JPH0233079B2

JPH0233079B2 - Konodosekitannmizusurariinoseizohoho

Info

Publication number: JPH0233079B2
Application number: JP8489284A
Authority: JP
Inventors: Taizo Igarashi; Masahiko Yamamoto; Kaori Fukuhara; Toshio Ogata
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1984-04-25
Filing date: 1984-04-25
Publication date: 1990-07-25
Anticipated expiration: 2004-04-25
Also published as: JPS60226613A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は産炭地から消費地までの一貫したプ
ロセスを想定した高濃度石炭−水スラリーの製造
方法に関する。石炭はその形状が固体であるために永い間石油
に燃料としての王座をゆずつていたが、石油シヨ
ツクを機に石炭の見直しが行われ、石炭石油混合
燃料（COM）で代表されるように、石炭を粉末
とし媒体と混合することにより石炭を流体として
取り扱おうという試みが盛んに行われている。し
かし、石炭石油混合燃料の場合には、約半分が石
油であるという欠点を避けて通ることができず、
さらに別のスラリー燃料の開発が望まれている。近年、水を媒体として用い、高濃度に石炭を分
散させた流体としてのスラリーをボイラーで直接
燃焼させる高濃度石炭−水スラリーが注目され、
世界各地で盛んに研究が行われている。日本でも
石炭代替エネルギーの本命として取りあげられ、
関連する特許出願も数多くみられる。しかしながら、産炭地から消費地までの一貫し
たプロセスを想定した高濃度石炭−水スラリーの
製造に関する考え方は今のところみられない。す
なわち、高濃度石炭−水スラリー（以下、高濃度
CWMという）は100Km以上というような長距離
では簡単にパイプライン輸送できず、この点を考
慮に入れた前記産炭地から消費地までの一貫した
プロセスについてはいまだ提案されていない。現在実用化されている石炭−水スラリーの長距
離パイプラインは米国のブラツク・メサ（Black
Mesa）パイプラインである。このパイプライン
では273マイルの距離を経済的に輸送するための
石炭−水スラリーの石炭濃度、スラリー粘度、石
炭粉末の粒度分布等が設定されており、今後実用
化されると思われるパイプラインもブラツク・メ
サパイプライン近いものになるものと思われる。
ブラツク・メサパイプラインにおけるスラリーの
概略は次のようである。石炭濃度：46〜48重量％粘度：約100cps 粒度分布：74μｍ以下約30重量％ 43μｍ以下約20重量％以上のような性状のスラリーは４ケ所のポンプ
ステーシヨンを通つて273マイル先のモハービ
（Mohave）発電所に輸送され、ここで遠心脱水
された脱水ケーキが燃焼に供せられている。この
とき、遠心脱水された水中には石炭の微粉が分散
しており、ブラツク・ウオーター（Black
Water）と称せられて廃棄されているのが実状で
ある。海外、例えばオーストラリアや中国から石炭を
輸入し、日本の発電所で高濃度CWMを消費する
場合、一つのプロセスとして、産炭地から積出し
港までブラツク・メサに類似したスラリー状態で
パイプライン輸送し、積出し港で脱水により高濃
度CWMとし、これを船舶輸送して日本の港から
消費地へ供給する方法がある。また、他のプロセ
スとしては、産炭地から積出し港まで上記同様の
スラリー状態でパイプライン輸送し、船積み時に
脱水して得た脱水ケーキを船舶輸送し、荷揚げ時
にはそのままグラブ荷揚げするかまたは水を注加
してスラリーとして荷揚げし、荷揚げ港で高濃度
CWMにして消費地に供給するという方法があ
る。いずれにしても上記プロセスでは、脱水工程が
必要であり、この脱水工程でのブラツク・ウオー
ターの生成を防ぎ、かつ脱水効率を高めるための
工夫が必要となる。この点について、この発明者
らは、脱水処理するべきスラリー中に特定の添加
剤を加えたときには、上記ブラツク・ウオーター
の発生防止や脱水効率の向上に好結果が得られる
ことを知り、すでに２、３の特許出願を行つてい
る（特許昭56−56204号公報、特開昭56−56206号
