JP7003930B2 - 石炭成型燃料の製造方法および石炭成型燃料 - Google Patents

Description

本発明は、石炭を粉砕後成型した石炭成型燃料の製造方法および石炭成型燃料に関する。

従来、石炭を原料とする燃料を得る技術として、低品位炭を油と混合してスラリーとし、このスラリーを加熱することにより石炭を脱水し、含水量を低下させた後に粉砕及び成型して固体燃料を得る技術が特許文献１に開示されている。特許文献２（ＷＯ２０１５／０９８９３５号公報）には、バインダー等を用いずに石炭のみを原料として石炭粒子を成型して得られる石炭成型燃料とその製造方法が開示されている。

特開２０１１－１１１５２９号公報 ＷＯ２０１５／０９８９３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、石炭を油と混合してスラリーを作製することから、石炭以外の材料が必要となり、このことがコストアップを招いていた。また、成型後の固体燃料をハンドリングする際に固体燃料が崩れない程度の一定の強度が固体燃料に求められるが、特許文献１には固体燃料の強度について記載されていない。

本発明は、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料の製造方法および石炭成型燃料を提供することを目的とする。

本発明の石炭成型燃料の製造方法は、石炭を破砕する破砕工程と、
前記破砕工程で破砕された石炭を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程で乾燥した石炭を粉砕して石炭粒子を得る粉砕工程と、
前記粉砕工程で得られた前記石炭粒子を板状に成型して板状の中間成型体を得る成型工程と、
前記成型工程で得られた前記中間成型体を分断して板状の分断物を得る分断工程と、
前記分断工程で得られた前記板状の分断物を研磨して、研磨体を含む中間研磨体を得る研磨工程と、
前記研磨工程で得られた前記中間研磨体に含まれる粉末を除去する篩工程と、
を有し、
前記粉砕工程で得られる前記石炭粒子の平均粒子径は１０～６０μｍであって、
前記研磨工程で得られ、前記篩工程で前記粉末が除去された前記研磨体を石炭成型燃料とすること
を特徴とする。

また、本発明の石炭成型燃料は、石炭粒子の成型体から得られた石炭成型燃料であって、
前記石炭粒子の平均粒子径が１０～６０μｍであり、
水分が５～２０ｗｔ％、見掛密度が１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３、かさ密度が０．６～０．９であり、かつ、
平滑な成型面が転写された平滑面、および破断面、の２種類の表面を有する第１破断片と、
凹凸を有する成型面が転写された凹凸面、および破断面、の２種類の表面を有する第２破断片と、
前記平滑面、前記凹凸面、および破断面、の３種類の表面を有する第３破断片と、
表面は破断面のみである第４破断片と、
のうちいずれか１種以上の混合物であること
を特徴とする。

本発明の１態様によれば、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料を提供することができる。

本発明の実施形態１による石炭成型燃料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溝の配列パターンの他の例を示す図である。 図１－１に示す分断工程で好適に用いることのできるロールクラッシャの模式図である。 図１－１に示す研磨工程で好適に用いることのできる研磨機の模式図である。 第１破断片の断面を模式的に示す図である。 第２破断片の断面を模式的に示す図である。 第３破断片の断面を模式的に示す図である。 第４破断片の断面を模式的に示す図である。 本発明の実施形態２による石炭成型燃料の製造工程を示す図である。 実施例で製造した研磨体（石炭成型燃料）を示す写真画像である。 実施例で製造した研磨体（石炭成型燃料；写真右）と、研磨工程後、篩工程前の中間研磨体（写真左）を示す写真画像である。 実施例１－１～実施例１－４および比較例１の成型工程で用いたブリケットマシンのロール表面に形成されたロールポケット（形状Ａ）の断面形状を示す図である。 図１－８Ａに示すロールポケット（形状Ａ）の平面形状を示す図である。 実施例１－１～実施例１－４および比較例１において、成型工程で用いたブリケットマシンのロール表面に形成されたロールポケット（形状Ｂ）の断面形状を示す図である。 図１－８Ｃに示すロールポケット（形状Ｂ）の平面形状を示す図である。 実施例１－１～実施例１－４および比較例１において、石炭の自然発熱指数を求めるのに使用した試験装置の構成を示す図である。 実施例１－１～実施例１－４および比較例１における、研磨工程での処理時間と自然発熱指数との関係を示すグラフである。 実施例１－１～実施例１－４および比較例１において、篩工程での収率と自然発熱指数との関係を示すグラフである。 実施形態Ｂ１における改質炭（製品１００）の製造工程を示す図である。 実施形態Ｂ２における改質炭（製品２００）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。 実施例の成型工程で用いたブリケットマシンのロール表面に形成されたロールポケット（形状Ａ）の断面形状を示す図（ａ）と平面形状を示す図（ｂ）である。 実施例の成型工程で用いたブリケットマシンのロール表面に形成されたロールポケット（形状Ｂ）の断面形状を示す図（ａ）と平面形状を示す図（ｂ）である。 実施例における、養生日数と水中浸漬７日目の水分との関係を示す図である。 実施例における、養生日数と水中浸漬前の成型体の厚みとの関係を示す図である。 実施例における、養生日数と水中に７日間浸漬した後の成型体の膨張率との関係を示す図である。 パートＣの発明の一形態に係る改質炭の製造方法を示す図である。 ブリケットマシンの構成を模式的に示す図である。 ロール表面に形成される凹部（ポケット）の形状と、成型された成型体の形状を模式的に示す図である。 実施形態Ｄ１における石炭成型燃料の製造工程を示す図である。 実施形態Ｄ２における石炭成型燃料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コンパクタの模式図である。 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。 実施例および参考例において、石炭の自然発熱指数を求めるのに使用した試験装置の構成を示す図である。 実施例Ｄ１の第２破砕物と、参考例Ｄ１の第２破砕物の積算篩通過率を示す図である。 パートＥの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５－３Ａ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。 パートＦの発明の実施形態Ｆ１による石炭成型燃料の製造工程を示す図である。 図６－１に示す成型工程で用いることのできる回転式成型機の一例の模式図である。 回転式成型機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６－２Ａに示すロールポケットの断面形状を示す図である。 回転式成型機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６－１に示す成型工程で用いることのできる回転式成型機の他の例の模式図である。 図６－１に示す成型工程で用いることのできるピストン式圧縮成型機の一例の模式図である。 パートＦの発明の実施形態Ｆ２による石炭成型燃料の製造工程を示す図である。 実施例Ｆ２および３における引張強度の測定方法を説明する図である。 実施例Ｆ２および３における、成型工程入口温度と引張強度との関係を示すグラフである。 実施例Ｆ２および３における、成型工程入口温度と見掛密度との関係を示すグラフである。 実施例Ｆ５における、全水分と浸漬水分との関係を示すグラフである。 実施形態Ｇにおけるプロセスフローである。 第１成型工程および第２成型工程におけるポケット形状の一例である。 第３成型工程におけるポケット形状の一例である。 自然発熱性を評価する装置の一例である。 かさ密度測定方法を示す図である。 改質炭混合体における大粒改質炭の質量比率とカロリー密度との関係である。 改質炭混合体における大粒改質炭の質量比率と自然発熱性との関係である。

上記に係る発明を以下のパートＡで説明し、その他の発明をパートＢ～パートＧで説明する。説明は、パートごとに独立しているが、そのパートの発明の趣旨に矛盾しない限り、他のパートの開示事項を参照してもよく、また各パートの発明を組み合わせることもできる。符合については、パートごとに異なる部材や要素を示している場合がある。パートＡにおいて、「本発明」はパートＡの発明を意味する。

＜＜パートＡ＞＞
前述のとおり、パートＡに係る発明の石炭成型燃料の製造方法は、石炭を破砕する破砕工程と、
前記破砕工程で破砕された石炭を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程で乾燥した石炭を粉砕して石炭粒子を得る粉砕工程と、
前記粉砕工程で得られた前記石炭粒子を板状に成型して板状の中間成型体を得る成型工程と、
前記成型工程で得られた前記中間成型体を分断して板状の分断物を得る分断工程と、
前記分断工程で得られた前記板状の分断物を研磨して、研磨体を含む中間研磨体を得る研磨工程と、
前記研磨工程で得られた前記中間研磨体に含まれる粉末を除去する篩工程と、
を有し、
前記粉砕工程で得られる前記石炭粒子の平均粒子径は１０～６０μｍであって、
前記研磨工程で得られ、前記篩工程で前記粉末が除去された前記研磨体を石炭成型燃料とすること
を特徴とする。

また、パートＡの発明の石炭成型燃料は、石炭粒子の成型体から得られた石炭成型燃料であって、
前記石炭粒子の平均粒子径が１０～６０μｍであり、
水分が５～２０ｗｔ％、見掛密度が１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３、かさ密度が０．６～０．９であり、かつ、
平滑な成型面が転写された平滑面、および破断面、の２種類の表面を有する第１破断片と、
凹凸を有する成型面が転写された凹凸面、および破断面、の２種類の表面を有する第２破断片と、
前記平滑面、前記凹凸面、および破断面、の３種類の表面を有する第３破断片と、
表面は破断面のみである第４破断片と、
のうちいずれか１種以上の混合物であること
を特徴とする。

パートＡの発明によれば、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料を提供することができる。

［実施形態１］
図１－１を参照すると、本発明の実施形態１による石炭成型燃料の製造工程が示されている。実施形態１では、石炭成型燃料の製造工程は、破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０、成型工程４０、分断工程５０、研磨工程６０および篩工程７０を経て得られた研磨体１００を石炭成型燃料とする。

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。石炭成型燃料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燃料を得ることができる。

破砕工程１０では、ジョークラッシャまたはハンマークラッシャ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２を得る。得られた破砕済みの石炭２は、乾燥工程２０に供給される。破砕工程１０では、後の粉砕工程３０で用いるボールミル等に投入できる大きさまで石炭１が粉砕されればよく、特に限定されないが、破砕済みの石炭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である。ここで、破砕工程１０により破砕された石炭の平均粒子径は、ＪＩＳ Ｍ ８８０１－４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。

乾燥工程２０では、破砕済みの石炭２を、間接乾燥機等の適宜の乾燥機を用いて乾燥させ、乾燥済みの石炭３を得る。得られた乾燥済みの石炭３は、粉砕工程３０に供給される。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。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。

粉砕工程３０では、適宜の粉砕機により乾燥済みの石炭３を粉砕して石炭粒子４を得る。得られた石炭粒子４は、成型工程４０に供給される。粉砕機としては、乾式粉砕または乾燥粉砕方式の粉砕機を好ましく用いることができ、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ル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で得られる石炭粒子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。石炭粒子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、「石炭粒子」とは、粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子４を意味する。

粉砕工程３０において得られる石炭粒子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において微細な石炭粒子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、得られる中間成型体５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ミルでの乾燥能力では破砕された石炭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、十分に乾燥した石炭粒子４を得ている。

成型工程４０では、成型機により石炭粒子４を板状に成型することを含む。成型機は、原料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１－２に、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１－２に示すブリケットマシンは、垂直供給方式のブリケットマシンであり、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の間に原料である石炭粒子４を供給する供給手段４２と、を有する。供給手段４２は、石炭粒子４が供給されるホッパおよびホッパ内の石炭粒子４を下方へ送るスクリュ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、水平方向に間隔をあけて互いに平行に配置されている。また、一対のロール４１は隙間をあけて配置されている。ロール４１の上方からこの隙間に供給された石炭粒子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、石炭粒子４の加圧により形成された板状の成型体および加圧されずにロール４１間から漏れた石炭粒子４などを含む中間成型体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間からの石炭粒子４の漏れや圧力分散が発生しやすくなり、得られる成型体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中間成型体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、ロール４１間に供給された石炭粒子４がロール４１の表面から滑り落ちるのが抑制され、石炭粒子４をロール４１間に良好に保持することができる。また、凹凸を形成することにより、凹部内にも石炭粒子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、得られる成型体の表面形状は、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限定されず、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。

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。溝はロール４１の軸方向に対し平行、直交であってもよいし、傾斜していてもよい。図１－３には、ロール４１の軸方向Ａに平行な複数の溝を配列した例を示す。

分断工程５０では、成型工程４０で得られた中間成型体５を分断して板状の成型体分断物５ａを得る。分断工程５０は、成型工程４０で得られた板状の中間成型体５を石炭成型燃料として使用するのに適当なサイズに分断することを主たる目的とする。したがって、分断工程５０では過度な粉砕および粉化が抑制されるように分断を行う。

分断工程５０においても、上述した破砕工程と同様、適宜の破砕機を用いることができる。その中でも特に、本形態ではロールクラッシャを好ましく用いることができる。ロールクラッシャは、例えば図１－４Ａに示すように、互いに間隔をあけて対向配置された一対のロール５１を有しており、各ロール５１の表面には多数の突起が形成されている。適宜の駆動手段で一対のロール５１を回転させながら、板状の中間成型体５をロール５１の間に供給することで、中間成型体５はロール５１の突起によるせん断力を受け、これによって中間成型体５が分断される。ロールクラッシャは、一対のロール５１が適度な間隔をあけて配置されているため、過度な粉砕および粉化が抑制され、板状の中間成型体５を効率的に分断することができる。

分断工程５０で得られた成型体分断物５ａは研磨工程６０で研磨され、中間研磨体９を得る。中間研磨体９は、研磨工程６０で研磨された研磨体１００および石炭の粉末を含んでいる。中間研磨体９に含まれる石炭の粉末は篩工程７０で除去され、これにより得られた研磨体１００を石炭成型燃料とする。中間研磨体９に含まれる粉末は、成型工程４０において成型されずに成型機を通過した石炭粒子４、分断工程５０によって生じた石炭の微細な欠片および研磨工程６０で生じた研磨粉などを含む。

研磨工程６０は、分断工程５０で分断された成型体分断物５ａを研磨する工程であるが、ここでいう研磨とは、板状の成型体分断物５ａに含まれる低強度（低密度）の成型体の部分を削り落とす処理を意味し、一般的な、表面を平滑にする処理とは異なる。

研磨工程６０で好ましく用いることのできる研磨機は、上記のように成型体分断物５ａに含まれる低強度（低密度）の成型体の部分を削り落とすことができるものであれば特に限定されず、例えば、図１－４Ｂに示すような、外筒６１とロータ６２とを有し、これら外筒６１とロータ６２との間で磨砕を行う磨砕機を研磨機として用いることができる。

ロータ６２は、外筒６１の内側に外筒６１に対して偏心して配置される。外筒６１およびロータ６２は、少なくとも一方が回転され、これにより外筒６１とロータ６２とが相対回転する。効率的な処理のためには外筒６１とロータ６２との相対回転速度が大きいほうが好ましく、大きな相対回転速度を得るためには、外筒６１とロータ６２とは、図１－４Ｂに矢印で示すように互いに反対方向に回転されることが好ましい。また、外筒６１の内面およびロータ６２の外面には、それぞれ多数の突起が形成されている。

上記の研磨機によれば、外筒６１とロータ６２とが偏心して配置されているため、外筒６１とロータ６２とが相対回転することによって両者間で成型体分断物５ａが圧縮され、また、成型体分断物５ａ同士のすりもみ作用が促進される。その結果、成型体分断物５ａに含まれる低強度（低密度）の成型体の部分を比較的選択的に削り落とすことができる。また、外筒６１とロータ６２とが互いに反対方向に回転されるようにすることで、研磨処理の時間を短縮することができる。

研磨工程６０によって得られた中間研磨体９は篩工程７０を経て粉末が除去され、残った研磨体１００を石炭成型燃料として得る。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、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。

得られた研磨体１００の見掛密度１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３であり、かさ密度は０．６～０．９である。研磨体１００の水分は、５～２０ｗｔ％、好ましくは８～１８ｗｔ％、より好ましくは１０～１７ｗｔ％である。この水分は、石炭粒子４の水分に由来するものである。ここで、見掛密度は、ＪＩＳ Ｚ ８８０７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１にて算出した。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、容器に投入する際、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 （式１）

水分は、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－０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。

石炭粒子４由来の水分は成型工程４０において結合材の役割を果たすため、研磨体１００の水分を上記の範囲に調整することにより、別途結合材やバインダー等を添加することなく効率的な成型が可能となる。特に、成型工程４０に用いる石炭粒子４の水分含有量が、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。

本形態では、石炭粒子４の平均粒子径が１０～６０μｍと微細であるため、成型時にブリケットマシンのロールポケットや溝への石炭粒子４の充填率が増加する。これにより中間成型体５の密度が向上し、中間成型体５の強度アップに寄与する。このことは、中間成型体５を開始点として最終的に得られる研磨体１００にも反映され、結果的に、石炭成型燃料として用いられる研磨体１００の強度アップに寄与する。

また、石炭１に含まれる水分を結合材として使用し、好適な水分範囲である５～２０ｗｔ％にするとともに、研磨体１００の密度を規定することにより、さらに好ましくは研磨体１００のサイズおよび重量も規定し、研磨体１００の圧壊強度が極大となる領域に調整することが可能となる、よって、石炭成型燃料として研磨体１００を用いる際に、運搬時の粉化を低減してハンドリング性を向上させることができる。また、粉砕した後に成型することで比表面積も低下し、石炭成型燃料の貯蔵時の発火を低減することができる。さらに、この研磨体１００を得る製造プロセスでは全て公知の機械・装置を用いており、また、熱水等も必要としないため、コスト低減を図ることができる。

上述のとおり本形態ではバインダーを用いずに研磨体１００を得る。石炭粒子４の粒子径と水分、および研磨体１００の密度を上記の範囲に規定することにより、別途バインダーを添加することなく、低コストで研磨体１００の強度を所望の値とすることができる。

密度、特にかさ密度に関し、板状の中間成型体５のかさ密度をＤＡ、研磨体１００のかさ密度をＤＢとしたとき、
ＤＢ／ＤＡ＝１．０～２．３
となるように、成型工程４０および研磨工程６０での処理条件が調整されることが好ましい。中間成型体５と研磨体１００とのかさ密度比をこの範囲とすることで、粉化性、自然発火性が抑制された研磨体１００（石炭成型燃料）のハンドリング性・輸送コスト削減と歩留まりの両立を図ることができる。

ここで、成型工程４０において用いる成型機がスクリュ式の供給手段を有する場合など、成型手段へ原料（本形態では石炭粒子４）を供給する際に、場所によって原料の供給圧力分布にばらつきが生じる。この供給圧力分布のばらつきは中間成型体５の機械的強度に影響を及ぼし、中間成型体５は、その後の分断工程５０によって強度の弱い部分で分断され、さらに次の研磨工程６０によって強度の弱い部分が削り落とされる。したがって、最終的に石炭形成燃料として得られる研磨体１００は、高い機械的強度を有する。

また、成型工程４０で得られた中間成型体５は、その後の分断工程５０および研磨工程６０を経ることによってランダムな形状とされる。しかし、石炭成型燃料は火力発電所にて再度微粉砕されるため、ブリケットのようにすべてが一様な形状である必要はなく、ハンドリング可能な程度の形状を保っていればランダムな形状が混在していてもよい。

しかも、成型工程４０では原料を板状に成型しており、これによって、ブリケットなど一様な形状とする場合に比べて成型圧を低減することができる。成型圧を低減できるということは、より少ないエネルギーで成型することができるということであり、結果的に低コストの石炭成型燃料を得ることができる。一方、ハンドリング中に割れることなく一様な形状を維持しうる強度を有する成型体を得ることも可能である。しかし、そのためには高い成型圧で成型したり原料にバインダーを添加したりすることが必要になり、結果的に石炭成型燃料のコストアップを招く。

以上より、上述した一連の工程を経て石炭成型燃料として得られた研磨体１００は、石炭粒子４の成型体から得られた、以下の第１～第４破断片のうちいずれか１種以上の混合物であるということができる。第１～第４破断片を図１－５Ａ～図１－５Ｄに示す。それらの混合物である研磨体１００の外観は、後述する研磨体２００と同様である（図１－７Ａ参照）。平滑面、凹凸面、破断面については後述する。

第１破断片：図１－５Ａに示すように、平滑な成型面が転写された平滑面１０１および破断面１０３の２種類の表面を有する。
第２破断片：図１－５Ｂに示すように、凹凸を有する成型面が転写された凹凸面１０２および破断面１０３の２種類の表面を有する。
第３破断片：図１－５Ｃに示すように、上記平滑面１０１、上記凹凸面１０２および破断面１０３の３種類の表面を有する。
第４破断片：図１－５Ｄに示すように、表面は破断面１０３のみである。

また、第３破断片は、
平滑面１０１と凹凸面１０２とが互いに対向する第３Ａ破断片と、
平滑面１０１と凹凸面１０２とが同一平面内で隣接し、かつ、その対向面が破断面である第３Ｂ破断片と、
を有していてもよい。この場合、第３Ａ破断片は、平滑面と凹凸面との厚みが４．０～１３．０ｍｍであることが好ましい。

第３Ａ破断片の厚みは、研磨体１００の最大厚みを反映している。厚みがこの範囲を超えると、石炭成型燃料としての機械的強度が確保できなくなるおそれがあり、また、厚みがこの範囲よりも薄いと、成型効率が低下する。この範囲内であれば、バインダーを添加することなく、かつ、成型工程４０における成型圧を過度に高めることなくハンドリング可能な研磨体１００を得ることができる。

また、第１破断片は、
平滑面１０１同士が互いに対向する第１Ａ破断片と、
平滑面１０１の対向面が破断面１０３である第１Ｂ破断片と、
を有していてもよい。この場合、第１Ａ破断片は、平滑面１０１同士の厚みが２～１０ｍｍであることが好ましい。

第１Ａ破断片の厚みは、研磨体１００のうち凹凸が形成されていない成型手段で挟まれた部分の厚み、例えば、成型手段が、表面が平滑な一対のロールを有している場合はそのロールのクリアランスに対応する。厚みがこの範囲を超えると、石炭成型燃料としての機械的強度が確保できなくなるおそれがあり、また、厚みがこの範囲よりも薄いと、成型効率が低下する。この範囲内であれば、バインダーを添加することなく、かつ、成型工程４０における成型圧を過度に高めることなくハンドリング可能な研磨体１００を得ることができる。

上記のことは、成型工程４０を経た後の板状の中間成型体５についてもいうことができる。板状の中間成型体５は、その後のハンドリング等によって割れることがあり、しかも、板状の中間成型体５はその後の工程（分断工程５０）で分断されるため、成型後の形状を維持している必要はないからである。

すなわち、中間成型体５も、上記の第１破断片～第４破断片のうちいずれか１種以上の混合物であるということができる。また、第３破断片が第３Ａ破断片と第３Ｂ破断片とを有していてもよいことや、第１破断片が第１Ａ破断片と第１Ｂ破断片とを有していてもよいことも、研磨体１００と同様である。さらに、上記の破断片が、対向する２つの平滑面を有する場合、これら平滑面同士の厚みは２～１０ｍｍであることが好ましい。

さらに、中間成型体５の水分および見掛密度も研磨体１００と同様であり、中間成型体５の水分は５～２０ｗｔ％、見掛密度は１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３である。ただし、中間成型体５は、その後の研磨工程６０を経ていないため、研磨体１００と比較してかさ密度は小さく、中間成型体５のかさ密度は０．４～０．６ｇ／ｃｍ^３である。

ここで、「平滑面」とは、成型工程４０における成型の際に、成型手段の表面、例えばロールの表面のうち凹凸が形成されていない部位が加圧されることによって成型された面を意味する。「凹凸面」とは、成型工程４０における成型の際に、成型手段の表面、例えばロールの表面のうち凹凸が形成された部分が加圧されることによって成型された面を意味する。「破断面」とは、「平滑面」とも「凹凸面」とも異なる面であって、成型工程４０における成型の際に成型手段の表面と接触しておらず、研磨体１００の割れによって露出した面、あるいはロール端部であって成型圧が掛かっていない面（ロールを通過する石炭粒子４の集合体における、ロールの軸方向両端側の面）、あるいは一旦成型されたロールポケット由来の凸面のうち強度不十分で脱落した面（剥がれた面）を意味する。

