JPH02245095A - 高濃度石炭・水スラリーおよびそれを製造する方法 - 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） 本発明は石炭・水スラリーおよびその製造法に関するも
のであυ、特に高濃度で貯蔵安定性並びに輸送安定性に
優れた石炭・水スラリーおよびその製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 近年、エネルギー源として石炭が見直されてきているが
、石炭は石油と異なシ固体であるため輸送や貯蔵しにく
く、また各種の取少扱いに際し取扱いにくいという問題
があった。

石炭のこのような欠点を改善するため、石炭を微粉砕し
、これを水中に分散させ微粉炭・水スラリーを形成させ
流体化して貯蔵・輸送し、そしてそのまま電力用及び一
般産業用ボイラーの燃料として使用するだめの研究が行
なわれている（特開昭５８−５８７９１号公報、特開昭
６０−１８５８５号公報、特開昭６１−５７６８９号公
報、特開昭６２−１１６６９１号公報等参照）。

石炭・水スラリーに関しては高濃度化とともに輸送・貯
蔵安定性が要求されている。

この高濃度石炭・水スラリーは、微粉砕した石炭６０〜
７５重量％、水４０〜２５重量％および少量の分散剤等
からなシ、この製造技術の根幹をなすものは、高濃度化
を可能ならしめる石炭粒子の粒度分布の調整ならびに添
加剤の選択である。

このため従来から最適粒度分布式に基く粒度の調整方法
が提案されているが粒度の制御は必ずしも容易ではなく
、また高濃度化するためには分散剤が可成必要であると
いう欠点があった。

（＠明の目的） 本発明は、高濃度でかつ安定な石炭・水スラリー及びそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。

（＠明の構成） 本発明者らは、＃記従来技術における欠点を解消すべく
、石炭・水スラリーの粒度分布と該スラリーの安定性の
関係について種々検討していたところ、単一のピークを
有する狭い粒度分布を有する石炭・水スラリーよりも粒
度分布がよりワイドでかつ十分な微粉を含んでいる石炭
・水スラリーが安定であり、より高濃度のものが得られ
ることを見いだし、本発明をなすに至った。

即ち、粒度の比較的小さい３種の石炭微粉（１０μｍ、
２０μｍおよび４０μｍ前後に夫々ピークを有する微粉
炭）と粒度の比較的大きな３種の石炭粗粉（８０Ｐｍ、
１６０μｍおよび３００ｐｒｎ　ｍ後に夫々ピークを有
する粗粉）とを夫々の比率を１０〜９０％の範囲で変え
て混合し、各混合物に水と分散剤（アニオン系界面活性
剤）を加えて混練機で混練して石炭・水スラリーを調整
し物性を測定すると同時に、各スラリーについて粒径を
対数変換した後、平均粒径および標準偏差より求めた変
動係数Ｃの値を求めたととろ、肢位が［ｌＬ３より大と
なる粒径（度）分布を有する石炭・水スラリーが好まし
い物性を有していることが判った。

なお、粒径を対数変換した後その平均粒径をＭ、標準偏
差をσとすると、変動係数Ｃ＝σ４で表わされる。

また、粒径分布測定における１チヤンネル（１番目の分
割区域）の測定サイズ（単位μｆｎ）をＳｉ、粒径分布
測定における１チヤンネルの重量（または容積）占有率
をｖｉ　とすると（但し０≦ｖ１≦１、ΣＶｉ　＝　１
　）σおよびＭは夫々次式％式％ 変動係数Ｃの値は前に述べたとおり０．３以上が好まし
いが、このＣ値は大きい程好ましい。

好ましくはａ５以上であり、実用領域としてはα７〜（
１Ｂ前後までと考えられる。

Ｃ値がＣＬ３より小さいとスラリーの濃度、安定性共に
劣ってくるし、また分散剤の必要量が大となる。

石炭の最大粒径は５００μｍ以下、好ましくは３００μ
ｍ以下、更に好ましくは２００　ｐｍ以下である。５０
０μｍより大きいと石炭・水スラリーとして噴霧燃焼せ
しめる場合未燃分の生成が大となるからである。

石炭・水スラリーのＣ値と石炭濃度、安定性試験におけ
る沈殿率および分散剤の必要量との関係を第１図乃至第
３図に示す。

第１図かられかるようにＣ値が［Ｌ３を越すとＣ値が大
となるに従い石炭・水スラリー中の石炭濃度が大となり
、Ｃ値が０．５以上で石炭濃度ははｙ一定となる。

また、第２図および第５図かられかるように、安定性試
験における沈殿率もＣ値が（Ｌ３を越すと実用上許容し
うる範囲とな、９Ｃ値が０．，５を越すと沈殿率は１０
％以下でほぼ一定となり、分散剤必要量もＣ［［Ｌ３を
越すと実用上許容しうる範囲内の量とな、６ｃ値が（Ｌ
４を越すと僅かに０．４％（対石炭恵量％で）を添加す
ればよいこととなる。

