方向の長さ）は、好ましくは０．５〜５ｍｍである。溝の深さは、好ましくは０．５〜２ｍｍである。

第１成型工程４０で得られる第１成型体５は、見掛密度が１．００ｇ／ｃｍ^３〜１．２５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、圧壊強度が１０〜８００Ｎであることが好ましい。また、第１成型工程４０で用いられる微粉炭４の全水分は、５〜２０ｗｔ％であることが好ましく、８〜１８ｗｔ％であることがより好ましく、１０〜１７ｗｔ％であることがさらに好ましい。

第１成型工程４０では、原料を水平方向に供給し、成型された第１成型体５を水平方向に排出する水平給排型の成型機、例えばコンパクターを用いることもできる。水平給排型のコンパクターも、鉛直給排型のブリケットマシンと同様、原料を成型する成型手段と、成型手段に原料を供給する供給手段とを有する。成型手段は、例えば、一対のロールを有することができ、一対のロールは、ロール間に原料が供給されることで、原料がロールの回転に伴ってロール間で加圧成型されるように配置される。ただし、水平給排型のコンパクターでは、２つのロールが上下に配置される。第１成型工程４０において水平給排型のコンパクターを用いることで、得られる第１成型体５の収率、すなわち成型効率を向上させることができる。

第１成型工程４０で得られた第１成型体５は、第２破砕工程５０に供給される。第２破砕工程５０では、破砕機により第１成型体５を破砕し、塊状物である第２破砕物６を得る。第２破砕物６は、微粉炭の集合体であり、この微粉炭は、粉砕工程３０で得られた微粉炭４に相当する。したがって、微粉炭は、平均粒子径が１０〜６０μｍであることが好ましく、また、全水分が５〜２０ｗｔ％であることが好ましい。

第２破砕工程５０で用いる破砕機は、破砕工程２０で用いたものと同様であってよい。第２破砕物６は、平均粒子径が好ましくは０．１〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．１５〜０．９ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。また、第２破砕物６の最大粒子径は、後述の第２成型体７の粒子径の縦横２辺のうち短い方の長さ以下であることが好ましい。第２破砕物６が上記平均粒子径の範囲および最大粒子径の範囲になるように第２破砕工程５０を調整することで、第２成型工程５０における成型時に、成型機における型への第２破砕物６の充填率を向上させることができる。この結果として得られる第２成型体７第１成型体５と比較して優れた品質（圧壊強度および見掛密度）を有する。なお、第１成型工程４０および第２成型工程６０において成型機としてブリケットマシンを用いる場合、ロール表面に形成されるロールポケットのサイズ（粒子径）は、第１成型工程４０と第２成型工程６０とで同一であってもよいし同一でなくてもよい。

第２成型工程６０では、成型機により第２破砕物６を成型して第２成型体７が得られるが、第２成型体７は、ロール間で加圧成型されずにロール間から落下した第２破砕物６および十分に加圧成型されずに第２成型体７から脱落した第２破砕物６も含むこともある。これらの第２破砕物６は、好ましくは第２成型工程６０の後に設けられる篩工程７０で除去されて、これにより石炭成型体１００が得られる。篩工程７０では、振動篩機を用いることができる。振動篩機としては、円形篩機、トロンメル篩機などを使用でき、それらの中でも特に、連続・大量処理できるものが好ましい。

第２成型工程６０で用いる成型機としては、第１成型工程４０と同様、鉛直給排型の成型機、例えばブリケットマシンを用いることができる。

一般に、スクリュ式の供給手段を有する鉛直給排型の成型機では、スクリュによる原料である第２破砕物６の撹拌によって、第２破砕物６中に空気が同伴する。第２破砕物６中に同伴する空気の量は、スクリュ回転数が高くなるほど増加する傾向にある。空気を同伴した第２破砕物６がロール間に供給されると、ロールによる第２破砕物６の圧縮に伴い、第２破砕物６から空気が押し出される。押し出された空気は上向きに流れるが、第２破砕物６の供給方向は下向きであるため、空気の発生量が多いと第２破砕物６のフラッシングのような現象が起きる。これにより、ロール間への原料の継続的供給が十分に行われず、第２成型体７が断続的に排出されるなど、安定した品質（圧壊強度および見掛密度）で第２成型体７が成型され難くなる。

