JPS5915486A - 固体燃料−水スラリの製造方法 - 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、低粘度かつ高濃度の固体燃料−水スラリの製
造方法に関するものである。

さらに詳しくは９本発明は１石炭１石油コークスなどの
如き固体燃料を水または水および分散剤と混合して固体
燃ａ−水スラリを製造する方法の改良に関するものであ
り、輸送１貯蔵１取扱いなどが容易な低粘度かつ高濃度
の固体燃料−水スラリの製造方法に関するものである。

近年、エネルギー源として石炭１石油コークスなどの固
体燃料が見向されてきている。しかしなから石炭１石油
コークスなどけ１石油のような流体燃料と比較して輸送
や貯蔵を円滑に行いに＜＜。

またこれらに要する費用も高いだけでなく、取扱いに際
しても作業効率が悪く９石油より使いにくいという欠点
がある。

それ故、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１例えば石炭を微粉状にして水に分散させ、
固体燃料−水スラリ、例えば石炭−水スラリにする方法
の開発が進められている。

しかし石炭を石炭−水スラリにする場合は、一般に石炭
の濃度を上げるとスラリの粘度が著しく高くなって流動
性が失われ、取扱いやパイプ輸送が困難になる。また逆
にスラリの粘度を下げるだめに石炭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
には後処理として脱水工程を必要とするという難点があ
る。

これらの問題点を解決するためには、低粘度かつ高濃度
の固体燃料−水スラリ、例えば石炭−水スラリを製造す
る必要があり、すでに固体燃料−水スラリの製造方法に
関しては２例えば■微粉状にした固体燃料を水および分
散剤と混合してスラリ粘度を低減させる方法、■固体燃
料として粒度分布を調節した微粉状の固体燃料を使用シ
、これを水まだは水および分散剤と混合してスラリ中の
固体燃料濃度を高める方法などが知られている。

■および■の方法はそれなりにスラリの低粘度化および
高濃度化をはかるうえで効果があるが、いずれの方法も
いまだ充分とはいえず、改良の余地がある。

本発明者らはさらに低粘度かつ高濃度の固体燃料−水ス
ラリを工業的に有利に製造することができる方法を開発
することを目的とし７て鋭意研究を行った。

その結果、固体燃料として、灰分含有量の少ない固体燃
料９例えば石油コークスや脱灰処理した石炭と、灰分含
有量の多い固体燃料９例えば無脱灰の石炭とを使用し、
はじめに灰分含有量の少ない固体燃料を水または水およ
び分散剤と共に湿式粉砕して固体燃料の幾何平均径が小
さい値に調整された一定濃度のスラリを製造し１次いで
このスラリと共に灰分含有量の多い固体燃料を湿式粉砕
してスラリ中の固体燃料の粒度分布を一定の広い範囲に
調整すると、前記目的を達成できることを知り、さらに
研究を重ねて本発明に到った。

本発明は、固体燃料を水または水および分散剤と混合し
て固体燃料−水スラリを製造する方法において、灰分含
有量の少ない固体燃料（Ａ）を、固体燃料（Ａ）の濃度
が６０〜６０重量係になるように。

水または水および分散剤と共に湿式粉砕して固体燃料（
Ａ）の幾何平均径が約４４μ以下に調整されだスラリを
製造する第１工程、および第１工程で製造されたスラリ
と共に固体燃料（Ａ）より灰分含有量の多い固体燃料（
Ｂ）を湿式粉砕し、得られる固体燃料−水スラリ中の固
体燃料の幾何平均径が１５０μ以下で粒度分布が対数正
規分布における幾何標準偏差σグで６．５〜１２の範囲
になるように調整する第２工程からなる固体燃料−水ス
ラリの製造方法に関するものである。

本明細書において使用している「幾何平均径」及び「幾
何標準偏差（σ２）」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的に使用さ′れている用語であ
シ、各々の用語は対数正規分布での粒径と積算通過重量
係の関係から次のように定義される。

幾何平均径の定義：積算通過重量俤が５０％に相当する
粒径 幾何標準偏差（σ１）の定義：幾何平均径と積算−通過
重量％が１５．８７％に相当する粒径との比（幾何平均
径／積算通過重量１５．８７チに相当する粒径）σ１１
と、積算通過重量％が８４．１３ｑ６に相当する粒径と
幾何平均径との比（積算通過重量８４．１’３％に相当
する粒径／幾何平均径）σ７２との算術平均（二扛土工
な） 本発明によると、固体燃料の濃度が高く、実用的な流動
性を有する低粘度の固体燃料−水スラリを容易に制用で
きるという大きな特長がある。従って本発明により製造
される固体燃料−水スラリはパイプなどによる輸送、バ
ーナーなどでの噴射。

