JPH01221492A - 褐炭の改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軟質褐炭の改質方法に関し、特に軟質褐炭の強
度向上、自然発火防止及び再吸湿性の低減効果を奏し得
る処理方法に関する。

〔従来の技術］ 褐炭は低灰分、低硫黄であシ世界中に美大な埋蔵１を有
し、将来の貴重なエネルギー資源及び工業原料として考
えられているが、現状ではその利用が産炭地周辺の発電
の利用に限られておシ、未だ褐炭は国際商品とはなって
いない。

この主な原因としては、以下の原因がめげられる。

（１１引火温度が２００℃前後と低く、また揮発公約５
５％、固定炭素的４５％と高いため、風化による自然発
火が起り易く、集積場および長距離輸送の場合の対策な
らびに乾燥等の熱処理工程の対策等が極めて困難である
。

（２）　　原炭の場合含水率が約７０％と高く、また嵩
比重が小さい。そのため輸送上において重量面では褐炭
が水分過多であることからほとんど水を運ぶ状態となる
。一方容積面でも設備が大容量とな９輸送コストも高い
。

（３）褐炭が乾燥してくると、容易にこわれ、改質操作
におけるハンドリングが非常に困難であシ、発塵を起し
、広範囲に飛散するため、輸送および環境上の対策が困
難である。

（４）石炭化腿の低い褐炭は内部水分含有蓋が多く、乾
燥後再吸湿性を有しているため、大気中の水分を吸収し
て元の表面付着水分（これを平衡水分状態という）に戻
ってしまう。

このだめ、脱水については減圧フラッシュ等の蒸発法、
圧搾等による機械的脱水および飽和蒸気下での非蒸発脱
水法等種々の提案がなされている。又、特に褐炭が乾燥
してくると容易にこわれやすいため、プレス機等での圧
搾等によるブリケラティングろるいは造粒機による球状
成型等粘結剤を添加した種々の提案が脱水同様なされて
いるが、いまだ工業的規模をもって実用化するには至っ
ていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記従来の技術水準に鑑みて、■軟質褐炭を低
水分含有時においても容易に粉化しない高強度を有する
褐炭に改質する方法及び■吸湿性の少ない製品に改質す
る方法を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は （１）軟質褐炭を水を媒体として平均粒径２０μ以下好
ましくは１０μ以下、のスラリーに湿式粉砕後、脱水操
作して成形体とし、引き続き水分を３５　ｗｔ％以下に
仕上乾燥する褐炭の改質方法（以下、これを第１発明と
いう）及び （２）上記方法に引き続いて不活性ガス雰囲気下で最高
加熱温度２００〜４５０℃まで加熱処理する褐炭の改質
方法（以下、これを第２発明という） である。

〔作用〕

第１発明によって、軟質褐炭に含有する水と同じ媒体を
使用して軟質褐炭を湿式粉砕するので褐炭は均一な微粒
子とすることができると共に、引き続く脱水の進行につ
れて粒子間の結合力が増加され、成形体として均質かつ
充分な強度のものが得られる。

第２発明によって、第１発明で改質した褐炭成形体を不
活性ガス雰囲気下で２００〜４５０℃まで加熱すること
によって該成形体の吸湿性を低下させることができる。

すなわち、石炭は２００〜５００℃の温度範囲で熱分解
を起すが、この時石炭中に含まれるタール分も液状物質
となシ、石炭中の細孔を通って石炭表面ににじみ出てく
る。この表面ににじみ出て来た液状タール物質は加熱時
間の経過とともにガス状物質に変化して揮発して行く。

そこで第２発明では石炭の熱分解の際に石炭の表面にに
じみ出て来る液状タール物質を揮発させることなく固化
させて石炭表面に油膜を形成し石炭の吸湿性を低下させ
るものである。このため第２発明に関する褐炭のごとく
比較的低石炭化度の石炭については比較的低温域よシ石
炭の熱分解が起こシ、上述した現象が生じるのは実験的
検討から褐炭の最高加熱温度の望ましい範囲が２００〜
４５０℃であることを確認したものである。また２００
〜４５０℃の熱処理により石炭中の含酸素基のうちＯＨ
基や０ＯＯＨ基等が熱分解作用の結果脱離するため石炭
の自然着火性が改善される。

〔実施例１］ 以下、第１発明による褐炭の改質方法およびその結果の
強度を説明する。

まず、改質褐炭の製造方法は軟質褐炭と媒体である水を
市販のマルチプンンダーミル中で濃度３０　ｗｔ％のス
ラリーに調整および平均粒径１０μに５分間湿式粉砕混
合する。次に真空装置を具備した大型ｐ過器で褐炭水分
を６０　ｗｔ％迄口過脱水する。濾過ケークの褐炭を６
０℃不活性ガス雰囲気において真空乾燥した。

