JPS585232B2 - 脱灰，造粉方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は脱灰、造粒方法に関するものである。

さらに詳しくは石炭微粉の水性スラリーに油分を加えて
脱灰し、石炭量を造粒する方法に関するものである。

近年、石油系燃料油は、価格上昇や埋蔵量に限度がある
ことから、安価で世界中に偏することなく多量に存在す
る石炭が見直されている。

しかしながら、石炭には粘土分など無機物質（灰ともい
われる）や湿分なと、反応（燃焼も含む）に寄与しない
ばかりか害にさえなる物質が多く含まれている欠点を有
している。

この灰分や湿分などを選炭工場などで事前に処理し、分
離除去しておくことは、石炭輸送コツトの低減、火力発
電所、その他の燃焼炉、排煙設備などの簡素化、灰処理
による種々のトラブル低減などの利点につながる。

このため石炭から脱灰、脱硫（無機硫黄の）、脱水する
いわゆるコールクリーニングの技術開発が活発におこな
われている。

たとえば石炭スラリー中にバインダーとして油分を加え
石灰分を造粒して灰、無機硫黄、水などから石灰分を分
離回収する選別技術（炭分水中造粒法）が検討された。

しかしこの検討では造粒に際しバインダーとしての油分
量が多いこと、造粒エネルギー（ｎ”ｔ、ｎ：攪拌時の
回転数、ｔ：造粒時間）が大きいこと、工業化に際して
はコスト高になること、脱灰が不十分なことなどからコ
ールクリーニングの観点から不十分であるという問題が
ある。

また石炭微粉の水性スラリーに油分を含む水性乳清液を
添加、攪拌し、石炭微粉を凝集する方法も紹介された。

しかしながらこの方法ではあらかじめ油分を含む水性乳
清液を作成しておかねばならないこと、処理を二回以上
繰返す必要があることなど生産性を相当低下させるとい
う問題がある。

本発明者らは上記問題点のない造粒、脱灰方法を見出す
べく鋭意検討した結果本発明に到達した。

すなわち本発明は界面活性剤および無機電解質を含有さ
せてなる石炭微粉の水性スラリーに油分をバインダーと
して加え、攪拌して脱灰、造粒を行うことを特徴とする
石炭微粉の脱灰、造粒の方法である。

本発明で使用される石炭微粉において石炭としては、亜
炭、褐炭、亜歴青炭、歴青炭および無煙炭があげられる
。

これらのうち脱灰という点を考慮すると通常法の多いと
されている亜歴青炭、歴青炭において効果が大きく発揮
される。

石炭微粉の粒度は通常１ｍｍ以下であればよいが石炭は
微細なほど脱灰効果が発揮されることを考慮すると好ま
しくは６０メツシュバス１００％の粒度でありとくに好
ましくは２００メツシュパス７０％以上の粒度である。

石炭微粉の水性スラリーにおいてその濃度は水および石
炭微粉の合計重量に基づいて通常５０％以下好ましくは
、５〜３０％である。

スラリー濃度は高い方が処理量はアップするが、５０％
を超えると造粒時間が延び造粒コストが増大する。

石炭微粉の水性スラリーの作り方を石炭を乾式粉砕した
のち水に投入する方法でも、石炭を湿式粉砕してスラリ
ーにする方法でもよい。

本発明において界面活性剤としては通常のもの（非イオ
ン、アニオン、カチオンおよび両性界面活性剤）があげ
られる。

たとえば「新・界面活性剤入門」（藤本武彦著、昭和４
８年１２月１日発行、三洋化成工業■）の第２５〜１５
２頁、「新界面活性剤」（堀口博著、昭和５０年１０月
１０日発行、三共出版）の第２５８〜６７７頁、および
「石油製品添加剤」（桜井俊男編著、昭和４９年８月１
０日発行、幸書房）の第４１０〜４２４頁にそれぞれ記
載のものおよび本特許出願人が昭和５５年３月４日に特
許出願した「脱灰、造粒用添加剤」の明細書に記載した
ものがあげられる。