これを回避するためには、
（ｉ）第２破砕物６そのものの密度を高くする（重くする）こと、および
（ｉｉ）ロール間への第２破砕物６の充填率を高くすること、
などが考えられる。しかし、（ｉ）の場合は、第２破砕物６そのものの密度を高くしすぎると、得られる第２成型体７の品質に影響を及ぼす。また、（ｉｉ）の場合、第２破砕物６の粒子径を小さくすることによって充填率を高くする方法があるが、第２破砕物６の粒子径を小さくすることによって、第２破砕物６のフラッシングが発生しやすくなり、逆効果となる場合がある。

そこで、本発明者らが検討を重ねた結果、原料の流動性を特定の指数で表したとき、その指数が、鉛直給排型の成型機の安定した運転と相関があることが分かった。すなわち、第２破砕物６の単位重量当たりの初期容積をＶｏ、Ｎ回タッピング後の容積をＶ_Ｎとし、タッピング後のかさ減り度Ｃ＝（Ｖｏ−Ｖ_Ｎ）／Ｖｏとしたとき、
式（１）：Ｎ／Ｃ＝（１／ａｂ）＋（１／ａ）Ｎ
において、
条件（１）：ａ≦０．２９
条件（２）：２０≦１／ｂ≦６０
をいずれも満たすことである。これらの条件（１）および（２）を満たすように、鉛直給排型の成型機に供給する原料の特性を調整することによって、成型機による成型において生じる空気の流れに起因する原料の不安定な供給を抑制し、成型機の安定的な運転による効率的な成型を行うことができる。

上記式（１）は、川北の式と呼ばれ、粉体の圧縮・流動特性を精度良く示すとことが知られている。川北の式において、「ａ」は流動性指数であり、この数値が小さいほど流動性が良いとされる。また、「１／ｂ」は付着力指数であり、この数値が小さいほど付着力が弱いとされる。

ここで、本発明では、成型機が安定的に運転されているか否かは、以下のように判断する。

運転が安定している状態とは、一定量の原料が一定品質の成型体として成型される状況をいう。成型機から排出される成型体の品質（圧壊強度、見掛密度）は、ロールを回転駆動する駆動モータの出力であるロールｋＷに依存し、ロールｋＷを一定に維持できれば、一定品質の成型体が排出される。そこで、一定のロール回転数にてロールｋＷが一定に維持される状態で運転されていれば、成型機が安定的に運転されていると判断する。ロールｋＷが低いと、成型体の品質が低下したり、圧縮力が足りずに未成型のままの原料の比率が高くなったりする。ここで、ロール回転数およびロールｋＷが「一定」であるとは、これらの変動が基準値（設定値）に対して±１５％の範囲内であることを意味する。

また、実際の運転では、供給される原料の物性（粒度分布、見掛密度および強度など）およびかさ密度が変動することも考えられる。成型機に供給されるおおもとの原料である石炭１は天然物であるため、粒度分布、見掛密度および強度といった物性が採掘地などによって異なるからである。原料の物性の変動は、成型機のロールｋＷの変動の要因となる。また、成型機に供給される原料のかさ密度の変動も、ロールｋＷの変動の要因となる。この場合は、スクリュ回転数を制御して、ロール間への原料の供給量を調整することによって、ロールｋＷを一定に維持することができる。供給される原料の物性等に変動があった場合であっても、一定のロールｋＷを維持できれば。一定品質の成型体が一定量排出され、結果的に運転が安定しているといえる。

原料の物性によっては、スクリュ回転数を制御してもロールｋＷを一定に維持できない場合もある。この場合は、成型機の運転が不安定であると判断される。

第２成型工程６０で得られる第２成型体７の粒子径は５〜４０ｍｍであることが好ましい。また、第２成型体７は、見掛密度が１．２〜１．４ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、かさ密度が０．４〜０．６であることが好ましい。第２成型体７の重量は０．２〜２０であることが好ましい。第２成型体７の全水分は５〜２０ｗｔ％、好ましくは８〜１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０〜１７ｗｔ％である。石炭成型体１００の水分は、第２成型工程６０における原料である第２破砕物６の水分に由来するものである。

