JPH07278578A

JPH07278578A - 水・石炭混合燃料およびその製造方法

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Publication number: JPH07278578A
Application number: JP6075182A
Authority: JP
Inventors: Eiji Ikeda; 英司池田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1995-10-24
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JP2595465B2; US5482517A

Abstract

(57)【要約】【目的】合成添加剤を用いない低コストの水・石炭混
合燃料を提供する。【構成】粉砕したショク炭等の石炭粉末に鉱酸を添加
した後、水とフミン酸誘導体からなる可塑剤とを加えて
水・石炭混合燃料を製造する。フミン酸誘導体は、褐炭
を破砕して褐炭粉末を作成し、苛性ソーダと亜硫酸ソー
ダの粉末を添加して、混合させ、抽出して得る。鉱酸の
添加により鉄有機錯体ができ、安定化剤として作用す
る。また、石炭粉末は粗粒子と微粒子の混合粉末とする
と、懸濁状態が良好に維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火力発電用の重油の代
替液状燃料として好適な水・石炭混合燃料およびその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、火力発電用の重油の代替液状燃料
として水・石炭混合燃料が知られている。これは、石炭
を粉砕した粉末を水と混合して懸濁させて製造される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような水・石炭
混合燃料を重油の代替燃料として実際に用いる場合、重
油と相対して価格が低いか同等であることが主要な選定
基準の一つであるが、従来の水・石炭混合燃料にあって
は、懸濁液状燃料とするために、その製造過程で合成化
学添加剤を含有させており、このために製造コストが嵩
んでしまうという問題があった。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、燃料としての品質を低下させることなく、石炭自
体から得られ、コストが低廉な天然添加剤を用いること
ができ、よって製造コストを低く抑えることができる水
・石炭混合燃料及びその製造方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明の水・石炭混合燃料は、粉砕し
た石炭粉末を水に懸濁させてなる水・石炭混合燃料にお
いて、フミン酸誘導体からなる可塑剤が含有されたこと
を特徴とする。また、本発明の水・石炭混合燃料の製造
方法は、石炭を粉末に粉砕して酸と混合した後、水とフ
ミン酸誘導体からなる可塑剤とを加えることを特徴とす
る。

【０００６】本願発明の水・石炭混合燃料は、粘度が
１．０Ｐａ・ｓｅｃ（ε＝９ｓｅｃ^-1）以下のものを主
とするが、石炭量は、原料とされる石炭の種類、灰分量
により異なるが、６０重量％程度のものである。原料の
石炭としては、灰分（鉱分）が２．５重量％以下の濃縮
された石炭で変成作用が低段階のものが好ましく、具体
的にはショク炭（あるいはジェット炭）かガス炭（ある
いは軽炭）を用いるのが好適である。変成度合が高くな
るとカロリー量が高くなるものの、より高価になるばか
りか、酸素量が低くなるため懸濁状態を保つのが難しく
なる。したがって、変成作用が低段階の石炭がむしろ好
ましい。

【０００７】石炭粉末は上記の石炭原料を粉砕したもの
であるが、粒径の小さい微粒子ばかりにすると、スラリ
ーの懸濁性は改良されるが、微粒の石炭粒子が相互に干
渉しあって液の粘性が増大し過ぎてしまう。そこで、粒
径が大なる粗粒子に粒径が小さい微粒子を混合してなる
状態にすると、図１で模式的に示す状態で微粒子１が粗
粒子２と干渉して粗粒子２を液中に保持することとな
る。ここで、上記の懸濁状態を良好に保つには、粗粒子
は０．１ないし０．２ｍｍの粒径を有し、微粒子は０．
０５ｍｍ以下の粒径を有し、また粗粒子と微粒子を、粗
粒子が４０ないし６０重量％、微粒子が６０ないし４０
重量％の割合（より好ましくは半々の割合）で混合する
のが好ましい。

【０００８】可塑剤として用いるフミン酸誘導体は、た
とえば亜硫酸イオンを含有するフミン酸塩であり、褐炭
（わが国において亜炭と称されている石炭も含む）に含
有されているフミン酸から生成できるが、たとえば褐炭
を破砕して褐炭粉末を作成し、苛性ソーダと亜硫酸ソー
ダの粉末を添加して、混合させればよい。天然のフミン
酸はアニオン活性の表面活性特性を有する弱酸である
が、スルホ基を導入してフミン酸塩の酸強度を増大させ
ることが可能である。

【０００９】上記のようなフミン酸塩は次のようにして
褐炭から製造することができる。１）褐炭を粉砕して微粉にする。粒径は小さければ小さ
いほど反応が良好になる。２）褐炭、ＮａＯＨ、Ｎａ2ＳＯ3の粉末をそれぞれ所定
の割合で配合して振動混合機で混合して、微粒の粉末を
得る。ここで、混合速度と反応時間は混合機によって異
なることは無論である。この混合によって、次の（１）
のような機構化学反応が起こり石炭の分子量が低減させ
られ、（２）のような化学反応により、亜硫酸イオンを
含有するフミン酸塩が生成される。