［実施形態２］
図１－６を参照すると、本発明の実施形態２による石炭成型燃料の製造工程が示されている。基本的な製造手順は実施形態１と同じであるが、実施形態２は、実施形態１における成型工程４０の後段に第２破砕工程１０ａを設け、さらにその後段に第２成型工程４０ａをも設ける点で実施形態１と異なる。言い換えると、実施形態２では、成型工程は、第１成型工程４０および第２成型工程４０ａを含んでおり、第１成型工程４０と第２成型工程４０ａとの間に、第２破砕工程１０ａをさらに有している。

したがって、実施形態２では、実施形態１と共通の破砕工程および成型工程を、それぞれ第１破砕工程１０および第１成型工程４０として、上記第２破砕工程１０ａおよび第２成型工程４０ａと区別する。また、第１成型工程４０で得られたものを第１中間成型体５とする。

このように成型工程が第１成型工程４０と第２成型工程４０ａとを有している場合、粉砕工程３０で得られた石炭粒子４は、第１成型工程４０において板状に成型され、これによって第１中間成型体５が得られる。第１成型工程４０で得られた第１中間成型体５は、第２破砕工程１０ａにおいて、次工程である第２成型工程４０ａで成型可能な平均粒子径となるように破砕されて第１成型体破砕物６とされ、さらに第１成型体破砕物６は第２成型工程４０ａで板状に成型され、第２中間成型体７を得る。得られた第２中間成型体７は、分断工程５０で分断されて板状の成型体分断物５ａとされる。以降は実施形態１と同様である。

実施形態２における第１中間成型体５の密度は、実施形態１における研磨体１００の密度と比べて低いことが好ましく、見掛密度が１．００ｇ／ｃｍ^３～１．２５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。圧壊強度は１０～８００Ｎであることが好ましい。また、第１成型工程４０に用いる石炭粒子４の水分含有量が、５～２０ｗｔ％であることが好ましく、８～１６ｗｔ％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。

実施形態２の第１成型工程４０では、原料を水平方向に供給する水平供給方式のコンパクタを好ましく用いることができる。コンパクタも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、このロール間に原料を供給することで、原料はロールの回転に伴ってロール間で加圧成型される。ただし、水平供給方式のコンパクタでは、２つのロールが上下に配置される。第１成型工程４０において水平供給方式のコンパクタを用いることで、得られる第１中間成型体５の収率、すなわち成型効率が向上する。

第２破砕工程１０ａでは、破砕機により第１中間成型体５を破砕し、第１成型体破砕物６を得る。破砕機は、第１破砕工程１０で用いたものと同様であってよい。なお、第１成型体破砕物６は、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１成型体破砕物６の最大粒子径は、後述の研磨体２００の粒子径の縦横２辺のうち短いほうの長さ以下であることが好ましい。第１成型体破砕物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１０ａを調整することで、第２成型工程４０ａにおける成型時に、ブリケットマシンにおけるロールポケットへの第１成型体破砕物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中間成型体７は、実施形態１の最終製品（石炭成型燃料）である研磨体１００と比べて優れた品質（圧壊強度および見掛密度）を示す。なお、実施形態２において、第１成型工程４０と第２成型工程４０ａで使用するロールポケットのサイズ（粒子径）は同一でなくてもよい。

第２成型工程４０ａでは、成型機により第１成型体破砕物６を成型して第２中間成型体７を得る。得られた第２中間成型体７は、実施形態１と同様、分断工程５０および研磨工程６０を経て中間研磨体９とされ、この中間研磨体９から粉末を除去することにより得られた研磨体２００を、石炭成型燃料とする。

第２成型工程４０ａで用いられる成型機としては、実施形態１で説明したような垂直供給方式のブリケットマシンを用いることができる。あるいは、第１成型工程４０と同様、水平供給方式のコンパクタを第２成型工程４０ａで用いることもできる。

研磨体２００の粒子径は５～４０ｍｍであることが好ましい。また、研磨体２００の見掛密度は１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３であり、かさ密度は０．６～０．９ｇ／ｃｍ^３である。研磨体２００の重量は０．２～２０ｇであることが好ましい。研磨体２００の水分含有量は５～２０ｗｔ％、好ましくは８～１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０～１７ｗｔ％である。

以上のように、実施形態２では、一度成型した第１中間成型体５を第２破砕工程１０ａで再度破砕し、第２成型工程４０ａにおいて改めて成型する。第１中間成型体５は第１成型工程４０によって既にある程度密度が高められた状態であり、第１成型体破砕物６も同程度の密度を有する。したがって、第１成型体破砕物６を再度成型することで、第１中間成型体５よりもさらに密度を向上させた成型体を含む第２中間成型体７を得ることが可能となる。そのような第２中間成型体７を分断および研磨し、粉末を除去することで、結果的に得られる研磨体２００も密度を向上させたものとなる。実施形態２における成型体分断物５ａ、中間研磨体９、および研磨体２００いずれも、実施形態１の研磨体１００と同様に第１～第４破断片のうちいずれか１種以上の混合物である。

また、破砕された石炭粒子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中間成型体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４０ａにおける成型がスムーズに行われる。これにより、第１中間成型体５よりもさらに密度の高い成型体が得られることとなり、この成型体を分断および研磨して最終的に得られた研磨体２００を石炭成型燃料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た石炭成型燃料を得ることができる。

なお、実施形態１において最終的に得られる研磨体１００および実施形態２において最終的に得られる研磨体２００の水分含有量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、篩工程の後に設けることが好ましい。水分調整工程により、製品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搬送される、篩工程を経た研磨体１００、２００に対し、研磨体１００、２００の水分が好適範囲になるような方法がある。また、篩工程を経た研磨体１００、２００を山立て（山状に堆積させてパイルを形成）後、給水ポンプおよびスプリンクラを含む散水設備によって、山立てした研磨体１００、２００の水分を好適範囲に調整する方法であってもよい。

研磨体１００、２００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。なお、実施形態２においても、実施形態１と同様にバインダーを添加することなく、低コストで研磨体２００の強度を所望の値とすることが可能となっている。

＜パートＡの開示事項のまとめ＞
以上説明したように、本発明の形態によれば、以下の（１）～（４）に記載する石炭成型燃料の製造方法および（５）～（８）に記載する石炭成型燃料が提供される。

（１） 石炭を破砕する破砕工程１０と、
前記破砕工程１０で破砕された石炭２を乾燥させる乾燥工程２０と、
前記乾燥工程２０で乾燥した石炭３を粉砕して石炭粒子４を得る粉砕工程３０と、
前記粉砕工程３０で得られた前記石炭粒子４を板状に成型して板状の中間成型体５を得る成型工程４０と、
前記成型工程４０で得られた前記中間成型体５を分断して板状の分断物５ａを得る分断工程５０と、
前記分断工程５０で得られた前記板状の分断物５ａを研磨して、研磨体１００を含む中間研磨体９を得る研磨工程６０と、
前記研磨工程６０で得られた前記中間研磨体９に含まれる粉末を除去する篩工程７０と、
を有し、
前記粉砕工程３０で得られる前記石炭粒子４の平均粒子径は１０～６０μｍであって、
前記研磨工程６０で得られ、前記篩工程７０で前記粉末が除去された前記研磨体１００を石炭成型燃料とすること
を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。

この製造方法によれば、成型圧を低減することができので、低コストに石炭成型燃料を製造することができる。またハンドリングに適した所望の強度を有する石炭成型燃料を提供することができる。

（２） 上記（１）に記載の石炭成型燃料の製造方法において、
前記分断工程５０ではロールクラッシャを用いて前記中間成型体５を分断すること
を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。

ロールクラッシャを用いると、過度な粉砕および粉化を抑制しながら、より簡便に適当なサイズに分断することができる。

（３） 上記（１）または（２）に記載の石炭成型燃料の製造方法において、
前記研磨工程６０では、外筒６１と、前記外筒６１の内側に前記外筒６１に対して偏心して配置され、前記外筒６１に対して相対回転するロータ６２との間で前記板状の分断物５ａを研磨すること
を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。

上記の構造を有する装置を用いると、より効率的に、短時間で研磨処理することができる。

（４） 上記（１）から（３）のいずれかに記載の石炭成型燃料の製造方法において、
前記板状の中間成型体５のかさ密度をＤＡ、前記研磨体９のかさ密度をＤＢとしたとき、ＤＢ／ＤＡ＝１．１～１．２であること
を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。

かさ密度比をこの範囲とすることで、粉化性、自然発火性といった研磨体（石炭成型燃料）のハンドリング性・輸送コスト削減と、歩留まりとの両立を図ることができる。

（５） 石炭粒子４の成型体から得られた石炭成型燃料であって、
前記石炭粒子４の平均粒子径が１０～６０μｍであり、
水分が５～２０ｗｔ％、見掛密度が１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３、かさ密度が０．６～０．９であり、かつ、
平滑な成型面が転写された平滑面、および破断面、の２種類の表面を有する第１破断片と、
凹凸を有する成型面が転写された凹凸面、および破断面、の２種類の表面を有する第２破断片と、
前記平滑面、前記凹凸面、および破断面、の３種類の表面を有する第３破断片と、
表面は破断面のみである第４破断片と、
のうちいずれか１種以上の混合物であること
を特徴とする石炭成型燃料。

低コストに、所望の強度を有する石炭成型燃料を提供することができる。

（６） 上記（５）に記載の石炭成型燃料において、
前記第３破断片は、
前記平滑面と前記凹凸面とが互いに対向する第３Ａ破断片と、
前記平滑面と前記凹凸面とが同一面内で隣接し、かつ、その対向面は破断面である第３Ｂ破断片と、
を有し、
前記第３Ａ破断片における前記平滑面と前記凹凸面との厚みは４．０～１３．０ｍｍであること
を特徴とする石炭成型燃料。

この特徴を有する石炭成型燃料は、バインダー無しでも、成型圧を過度に高めることなく成型可能で、ハンドリングに有利な強度を有する成型体である。

（７） 上記（５）に記載の石炭成型燃料において、
前記第１破断片は、
前記平滑面同士が互いに対向する第１Ａ破断片と、
前記平滑面の対向面が前記破断面である第１Ｂ破断片と、
を有し、前記第１Ａ破断片における前記平滑面同士の厚みは２～１０ｍｍであること
を特徴とする石炭成型燃料。

この特徴を有する石炭成型燃料は、バインダー無しでも、成型圧を過度に高めることなく成型可能で、ハンドリングに有利な強度を有する成型体である。

（８） 上記（５）から（７）のいずれかに記載の石炭成型燃料において、
ＨＧＩが４０以上であること
を特徴とする石炭成型燃料。

パートＡの記載にかかわる主要な要素の符合の説明は次のとおりである。

１０ 破砕工程（第１破砕工程）
２０ 乾燥工程
３０ 粉砕工程
４０ 成型工程（第１成型工程）
４１ ロール
４２ 供給手段
１０ａ 第２破砕工程
４０ａ 第２成型工程
５０ 分断工程
５１ ロール
６０ 研磨工程
６１ 外筒
６２ ロータ
７０ 篩工程
１００、２００ 研磨体

次にパートＢ～Ｇに異なる発明を開示する。

＜＜パートＢ＞＞
パートＢで開示される発明は、改質炭の養生方法に関する。

特許文献１（特開２０１１－１１１５２９号公報）には、低品位炭を油と混合してスラリーとし、このスラリーを加熱することにより石炭を脱水し、含水量を低下させた後に粉砕・成型して固体燃料を得る技術が開示されている。特許文献２（ＷＯ２０１５／０９８９３５号公報）には、バインダー等を用いずに石炭のみを原料として石炭粒子を成型して得られる石炭成型燃料とその製造方法が開示されている。

しかしながら上記特許文献１（特開２０１１－１１１５２９号公報）にあっては、油と混合してスラリーを作成する必要があり、コストアップを招いていた。また成型後の固体燃料をハンドリングする際に一定以上の強度が求められるが、特許文献１では強度について記載されていない。特許文献２（ＷＯ２０１５／０９８９３５号公報）の石炭成型燃料は、バインダー等を用いる場合に比べてコスト削減はできたものの、製品価値である発熱量は屋外貯蔵時の製品水分に依存することから、貯蔵時の降雨等による吸水量が低下するよう、さらなる改善が求められていた。

パートＢの発明は、浸漬水分が低い改質炭を簡便に製造する方法を提供することを目的とする。

パートＢの主要な開示事項は、次のとおりである。

（１） 改質炭を所定の養生条件で保持する改質炭の養生方法であって、
前記所定の養生条件は、温度－５～４０℃、相対湿度５～９５％で、２００日以上であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

この方法によれば、浸漬水分が低い改質炭を簡便な方法により提供することができる。

（２） 上記（１）に記載の改質炭の養生方法において、
養生前の改質炭の水中浸漬水分をＷ_Ａ、養生後の改質炭の水中浸漬水分をＷ_Ｂとすると、Ｗ_Ｂ／Ｗ_Ａ＝０．７０～０．９０であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

この方法によれば、浸漬水分が低い改質炭を簡便な方法により提供することができる。

（３） 上記（１）または上記（２）に記載の改質炭の養生方法において、
前記改質炭は、石炭粒子を圧縮成型して得られた成型体であって、養生前の改質炭の圧縮方向厚みをＴ_Ａ、養生後の改質炭の圧縮方向厚みをＴ_Ｂとすると、Ｔ_Ｂ／Ｔ_Ａ＝１．０～１．２であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

この方法によれば、養生効果による水中浸漬膨張率の低下が十分であるため好ましい。

（４） 上記（１）ないし上記（３）のいずれか１項に記載の改質炭の養生方法において、
前記改質炭は、石炭粒子を成型して得られ、
前記石炭粒子は、平均粒子径１０～６０μｍ、水分５～２０％であって、
養生前の前記改質炭の見掛密度は１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

上記（１）ないし上記（３）の発明は、上記の特性を有する改質炭に適用することができる。

パートＢの発明によると、浸漬水分が低い改質炭を簡便な方法により提供することができる。以下、パートＢの発明を説明する。

［養生工程］
パートＢの発明は、改質炭を所定の養生条件で保持する改質炭の養生方法に関する。養生条件は、温度－５～４０℃、相対湿度５～９５％で、２００日以上であることが好ましく、温度０～４０℃、雰囲気相対湿度２５～９５％、２００日以上であることがより好ましい。この条件下で改質炭を養生する工程（以下、「養生工程８５」とも記載する。図２－１及び図２－２参照。）を含むことにより、改質炭の吸水が抑制されて水中浸漬水分（単に、「浸漬水分」とも記載する）が養生前に比べて低下し、改質炭の品質が改善する。

養生方法は特に限定されず、上記養生条件を満たす環境下に改質炭を置けばよいが、密閉養生、気乾養生、封緘養生、湿空養生、蒸気養生、およびオートクレーブ養生等が挙げられ、密閉養生が好ましい。これらのうち、２種以上の養生方法を組み合わせてもよい。養生を行っている間、改質炭は静置していることが好ましいが、改質炭が粉化しない程度に振動、攪拌等の外力が加わってもよい。養生を行っている間、改質炭同士が接触していても接触していなくてもよい。

パートＢの発明の養生方法において、養生前の改質炭の水中浸漬水分をＷ_Ａ、養生後の改質炭の水中浸漬水分をＷ_Ｂとすると、Ｗ_Ｂ／Ｗ_Ａ＝０．７０～０．９０であることが好ましい。Ｗ_Ｂ／Ｗ_Ａがこの範囲内にあれば養生による効果が十分であると考えられる。

浸漬水分は、以下の方法により測定することができる。改質炭を水中に浸漬し、浸漬開始から７日間経過した時点で改質炭を回収し、表面に付着した水分をウエス等の布で除去した後、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－２０００（石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて計測して得た全水分を浸漬水分とする。浸漬水分が低いほど貯蔵時の降雨等による吸水量が低下するため、製品価値である発熱量が高くなるので品質の高い改質炭といえる。

パートＢの発明では石炭粒子を成型して改質炭を得ており、したがってパートＢの発明においては成型直後（複数の成型工程を有する場合は最終の成型工程の直後）から１日以内であって、上記養生工程８５に至る前の改質炭（後述の実施形態Ｂ１の成型体５、または実施形態Ｂ２の第２成型体７）を「養生前」と定義する。

改質炭（実施形態Ｂ１の成型体５、または実施形態Ｂ２の第２成型体７）に対して上記養生条件下で養生を行うことにより、養生後の水中浸漬膨張率が養生前の水中浸漬膨張率より低下し、貯蔵中の水分上昇が緩和し、より発熱量の高い改質炭を得ることができる。パートＢの発明の一態様として、養生前の改質炭の水中浸漬膨張率をＥ_Ａ、養生後の水中浸漬膨張率をＥ_Ｂとすると、Ｅ_Ｂ／Ｅ_Ａ＝０．６０～０．８０であるのが好ましい。ここで、水中浸漬膨張率は、下記式（１）：

により算出することができる。

パートＢの発明の一態様として、改質炭（実施形態Ｂ１の成型体５、または実施形態Ｂ２の第２成型体７）は、石炭粒子を圧縮成型して得られた成型炭であって、養生前の圧縮方向厚みをＴ_Ａ、養生後の圧縮方向厚みをＴ_Ｂとすると、Ｔ_Ｂ／Ｔ_Ａ＝１．０～１．２であることが好ましい。本明細書において、「圧縮方向厚み」とは、石炭粒子を圧縮成型する際に圧縮力が加わる方向の厚みのことをいう。養生前後の厚みの比（Ｔ_Ｂ／Ｔ_Ａ）が該範囲内にあると、養生効果による水中浸漬膨張率の低下が十分であるため好ましい。

パートＢの発明の一態様として、改質炭（実施形態Ｂ１の成型体５、または実施形態Ｂ２の第２成型体７）は、石炭粒子を成型して得られ、石炭粒子は、平均粒子径１０～６０μｍ、水分５～２０％であって、養生前の改質炭（実施形態Ｂ１の成型体５、または実施形態Ｂ２の第２成型体７）の見掛密度は１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、１．２５～１．４ｇ／ｃｍ^３であることがより好ましい。石炭粒子がこのような物性を有することにより、水分を結合材として成型炭とすることができ、養生前の改質炭（実施形態Ｂ１の成型体５、または実施形態Ｂ２の第２成型体７）の見掛密度が該範囲内にあると改質炭のハンドリングがしやすい。

［実施形態Ｂ１］
図２－１に、実施形態Ｂ１として改質炭の製造工程の一例を示す。実施形態Ｂ１における製造工程は、破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０、成型工程４０を有し、原料となる石炭１を破砕した後乾燥させ、乾燥させた石炭を粉砕して石炭粒子４を得る。この石炭粒子４を成型することにより得られた成型体５を改質炭とし、この成型体５を、上述の養生工程８５にて養生する。

原料となる石炭１は、好ましくは褐炭および／または亜瀝青炭であり、より好ましくは水分２５ｗｔ％以上の褐炭または亜瀝青炭であり、さらに好ましくは水分３０ｗｔ％以上の褐炭である。原料として用いられるものは石炭１のみであり、バインダーや添加物等は使用されない。バインダー等の添加物の使用はコストアップ要因となるが、本実施形態の成型炭はバインダーを添加せず石炭のみを用いるため、低コストで成型炭を得ることができる。

＜破砕工程＞
破砕工程１０ではこの石炭１をジョークラッシャまたはハンマークラッシャで破砕して破砕済みの石炭２を得、乾燥工程２０に移行する。破砕工程１０では、後の粉砕工程３０で用いるボールミル等に投入できる大きさまでに石炭１が破砕されればよく、特に限定はされないが、破砕済みの石炭２の最大粒子径が、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、平均粒子径が１ｍｍ～２０ｍｍ程度であることが好ましい。なお、石炭の水分量は、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－２０００ （石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて計測できる。また、第１破砕工程１０により破砕された石炭２の平均粒子径は、ＪＩＳＭ８８０１－２００４「５．粒度試験方法」に基づき測定し、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％となる粒子径とする。

＜乾燥工程＞
乾燥工程２０では破砕済みの石炭２を間接乾燥機により乾燥させ、乾燥済みの石炭３を得て粉砕工程３０に移行する。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てもよい。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に乾燥処理可能なスチームチューブドライヤを用いることが好適である。

＜粉砕工程＞
粉砕工程３０では粉砕機により乾燥済みの石炭３の粉砕が行われ、石炭粒子４を得て成型工程４０に移行する。粉砕機は乾式粉砕または乾燥粉砕方式であり、例えば微粉砕が可能で大量処理に適したボールミル、ローラミルが用いられる。乾燥機同様に固体燃料の製造では大量処理が要求されるため、大量処理に適した粉砕機が好適である。この粉砕工程３０において、石炭粒子４の平均粒子径を好ましくは１０～６０μｍ、より好ましくは１０～５０μｍ、さらに好ましくは１０～３０μｍとする。平均径１０μｍ未満に粉砕するには大きな粉砕動力が必要であり、工業プロセスでの製造が困難であることからボールミル粉砕後の平均径は１０μｍ以上が好ましい。本明細書において、粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子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とする。なお、本明細書において、「石炭粒子」と記載したときは、粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子４を意味するものとする。

この粉砕工程３０において石炭粒子４の平均粒子径を上記の範囲とすることにより、成型工程４０において微細な石炭粒子４を成型する際に成型の金型（ロールポケット）への充填率が増大し、後述の成型体５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、ローラミルは粉砕と同時に乾燥をも行えるため、粉砕工程３０においてもボールミル、ローラミルによる乾燥を行ってもよいが、ボールミル、ローラミルでの乾燥能力では不十分であるため、粉砕工程３０の前に乾燥工程２０を設けて必要な乾燥能力を確保するのが好ましい。

＜成型工程＞
成型工程４０では成型機により石炭粒子４を成型し、得られた成型体５を改質炭とする。成型機は、原料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。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２－３に、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２－３に示すブリケットマシンは、垂直供給方式のブリケットマシンであり、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の間に原料である石炭粒子４を供給する供給手段４２と、を有する。供給手段４２は、石炭粒子４が供給されるホッパおよびホッパ内の石炭粒子４を下方へ送るスクリュ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、水平方向に間隔をあけて互いに平行に配置されている。また、一対のロール４１は隙間をあけて配置されている。ロール４１の上方からこの隙間に供給された石炭粒子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、石炭粒子４の加圧により形成された板状の成型体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間からの石炭粒子４の漏れや圧力分散が発生しやすくなり、得られる成型体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成型体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、ロール４１間に供給された石炭粒子４がロール４１の表面から滑り落ちるのが抑制され、石炭粒子４をロール４１間に良好に保持することができる。また、凹凸を形成することにより、凹部内にも石炭粒子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、得られる成型体５の表面形状は、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限定されず、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もよい。

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。

また成型体５の見掛密度は１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３が好ましく、１．２５～１．４ｇ／ｃｍ^３であるのがさらに好ましい。また成型体５の重量は０．２～２０ｇであるのが好ましい。また成型体５の水分は好ましくは５～２０ｗｔ％、より好ましくは８～１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０～１７ｗｔ％である。この水分は石炭粒子４の水分に由来するものである。なお、見掛密度はＪＩＳ Ｚ ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づき測定できる。

石炭粒子４由来の水分は成型工程４０において結合材の役割を果たすため、成型体５の水分を上記の範囲に調整することにより、別途結合材やバインダー等を添加することなく効率的な成型が可能となる。なお、成型工程４０に用いる石炭粒子４の水分含有量が、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。

実施形態Ｂ１では、石炭粒子４の平均粒子径が１０～６０μｍと微細であるため、成型時にブリケットマシンにおけるロールポケットへの充填率が増加する。これにより成型体５の密度が向上し、成型体５の強度アップに寄与する。また、石炭１に含まれる水分を結合材として活用し、好適な水分範囲である５～２０ｗｔ％にするとともに、成型体５の密度を規定することにより、さらに好ましくは成型体５のサイズおよび重量も規定し、成型体５の圧壊強度（ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３の「３．１ 圧壊強度試験方法」に基づき測定できる）が極大となる領域に調整することが可能となる。よって、成型体５を用いる際に、運搬時の粉化を低減してハンドリング性を向上させることができる。また粉砕した後に成型することで比表面積も低下し、貯蔵時の発火を低減することができる。さらに、この成型体５を得る製造プロセスでは全て公知の機械・装置を用いており、また熱水等も必要としないため、コスト低減を図ることができる。