公報、特開昭56−72083号公報）。この発明は、引き続く検討の結果、前記産炭地
から消費地までの一貫したプロセスを想定した新
規かつ有用な高濃度CWMの製造法として、輸送
された低濃度石炭−水スラリー（以下、低濃度
CWMという）の脱水工程において脱水促進剤と
してポリアクリル酸またはポリメタクリル酸〔以
下、これらをポリ（メタ）アクリル酸という〕を
用いる工程と、脱水後の低含水石炭層にアルカリ
性物質を加えてポリ（メタ）アクリル酸を中和す
るとともに湿式粉砕することによつて高濃度
CWMを得る工程とからなる方法を提供するもの
であり、工業的価値の極めて高いものである。すなわち、この発明は、最大粒径が５mm以下で
かつ74μｍ以下の粒子が50重量％以下である石炭
粉末30〜60重量％を含有する低濃度CWMに、石
炭粉末に対して0.001〜0.5重量％のポリ（メタ）
アクリル酸を加えたのち脱水により石炭濃度65重
量％に濃縮し、ついでアルカリ性物質を加えてポ
リ（メタ）アクリル酸を中和するとともに湿式粉
砕し、74μｍ以下の粒子が55重量％以上である石
炭−水スラリーを得ることを特徴とする高濃度
CWMの製造方法に係るものである。この発明の製造方法において用いる石炭は、無
煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、亜炭のいずれで
もよい。ポリ（メタ）アクリル酸は、ポリアクリル酸あ
るいはポリメタクリル酸それぞれ単独でも、両者
の混合物でも、またアクリル酸とメタクリル酸の
共重合体でもよい。ポリ（メタ）アクリル酸の分
子量は500〜100000であり、好ましくは1000〜
50000である。この分子量の範囲外では低濃度
CWMの脱水が充分には達成されない。アルカリ性物質としては、水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、アンモニア、モノエタノール
アミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどが使用ができる。湿式粉砕には通常の湿式粉砕に使用されるミル
が使用され、例えばボールミル、ロールミルアト
ライター、タワーミルなどが使用される。この発明の製造方法を具体的に説明すると、ま
ず産炭地で採掘された石炭は選炭され、最大粒径
が５mm以下通常２〜４mmでかつ74μｍ以下の粒子
が50重量％以下通常25〜50重量％になるように乾
式粉砕されて水と混合されるか、あるいは水の存
在下でロールミルなどにより湿式粉砕され、石炭
濃度30〜60重量％、好ましくは40〜50重量％の低
濃度CWMが調製される。この低濃度CWMはポンプ輸送が容易であり、
パイプラインで積出し港に輸送される。ポリ（メ
タ）アクリル酸は到着地点で水溶液のかたちでパ
イプライン中に注入されて低濃度CWMと混合さ
れるか、あるいは低濃度CWMの石炭部を沈降濃
縮させるためのタンクあるいはポンドに低濃度
CWMと一緒に注入される。ポリ（メタ）アクリル酸は低濃度CWMの石炭
に対して0.001〜0.5重量％、好ましくは0.01〜0.3
重量部添加される。この添加量が0.001重量％未
満では脱水工程での脱水効率を向上できず、また
脱水された水中に石炭粉末が混入しやすくなる。
一方、0.5重量％を超えても効果の向上はみられ
ず経済的に不利である。添加されたポリ（メタ）アクリル酸により石炭
粒子は凝集し、通常0.5〜24時間程度静置してお
くことによつてタンクやポンド中で沈降して濃縮
される。上澄みの水は石炭粉末をほとんど含まな
い透明なものであり、産炭地に再び輸送すること
もできる。なお、タンク底部にはフイルターを設
けて底部からの脱水を促してもよい。また、低濃
度CWMの石炭濃度が特に低いものでは遠心脱水
を行つてもよい。このように濃縮された石炭層は、石炭濃度65重
量％以上、好ましくは68〜75重量％となる。ポリ
（メタ）アクリル酸を添加しない場合には、かか
る高濃度にはなりにくく、また高濃度とするため
の所要時間がきわめて長くなるという問題があ
る。つぎに濃縮された石炭層はポンプなどでミルに
導入されるが、このときポンプの吸い込みを容易
にするため、底部に撹拌機を設けることが好まし
い。また石炭濃度が高すぎるものでは必要に応じ
て水を加えて石炭濃度が65重量％以上となる適当
な濃度に調整しても差し支えない。このようにしてミルに導入された石炭層はこれ
にアルカリ性物質が添加され、74μｍ以下の粒子
が55重量％以上通常65〜85重量％となるように湿
式粉砕されて石炭濃度65重量％以上の高濃度