上記方法で製造したサンプルの強度測定方法はステンレ
ス製ボールミルによる粉化率として評価した。

まず、乾燥成型褐炭を粗砕後目開きＪ工８２０００μ〜
２８５０μのふるいでふるい分けしサイズ２．００−２
．８３−のサンプルを供試した。

すなわち、ステンレス製ボールミル（内径８０鱈１！１
９０ｆｉ）にステンレスポール（捧インチ、２０ケ）と
、当該供試サンプル５１を入れ、回転数２０　Ｏｒ、ｐ
、ｍで１０分間回転させた後、目開きＪ工８５００μの
ふるいでふるい分けを実施し、５００μふるい上・下の
重重を測定した。

褐炭の粉化率（％）−（５００μふるい通過重量／供試
重量）Ｘ１００として算出した。

第１図は上記方法による絶乾サンプルの強度と褐炭原炭
の絶乾サンプル、豪州亜瀝青炭（Ａ）および（Ｂ）の絶
乾サンプルの強Ｋを比較したものである。

粉化率が低い方が高強度であシ、図中■が褐炭原炭の絶
乾サンプルで、粉化率が約８０〜１００％と広範囲であ
シ原炭の不均質性からくるものである。一方図中■が第
１発明によシ製造した絶乾サンプルで粉化率が３５〜４
０％と原炭に比べ２〜３倍の強度向上が見られる。又、
他炭種と比較した場合、図中■が豪州亜瀝青炭（Ａ）、
図中■が豪州亜瀝青炭の）であるが、第１発明により製
造した絶乾サンプルも同等の強度を有している。

〔実施例２］ 軟質褐炭と媒体である水を市販のマルチブレンダーミル
中で濃度３０　ｗｔ％のスラリーに調整および任意の平
均粒径を得るため粉砕時間を変化させ湿式粉砕混合した
。以下脱水および強度測定方法は実施ｙＩＵ１と同様に
実施した。

第２図は上記方法で得た平均粒径の異なった改質成型炭
の強度を比較したものである。平均粒径２０数μ程度の
強度は褐炭原炭絶乾サンプルと同程度であシ、平均粒径
の低下と共に強度は向上し、平均粒径１０μ程度で実施
例１にも記したように豪州亜瀝青炭（Ａ）　（Ｂ）同等
以上の強度を有する。

〔実施列３〕 実施例１によるサンプル製造および強度測定方法におい
て第１発明によ）製造したサンプルの水分と強度の相関
を第６図に示した。

第１発明により製造したサンプルは水分３５ｗｔ％以下
においては成型炭の強度は殆んど変化していない。

なお、第４図は実施例１に示す強度測定結果と石炭の強
度を評価する方法として一般に５１８Ｍ　８８０１粉砕
性試験（ハードグローブ法）に規定されているＨ、Ｇ、
■（ハードグローブ粉砕性指数）との関係を示したもの
で非常によい相関を示している。

本実施例の強度測定方法は簡易測定法として充分評価で
きる。

〔実施例４］ 以下、第２発明による褐炭の改質方法およびその結果の
強度を説明する。

実施列１で改質した褐炭を粗砕し、熱処理用サンプルと
して供試しだ。

第５図は熱処理装置の概略図を示す。

第５図において、実施例１で得た改質炭（これを第１次
改質炭という）６を内径５０ｓｏａの加熱容器４の中に
８０２充填し、貝、ガス２を流量計１によｐ　Ｉ　Ｌ　
／　ｍｉｎの速度で流しなからヒータ５で２０℃／　ｍ
ｉｎの昇温速度で加熱する。

加熱後の留出油は冷却水槽付留出油トラップ８で捕集し
、ガスはガスクーラ９で冷却する。所定温度まで石炭を
加熱した後ヒータ５を切９、冷風で強制的に所定の降温
速度で冷却する。加熱容器４内のガス＠度は熱電対３で
測定し、石炭６０ｍ度は熱電対７で測定する。

第６図は第５図に示す装置にて所定温度で１時間処理し
た熱処理炭を７５％恒湿水分の容器内に１６０時間放置
し測定した平衡水分値、石炭中の揮発分および発熱量と
熱処理温度との相関を示したもので、熱処理温度が２０
０℃以上で平衡水分値の低下があシ、又当該温度以上で
石炭中の揮発分も低下しておシ、熱処理によって液状タ
ール物質が石炭表面に油膜を形成し石炭の吸湿性を低下
させていることがよく判る。

更に発熱量については最終加熱温度が２００℃よシ低い
と平衡水分値が高くなシ、そのため発熱量が低い値を示
すようになり、４５０℃よシ高いと熱分解による揮発分
の発生が激しくなシそのため発熱量が低下するようにな
る。

第７図は原炭、第１次改質炭、第２次改質炭およびオー
ストラリア産ペースウォータ炭、亜瀝宵ワンドワン炭の
強度を比較したものである。

各々の石炭の強度はステンレス製ボールミルによる粉化
率として評価した。即ち褐炭を粗砕後月開きＪ工Ｓ　２
０００μ〜２８６０μのふるいを用いふるい分けしサイ
ズ２．００〜２．８５ｍのサンプルを供試した。

