JPS59105090A - 石炭の灰分除去方法 - 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】 本発明は２石炭の灰分除去方法に関するものである。

近年２石油に代わる燃料として石炭が再検討さの欠如、
すなわち液体である石油に比較した場合の、固体である
石炭の輸送等の取扱いの不便さ。

そして石油に比較して高い比率で含有されている不燃性
成分、特に灰分、の問題についても各種の対策が考えら
れ、実施されている。例えば流動性の問題は１石炭を液
化まだはガス化するか、あるいは微粉状としたのち、水
系もしくは油・水系のスラリー状とするなどの技術が開
発されている。

一方、後者の灰分の除去方法としては各種の方法が開発
されている。それらの灰分除去方法の内。

泡沫浮選法、湿式造粒法および溶解ガス浮選法は比較的
灰分除去率の高い方法であるか、それぞれ種々の欠点が
あり、特に粒度の細かい微粉炭の灰分除去方法としては
実用的に充分満足できる方法とは言えない。

すなわち、泡沫浮選法は主として粒径かｏ、ｓｍｍ以下
の微粉炭の選別および灰分除去に用いられる方法である
が、対象の微粉炭が２００メソ／ユ以下のような粒子の
細かいものの場合、その目的でれに＜＜、−ｉた微粉炭
の回収率が低下するなどの欠点がある。

一方、湿式造粒法は９石炭が親油性で灰分が非親油性で
ある点を利用する方法であり、微粉炭を炭化水素油と水
との混合物で処理することにより。

炭化水素油を介して石炭分のみを凝集させて造粒し、こ
の造粒物を、灰分が移行した水相から、ふるいを用いて
分離回収することからなる。この湿式造粒法は数ミクロ
ン程度までの微粉炭の選別が可能であり、また石炭分の
回収率は９５〜９８係に達する優れた方法である。しか
しながら７次に述べるような理由から灰分除去方法とし
ては必ずしも満足できる方法とは言いがたい。

即ち２石炭の灰分けその成因を根拠にして。

（１）石炭に変化しだイ〕α物の組成分として含まれて
いた無機分（通常１％以下といわれる）。

（２）石炭層への地下水の浸透により、地下水に含有さ
れていた無機分が石炭層に混入し、析出したもの・ ′（８）石炭化してゆく過程で外部から浸入した鉱物性
物質； の三種類に分けられるが、量的に主となるのは。

（２）および（３）の灰分である。これらは石炭中に数
ミクロンの大きさで存在しており、しかも、この灰分粒
子は２石英あるいは粘土鉱物より構成されていて、その
大部分は、それぞれ数ミクロンあるいはそれ以下の微粒
子の集合体として石炭中に点在している。湿式造粒法に
よる除去の対象となる灰分も（２）および（３）に属す
る灰分てあり、理論的には。

石炭を非常に細かく粉砕し１石炭粒子群の表面積を増大
させることにより灰分をほとんど完全に除去することが
可能であると考えられる。

しかしなから現在開発されている湿式造粒法には１次の
ような欠点があり、灰分除去率も低いレベルにある。

（１）石炭を数ミクロンから数十ミクロン程度にまで微
粉砕した場合（超微粉状態）には石炭の表面積が増加し
、このような細かい粒子からなる微粉炭を、ふるいによ
る分離が可能となるような大きさの凝集物（造粒物）と
するだめには炭化水素油の添加量を多くしなければなら
ない。従って通常は５石炭１００重量部に対して炭化水
素油１５〜６０重量卸亀用いる必要がある。

（２）炭化水素油の量が多く、かっ造粒物の径も大きい
ため造粒物中に灰分が巻き込まれ、このため灰分除去率
が低下する。

（３）ふるいを用いて造粒物を分離する際に、ふるい上
で造粒物に灰分が付着する。この付着灰分は水洗によっ
ても除去し難く、従って充分な水洗を行なうだめの水の
量は非常に多量となる。

（４）超微粉からの造粒には多大な機械的エネルギーを
必要とするため、工業的な処理法としては不利になり２
粒度分布に制約を与えるが、あるいｄ、該造粒物の循環
処理が必要となる。