取扱いなどが容易であり、ボイラー、発電所、加熱炉な
どでの燃料としての使用や水素、−酸化炭素などの製造
のようなガス化原料としての使用に好適である。

また本発明において、固体燃料−水スラリは工業的に単
純な操作で調製することが可能であるだけでなく、また
、固体燃料としてそのすべてを脱灰処理した低灰分含有
量のものを使用しなくてもよいので脱灰に要する費用を
大巾に低減させることが可能であ７）ｏまた本発明にお
いては低粘度かつ高濃度の固体燃料−水スラリか得られ
るので使用時に特に脱水処理をしなくても各種用途に利
用することが可能である。“まブζ本発明においては。

はじめに灰分含有量の少ない固体燃料を湿式粉砕してス
ラリを製造し２次いでこのスラリと共に灰分含有量の多
い固体燃料を湿式粉砕り、て固体燃料−水スラリを製造
するため、固体燃オ・１の粉砕と混合攪拌操作を同時に
行うことができ、固体燃料の粒度調整、粉砕操作などが
容易であるたけでなく。

周囲に粉塵を捷き散らすことなく、効率的に低粘度かつ
高濃度の固体燃料−水スラリを製造することが５丁能で
ある。

次に本発明についてさらに詳細に説明する。

〔第１工程〕 本発明においでは、第１工程で、灰分含有量の少ない固
体燃料（Ａ）を、固体燃料（Ａ）の濃度が６０〜６０重
量係、好ましくは４０〜５５重量係になるように、水ま
だは水および分散剤と共に湿式粉砕し゛τ固体燃料（Ａ
）の幾何平均径が約４４　ｌｔ以ド、好−＋ｂ＜は２０
７！以Ｆに調整されたスラリを製造する。

固体燃料（Ａ、）の濃度が低すき”ると、粉砕効率が悪
く、１／ζ高ずきると幾何平均径の調整、粉砕操作など
が困難になるので、固体燃料（，７４）は、その濃度が
上記範囲になるように、水ま／、−、は水および分散剤
と共に湿式粉砕する必要がある。湿式粉砕前の固体燃Ｍ
、（Ａ）の大きさは特に制限されないが、一般には幾何
平均径が約３ｗｎリートに粗砕したものが適当Ｃある。

灰分含廂量の少ない固体燃料（Ａ）にかえて灰分含有量
の多い固体燃料２例えば無脱灰の石炭（通常灰分含有計
１０重量係前後）を使用したのでは。

後記第２工程で得られる固体燃料−水スラリの低粘度か
つ高濃度化が阻害され９本発明の［１的達成が困難にな
るので、第１工程では灰分含有量の少ない固体燃料（Ａ
）を使用する必要がある。灰分含有量の少ない固体燃料
（Ａ）としては１石油精製工程から副生ずる石油コーク
ス（通常灰分含有量的ｏ、ｉ〜１重量％）−や、脱灰処
理した石炭１例えば通常市販されている１０重量％前後
の灰分を含有する石炭を例えば重液選炭などそれ自体公
知の方法で脱灰処理した灰分含有量約６重量係以下、好
ま（−くは５重量条以十゛のものなどを挙げることがで
きる。前述したように灰分含有量の多い固体燃料。

例えば無脱灰の石炭を使用した場合に低粘度かつ高濃度
化が阻害される原因は十分に明らかではないが、幾何平
均径が約４４μよりも小さくなると小さくなるに従って
表面積が著しく増加し１％に無脱灰の石炭中の灰分が水
中に遊離し易くなって。

水中に溶出する無機鉱物質が増加するためではないかと
考えられる。

第１工程において、湿式粉砕した固体燃料い）の幾何平
均径があまり大きすぎると、後記第２工程で固体燃料（
Ｂ）を湿式粉砕した場合のス°シリ中の固体燃料の粒度
分布が狭くなり、固体燃料−水スラリの高濃度化を阻害
する要因となるので、第１工程では固体燃料（Ａ）の幾
何平均径が約４４μ以１Ｊ。