ここで、見掛密度は、ＪＩＳＺ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づいて測定した値である。かさ密度は、容積が既知である２〜５Ｌ程度の容器に試料をすり切り充填し、充填した試料の質量および容器の容積から、下記式にて算出した値である。なお、粗充填と密充填では容器に投入する方法が異なる。粗充填は、容器に投入する最、極力試料を圧密させないように充填し、密充填は、容器をタッピングしながら充填した。タッピングの回数は１０回とした。
かさ密度＝充填した試料の質量÷容器の容積

水分は、ＪＩＳＭ８８２０−０の「石炭類の全水分測定方法」に基づいて測定した値である。また、石炭成型体１００は、ハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ）が４０以上であることが好ましい。

以上のように、本形態では、一度成型した第１成型体５を第２破砕工程５０で再度破砕し、第２成型工程６０において改めて成型する。第１成型体５は、第１成型工程４０で既にある程度密度が高められた状態であり、第２破砕物６も同程度の密度を有する。したがって、第２破砕物６を再度成型することで、第１成型体５よりもさらに密度を向上させた第２成型体７を得ることが可能となる。

また、粉砕工程３０で粉砕された微粉炭４の平均粒子径は１０〜６０μｍであり、そのままではブリケットマシン内での流動性が悪く、成型しづらい場合もある。一方、一度成型した第１成型体５の破砕物であれば、第１成型工程４０によりある程度密度が高められているため、ブリケットマシン内での流動性が向上し、第２成型工程６０での成型がスムーズに行われる。これにより、第１成型体５よりもさらに密度の高い第２成型体７が得られることになり、この第２成型体７を石炭成型体１００とすることによって、貯蔵・運搬時の粉化がさらに低減され、ハンドリング性を向上させることができ、石炭成型燃料として適したものとなる。

なお、最終的に得られる石炭成型体１００の全水分を調整する水分調整工程を設けてもよい。水分調整工程は、篩工程７０を有する場合は篩工程７０の後に設けることが好ましい。水分調整工程により、石炭成型体１００の発塵および自然発熱を防止することができる。

水分調整工程においては、ベルトコンベアを配し、かつ、ベルトコンベア上部に給水ポンプおよびスプレーノズルを含む散水設備を配し、ベルトコンベアによって石炭成型体１００が搬送される。篩工程７０を経た石炭成型体１００に対し、石炭成型体１００の水分が好適範囲になるような方法がある。また、篩工程７０を経た石炭成型体１００を山立て（山状に堆積してパイルを形成すること）後、給水ポンプおよびスプリンクラーを含む散水設備によって、山立てした石炭成型体１００の水分を好適範囲に調整する方法であってもよい。

石炭成型体１００の水分調整工程の後の水分は、好ましくは１０〜３０ｗｔ％であり、より好ましくは１０ｗｔ％以上２５ｗｔ％未満である。

実施例１〜３および比較例１により、得られた石炭成型体の品質評価を行った。これら実施例１〜３および比較例１では、図１に示したとおり、第１破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０、第１成型工程４０、第２破砕工程５０、第２成型工程６０および篩工程７０を経て石炭成型体１００を得る。表２および表３に、実施例１〜３および比較例１で用いた石炭の性状を示す。

（実施例１）
本例では、インドネシアの褐炭であるＢ炭を、第１破砕工程１０において、ハンマークラッシャーを用いて平均粒子径が３ｍｍ以下となるように破砕した。次いで、破砕したＢ炭を、乾燥工程２０において、スチームチューブドライヤを用いて、乾燥物３の全水分が１１．２％になるように乾燥させた。続く粉砕工程３０では、乾燥したＢ炭を、ローラーミルを用いて微粉炭４の平均粒子径が１９μｍになるように粉砕した。次いで、粉砕工程３０によって得られた微粉炭４を、第１成型工程４０において成型した。

第１成型工程４０では、成型機として鉛直給排型のブリケットマシンを用いた。用いたブリケットマシンは、図２に示すように一対のロール４１を有しており、そのうち一方のロール４１のみにロールポケットが形成され、もう一方のロール４１は凹凸のない平坦な外周面を有していた。一対のロール４１は、直径が５２０ｍｍ、軸方向長さが２３６ｍｍであった。