【化１】

【化２】ここで、ＳＯ₃ ^-が活性を有しており、より強力な振動混
合機を用いるとフミン酸高分子体におけるスルホ基（Ｓ
Ｏ₃ ^-基）の数、すなわち活性領域を増大させることが可
能である。

【００１０】上記ようなスルホ基を持つフミン酸のナト
リウム塩を抽出するには、蒸留水を加えて加熱混合して
水に溶解させ、遠心分離により不必要な沈澱物を除去す
る。ここで、遠心分離速度が早ければ早いほど、液は清
浄になる。

【００１１】上記可塑剤を用いると図２に模式的に示す
状態で可塑剤が石炭粒子３に作用し、石炭粒子間に介在
して石炭粒子３を良好な懸濁状態に維持することがで
き、懸濁液混合物の粘性を低減することができる。

【００１２】しかし、上記の可塑剤は、構造上、本来的
に安定ではないため、安定化剤が必要となる。この種の
安定化剤としては、ショク炭またはガス炭から抽出した
鉄有機錯体を利用すると、別個の添加剤を添加する必要
がないので好ましい。すなわち、粉砕したショク炭また
はガス炭に鉱酸（ＨＣｌ、Ｈ₂ＳＯ₄、ＨＮＯ₃）等の酸
を加える。酸としては０．１ＮのＨＮＯ₃を０．０３４
ないし０．０３７重量％用いるのが好ましい。このよう
な酸処理により、有機物と鉱分の複合物（Ｆｅ²⁺とＦｅ
³⁺の鉄有機錯体）が石炭から液中に生じ、このＦｅ³⁺が
石炭と水の懸濁液の形成に寄与する。つまり、この錯体
が石炭表面の負の電荷を減少させ、石炭粒子間の非吸引
力を低減させ凝集構造とする。

【００１３】上記のようにして、有効粘度が４００ない
し１０００ｍＰａ・ｓｅｃ（変形速度ε＝９ｓｅ
ｃ^-1）、石炭量が６０ないし６５重量％の沈降しない懸
濁液状の水・石炭混合燃料が得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
る

【００１５】実施例１石炭原料としてクズネツク盆地から得られたジェット／
ガス炭を用いた。その組成（すべて重量％）は次のよう
なものであった。水分：４．０、灰分：２．４ないし５．８、硫黄分：０．５５（Ｓ₊ ^a）、０．５６（Ｓ₊ ^d）揮発成分：３４．３（Ｖ^a）、４０．２（Ｖ^d）炭素分：６６．４（Ｃ^a）水素分：４．６（Ｈ^a）

【００１６】上記の石炭原料を、粒径０．１ないし０．
２ｍｍの粗粒子からなる粉末と、０．０５ｍｍ未満で平
均が０．０１ｍｍの微粒子からなる粉末に粉砕し、それ
ぞれを５０％づつ混合して石炭粉末を作った。

【００１７】一方、可塑剤をウクライナ地方で産出され
た褐炭から作成した。すなわち、褐炭を粉砕して粉末を
生成し、褐炭、ＮａＯＨおよびＮａ2ＳＯ3の粉末をそれ
ぞれ６８％、１２％、２０％の割合で配合し、高エネル
ギ振動混合機（型式：７５Ｔ−ＤｐＭ、ｗ：１９００ｒ
ｐｍ以上で５分間）に入れて混合圧縮し、０．０５ｍｍ
未満の粒径の粉末にして反応させた。次いで、蒸留水を
加えて２５℃まで加熱して混合し、水にフミン酸を溶解
させ、１２０００ないし１５０００ｒｐｍの速度で遠心
分離により異物を沈澱除去してフミン酸の清浄液を得
た。このようにして得たフミン酸の濃度は６ないし１０
％で、その中のスルホ基は４．０ないし４．２重量％、
カルボキシル基は１．０ないし１．２重量％、水酸基は
３．８ないし４．０重量％であった。

【００１８】次いで、２６ｇの上記石炭粉末に０．１Ｎ
のＨＮＯ₃からなる安定化剤（ｐＨ＜７）を７ｍｌ加え
て３ないし５分間手動あるいは低回転速度で混合した。
さらに、濃度６−１０％のフミン酸塩（ｐＨ＞７）を
２．５ｍｌと蒸留水を４．５ｍｌ加えて１５００ｒｐｍ
で３０分間混合した。その結果、次の組成の水・石炭混
合燃料が得られた。石炭：６５重量％可塑剤：０．７６重量％安定化剤：０．０６５重量％水：残り