CWMが得られる。この高濃度CWMは低粘度で
かつスラリーの安定性にすぐれており、発電所な
どの消費地へ容易かつ安定に輸送供給できる。上記アルカリ性物質の添加量が少ないと分散効
果が不充分であり、低粘度で安定性のよい高濃度
CWMは得られない。アルカリ性物質の添加量は
多くても安定性には影響をおよぼさないが、強ア
ルカリ性を避ける場合にはポリりん酸ナトリウム
やヘキサメタりん酸ナトリウムなどの緩衝剤を添
加するとよい。アルカリ性物質の一般的な添加量
としては、ポリ（メタ）アクリル酸のカルボキシ
ル基１当量に対して0.8〜10当量となるようにす
ればよい。この発明において上述の湿式粉砕の際あるいは
湿式粉砕後に分散剤を添加すると、高濃度CWM
はさらに粘度が低下するために消費地への供給に
際しての取り扱いがより容易になる。上記分散剤としては、従来提案されている石炭
−水スラリー用分散剤がいずれも使用可能であ
り、これらは界面活性剤であるが、特に下記Ａ〜
ｅで示されるものが好ましいものとして用いられ
る。 (a) 炭素数１〜８のアルキル基を有することがあ
るナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物
（平均縮合度２以上）の塩。たとえば、ナフタレンスルホン酸ホルマリン
縮合物（平均縮合度２〜15）、メチルナフタレ
ンスルホン酸ホルマリン縮合物（平均縮合度２
〜15）などのNa塩、Ｋ塩、Ca塩、アンモニウ
ム塩、トリエタノールアミン塩などが用いられ
る。 (b) リグニンスルホン酸塩。たとえば、パルプ廃液からのリグニンスルホ
ン酸のNa塩、Ｋ塩、Ca塩、アンモニウム塩な
どが用いられる。 (c) 無水マレインン酸とつぎの一般式；（式中、R₁は水素原子またはメチル基、R₂は
水素原子、炭素数１〜30のアルキル基もしくは
アルケニル基、フエニル基、炭素数１〜４のア
ルキル基置換フエニル基または炭素数１〜５の
アルコキシ基もしくはアルコキシカルボニル基
である）で表される少なくとも一種のビニル化合物との
共重合物またはそのアミド化物の塩。たとえば、ジイソブチレン−酢水マレイン酸
共重合物（平均分子量10000）、スチレン−無水
マレイン酸共重合物（平均分子量2000）、イソ
ブチレン−無水マレイン酸共重合物（平均分子
量12000）、ブチルビニルエーテル−無水マレイ
ン酸共重合物（平均分子量2000）、酢酸ビニル
−無水マレイン酸共重合物（平均分子量15000）
などのNa塩、Ｋ塩、Ca塩、アンモニウム塩な
どが用いられる。 (d) つぎの一般式で示されるポリオキシアルキレ
ン硫酸エステル塩。 RCO（AO）_oSO₃M （式中、Ｒはフエニル基、炭素数１〜22のアル
キル基置換フエニル基、アルキル基もしくはア
ルケニル基、AOは炭素数２〜４のオキシアル
キレン基、ｎは１〜500の整数、Ｍはアルカリ
金属、アルカリ土類金属、アンモニウム塩、低
級アルキルアンモニウム基または低級アルカノ
ールアンモニウム基である）たとえば、ポリオキシエチレン（70モル）ノ
ニルフエニルエーテル硫酸エステル、ポリオキ
プロピレン（30モル）ポリオキシエチレン（90
モル）ステアリルエーテル硫酸エステル、ポリ
オキシエチレン（20モル）オレイルエーテル硫
酸エステルなどのNa塩、Ｋ塩、CA塩、アンモ
ニウム塩、トリエタノールアミン塩などが用い
られる。 (e) つぎの一般式で示されるポリオキシアルキレ
ン脂肪酸アミドまたはその硫酸エステル塩。（式中、RCOは炭素数８〜30の飽和もしくは
不飽和のアシル基、R′は水素原子またはメチ
ル基、AOは炭素数２〜４のオキシアルキレン
基、ｌ＝０〜500、ｍ≧０、ｎ≧０、ｍ＋ｎ＝
０〜1000、Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金
属、アンモニウム基、低級アルキルアンモニウ
ム基または低級アルカノールアンモニウム基で
ある）たとえば、ポリオキシエチレン（100モル）
牛脂脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン（200
モル）ラウリン酸アミド、ポリオキシエチレン
（30モル）ステアリン酸アミド硫酸エステルNa
塩、ポリオキシプロピレン（30モル）ポリオキ
シエチレン（120モル）オレイン酸アミド、ポ
リオキシプロピレン（50モル）ポリオキシエチ
レン（50モル）ヤシ油脂肪酸アミド硫酸エステ
ルアンモニウム塩などが用いられる。これらの分散剤の使用量は、効果と経済性の
点から石炭に対して0.01〜３重量％、好ましく
