JPH0415277B2

JPH0415277B2 -

Info

Publication number: JPH0415277B2
Application number: JP62020789A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Yoshimura; Akira Oonaka; Koji Ogura
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-01-31
Filing date: 1987-01-31
Publication date: 1992-03-17
Also published as: JPS63189495A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は、高濃度の固体燃料・水スラリーの製
法に関し、更に詳しくは、高濃度かつ低粘度であ
つて、輸送、貯蔵、取扱などが容易な固体燃料・
水スラリーの製法に関する。［従来技術及びその問題点］近年、エネルギー源として、石炭、石油コーク
スなどの固体燃料が見直されている。しかしなが
ら、固体燃料は、石油のような液体燃料と比較し
て、輸送や貯蔵を円滑に行なうことが困難であ
り、また取り扱いに際しても作業性が悪いという
欠点がある。これらの欠点を改善するために、固体燃料を微
粉状にして水中に分散させた固体燃料・水スラリ
ーの開発が進められている。しかし、固体燃料・
水スラリーにおいて、固体燃料の濃度を上げる
と、固体燃料・水スラリーの粘度が著しく高くな
り、流動性が失われ、取り扱いや、管路輸送など
が困難になる。また、固体燃料・水スラリーの粘
度を下げるために、固体燃料の濃度を下げると、
輸送効率が低下し、燃料やガス化原料として使用
するためには、使用時に脱水処理を必要とするな
どの難点がある。固体燃料・水スラリーを工業的に使用するため
には、固体燃料・水スラリー中の固体燃料の含有
量を高濃度に維持しながら、しかもその粘度を低
くする必要がある。高濃度でかつ低粘度の固体燃
料・水スラリーの製造方法として、幾何標準偏差
（σg）の値が大きくなるように固体燃料の粒度分
布を調整する方法が提案されている（特開昭59−
15486号公報参照）。この方法において、固体燃料
粒子の幾何標準偏差の値を大きくするためには、
該粒子の粒度分布の幅を広くする必要があり、そ
のためには、該粒子の粗粒分及び／または超微粒
子分の量を増大させることが必要となる。しか
し、粗粒分を増大させることは、貯蔵、輸送時の
安定性の低下、噴霧時におけるバーナーの閉塞、
燃焼時における未燃焼分の増加など種々の好まし
くない現象の原因となり、一方、超微粒子分を増
大させることは、固体燃料粒子表面積の著しい増
大にともなつて、多量の添加剤（分散剤等）の添
加が必要となり、粉砕に要する動力も増大するな
どの欠点がある。また、固体燃料の粒径を非常に
小さくすること自体、極めて困難なことであり、
工業的には非常に不利となる。従つて、工業的に有利な方法で製造することが
でき、かつ使用時において各種の障害が発生しに
くい、高濃度かつ低粘度の固体燃料・水スラリー
を得るためには、固体燃料粒子の幾何平均径を低
下させることなく、粗粒の低減を実現しながら、
かつ幾何標準偏差σgの値を増大させることが重
要である。［発明の目的］本発明は、前記のような従来技術が有する欠点
のない、工業的に容易に製造することができ、し
かも有利に使用することができる、固体燃料を高
濃度で含有し、かつ低粘度である固体燃料・水ス
ラリーの製造方法を提供することを目的とする。［発明の構成］本発明は、幾何平均径が約20mm以下の粗粉砕され
た石炭または石油コークスからなる固体燃料を、
水または、水及び添加剤と共に湿式粉砕して固体
燃料・水スラリーを得る第一工程と、この固体燃
料・水スラリーに、幾何平均径が約20mm以下の粗
粉砕された石炭または石油コークスからなる固体
燃料と水または水及び添加剤を混合し、湿式粉砕
する第二工程とからなる固体燃料・水スラリーの
製法であつて、第一工程に供給される粗粉砕固体燃料の重量
（F₁）と第二工程に供給される粗粉砕固体燃料の
重量（F₂）との比（F₁／F₂＝Rw）が0.4〜2.4の
範囲にあるように調整し、第一工程の湿式粉砕により、固体燃料を幾何平
均径（Dp50¹）が30〜149μmの範囲の微粒子と
し、そして第二工程では、湿式粉砕装置としてロツドミル
を用いることにより、得られる固体燃料微粒子の
幾何平均径（Dp50²）が74μm以下であり、第一
工程で得られる固体燃料・水スラリー中の固体燃
料粒子の幾何平均径Dp50¹）に対して、Dp50¹／
Dp50²（＝Rs）が0.8〜４の範囲にあるように、か
つRsとRwとの比（・Rs／Rw）が、１〜３の範
囲にあるように粉砕することを特徴とする固体燃
料・水スラリーの製法にある。本発明において使用される「幾何平均径」及び
「幾何標準偏差」の各用語は、粉末の粒度及びそ
の分布を規定するために一般に使用されている用
語であり、対数正規分布での粒径と積算通過重量
百分率との関係から、次のように定義される。幾何平均径（Dp50）：積算通過重量百分率が50
％に相当する粒径幾何標準偏差（σg）：幾何平均径（Dp50）と、