非イオン界面活性剤としては、アルキロールアミド系非
イオン界面活性剤、ポリオキシアルキレン型非イオン界
面活性剤（ポリオキシアルキレンアルキルまたはアルキ
ルアリールエーテル、ポリオキシアルキレン多価アルコ
ール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプ
ロピレンポリオール、ポリオキシアルキレン脂肪酸エス
テル、ポリオキシアルキレンアルキルアミンなど）およ
びエステル型非イオン界面活性剤（多価アルコール脂肪
酸エステルなど）があげられる。

アニオン活性剤としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩
（アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸
塩、スルホコハク酸エステル塩、ナフタリンまたはアル
キルナフタリンスルホン酸塩のホルマリン縮合物など）
、硫酸エステル塩（アルキル硫酸塩エステル塩、ポリオ
キシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリ
オキシアルキレンアルキルアリールエーテル硫酸エステ
ル塩など）、およびリン酸エステル塩（アルキルリン酸
エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルエ
ーテルリン酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキ
ルアリールエーテルリン酸エステル塩など）などがあげ
られる。

カチオン界面活性剤としては第四級アンモニウム塩型界
面活性剤（アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキ
ルジメチルベンジルアンモニウム塩など）およびアミン
塩があげられる。

また両性界面活性剤としてはカルボン酸塩型両性界面活
性剤（アミノ酸型、ベタイン型）およびスルホン酸塩型
両性界面活性剤があげられる。

また上記界面活性剤を組合せたものたとえば非イオン界
面活性剤と（アニオン界面活性剤もしくはカチオン界面
活性剤）または／および両性界面活性剤を組合わせたも
の、（アニオン界面活性剤またはカチオン界面活性剤）
と両性界面活性剤とを組合わせたものも使用できる。

界面活性剤のうちで好ましいものは非イオン界面活性剤
（脂肪族アルカノールアミド、ポリオキシアルキレン多
価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン脂
肪酸エステルまたはポリオキシアルキレンアルキルアミ
ン）、アニオン界面活性剤およびそれらの混合物であり
、とくに好ましいものはアルキロールアミド系非イオン
界面活性剤である。

石炭微粉の水性スラリー中に含有させる界面活性剤の量
は石炭量（脱灰前のの石炭重量をいう。

以下同様）に対して通常１０〜２０００ ｐ、ｐ、ｍ。

好ましくは２０〜３００ ｐ、ｐｏｍ、である。

含有量が界面活性剤の量が１０ ｐ、 ｐ、ｍ、未満の
場合効果が十分でなく、２０００ ｐ、ｐｏｍを超える
とコストアップにつながる。

また効果が減少する場合もある。

また本発明の界面活性剤のスラリーに対する添加の量は
通常０．００５〜１０％、好ましくは０．０１〜１％で
ある。

必須として加えられる無機電解質としては、水中におい
てリン酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオンまたは塩酸イ
オンとして解離しうるアルカリ金属、またはアル土類金
属の塩があげられる。

上記リン酸イオンとして解離しうる塩としてはＮａＨ２
ＰＯ４、Ｎａ ２ＨＰＯ４，Ｎａ ３ＰＯ，、ＫＨ２Ｐ
Ｏ，。

Ｋ２ＨＰＯ４およびに３ＰＯ４があげられる。

硫酸イオンとして解離しうる塩としてはＮａＨ８０４、
Ｎａ２ＳＯ４、ＫＨＳＯ３およびに２ＳＯ４があげられ
る３硝酸イオンとして解離しうる塩としてはＮａＮＯｓ
、′ＫＮＯ３、Ｃａ（ＮＯ３）２およびＢａ（ＮＯ３）
２があげられる。

