JPH03500422A - 瀝青炭から硫化鉱硫黄を除去する方法 - 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】 瀝青炭から硫化鉱硫黄を除去する方法 本発明は、粉砕及び凝集により瀝青炭の硫黄及び灰分を低減する方法に関する。

二肌旦貢貝 石炭の製造において最も困難な問題の一つは、通常３種の形態、すなわち有機物 、硫化鉱及び硫酸塩の形で存在しうる石炭中の硫黄含有量を低減することである 。有機硫黄は石炭分子構造の一体部分として石炭マトリクス全体に分布している ので、その除去には化学処理が必要である。硫化鉱硫黄は、物理的洗浄法により 様々な程度で除去できる。酸化された石炭又は風化された石炭を除き、硫酸塩硫 黄は一般に０．１％未満であり、通常石炭の精製において重要なファクターでは ない。

従って、石炭を利用する前に石炭を脱硫する２種の方法がある。すなわち一般に 硫黄の酸化又は還元に向けられた化学的方法と物理的方法である。化学的方法に は、水素、窒素、塩素、水蒸気、空気等のガスを用いて、あるいは水酸化ナトリ ウム、硫酸鉄、硫酸銅等の溶液を用いて高温で行われる方法がある。

これらの化学的方法では、有機及び無機の硫黄を共に除去する方法の欠点は、石 炭の揮発性物質の減少及び石炭の発熱量の減少をもたらすことである。さらに、 化学的方法の運転コストは極めて高く、且つこの化学的方法自体、毒性の廃棄物 を生成する。

従って、通常の泡沫浮遊選鉱法、選択的凝集法、油凝集法、磁気分離法等を改良 することにより、石炭を精製するための物の一つは、この方法が一般に、石炭粉 砕の際に遊離しうる硫化鉱硫黄の一部のみを除去するということである。鉱物（ 硫化鉱）除去の程度は、鉱物のサイズ、その分布、硫化鉱粒子のサイズ及び原料 石炭のその他の物理的特性によって決まる。

通常の物理的精製方法の１種である油凝集法は、石炭粒子が疎水性であるか、あ るいは少なくとも石炭中の無機物よりも親水性ではないため、炭素質（疎水性） 成分を濡らす適当なブリッジング（ｂｒｉｄｇｉｎｇ）液体を添加することによ り凝集し鉱物から分離しうるという原理に基づいている。

しかし、研究によれば、石炭の油凝集においては硫化鉱の除去が少ないことが観 察された。グレゴリ−「石炭微粉の油凝集」マイニング・テクノロジー・クリア リングハウス、Ｒ＆Ｄコメンタリー、１９８２．メズイー「油凝集の石炭廃棄物 への応用」米国ＥＰＡリポート、ＥＰＡ　６００／７−７９−０２５Ｃ，１９７ ９Ｔ　、参照。この問題を解決するために、硫化鉱の表面特性を変える多数の方 法が検討された。これらは、硫化鉱の表面を親水性に変えようとするものである 。

ペロットら「ケミカル・アンド・メタラジカル・エンジニアリング」亜（５）、 １８２−１８８　（１９２１）は、粉末石炭、水及び油を湿式粉砕する方法を開 示している。この方法では、油は３０重量％の石炭を含みこれらの成分のスラリ ーを攪拌して油と石炭のアマルガムを形成し、これを水、灰分及びその他の親水 性成分から分離する。この報文でペロットらが検討したもう一つの方法では、粉 末石炭、水及び油からなり、油が２５重量％の石炭を含むスラリーを攪拌し、石 炭／油アマルガムを１００メツシユのスクリーンにより親水性成分と灰分から分 離する。この方法では、瀝青炭中の硫化鉱硫黄の低減は、例えば、原料瀝青炭中 の３．０１％から回収アマルガム中の２．１０％に低減するとされている。上記 両方法において、油の量は、石炭の１０重量％以上であり、報告された硫化鉱硫 黄の低減は最小である。