積算通過重量百分率が15.87％に相当
する粒径（Dp15.87）との比σg
（Dp50／Dp15.87）と、積算通過重量
百分率が、84.13％に相当する粒径
（Dp84.13）と幾何平均径（Dp50）と
の比σg2（Dp84.13／Dp50）との算術
平均（（σg1＋σg2）／２）さらに、本発明において使用している上付添数
字１および２は、各々第一工程および第二工程に
おいて製造された固体燃料・水スラリー中の固体
燃料粒子に対する値であることを示す。ただし、
上付添数字２については、これを省略することが
ある。本発明における固体燃料は、石炭または石油コ
ークスである。石炭及び石油コークスは併用して
もよい。石炭及び石油コークスとしては、特に限
定されず、通常燃料として一般に使用されている
ものを使用することが出来る。石炭としては、灰
分が約60％以下であるようなものが好ましい。脱
灰処理された石炭、例えば、灰分約10重量％含有
する石炭を例えば重液選炭法などそれ自体公知の
方法で脱灰処理した約６重量％以下の石炭も好適
に使用することができる。また、石油コークス
は、一般に石油精製工程から副生する石油コーク
スであり、通常は灰分を0.1〜１重量％含有する。本発明により得られる固体燃料・水スラリー中
の固体燃料の含有量は、通常50重量％以上、好ま
しくは、60重量％以上である。また、本発明によ
り得られる固体燃料・水スラリー中の固体燃料粒
子の幾何平均径は、74μm以下、好ましくは20〜
53μmである。次に本発明の各工程について説明する。（第一工程）本発明の第一工程においては、幾何平均径が約
20mm以下となるように粗粉砕された固体燃料を、
水または水及び添加剤と共に湿式粉砕して、固体
燃料・水スラリーを製造する。固体燃料の濃度
は。30〜80重量％、好ましくは50〜70重量％が適
当である。固体燃料の濃度が、上記範囲よりも小
さいと、粉砕効率が低下し、脱水などの処理を必
要とし、また上記範囲より大きいと、粉砕操作、
第二工程への移送が困難になる。第一工程におい
ては、粉砕後の固体燃料粒子の幾何平均径
（Dp50¹）が、30〜149μm、好ましくは、44〜
149μmの範囲の値になるように粉砕する。第一工程において製造される固体燃料・水スラ
リー中の固体燃料粒子の幾何平均径が小さすぎる
と、後の第二工程において製造される固体燃料・
水スラリー中の固体燃料粒子の幾何平均径も必然
的に小さくなり、本発明によつて製造される固体
燃料・水スラリーの優れた特長が発揮されず、粉
砕に要する動力も著しく増大する。また逆に、第
一工程において製造される固体燃料・水スラリー
中の固体燃料粒子の幾何平均径が大きすぎると、
該スラリーの第二工程への移送が困難となり、更
に、第二工程における粉砕効率も低下する。第一工程の湿式粉砕を実施するために使用され
る湿式粉砕機としては、たとえば、ボールミル、
チユーブミル、アトリシヨンミル、ハンマーミル
などの公知の湿式粉砕機を挙げることができる。本発明の固体燃料・水スラリーは、高濃度化に
伴なう粘度上昇を抑制するために、適当な分散剤
などのごとき添加剤を含有していてもよい。分散
剤としては、それ自体公知の物質を使用すること
ができ、例えば、ナフタレンスルホン酸塩、石油
スルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、及びこれ
らのホルマリン縮合物：ポリオキシエチレンアル
キルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレ
ンアルキルアリールエーテル硫酸エステル塩：ポ
リグリセリンの硫酸化物：メラミン樹脂のスルホ
ン酸塩：石炭抽出物のスルホン酸塩等を挙げるこ
とが出来る。分散剤の使用量は、固体燃料・水ス
ラリー100重量部に対して、0.01〜３重量部が適
当である。分散剤のほかに、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、水酸化アンモニウム等のごときPH調節剤
を併用してもよい。（第二工程）第二工程においては、第一工程で製造された固
体燃料・水スラリーに、第一工程において原料と
して使用したと同様の粗粉砕された固体燃料と水
または水及び添加剤とを添加し、ロツドミルを使
用してさらに湿式粉砕して、これにより製品とし
ての固体燃料・水スラリーを製造する。製品固体燃料・水スラリー中の固体燃料粒子
は、その幾何平均径が約74μm以下、好ましくは
20〜53μmであり、かつ、対数正規分布における
幾何標準偏差σgが3.5〜12、好ましくは、６〜12
の範囲であり、σg1とσg2との比（σg2／σg1）が
0.6以下、好ましくは0.4以下であるような粒度分
布になるように行なう。第二工程において、該固
体燃料粒子の幾何平均径および粒度分布を上記範
囲内に調整することによつて、固体燃料の粗大粒
子の量が低減し、低粘度かつ高濃度の固体燃料・
水スラリーが得られる。第一工程で得られる固体燃料・水スラリー中の
固体燃料粒子の幾何平均径（Dp50¹）と、第二工
程で得られる固体燃料・水スラリー中の固体燃料
粒子の幾何平均径（Dp50²）との比Rs（Dp50¹／
Dp50²）が0.8〜４、好ましくは0.8〜３の範囲に
あり、第一工程から供給される固体燃料の重量