沫 −１−述のような従来の湿式造粒物の改良の試みも行な
われているが、それらの方法はいずれも凝集物（造粒物
）のふるいによる分離を基礎とする方法であり、操作が
複雑になる一方、充分満足できる効果が得られないとの
問題がある。

才だ溶解ガス浮選法は、微粉状石炭を含有する水中に空
気などのガスを加圧溶解させ、圧力開放時に発生する気
泡の浮上刃によって石炭分の凝集物を浮上させて１石炭
分を水相から分離することを原理とするものである。こ
の方法は、凝集物に過当な微細な気泡を与えることがで
きるとの有利な点をもっでいる。しかしながら８石炭凝
集物に対する微細気泡の付着力が微弱な／こめ、水洗操
作において気泡が脱離しやすく、水洗により石炭分が浮
上しなくなるｆ…向があるため、充分な水洗か行ないに
くいこと、そして溶解ガスを製造するだめの高圧装置が
必要となり、特に装置の大型化に対して制約を受けやす
いことなどの欠点かある。

本発明は、前述した従来の湿式造粒法と同様な原理に基
つきなからも２石炭凝集物をふるいを用いることなく、
かつ高い灰分除去率を達成できる石炭の灰分除去方法を
提供するものである。

本発明は、平均粒径が５０ミクロン以下の微粉状石炭１
００重量部、水５００〜１０００重量部・石炭に対して
５０〜ａ　ｏ　ｏ　ｏ　ｐｐｍの量の界面活性剤２石炭
に対して５０〜５　ｏ　ｏ　ｏ　ｐｐｍの計の無機塩類
及び炭化水素油１〜１０重量部を攪拌下に混合し５次い
で石炭に対して０．１〜５重量係の量のアルカリ土類金
属の塩化物捷たは水酸化物を灰分処理剤として添加混合
し２石炭分・炭化水素油凝集物を含有する有機相、水相
及び灰分沈殿相を形成させた後、有機相を分離回収する
ことを特徴とする石炭の灰分除去方法に関するものであ
る。

本発明は１石炭を微粉炭とし、これを水および炭化水素
油を用いて処理し２石炭分と炭化水素油との凝集物（造
粒物）を形成させる点では、従来の湿式造粒法と共通し
ているが、凝集物を形成さぜる方法が根本的にＮ１’ｌ
違している。

本発明においては、凝集物を含有する有機相を形成させ
るにあたり、前記した量で、平均粒径が５０ミクロン以
下にまで微粉砕した微粉炭、界面活性剤、無機塩類及び
炭化水素油を攪拌下に混合し７次いでアルカリ土類金属
の塩化物、水酸化物などの灰分処理剤を添加混合するこ
とが重要であり、これらの処理により、微粉炭粒子表面
に点在する灰分が容易に水中に分散されて粒子表面の疎
水化が高まり２また脱離し難い微細な気泡を保持する相
対的に比重の低減されたフロック状の浮上性の高い石炭
分と炭化水素油との凝集物が形成され、灰分含有量の少
ない石炭分・炭化水素油凝集物を含有する有機相、水相
および灰分沈殿相のろ相にきれいに分離される。従って
この有機相は。

例えば分液法で容易に分離回収が可能である。

本発明によると、これらの効果により、従来の湿式造粒
法を利用した脱灰処理の問題点として前記した（１）〜
（４）項の欠点のいずれも２本発明の方法により改善さ
れることになる。寸だ本発明の灰分除去方法にお・ける
石炭分の回収率も９５％以−トとなり、従来の湿式造粒
法による高い回収率と同等のレヘルに達する。また本発
明の脱灰分除去方法では、凝集物の大きさをふるいによ
る分離操作に必要な程度壕で大きくする必要がなく、こ
のため超微粉状態の微粉炭を原料とすることが可能とな
り、しかも石炭粒子表面の疎水化の改善によって庵炭化
水素油の添加量を相対的に低減するとともできる。