カナダ特許第１，１４４，５００号は、固形分５０重量％以下の油、石炭及び水 のスラリーを攪拌して石炭の凝集物を形成することを開示している。凝集物はス クリーニングにより分離し、凝集物からの揮発物をフラッシングにより抽出する 。この凝集物はスクリーニングにより親水性物質及び無機物から単に分離され、 本願明細書に開示されているような、硫化鉱を有効に除去する攪拌−曝気−分離 洗浄サイクルを開示してはいない。

米国特許第３，８５６，６６８号は、石炭の重量に対して約２−１Ｏ％の炭化水 素（炭化水素が゛重油である場合好ましくは３−７％）を含む水スラリー中の石 炭粒子をスクリーニングする方法を開示している。本発明による硫化鉱を有効に 除去する攪拌−曝気−分離洗浄サイクルを開示してはいない。

油凝集の際の硫化鉱除去に関するもう一つの困難は、石炭の種類及び源によって 異なる石炭マトリクス中の分散度の異なる硫化鉱を取り扱うという問題；及び硫 化鉱中の黄銅鉱（ＣｕＦｅＳｚ）のような他の鉱物の存在である。一般に、石炭 中の硫化鉱の高度の分散は硫化鉱の除去をより困難にし、また硫化鉱中の黄銅鉱 の存在は、降下剤（ｄｅｐｒｅｓｓｉｎｇ　ａｇｅｎｔｓ）の作用あるいは酸化 に対する応答に関し、硫化鉱の表面特性を変化させる。従って特定の石炭におい て成功した硫化鉱除去の改変油凝集法が、別の石炭に対しては全くうまくいかな いことがある、ということがわかった。

本発明のもう一つの目的は、瀝青炭の灰分含有量を大幅に減少させる方法を提供 することである。

本発明のこれらの及びその他の目的は、本発明の以下の好ましい実施態様の説明 、請求の範囲及び実施例から明らかであろう。

進涯Ｆと」約 本発明は、瀝青炭の硫黄及び灰分含有量を低減する方法を提供するものであり、 この方法は、原料石炭を約６００マイクロメーター以下の粒子サイズに粉砕して 微粉石炭を形成し；この微粉石炭を水及び（乾燥石炭に対して）１０重量％未満 のブリッジングオイルと混合して石炭−水一油スラリーを形成し；このスラリー を攪拌して石炭微細凝集物を形成し；この石炭微細凝集物をスラリーから分離し て、原料石炭と比較して硫黄及び灰分含有量が大幅に低下した回収石炭を得る工 程を含んでいる。

瀝青炭の種類によっては、微細凝集物を湿式粉砕し、これらを再び１０重量％以 下のブリッジングオイルと混合して第２のスラリーを形成し、第２のスラリーを 攪拌して微細凝集物を形成し、微細凝集物を分離して石炭を回収する、追加の工 程が必要とされる。

区画５１１即りは盟 第１図は、本発明にしたがって瀝青炭を処理するための一段階乾式粉砕工程の概 略図である。

第２図は、本発明にしたがって瀝青炭を処理するための二段階乾式及び湿式粉砕 工程の概略図である。

好ましい　施態様のテ日 本発明の方法は、瀝青炭の硫化鉱を除去し灰分含有量を低減本願明細書において 、瀝青炭とは、揮発物含有量１２−４５％、ロガインデックス０−５５及び発熱 量約３０ＭＪ／Ｋｇ以上の一般的な特性を有する石炭である。

本発明の方法に使用されるブリッジングオイルは、　１０−２０゜の範囲のＡＰ Ｉ度のＡＰＩ比重を有する重油又は５．５−１２’の範囲のＡＰＩ比重を有する 瀝青約１００−１０％と；ジーゼル油、灯油又はナフサ等の軽油的０−９０％か ら実質的に構成される。