なお、上述のとおり実施形態Ｂ１ではバインダーを用いていない。石炭粒子４の粒子径と水分、及び成型体５の密度を上記の範囲に規定することにより、別途バインダーを添加することなく、低コストで成型体５を得ることができる。

＜養生工程＞
成型工程４０で得られた成型体５につき上述の養生工程８５にて養生を行い、実施形態Ｂ１における養生後の改質炭（以降、製品１００とも記載する）を得る。なお成型工程４０と養生工程８５との間に研磨工程や篩工程等を設けてもよい。

［実施形態Ｂ２］
図２－２に、実施形態Ｂ２として改質炭の製造工程の他の例を示す。基本構成は実施形態Ｂ１と同様であるが、実施形態Ｂ２では実施形態Ｂ１における成型工程４０の後段に第２破砕工程１０ａを設け、さらにその後段に第２成型工程４０ａを設ける点で実施形態Ｂ１と異なる。実施形態Ｂ２における養生前の改質炭は第２成型体７であって、この第２成型体７を養生工程８５にて養生し、養生後の改質炭（以降、製品２００とも記載）を得るものである。

以降、実施形態Ｂ２においては、破砕工程１０、成型工程４０をそれぞれ第１破砕工程１０、第１成型工程４０として区別する。また、第１成型工程４０で得られた成型体５は第１成型体５とする。

＜第１破砕工程、乾燥工程、粉砕工程＞
実施形態Ｂ１の破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０と同様である。

＜第１成型工程＞
第１成型工程４０では粉砕工程３０で得られた石炭粒子４を成型し、第１成型体５を得る。実施形態Ｂ２における第１成型体５の密度は、実施形態Ｂ１における成型体５の密度と比べ低いことが好ましく、見掛密度が１．００ｇ／ｃｍ^３～１．２５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。見掛密度の低い第１成型体５を得る方法としては、例えば、成型機のロール上部の押込スクリュの回転数低下、ロール回転数増加、ロール支持圧（ロール間圧力）の低下、ロールポケット容積増加、ロールギャップ増加などの方法が挙げられ、これらを複合させてもよい。圧壊強度は１０～８００Ｎであることが好ましい。また、第１成型工程４０に用いる石炭粒子４の水分含有量が、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においては、水平供給方式の成型機（例えばコンパクタ）を用いてもよいし、垂直供給方式の成型機（例えばブリケットマシン）を用いてもよい。

＜第２破砕工程＞
第２破砕工程１０ａでは、破砕機により第１成型体５を破砕し、第１成型体破砕物６を得て第２成型工程４０ａに移行する。破砕機は第１破砕工程１０で用いたものと同様である。なお第１成型体破砕物６の平均径は、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１成型体破砕物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辺の短いほうの長さ以下であることが好ましい。第１成型体破砕物６が前記平均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１０ａを調整することで、前記の第２成型工程４０ａの成型時に、ブリケットマシンにおけるロールポケットへ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は実施形態Ｂ１における成型体５と比べ優れた品質（圧壊強度および見掛密度）を示す。なお、実施形態Ｂ２において、第１成型工程４０と第２成型工程４０ａで使用するロールポケットサイズのポケットサイズは同一であっても異なっていてもよい。第１成型体破砕物６の平均粒子径は、上述の石炭２と同様の方法で測定できる。

＜第２成型工程＞
第２成型工程４０ａでは、成型機により第１成型体破砕物６を成型して第２成型体７を得る。第２成型工程４０ａは、上述の実施態様１で記載した成型工程４０と同様に行うことができる。

第２成型工程４０ａにおいては、垂直供給方式の成型機（例えばブリケットマシン）を用いる。

第２成型体７の粒子径は５～４０ｍｍであるのが好ましい。また第２成型体７の見掛密度は１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３である。また第２成型体７の重量は０．２～２０ｇであるのが好ましい。第２成型体７の水分含有量は好ましくは５～２０ｗｔ％、より好ましくは８～１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０～１７ｗｔ％である。

実施形態Ｂ２では、一度成型した第１成型体５を第２破砕工程１０ａで再度破砕し、改めて第２成型工程４０ａにおいて成型する。第１成型体５は第１成型工程４０によって既にある程度密度が高められた状態であり、第１成型体破砕物６も同程度の密度を有する。したがって、第１成型体破砕物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を得ることができる。

また、粉砕された石炭粒子４の平均粒子径は１０～６０μｍであり、そのままでは成型機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６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成型機内での流動性が向上しており、第２成型工程４０ａにおける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が得られることとなり、貯蔵・運搬時の粉化がさらに低減され、第２成型体７及び製品２００のハンドリング性を向上させることができる。

＜養生工程＞
第２成型工程４０ａで得られた第２成型体７（養生前の改質炭）を上述の養生工程８５にて養生を行い、実施形態Ｂ２における製品２００（養生後の改質炭）を得る。なお第２成型工程４０ａと養生工程８５との間に研磨工程や篩工程を設けてもよい。研磨や篩にかけることにより、第２成型体７のうち相対的に低強度の部分を削り落とし、相対的に高強度な部分を残すことで、強度を向上させるものである。なお篩工程では、例えば篩目はロールポケットの縦寸法と横寸法の平均寸法の半分程度の目開きの篩を用いてもよい。

パートＢの発明では、上記のように得られた改質炭にさらに養生工程を施すことにより、浸漬水分が低下して強度が増加し、ハンドリング性がより向上した石炭成型燃料を提供することができる。

<水分調整工程＞
なお、実施形態Ｂ１および実施形態Ｂ２においてそれぞれ得られる、成型体５および第２成型体７の水分含有量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、成型工程４０（または第２成型工程４０ａ）と養生工程８５の間であってもよいし、養生工程８５の後であってもよい。水分調整工程により、製品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、例えば実施形態Ｂ１の成型工程４０（または実施形態Ｂ２の第２成型工程４０ａ）の後に、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で構成される散水設備を配し、ベルトコンベアによって搬送される成型体５（または第２成型体７）に対し、成型体５（または第２成型体７）の水分が好適範囲になるように散水する方法がある。また、成型体５（または第２成型体７）を山立て（山状に堆積させてパイルを形成）後、給水ポンプおよびスプリンクラによって構成される散水設備によって山立てした成型体の水分を好適範囲になるように調整する方法であってもよい。加えて、成型体５（または第２成型体７）を水中浸漬することで水分を調整してもよい。

パートＢの記載にかかわる主要な要素の符合の説明は次のとおりである。
１ 石炭
２ 破砕済みの石炭
３ 乾燥済みの石炭
４ 石炭粒子
５ 成型体（第１成型体）
６ 第１成型体破砕物
７ 第２成型体
１０ 破砕工程（第１破砕工程）
２０ 乾燥工程
３０ 粉砕工程
４０ 成型工程（第１成型工程）
１０ａ 第２破砕工程
４０ａ 第２成型工程
８５ 養生工程
１００ 製品
２００ 製品

＜＜パートＣ＞＞
パートＣで開示される発明は、改質炭の養生方法に関する。

従来、石炭を粉砕・成型して固体燃料を得ることが行われており、例えば特許文献２（ＷＯ２０１５／０９８９３５）には、ボールミル等で石炭を粉砕して得た石炭粒子４を成型機で成型して固形燃料（石炭成型燃料）を製造する方法が開示されている。

ところで、石炭成型燃料は、屋外にて輸送・貯蔵されることが想定され、降雨や散水等に晒されるため、発熱量は石炭成型燃料の吸水性等に左右される。よって、石炭成型燃料の価値を高めるためには吸水性の定量的な指標である水中浸漬水分が低減されていることが望ましい。特許文献２（ＷＯ２０１５／０９８９３５）では、一連の工程で石炭成型燃料を製造したのちに水中浸漬水分の低減を目的とした養生工程を実施することについては何ら言及されていない。

パートＣの発明は、水中浸漬水分の低減に寄与する改質炭の養生方法を提供することを目的とする。

パートＣの主要な開示事項は、次のとおりである。

（１） 改質炭を所定の養生条件で保持する改質炭の養生方法であって、
前記所定の養生条件は、温度６０～１２０℃、１５～６０分であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

この方法によれば、水中浸漬水分が低下した石炭成型燃料を提供することができる。

（２） 上記（１）に記載の改質炭の養生方法において、
養生前の水中浸漬水分をＷ_Ａ、養生後の水中浸漬水分をＷ_Ｂとすると、Ｗ_Ｂ／Ｗ_Ａ＝０．６０～０．９５であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

この方法によれば、水中浸漬水分が低下した石炭成型燃料を提供することができる。

（３） 上記（１）または上記（２）に記載の改質炭の養生方法において、
養生前の水中浸漬膨張率をＥ_Ａ、養生後の水中浸漬膨張率をＥ_Ｂとすると、Ｅ_Ｂ／Ｅ_Ａ＝０．６０～０．９９であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

この方法によれば、養生効果による水中浸漬膨張率の低下が十分であるため好ましい。

（４） 上記（１）ないし上記（３）のいずれか１項に記載の改質炭の養生方法において、
前記改質炭は、石炭粒子を圧縮成型して得られた成型炭であって、養生前の圧縮方向厚みをＴＡ、養生後の圧縮方向厚みをＴＢとすると、ＴＢ／ＴＡ＝１．０００～１．０２５であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

この方法によれば、養生効果による水中浸漬膨張率の低下が十分であるため好ましい。

（５） 上記（１）ないし上記（４）のいずれか１項に記載の改質炭の養生方法において、
前記改質炭は、石炭粒子を成型して得られ、
前記石炭粒子は、平均粒子径１０～６０μｍ、水分５～２０％であって、
養生前の前記改質炭の見掛け密度は１．２０～１．４０ｇ／ｃｍ^３であること
を特徴とする改質炭の養生方法。

上記（１）ないし上記（４）の発明は、上記の特性を有する改質炭に適用することができる。

（語句の説明）
本明細書において、「ａ～ｂ」と表記した場合、その範囲はａ以上ｂ以下であることを意図する。

以下、パートＣの発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図３－１は、パートＣの発明の一形態に係る改質炭の製造方法を示す図である。図３－１に示すように、この例の改質炭の製造方法は、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１０ａ、第２成型工程４０ａ、篩工程７０、および加熱養生工程８５を有している。

以下、それぞれの工程について、順に説明する。なお、図３－１では、各工程はブロックとして示され、各ブロックに向けて引かれた矢印の付近に「１」、「２」のように符号を付している。これらの符号は、それぞれの時点における所定状態の石炭を示している。以下、石炭をこれらの符号を用いて説明するが、特に必要の無い場合には符号を用いずに説明するものとする。

（第１破砕工程：１０）
破砕工程１０は、供給された原料としての石炭１を破砕する工程である。破砕には、ジョークラッシャまたはハンマークラッシャを利用可能である。この工程における破砕の程度は、石炭の最大粒子径が好ましくは７０ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下、さらに好ましくは平均粒子径が１ｍｍ～２０ｍｍ程度となるようなものであってもよい。

原料である石炭は、褐炭および／または亜瀝青炭である。具体的には、全水分２５ｗｔ％以上の褐炭または亜瀝青炭であってもよいし、全水分３０ｗｔ％以上の褐炭であってもよい。

石炭の全水分は、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－２０００ （石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて計測可能である。石炭の平均粒子径は、ＪＩＳＭ８８０１－２００４「５．粒度試験方法」に基づき測定し、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％となる粒子径を求めることで決定可能である。

なお、石炭１に関し、原料として用いられるものは石炭のみであり、バインダーや添加物等は使用されないことが一形態において好ましい。

（乾燥工程：２０）
乾燥工程２０は、上記工程を経た石炭２を乾燥させる工程である。乾燥は、間接乾燥機を用いて実施されるものであってもよい。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利用可能である。送風乾燥機を用いてもよい。

（粉砕工程：３０）
粉砕工程３０は、上記工程を経た石炭３を粉砕機で粉砕する工程である。粉砕機としては、乾式粉砕または乾燥粉砕方式のいずれもあってもよい。ボールミルやローラミルを利用するものであってもよい。粉砕の程度は、平均粒子径を好ましくは１０～６０μｍ、より好ましくは１０～５０μｍ、さらに好ましくは１０～３０μｍとするようなものであってもよい。平均粒子径が１０μｍ未満となるような粉砕を実施してもよいが、この場合、粉砕に大きな粉砕動力が必要であり工業プロセスでの製造が困難となる傾向がある。よって、ボールミル等を用いた平均粒子径１０μｍ以上の粉砕がプロセスの容易性や効率性等の観点から好ましい。

なお、粉砕された石炭の平均粒子径については、ＪＩＳ Ｍ ８８０１－２００４「５．粒度試験方法」に基づき測定し、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。粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子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ある。本明細書において、「石炭粒子４」と記載したときは、粉砕工程３０により粉砕された石炭４の粒子を意味するものとする。

石炭粒子４は、次いで金型で成型されることとなる（詳細後述）。石炭粒子４の平均粒子径が上述したような範囲となっていることは、金型のロールポケットへの充填率を高めることができる点で有利である。これにより、成型される成型体の密度が向上し、強度の増加を図りやすいものとなる。

ボールミルやローラミルの利点について付言すれば、これらは、粉砕と同時に乾燥も実施できるという点で有利である。もっとも、本実施形態では、これらによる乾燥能力を補うために、粉砕工程３０の前に、別途、乾燥工程２０を設けている。

（第１成型工程：４０）
本実施形態の製造方法は２つの成型工程を含んでいる。１つ目である第１成型工程４０は、上記工程を経た石炭４を成型機で成型する工程である。

成型機は、原料を加圧成型する成型手段および成型手段へ原料を供給する供給手段を備えるものであり、具体的には、図３－２のようなブリケットマシンを利用してもよい。このブリケットマシンは垂直供給方式のものであり、原料供給部４０Ｂと、その下方の成型部４０Ａとを備えている。

原料供給部４０Ｂは、一例で、ホッパ４２とその内部に配置されたスクリュフィーダ等（不図示）を有している。ホッパ４２に石炭粒子４が供給され、スクリュフィーダを回転駆動させることで、ホッパ４２内の石炭粒子４が下方へと送られて、ホッパ４２の下端部から排出されその下方の成型部４０Ａに供給されるようになっている。

成型部４０Ａは、一例で、一対のロール４１と、その駆動手段等を有している。限定されるものではないが、各ロール４１は、水平方向に延びた回転軸を中心として回転するように構成されていてもよい。回転軸は、水平方向に間隔をあけ、互いに略平行に配置されている。ロール４１は、円筒を横向きにしたような形状である。直径が２５０ｍｍ、軸方向長さが５０ｍｍ程度のものを用いてもよい。二本のロール４１は、石炭粒子４が圧縮されながら通過する程度の隙間をあけて互いに平行に配置されている。ロール４１どうしの間にホッパ４２からの石炭粒子４を供給し、回転させることで、石炭粒子４が成型されて成型体５が得られる。

成型体５の形状は、ロール４１の表面に形成する凹部等（詳細下記）の形状に依存するものであるが、一例で板状であってもよい。

ロール４１間の隙間は、広すぎるとロール間からの石炭粒子４の漏れや圧力分散が発生しやすくなる。これらは、成型体の密度低下および強度低下、および収率低下につながりうる。よって、本実施形態では、ロール間の隙間は３ｍｍ以下であることが一例として好ましい。これによれば、十分な強度が確保された板状の成型体を得ることができる。

一対のロール４１のうち少なくとも一方の表面には、凹凸が形成されていることも好ましい。これにより、ロール間に供給された石炭粒子４がロールの表面から滑り落ちるのが防止される。その結果、石炭粒子４をロール間に良好に保持することが可能となる。凹凸が形成されている場合、凹部内にも石炭粒子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、成型体の形状は、当然ながら、ロール表面の凹部形状が転写される。ロールの表面の凹部形状は特に限定されず、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。凹部だけでなく凹凸状としてもよい。

成型体５の具体的な形状の一例としては、図３－３（ｂ）のような略楕円体であってもよい。成型のために、ロール４１の表面に、上記成型体５を半割したような形状の凹部が設けられていてもよい（図３－３（ａ）参照）。凹部はロール表面に複数並んで形成されていてもよい。

２つのロール間の隙間は１．０ｍｍ程度であってもよい。ロール線圧は、０．５～５ｔ／ｃｍに維持してもよい。後述する成型体５の物性が好適範囲となるようにロールおよびスクリュフィーダの回転数が調整されるものであってもよい。

（成型体５の物性の一例）
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、圧壊強度は１０～８００Ｎであることが好ましい。また、成型体５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。この全水分は石炭粒子４の全水分に由来するものである。見掛密度はＪＩＳ Ｚ ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づき測定できる。

石炭粒子４由来の全水分は成型工程において結合材の役割を果たす。よって、成型体の全水分を上記の範囲に調整することにより、別途結合材やバインダー等を添加することなく効率的な成型が可能となる。

（石炭粒子４の物性の一例）
石炭粒子４（石炭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。上記実施形態では、一例で石炭粒子４の粒子径が１０～６０μｍと微細である。よって、成型時にブリケットマシンにおけるロールポケットへの充填率が増加する。

石炭１に含まれる水分を結合材として活用し、好適な全水分の範囲である５～２０ｗｔ％にするとともに、成型体５の密度を規定することにより、成型体７の圧壊強度が極大となる領域に調整することが可能となる。圧壊強度は、例えばＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３の「３．１ 圧壊強度試験方法」に基づき測定できる。

（第２破砕工程：１０ａ）
第２破砕工程１０ａは、上記工程で得た成型体５を再び粉砕する工程である。破砕機としては、第１破砕工程１０で用いたものと同様のものを利用してもよい。

ここでの粉砕の程度は、一例で、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となる程度であってもよい。

（第２成型工程：４０ａ）
第２の成型工程４０ａでは、一例で、第１成型工程４０と同様の成型機を用いて成型を実施するものであってもよい。この第２成型工程４０ａにより得られる成型体７の物性の一例を以下に示す。

（成型体７の物性の一例）
成型体７の見掛密度は、一例で、１．２０～１．４ｇ／ｃｍ^３が好ましく、１．２５～１．４ｇ／ｃｍ^３がさらに好ましい。見掛密度は、上記成型体５と同様にＪＩＳ Ｚ ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づき測定できる。

成型体７の１つ当りの重量は、０．２～２０ｇが好ましい。成型体７の全水分は、好ましくは５～２０ｗｔ％、より好ましくは８～１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０～１７ｗｔ％である。

（篩工程：７０）
篩工程７０は、上記工程を経た石炭の成型体７を篩にかける工程である。篩作業は、例えば、目開き２．０～５．０ｍｍ程度の篩を用いるものであってもよい。

（加熱養生工程：８５）
加熱養生工程８５は、上記工程で篩の上に残った石炭８（成型体）を所定条件下で養生する工程である。

養生条件としては、石炭を、例えば６０～１２０℃、好ましくは８０～１２０℃の温度範囲で加熱する。加熱時間は、例えば１５～６０分、好ましくは１５～５５分であることが好ましい。石炭は、密封状態で処理されてもよいし、開放状態で処理されてもよい。

パートＣの記載にかかわる主要な要素の符合の説明は次のとおりである。

４０Ａ 成型部
４０Ｂ 原料供給部
４１ ロール
４２ ホッパ

＜＜パートＤ＞＞
パートＤで開示される発明は、石炭を粉砕後成型する石炭成型燃料の製造方法に関する。

特許文献１（特開２０１１－１１１５２９号公報）には、低品位炭を油と混合してスラリーとし、このスラリーを加熱することにより石炭を脱水し、含水量を低下させた後に粉砕・成型して固体燃料を得る技術が開示されている。特許文献２（ＷＯ２０１５／０９８９３５号公報）には、バインダー等を用いずに石炭のみを原料として石炭粒子を成型して得られる石炭成型燃料とその製造方法が開示されている。

しかしながら上記特許文献１にあっては、油と混合してスラリーを作成する必要があり、コストアップを招いていた。また成型後の固体燃料をハンドリングする際に一定以上の強度が求められるが、特許文献１では強度について記載されていない。特許文献２の石炭成型燃料については、コスト削減および製造効率の向上の観点からさらなる改善が求められていた。

パートＤの発明は上記問題を解決するためになされたものであり、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料を提供することを目的とする。

パートＤの主要な開示事項は、次のとおりである。

（１） 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、平均粒子径１０～６０μｍの石炭粒子を得る粉砕工程と、
水分含有量が５～２０ｗｔ％の前記石炭粒子を成型し、第１成型体を得る第１成型工程と、
前記第１成型体を破砕して第２破砕物を生成する第２破砕工程と、
前記第２破砕物を再度成型して、見掛密度１．２～１．４ｇ/ｃｍ^３の第２成型体を生成する第２成型工程と、
を有する石炭成型燃料の製造方法であって、
前記第１成型工程では、水平供給型の成型機が用いられること
を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。

この方法は、成型効率がよく、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料を提供できる。

（２） 上記（１）に記載の石炭成型燃料の製造方法であって、
前記粉砕工程で得られた前記石炭粒子の一部を、前記第１成型工程を経由せずに前記第２破砕工程へ供給し、
前記第２破砕工程では、前記第１成型体と、前記石炭粒子の一部を混合して破砕すること
を特徴とする、石炭成型燃料の製造方法。

この方法によれば、製造工程におけるエネルギーおよびコストをさらに低減することができる。

パートＤの発明によると、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料を提供できる。以下、パートＤの発明を説明する。

［実施形態Ｄ１］
図４－１に、パートＤの発明の実施形態Ｄ１として、石炭成型燃料の製造工程の一例を示す。実施形態Ｄ１における製造工程は、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１０ａ、および第２成型工程４０ａを有し、第１成型工程４０において水平供給型の成型機（一例としてコンパクタ４００）を用いる。図４－１に示すように、第２成型工程４０ａの後にさらに篩工程７０を有してもよい。なお、以下の説明では、コンパクタ４００を用いる場合を記載するが、第１成型工程で用いられる水平供給型の成型機はこれに限定されない。

実施形態Ｄ１の石炭成型燃料の製造方法は、以下のとおりである。原料となる石炭１を第１破砕工程１０により破砕して第１破砕物２を得た後、乾燥工程２０により乾燥させ、乾燥させた石炭３を粉砕工程３０により粉砕して石炭粒子４を得る。続いて、この石炭粒子４を第１成型工程４０においてコンパクタ４００により成型することにより第１成型体５を得る。さらに、第１成型体５を第２破砕工程１０ａにより破砕して第２破砕物６を得、これを第２成型工程４０ａにより成型して第２成型体７を得る。さらに篩工程７０を経て、粒径の小さい微粉炭を除いた成型体１００を得てもよい。第２成型体７または成型体１００を石炭成型燃料とすることができる。

原料となる石炭１は、好ましくは褐炭および／または亜瀝青炭であり、より好ましくは水分２５ｗｔ％以上の褐炭または亜瀝青炭であり、さらに好ましくは水分３０ｗｔ％以上の褐炭である。原料として用いられるものは石炭１のみであり、バインダーや添加物等は使用されない。バインダー等の添加物の使用はコストアップ要因となるが、パートＤの発明の石炭成型燃料はバインダーを添加せず石炭のみを用いるため、低コストで所望の強度を得ることができる。破砕工程１０ではこの石炭１をジョークラッシャまたはハンマークラッシャで破砕して第１破砕物２を得、乾燥工程２０に移行する。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に投入できる大きさまでに石炭１が破砕されればよく、特に限定はされないが、破砕済みの石炭２の最大粒子径が、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、平均粒子径が１ｍｍ～２０ｍｍ程度であることが好ましい。なお、石炭の水分量は、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－２０００（石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて計測できる。また、破砕された石炭（第１破砕物２）の平均粒子径は、ＪＩＳ Ｍ ８８０１－２００４「５．粒度試験方法」に基づき測定し、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％となる粒子径とする。