【００１９】得られた水・石炭混合燃料について特性を
調べたところ、粘度Ｖ＝０．４６Ｐａ・ｓｅｃ、変形速
度ε＝９ｓｅｃ^-1、流動性の動的限界値Ｒ₀＝１．５Ｐ
ａであった。さらに、１５日の時間の経過後の粘度と流
動性の動的限界値の変化を調べたところ、いずれも４％
に満たなかった。

【００２０】実施例２実施例１と同様にして２１ｇの石炭粉末に（安定化剤
用）硝酸を７ｍｌ加えて３ないし５分間混合した。次い
で、同様の可塑剤を１．７ｍｌ、水を５．３ｍｌ加えて
３０分間１５００ｒｐｍで混合した。なお、安定化剤を
可塑剤を同時に加えることは相互に中性化させるのでで
きない。

【００２１】このようにして、６０％の石炭量の石炭懸
濁燃料が得られた。この燃料も良好か粘度を示した。

【００２２】

【発明の効果】本発明の水・石炭混合燃料およびその製
造方法においては、フミン酸誘導体からなる可塑剤を用
いて水中の石炭粉末の懸濁状態を維持しているため、従
来のように合成化学添加剤を用いる必要がない。特に、
フミン酸誘導体は、石炭から生成できる天然の可塑剤で
あるため、製造コストが嵩んでしまうという従来の課題
は解消される。

【００２３】また、フミン酸誘導体を可塑剤として用い
る場合は、安定化剤の添加が必要であるが、原料となる
石炭に鉱酸等の酸を加えて抽出できる鉄有機錯体を利用
することにより別個に安定化剤を添加する必要がなく、
自動的に安定化することになる。したがって、製造コス
トをさらに低く抑えることができる。

【００２４】さらに、石炭粉末を、粒径が大なる粗粒子
に粒径が小さい微粒子を混合してなる状態にすることに
より、微粒子が粗粒子と干渉して粗粒子を液中に保持す
ることとなり、良好な懸濁状態が保たれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水・石炭混合燃料において、石炭粉
末の微粒子と粗粒子の相互関係を示す説明図である。

【図２】本発明の水・石炭混合燃料において、可塑剤
と石炭粉末粒子との吸着状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１…石炭粉末の微粒子２…石炭粉末の粗粒子３…石炭粉末の粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉砕した石炭粉末を水に懸濁させてなる
水・石炭混合燃料において、フミン酸誘導体からなる可
塑剤が含有されたことを特徴とする水・石炭混合燃料。
【請求項２】粘度が１．０Ｐａ・ｓｅｃ以下である請
求項１記載の水・石炭混合燃料。
【請求項３】上記石炭粉末はショク炭またはガス炭で
ある請求項１記載の水・石炭混合燃料。
【請求項４】上記石炭粉末は粒径が大なる粗粒子に粒
径が小さい微粒子が混合されてなる請求項１記載の水・
石炭混合燃料。
【請求項５】上記粗粒子は０．１ないし０．２ｍｍの
粒径を有し、上記微粒子は０．０５ｍｍ以下の粒径を有
する請求項４記載の水・石炭混合燃料。
【請求項６】上記粗粒子と微粒子は、粗粒子が４０な
いし６０重量％、微粒子が６０ないし４０重量％の割合
で混合されてなる請求項５記載の水・石炭混合燃料。
【請求項７】ショク炭またはガス炭から抽出した鉄有
機錯体を安定化剤として含有する請求項１記載の水・石
炭混合燃料。
【請求項８】石炭を粉末に粉砕して酸と混合した後、
水とフミン酸誘導体からなる可塑剤とを加えることを特
徴とする水・石炭混合燃料の製造方法。
【請求項９】上記石炭がショク炭またはガス炭である
請求項８記載の水・石炭混合燃料の製造方法。
【請求項１０】上記石炭を粒径が大なる粗粒子と粒径
が小さい微粒子に粉砕し、これらの粒子を所定の割合で
混合して上記粉末を生成する請求項８記載の水・石炭混
合燃料の製造方法。
【請求項１１】上記粗粒子は０．１ないし０．２ｍｍ
の粒径を有し、上記微粒子は０．０５ｍｍ以下の粒径を
有する請求項１０記載の水・石炭混合燃料の製造方法。
【請求項１２】上記粗粒子と微粒子を、粗粒子が４０
ないし６０重量％、微粒子が６０ないし４０重量％の割
合で混合する請求項１１記載の水・石炭混合燃料の製造
方法。
【請求項１３】上記フミン酸誘導体を褐炭から生成す
る請求項８記載の水・石炭混合燃料の製造方法。
【請求項１４】上記フミン酸誘導体を褐炭から生成す
るに当たり、褐炭を破砕して褐炭粉末を生成し、これに
苛性ソーダと亜硫酸ソーダの粉末を添加して混合する請
求項１３記載の水・石炭混合燃料の製造方法。
【請求項１５】上記酸が鉱酸である請求項８記載の水
・石炭混合燃料の製造方法。