ロールポケットの形状は、図３Ａおよび図３Ｂに示すような、平面視が略楕円形のアーモンド形状とした。ロール４１には、寸法の異なる形状Ａおよび形状Ｂの２種類のロールポケットを形成した。表４に、ロールポケットの寸法を示す。

ロール４１の周面には、形状Ａのロールポケットが５２４４個、形状Ｂのロールポケットが１８４個、規則的に分散配置された。ロールポケットの１個当たりの容積は、形状Ａが０．０３５ｃｍ^３であり、形状Ｂが０．００４８ｃｍ^３であった。また、ロール４１の隙間が大きいと、微粉炭４の漏れや圧力分散が生じやすくなるため、ロール４１の隙間ｄは、１ｍｍとした。また、ブリケットマシンは、ロール線圧が１．９ｔ／ｃｍに維持されるように、ロール４１およびスクリュの回転数を調整した。

第１成型工程４０によって得られた第１成型体５の見掛密度を測定したところ、１．０７７ｇ／ｃｍ^３であった。

第１成型工程４０の後、得られた第１成型体５を、第２破砕工程５０にて破砕し、第２破砕物６を得た。第２破砕工程５０では、ハンマークラッシャーを用いた。

次いで、第２破砕物６を、第２成型工程６０において成型し、第２成型体７を得た。第２成型工程６０では、第１成型工程４０で用いたのと同じブリケットマシンを用い、ロール線圧が７ｔ／ｃｍに維持されるように、ロール４１およびスクリュの回転数を調整した。

第２成型工程６０の後、篩工程７０において、第２成型体７から微粉炭を除去し、石炭成型体１００を得た。篩工程７０では、目開き３．３５ｍｍの標準篩を用い、手動で篩分けを行った。篩上の割合は９３．９％であった。これにより、第２成型工程６０が安定して運転されたこと、および高い収率で石炭成型体１００が得られたことが確認できた。

なお、第２破砕工程５０で得られた第２破砕物６の物性を測定したところ、平均粒子径が０．４０ｍｍ、かさ密度（粗）が０．６５ｇ／ｃｍ^３、かさ密度（密）が０．８４ｇ／ｃｍ^３であった。

また、タッピングマシンを使用して、第２破砕物６のタッピングを５００回行うまでのタップ密度の変化を測定した。タップ密度とは、容器（メスシリンダー）に粉体である試料を静かに充填した後、タッピングを行い、密充填したときの見かけかさ密度である。タッピングは、容器を上方に移動させた後、容器を自由落下させることによって行った。タッピングマシンのストロークは２０ｍｍ、タッピングスピードは３５回／ｍｉｎとした。タッピング回数が０回、５回、１０回、２５回、７５回、１００回、２５０回および５００回のそれぞれの時点で試料（第２破砕物６）の容積を（メスシリンダーの目盛りから）記録し、仕込み重量からそれぞれの回数におけるタップ密度を求めた。この結果を、前述した式（１）に当てはめ、第２破砕物６の粉体としての流動性および付着性を評価した。
式（１）：Ｎ／Ｃ＝（１／ａｂ）＋（１／ａ）Ｎ

流動性の評価は、流動性指数ａにより行い、付着性の評価は、付着性指数１／ｂにより行った。タップ密度の測定結果からこれらの指数を求めたところ、流動性指数ａが０．２８、付着性指数１／ｂが５３．４であった。

（実施例２、実施例３、比較例１）
実施例１とはいくつかのパラメータを変更して、実施例１と同様の手順で石炭成型体１００を製造した。変更したパラメータは、乾燥物３の全水分、微粉炭４の平均粒子径および第１成型工程４０のロール線圧である。これらのパラメータを変更したことにより、各種評価結果（第２成型工程６０における収率、第２成型工程６０の運転安定性、第１成型体５の見掛密度、並びに第２破砕物６の平均粒子径、かさ密度、流動性指数ａおよび付着性指数１／ｂ）が変化した、これらの結果を、実施例１での結果と併せて表５に示す。

（考察）
パラメータの変更は、第２成型工程での運転安定性および収率に影響を及ぼすことが分かった。特に、第２成型工程における原料（第２破砕物）の特性に着目すると、ブリケットマシンを用いた場合、原料（第２破砕物）の流動性指数ａが０．２９以下であり、かつ、付着性１／ｂが２０≦１／ｂ≦６０を満たしていると、ブリケットマシンを安定的に高い収率で運転できるといえる。