乾燥工程２０では第１破砕物２を好ましくは間接乾燥機により乾燥させ、乾燥済みの石炭３を得て粉砕工程３０に移行する。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てもよい。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に乾燥処理可能なスチームチューブドライヤを用いることが好適である。

粉砕工程３０では粉砕機により乾燥済みの石炭３の粉砕が行われ、石炭粒子４を得て第１成型工程４０に移行する。粉砕機は乾式粉砕または乾燥粉砕方式であり、例えば微粉砕が可能で大量処理に適したボールミル、ローラミルが用いられる。乾燥機同様に固体燃料の製造では大量処理が要求されるため、大量処理に適した粉砕機が好適である。この粉砕工程３０において、石炭粒子４の平均粒子径を好ましくは１０～６０μｍ、より好ましくは１０～５０μｍ、さらに好ましくは１０～３０μｍとする。本明細書において、粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子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とする。平均径１０μｍ未満に粉砕するには大きな粉砕動力が必要であり、工業プロセスでの製造が困難であることからボールミル粉砕後の平均径は１０μｍ以上が好ましい。なお、本明細書において、「石炭粒子」と記載したときは、粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子４（後述する実施形態Ｄ２においては、石炭粒子４－１および４－２）を意味するものとする。

この粉砕工程３０において石炭粒子４の平均粒子径を上記の範囲とすることにより、成型工程４０において微細な石炭粒子４を成型する際に成型の金型（ロールポケット）への充填率が増大し、後述の第２成型体７または成型体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、ローラミルは粉砕と同時に乾燥をも行えるため、粉砕工程３０においてもボールミル、ローラミルによる乾燥を行ってもよいが、ボールミル、ローラミルでの乾燥能力では不十分であるため、粉砕工程３０の前に乾燥工程２０を設けて必要な乾燥能力を確保するのが好ましい。

第１成型工程４０では成型機としてコンパクタ４００を用いて石炭粒子４を成型し、第１成型体５を得る。コンパクタ４００は、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。コンパクタ４００としては、原料を水平方向に供給する水平供給方式が好ましく、水平供給方式のローラコンパクタがより好ましい。図４－３に、第１成型工程４０において好適に用いることのできるローラコンパクタの模式図の一例を示す。図４－３に示すコンパクタ４００は、水平供給方式であり、成型手段である一対のロール４１と、一対のロール４１の間に原料である石炭粒子４を供給する供給手段４２と、を有する。２つのロールは上下に配置され、供給手段４２は、原料の供給口（ホッパ等）４３と石炭粒子４を水平方向に送るスクリュ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、水平方向に間隔をあけて互いに平行に配置されている。また、一対のロール４１は隙間をあけて配置されている。水平方向からロール４１のロール間の隙間に供給された石炭粒子４をロール４１の回転駆動によって加圧しながら水平方向へ送ることで石炭粒子４の加圧により形成された板状の第１成型体５が得られる。第１成型工程４０において水平供給方式のコンパクタ４００を用いることで、微細な石炭粒子４がこぼれにくく、ロールの隙間に石炭粒子４を効率的に供給することができ、成型効率が向上する。

垂直給排方式の成型機では、上方から供給される粉体をロールで加圧した後下方に排出するため、ロールに噛み込まれた空気が上方に逃げて粉体の供給が不連続となり、成型効率が低下するおそれがある。これに対し水平給排方式の成型機ではロールに噛み込まれた空気はロール上方に逃げるのみであり粉体側に逆流することがない。したがって第１成型工程４０では水平給排方式のするコンパクタを用いることで、垂直供給方式の成型機に比べて成型効率を高めることができる。

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間からの石炭粒子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成型体を得ることができる。コンパクタ４００のロール４１間の線圧は、特に限定されないが、０．５～３ｔ／ｃｍであるのが好ましい。

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、ロール４１間に供給された石炭粒子４がロール４１の表面から滑り落ちるのが抑制され、石炭粒子４をロール４１間に良好に保持することができる。また、凹凸を形成することにより、凹部内にも石炭粒子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限定されず、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。

第１成型体５のサイズは縦横高さの最大長が５～４０ｍｍであるのが好ましい。また第１成型体５の見掛密度は１．００ｇ／ｃｍ^３～１．２５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。見掛密度はＪＩＳ Ｚ ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づき測定できる。また第１成型体５の水分は５～２０ｗｔ％、好ましくは８～１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０～１７ｗｔ％である。この水分は石炭粒子４の水分に由来するものである。

石炭粒子４由来の水分は第１成型工程４０において結合材の役割を果たすため、第１成型体５の水分を上記の範囲に調整することにより、別途結合材やバインダー等を添加することなく効率的な成型が可能となる。なお、第１成型工程４０に用いる石炭粒子４の水分含有量が、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。また、第１成型体５の圧壊強度（ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３の「３．１ 圧壊強度試験方法」に基づき測定できる）。

石炭粒子４の粒子径が１０～６０μｍと微細であるため、第１成型工程におけるコンパクタ４００のロールポケットまたは溝への充填率が増加する。これにより第１成型体５の密度が向上し、第１成型体５の強度アップに寄与する。また、石炭１に含まれる水分を結合材として活用し、石炭粒子４の水分含有量を好ましくは５～２０ｗｔ％にすると第１成型体５の圧壊強度が極大となる領域に調整することができる。

続いて、第２破砕工程１０ａでは、破砕機により第１成型体５を破砕し、第２破砕物６を得て第２成型工程４０ａに移行する。なお、第１成型工程４０により、第１成型体５とともに加圧されずにロール間から漏れた石炭粒子４も得られるが、第２破砕工程１０ａでは、この第１成型体と漏れた石炭粒子４との混合物を破砕してもよい。破砕機は第１破砕工程１０で用いたものと同様であってもよい。第２破砕物６は、平均径が好ましくは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辺の短いほうの長さ以下であることが好ましい。第２破砕物６が前記平均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１０ａを調整することで、第２成型体７の成型時に、ブリケットマシン等の成型機におけるロールポケットへの充填率を向上させことができる。

第２成型工程４０ａ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を得る。成型機は、原料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。第２成型工程４０ａで用いる成型機としては、例えばブリケットマシンまたはコンパクタを用いることが好ましく、ブリケットマシンを用いることがより好ましい。第２成型工程４０ａにおいて、ブリケットマシンを用いることにより経済性に優れる。また、第２成型工程４０ａで用いる成型機は垂直供給方式であっても水平供給方式であってもよく、垂直供給方式であるのが好ましい。なお、第１成型工程４０で用いる成型機と第２成型工程４０ａで使用する成型機の、種類およびロールポケット等のサイズは、同一であっても異なっていてもよい。

図４－４に、第２成型工程４０ａにおいて好適に用いることのできるブリケットマシン６００の模式図を示す。図４－４に示すブリケットマシン６００は、垂直供給方式であり、成型手段である一対のロール６１と、一対のロール６１の上方に配置されて、一対のロール６１の間に原料である第２破砕物６を供給する供給手段６２と、を有する。供給手段６２は、第２破砕物６が供給されるホッパおよびホッパ内の第２破砕物６を下方へ送るスクリュフィーダ等を有している。一対のロール６１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、水平方向に間隔をあけて互いに平行に配置されている。また、一対のロール６１は隙間をあけて配置されている。ロール６１の上方からこの隙間に供給された第２破砕物６を、ロール６１の回転駆動によって加圧しながら下方へ送ることで、第２破砕物６の加圧により形成された板状の第２成型体７が得られる。

ブリケットマシン６００の一対のロール６１は、上述の第１成型工程４０におけるコンパクタ４００中のロール４１と同様であってよく、ロールポケットおよび／または溝により凹凸が形成されているのが好ましい。ブリケットマシン６００のロール６１間の線圧は、特に限定されないが、５～１０ｔ／ｃｍであるのが好ましい。

第２成型体７の粒子径は５～４０ｍｍであるのが好ましい。また第２成型体７の見掛密度は１．２～１．４ｇ／ｃｍ^３であるのが好ましい。第２成型体７の水分含有量は好ましくは５～２０ｗｔ％、より好ましくは８～１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０～１７ｗｔ％である。

上記のとおり、本実施形態では、一度成型した第１成型体５を第２破砕工程１０ａで再度破砕し、改めて第２成型工程４０ａにおいて成型する。第１成型体５は第１成型工程４０によって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１成型体破砕物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、粉砕された石炭粒子４の平均粒子径は１０～６０μｍであり、そのままでは成型機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６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成型機内での流動性が向上しており、第２成型工程４０ａにおける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が得られることとなり、この第２成型体７を石炭成型燃料とすることによって、貯蔵・運搬時の粉化が低減され、ハンドリング性を向上させた石炭成型燃料を得ることができる。

なお、上述のとおり本実施形態ではバインダーを用いていない。石炭粒子４の粒子径と水分、及び第２成型体の密度を上記の範囲に規定することにより、別途バインダーを添加することなく、低コストで第２成型体の強度を所望の値とすることができるものである。また、本実施形態の製造方法においては、粉砕した後に成型することで比表面積も低下し、貯蔵時の発火を低減することができる。さらに、第２成型体を得るまでの製造プロセスでは全て公知の機械・装置を用いており、また熱水等も必要としないため、コスト低減を図ることができる。

［実施形態Ｄ２］
図４－２に、実施形態Ｄ２の石炭成型燃料の製造工程の一例を示す。実施形態Ｄ２においては、実施形態Ｄ１の製造工程に加え、粉砕工程３０で得られた石炭粒子４の一部（石炭粒子４－２）を、第１成型工程４０を経由せずに第２破砕工程１０ａへ供給するバイパス経路（以下、単に「バイパス経路」とも記載する）を有する。

実施形態Ｄ２の石炭成型燃料の製造方法は、まず、実施形態Ｄ１と同様に、第１破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０を行う。粉砕工程３０で得られた石炭粒子のうち、一部の石炭粒子４－１は第１成型工程４０にて成型されて第１成型体５となり、別の一部の石炭粒子４－２は、第１成型工程４０を経ずに石炭粒子の形状のまま第２破砕工程１０ａに供給される。第２破砕工程１０ａにおいては、第１成型体５と石炭粒子４－２との混合物を破砕して第２破砕物６を得、これを第２成型工程４０ａにより成型して第２成型体７を得る。さらに篩工程７０を経て、粒径の小さい微粉炭を除いた成型体１００を得てもよい。第２成型体７または成型体１００を石炭成型燃料とすることができる。

実施形態Ｄ２の第２破砕工程１０ａでは、石炭粒子４－１から第１成型工程により成型された第１成型体５と、第１成型工程４０を経ない石炭粒子４－２との混合物が破砕される。第１成型体５には、第１成型工程４０において、コンパクタ４００で加圧されずにロール間から漏れた石炭粒子４－１が含まれていてもよい。第２破砕工程１０ａにおける、第１成型体５（ロール間から漏れた石炭粒子４－１も含む）と、バイパス経路による石炭粒子４－２との混合比は特に限定されないが、９０：１０～６０：４０（重量比）が好ましく、９０：１０～７０：３０（重量比）がより好ましい。混合比が該範囲内にあると第２破砕物６の平均粒子径が第１の実施形態と同様の好適範囲（平均径が好ましくは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）に調整しやすい。この第２破砕物６を用いることにより、実施形態Ｄ２の第２成型工程４０ａは、実施形態Ｄ１の第２成型工程と同等の動力で行うことができ、かつ、十分な品質の第２成型体７を得ることができる。

本願発明者らの詳細な検討により、実施形態Ｄ２（バイパス経路を有する形態）とバイパス経路を有さない形態とを比べると、実施形態Ｄ２で第２破砕工程１０ａの装置条件を調整することで（例えば、破砕機の回転数等を小さくする）、バイパス経路を有さない形態と同程度の平均粒径の第２破砕物６が得られることがわかった。よって、バイパス経路を有することにより、第２破砕工程１０ａにおける破砕機の動力を軽減できる。さらに、バイパス経路を有することにより石炭粒子の一部は第１成型工程４０を経由しないことから、第１成型工程４０におけるコンパクタ４００の動力を軽減したりコンパクタ４００のサイズを小さくしたりすることができる。したがって、バイパス経路を有することにより、製造工程におけるエネルギーおよびコストの低減が可能となる。

実施形態Ｄ２の第２破砕工程１０ａは、実施形態Ｄ１の第２破砕工程と同様の破砕機を用いて行うことができる。第２破砕物６は、平均径が好ましくは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、第２成型体７の粒子径の縦横２辺の短いほうの長さ以下であることが好ましい。第２破砕物６が前記平均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１０ａを調整することで、第２成型体７の成型時に、ブリケットマシン等の成型機におけるロールポケットへの充填率を向上させることができる。実施形態Ｄ２の第２成型工程４０ａは、実施形態Ｄ１の第２成型工程４０ａと同様に行うことで第２成型体７を得ることができる。

石炭成型燃料の製造方法の一態様として、実施形態Ｄ１または実施形態Ｄ２の第２成型工程４０ａの後に、篩工程７０を設けて、粒径の小さい石炭粒子を除いてもよい。篩により微粉が除去されるとともに、第２成型体７同士が篩上で接触することにより、強度の弱い部分が研磨されて高強度な部分が残存する。これにより第２成型体７の強度が向上する。

＜温度調整＞
なお、実施形態Ｄ１および実施形態Ｄ２の第２成型工程４０ａに供給される石炭６を所定の温度に調整してもよい。所定の温度とは５０～１００℃であり、石炭６を常温で第２成型工程へ供給するのに比べ、第２成型体７の品質（見掛密度向上や浸漬水分低下）が改善する。品質改善の原理は明らかになっていないが、原料の軟化による充填性の向上や原料の活性化エネルギーの低下などが要因と推察される。

温度調整方法においては、第２成型工程４０ａに供給される石炭６が前記所定の温度になっていればよく、粉砕工程３０から第２破砕工程１０ａの間の各装置および各装置を結ぶ搬送装置を装置外周から直接温度調整してもよい。また、搬送装置を空気輸送方式として作動用ガスの温度および流量を調整して石炭温度を調整してもよい。また、粉砕工程３０の作動用ガスの温度及び流量を調整して石炭６の温度を調整してもよい。

空気輸送方式を用いる場合は、粉塵爆発リスク・発火リスク低減を目的として燃焼排ガス等Ｏ_２濃度が１０％以下の作動用ガスを用いてもよい。また、前記温度調整により石炭６の全水分が低下して成形時の好ましい水分範囲から外れることが懸念される場合は、それを見越して乾燥工程２０から排出される石炭３の水分を高めにしてもよい。

パートＤの記載にかかわる主要な要素の符合の説明は次のとおりである。
１ 石炭
２ 第１破砕物
３ 乾燥済みの石炭
４，４－１，４－２ 石炭粒子
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
１０ａ 第２破砕工程
４０ａ 第２成型工程
７０ 篩工程
１００ 成型体

＜＜パートＥ＞＞
パートＥで開示される発明は、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２（ＷＯ２０１５／０９８９３５号公報）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２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。

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。

パートＥの発明は、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。

パートＥの主要な開示事項は、次のとおりである。

（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。

この製造方法によれば、安定した品質で石炭成型体を製造することができる。

（２） 上記（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。

上記各工程を有する製造方法において、（１）記載の鉛直給排型の成型機を適用することがより効果的である。

（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。

この製造方法によれば、上記記載の微粉炭を使用して、上記の見掛密度を有する第２成型体を製造することができる。

パートＥの発明によれば、安定した品質で石炭成型体を製造することができる。以下、パートＥの発明を説明する。

図５－１を参照すると、パートＥの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１０ａ、第２成型工程４０ａ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１０ａ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４０ａ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、パートＥの発明において必須の工程ではなく、第２成型工程４０ａ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、ジョークラッシャまたはハンマークラッシャ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、ＪＩＳ Ｍ ８８０１－４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５－２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５－２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、ロール４１間に供給された微粉炭４がロール４１の表面から滑り落ちるのが抑制され、微粉炭４をロール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５－３Ａおよび図５－３Ｂ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Ｅ１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５－４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、例えばコンパクタを用いることもできる。水平給排型のコンパクタも、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１０ａに供給される。第２破砕工程１０ａ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１０ａで用いる破砕機は、第１破砕工程１０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１０ａを調整することで、第２成型工程１０ａ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は第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４０ａ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４０ａ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４０ａ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４０ａ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４０ａ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、パートＥの発明では、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４０ａ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４０ａ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、ＪＩＳ Ｚ ８８０７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、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－０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１０ａで再度破砕し、第２成型工程４０ａ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４０ａ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。

パートＥの記載にかかわる主要な要素の符合の説明は次のとおりである。

１ 石炭
２ 第１破砕物
３ 乾燥物
４ 微粉炭
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
１０ａ 第２破砕工程
４０ａ 第２成型工程
７０ 篩工程
１００ 成型体

＜＜パートＦ＞＞
パートＦで開示される発明は、粉砕した石炭を成型することによって得られる石炭成型燃料の製造方法に関する。

従来、石炭成型燃料を得る技術として、特許文献２（ＷＯ２０１５／０９８９３５号公報）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２に記載の技術によれば、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料が得られる。しかし、特許文献２には、成型時の温度および加熱による石炭燃料の品質向上については記載されていない。

パートＦの発明は、石炭粒子を常温より高い温度で成型することによって高品質な石炭燃料が得られる石炭成型燃料の製造方法を提供することを目的とする。

パートＦの主要な開示事項は、次のとおりである。尚、符合は開示内容を限定するものではない。

（１） 石炭粒子４を、温度５０～１５０℃で成型すること
を特徴とする石炭成型燃料２００の製造方法。

石炭粒子４を上記の温度で成型することで、強度が向上し、かつ／または全水分の上昇が抑制され、結果的に高品質な石炭成型燃料を得ることができる。

（２） 上記（１）に記載の石炭成型燃料２００の製造方法において、
一対のロールを備えた回転式成型機を用い、線圧５～１５ｔ／ｃｍで成型すること
を特徴とする炭成型燃料２００の製造方法。

石炭粒子４の成型には回転式成型機を用いることもでき、その場合は、線圧を上記の範囲とすることで、高品質な石炭成型燃料を製造できる。

（３） 上記（２）に記載の石炭成型燃料２００の製造方法において、
成型された石炭成型燃料２００は、ＪＩＳ Ｚ ８８４１に規定された試験方法で測定された圧壊強度を前記石炭成型燃料２００の質量で除した値で表される単位質量あたりの圧壊強度が１００Ｎ／ｇ以上であること
を特徴とする石炭成型燃料２００の製造方法。

また、回転式成型機を用いる場合、線圧を上記の範囲とすることで、高強度の石炭成型燃料２００を製造することができる。

（４） 上記（１）に記載の石炭成型燃料２００の製造方法において、
ピストン式圧縮成型機を用い、面圧０．５～２．５ｔ／ｃｍ^２で成型すること
を特徴とする石炭成型燃料２００の製造方法。

石炭粒子４の成型にはピストン式圧縮成型機を用いることもでき、その場合は、面圧を上記の範囲とすることで、高品質な石炭成型燃料を製造できる。

（５） 上記（４）に記載の石炭成型燃料２００の製造方法において、
成型後２４時間常温で放置した後、７２時間以上水中浸漬した際の前記石炭成型燃料２００の全水分が３０％以下であること
を特徴とする石炭成型燃料２００の製造方法。

また、ピストン式圧縮成型機を用いる場合、面圧を上記の範囲とすることで、水分が抑制された石炭成型燃料２００を製造することができる。

パートＦの発明によれば、石炭粒子を常温より高い温度で成型することによって、強度の向上、見掛密度の向上、および／または屋外貯蔵時の水分上昇の抑制といった、高品質な石炭成型燃料を得ることができる。以下、パートＦの発明の実施形態を説明する。

［実施形態Ｆ１］
図６－１を参照すると、パートＦの発明の実施形態Ｆ１による石炭成型燃料の製造工程が示されている。実施形態Ｆ１では、石炭成型燃料の製造工程は、破砕工程１０、粉砕工程２０、乾燥工程３０、成型工程４０および篩工程７０を有し、原料となる石炭１を破砕した後、粉砕および乾燥して石炭粒子４を得る。この石炭粒子４を成型機で成型加工し、成型体５を得る。成型体５は、未成型の石炭粒子４などである石炭粉を含んでおり、この成型体５から石炭粉を除去することにより、石炭成型燃料２００を得る。

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。水分は、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－２０００の「石炭類およびコークス類－ロットの全水分測定方法」に記載の「石炭類の全水分測定方法」に基づいて測定した値である。石炭成型燃料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。

破砕工程１０では、ジョークラッシャまたはハンマークラッシャ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破砕石炭２を得る。破砕工程１０では、後の粉砕工程２０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、破砕物２の大きさは、特に限定されないが、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以下である。また、破砕石炭２の平均粒子径は、好ましくは１ｍｍ～２０ｍｍである。ここで、破砕工程１０により得られた破砕石炭２の平均粒子径は、ＪＩＳ Ｍ ８８０１－４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。

得られた破砕石炭２は、粉砕工程２０に供給される。粉砕工程２０では、適宜の粉砕機により破砕石炭２を粉砕して粉砕石炭３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３０と同様、粉砕工程４０においても大量処理が要求されるからである。また、粉砕機としては、ペレットミルを用いることもできる。粉砕工程２０で得られる粉砕石炭３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。

得られた粉砕石炭３は、乾燥工程３０に供給される。乾燥工程３０では、粉砕石炭３を、間接乾燥機等の適宜の乾燥機を用いて乾燥させることによって、乾燥した石炭粒子４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。石炭成型燃料２００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３０で用いる乾燥機として好適である。また、乾燥機としては送風乾燥機を用いることもできる。

粉砕工程２０と乾燥工程３０は、順番が逆であってもよい。すなわち、破砕工程１０の後に乾燥工程３０を実施して乾燥石炭３’を得た後、得られた乾燥石炭３’を粉砕工程２０にて粉砕することもできる。粉砕工程２０および乾燥工程３０のどちらを先に実施した場合であっても、粉砕工程２０および乾燥工程３０を経ることによって、乾燥した石炭粒子４が得られる。

得られた石炭粒子４の平均粒子径は、粉砕工程２０によって得られたものに相当する。すなわち、石炭粒子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。石炭粒子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、「石炭粒子」とは、粉砕工程２０および乾燥工程３０を経て得られた石炭粒子４を意味する。

石炭粒子４の平均粒子径を上記の範囲とすることにより、成型工程４０において微細な石炭粒子４を成型する際に型への充填率が増大し、後述する石炭成型燃料２００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ミルは、粉砕と同時に乾燥をも行えるため、粉砕工程２０においてボールミルあるいはローラ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ミルでの乾燥能力では、破砕工程で得られた破砕石炭２を十分に乾燥させることは困難である。そこで本形態では、破砕工程１０の後、かつ、粉砕工程２０の前または後に乾燥工程３０を設けて、十分に乾燥した石炭粒子４を得るようにしている。

得られた石炭粒子４は、成型工程４０に供給される。成型工程４０は、成型機により石炭粒子４を成型することを含む。成型工程４０では、石炭粒子４を常温よりも高い温度、具体的には５０～１５０℃で成型する。成型工程４０での成型温度は、成型機の設定温度ではなく、成型工程中の石炭粒子４自身の温度である。

したがって、成型機に供給される石炭粒子４が上記の温度範囲外である場合は、成型機は、成型中の石炭粒子４の温度が上記の温度範囲内になるように、加熱器または冷却器を含むことができる。あるいは、成型工程４０に供給される石炭粒子４の温度が上記の温度範囲内になるように、成型工程４０の直前の工程（粉砕工程２０または乾燥工程３０）と成型工程４０との間に、石炭粒子４の温度を調整する温度調整機能を付与してもよい。例えば、粉砕工程２０では、粉砕の条件によっては処理中の石炭が摩擦や加圧等によって昇温することがあり、また、乾燥工程３０では加熱を伴うこともある。よって、温度調整機能は、成型工程４０の直前の工程から排出された石炭粒子４の温度に応じて、成型工程４０に供給される石炭粒子４の温度が上記の温度範囲内になるように石炭粒子４を加熱または冷却できる任意の機能であってよい。