すなわち、ステンレス製ボールミル（内径８０■、深さ
９０ｗ）にステンＶスポール（Ａインチ２０ケ）と、当
該供試サンプルを５２入れ、回転数２００　ｒ、ｐ、ｍ
で１０分間回転させた後、目開きＪ工８５００μのふる
いでふるい分けを実施し５００μふるい上・下の重量を
測定した。褐炭の粉化率（支））は実施例１で説明した
通シのものである。

粉化率の小さい方が高強度であシ、第７図中■が褐炭原
炭の絶乾サンプルで粉化率が約８０〜１００％と広範囲
でｓｂ原炭の不均質性に起因しているものである。一方
図中■が本発明による第１次改質炭で粉化率が３５〜４
０％と原炭に比べ２〜６倍のｇ１度向上が見られる。図
中■が本発明による第２次改質炭（熱処理温度２００〜
４５０℃）であり、第１次改質における高強度を有する
改質褐炭が熱処理後も粉化することなく高強度を維持し
ている。更に図中■。

■がオーストラリア産ベースウォータ炭、亜瀝青ワンド
アン炭であるが本発明による改質褐炭の強度も同等の強
度を有している。

第２発明による効果をまとめ第１表に示す。

平衡水分値については熱処理温度が２００℃〜４５０℃
の範囲では充分低下が認められ再吸湿性低下の効果も充
分−められる。

又、発熱量については最終加熱温度４５０℃での熱処理
炭の発熱量は６７０　ｏ　ｋｃａ１／′に９と原炭６０
００　ｋｃａｌ／　ｋｇに比べ約７ｏ　ｏ　ｋｃａ１／
Ｊの発熱量上昇が認められ経済的価値が非常に高い。

また最終加熱温度が２００℃よシ低すと平衡水分値が高
くなシそのため発熱量が低い値を示すようになｐ４ｓｏ
℃より高いと熱分解による揮発分の発生が激しくなシそ
のため発熱量が低下するようになる。

更に褐炭の強度については褐炭を湿式微粉砕スラリーと
し、脱水操作する第１次改質工程において均質かつ高強
度を有する改質褐炭が熱処理後も粉化することなく、高
強度を維持しておシ、熱処理炭の経済的価値を更に上げ
た石炭として利用度が大いに広がる均質かつ高強度で吸
湿性の低い良質の褐炭とすることができる。

第１表 〔発明の効果ｊ 本発明の褐炭改質方法によれば製造時において溶剤ある
いは特別な粘結剤を用いることなく褐炭に含有する水と
同じ媒体を使用することができ、湿式粉砕のため、乾式
粉砕時の粉じん発生によるトラブルおよび対策も皆無で
ある。

湿式微粉砕混合することによシ均質な褐炭とすることが
でき、わずかな脱水によシハンドリングを大巾に改善で
きる強度を有する成型炭とすることができ、更に褐炭水
分約３５　ｗｔ％以下にすれば成型炭強度の変化もなく
、２次改質の原料としては広範囲に対応できオーストラ
リア産亜瀝青炭以上の強度を有する石炭として利用度が
太いに広がる良質の褐炭とすることができる。

また２次改質することによって吸湿性を低下させること
ができると共に、発熱量も向上し、その工業的効果は顕
著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１における本発明によす製造し
たサンプルと褐炭原炭、豪州亜瀝青炭（Ａ）、（Ｅ）各
々の絶乾サンプルの粉化率測定結果の比較図表、第２図
は本発明の実施例２における本発明において湿式微粉砕
後の平均粒径の違った製造サンプルの粉化率測定結果の
比較図表、第６図は本発明の実施ｆ！ＡＵ３における本
発明によシ製造したサンプルの水分と粉化率測定結果を
示す図表、第４図は本発明の実施列１における粉化率と
Ｈ，Ｇ、　Ｉを比較図表、第５図は本発明の実施例４に
使用した装置の概略図、第６図は第２次改質における熱
処理温度と２次改質炭の平衡水分、石炭中の揮発分、発
熱量との関係を示す図表、第７図は褐炭原料、本発明に
よる第１次改質炭、本発明による第２次改質炭、豪州亜
瀝青炭体）、豪州亜瀝青炭（ト））の粉化率の比較図表
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軟質褐炭を水を媒体として平均粒径２０μ以下の
   スラリーに湿式粉砕後、脱水操作して成形体とし、引き
   続き水分を３５ｗｔ％以下に仕上乾燥することを特徴と
   する褐炭の改質方法。
2. （２）請求項（１）記載の方法に引き続いて不活性ガス
   雰囲気下で最高加熱温度２００〜４５０℃まで加熱処理
   することを特徴とする褐炭の改質方法。