また塩素イオンとして解離しうる塩としてはＮａＣ１１
、ＣａＣｌ２およびＢａＣｌ２があげられる。

上記化合物は結晶水を含んでいてもよい。無機電解質の
うちで好ましいものはリン酸イオンまたは／および硫酸
イオンとして解離しうるアルカリ金属の塩である。

水性スラリー中に含有させる電解質の量は、界面活性剤
の効果を阻害しない量であればよくたとえば、石炭量に
対して通常１％以下、好ましくは０．５〜１％である。

また水性スラリーに対して通常５％以下、好ましくは０
．１〜３％である。

無機電解質と界面活性剤の重量割合は通常１００：０．
５〜２０である。

本発明において水性スラリに添加されバインダーとして
、使用される油分は水に混和しない有機液体であればと
くに制限されない。

このような油分は通常、粘度が２〜１００００ ｃｐｓ
のものを使用することができる。

油分としては原油、重油、灯油などの炭化水素油；パー
フロルエチレンなどのハロゲン化炭化水素：ニトロベン
ゼンなどのニトロ炭化水素；ジイソブチルアミンなどの
アミン類：メチルアミルアルコールなどのアルコール類
；メチルイソブチルケトンなどのケトン類：酢酸プロピ
ル：ジオクチルフタレートなどのエステル類ニオレイン
酸などの脂肪酸類；および鯨油、ヒマシ油などの動植物
油があげられる。

これらのうち安全性、環境面、および経済的理由から、
好ましいものは原油、重油、灯油などの炭化水素油、メ
チルアミルアルコールなどのアルコール類および鯨油、
ヒマシ油などの動植物油である。

バインダーとしての油分の添加量は、石炭量に対して通
常２〜３０％好ましくは５〜１５％である。

油分の添加量が２％未満は、造粒時間が長くなり３０％
を超えると経済的に不利である。

界面活性剤および無機電解質を含有させてなる石炭微粉
の水性スラリーは石炭（魂または微粉）、界面活性剤、
無機電解質および水を任意の順で加える方法で得ること
ができる。

このような方法としてはたとえば界面活性剤、電解質を
水に加え、分散させこれに石炭を投入し魂の場合は粉砕
し続いて攪拌する方法、石炭と水を加え魂の場合は粉砕
し続いてこれに界面活性剤および電解質を添加するなど
の方法があげられる。

石炭からの灰の脱離は、この段階から開始される。

無機電解質は界面活性剤と別々に加えてもまたあらかじ
め混合してから加えてもよい。

本発明においては界面活性剤および電解質を含有させて
なる石炭微粉の水性スラリーに油分をバインダーとして
加える。

油分はそのまま該水性スラリーに添加するのが好ましい
が、水性乳濁液の形で添加することも可能である。

油分を加える場合は一括投入、分割投入のいずれでもよ
い。

投入後攪拌をすることによって石炭微粉の造粒物を得る
ことができる。

攪拌速度は通常３００〜１５００ ｒｐｍである。

攪拌速度が３００ ｒｐｍ 未満では造粒時間が長くな
り１５００ｒｐｍを超えると攪拌に必要なエネルギーが
大きくなるだけで造粒効果はあまり大きくないばかりで
なく、すでに生成された造粒物が破砕されることがある
、またその端部周速は通常１〜１０ ｍ ／ ｓｅｅで
ある。

造粒温度はバインダーとしての油分の性状に依存し必要
に応じ適宜変えることができる。

好しい造粒温度は油分の粘度が５〜１０００ ｃｐｓに
なるような温度である。

たとえば灯油のように常温では低粘度の油分では低温（
たとえば１０℃以下）がより効果が発揮され、逆にＣ重
油のように常温では、高粘度の油分では室温より高い温
度（たとえば３０℃以上）がより効果が発揮される。

攪拌時間は、いくつかの因子たとえば石炭の種類（とく
に含有灰分の量）、攪拌速度、油分量および造粒温度に
依存し種々変えることができるが一般に５〜３０分好ま
しくは５〜１５分である。

生成した造粒物は一般に０．２〜５ｍｍ好ましくは０．
５〜５ｍｍの直径を有しており適当な方法、たとえば振
動ふるいなどを用いて、水切りし、造粒物をふるい上に
残留させ非造粒物および灰を含む残存スラリーをふるい
に通過させることにより灰が分離された造粒物を回収で
きる。