成型工程４０における成型機としては、回転式成型機およびピストン式圧縮成型機など任意の成型機を用いることができる。以下、成型工程４０で用いることのできる成型機について図面を参照して説明する。

図６－２に、成型工程４０で用いることのできる回転式成型機の一例として、ブリケットマシンの模式図を示す。図６－２に示すブリケットマシンは、原料垂直供給方式のブリケットマシンであり、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の間に原料である石炭粒子４を供給する供給手段４２と、を有する。供給手段４２は、石炭粒子４が供給されるホッパおよびホッパ内の石炭粒子４を下方へ送るスクリュ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、水平方向に間隔をあけて互いに平行に配置されている。また、一対のロール４１は隙間をあけて配置されている。ロール４１の上方からこの隙間に供給された石炭粒子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、石炭粒子４の加圧により形成された板状の成型体および加圧されずにロール４１間から漏れた石炭粒子４などを含む成型体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間からの石炭粒子４の漏れや圧力分散が発生しやすくなり、最終的に得られる石炭成型燃料２００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成型体を得ることができる。また、ロール４１間の線圧は、特に限定されないが、５～１５ｔ／ｃｍであることが好ましい。

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、ロール４１間に供給された石炭粒子４がロール４１の表面から滑り落ちるのが抑制され、石炭粒子４をロール４１間に良好に保持することができる。また、凹凸を形成することにより、凹部内にも石炭粒子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、得られる石炭成型燃料２００の表面形状は、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限定されず、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。ロールポケットの一例を図６－２Ａ、２Ｂに示す。図６－２Ａ、２Ｂは、角丸四角形の開口部を有するロールポケットを両側のロールに形成した例であり、これにより角丸ピロー形石炭成型燃料２００が得られる。図示したロールポケットの各部の好ましい寸法範囲（設計値）は、
ａ：５～４０ｍｍ
ｂ：５～４０ｍｍ
ｃ：１～１５ｍｍ
ｄ：１ｍｍ
である。

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。溝の配列の一例を図６－２Ｃに示す。図６－２Ｃに示す例では、ロール４１の軸方向Ａに平行な複数の溝が配列されている。溝の幅（ロール４１の表面において溝の長さ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。

図６－３に、成型工程４０で用いることのできる回転式成型機の他の例として、コンパクタの模式図を示す。図６－３に示すコンパクタは、水平供給方式であり、成型手段である一対のロール４１と、一対のロール４１の間に原料である石炭粒子４を供給する供給手段４５と、を有する。２つのロール４１は上下に配置され、供給手段４５は、原料の供給口（ホッパ等）４６と石炭粒子４を水平方向に送るスクリュ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、鉛直方向に間隔をあけて互いに平行に配置されている。水平方向からロール４１のロール間の隙間に供給された石炭粒子４をロール４１の回転駆動によって加圧しながら水平方向へ送ることで石炭粒子４の加圧により形成された板状の成型体５が得られる。成型工程４０において水平供給方式の回転式成型機を用いることで、微細な石炭粒子４がこぼれにくく、ロールの隙間に石炭粒子４を効率的に供給することができ、成型効率が向上する。

垂直給排方式の成型機では、上方から供給される粉体をロールで加圧した後下方に排出するため、ロールに噛み込まれた空気が上方に逃げて粉体の供給が不連続となり、成型効率が低下するおそれがある。これに対し水平給排方式の成型機ではロールに噛み込まれた空気はロール上方に逃げるのみであり粉体側に逆流することがない。したがって、水平給排方式のするコンパクタを用いることで、垂直供給方式の成型機に比べて成型効率を高めることができる。

一対のロール４１間の隙間（クリアランス）、線圧、およびロール４１の表面構造（溝等の凹凸）については、上述したブリケットマシンの場合と同様であるので、ここではそれらの説明は省略する。

図６－４に、成型工程４０で用いることのできるピストン式圧縮成型機の一例の模式図を示す。ピストン式圧縮成型機の一例として、タブレットマシンが挙げられる。図６－４に示す成型機は、互いに対向配置された一対の加圧板４０１、４０２を有する。加圧板４０１、４０２の少なくとも一方は、不図示の駆動手段によって互いの対向方向（矢印Ａ方向）に往復移動可能に設けられている。一方の加圧板４０１には第１型４０３が固定されており、他方の加圧板４０２には第２型４０４および底板４０５が固定されている。第１型４０３および第２型４０４の形状は、最終的に得られる石炭成型燃料２００の形状に従った任意の形状であってよい。例えば、第２型４０４は円筒形状の部材とし、第１型４０３は、第２型４０４の中空部にスライド自在に嵌合するピストン状の部材とすることができる。この場合、底板４０５は、第２型４０４の中空部内に配置された円盤状の部材とすることができる。これら第１型４０３、第２型４０４および底板４０５によって成型用の型が構成され、これら第１型４０３、第２型４０４および底板４０５によって囲まれる空間が、成型用のキャビティ４０６となる。

また、加圧板４０１、４０２には、必要に応じて電熱ヒータ等の加熱手段を内蔵することができる。この加熱手段によって、成型中の型温度が所定の温度に保たれ、結果的に、成型中の原料（石炭粒子４）の温度を所定の温度に維持できる。成型機は、型温度測定用の測定手段およびキャビティ４０６内の原料温度測定用の測定手段として、それぞれ熱電対４０７および４０８をさらに備えることができる。原料温度測定用の熱電対４０８は、原料温度の測定中は測定部がキャビティ４０６内に位置し（図６－４参照）、原料の加圧の際にはキャビティ４０６内に突出しないように、キャビティ４０６内に進退移動可能に設けられる（矢印Ｂ方向）。

上記のように構成された成型機では、第２型４０４から第１型４０３が抜き出され、第２型４０４の中空部を開放した状態で、その中空部内に原料が投入される。原料の投入後、第１型４０３が第２型４０４に挿入され、かつ、投入された原料が圧縮されるように加圧板４０１、４０２を接近させる。またこのとき、加圧板４０１、４０２に内蔵された電熱ヒータ等の加熱手段により型の温度が所定の温度に保持されている。所定時間経過すると、キャビティ４０６内の原料が加熱成型される。原料が加熱成型されたら、第１型４０３と第２型４０４とを開いて、加熱成型された成型体をキャビティ４０６内から取り出す。これによりタブレット状の石炭成型燃料２００が得られる。

このようなピストン式圧縮成型機を用いた場合、成型圧力（面圧）が０．５～２．５ｔｏｎ／ｃｍ^２であることが好ましい。また、加圧時間０．５～２．５ｍｉｎ、加圧保持時間が１ｓｅｃ～２ｍｉｎであることが好ましい。このような条件で石炭粒子４を成型することにより、得られた石炭成型燃料２００の浸漬水分が低下する。それにより、屋外貯蔵時の水分上昇を抑制することができ、結果的に、石炭成型燃料２００の屋外貯蔵によるカロリー低下を抑制することができる。ここで、加圧時間とは、加圧開始から所定の成型圧力に到達するまでの時間を意味し、加圧保持時間とは、成型圧力に到達した後、その成型圧力を保持する時間を意味する。

再び図６－１を参照すると、成型工程４０によって得られた成型体５は篩工程７０に供給される。篩工程７０では、成型工程４０で成型されずに残った石炭粉が成型体５から除去され、石炭粉が除去された成型体５を石炭成型燃料２００として得る。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、連続かつ大量処理できる篩機が好ましい。なお、篩工程７０は必要に応じて実施すればよく、パートＦの発明においては必須の工程ではない。

以上、一連の工程を経て得られた石炭成型燃料２００は、見掛密度が１．０～１．４であることが好ましい。見掛密度は、ＪＩＳ Ｚ ８８０７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。

また、成型工程４０において回転式成型機を用いて成型した場合、得られた石炭成型燃料は単位質量あたりの圧壊強度が１００Ｎ／ｇ以上であることが好ましい。圧壊強度がこのような値であることにより、輸送時の耐久性が高いといえる。ここで、単位質量当たりの圧壊強度は、ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３「造粒物－強度試験方法」の「３．１ 圧壊強度試験方法」に規定された試験方法で測定された圧壊強度を石炭成型燃料２００の質量で除した値である。

一方、成型工程４０においてピストン式圧縮成型機を用いて成型した場合、得られた石炭成型燃料２００は、成型直後に水中浸漬した際に崩壊しないことが好ましい。成型工程４０においてピストン式圧縮成型機を用いる場合、石炭粒子４を温度５０～１５０℃で成型することで、成型直後に水中浸漬した際に崩壊しない石炭成型燃料２００を得ることができる。また、得られた石炭成型燃料２００は、成型後２４時間常温で保持した後、７２時間以上水中浸漬した際の全水分が３０ｗｔ％以下であることが好ましい。石炭粒子４を温度９５～１５０℃で成型することで、成型後２４時間常温で保持した後、７２時間以上水中浸漬した際の水分が３０ｗｔ％以下である石炭成型燃料２００を得ることができる。

［実施形態Ｆ２］
図６－５を参照すると、パートＦの発明の実施形態Ｆ２による石炭成型燃料の製造工程が示されている。本形態は、以下（ａ）～（ｃ）の点で実施形態Ｆ１の製造工程と異なっている。

（ａ）実施形態Ｆ１における成型工程４０が、第１成型工程４０Ａ、第２破砕工程４０Ｂおよび第２成型工程４０Ｃで構成される。

第１成型工程４０Ａおよび第２成型工程４０Ｃでは、実施形態Ｆ１と同様、回転式成型機（例えば、垂直供給型のブリケットマシンおよび水平供給型のコンパクタ）およびピストン式圧縮成型機（例えば、タブレットマシン）のいずれを用いてもよい。

第２成型工程４０Ｃに供給される石炭６の温度を５０～１００℃、好ましくは８０～９０℃に調整するための温度調整機能を、粉砕工程２０から第２成型工程４０Ｃまでの間のいずれかに付与してもよい。

（ｂ）成型工程（本形態では第２成型工程４０Ｃ）で得られた成型体７に含まれる品質の悪い成型体を除去することを目的として、成型工程の後に、第３破砕工程４５Ａおよび研磨工程４５Ｂを有する。この場合、篩工程７０によって、第３破砕工程４５Ａおよび研磨工程４５Ｂで生じた微粉も除去される。

（ｃ）石炭成型燃料の自然発火対策として、篩工程７０の後に、冷却工程６０Ａおよび／または散水工程６０Ｂを有していてもよい。冷却工程６０Ａでは、空冷方式の冷却装置を用いることが望ましく、冷却後の石炭の温度を４０℃以下とすることが望ましい。空冷方式の冷却装置を用いた場合、冷却媒体としては、空気および不活性ガスなどを用いることが望ましい。また、冷却工程６０Ａの後に散水工程６０Ｂを有することで、石炭成型燃料の品質劣化（強度低下、崩壊など）を抑制することができる。

［温度調整］
成型工程に供給される石炭の温度調整には、温度制御された流体等との熱交換を利用する任意の方法を利用することができる。以下に、石炭の温度調整について、石炭実施形態Ｆ２の第２成型工程４０Ｃに供給される石炭６を例に挙げて説明する。以下に述べる例は、単独で実施してもよいし、組み合わせ可能な場合は２つ以上を適宜組み合わせてもよい。

粉砕工程２０でローラミルまたはボールミルを用いる場合、ミル作動用ガスの温度および流量を制御して、ミル作動用ガスを粉砕工程２０に供給される石炭３’と直接接触させることで温度調整を行うことができる。用いるガスの種類としては、温度調整された空気、燃焼排ガス、スチーム、冷ガスなどを用いることができる。また、これらのガスに常温のガスを混合して温度を微調整してもよい。また、粉体の発火や粉塵爆発の危険性を低減することを目的として、不活性ガス（Ｎ_２、ＣＯ_２など）を用いることもできる。

工程間の石炭６の輸送方式を空気輸送方式とすれば、輸送用ガスの温度および流量を制御して、輸送用ガスを石炭６と直接接触させることで温度調整を行うことができる。用いるガスの種類としては、ミル作動用ガスと同じガスを用いることができる。

熱交換を間接方式で行う場合は、成型工程に供給される温度調整すべき石炭が接触する機器である温度調整石炭接触機器（例えば、成型工程の前工程で使用される装置、工程間での石炭の搬送装置、中間貯蔵装置など）の内部または外周にチューブを配置し、そのチューブを温度調整媒体で温度調整し、温度調整されたチューブに石炭を接触させることで、温度調整を行うことができる。温度調整媒体としては、ガス（スチーム、燃焼排ガス、冷ガスなど）、液体（水、オイルなど）などを用いることができる。

また、上記温度調整石炭接触機器の外周にヒータ（または冷却器）、保温材を設置してもよい。粉体の発火や粉塵爆発の危険性を低減することを目的として、上記機器および中間貯蔵装置の内部に不活性ガス（Ｎ_２、ＣＯ_２など）をパージしてもよい。

温度調整にあたっては、温度調整石炭接触機器に温度計を設置し、温度計によって測定される温度が所望の温度になるように、温度調整媒体の温度を制御してもよい（温度調整媒体がガスの場合は流量の制御でもよい）。また、温度調整機能のある搬送装置の滞留時間を制御して石炭の温度を調整してもよい。

また、処理中の石炭は、温度調整石炭接触機器との接触による摩擦熱、圧縮熱および石炭の自然発熱により温度が上昇する。石炭の温度上昇の影響で、処理中の石炭が通過する機器や中間貯蔵装置等の温度が変動する可能性がある。これらの機器や装置等の温度の変動の度合は、環境条件（気温、湿度）、連続運転時間および石炭の物性値等に左右される。そこで、環境条件を測定し、その測定結果に基づいて、温度調整石炭接触機器の温度を制御してもよい。

温度調整により石炭６の全水分が低下して成型時の好ましい水分範囲から外れることが懸念される場合は、全水分の低下を見越して、乾燥工程３０から排出される石炭３’の水分が高めになるように乾燥工程３０を実施してもよい。逆に、温度調整の際に、例えば粉砕工程２０で用いる作動用ガス中の水分の影響などにより石炭６の水分が上昇する可能性がある場合は、乾燥工程３０から排出される石炭３’の水分が低めになるように乾燥工程を実施してもよいし、粉砕工程２０で用いる作動用ガスの湿度を低めに調整してもよい。

さらに、上述した温度調整により、各工程で用いる装置、装置間搬送機器および中間貯蔵装置等が変形（膨張、収縮）し、安定運転に支障をきたすおそれのある場合は、温度調整機能を付与する各工程での石炭３’、４、５’、６の温度に応じて、各工程で用いる装置等に変形が生じないように、構成する材料等を選定してもよい。

パートＦの記載にかかわる主要な要素の符合の説明は次のとおりである。

１０ 破砕工程
１０Ａ 第１破砕工程
２０ 粉砕工程
３０ 乾燥工程
４０ 成型工程
４０Ａ 第１成型工程
４０Ｂ 第２破砕工程
４０Ｃ 第２成型工程
４１ ロール
４２、４５供給手段
４５Ａ 第３破砕工程
４５Ｂ 研磨工程
４６ 供給口
７０ 篩工程
６０Ａ 冷却工程
６０Ｂ 散水工程
４０１、４０２ 加圧板
４０３ 第１型
４０４ 第２型
４０５ 底板
４０６ キャビティ
４０７、４０８ 熱電対

＜＜パートＧ＞＞
パートＧで開示される発明は、石炭を粉砕後成型した改質炭集合体およびその製造方法に関する。

従来、特許文献２（ＷＯ２０１５／０９８９３５）にあっては、石炭を破砕した後に乾燥、粉砕して石炭粒子を得るとともに、この石炭粒子を成型して得られた成型体としての石炭成型燃料であって、石炭粒子の平均粒子径、全水分、および石炭成型燃料の見掛密度を規定することで強度を確保する技術が開示されている。

一般に発電所等のボイラでは所定以上のカロリー密度が要求されるため、改質炭、とりわけ褐炭の改質炭においては、主に発電所で利用されている石炭のうち最も低品位な石炭である亜瀝青炭と同等以上のカロリー密度を有することが求められる。またハンドリング性確保のために、自然発熱性の低さについても亜瀝青炭と同等以上のものが要求される。
しかしながら上記特許文献２にあっては、カロリー密度の向上及び自然発熱性低減のための対策には言及されていない。

パートＧの発明は上記問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、カロリー密度の向上及び自然発熱性の低減を達成した石炭成型燃料を提供することにある。

パートＧの主要な開示事項は、次のとおりである。

（１） 小粒改質炭と、大粒改質炭との混合物であって、
前記小粒改質炭と前記大粒改質炭の粒径比は４以上１０以下であって、
前記大粒改質炭の質量比率が０ｗｔ％超過９０ｗｔ％以下である改質炭集合体。

（２） 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、石炭粒子を得る粉砕工程と、
前記石炭粒子を成型し、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て、小粒改質炭および／または大粒改質炭を得る第２成型工程と
を有し、
前記小粒改質炭と前記大粒改質炭との粒径比は４以上１０以下であって、
前記大粒の改質炭の質量比率が０ｗｔ％超過９０ｗｔ％以下である、改質炭集合体の製造方法。

パートＧの発明によれば、カロリー密度の向上及び自然発熱性の低減を達成した石炭成型燃料を提供できる。

以下、パートＧの発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

［実施形態Ｇ］
図７－１は実施形態Ｇにおけるプロセスフローである。実施形態Ｇにおける製造工程は、石炭（褐炭）１を第１破砕工程１０にて破砕し、破砕された石炭２を乾燥工程２０にて乾燥した後、乾燥された石炭３を粉砕工程３０で粉砕する。粉砕された石炭粒子４を第１成型工程４０において成型し、得られた第１成型体５を第２破砕工程１０ａにて再度破砕し、破砕物６を得る。

第２破砕工程１０ａの下流側には並列の第２成型工程４０ａ及び第３成型工程６１が設けられている。この第２成型工程４０ａと第３成型工程６１はそれぞれ異なるサイズのブリケットを成型するものであり、第２成型工程４０ａは小粒ブリケット７を成型し、第３成型工程６１は大粒ブリケット７’を成型する。なお小粒ブリケット７はブリケットのバリ部分が連結された板状成型体を含んでいる。

小粒ブリケット７は第３破砕工程４５Ａにおいて板状成型体がブリケット単体に破砕される。その後研磨工程６０にて研磨された後大粒ブリケット７’と混合され、更に篩工程７０（若干の研磨が発生するため小粒径化作用がある）を経て改質炭混合体３００となる。
図７－１に示すとおり、発火及び発熱対策のため散水工程９１を設けてもよい。

なお、以下では散水工程９１を経た改質炭混合体３００のうち小粒ブリケット７由来のものを小粒改質炭１００、大粒ブリケット７’由来のものを大粒改質炭２００とする。また後述の粒径比が所望の範囲内であれば、第３破砕工程４５Ａ及び研磨工程６０、ならびに篩工程７０を省略し、小粒、大粒の各ブリケット７，７’をそのまま小粒改質炭１００、大粒改質炭２００としてもよい。

改質炭混合体３００における小粒改質炭１００と大粒改質炭２００の質量比率は、大粒改質炭２００の割合が０ｗｔ％超過９０ｗｔ％以下、好ましくは２０ｗｔ％以上８５ｗｔ％以下となるよう調整される。質量比率の調整は第２成型工程４０ａ及び第３成型工程６１への供給量を制御してもよいし、第２成型工程４０ａ及び第３成型工程６１における成型機の成型能力に拠ってもよい。また第２成型工程４０ａ及び第３成型工程６１の後段に混合手段（不図示）を設け、小粒改質炭１００と大粒改質炭２００の質量比率を適宜調整してもよい。

小粒改質炭１００と大粒改質炭２００の粒径比は４以上１０以下、好ましくは４以上８以下である。粒径比の調整は第２成型工程４０ａ及び第３成型工程６１における成型機の仕様、及び小粒ブリケット７に対する第３破砕工程４５Ａ及び研磨工程６０での研磨度合いにより調整される。

ここで、小粒改質炭１００は粒径の異なる２種の改質炭（中小粒改質炭１１０、極小粒改質炭１２０）からなるものとしてもよい。第２成型工程４０ａにおいては例えばロール表面にポケットを設けたブリケットマシンが用いられ、その際大きさの異なる２種類のポケットをロール表面に設け、中小粒ブリケット７１及び極小粒ブリケット７２を成型する。
なお中小粒ブリケット７１及び極小粒ブリケット７２いずれもバリ部分が連結された板状成型体を一部含んでいる。

その後破砕工程４５Ａ及び研磨工程６０においてこれらの中小粒ブリケット７１及び極小粒ブリケット７２が破砕・研磨され、篩工程７０及び散水工程９１を経て小粒改質炭１００となる。ロール表面に中小粒ブリケット７１用のポケットのみを設けるよりも、ロール表面の一部に極小粒改質炭１２０を成型するポケットを混在させたほうがロール１回転当たりの成型量を稼ぐことが可能である。

なお上記では小粒改質炭１００と大粒改質炭２００の粒径比は４以上１０以下、好ましくは４以上８以下であるが、この関係は中小粒改質炭１１０、極小粒改質炭１２０にも適用される。したがって中小粒改質炭１１０と大粒改質炭２００、極小粒改質炭１２０と大粒改質炭２００の粒径比はいずれも４以上１０以下、好ましくは４以上８以下である。以下では中小粒改質炭１１０、極小粒改質炭１２０をまとめて小粒改質炭１００と表記する。

また、石炭粒子４の性状は平均粒子径が１０μｍ以上６０μｍ以下、全水分が５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であって、小粒、大粒の各ブリケット７、７’の見掛密度は１．２ｇ/ｃｍ^３以上１．４ｇ/ｃｍ^３以下である。

パートＧの記載にかかわる主要な要素の符合の説明は次のとおりである。
４ 石炭粒子
５ 第１成型体
６ 破砕物
７ 小粒ブリケット
７’ 大粒ブリケット
１０ 第１破砕工程
２０ 乾燥工程
３０ 粉砕工程
４０ 第１成型工程
１０ａ 第２破砕工程
４０ａ 第２成型工程
６１ 第３成型工程
４５Ａ 第３破砕工程
６０ 研磨工程
７０ 篩工程
９１ 散水工程
１００ 小粒改質炭
２００ 大粒改質炭
３００ 改質炭集合体

＜＜パートＡの実施例＞＞
（実施例１－１）
実施例１は、図１－６に示す実施形態２の製造方法に対応し、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１０ａ、第２成型工程４０ａ、分断工程５０、研磨工程６０および篩工程７０を経て得られる研磨体２００を石炭成型燃料とするものである。表Ａ１および表Ａ２に、実施例１で用いた石炭の性状を示す。

図１－７Ａおよび図１－７Ｂ右図に研磨工程、篩工程を経た研磨体２００（石炭成型燃料）の写真、図１－７Ｂ左に研磨工程後、篩工程前の中間研磨体９の写真を示す。

原料となる石炭として、インドネシアの褐炭であるＢ炭を用いた。まず、このＢ炭を、第１破砕工程１０において、ハンマークラッシャを用いて平均粒子径が１０ｍｍ以下となるように粉砕した。次いで、粉砕した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、乾燥済みの石炭３の全水分が１５．２％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、ローラミルを用いて平均粒子径が２５μｍになるように粉砕した。次いで、粉砕工程３０によって得られた石炭粒子４を、第１成型工程４０において成型し、板状の第１中間成型体５であるフレークを得た。

石炭粒子４の成型には、水平供給式の成型機であるコンパクタを用いた。用いたコンパクタは、成型手段が一対のロールを有し、その表面には図１－３に示すように複数の横溝が形成されていた。得られたフレークは、見掛密度が１．０ｇ／ｃｍ^３であった。