しかし一般に、重油又は瀝青の代わりに、ブリッジングオイルの一方又は他方の 成分として他の低品質の油、例えば、ＡＰＩ比重約６−２０；硫黄含有量５％以 下；全固形分（ｍｇ／１）１−１ｓ　；粘度（ＣＳＴ、　４０℃）３−５００　 、わずかに蒸留可能であり、一般に複素原子不純物含有量が高いとされるような 低品質の油も使用できる。

本発明の微細凝集物を形成するには、乾燥石炭の重量に対して１０％以下、好ま しくは３％未満〈最も好ましくは０．５−１、　０％のブリッジングオイルを石 炭に加える。微細凝集物を形成するため、ブリッジングオイル、石炭及び充分な 量の水を加えて固形分約２５重量％のスラリーをつくりこのスラリーを攪拌して 石炭の微細凝集物を形成し、次にこれをスラリーから分離することができる。こ の微細凝集物を次にきれいな水（５−１５重量％の微細凝集物）に懸濁し、懸濁 液を一連の急速攪拌−曝気一汚染水除去一清浄水添加サイクルに付す。この４段 階のサイクルを３回以上行うと硫化鉱の約６０−９０％が除去される。好ましく は、攪拌工程を約３０分続けてから、曝気を行う。汚染水（硫化鉱とその他の鉱 物を含む）は、加圧源化等によりきれいにした後再使用するか、望ましい場合に は再循環することができる。

第１図には、本発明の瀝青炭処理のための一段階凝集法の工程の概略図が示され ている。

第１図を参照すると、石炭原料１０をまず、ボールミル、ロッドミル、又はこれ らと同等の乾式粉砕工程１１にかけて、標準篩サイズで約６００マイクロメータ ー以下の直径の粒子を形成する。次いで、水１２とブリッジングオイル１３を添 加する。

ブリッジングオイルの量は上記説明のとおりであり水は固形分２５重量％のスラ リーを形成するのに充分なものとする。次に得られたスラリーを微細凝集工程１ ４にかけてスラリーを攪拌し石炭の微細凝集物を形成する。次に、微細凝集物を 通常の方法（例えば、浮遊法又はスクリーニング）によりスラリーから分離し清 浄水に懸濁して（微細凝集物５−１５重量％）、上記一連の攪拌−曝気一汚染水 除去一清浄水添加サイクルによる工程１５で洗浄し、清浄石炭１６を得る。凝集 スラリーからの滓１７と洗浄工程からの滓１８は、硫化鉱硫黄と石炭中の灰分を 含む多種の鉱物を含んでいる。

第２図を参照すると、瀝青炭に応用される本発明の別の具体例が図示されている 。粉砕工程２１、水２２及びブリッジングオイル２３の添加による水−石炭スラ リーの生成、工程２４における凝集物及び滓３０の分離が第１図と関連して上記 と同様に示されている。最初に単離された凝集物をボールミルすることによるよ うな湿式粉砕の追加工程２５が示されている。その後ブリッジング液体を上記し た量で添加し、再び粉砕してスラリーが生成される。得られたスラリーはその後 凝集工程２７に付され、そこで微細凝集物が生成され、それが今度は上記した４ 段階清浄化サイクル２８に付され、清浄な微細凝集物３１が得られる。滓２９及 び３０は所望により、清浄化されて、再利用されることができる。

本発明の方法はブリッジング液体を比較的少量利用することに特に利点があり、 それによって原料を節約し、凝集物の清浄化を用意にすることができる。一般に 、本発明の方法はま、石炭の無機材料（灰分からなる）を約８５％まで低減させ ることができる。本発明によれば瀝青物質を約９５％除去する一方で硫化鉱硫黄 を全体で約９５％除去することができる。本発明の前記の利点は従来技術の方法 に対する改良方法であると考えられる。

実施例１ 全く異なる供給源の４つの石炭を第１図に概略をしめした方法を用いて試験した 。これらの試験め結果を表１に示す。

実施例２ 第二の試験において、選択された２つの石炭（ピッツバーグシームー第１票参照 −ケンタッキー　Ｎｏ、９）について、中砕を水中で行ったので、硫化鉱の酸化 のためのポテンシャルが著しく現象された。酸化反応が硫化鉱除去に不可欠であ る場合には、１津または２段階方法における硫化鉱除去量は、遊離の程度に関わ りなく実質的に同じであるべきである（湿式粉砕の結果として明らかに高い）。