なお、第１図〜第４図における測定法は次のとおシであ
る。

粒度分布測定法 ＬＥＫＤＳ　＆　Ｎ０ＲＴＨＲＵＰ　社製マイクロトラ
ック（Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ　）　Ｍｏｄｅｌ　ＳＲＡ　
７９９５−１０により測定した。

第１図の石炭濃度測定法 Ｊ工Ｓ　Ｍ　８８１２　　に準じた加熱乾燥法により測
定した。

第２図の沈殿率測定法 ２０Ｇの遠心加速度試験機にて８時間の一定方向の加速
度を与えた後、分離沈殿した石炭粒子の割合を測定した
。

第３図の添加剤必要量 第１図に示す石炭濃度において粘度を基準粘度（１ｏｏ
ｏｃｐ、）　　に調整するために必要な最低添加剤量を
測定した。

また、第４図に、第１図、第２図および第３図に夫々■
、■、■で示されている３点の石炭・水スラリー〇粒径
分布を示す。この粒径分布より算出されるＣ値は次のと
おシである。

■：０．，７２２、■：１４７　！ｌ、■：ａ、ｓａａ
つぎに、本発明の石炭・水スラリーを製造する方法を説
明する。

なお、以下の説明において％は重量Ｘを示す。

本発明の石炭スラリーは、５００μｍ以下１００μｍ以
上の範囲内の粒子含有量が３０％以上程度となるように
石炭を粉砕した粗粒子初回と、最大粒径１００μｍ以下
で１０μｍ以下の粒子含有量が４０％以上程度となるよ
うに微粉砕した石炭微粒子粉（９）とを＠／（Ｂ）の割
合が８／２〜５１５（重電比）となる割合で混合混練す
ることにより容易に＃！造することが出来る。

この場合、少なくとも混線工程において石炭の重量のＣ
Ｌ！１〜α８Ｘの範囲内で、最終石炭・水スラリーの粘
度が１０００　ｃｐ以下の粘度になるに充分な量の分散
剤および石炭・水スラリーの用途に応じ架橋性安定剤が
添加される。

分散剤としては通常この分野で使用されるノニオン系ま
たはアニオン系界面活性剤が好ましい。

また、安定剤としてもこの分野で通常用いられている力
／Ｉ／ケキシメチμセμロースのアμカリ金属塩等のセ
ルロース類、キサンタンガム類等を用うればよい。

つぎに第５図に基いて本発明の石炭・水スラリーの製造
方法を説明する。

先づ石炭と水を投入口２を経て粉砕機１に投入し、石炭
濃度５０％以下の低濃度で粉砕した後分級器４で分殺し
、最大粒径５００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下
の石炭・水スラリーを脱水機５に導入し、脱水する。一
方該スフリー中の最大粒径を越える粒径の石炭・水スラ
リーは粉砕機１の投入口２を経て粉砕機１に再循環され
更に粉砕処理される。

脱水機５で脱゛水することにより得られた濾過ケーキは
ついで混線機６に導かれ、石炭含有量が６０〜８０％の
範囲内の量になる割合の水およびα３〜ＣＬｅＸ（対石
炭）の量の界面活性剤と共に混合・混練された後導管７
から引き出され、その巾約２０％〜５０％は導管８を経
て直接混練機１０に導かれ、残シ約８０％〜５０％は粉
砕機９を経て最大粒径１００μｍ以下最終スラリー中の
５μｍ以下の粒径の粒子が１５％以上好ましくは２０％
以上となるように更に粉砕された後混練機１０に導かれ
、導管８を経て直接混練機１０に導かれたスラリーと混
練され、導管１１より石炭・水スラリー製品が取出され
る。

つぎに第６図に基いて本発明の他の実施例を説明する。

粉砕機１に投入口２を通して石炭濃度５０％以下になる
割合の石炭および水を導入し、添加剤無添加下に低濃度
で石炭を粉砕した後導管３を経て分級機４に導き、最大
粒径５００μｍ好ましくは２００μｍ以下の粒径のスラ
リーを脱水機５に導いて脱水する。一方分級機に導かれ
たスラリー中の石炭の最大粒径以上の粒径を有するスラ
リーは粉砕機１に再循還され更に粉砕される。