好ましくは２０μ以下に調整する必要がある。

固体燃料（Ａ）を水捷だは水および分散剤と共に湿式粉
砕するにあプ（っては、従来公知の湿式粉砕機。

例えばボールミル、チューブミル・振動ミルなどが適宜
使用される。また分散剤としては、固体燃料−水スラリ
用分散剤として従来公知のものがいずれも使用できる。

分散剤の例としては、ナフタリンスルホン酸塩１右油ス
ルポン酸塩、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
ラミン樹脂のスルポン酸塩；石炭抽出物のスルホン酸塩
（特願昭５６−１９２９６号参照）などを挙げることが
できる。分散剤の使用量は後記第２工程で得られる固体
燃料−水スラリに対して０．０１〜３重量％になるよう
にするのが適当である。まだ分散剤の他にアルカリ金属
塩基２例えば水酸化ナトリウムや多糖類７例えばデンプ
ン、天然ガムあるいは増粘剤１例えばＣＭＯ（カルボキ
シメチルセルロースナトリウム塩）などを混合してもよ
く、その使用量は後記第２工程で得られる固体燃料−水
スラリに対して２重量係以下が望ましい。また水および
分散剤と混合した場合は、水だけと混合した場合より、
第１工程および第２工程での粉砕効率が向上し、さらに
低粘度かつ高濃度の安定な目的とする固体燃料−水スラ
リか得られる。

第１工程で灰分含有量の少ない固体燃料（Ａ）を水また
は水および分散剤と共に湿式粉砕して濃度および幾何平
均径を調整しだスラリは１次の第２工程に導かれる。

〔第２工程〕 本発明において、第２工程では、第１工程で使用した固
体燃料（Ａ）より灰分含有量の多い固体燃料（Ｂ）を第
１工程で得られたスラリと共に湿式粉砕し。

得られる固体燃料−水スラリ中の固体燃料（固体燃料（
Ａ）と（Ｂ）との混合物）の幾何平均角が１５０μ以下
、好ましくは７４μ以下で１粒度分布が対数正規分布に
おける幾何標準偏差σグで５．５〜１２゜好ましくは６
〜１２の範囲になるように調整する。

湿式粉砕で固体燃料の幾何平均径および粒度分布を上記
範囲に調整すると目的とする低粘度かつ高濃度の固体燃
料−水スラリか得られる。

固体燃料（Ｂ）としては、固体燃料（Ａ）よシ灰分含有
量の多いもの１例えば無脱灰の石炭（通常灰分含有量１
０重量係）が使用される。従って脱灰処理に要する費用
が低減されるという利点がある。また第２工程では、得
られる固体燃料−水スラリ中の固体燃料（固体燃料（Ａ
）と（Ｂ）との混合物）の幾何平均径および粒度分布を
前述したように調整すればよいので、換言すると固体燃
料（Ｂ）はそれほど粉砕する必要がなく比較的粗粒でよ
いので、粉砕に要する費用が低減でき、また高濃度化を
阻害する要因と考えられている無機鉱物質のスラリ中へ
の溶出を防止でき、使用する固体燃料（１３）の種類（
例えば石炭の種類）によらず、無機鉱物質の影響を小さ
くすることができるという効果がある。

第１工程で得られたスラリと共に湿式粉砕する際に使用
する固体燃料（Ｂ）の大きさは特に制限されないが一般
には幾何平均径が約４４μより大きく。

約１聴以下のものが適当である。

本発明者らは、第１工程で得られたスラリと共に固体燃
料（Ｂ）を湿式粉砕して、幾何標準偏差σ２の値を大き
くすればするほど（粒度分布が広いほど）高濃度でも流
動性の良好なスラリとなり、第２工程での粉砕操作も容
易であることを発見した。σ７の値を大きくするために
は、固体燃料（Ｂ）の湿式粉砕の程度を軽減して幾何平
均径を大きくするが。

第１工程で固体燃料（Ａ）の幾何平均径をできるだけ小
さくしておく必要があるが、得られるスラリ中の幾何平
均径があまり大きくなりすぎるとスラリの反応性、燃焼
性などが悪くなり、まだ固体燃料（Ａ）の幾何平均径を
小さくするにも工業的に粉砕の程度に限界があって極度
に微粉砕するのは経済的でもない。またσ２の値が小さ
くなシすぎると、スラリ中の粒度分布が狭くなって高濃
度化をはかろうＬするとスラリ粘度が高くなる。