次いで、得られたフレークを、第２破砕工程１０ａにおいて破砕し、第１成型体破砕物６を得た。フレークの破砕は、２段階で行った。まず、コンパクタの排出口にフレーククラッシャを配置し、このフレーククラッシャを用いてフレークを破砕した。破砕されたフレークの粒子径は３０ｍｍ以下であった。次いで、フレーククラッシャで破砕されたフレークを、ハンマークラッシャを用いてさらに破砕した。得られた第１成型体破砕物６は、平均粒子径が０．１ｍｍであった。

次いで、得られた破砕物を、第２成型工程４０ａにおいて再び板状に成型し、第２中間成型体７を得た。第２成型工程４０ａでは、図１－２に示した垂直供給方式の成型機であるブリケットマシンを用いた。用いたブリケットマシンは、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１－８Ａ、８Ｂに示す形状Ａ、および図１－８Ｃ、８Ｄに示す形状Ｂの２種類とした。形状Ａのサイズは、縦長さａが６ｍｍ、横長さｂが９ｍｍ、深さｃが１．５７ｍｍ、形状Ｂのサイズは、縦長さａが２．５ｍｍ、横長さｂが８ｍｍ、深さｃが０．６ｍｍであった。一方のロール４１の周面には、形状Ａを有する５２４４個のロールポケットおよび形状Ｂを有する１８４個のロールポケットが、規則的に分散配置されていた。形状Ａの１個当たりの容積は０．０３５ｃｍ^３であり、形状Ｂの１個当たりの容積は０．００４８ｃｍ^３であった。また、ロール４１の隙間が大きいと石炭粒子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は設計下限である１ｍｍとした。ロール線圧が７ｔ／ｃｍに維持されるようにロール４１およびスクリュフィーダの単位時間当たり回転数を調整した。第２成型工程４０ａによって、板状の第２中間成型体７が得られた。

第２成型工程４０ａの後、得られた第２中間成型体７を分断工程５０において分断し、成型体分断物５ａを得た。分断工程５０では、図１－４Ａに示したような一対のロール５１を有するロールクラッシャを用いた。ロール５１の表面に形成された突起の高さは１５ｍｍであった。また、ロール５１間の隙間は、過度な粉砕が生じないように５ｍｍとした。得られた成型体分断物５ａの粒子径は３０ｍｍ以下であった。

次いで、成型体分断物５ａを研磨工程６０において研磨し、中間研磨体９を得た。研磨工程６０では、図１－４Ｂに示すように外筒６１と、外筒６１の内側に、外筒６１に対して偏心して配置されたロータ６２とを有し、外筒６１とロータ６２との間で処理物を磨砕する磨砕機を研磨機として用いた。研磨工程６０で用いた磨砕機は、外筒６１の内面およびロータ６２の外面にそれぞれ複数の突起を有していた。また、成型体分断物５ａの研磨（磨砕）に際しては、外筒６１を２６ｒｐｍの単位時間当たり回転数で回転させ、ロータ６２は外筒６１と反対方向に１００ｒｐｍの回転速度で回転させた。これによる処理時間は１．５分とした。

研磨工程６０で得られた中間研磨体９は、板状の成型体が分断されたものである成型体分断物５ａを研磨することによって生じた、不定形の粒状物である研磨体２００と粉末との混合物である。

研磨工程６０の後、篩工程７０により中間研磨体９から粉末を除去し、研磨体２００を得た。篩工程７０では目開き３．３５ｍｍの篩を用いた。

（実施例１－２）
研磨工程６０において、処理時間を４．５分とした以外は実施例１－１と同様にして研磨体２００を得た。

（実施例１－３）
研磨工程６０において、ロータ６２の単位時間当たり回転数を２００ｒｐｍとした以外は実施例１－１と同様にして研磨体２００を得た。

（実施例１－４）
研磨工程６０において、ロータ６２の単位時間当たり回転数を２００ｒｐｍとし、かつ、処理時間を４．５分とした以外は実施例１－１と同様にして研磨体２００を得た。

（比較例１）
実施例１－１における一連の工程のうち分断工程５０および研磨工程６０を省略した以外は実施例１－１と同様の処理を行った。すなわち、比較例１では、第２成型工程４０ａで得られた第２中間成型体７を篩工程７０で処理した。第２成型工程４０ａで得られた第２中間成型体７は、成型手段で成型された成型体の他に、成型手段から漏れ落ちた石炭粒子４などの粉末を含んでいる。この粉末を篩工程７０によって第２中間成型体７から除去し、成型体を得た。

（評価）
実施例１－１～実施例１－４でで得られた研磨体２００および比較例１で得られた成型体をそれぞれ試料とし、以下の評価項目により評価した。

［粉化特性］
粉化特性は、試料がバルク輸送（船積み、トラック輸送）時に受ける衝撃力を模擬した以下の手順にて評価を実施した。

試料１ｋｇを強固な土嚢袋に梱包後、研磨体の入った土嚢袋を高さ８．６ｍの位置から２０回落下させた。その後、土嚢袋の中身を取り出し、ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３（造粒物の強度試験方法）の「３．２ 回転強度試験方法」に記載の試験機にて８００回転処理を行った。処理後の試料を目開きが２ｍｍの篩で篩分け、下記の式（２）にて粉化後にこの目開き２ｍｍの篩を通過した割合（以降、－２ｍｍと記載することがある）を求めて得た値を粉化特性の評価に利用した。

一般に、石炭をバルクハンドリングする際、２ｍｍ篩通過積算率が３０％を超える石炭は、ハンドリングトラブル（付着、閉塞）を起こすリスクがある。したがって、本例における石炭成型燃料に要求される粉化特性についてもこの基準に従って、式（２）で求められる値が３０％以下であれば問題ないと判断した。

［浸漬水分］
試料を水中に浸漬し、浸漬開始から7日間経過した時点で試料を回収し、表面に付着した水分をウエス等の布で除去した。その後、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－０（石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法に基づいて測定した値を浸漬水分とした。

［自然発熱指数］
試料のバルク輸送時の形態（水分、粒度）における自然発熱リスクを以下の手順で評価した。

試料１ｋｇを強固な土嚢袋に梱包後、試料の入った土嚢袋を高さ８．６ｍの位置から２０回落下させた。その後、土嚢袋の中身を取り出し、ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３（造粒物の強度試験方法）の「３．２ 回転強度試験方法」に記載の試験機にて８００回転処理を行った。処理物を全量（すなわち１ｋｇ）回収し、プラスチックバッグに梱包後、処理物の全水分が２３％になるように加水した。加水後、プラスチックバッグで２日間、常温にて密閉養生した。

その後、図１－９に示す試験装置に養生後の試料１ｋｇを投入した。試験装置は、恒温槽と、恒温槽内に配置された反応器とを備え、試料は反応器内に投入される。反応器には、窒素ボンベおよび空気ボンベが接続されたガス供給管が連結されている。ガス供給管を介して供給されるガスは三方コックにより切り替えることができる。また、ガス供給管には流量計が設けられ、ガス供給管を流れるガスの流量が測定可能である。反応器内には温度計が設置されている。さらに、反応器には、ガス濃度計が設置されたガスサンプリング管が連結されている。

反応器内への試料の投入後、まず、反応器内に窒素ガスを導入し、窒素ガス雰囲気下で恒温槽を８０℃に昇温した。恒温槽の昇温後、反応器に導入するガスを空気に切り替え、反応器内のガスを空気と入れ替えた。反応器内のガスが空気と入れ替わり、３００分経過時点で、ガス濃度計にてガス濃度（Ｏ_２濃度、ＣＯ_２濃度、ＣＯ濃度）を測定した。ガス濃度の測定後、酸素吸着・酸化反応により発生する熱量相当の自然発熱指数を算出した。

ＳＣＩ＝Ｏ_２吸着熱＋ＣＯ_２生成熱＋ＣＯ生成熱 （式２）
ここで、ＳＣＩは自然発熱指数（Spontaneous Combustion Index）である。ＳＣＩの評価基準は、通常取り扱っている一般炭の中で、自然発熱リスクが高い亜瀝青炭のＳＣＩ測定値（ＳＣＩ＝１２）を超えないこととした。

［かさ密度］
容積が既知である２～５Ｌ程度の円筒状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。なお、試料を容器に投入する際、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

［粒度分布］
試料を目開きが１６ｍｍ、９．５ｍｍ、４．７５ｍｍおよび３．３５ｍｍの篩で篩い落とし、その積算篩通過率（％）で表した。

実施例１－１～実施例１－４および比較例１の評価結果を表Ａ３に示す。また、かさ密度を表Ａ４に示し、粒度分布を表Ａ５に示す。

また、自然発熱指数について、図１－１０Ａに、研磨工程における処理時間との関係を示し、図１－１０Ｂに、篩工程における収率との関係を示す。

石炭成型燃料はバルク輸送（船積み、トラック輸送）などを想定している。そのため、かさ密度が高いほど、輸送時の耐久性が高く、良好な品質であるといえる。また、粉化後－２ｍｍ（粉化特性）、自然発熱指数および浸漬水分については、それぞれ低いほうが良好な品質といえる。

この観点で実施例１－１～１－４と比較例１とを対比すると、実施例１－１～１－４は、比較例１と比べて収率および粉化特性は低下するものの、自然発熱指数および浸漬水分は良好な結果が得られた。

また、研磨工程における研磨条件（実施例１－１～実施例１－４ではロータ６２の単位時間当たり回転数および処理時間）を変更することで、収率、粉体特性および自然発熱指数を適宜調整できることが分かる。例えば、収率は、ロータ６２の単位時間当たり回転数が小さいほど、また、処理時間が短いほど、向上する（表Ａ３、図１－１０Ｂ）。自然発熱指数は、ロータ６２の単位時間当たり回転速度が小さいほど、また、処理時間が短いほど、良好である（表Ａ３、図１－１０Ａ）。粉化特性は、ロータ６２の単位時間当たり回転数が大きいほど、また、処理時間が長いほど、良好である（表Ａ３）。このように、研磨条件を変更することにより、所望の品質を有する石炭成型燃料を得ることができる。粒度分布測定結果（表Ａ５）から、発塵や付着の要因である微粉は少ないため、ハンドリングトラブルの心配はないと思われる。

＜＜パートＢの実施例＞＞
以下、パートＢの発明について実施例を用いて具体的に説明するが、パートＢの発明はこれらに限定されるものではない。

＜例Ｂ１～７＞
例Ｂ１～７は、図２－２に示す実施形態Ｂ２の製造方法に対応し、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１０ａ、第２成型工程４０ａ、養生工程８５を経て得られた製品２００に関するものである。

（改質炭の製造）
原料はインドネシア産のＢ炭、Ｔ炭（いずれも褐炭）を用いた。Ｔ炭、Ｂ炭の性状を表Ｂ１に示す。表Ｂ１中、ＡＲは到着ベース、ＡＤは気乾ベース、ＤＢは無水ベースを示す（ＪＩＳ Ｍ８８１０）。また、表Ｂ１には、工業分析値（気乾ベース）に基づき算出された燃料比、高位発熱量および元素分析の結果をそれぞれ示す。なお表Ｂ１における工業分析値、元素分析値はＪＩＳ Ｍ８８１２、８８１３、８８１４に基づく。表Ｂ１中、ＧＡＲ、ＧＡＤ、ＤＡＦは、それぞれ到着ベース高位発熱量、気乾ベース高位発熱量、無水無灰ベース高位発熱量を示す（ＪＩＳ Ｍ８８１０）。ＨＧＩ（ハードグローブ指数）はＪＩＳ Ｍ ８８０１の「７．粉砕性試験方法（ハードグローブ法）」に基づき測定した。

第１破砕工程１０ではハンマークラッシャを用い原料のＴ炭またはＢ炭を平均粒径１０ｍｍ以下に破砕した。次いで、乾燥工程２０ではスチームチューブドライヤを用い全水分が５～２０重量％になるように、破砕したＴ炭を乾燥した。次いで、粉砕工程３０ではボールミルを用い、平均粒子径が約１０～６０μｍになるように粉砕して石炭粒子４を得た。なお、第１破砕工程１０により破砕された石炭の平均粒子径はＪＩＳＭ８８０１－２００４「５．粒度試験方法」に基づき測定し、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した。粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子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ある。

この石炭粒子４を図２－３に示した垂直供給方式のブリケットマシンに供給し、第１成型工程４０を行い、第１成型体５を得た。第１成型工程４０に用いた垂直供給型の成型機（ブリケットマシン）は、一対のロール４１を有しており、２つのロール４１両方にロールポケットが彫られていた。一対のロール４１は、それぞれ、直径が２５０ｍｍ、軸方向長さが５０ｍｍであった。

第１成型工程４０で用いた垂直供給型の成型機のポケット形状は、図２－４に示す形状Ａおよび図２－５に示す形状Ｂの２種類であった。形状Ａは、縦長さａが６ｍｍ、横長さｂが９ｍｍ、深さｃが１．５７ｍｍであり、ポケットＢは縦長さａが２．５ｍｍ、横長さｂが８ｍｍ、深さｃが０．６ｍｍであった。ロール４１の周面には、ロール１個当り、形状Ａを有する４８４個のポケット、および形状Ｂを有する８８個のポケットが、規則的に分散配置されていた。形状Ａの１個あたりの容積は０．０３５ｃｍ^３であり、形状Ｂの１個当たりの容積は０．００４８ｃｍ^３であった。２つのロールの隙間ｄは１．０ｍｍとし、ロール線圧が５ｔ／ｃｍに維持されるようにロール４１およびスクリュフィーダの回転数を調整した。

第１成型工程４０により得られた第１成型体５を、第２破砕工程１０ａにおいてハンマークラッシャで平均粒子径０．０５～１．０ｍｍに破砕した。得られた破砕物６を第２成型工程４０ａの垂直供給型の成型機（ブリケットマシン）で成型し、板状の第２成型体７を得た。第２成型工程４０ａで用いた成型機のポケット形状は、第１成型工程４０で用いたポケット形状と同じである。２つのロールの隙間は１．０ｍｍとし、ロール線圧は５ｔ／ｃｍとなるように調整した。

得られた第２成型体７を篩（目開き３．３５ｍｍ）で処理し、養生工程８５にてビニル袋に密閉して養生（温度：－５～３５℃、雰囲気相対湿度：３０～９０％）を行い、表Ｂ３記載の養生日数経過後に製品２００を得た。

養生工程前におけるＴ炭またはＢ炭の各工程における品質は表Ｂ２のとおりである。なお表Ｂ２では例Ｂ４の第２破砕物６及び第２成型体７の品質の記載が無いが、単に品質の測定を行っていないためであり、実際は他の例と同様に第２破砕工程１０ａ及び第２成型工程４０ａを経て第２成型体７を得ている。

＜品質評価＞
得られた製品２００の品質の評価方法は下記のとおりである。

＜水分＞
製品２００を水中に浸漬する前の全水分、および、製品２００の水中浸漬水分を記載した。

＜厚み＞
本願における厚みとは板状成型体の平滑面同士の距離（凸面を含まない、図２－４および図２－５におけるｄに相当する部分）であり、ランダムに採取した１０個のサンプルの厚みの平均値である。厚み測定は、前記板状成型体の平面同士にノギスを当てて測定した。

＜浸漬時の膨張率＞
製品２００の厚みの３乗を製品２００の容積と仮定し、下記（式１’）：

により、水中浸漬７日目の膨張率を算出した。

製品２００の品質評価結果（浸漬水分、厚み等）を表Ｂ３に示す。なお、表Ｂ３中の養生日数は、第２成型体７が得られた日からの日数とする。

図２－６は、製品２００について、養生日数と７日目の浸漬水分（重量％）との関係を示す。保存期間（養生日数）が長くなるほど製品２００の浸漬水分が低下すること、および養生日数２００日以降は横ばいであることが確認された。

図２－７は、製品２００について、養生日数と水中浸漬前の厚み（ｍｍ）との関係を示す。養生日数経過に伴い、対向する平滑面同士の厚みが増加することが確認された。

図２－８は、製品２００について、養生日数と成型体の水中浸漬７日目の膨張率との関係を示す。図２－８に示す通り、養生前の成型体の浸漬膨張率が１．６に対し、２００日以上養生した製品２００の浸漬前後の膨張率は１．１１０～１．２３１となり、養生に伴い浸漬時の吸水が抑制される。

＜＜パートＣの実施例＞＞
以下、パートＣの発明の一形態について、実施例に基づきさらに詳細に説明する。ただし、パートＣの発明は下記実施例の内容に限定されるものではない。

＜実施例Ｃ１－１＞
（改質炭の製造）
本実施例では、原料はインドネシア産のＢ炭を用いた（表Ｃ１参照）。表Ｃ１中、「ＡＲ」は到着ベース、「ＡＤ」は気乾ベース、「ＤＢ」は無水ベースを示す（ＪＩＳ Ｍ８８１０）。また、表Ｃ１には、工業分析値（気乾ベース）に基づき算出された燃料比、高位発熱量および元素分析の結果もそれぞれ示している。

工業分析値および元素分析値はＪＩＳ Ｍ８８１２、８８１３、８８１４に基づく。表Ｃ１中、ＧＡＲ、ＧＡＤ、ＤＡＦは、それぞれ到着ベース高位発熱量、気乾ベース高位発熱量、無水無灰ベース高位発熱量を示す（ＪＩＳ Ｍ８８１０）。ＨＧＩ（ハードグローブ指数）はＪＩＳ Ｍ ８８０１の「７．粉砕性試験方法（ハードグローブ法）」に基づき測定した。

まず、第１破砕工程１０において、ハンマークラッシャを用い原料を平均粒径１０ｍｍ以下に破砕した。次いで、乾燥工程２０において、送風乾燥機を用い全水分が５～２０ｗｔ％になるように乾燥させた。次いで、粉砕工程３０において、ボールミルを用い、平均粒子径が約１０～６０μｍになるように石炭を粉砕して石炭粒子４を得た。

次いで、工程３０で得た石炭粒子４を、図３－２のブリケットマシンに供給し、第１成型工程４０を行い、第１成型体５を得た。次いで、第２破砕工程１０ａにおいて、第１成型体５を、ハンマークラッシャを用い平均粒子径が０．０５～０．５ｍｍになるように粉砕した。

次いで、第２成型工程４０ａにおいて、上記工程で得られた破砕物を第１成型工程４０と同じ型式のブリケットマシンで成型した。ロール間の隙間は１.０ｍｍ、ロール線圧は５ｔ／ｃｍとした。それにより、板状の第２成型体７を得た。次いで、篩工程７０において、第２成型体７を篩（目開き３．３５ｍｍ）を用い手動で篩い分け、篩上に残留した製品８を得た。

次いで、加熱養生工程８５において、上記工程で得られた篩上を処理した。加熱養生条件は以下のとおりとした。

（加熱養生）
試料２８ｇを秤量ビンに投入し、全水分の蒸発を抑えることを目的としてアルミ箔で秤量ビンに蓋をしてから送風乾燥機にて加熱養生を行った。送風乾燥機は１０７℃に設定し、加熱養生時間を２０分間とした。加熱養生後の製品を室内で放置し、室温に戻ったものを「実施例Ｃ１－１」の製品とした。

＜実施例Ｃ１－２＞
実施例Ｃ１－２は、加熱養生工程８５の処理方法を除き実施例Ｃ１－１と同じである。実施例Ｃ１－２では、試料２８ｇを秤量ビンに投入し、蓋をせずに、送風乾燥機にて加熱養生を行った。送風乾燥機の温度および加熱養生時間は、実施例Ｃ１－１と同じである（１０７℃、２０分間）。加熱養生後の製品を室内で放置し、室温に戻ったものを「実施例Ｃ１－２」の製品とした。

＜比較例Ｃ１＞
比較例Ｃ１は、加熱養生工程を行わず、実施例Ｃ１－１の篩工程７０で得たものをそのまま製品としたものである。

＜結果＞
実施例Ｃ１－１、実施例Ｃ１－２、比較例Ｃ１で得た製品の全水分および水中浸漬水分を測定した。結果を表Ｃ２に示す。

実施例Ｃ１－１は加熱養生時に秤量ビンにアルミ箔をしたため、加熱養生後の全水分は比較例Ｃ１（加熱養生なし）とほぼ同じであった。

実施例Ｃ１－１の水中浸漬水分は、比較例Ｃ１の水中浸漬水分と比べ約４％程度低く、加熱養生により水中浸漬水分が改善することが確認された。

実施例Ｃ１－２は加熱養生時に秤量ビンの蓋をしていないため、加熱養生により全水分が蒸発しており、加熱養生後の全水分は、実施例Ｃ１－１および比較例Ｃ１の約半分まで低下していた。実施例Ｃ１－２の水中浸漬水分は、比較例Ｃ１と比べると改善しているが、実施例Ｃ１－１の水中浸漬水分よりも２％程度高いため、最終製品の品質としては、加熱養生時に全水分の蒸発を抑えたほうが、水中浸漬水分がより改善するといえる。

＜分析方法＞
（全水分について）
「全水分」は、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－２０００ （石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて測定した。

（水中浸漬水分）
「水中浸漬水分」は、以下の方法により測定することができる。試料を水中に浸漬し、浸漬開始から７日間経過した時点で改質炭を回収し、表面に付着した水分をウエス等の布で除去した後、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－２０００（石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて計測して得た全水分を水中浸漬水分とした。

貯蔵時の降雨等による吸水量が低下するため製品価値である発熱量が高くなるため、水中浸漬水分が低いほど燃料としての価値が高い試料といえる。

（圧壊強度）
ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３の「３．１ 圧壊強度試験方法」に基づき測定した。
（見掛密度）
ＪＩＳ Ｚ ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づき測定した。
（厚み）
本願における厚みとは板状成型体の凸面同士の距離であり、ランダムに採取した１０個のサンプルの厚みの平均値を結果としている。厚み測定は、試料の凸面同士にノギスを当てて測定した。

＜実施例Ｃ２＞
実施例Ｃ２は、図３－１の製造方法に対応し、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１０ａ、第２成型工程４０ａ、篩工程７０、加熱養生工程８５の順に処理し、得られる成型体２００を石炭成型燃料とするものである。加熱養生工程の方法を除き、実施例Ｃ１－１と同じである。

加熱養生工程８５では、篩工程７０で得られた石炭８（成型体）をビニル袋に入れて常温で２５日間養生した後、バットに投入し、実施例Ｃ１－１と同様にアルミ箔をして送風乾燥機にて加熱養生を行った。送風乾燥機の温度は１０７℃、養生時間は５０分間とした。

＜比較例Ｃ２＞
比較例Ｃ２は、実施形態２の加熱養生工程を行わず、篩工程７０で得た篩上の石炭８（成型体）をビニル袋に入れて常温で２５日間養生したものを用いた。

（結果２）
加熱養生に伴う物性変化を調査するため、全水分、水中浸漬水分のほか見掛密度、厚み、圧壊強度を測定した（表Ｃ３）。加熱養生前後の全水分はほぼ同じであるが、水中浸漬水分が大きく異なる結果を得た。その他の物性変化として、加熱養生により成型体の厚みが増加（膨張）することが分かった。なお、水中浸漬膨張率Ｅは以下により求めた：

水中浸漬膨張率Ｅ ＝ 水中浸漬後の厚みＴｗ ÷ 厚みＴ

＜＜パートＤの実施例＞＞
以下、パートＤの発明について実施例を用いて具体的に説明するが、パートＤの発明はこれらに限定されるものではない。

以下の例における、原料および製品の評価方法は下記のとおりである。

＜評価方法＞
＜ＨＧＩ（ハードグローブ指数）＞
ＪＩＳ Ｍ ８８０１ の「７． 粉砕性試験方法（ハードグローブ法）」に基づき測定した。

＜嵩密度＞
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式（１）にて算出した。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、容器に投入する際、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 式（１）

＜圧壊強度＞
ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３の「３．１ 圧壊強度試験方法」に基づき測定した。