脱水機５で得られた脱水ケーキは混練機６に導入され、
製品スラリーおよび／または水を石炭含有量が６０〜８
０％になる割合で、必要に応じ石炭に対し０，３〜（１
８重量％の界面活性剤と共に添加混練した後導管７及び
３′を経て混線機１０に導入される。

また、上記とは別に、石炭濃度６０〜８０％になる割合
の石炭および水を石炭に対しＣ１，３〜（１８％の割合
の界面活性剤と共に粉砕機１′へ導入口２′を経て導入
し、石炭を高濃度粉砕して、１０μｍ以下の粒径の粒子
を４０％以上含有する最大粒径１００μｍ以下の石炭・
水スラリーを得、これを導管３′を経て導管７から引出
される石炭スラリーと共に混練機１０に導き、両者を混
練して目的とする石炭・水スラリーが得られる。

なお、脱水機５で得られたフィルターケーキを追加の水
および界面活性剤と共に直接混練機１０に導入してもよ
い。

石炭に対し約ａ４％のアニオン系界面活性剤を使用し、
粉砕機１′で得られる石炭・水スラリー　（Ｂ）中の最
大粒径１００μｍ以下で１０μｍ以下の粒度の石炭粒子
含有量を４０％とすると共にスラリー濃度を約６８％と
し、また、導管７から得られる石炭・水スラリー回申の
石炭の最大粒径を２００μｍとし、スラリー濃度が約７
５％となるように調節すると共に、に）：＠の混合比を
ｇｏニア０とした場合得られた最終製品である石炭−水
スラリーのＣ値は約０．４９５であった。

（発明の効果） 本発明によれば、簡単な指標により高濃度でかつ安定性
に優れた石炭・水スラリーを容易に製造することが出来
、また分散剤の使用量も少なくてよい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は、それぞれ本発明の石炭
スラリーのＣ値と、石炭濃度、安定性試験における沈殿
率および分散剤必要量との関係を示し、第４図は第１図
、第２図および第３図の■、■及び■で示される石炭・
水スラリーの粒子径（μｍ）と網下積算重量割合との関
係を示し、第５図及び第６図は本発明石炭・水スラリー
の夫々異なる製造方法を説明するだめのフロー図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石炭・水スラリーにおいて、石炭の粒径範囲が５０
   ０μｍ以下であり、かつその粒径を対数変換した後、平
   均粒径Ｍ及び標準偏差σより求めた変動係数σ／Ｍが０
   ．３以上の粒径分布を有する高濃度石炭・水スラリー。 ２、石炭を湿式粉砕し、脱水して得られる粒径範囲５０
   ０μｍ以下の石炭を６０重量％以上含有する脱水ケーキ
   を混練機で水および添加剤と混合して６０〜８０重量％
   の石炭粒子を含有するスラリー（Ａ）とした後、その一
   部を微粉砕機で微粉砕（Ｂ）した後前記スラリーの残部
   と混合することを特徴とする請求項１記載の高濃度石炭
   ・水スラリーを製造する方法。 ３、スラリー（Ａ）の約５０〜８０重量％を微粉砕機で
   最終石炭スラリー中の５μｍ以下の石炭粒子含有量が１
   ５重量％以上となるように微粉砕する請求項２記載の高
   濃度石炭・水スラリーを製造する方法。 ４、石炭を添加剤の存在下に高濃度湿式粉砕して得られ
   る石炭濃度６０〜８０重量％、最大粒子径１００μｍ以
   下の高濃度石炭・水スラリー（Ｂ）と、添加剤無添加下
   に低濃度湿式粉砕して得られる最大粒径５００μｍ以下
   の石炭・水スラリーの脱水ケーキ（Ｃ）とを混合するこ
   とを特徴とする請求項１記載の高濃度石炭・水スラリー
   を製造する方法。 ５、脱水ケーキ（Ｃ）に製品スラリーおよび／または水
   を石炭含有量が６０〜８０重量％になる割合で、かつ必
   要に応じ石炭に対し０．３〜０．８重量％の界面活性剤
   と共に添加混練した後高濃度石炭・水スラリー（Ｂ）と
   混合する請求項４記載の高濃度石炭・水スラリーを製造
   する方法。 ６、高濃度石炭・水スラリー（Ｂ）と脱水ケーキ（Ｃ）
   との混合割合が夫々に含まれる石炭の重量比で８／２〜
   ５／５好ましくは７／３である請求項４又は５記載の高
   濃度石炭・水スラリーを製造する方法。