は0.1〜１重量％である。以上詳述したとおり、この発明の方法によれ
ば、産炭地からポンプ輸送された低濃度CWM
を、ブラツク・ウオーターの如き脱水された廃水
に問題を残すことなく簡単に濃縮して、しかもこ
れより低粘度で安定性がよくしたがつて消費地へ
の供給が容易な高濃度CWMを工業的有利に製造
できるという利点を有している。つぎに、この発明の実施例を記載してより具体
的に説明する。なお、以下の実施例および比較例
で用いた脱水容器は下記の構成からなり、また高
濃度CWMの粘度および安定性は下記の如く測定
した。＜脱水容器の構成＞内径100mmで、高さ300mmの上部と高さ200mmの
下部とからなる２個の塩化ビニル樹脂製シリンダ
ーがフランジによつて接続されており、下部は有
底である。このフランジ部にろ紙（No.２）と目皿
（直径100mmの円内に内径２mmの孔を92個もつ）を
はさんで使用する。下部シリンダーはフランジ部
より10mm下方に空気抜きの小孔をもち、上部シリ
ンダーに入れた石炭−水スラリーのろ液が下部シ
リンダーに抜けるようになつている。＜高濃度CWMの粘度と安定性＞粘度（25℃）はＢ型粘度計により測定し、安定
性はつぎの方法で調べた。すなわち、直径５cm、
高さ20cmのステンレス製シリンダーの底部より６
cmと12cmの位置に止栓つき取り出し口を設け、高
濃度CWMを上記シリンダーの底部から18cmのと
ころまで入れ、室温で２週間静置した。つぎに、
シリンダー底部から12cmより上の上層部分、６〜
12cmの中層部分および６cmより下の下層部分に分
け、各層の固型分を、105℃の乾燥器中に３時間
放置する乾燥減量法で測定した。実施例オーストラリア産の瀝青炭であるワークワース
炭を乾式粉砕し、最大粒径が３mmで、74μｍ以下
の粒子が31重量％である石炭粉末を得た。この石
炭粉末750ｇと水750ｇを２のビーカにとり、10
分間羽根撹拌して低濃度CWMを調製した。この
粘度（25℃）は90cpsであつた。この低濃度CWMにポリ（メタ）アクリル酸を
加えて均一に混合したのち、脱水容器に注ぎ、２
時間静置後、脱水された石炭層の石炭濃度を測定
した（105℃、３時間の乾燥減量で求めた）。つぎ
に、石炭層500ｇを、ボール充填率30容量％の３
の磁性ポツトミルにとり、石炭濃度が70重量％
になるように水を加え、さらにアルカリ性物質ま
たはアルカリ性物質と分散剤とを添加し、45分間
粉砕することにより、最大粒径が300μｍで、74μ
ｍ以下の粒子が70〜72重量％である石炭濃度70重
量％の高濃度CWMを得た。得られた高濃度CWMの粘度および安定性を調
べた結果をつぎの第１表および第２表に示す。第
１表はアルカリ性物質を添加したこの発明の試験
結果と比較のためにアルカリ性物質の代わりに分
散剤を添加した場合の試験結果を示し、第２表は
アルカリ性物質と分散剤とを併用添加したこの発
明の試験結果を示す。なお、この発明でポリ（メタ）アクリル酸を用
いた場合、脱水された石炭層の石炭濃度はいずれ
も70重量％以上で、かつ排出された水は透明であ
るのに比し、平行して行つたポリ（メタ）アクリ
ル酸を添加しなかつた場合（第１表中の参考例）
は、沈降層の石炭濃度は約60重量％にしかなら
ず、排出された液も黒く濁つていた。

【表】

【表】上記第１表および第２表より、この発明の方法
により低粘度で安定性にすぐれた高濃度CWMが
得られ、（No.２〜７、11〜20）、特にアルカリ性物
質と分散剤とを添加して湿式粉砕したもの（No.11
〜20）はより低粘度であることがわかる。これに
対して湿式粉砕時に分散剤のみを添加したもの
（No.８〜10）は高粘度となつており、この発明の
如き低粘度でかつ安定性にすぐれる高濃度CWM
が得られないものであることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】１最大粒径が５mm以下でかつ74μｍ以下の粒子
が50重量％以下である石炭粉末30〜60重量％を含
有する低濃度石炭−水スラリーに、石炭粉末に対
して0.001〜0.5重量％のポリアクリル酸またはポ
リメタクリル酸を加えたのち脱水により石炭濃度
65重量％以上に濃縮し、ついでアルカリ性物質を
加えてポリアクリル酸またはポリメタクリル酸を
中和するとともに湿式粉砕し、74μｍ以下の粒子
が55重量％以上である石炭−水スラリーを得るこ
とを特徴とする高濃度石炭−水スラリーの製造方
法。２アルカリ性物質とともに分散剤を加えて湿式
粉砕する特許請求の範囲第１項記載の高濃度石炭
−水スラリーの製造方法。