（F₁）と第二工程で供給される粗粉砕固体燃料の
重量（F₂）との比Rw（F₁／F₂）が0.4〜2.4、好ま
しくは0.6〜1.6の範囲にあり、RsとRwとの比Ｒ
（Rs／Rw）が、１〜３の範囲になるように調整
する。従来一般に、ロツドミルによる粉砕では、粗粒
子の低減は可能であるものの、固体燃料・水スラ
リーの低粘度化かつ高濃度化のために必要な超微
粉の生成が著しく少ないとされていたが、第二工
程において高濃度固体燃料・水スラリーの粉砕に
ロツドミルを使用することによつて、粉砕媒体
（ロツド）からの被粉砕物（固体燃料）へのエネ
ルギーの伝ぱ作用を、衝撃力の支配的な領域から
摩擦力の支配的な領域へ遷移させることにより、
超微粉の生成を可能にしている。さらに、粉砕機有効断面積あたりの被粉砕物通
過重量速度（Ｑ）により、粗粒の低減率並びに超
微粉の生成率が決まることから、第二工程に供給
される固体燃料・水スラリーの固体燃料の粒度、
および各工程に供給される粗粉砕された固体燃料
の重量比を調節することによつて、幾何平均径の
制御を可能にしたものである。上記固体燃料間の
重量比Rwが小さ過ぎると、第一工程から供給さ
れる固体燃料・水スラリーの固体燃料の濃度との
差を小さくすることが必要となり、第一工程にお
いて、高濃度の固体燃料・水スラリーを製造する
か、または脱水操作が必要となり、逆に、重量比
Rwが大きすぎると、粗粒を少なくするために粉
砕機有効断面積あたりの被粉砕物通過重量速度を
低くすることになるため、製造能力が顕著に低下
する。第二工程においても添加剤を使用することがで
き、その場合は、第一工程において使用されるも
のと同様の分散剤やPH調節剤を使用することが出
来る。分散剤の使用量は、得られる固体燃料・水
スラリーに対して、0.01〜３重量％が適当であ
る。本発明の製法の一実施態様のフローシートを示
す第１図について、本発明の製法を更に具体的に
説明する。（第一工程）水または水および添加剤が、ライン15から撹拌
槽１に供給され、ライン１６、ポンプ２、ライン
１７、流量計３、ライン１８を経て湿式粉砕機６
に供給される。一方、固体燃料が、ライン１９、
ホツパー１３、ライン２０、定量フイーダー４、
ライン２１を経て、固体燃料・水スラリー中の固
体燃料の濃度が、30〜80重量％になるように、ま
た必要に応じて粗砕機５で粗粉砕されて、ライン
２２から湿式粉砕機６に供給される。湿式粉砕機
６では、水または水および添加剤と固体燃料との
混合および固体燃料の粉砕を同時に行ないなが
ら、固体燃料粒子の幾何平均径が、30〜149μmに
なるように調製して固体燃料・水スラリーを製造
する。固体燃料・水スラリーの一部は、ライン２
３、ポンプ７、ライン２４を経て、ライン２５か
ら湿式粉砕機６に循環してもよい。（第二工程）第一工程で製造された固体燃料・水スラリー
は、ライン２３、ポンプ７、ライン２４、ライン
２６、流量計８を経て、ライン２７からロツドミ
ル１１に供給される。一方、別に固体燃料が、ラ
イン２８、ホツパー１４、ライン２９、定量フイ
ーダー９、ライン３０を経て、粗砕機１０で粗粉
砕されて、ライン３１からロツドミル１１に供給
される。さらに、水および添加剤が、ライン３８
から撹拌槽５０に供給され、ライン３９、ポンプ
４４、ライン４０、流量計５１、ライン４１を経
て、ロツドミル１１に供給される。ロツドミル１
１では、第一工程で製造された固体燃料・水スラ
リー中の固体燃料粒子の粒径や粒度分布を考慮し
て、固体燃料粒子の幾何平均74μm以下で、粒度
分布が対数正規分布における幾何標準偏差σgの
値が、3.5〜12の範囲になるように微粉化処理し
て固体燃料・水スラリーを製造する。この処理に
よつて目的とする低粘度かつ高濃度の固体燃料・
水スラリーが得られる。ロツドミル１１で製造さ
れた固体燃料・水スラリーは、ライン３２からス
ラリータンク１２に導かれ、ライン３３、ポンプ
４３、ライン３４を経て、ライン３５から取り出
される。固体燃料・水スラリーの一部は、ライン
３６からロツドミル１１、または／およびライン
３７から湿式粉砕機６に循環させてもよい。〔実施例１〕第１図のフローシートにおいて、湿式粉砕機６
としてボールミルを使用し、ライン２２から固体
燃料として、幾何平均径が約８mmの粗粉砕された
石炭を、そしてライン１８からは分散剤としてβ
−ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリン
縮合物を含有する水を湿式粉砕機６に連続的に装
入し湿式粉砕することによつて、固体燃料の幾何
平均径（Dp50¹）が53.4μmである固体燃料・水ス
ラリーを製造した。この第一工程で得られた固体燃料・水スラリー
をライン２７からロツドミル１１に装入し、ライ
ン３１から前記粗粉砕固体燃料を、そしてライン
４１から上記分散剤を含有する水をロツドミルに
連続的に装入し、微粉化処理することによつて第
１表に示すごとき性質を有する固体燃料・水スラ
リーを製造し、これをライン３５から連続的に取
り出した。〔比較例１および２〕実施例１で使用したものと同じ装置を使用し
て、第一工程および第二工程での粉砕条件を変え
ることによつて、本発明で規定した範囲外の固体
燃料粒子を含有する固体燃料・水スラリーを製造
した。その固体燃料粒子および固体燃料・水スラ
リーの性質を第１表に示す。