従って、上述した点を考慮すると、第２工程ではう得ら
れる固体燃料−水スラリ中の固体燃料（固体燃料（Ａ）
と（Ｂ）との混合物）の幾何平均径は１５０μ以下、好
ましくは７４μ以下で、また粒度分布が幾何標準偏差σ
２で６．５〜１２．好ましくは６〜１２の範囲になるよ
うに調整する必要がある。

第２工程において、第１工程で得られたスラリと共に固
体燃料（Ｂ）を湿式粉砕するにあたっては。

従来公知の湿式粉砕機１例えばボールミル、チ−ブミル
、アトリションミル、ハンマーミル、ＩＪフッドルなど
を適宜使用するのがよい。

第２工程で得られるス・ラリ中の固体燃料（Ａ）と固体
燃料（Ｂ）の割合は１重量比で（Ａ）／（Ｂ）−ｏ、　
０５−２　。

好ましくは０．１〜１にするのが望ましい。固体燃料（
Ａ）の割合が少なすぎると２本発明の効果の発現が不充
分で、まだあまシ多すぎると粉砕に要する費用が大きく
なるだけでなく、固体燃料（Ａ）として脱灰処理した石
炭を用いる場合は脱灰処理に要する費用も大きくなるの
で、上記割合になるように第１工程で得られたスラリと
共に固体燃料（Ｂ）を湿式粉砕するのがよい。

次に本発明の１実施態様を第１図に従って説明する。

〔第１工程〕 水捷たは水および分散剤が、ライン１５から攪拌槽１に
供給され、ライン１６．ポンプ２．ライン１７．流量計
６．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（Ａ）が、ライン１９゜ホッパ１３．ライン２
０．定量フィダ４．ライン２１を経て、スラリ中の固体
燃料（Ａ）の濃度が３０〜６０重量％になるように、ま
た必要に応じて粗砕機５で粗粉砕し２て、ライン２２か
ら湿式粉砕機乙に供給される。湿式粉砕機６では、水ま
たは水および分散剤と固体燃料＜Ａ）の混合および固体
燃料（Ａ）の粉砕を同時に行いながら、固体燃料（Ａ）
の幾何平均径が約４４μ以下になるように調製して固体
燃料（Ａ）を含むスラリを製造する。スラリの一部は。

ライン２３．ポンプ７、ライン２４を経てライン２５か
ら湿式粉砕機乙に循環してもよい。循環させた方が固体
燃料（Ａ）の湿式粉砕効率が向上し、また固体燃料い）
と水まだは水および分散剤との混合。

粉砕操作が容易になる。

第１工程で製造されたスラリは、ライン２３゜ポンプ７
、ライン２４．シ・イン２６．流量計８を経てライン２
７から湿式粉砕機１１に供給される。

−力固体燃料（Ｂ）が、ライン２８．ホッパ１４．う・
イン２９．定量フィダ９．ライン３０を経て、必要に応
じで粗砕機１０で粗粉砕して、ライン３１から湿式粉砕
機１１に供給される。湿式粉砕機１１では、第１工程で
製造されたスラリと固体燃料（Ｂ）の混合および固体燃
料（Ｂ）の粉砕を同時に行いながら、固体燃料（固体燃
料（Ａ）と（Ｂ）との混合物）の幾何平均径が１５０μ
以下で粒度分布が対数正規分布における幾何標準偏差σ
７でろ、５〜１２の範囲になるように調整する。調整に
よって［三Ｊ的とする低粘度かつ高濃度の固体燃料−水
スラリか得られる。湿式粉砕機１１で調整された固体燃
料−水ラリは、ライン３２から、スラリタン′り１２に
導き。

ライン３３　＋　　ポンプ４ろ、ライン３４を経てライ
ン己５からとりだされる。固体燃料−水スラリの一部は
、ラインろ６から湿式粉砕機１１に循環させてもよい。

次に実施例および比較例を示す。

各側においてスラリ粘度はＢ型粘度計（東京計器製）で
測定した。また固体燃料としでは、工業分析値（恒湿ベ
ース）が第１表に記載の性状のものを使用した。

第　　　　１　　　　表 なお、第１表中容置体燃料の全水分（、Ｔ　Ｉ　Ｓ　−
Ｍ−８８１１）は１石油コークス１．１重量係、脱灰処
理ワララ炭４，１重量係および無脱灰ワララ炭６．０重
量％であった。