＜見掛密度＞
ＪＩＳ Ｚ ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づき測定した。

＜粉化特性＞
粉化特性は、試料がバルク輸送時に受ける衝撃力を模擬した以下の手順にて実施した。試料１ｋｇを強固な土嚢袋に梱包後、該試料の入った土嚢袋を高さ８．６ｍの位置から２０回落下させ、ＪＩＳ Ｚ８８４１－１９９３（造粒物の強度試験方法）の「３．２ 回転強度試験方法」に記載の回転強度試験機にて８００回転処理を行った。処理後の試料を目開きが２ｍｍの篩で篩い分け、下記式（２）にて粉化後－２ｍｍの割合（目開きが２ｍｍの篩を通過した試料の質量割合）を求めて得た値を粉化特性の評価に利用した。なお、式（２）中、「処理後のサンプルの－２ｍｍの質量」とは目開きが２ｍｍの篩を通過した、処理後のサンプルの質量のことである。

通常、石炭をバルクハンドリングする際、２ｍｍ篩通過積算率が３０％を超える石炭は、ハンドリングトラブル（付着、閉塞）を起こす恐れがある。したがって、本例における成型体（あるいは整粒体）に要求される粉化特性についてもこの基準に従って、上記式（２）で求められる値が３０％以下であれば問題ないと判断した。

＜自然発熱指数＞
成型体のバルク輸送時の形態（水分、粒度）における自然発熱リスクを以下の手順にて評価した。成型体１ｋｇを強固な土嚢袋に梱包後、成型体の入った土嚢袋を高さ８．６ｍの位置から２０回落下させ、ＪＩＳ Ｚ８８４１－１９９３（造粒物の強度試験方法）の「３．２ 回転強度試験方法」に記載の回転強度試験機にて８００回転処理を行い、処理物１ｋｇを全量回収しプラスチックバッグに梱包後、処理物の全水分が２３重量％になるように加水した。加水後、プラスチックバッグで２日間、常温（約２５℃）にて密閉養生（加水養生）した。

その後、図４－５に示す構成を有する試験装置の恒温層に加水養生後のサンプル１ｋｇを投入した。試験装置は、恒温槽と、恒温槽内に配置された反応器とを備え、試料は反応器内に投入される。反応器には、窒素ボンベおよび空気ボンベが接続されたガス供給管が連結されている。ガス供給管を介して供給されるガスは三方コックにより切り替えることができる。また、ガス供給管には流量計が設けられ、ガス供給管を流れるガスの流量が測定可能である。反応器内には温度計が設置されている。さらに、反応器には、ガス濃度計が設置されたガスサンプリング管が連結されている。

反応器内への試料の投入後、窒素雰囲気下で恒温槽を８０℃に昇温した。８０℃に昇温した後、ガスを空気に切り替え、所定時間（３００分）反応後のガス濃度（Ｏ_２濃度、ＣＯ_２濃度、ＣＯ濃度）を測定し、下記式（３）により酸素吸着・酸化反応により発生する熱量相当の自然発熱性指数ＳＣＩ（Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）を算出した。

ＳＣＩ＝Ｏ_２吸着熱＋ＣＯ_２生成熱＋ＣＯ生成熱 式（３）

ＳＣＩの許容値（判断基準）は、通常取り扱っている一般炭の中で、特に自然発熱リスクが高い亜瀝青炭のＳＣＩ測定値（１２）を超えないものを問題ないと判断した。

＜浸漬水分＞
成型体を水中に浸漬し、浸漬開始から７日間経過した時点で成型体を回収し、表面に付着した水分をウエス等の布で除去した後、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－２０００ （石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて計測して得た全水分を浸漬水分とした。

成型体はバルク輸送（船積み、トラック輸送）などを想定しているため、圧壊強度が高く、見掛密度が高いものほど輸送時の耐久性が高く、良好な品質といえる。また、粉化後－２ｍｍの割合が低く、自然発熱指数が低く、浸漬水分が低いほど、良好な品質といえる。

＜参考例Ｄ１＞
参考例Ｄ１における石炭成型燃料の製造方法は、図４－１に対応し、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１０ａ、第２成型工程４０ａ、篩工程７０を経て得られた成型体１００を石炭成型燃料とするものである。ただし、第１成型工程における成型機は垂直供給方式のブリケットマシンを用いた。

原料はインドネシアの褐炭であるＢ炭を用いた。Ｂ炭の性状を表Ｄ１に示す。表Ｄ１中、ＡＲは到着ベース、ＡＤは気乾ベース、ＤＢは無水ベースを示す（ＪＩＳ Ｍ８８１０）。また、表Ｄ１には、工業分析値（気乾ベース）に基づき算出された燃料比、高位発熱量および元素分析の結果をそれぞれ示す。なお表Ｄ１における工業分析値、元素分析値はＪＩＳ Ｍ８８１２、８８１３、８８１４に基づく。表Ｄ１中、ＧＡＲ、ＧＡＤ、ＤＡＦは、それぞれ到着ベース高位発熱量、気乾ベース高位発熱量、無水無灰ベース高位発熱量を示す（ＪＩＳ Ｍ８８１０）。

破砕工程１０ではハンマークラッシャを用い平均粒径１０ｍｍ以下に破砕した。次いで、乾燥工程２０ではスチームチューブドライヤを用い全水分が１２．７重量％になるように乾燥した。続く粉砕工程３０ではローラミルを用い、平均粒子径２４μｍの石炭粒子４を得た。なお、第１破砕工程１０により破砕された石炭の平均粒子径はＪＩＳ Ｍ ８８０１－２００４「５．粒度試験方法」に基づき測定し、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した。粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子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とした。

第１成型工程４０は、図４－４に示した垂直供給方式のブリケットマシンを用い、見掛密度１．０ｇ／ｃｍ^３の第１成型体を得た。第１成型工程に用いたブリケットマシンは、一対のロール６１を有しており、そのうち一方のロール６１のみにロールポケットが形成され、もう一方のロール６１は、凹凸のない平坦な外周面を有していた。

第１成型工程４０によって、板状の第１成型体５が得られた。また、第１成型工程で得られた第１成型体５を篩目３．３５ｍｍで処理したところ、ブリケットマシンに供給した石炭粒子４の全重量に対する、篩上の第１成型体５の重量割合が５２．５％であった。

続いて、第２破砕工程１０ａではハンマークラッシャを用いて、ハンマー回転数７５０ｒｐｍで第１成型体５の破砕を行い、平均粒子径０．１２ｍｍ、かさ密度０．５８ｇ／ｃｍ^３の第２破砕物６を得た。参考例Ｄ１における第２破砕物６の粒度分布を図４－６に示す。

得られた第２破砕物６を第２成型工程４０ａにおいてブリケットマシンで成型した。ブリケットマシンは第１成型工程４０で用いたブリケットマシンと同様のものを用いた。第１成型工程４０と同様、２つのロール６１の隙間は１ｍｍとし、ロール線圧を７ｔ／ｃｍになるよう、ロールおよびスクリュの回転数を調整した。得られた板状の第２成型体７を篩工程７０で処理し、篩上を成型体１００とした。篩工程７０は目開き３．３５ｍｍの篩を用いた。篩工程７０で得られた成型体１００の収率は８９．９％であった。成型体１００の品質評価結果を表Ｄ２に示す。成型体１００の品質は良好であった。

＜実施例Ｄ１＞
実施例Ｄ１は図４－２に記載の製造方法に対応し、まず、破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０で得られた石炭粒子を４－１と４－２に分けた。続いて、石炭粒子４－１は第１成型工程４０により第１成型体５とし、第１成型体５と石炭粒子４－２とを混合して第２破砕工程１０ａを行い、第２破砕物６を得た。すなわち、粉砕工程３０で得られる石炭粒子の一部（４－２）を、第１成型工程４０を経ずに直接第２破砕工程１０ａの原料とした。

原料は、参考例Ｄ１と同様、インドネシアの褐炭であるＢ炭を用いた。破砕工程１０ではハンマークラッシャを用い平均粒径１０ｍｍ以下に破砕した。乾燥工程２０ではスチームチューブドライヤを用い全水分が１２．７重量％になるように乾燥した。続く粉砕工程３０ではローラミルを用い、平均粒子径２４μｍに粉砕して石炭粒子を得た。この粉砕工程３０で得られた石炭粒子を４－１と４－２に分け、石炭粒子４－１のみを第１成型工程４０に進めた。

第１成型工程４０では水平供給方式のローラコンパクタを用いて、石炭粒子４－１から見掛密度１．０ｇ／ｃｍ^３のフレーク（第１成型体５）を製造した。第１成型工程４０で得られた第１成型体５を篩目３．３５ｍｍで処理したところ、ローラコンパクタに供給した石炭粒子４の全重量に対する、篩上の第１成型体５の重量割合が９０．２％であり、第１成型工程４０でブリケットマシンを用いた参考例Ｄ１と比べ、高収率で第１成型体５を製造できることが分かった。

得られたフレーク（篩下も含む）（第１成型体５）と粉砕工程３０で得られた石炭粒子４－２とを７：３（重量比）で混合して、続く第２破砕工程１０ａでハンマー回転数５００ｒｐｍにて破砕し、第２破砕物６を得た。得られた第２破砕物６の平均粒径は０．１７ｍｍであり、図４－６に示したとおり、参考例Ｄ１の第２破砕物６とほぼ同等の平均粒径を有していることが示された。

実施例Ｄ１で得た第２破砕物６を用いての第２成型工程４０ａは実施していないが、実施例Ｄ１の第２破砕物６は参考例Ｄ１の第２破砕物６と同等の品質であることから、実施例Ｄ１の第２破砕物６に対して第２成型工程４０ａを行った場合、参考例Ｄ１と同等の品質の第２成型体７が得られるものと期待できる。

上記のとおり、実施例Ｄ１では、粉砕工程３０で得た石炭粒子のうち３０重量％を第２破砕工程に直接供給しているため、参考例Ｄ１と比べ第１成型工程４０で必要な処理能力が３０％少なくなり、負荷を軽減できることが示された。また、第２破砕工程１０ａにおけるハンマークラッシャのハンマー回転数は、参考例Ｄ１より実施例Ｄ１の方が小さく、第２破砕工程１０ａにおける破砕機の負荷も軽減できることが示された。

＜＜パートＥの実施例＞＞
実施例Ｅ１～３および比較例Ｅ１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Ｅ１～３および比較例Ｅ１では、図５－１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１０ａ、第２成型工程４０ａおよび篩工程７０を経て石炭成型体１００を得る。表Ｅ２および表Ｅ３に、実施例Ｅ１～３および比較例Ｅ１で用いた石炭の性状を示す。

（実施例Ｅ１）
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５－２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５－３Ａおよび図５－３Ｂ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Ｅ４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１０ａにて破砕し、第２破砕物６を得た。第２破砕工程１０ａでは、ハンマークラッシャを用いた。

次いで、第２破砕物６を、第２成型工程４０ａにおいて成型し、第２成型体７を得た。第２成型工程４０ａ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４０ａ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４０ａ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１０ａ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Ｅ２、実施例Ｅ３、比較例Ｅ１）
実施例Ｅ１とはいくつかのパラメータを変更して、実施例Ｅ１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４０ａにおける収率、第２成型工程４０ａ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Ｅ１での結果と併せて表Ｅ５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。

＜＜パートＦの実施例＞＞
以下、パートＦの発明の実施例について説明する。表Ｆ１に、以下で説明する実施例で用いた石炭の性状を示す。

［実施例Ｆ１］
（実施例Ｆ１）
原料となる石炭として、インドネシア産の褐炭であるＢＡ炭を用い、図６－１に示す工程に従って石炭成型燃料２００を製造した（粉砕工程２０→乾燥工程３０の順番）。

破砕工程１０では、ハンマークラッシャを用い、最大粒子径が１ｍｍ、平均粒子径が０．３ｍｍの破砕石炭２を得た。次いで、粉砕工程２０では、ペレットミルを用いた。破砕石炭２は、ペレットミル内部のローラとリングダイとの間で粉砕され、さらにリングダイの孔から連続的に排出され、適宜長さで切断されることでペレット化された。これにより、平均粒子径１０μｍの粉砕石炭３で構成された含水ペレット（直径８ｍｍ×高さ１０～２０ｍｍの円柱形）を得た。

乾燥工程３０では、乾燥効率を向上させるため、乾燥前にパドル式混合機を用いて、含水ペレットを最大粒径が３ｍｍ以下になるように破砕した。含水ペレットの破砕後、スチームチューブドライヤを用い、全水分が１５％になるように乾燥させ、乾燥した石炭粒子４を得た。得られた石炭粒子４の温度は９０℃であった。

乾燥工程３０から成型工程４０までの間、石炭粒子４の温度が９０℃に維持されるように、乾燥工程３０の出口から成型工程４０の入口までの搬送機器に保温材を設置した。成型工程４０の入口に設置された温度計にて石炭粒子４の温度を測定したところ、９０℃であることが確認された。

成型工程４０では、図６－２に示したような、垂直供給方式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、直径が５２０ｍｍ、幅（軸方向の長さ）が１２４ｍｍの一対のロール４１を有していた。一対のロール４１の周面には、図６－２Ａ、２Ｂに示す形状を有する複数のロールポケットが規則的に分散配置されていた。ロールポケットの各部の寸法は、
ａ＝３４．７ｍｍ
ｂ＝３６．６ｍｍ
ｃ＝９．１ｍｍ
であった。また、一対のロール４１間の隙間ｄは、設計下限値である１ｍｍとした。ブリケットマシンは、ロール４１による線圧が６ｔ／ｃｍになるように動作が制御され、これによって成型体５を得た。

得られた成型体５は篩工程７０に供給され、篩工程７０で石炭粉を除去した。篩工程７０では、篩目３．３５ｍｍの振動篩機を用い、篩上に残った石炭を石炭成型燃料２００とした。

（比較例Ｆ１）
比較例Ｆ１として、成型工程４０に供給される石炭粒子４の温度を変更した以外は実施例Ｆ１と同様にして石炭成型燃料２００を製造した。具体的には、成型工程４０に供給される石炭粒子４の温度が２５℃となるように、乾燥工程３０の出口から成型工程４０の入口までの搬送機器で、石炭粒子４の冷却を行った。搬送機器としては、水冷式のジャケット付きのスクリュ式搬送装置を用い、搬送用パドルの回転数で滞留時間を制御して石炭粒子４の温度調整を行った。成型工程４０の入口に設置した温度計によって石炭粒子４の温度を測定した結果、２５℃であることが確認された。

（評価１）
実施例Ｆ１および比較例Ｆ１によって得られた石炭成型燃料２００について、品質評価を行った。石炭粒子４の代表的な物性、成型工程４０の代表的な代表的な成型条件、成型能力、および得られた石炭成型燃料２００の品質評価結果を表Ｆ２に示す。

表Ｆ２において、石炭成型燃料２００の圧壊強度は、ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３の「３．１ 圧壊強度試験方法」に基づいて測定した。また、見掛密度は、ＪＩＳ Ｚ ８８０７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。

表Ｆ２より、実施例Ｆ１は、石炭粒子４の全水分および粒度分布が比較例Ｆ１と同等であるものの、成型工程４０の入口での石炭粒子４の温度を９０℃としたことによって、成型工程４０の入口での石炭粒子４の温度を２５℃とした比較例Ｆ１と比較し、圧壊強度がほぼ２倍となったことが分かる。このことから、成型工程４０の入口での石炭粒子４の温度を９０℃とすること、言い換えれば、石炭粒子４を９０℃で成型することによって、高い圧壊強度を有し、ハンドリング性に優れた石炭成型燃料２００を製造できるということがいえる。

［実施例Ｆ２および３］
（実施例Ｆ２－１）
原料となる石炭として、インドネシア産の褐炭であるＢＭ１炭を用い、篩工程７０を実施しないこと以外は図６－１に示す工程に従って石炭成型燃料２００を製造した（ただし、乾燥工程３０→粉砕工程２０の順）。

破砕工程１０は、実施例Ｆ１と同様に実施した。次いで、乾燥工程３０では、スチームチューブドライヤを用い、全水分が１０～１５％になるように、破砕石炭２を乾燥させ、乾燥石炭３’を得た。次に、粉砕工程２０では、ボールミルを用いて乾燥石炭３’を平均粒子径が２０～３０μｍになるように粉砕し、石炭粒子４を得た。

次に、得られた石炭粒子４を成型工程４０に供給し、成型体５を得た。成型工程４０では、図６－４に示したような、一対の加圧板４０１、４０２、一対の型４０３、４０４および加圧板４０１、４０２に内蔵されたヒータを有する、温度調整可能なタブレットマシンを用いた。各型４０３、４０４はそれぞれコア型およびキャビティ型を構成し、キャビティ型（４０４）は、内径が１４ｍｍの円筒形のキャビティを有していた。なお、使用したタブレットマシンは、上側の加圧板４０１が固定圧縮盤、下側の加圧板４０２が可動圧縮盤であり、下側の加圧板４０２の上昇によりキャビティ４０６内の粉体の圧縮成型が成される構造となっている。

まず、型４０３、４０４を開いた状態で、型温度測定用の熱電対４０７によって型４０３、４０４の温度を測定し、温度が６０℃に達した時点で石炭粒子４をキャビティ４０６に投入した。石炭粒子４の投入後、型４０３、４０４を閉じ、原料温度測定用の熱電対４０８をキャビティ４０６内に前進させて石炭粒子４の温度を測定した。

原料温度測定用の熱電対４０８で測定された温度、すなわち石炭粒子４の温度が６０℃に達した時点で熱電対４０８を後退させ、その後、加圧板４０２を上昇させ、キャビティ４０６内の石炭粒子４を圧縮成型した。圧縮成型条件は、成型圧力が１．９ｔ／ｃｍ^２、加圧時間が１分、加圧下の保持時間が１分であった。ここで、「加圧時間」は、加圧開始から成型圧力に達するまでの時間をいい、「加圧下の保持時間」は、成型圧力に達した後、その成型圧力を保持している時間をいう。

圧縮成型後、型４０３、４０４を開いてタブレット状（円柱状）の成型体５を取り出し、これを石炭成型燃料２００とした。

（実施例Ｆ２－２）
圧縮成型時の石炭粒子４の温度を８０℃とした以外は実施例Ｆ２－１と同様にして石炭成型燃料２００を得た。

（比較例Ｆ２）
圧縮成型時の石炭粒子４の温度を２０℃とした以外は実施例Ｆ２－１と同様にして石炭成型燃料２００を得た。

（実施例Ｆ３－１）
原料である石炭１として、インドネシア産の褐炭であるＲＭ炭を用いた以外は実施例Ｆ２－１と同様にして石炭成型燃料を得た。

（実施例Ｆ３－２）
原料である石炭１として、インドネシア産の褐炭であるＲＭ炭を用いた以外は実施例Ｆ２－２と同様にして石炭成型燃料２００を得た。

（比較例Ｆ３－１）
原料である石炭１として、インドネシア産の褐炭であるＲＭ炭を用いた以外は比較例Ｆ２と同様にして石炭成型燃料２００を得た。

（比較例Ｆ３－２）
圧縮成型時の石炭粒子４の温度を４０℃とした以外は比較例Ｆ３－１と同様にして石炭成型燃料２００を得た。

（評価）
以上の各実施例および比較離で得られたタブレット状の石炭成型燃料２００を、大気中で３分間放置した後、ジッパー付きサンプル袋に保管した。石炭成型燃料２００は、成型直後（型から取り出した直後）のサンプル、およびサンプル袋に保管して１日経過後のサンプルについて品質評価を行った。石炭粒子４の代表的な物性、成型工程４０の代表的な成型条件、および得られた石炭成型燃料２００の品質評価結果を表Ｆ３に示す。

表Ｆ３において、石炭成型燃料２００の引張強度は、ＪＩＳ Ｚ ８８４１－１９９３の「３．１ 圧壊強度試験方法」で用いる、図６－６に示すような、固定圧縮盤５０１および可動圧縮盤５０２を有する試験機を用いた。試験に先だって、サンプルである石炭成型燃料２００の直径ｄ（ｍｍ）および高さＬ（ｍｍ）をノギス等で測定した。次いで、石炭成型燃料２００を、図６－６に示す姿勢で固定圧縮盤５０１の固定圧縮面５０１ａの中央部に設置した。この状態で可動圧縮盤５０２を１０ｍｍ／ｍｉｎで下降させ、石炭成型燃料２００に荷重をかけた。石炭成型燃料２００が完全に破壊するまでの荷重の最大指示値を記録し、これを石炭成型燃料２００の圧壊強度Ｐ（Ｎ）とした。得られた圧壊強度を用い、以下の式により引張強度を算出した。

また、見掛密度はＪＩＳ Ｚ ８８０７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。全水分の測定は、仕込み乾燥重量が不変であるという前提のもと、各時点経過時の試料の重量を測定し、以下の式（２）によって求めた。
（ｗ_ｔ１－ｗ_ｌｏａｄ×（１－ｍ_０／１００））／ｗ_ｔ１×１００ ・・・式（２）
ここで、ｗ_ｔ１は所定時間経過時の試料の重量、ｗ_ｌｏａｄは仕込み原料湿重量、ｍ_０は成型直前の原料全水分である。

図６－７に、成型工程入口温度と引張強度との関係を示し、図６－８に、成型工程入口温度と見掛密度との関係を示す。

以上の結果より、全水分および粒度分布がほぼ一定の条件で製造した石炭成型燃料２００においては、成型工程入口温度が２０～８０℃の範囲では、温度が高いほど石炭成型燃料２００の引張強度および見掛密度が高くなることが分かった。引張強度および見掛密度が高くなることによって、ハンドリング性に優れた石炭成型燃料２００を得ることができる。この傾向は、原料である石炭１の銘柄が異なっても同様である。

［実施例Ｆ４］
（実施例Ｆ４－１）
以下の点を除いて実施例Ｆ２－１と同様にして石炭成型燃料２００を得た。
（ａ）石炭１としてインドネシア産の褐炭であるＢＭ２炭を用いた。
（ｂ）破砕工程１０ではジョークラッシャ、ダブルロールクラッシャの順に処理し、平均粒子径が３ｍｍ以下になるように石炭１を破砕した。
（ｃ）乾燥工程３０ではスチームチューブドライヤを用い、全水分２３％になるように破砕石炭２を乾燥させた。
（ｄ）成型工程４０で用いたタブレットマシンは、内径が２０ｍｍの円筒形のキャビティを有していた。
（ｅ）成型工程４０では、圧縮成型時の石炭粒子４の温度を１１５℃とした。
（ｆ）成型工程４０では、成型圧力を１ｔ／ｃｍ^２とした。

（実施例Ｆ４－２）
圧縮成型時の石炭粒子４の温度を１３０℃とした以外は実施例Ｆ４－１と同様にして石炭成型燃料２００を得た。

（実施例Ｆ４－３）
乾燥工程出口における石炭粒子４の全水分が１７．０％であること以外は実施例Ｆ４－１と同様にして石炭成型燃料２００を得た。

（比較例Ｆ４）
乾燥工程出口における石炭粒子４の全水分が１６．０％であること、および成型工程４０において型を加熱しなかった（２０℃）こと以外は実施例Ｆ４－１と同様にして石炭成型燃料２００を得た。

（評価）
以上の各実施例および比較例で得られたタブレット状の石炭成型燃料２００について品質評価を行った。品質評価は、石炭成型燃料２００を型から取り出した直後の時点、および型から取り出して大気中で１０分間放置し、その後、ジッパー付きサンプル袋に保管し、１日経過後の時点で行い、それぞれの時点について評価用のサンプルを用意した。石炭粒子４の代表的な物性、成型工程４０の代表的な成型条件、および得られた石炭成型燃料２００の品質評価結果を表Ｆ４に示す。

表Ｆ４において、全水分および見掛密度は、実施例Ｆ２および３での評価と同様にして求めた。浸漬水分については、測定用のサンプルを水中に浸漬し、浸漬開始から７日間経過した時点でサンプルを回収し、表面に付着した水分をウエス等の布で除去し、その後、ＪＩＳ Ｍ ８８２０－０（石炭類及びコークス類－ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法に基づいて測定し、その値を浸漬水分とした。

