JPS59206056A - 石炭水スラリーの製造方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は例えばスラリー状石炭の輸送際し、粒径調整を
行うに好適な固体の粒径調整方法及びその装置に関する
。

〔発明の背景〕

固体の粉砕技術は化学工業、セメント工業、固１゜体燃
料の燃焼装置その他の工業分野で広く応用され、非常に
重要な工業技術でｈ％。更に近年、粉砕した固体と溶媒
を混合して高濃度の固体を含有するスラリーとなし、輸
送効率を向上する方法や、粉砕した固体を圧縮もしくは
焼成等によυ高強度の材料を製造する方法が注目されて
おり、固体の粉砕技術は増々重要性が増大している。具
体的には、前者の例として石炭を粉砕した後溶媒と混合
して高濃度スラリーとなし、このスラリーを輸送する技
術がおり、後者の例として、窯業におけるアルミナクリ
ンカセメントの強度増大技術や、高硬度セラミックスの
製造技術等が代表的なものである。

これら技術の基本となっている原理は、粉砕した固体を
高密度に充てん出来るように粒径調整を行うことである
。この（ように粒径調整を行つっととにより、前記の例
で言うならば、粉体光てん層の粒子間空隙割合（以下空
隙率と称す）を極力小さくしてスラリーの流動化に必要
な溶媒量を減少し、固体の輸送効率を向上させるか、あ
るいは、後者の例で言うならば高密度に充てんさせるこ
とによシ、高密度のアルミナクリンカセメントやセラミ
ックスと成し、高強度の材料を製造することが可能とな
る。

上記の技術の基本となる粉体の音光てんに関しては理想
的な粉体形状である球形粒子を用いて古くから研究が行
われており、粉体を充てんした場合の空隙率は、粒子が
単一粒径ではなく、複数の異なる粒径を持っている場合
に小さくなることが明らかにされている。第１図に模式
的に示したように、異なる粒径を持つ粒子を混合した粉
体では、大粒径の粒子１の間の空隙空間２に小径３が充
てんされるため、その空隙率は単一粒径の粉体の場合よ
シも小さくなり、よシ密に充てんされることになる。第
１図から明らかなように、粒子の粒径中（最大粒径から
最小粒径の巾）が大きい程、充てん時の空隙率は小さく
なシ、よシ密に充てんされる。

以上のように充てん時の空隙率が極力小さくなるように
粒径を調整する方法として、異なる粒径を持つ複数の粉
体を混合する方法と、広い粒径範囲に亙シ連続的に分布
するように粉砕する方法とが知られているが、工業的に
固体を上記のように粉砕するには当然後者の方法が好ま
しいと考えられる。充てん時の空隙率を小さくするよう
な連続粒径分布に関しては、やはシ古くから研究が行な
われておシ、代表的なものとして次式で表わされるアン
ドレアセン式がある。

但し、Ｄ二粒径 Ｄ：最大粒径 ｎ：定数（０，２〜０．７） Ｆ：粒径りよシも細かい粒子の累積重量割合（重量％） 第２図に、アンドレアセン式においてＤＬ＝３００μｍ
、ｎ＝９．４６　とした時の粒径分布曲線を示すが、こ
の図からも、充てん時の空隙率を小さくするためには巾
広い粒径分布が必要なことが理解出来る。