次に本発明をさらに詳しく説明する。

本発明の灰分除去方法では従来の湿式造粒法に使用する
微粉炭以−にに微粉砕した石炭粉末を使用する。即ち微
粉炭の平均粒径は、５０ミクロン以下とする必要があり
２粒度が粗いと灰分除去率の低下をまねくのみならず凝
集物の浮上性も悪くなり、有機相と水相との分離も困離
となる。微粉炭のさらに々イましい平均粒径ば６０ミク
ロン以下である。微粉炭の粒度をこのような範囲のもの
とすることにより単位重量当りの表１ｎ］積を増大させ
。

微粉炭粒子表面からの灰分の水中への分散を容易にさせ
、凝集物の浮上性および有機相の分離性も高まって１本
発明の灰分除去方法の効果は非常に高いものとなる。な
お微粉炭の調製に当っては湿式粉砕法を利１↑］するこ
とが好捷しく、この方法により調製された微粉炭を用い
た場合、特に高い灰分除去率が達成できる。

本発明で使用する炭化水素油は、従来の湿式造粒法に用
いられている炭化水素油と同様に１石油。

頁岩油、タールサンド及び石炭から得られる各種の炭化
水素油から任意に選ぶことができる。好寸しい炭化水素
油の例としては２重質精製石油留分。

重質ガス化油、灯油、残渣油及びコールタールなどを挙
げることができる。特に好ましいものは入手が容易でか
つ安価な重油類である。炭化水素油の使用量は、微粉炭
１００重量部に対し、１〜１０重量部である。

本発明で使用する界面活性剤上無機塩類の効果は次のよ
うに考えられる。

（ａ）微粉炭粒子の水中への分散を助け２寸た灰分の水
中への分散も助けて石炭粒子表面灰分の除去を促進する
。

（ｂ）　　炭化水素油の水中への分散を助ける。

（Ｃ）微粉炭粒子と炭化水素油との均質な接触を助け、
均質な凝集物の生成を促進する。

（ｄ）微粉炭粒子と炭化水素油の凝集物（石炭分・炭化
水素油凝集物）の内部に空気を巻き込み易くさせ、有機
相と水相との相分離を促進して５石炭分・炭化水素油凝
集物の浮上を速める。

上記のような効果を有する界面活性剤きしてば分散性も
しくは浸透性を有するものが選ばれる。

好ましい界面活性剤としては２分散性、浸透性を促進す
るアニオン系もしくはＨＬＢが９−１７のノニオン系界
面活性剤を挙げることができ、その８体的な例としては
アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキ７エテレンア
ルキルエーテル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウ
ム、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンス
テアリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノステアリン酸エステル、ポリオキンエチレンソルビタ
ントリステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンラウ
リルアルコール、ポリオキンエチレン・ノニルフェノー
ルエーテル、ポリオキンエチレン・ラウリルエーテルな
どを挙げることができる。

界ＩＹ１１活性剤は一種のみを使用するととも可能であ
り、また二種以−ヒを組み合わせて使用することもでき
る。

本発明において界面活性剤は１石炭に対して５０−４０
００　ｐｐｍ、好ましくは８８０−２０００ｐｐの量と
なるように添加する。５０　ｐｐｍよりも少ない量では
界面活性令謡加の効果が現われにくく、また４　０００
　ｐｐｍを越える量では経済的に好ましくないのみなら
ず、場合によっては水の表面張力の低下が激しく凝集物
の形成が妨げられ、′１゜た炭化水素油の水相への可溶
化が顕著となったりして脱灰操作の障害となることもあ
る。

界面活性剤の添加による効果を助長し１石炭粒子゛表面
からの灰分の洗浄分離効果を高めるために無機塩類が使
用される。無機塩類としては、水溶性てかつアルカリ性
を示すものが好ましく、その使用量は石炭に対して５０
〜５０００　ｐｐｍの量である。石炭分・炭化水素油凝
集物はｐＨ６以下では形成されに＜＜、ｐＨ７以上で安
定な凝集物が得られやすい。従って、アルカリ性を示す
水溶性無機塩類を界面活性剤と併用することにより灰せ
除去率の向上のほかに凝集物の分離性能の向上などが可
能となる。