以上説明したように、本発明の形態によれば、以下の（１）〜（３）に記載する石炭成型体の製造方法が提供される。

（１）鉛直上方から供給された石炭粒子を成型するとともに、成型された石炭成型体１００を鉛直下方側に排出する鉛直給排型の成型機によって成型される石炭成型体の製造方法であって、
前記石炭粒子は、単位重量あたりの初期容積をＶｏ、Ｎ回タッピング時の容積をＶ_Ｎ、かさ減り度をＣ＝（Ｖｏ−Ｖ_Ｎ）／Ｖｏとすると、
式（１）：Ｎ／Ｃ＝（１／ａｂ）＋（１／ａ）Ｎ
において、
条件（１）：ａ≦０．２９
条件（２）：２０≦１／ｂ≦６０
をいずれも満たすことを特徴とする石炭成型体の製造方法。

（２）上記（１）に記載の石炭成型体の製造方法において、
石炭１を破砕する第１破砕工程１０と、
前記第１破砕工程１０で破砕された石炭を乾燥する乾燥工程２０と、
前記乾燥工程２０で乾燥された石炭を粉砕し、微粉炭を得る粉砕工程３０と、
前記微粉炭を成型し、第１成型体５を得る第１成型工程４０と、
前記第１成型体５を破砕し、塊状物を生成する第２破砕工程５０と、
前記塊状物を再度成型し、第２成型体７を生成する第２成型工程６０と、
を有し、
前記塊状物は、前記微粉炭の集合体であって、前記石炭粒子に相当し、
前記第２成型工程６０では、前記鉛直給排型の成型機が適用されること、
を特徴とする石炭成型体の製造方法。

（３）上記（２）に記載の石炭成型体の製造方法において、
前記微粉炭は、平均粒子径が１０〜６０μｍ、全水分が５〜２０ｗｔ％であって、
前記第２成型体７の見掛密度は、１．２〜１．４ｇ／ｃｍ^３であること、
を特徴とする石炭成型体の製造方法。

１石炭
２第１破砕物
３乾燥物
４粉砕物
５第１成型体
６第２破砕物
７第２成型体
１０第１破砕工程
２０乾燥工程
３０粉砕工程
４０第１成型工程
５０第２破砕工程
６０第２成型工程
７０篩工程
１００成型体

Claims

鉛直上方から供給された石炭粒子を一対のロールを用いて成型するとともに、成型された石炭成型体を鉛直下方側に排出する鉛直給排型の成型機によって成型される石炭成型体の製造方法であって、
前記石炭粒子は、単位重量あたりの初期容積をＶｏ、Ｎ回タッピング時の容積をＶＮ、かさ減り度をＣ＝（Ｖｏ−ＶＮ）／Ｖｏとすると、
式（１）：Ｎ／Ｃ＝（１／ａｂ）＋（１／ａ）Ｎ
において、
条件（１）：ａ≦０．２９
条件（２）：２０≦１／ｂ≦６０
をいずれも満たし、
前記成型機はロール回転数およびロールｋＷの変動が設定値に対して±１５％の範囲内で運転されることを特徴とする石炭成型体の製造方法。
請求項１に記載の石炭成型体の製造方法において、
石炭を破砕する第１破砕工程と、
前記第１破砕工程で破砕された石炭を乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程で乾燥された石炭を粉砕し、微粉炭を得る粉砕工程と、
前記微粉炭を成型し、第１成型体を得る第１成型工程と、
前記第１成型体を破砕し、塊状物を生成する第２破砕工程と、
前記塊状物を再度成型し、第２成型体を生成する第２成型工程と、
を有し、
前記塊状物は、前記微粉炭の集合体であって、前記石炭粒子に相当し、
前記第２成型工程では、前記鉛直給排型の成型機が適用されること、
を特徴とする石炭成型体の製造方法。
請求項２に記載の石炭成型体の製造方法において、
前記微粉炭は、平均粒子径が１０〜６０μｍ、全水分が５〜２０ｗｔ％であって、
前記第２成型体の見掛密度は、１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３であること、
を特徴とする石炭成型体の製造方法。