実施例１ 攪拌槽１に水１３．４に７／ｈｒおよび分散剤（β−ナ
フタレンスルホン酸ホルマリン縮合物）帆乙２Ｋｇ　／
ｈｒおよび安定剤（水酸化ナトリウム）０．１５Ｋ（７
／）］、ｒを供給して混合し、湿式粉砕機（アゾデータ
ーミル）６に導き、第１表に記載の性状の固体燃料（Ａ
）（石油コークス；幾何平均径約ｉ　ｍｍ　）１４．う
Ｋｙ／ｈｒを湿式粉砕機６に導いて、混合と粉砕を同時
に行い（平均滞留時間１．５時間）１石油コークス濃度
５１．９重叶チ、スラリ粘度１００ｃｐ、石油コークス
の幾何平均径９．＃ｌ幾例標準偏差σ７−・ろ、５のス
ラリを製造し、湿式粉砕機（アトリソンヨンミル）１１
に供給し７た。。

また第１表に記載の性状の粗砕した固体燃Ｉ１．（＋３
）（無脱灰のワララ炭、幾何平均径約１陥）２１．８Ｋ
ｇ／ｈｒを湿式粉砕機１１に導いで１混合と粉砕を同時
に行い（平均滞留時間０．２時間）、固体燃料（石油コ
ークスとワララ炭との混合物）濃度７１．６重量％、ス
ラリ粘度１１４０ｃｐ、固体燃料の幾何平均径２４／７
１幾何標準偏差σｆ＝６．３の固体燃料−水スラリを得
た。なお第２表に製造条件および結果をまとめて示しだ
。

実施例２ 固体燃料（Ａ）として脱灰処理ワララ炭（幾何干均径約
１胡）を、固体燃料（Ｂ）として無脱灰のワララ炭（幾
何平均径約１　ｔｔｒｍ　）を使用して実施例１と同様
の装置および方法で、濃度７２．６重量係、スラリ粘度
１０００ｃｐ、固体燃料の幾何平均径５０μ。

幾何標準偏差σｆ＝６．７の固体燃料−水スラリを得た
。

固体燃料−水スラリの製造条件の詳細および結果は第２
表に示す。

比較例１ 固体燃料（Ａ）として灰分含有量の少ないものを使用せ
ず、固体燃料（Ａ）および固体燃料（Ｂ）としてともに
無脱灰のワララ炭（幾何平均径約１　ｍｍ　）を使用し
、実施例１と同様の装置および方法で固体燃料−水スラ
リの濃度７２係を目標に実施したが、第二工程で固体燃
料−水スラリの粘度が著しく高く。

しかも流動性もないだめ、湿式粉砕機１゛１による混合
・粉砕操作ができなかった。このため第一工程での水供
給量を増加させて、濃度６７．４重量％。

スラリ粘度２２００ｃｐ、固体燃料の幾何平均径２５μ
、幾何標準偏差σｇ＝６．８の固体燃料−水ス固体燃料
−水スラリの製造条件の詳細および循果は第２表に示す
。

第　　　　２　　　　表

【図面の簡単な説明】 第１図は２本発明の１実施態様を示す概略工程図である
。 １・・・攪拌槽、６・・・湿式粉砕機、１１・・・湿式
粉砕機、１２・・・スラリタンク、１３・・・ホッパ、
１４・・・ホッパ。 特許出願人　　宇部興産株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体燃料を水または水および分散剤と混合して固
   体燃料−水スラリを製造する方法において。 灰分含有量の少ない固体燃料（Ａ）を、固体燃料（Ａ）
   の濃度が３０〜６０重景係に最多ように、水または水お
   よび分散剤と共に湿式粉砕して固体燃料（Ａ）の幾何平
   均径が約４４１ｉ以下に調整されたスラリを製造する第
   １工程、および第１工程で製造されたスラリと共に固体
   燃料（Ａ）より灰分含有量の多い固体燃料（Ｂ）を湿式
   粉砕し、得られる固体燃料−水スラリ中の固体燃料の幾
   何平均径か１５０μ以下で粒度分布が対数正規分布にお
   ける幾何標準偏差σ２で３．５〜１２の範囲になるよう
   に調整する第２工程からなる固体燃料−水スラリの製造
   方法。
2. （２）灰分含有量の少ない固体燃料（Ａ）が４石油コー
   クスまたは脱灰処理した石炭で、灰分含有量の多い固体
   燃料（Ｂ）が、無脱灰の石炭である特許請求の範囲第１
   項記載の固体燃料−水スラリの製造方法。