表Ｆ４より、各実施例および比較例とも、成型直後から１日後までの間に全水分が低下することが確認された。見掛密度については、比較例は成型直後から１日後までの間に、比較例は低下したが各実施例は増加したことが確認された。このことから、各実施例については、成型直後から１日経過すると、全水分が低下したため、石炭成型燃料２００が収縮することが分かる。また、浸漬水分について、比較例は成型直後の浸漬水分の測定が不可能であったが、各実施例とも成型直後から１日後までの間に浸漬水分が低下することが確認された。浸漬水分が低下することは、耐水性が改善されることを意味する。浸漬水分の値は、実施例Ｆ４－１と実施例Ｆ４－２との比較では、１１５℃で成型した場合と１３０℃で成型した場合との間に優位差は確認できなかった。ただし、これら実施例Ｆ４－１および実施例Ｆ４－２は比較例Ｆ４と比較して浸漬水分（１日後）が著しく小さく、このことから、石炭粒子４を加熱成型することで、耐水性に優れた石炭成型燃料２００を製造できるといえる。

［実施例Ｆ５］
（実施例Ｆ５－２）
以下の点を除いて実施例Ｆ２－１と同様にして石炭成型燃料２００を得た。
（ａ）破砕工程１０ではジョークラッシャ、ダブルロールクラッシャの順に処理し、平均粒子径が３ｍｍ以下になるように石炭１を破砕した。
（ｂ）乾燥工程３０では、箱型乾燥機を用いて、乾燥時間を調整して全水分の異なる４種類の乾燥石炭３’を得た。得られた乾燥石炭３’をそれぞれ粉砕工程で粉砕して、全水分１１．１～１７．５％の石炭粒子４を、（実施例Ｆ５－２－１）～（実施例Ｆ５－２－４）とした。
（ｃ）成型工程４０では、成型圧力を１．９５ｔ／ｃｍ^２とした。

（実施例Ｆ５－３）
圧縮成型時の石炭粒子４の温度を８０℃とした以外は実施例Ｆ５－２と同様にして、全水分の異なる石炭粒子４から４種類の石炭成型燃料２００を得た（（実施例Ｆ５－３－１）～（実施例Ｆ５－３－４））。

（実施例Ｆ５－４）
圧縮成型時の石炭粒子４の温度を９５℃とした以外は実施例Ｆ５－２と同様にして、全水分の異なる石炭粒子４から４種類の石炭成型燃料２００を得た（（実施例Ｆ５－４－１）～（実施例Ｆ５－４－４））。

（比較例Ｆ５－１）
圧縮成型時の石炭粒子４の温度を３０度とし、全水分を１０．５～１７．５％とした以外は実施例Ｆ５－２と同様にして、全水分の異なる石炭粒子４から５種類の石炭成型燃料２００を得た（（比較例Ｆ５－１－１）～比較例Ｆ５－１－５））。

（評価）
以上の各実施例および比較例で得られたタブレット状の石炭成型燃料２００について品質評価を行った。品質評価は、石炭成型燃料２００を型から取り出して大気中で５分間放置し、その後、ジッパー付きサンプル袋に保管し、１日経過後の時点で行った。石炭粒子４の代表的な物性、成型工程４０の代表的な成型条件、および得られた石炭成型燃料２００の品質評価結果を表Ｆ５～表Ｆ８に示す。

表Ｆ５～８において、全水分、浸漬水分および見掛密度は、実施例Ｆ４での評価と同様にして求めた。また、図６－９に、表Ｆ５～８に示した全水分と浸漬水分との関係をグラフで表した。

図６－９より、成型時の石炭粒子４の温度が高いほど浸漬水分が低下しており、このことから、成型時の石炭粒子４の温度が高いほど、得られる石炭成型燃料２００の耐水性をより向上させることができることが分かる。

＜＜パートＧの実施例＞＞

以下、パートＧの発明の一形態について、実施例に基づきさらに詳細に説明する。ただし、パートＧの発明は下記実施例の内容に限定されるものではない。

＜実施例Ｇ、比較例Ｇ＞
インドネシア産褐炭であるＢ炭を原料として実施形態Ｇにて製造した。第１破砕工程１０のハンマークラッシャで平均粒径１０ｍｍ以下に破砕した。乾燥工程２０ではスチームチューブドライヤを用い全水分１５％に乾燥した。粉砕工程３０ではローラミルを用い、平均粒子径２５μｍに粉砕した。

原料であるインドネシア産のＢ炭（褐炭）の性状を表Ｇ１に示す。表Ｇ１中、ＡＲは到着ベース、ＡＤは気乾ベース、ＤＢは無水ベースを示す（ＪＩＳ Ｍ８８１０）。また、表Ｇ１には、工業分析値（気乾ベース）に基づき算出された燃料比、高位発熱量および元素分析の結果をそれぞれ示す。なお表Ｇ１における工業分析値、元素分析値はＪＩＳ Ｍ８８１２、８８１３、８８１４に基づく。表Ｇ１中、ＧＡＲ、ＧＡＤ、ＤＡＦは、それぞれ到着ベース高位発熱量、気乾ベース高位発熱量、無水無灰ベース高位発熱量を示す（ＪＩＳ Ｍ８８１０）。ＨＧＩ（ハードグローブ指数）はＪＩＳ Ｍ ８８０１の「７．粉砕性試験方法（ハードグローブ法）」に基づき測定した。

第１成型工程４０は垂直供給方式のブリケットマシンを用いた。ブリケットマシンのロール径は５２０ｍｍ、ロール巾は２３６ｍｍである。２つのロールのうち片方は平面であり、もう片方にポケットが彫られている。ポケットのサイズは横６ｍｍ×縦９ｍｍ×深さ１．５７ｍｍの形状Ａ（中小粒ブリケット７１用）と横２．５ｍｍ×縦８ｍｍ×深さ０．６ｍｍの形状Ｂ（極小粒ブリケット７２用）の２種があり、ロール１個当り形状Ａが５２４４個、形状Ｂが１８４個配列されている。
なお第１成型工程４０において形状Ａと形状Ｂの２種類のポケット設けた理由は単に成型量を稼ぐためのものである。中小粒及び極小粒ブリケット７１，７２の成型は後述の第２成型工程４０ａにて行われる。ポケットＡ、Ｂの一例を図７－２に示す。

形状Ａの１個あたりの容積は０．０３５ｃｍ^３であり、形状Ｂの１個当たりの容積は０．００４８ｃｍ^３である。ブリケットマシンのロール間の隙間は設計下限である１ｍｍとした。ロール線圧を０．５ｔ／ｃｍに維持するよう、ロールおよびスクリュの回転数を調整した。得られた第１成型体５は片面にロール形状由来の凸部を含む板状であった。

第２破砕工程１０ａでは、得られた第１成型体５をハンマークラッシャで平均粒子径０．１ｍｍに破砕した。この第２破砕工程１０ａの下流側において小粒ブリケット７を成型する第２成型工程４０ａと、大粒ブリケット７’を成型する第３成型工程６１に分岐する。

第２成型工程４０ａでは、得られた破砕物６をブリケットマシンで成型した。第２成型工程４０ａでは第１成型工程４０と同じ仕様の垂直供給方式のブリケットマシンを用い、ロール線圧を７ｔ／ｃｍに変えたことを除き、第１成型工程４０と同じ条件で製造した。この第２成型工程４０ａにおいて小粒ブリケット７（中小粒及び極小粒ブリケット７１，７２）が得られる。

第３破砕工程４５Ａでは、得られた小粒ブリケット７の板状成型体をロールクラッシャで３０ｍｍ以下に破砕した。ロールクラッシャはロール表面に１５ｍｍの突起を有するものを使用し、過度な破砕が起きないようロール間の隙間を５ｍｍとした。

研磨工程６０において、破砕された小粒ブリケット７を研磨機で研磨した。用いた研磨機は回転する外筒の内部に外筒とは逆方向に回転する内筒を配置しかつ内筒は外筒の中心軸からずれた位置に配置され、内筒および外筒の内面は複数の突起物を配備している。内筒が外筒の中心軸からずれて配置されているため、板状成型物に含まれる低強度（低密度）の成型体を比較的選択的に削り落とすことができる。また、内筒と外筒の回転が相反しているため、処理時間が短くなる。

第３成型工程６１ではブリケットマシンを用いて大粒ブリケット７’を成型した。第３成型工程６１のブリケットマシンは垂直供給方式であり、ロール径が５２０ｍｍ、巾は１２０ｍｍである。第３成型工程６１では、２つのロールのうち片方は平面であり、片方にポケットが彫られている。ポケットサイズは横３８ｍｍ×縦３８ｍｍ×深さ１０ｍｍの形状であり、ロール１個当たり８０個配列されている。第３成型工程６１におけるポケットの一例を図７－３に示す。ポケット１個当たりの容積は８．０８ｃｍ^３である。

篩工程７０では小粒ブリケット７（破砕・研磨済み）と大粒ブリケット７’の混合物を目開き３．３５ｍｍの篩にかけた。第３破砕工程４５Ａで破砕され研磨工程６０で研磨された小粒ブリケット７は不定形の粒状物（板状成型体が分断されたもの）と研磨で生じた粉の混合物であり、この粉を除去するものである。また篩にかけることで大粒ブリケット７’の研磨も行われる。

散水工程９１では篩工程７０の篩上として得られた小粒ブリケット７及び大粒ブリケット７’の混合物に対し散水を行なった。散水工程９１ではベルトコンベア上に散水装置を設置し、小粒ブリケット７及び大粒ブリケット７’の混合物の全水分が２０％になるように搬送量および全水分に合わせて散水量を調整するものである。この散水工程９１により小粒ブリケット７は小粒改質炭１００となり、大粒ブリケット７’は大粒改質炭２００となる。

得られた小粒改質炭１００（比較例Ｇ１）、大粒改質炭２００（比較例Ｇ２）、及びインドネシア産亜瀝青炭（比較例Ｇ３）の性状を表Ｇ２に示す。

小粒改質炭１００は全量が篩目１０ｍｍの篩を通過しかつ３．３５ｍｍの篩上に残った。また大粒改質炭２００は全量が篩目３５ｍｍの篩を通過し、全量が２６．５ｍｍの篩上に残った。見掛密度は散水工程９１として小粒及び大粒改質炭１００，２００の全水分を２０％に調整した後に測定した。

小粒改質炭１００は、全量が篩目１０ｍｍの篩を通過しかつ全量が篩目３．３５ｍｍの篩上に残ったため、小粒改質炭１００の粒径は、両篩目の平均値である６．７ｍｍ（＝（１０＋３．３５）÷２）とした。

大粒改質炭２００は、全量が篩目３５ｍｍの篩を通過しかつ全量が篩目２６．５ｍｍの篩上に残ったため、大粒改質炭２００の粒径は、両篩目の平均値である３０．８ｍｍ（＝（３５＋２６．５）÷２）とした。

［自然発熱性］
ハンドリング性を評価するため、小粒改質炭１００、大粒改質炭２００、改質炭混合体３００及びインドネシア産亜瀝青炭を試料として自然発熱性評価を行った。なお、小粒改質炭１００、大粒改質炭２００、及び改質炭混合体３００については、いずれも散水工程９１で水分を調整し、全水分２０％としたものを評価した。インドネシア産亜瀝青炭については、国内港で荷揚げした際の全水分（すなわち流通しているものの水分）である２８．３％のまま評価した。

その後、図７－４に示す構成を有する試験装置の恒温層内部にある反応器に全水分調整後の試料約１ｋｇを投入した。試験装置は、恒温槽と、恒温槽内に配置された反応器とを備える。反応器の内径は１０８ｍｍ×高さ２２５ｍｍである。反応器には、窒素ボンベおよび空気ボンベが接続されたガス供給管が連結されて、試料下方よりガスが供給される。ガス供給管を介して供給されるガスは三方コックにより切り替えることができる。また、ガス供給管には流量計が設けられ、ガス供給管を流れるガスの流量を制御する。また、反応器入口には供給ガスを予熱する加熱管を有し、反応器内には温度計が設置されている。さらに、反応器出口には、ガス濃度計が設置されたガスサンプリング管が連結されている。

反応器内へ試料を投入した後、窒素ガスにて反応器内の試料を８０℃に昇温した。８０℃に昇温した後、ガスを空気（５０ｍＬ／ｍｉｎ）に切り替え、所定時間（３００分）反応後のガス濃度（Ｏ_２濃度、ＣＯ_２濃度、ＣＯ濃度）を測定し、下記式（１）により単位時間、単位試料重量当たりの酸素吸着・酸化反応により発生する熱量相当の自然発熱性指数ＳＣＩ（Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）を算出した。
式（１）中の［ＣＯ_２］、［ＣＯ］は出口濃度から算出する単位時間、単位試料重量当たりのＣＯ_２、ＣＯ生成量（単位：ｍＬ／（ｋｇ・ｍｉｎ））、［Ｏ_２］は入口Ｏ_２流量、及び出口ガスのＯ_２、ＣＯ_２、ＣＯ濃度の収支から求められる単位時間、単位試料重量当たりのＯ_２吸着量（単位：ｍＬ／（ｋｇ・ｍｉｎ））を示す。また［Ｈ］、［Ｃ］は試料の元素分析値（絶乾基準、単位：％－Ｄｒｙ Ｂａｓｉｓ）である。

ＳＣＩ＝Ｏ_２吸着熱＋ＣＯ_２生成熱＋ＣＯ生成熱 式（１）
＝［Ｏ_２］×（－２．５３）＋
［ＣＯ_２］×（３．９４＋２．８６×（［Ｈ］／（［Ｃ］／１２））／２）＋
［ＣＯ］×（１．１１＋２．８６×（［Ｈ］／（［Ｃ］／１２））／２）

ＳＣＩの許容値（判断基準）は、通常取り扱っている一般炭の中で、特に自然発熱リスクが高いインドネシア産亜瀝青炭のＳＣＩ測定値（１２．０）を超えないものを問題ないと判断した。

［カロリー密度］
また、輸送効率を評価するため小粒改質炭１００、大粒改質炭２００、改質炭混合体３００及びインドネシア産亜瀝青炭を試料としてカロリー密度を測定した。カロリー密度は式２により求めた。かさ密度は実測値であるが、試料発熱量は式３を用い、原炭（原料となるＢ炭）の発熱量、全水分および試料の全水分から求めた計算値である。改質炭の製造プロセスでは化学的な処理はなく、発熱量の変動要因は全水分のみであるため、試料の発熱量は原炭の発熱量の水分補正で計算できると考える。
（式２）カロリー密度 ＝ 試料かさ密度 × 試料発熱量
（式３）試料発熱量 ＝ 原炭のＧＡＲ発熱量 × （１００－試料の全水分）÷（１００－原炭の全水分）

なお式２の試料かさ密度は、下記の方法により測定した（図７－５参照）。
質量が既知である２リットルのビーカー（外径１３５ｍｍ、高さ２０３ｍｍ）に、ビーカーの７～８分目程度に相当する質量既知である試料Ｍを衝撃を加えないように投入する（図７－５（ａ））。
試料の最上面が下がらなくなるまでビーカー全体をタッピング（上下に振動）する。その後、試料表面が平らになるようにならし、試料の最上面の位置をビーカー外周にマーキングし、標線Ｍ_１とする（図７－５（ｂ））。
ビーカーから試料を取り出し、ビーカーを水洗したのち、Ｍ_１の位置まで水を投入し（図７－５（ｃ））、ビーカーの質量を計測する。ビーカーの風袋を差し引き、投入した水の質量を計量し、水の密度が１ｋｇ／リットルとして質量から体積を求め、これを標線Ｍ_１における試料Ｍの体積Ｖとする。
（式４）を用いて、かさ密度を計算した。
試料かさ密度＝ 試料Ｍの質量 ÷ Ｖ

小粒改質炭１００と大粒改質炭２００の質量比率を変更しながら実施例Ｇ１～６の改質炭混合体３００を作成した。また、実施例Ｇ１～６の改質炭混合体３００につき測定された自然発熱性指数、カロリー密度及びその他の性質を下記表Ｇ３に示す。表Ｇ３の全水分及びＧＡＲ発熱量（表Ｇ３における各例の全水分ベースの高位発熱量）はＢ炭と同様にＪＩＳ Ｍ８８１２、８８１３、８８１４に基づく。また表Ｇ３では小粒改質炭１００（比較例Ｇ１）、大粒改質炭２００（比較例Ｇ２）、及びインドネシア産亜瀝青炭（比較例Ｇ３、表Ｇ２のものと同じ）についても併せて示す。

褐炭の改質炭を既存の石炭インフラで特別の改良をすることなく利用するためには、亜瀝青炭と同等または優れたカロリー密度と自然発熱性を有することが求められる。一般に発電所等のボイラでは所定値以上のカロリー密度が要求されるとともに、ハンドリング性確保のため所定値以下の自然発熱性が要求されるからである。
比較例Ｇ１（小粒改質炭１００）は、比較例Ｇ３（インドネシア産亜瀝青炭）と比べ自然発熱性指数が低く輸送時の発熱の可能性も低いが、カロリー密度が比較例Ｇ３よりも低いため、同一カロリーを得るための量が比較例Ｇ３よりも多くなり、輸送コストが高くなる。またカロリー密度が低いため、石炭火力発電所において利用する際に熱負荷低下（ボイラ所定の熱量が得られない）のおそれがある。

比較例Ｇ２（大粒改質炭２００）は比較例Ｇ３（インドネシア産亜瀝青炭）と比べ自然発熱性指数が高く輸送時の発熱のおそれが大きい。またカロリー密度が比較例Ｇ３よりも低いため、同一カロリーを得るための量が比較例Ｇ３よりも多くなり、輸送コストが高くなる。同様に石炭火力発電所において利用する際に熱負荷低下のおそれがある。以上より、比較例Ｇ１および比較例Ｇ２は、既存の石炭インフラで利用するために必要な特性（比較例Ｇ３のインドネシア産亜瀝青炭相当の自然発熱性とカロリー密度）を満たしていない。

［カロリー密度］
実施例Ｇ１～６について、大粒改質炭２００の質量比率とカロリー密度との関係を図７－６に示す。大粒改質炭２００の質量比率が５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下の範囲において、比較例Ｇ３のインドネシア産亜瀝青炭（破線）と同等以上のカロリー密度となる。

［自然発熱性指数］
また実施例Ｇ１～６について、大粒改質炭２００の質量比率と自然発熱性指数との関係を図７－７に示す。大粒改質炭２００の質量比率が０ｗｔ％超過８７ｗｔ％以下の範囲において、比較例Ｇ３のインドネシア産亜瀝青炭（一点鎖線）と同等以下の自然発熱性指数となるため、この範囲内では輸送時における発熱リスクが、比較例Ｇ３のインドネシア産亜瀝青炭と同等か比較例Ｇ３のインドネシア産亜瀝青炭よりも小さくなる。

上記２つの指標（カロリー密度、自然発熱性指数）をいずれも満たす大粒改質炭２００の質量比率は０ｗｔ％超過９０ｗｔ％以下、好ましくは５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であり、この範囲になるように改質炭混合体３００を製造することで、亜瀝青炭と同等の輸送効率（カロリー密度）とハンドリング性（自然発熱性）を得ることができ、既存の石炭インフラで特別な改造を要さずとも亜瀝青炭と同等に取り扱うことができる。

Claims (10)

1. 石炭を破砕する破砕工程と、
   前記破砕工程で破砕された石炭を乾燥させる乾燥工程と、
   前記乾燥工程で乾燥した石炭を粉砕して石炭粒子を得る粉砕工程と、
   前記粉砕工程で得られた前記石炭粒子を板状に成型して板状の中間成型体を得る成型工程と、
   前記成型工程で得られた前記中間成型体を分断して板状の分断物を得る分断工程と、
   前記分断工程で得られた前記板状の分断物を研磨して、研磨体を含む中間研磨体を得る研磨工程と、
   前記研磨工程で得られた前記中間研磨体に含まれる粉末を除去する篩工程と、
   を有し、
   前記粉砕工程で得られる前記石炭粒子の平均粒子径は１０～６０μｍであって、
   前記研磨工程で得られ、前記篩工程で前記粉末が除去された前記研磨体を石炭成型燃料とすること
   を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
2. 請求項１に記載の石炭成型燃料の製造方法において、
   前記分断工程ではロールクラッシャを用いて前記中間成型体を分断すること
   を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の石炭成型燃料の製造方法において、
   前記研磨工程では、外筒と、前記外筒の内側に前記外筒に対して偏心して配置され、前記外筒に対して相対回転するロータとの間で前記板状の分断物を研磨すること
   を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の石炭成型燃料の製造方法において、
   前記板状の中間成型体のかさ密度をＤＡ、前記研磨体のかさ密度をＤＢとしたとき、ＤＢ／ＤＡ＝１．１～１．２であること
   を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
5. 請求項１に記載の石炭成型燃料の製造方法において、
   前記石炭粒子の平均粒子径が１０～６０μｍであり、
   前記石炭成型燃料は、
   水分が５～２０ｗｔ％、見掛密度が１．２～１．４ｇ／ｃｍ３、かさ密度が０．６～０．９であり、かつ、
   平滑な成型面が転写された平滑面、および破断面、の２種類の表面を有する第１破断片と、
   凹凸を有する成型面が転写された凹凸面、および破断面、の２種類の表面を有する第２破断片と、
   前記平滑面、前記凹凸面、および破断面、の３種類の表面を有する第３破断片と、
   表面は破断面のみである第４破断片と、
   のうちいずれか１種以上の混合物であること
   を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
6. 請求項５に記載の石炭成型燃料の製造方法において、
   前記第３破断片は、
   前記平滑面と前記凹凸面とが互いに対向する第３Ａ破断片と、
   前記平滑面と前記凹凸面とが同一面内で隣接し、かつ、その対向面は破断面である第３Ｂ破断片と、
   を有し、
   前記第３Ａ破断片における前記平滑面と前記凹凸面との厚みは４．０～１３．０ｍｍであること
   を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
7. 請求項５に記載の石炭成型燃料の製造方法において、
   前記第１破断片は、
   前記平滑面同士が互いに対向する第１Ａ破断片と、
   前記平滑面の対向面が前記破断面である第１Ｂ破断片と、
   を有し、前記第１Ａ破断片における前記平滑面同士の厚みは２～１０ｍｍであること
   を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
8. 請求項１に記載の石炭成型燃料の製造方法によって得られた石炭成型燃料であって、
   前記石炭粒子の平均粒子径が１０～６０μｍであり、
   水分が５～２０ｗｔ％、見掛密度が１．２～１．４ｇ／ｃｍ３、かさ密度が０．６～０．９であり、かつ、
   平滑な成型面が転写された平滑面、および破断面、の２種類の表面を有する第１破断片と、
   凹凸を有する成型面が転写された凹凸面、および破断面、の２種類の表面を有する第２破断片と、
   前記平滑面、前記凹凸面、および破断面、の３種類の表面を有する第３破断片と、
   表面は破断面のみである第４破断片と、
   のうちいずれか１種以上の混合物であること
   を特徴とする石炭成型燃料。
9. 請求項８に記載の石炭成型燃料において、
   前記第３破断片は、
   前記平滑面と前記凹凸面とが互いに対向する第３Ａ破断片と、
   前記平滑面と前記凹凸面とが同一面内で隣接し、かつ、その対向面は破断面である第３Ｂ破断片と、
   を有し、
   前記第３Ａ破断片における前記平滑面と前記凹凸面との厚みは４．０～１３．０ｍｍであること
   を特徴とする石炭成型燃料。
10. 請求項８に記載の石炭成型燃料において、
    前記第１破断片は、
    前記平滑面同士が互いに対向する第１Ａ破断片と、
    前記平滑面の対向面が前記破断面である第１Ｂ破断片と、
    を有し、前記第１Ａ破断片における前記平滑面同士の厚みは２～１０ｍｍであること
    を特徴とする石炭成型燃料。

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