好ましい無機塩類の例としては＋ｌ”ＪボＩＪ　ＩＪン
酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン
酸ナトリウムなどのリン酸塩；炭酸ナトリウム、炭酸水
素ナトリウムなどの炭酸塩；オルソケイ酸ナトリウム、
メタケイ酸ナトリウムなどのケイ酸塩、そしてＣＭＯの
ナトリウム塩などのアルカリ性塩類を挙げることができ
る。また、塩化すトリウム、硫酸ナトリウムなどの中性
塩類も単独で、または上記のアルカリ性塩類との併用に
より使用することができる。特に好ましい無機塩類は、
リン酸塩である。

本発明において、微粉状石炭、水、界面活性剤。

無機塩類及び炭化水素油の混合順序はいずれの順でもよ
いが、最初に微粉状石炭、界面活性剤及び無機塩類を水
と混合し２次いで炭化水素油を混合した方が灰分除去効
果を高めることができるので好ましい。また混合を攪拌
下に行うと、容易に脱離され難い微細な気泡を凝集物内
に保持させることかり能となり、有機相の分１１ｉｌ性
が助長され、有機相の分離回収操作も容易になる。

微粉状石炭、水、界面活性剤、無機塩類及び炭化水素油
を攪拌下に混合した後２本発明においては灰分だけを選
択的に沈降させることができる灰分処理剤を添加混合す
る。灰分処理剤の添加混合によって水中に分散した灰分
を沈降させると２石炭分・炭化水素油凝集物を含有する
有機相、水相及び灰分沈殿相が形成される。

灰分処理剤としては、塩化カルンウム、塩化マグネンウ
ム、塩化バリウム、水酸化カルシウム。

水酸化マグ不ノウムなどアルカリ土類金属の塩化物や水
酸化物が使用できるが、特に好ましいのはアルカリ土類
金属の塩化物である。灰分処理剤の添加量は２石炭に対
して０．１〜５重量係、好甘しせけ０．５〜３重量係で
ある。添加量が少なすぎると添加効果か十分でなく、ま
た多ずぎると有機相の形成を阻害する原因になる。なお
、灰分を沈降さ゛せる際、凝集剤１例えば高分子凝集剤
、硫酸アルミニウムなどの使用も考えられるか、これら
は石炭分をも沈降させるなどの欠点があるので不適光で
ある。

本発明の灰分除去方法の１例を操作手順に従って以下に
詳述する。

本発明では所定量の微粉状石炭、界ｍ４活性剤。

無機塩類及び水よりなる石炭スラリーを調製して攪拌下
に置き、これに所定量の炭化水素油を加え。

攪拌を続ける。

なおこの段階で容器下部より気泡を導入する方法も考え
られるが、この方法では上昇する気泡により石灰分、油
分が上方へ浮上し、充分な攪拌が実施できず、場合によ
っては主として油分が気泡界面に集中し凝集物の生成す
ら困難となる。壕だ。

ここで攪拌を停止して生成した石炭外・炭化水素油凝集
物の大部分を含む有機相と灰分を多く含有する水相に相
分離するように静置する方法も考えられるが、上記の有
機相中には１石炭分・炭化水素油凝集物の他に多量の水
も含まれており、しかもこの水中には灰分が分散懸濁し
ている。このため相分離後、有機相に水を添加し、攪拌
後再び有機相と水相に分離し、有機相を回収する操作を
繰返せば、究極的には有機相内に混入する水中の灰分を
皆無に近い状態とし得る。しかしこの方法では多量の水
を必要とする他に操作も煩雑になる。

又水相中に分散・懸濁する灰分粒子は数ミクロンあるい
はそれ以下のものも多く、自然沈降法では容易に沈降し
ない。

そこで本発明では容器の下部から気泡を導入したり、す
ぐに攪拌を停止して有機相を回収したすせずに、更にア
ルカリ土類金属の塩化物、水酸化物などの灰分処理剤を
所定量添加し攪拌を停止後静置することで、上部に有機
相、中部に上澄水相１下部に灰分沈殿相の６相に分離さ
せ１次いで、有機相を分離回収する。