表２に示される結果はピッツバーグシームの開田から７０％の硫化鉱が除去され たことを示している（表１では６０％）。期待通り脱灰が１段階粉砕に比べて著 しぐ優れていた。

ケンタラキーＮｏ。９石炭の結果は、非常に高い９０％の硫化鉱硫黄除去が第２ 図示の２段階方法を用いて達成されることを確認するものである。第１図示の方 法により試験された同一の石炭は、約６０％の硫化鉱が除去されている。

結論を言えば、水中に懸濁された石炭製品が一連の急速撹拌−曝気一汚染水除去 一清浄水添加サイクルに付された場合には、単一または２段階（中間湿式粉砕工 程を伴う）方式のいずれかによる本発明の方法は、硫化鉱硫黄を非常に高く除去 することができるとゆうことである。

手続補正書（方式） 特許庁長官　植　松　敏　殿　濁 １、事件の表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８９１０３１９３２・発明の名称　瀝青炭から 硫化鉱硫黄を除去する方法３、補正をする者 事件との関係　出願人 名称（氏名）アルバータ　リサーチ　力ランシル５、補正命令の日付　自　発 国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．瀝青炭の硫黄及び灰分を低減させるための方法であって、（ａ）供給瀝青炭 を粒径６００μｍ以下になるように粉砕して微粉砕石炭を生成し、 （ｂ）得られた微粉砕石炭を水及び１０重量％未満のブリッジングオイルの乾燥 石炭と混合して、石炭−水−油スラリーを生成するが、そのブリッジングオイル は実質的に１００〜１０％の重油または瀝青並びに０〜９０％の、ジーゼル油、 灯油及びナフサからなる群から選択される軽油から構成されており、 （ｃ）得られたスラリーを撹拌して、石炭微細凝集物を生成し、（ｄ）この微細 凝集物を前記スラリーから分離して、回収炭を得、 （ｅ）得られた回収炭を、撹拌、曝気、硫化鉱を含有する水から回収された石炭 を分離することを有するサイクルを少なくとも一回通すことによって清浄な水で 洗浄して、供給石炭と比較して硫黄及び灰分が実質的に低減された清浄な回収炭 を生成させる工程を有する方法。
2. ２．さらに、 （ｆ）回収炭を湿式粉砕して、二重粉砕炭を生成し、（ｇ）得られた二重粉砕炭 を乾燥石炭重量で１０重量％未満のブリッジングオイルと混合して、第二の石炭 −水−油スラリーを生成し、 （ｈ）得られた第二のスラリーを撹拌して二重粉砕炭凝集物を生成し、 （ｉ）得られた二重粉砕炭凝集物を第二のスラリーから分離して二重粉砕回収石 炭を得、 （ｊ）得られた二重粉砕回収石炭を洗浄サイクルを少なくとも一回通すことによ って水で洗浄して、供給石炭と比較して硫黄及び灰分が実質的に低減された二重 粉砕回収清浄石炭を生成する工程を有する請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．工程（ｂ）及び（ｇ）においてブリッジングオイルを３％未満の量で添加す る請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。
4. ４．ブリッジングオイルを０．５〜１．０％添加する請求の範囲第３項に記載の 方法。
5. ５．工程（ｅ）が複数の洗浄サイクルからなる請求の範囲第１項に記載の方法。
6. ６．工程（ｊ）が複数の洗浄サイクルからなる請求の範囲第２項に記載の方法。
7. ７．工程（ｅ）が３回以上の洗浄サイクルからなる請求の範囲第５項に記載の方 法。
8. ８．工程（ｊ）が３回以上の洗浄サイクルからなる請求の範囲第６項に記載の方 法。