【表】

【表】［発明の効果］本発明により製造される固体燃料・水スラリー
は、固体燃料を高濃度で含有しながらしかも低粘
度であるので、液体燃料と同様に工業的に使用す
ることができ、固体燃料粒子の表面積が低減され
かつ、粗粒分が著しく少ないため、分散剤などの
添加剤の必要量が軽減され、更に、燃焼時におけ
る未燃焼分の発生が極めて抑制されるなどの特徴
を有する。従つて、本発明により製造される固体
燃料・水スラリーは、ボイラー、加熱炉等におけ
る燃料として、また、水素、一酸化炭素などの製
造におけるガス化用原料として好適に利用するこ
とが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施態様のフローシート
を示す図である。１……撹拌槽、６……湿式粉砕機、１３，１４
……固体燃料用ホツパー、１１……ロツドミル、
１２……固体燃料・水スラリータンク。

Claims

【特許請求の範囲】１幾何平均径が約20mm以下の粗粉砕された石炭
または石油コークスからなる固体燃料を、水また
は、水及び添加剤と共に湿式粉砕して固体燃料・
水スラリーを得る第一工程と、この固体燃料・水
スラリーに、幾何平均径が約20mm以下の粗粉砕さ
れた石炭または石油コークスからなる固体燃料と
水または水及び添加剤を混合し、湿式粉砕する第
二工程とからなる固体燃料・水スラリーの製法で
あつて、第一工程に供給される粗粉砕固体燃料の重量
（F₁）と第二工程に供給される粗粉砕固体燃料の
重量（F₂）との比（F₁／F₂＝Rw）が0.4〜2.4の
範囲にあるように調整し、第一工程の湿式粉砕により、固体燃料を幾何平
均径（Dp50¹）が30〜149μmの範囲の微粒子と
し、そして第二工程では、湿式粉砕装置としてロツドミル
を用いることにより、得られる固体燃料微粒子の
幾何平均径（Dp50²）が74μm以下であり、第一
工程で得られる固体燃料・水スラリー中の固体燃
料粒子の幾何平均径（Dp50¹）に対して、
Dp50¹／Dp50²（＝Rs）が0.8〜４の範囲にあるよ
うに、かつRsとRwとの比（Rs／Rw）が、１〜
３の範囲にあるように粉砕することを特徴とする
固体燃料・水スラリーの製法。２第一工程の湿式粉砕により、固体燃料を幾何
平均径（Dp50¹）が44〜149μmの範囲の微粒子と
する請求項第１項記載の固体燃料・水スラリーの
製法。３第二工程において、固体燃料・水スラリー中
の固体燃料粒子の幾何平均径が20〜53μmの範囲
になるように、かつ対数正規分布における幾何標
準偏差σgが3.5〜12の範囲の値となるように湿式
粉砕する請求項第１項記載の固体燃料・水スラリ
ーの製法。