なお有機相に含捷れる石炭外は原料微粉炭に比較し灰分
含有率が大幅に低下しているため、このまま乾燥して石
炭の各用途に使用してもよいし。

機械的に脱水操作を行ない適当な添加剤を加え。

石炭・油・耘ラリ−の原料として使用することもできる
。

次に本発明の実施例及び比較例を示す。

〔石炭の性状〕

実施例又は比較例で用いたハンターバレー炭及びワララ
炭の性状は第１表に示す通りである。

第　　　　１　　　　表 〔試料の調製〕 （１）試料Ａ ハンターハレー炭を乾式粉砕して粒径５００μの粉末状
とし、更にボールミルで粒径７４μ以下（２００メツシ
一通過）のものが９５重量係以」二となるまで湿式粉砕
して、濃度４５．５重量％の石炭スラリーを得／と。

（２）試料Ｂ ハンターバレー炭を粒径ろｍｍ＝５００μの粒状とし、
これを比重１．６５の比重液で重液選別しだ精炭を更に
ボールミルで粒径７４μ以下のものが９５重量％以上と
なるまで湿式粉砕して、濃度５０．０重量％の石炭スラ
リーを得た。

（３）試料Ｃ ワララ炭を大型ロソ／エミルで通常の微粉炭燃焼用に粉
砕して粒径１７７μ以下のものが７０重量％以上となる
ようにし、これを更にボールミルて粒径７４μ以下のも
のが９５重量％以上となるまで湿式粉砕して、濃度４７
．０重量％の石炭スラリーを得た。

〔脱灰操作〕

試料を適当量均一に採取し、容積２ｔの攪拌槽に入れ、
これに石炭に対して約８重量倍となるように水を加え、
更に石炭に対して界面活性剤、そして無機塩類を添加し
　５分間４ａ拌した後、炭化水素油として重油を石炭に
対し約４重畦係添加し。

９００　ｒ、ｐ、ｍの回転速度で５分間攪拌した。

次いで回転速度を１２　Ｏｒ、ｐ、ｍ、に低減し２石炭
に対し灰分処理剤まだは凝集剤を添加し、約２分間攪拌
した後、静置した。

静置後、上部に形成された石炭分・炭化水素油凝集物を
含有する有機相を分液法で回収した。次いで凝集物の一
部を採取し、１０７°Ｃでろ時間乾燥した後、凝集物の
油分をｎ−−−、キサン抽出法で測定して油Ｈ着率を算
出し、また油分除去後ＪＩｆＥ８８１２に従って測定し
た灰分を凝集物石炭灰分とした。

次いで石灰分回収率及び脱灰率を次に記す式により算出
した。

実施例１〜乙およＯ・比較例１〜ろ 実施例１〜３の処理条件及び処理結果を第２表に、また
比較例１〜ろの処理条件及び処理結果を第ろ表に示す。

実施例１〜３では、上部に石炭分・炭化水素油凝集物を
含有する有機相、中部に透明な水相及び下部に灰分沈殿
槽のろ相にきれいにわかれた。比較例１〜２では、一応
ろ相にわかれることは分れだが９分離性が十分でなく２
石炭分回収率が著しく低減した。寸だ比較例ろの場合は
ろ相に分離しなかった。

第　　　　２　　　　表 第　　　　６　　　　表 ｆｆ＋）＊、ｌ核○Ｈでｐ）１７〜８に調整した。

＊、高分子凝集剤としてポリアクリルアミドを使Ｉ（１
シた４、＊

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （支）平均粒径が５０ミクロン以下の微粉状石炭１００
   重量部、水５００〜１０００重量部２石２江炭して５０
   〜４０００　ｐｐｍの量の界面活性剤。 石炭に対して５０〜５０　（］　Ｏｐｐｍの量の無機塩
   類及び炭化水素油１〜１０重量部を攪拌下に混合し。 次いで石炭に対して０．１〜５重量重量量のアルカリ土
   類金属の塩化物または水酸化物を灰分処理剤として添加
   混合し１石炭分・炭化水素油凝集物を含有する有機相、
   水相および灰分沈殿相を形成させた後、有機相を分離回
   収すると七を特徴とする石炭の灰分除去方法。