造粒物は必要により脱水することができる。

たとえば遠心分離機による脱水、乾燥による脱水などを
行うことができる。

さらに必要があればふるいを通過した未造粒物および灰
を含む残存スラリーについて本発明の方法をさらに行っ
てもよい。

この場合連続化の方法をとることもできる。

水性スラリーの調製および油分の添加、攪拌などによる
石炭微粉の脱灰、造粒はバッチ法、連続法のいずれの方
法でも行うことができる。

脱灰、造粒は適当な装置を用いて行うのが好ましく、こ
の様な装置としては縦型および横型のものがあげられる
。

具体的に装置としては特開昭５３−７００７６記載の装
置、５ＰＳ（シエルペレタイジングセパレーター）バッ
チ式試験装置、連続式ＳＰＳ試験装置および技研三洋縦
型ラボ造粒機があげられる。

本発明に従って石炭スラリーに界面活性剤および無機電
解質を含有させたのち、油分を添加することにより脱灰
が十分に行われ、また造粒にさいしてのコスト（油分量
が少い、造粒エネルギーが低いなど）を低減させる。

また本発明により生成した造粒物の粒径は大きくなるこ
とから、造粒物の付着水分が少なくなり、造粒物を脱水
する場合には脱水コストが低減される。

本発明においては、さらに加えるべき油分をあらかじめ
乳濁液として調製する必要もなく、処理を二回以上繰返
す必要もとくにないので作業性が向上する。

以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。

なお実施例中で使用した石炭および油分の性状を表−１
および表−２にそれぞれ示す。

実施例 １ ４枚羽根３個の攪拌棒をつけた容量１１の攪拌機へ、水
道水９００ｍ１、ステアリン酸モノエタノールアミドの
０．１％イソプロピルアルコール溶液１０ｍ１および第
２リン酸ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）２１を加え均一
にした。

次に歴青炭Ａを１００ｇｒ入れて水性スラリーを得た。

この水性スラリーＣ重油を１５ｇ加え、３０℃で攪拌速
度１５００ ｒｐｍで１５分間攪拌した。

生成物を２５０μの篩に通し、造粒物と、灰が分散した
水に分離した。

造粒物についてはとくに脱水操作は行っていない。

同様に界面活性剤のみを添加し無機電解質を添加しない
試験および両者いずれも添加しない試験（ブランク）も
実施した。

得られた結果を表−３に示す。

実施例 ２ 実施例１と同様の造粒機に、水道水７００ｍ１にポリオ
キシエチレン（付加モル数４）ノニルフェニルエーテル
硫酸エステルナトリウム塩の０．１％水溶液１０ｍ１お
よび酸性硫酸カリ２ｇを加え水性スラリーとした。

この水性スラリーに油分として、灯油を３０ｇ加え、造
粒温度５℃、攪拌速度は１２００ｒｐｍで１５分間攪拌
した。

生成物の処理は実施例１を同様に行った。

ブランクについても同様に行い得られた結果を表−４に
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 界面活性剤および無機電解質を含有させてなる石炭
   微粉の水性スラリーに油分をバインダーとして加え、攪
   拌して、脱灰、造粒を行うことを特徴とする石炭微粉の
   脱灰、造粒の方法。 ２ 界面活性剤の含量が石炭量に対して１０〜２０００
   ｐ、ｐ、ｍである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 界面活性剤が非イオン界面活性剤または／およびア
   ニオン界面活性剤である特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の方法。 ４ 油分の添加量が石炭量に対して２〜３０％である特
   許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載の方法。 ５ 油分が水に混和しない有機液体である特許請求の範
   囲第１項〜第４項のいずれかに記載の方法。 ６ 有機液体が炭化水素系油、アルコール類または動植
   物油である特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７ 無機電解質の含量が石炭微粉の水性スラリーに対し
   て５％以下である特許請求の範囲第１項〜第６項のいず
   れかに記載の方法。 ８ 無機電解質が水中においてリン酸イオン、硫酸イオ
   ン、硝酸イオンまたは塩酸イオンとして解離しうるアル
   カリ金属またはアルカリ土類金属の塩でである特許請求
   の範囲第１項〜第７項のいずれかに記載の方法。