従来、固体を粉砕する方法として種々のミルが用いられ
ている。例えばスクリーンミル、ノ＼ンマーミル　ロッ
ドミルやボールミル等がその代表的なものである。しか
し、これらの従来から用いられているミルを使用して固
体を粉砕した場合、得られた粉体粒子は非常に限られた
範囲の粒径を有するため、このままでは上記の新技術に
適応した巾広い粒径分布を得ることは困難である。従っ
て、従来技術を適用するに当り、種々のミルを用いるか
、あるいは同一のミルを用いる場合でも、種々の異なる
条件の下で粉砕した多種類の異なる粒径分布を有する粉
体をまず製造し、これらを適当な割合で混合することが
必要となる。このような方法で上記の巾広い粒径分布を
有する粉体を製造する場合、異なった種類のミルを複数
台使用するか、おるいは同一形式のミルでも異った粉砕
条件で粉砕するにはその条件に応じた数のミルを設置す
る必要があり、プロセスの経済性の面から好ましいもの
ではない。また、多種類の異なった粒径分布を有する粉
体を混合して、巾広い粒径分布を有する粉体を製造する
には、各々の粉体の粒径分布を測定錯視する必要があり
、また、各々の粉体を適当な割合に混合するだめの設備
等が必要で、製造プロセスを複離なものとするため、好
ましいものではない。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点を改善しようとしてなされたもので、
簡単かつ容易に粒径調整を行うことを目的とするもので
ある。

〔発明の概要〕

即ち本発明の方法の特徴の１つは、粗粉砕された固体を
微粉砕する工程と、前記工程で微粉砕された固体に粗粉
砕された新たな固体を混合して粉砕する工程とよシなシ
、前記各工程へ連続的に固体を供給し、かつ混合して粉
砕された固体を連続的に取出してなる固体の粒径調整方
法にある。

また、本発明の他の方法の特徴は粗粉砕された固体を微
粉砕する工程と、前記工程で微粉砕された固体に粗粉砕
された新たな固体を混合して粉砕する工程とよりなり、
前記各工程へ連続的に固体を供給し、少なくとも前記工
程の１つに液体を添加して固体をスラリーとなし、かつ
混合して粉砕されたスラリーを連続的に取出してなる固
体の粒径調整方法にある。

更に、本発明の装置の特徴の１つは、回転可能にミル回
転体を支持し、このミル回転体の内部に仕切板を介在し
て軸方向に少なくとも２つの室を設け、前記仕切板の中
央には各室を連通する穴を設け、また、各室には固体粉
砕用のボールを装入し、前記一方の室の側端には粗粉砕
された固体の供給口を設け、他方の室には粗粉砕された
新たな固体を供給する供給管を開口すると共にこの他方
の室の側端には混合して粉砕された固体を取出す取出口
を設けた固体の粒径調整装置にある。

更にまた、本発明の他の装置の特徴は、回転可能にミル
回転体を支持し、このミル回転体の内部に仕切板を介在
して軸方向に少なくとも２つの室を設け、前記仕切板の
中央には各室を連通ずる穴を設け、また各室には固体粉
砕用のボールを装入し、前記一方の室の側端には粗粉砕
された固体の供給口を設け、他方の室には粗粉砕された
新たな固体を供給する供給管を開口し、少なくとも室の
１つに液体を供給する供給管を開口し、他方の室の側端
には混合して粉砕されたスラリーを取出す取出口を設け
た固体の粒径調整装置にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第３図及び第４図によって説明
する。１１は石炭のサイロ、１２は石炭を粗粉砕する粉
砕機１３に石炭を送るフィーダー、１４は粉砕機１３か
らの粗粉炭を貯えるホッパー、１５及び１６はホッパー
１４からミル回転体２１に粗粉炭を供給するフィーダー
である。１７は水を貯えた水タンクでミル回転体２１内
にポンプ１８によって水を供給する。１９は分散剤を貯
えたタンクでアリ、分散剤を水に混合して管２０よりミ
、ＴＩ／回転体２１内に供給する。前記ミル回転体２１
の内部には仕切板２２を介在して２つの室２３．２４を
形成し、仕切板２２の中央には室（９） ２３で粉砕された微粉炭のスラリーを室２４にオーバー
フローさせる穴２５があけられている。前記宿２３の側
端部には円筒状の供給口２６が形成され、この供給口２
６にはフィーダー１５から粗粉炭が、また分散剤を含ん
だ水が夫々連続的に供給され、室２３に流入される。室
２４の側端部にはｈ筒状の取出口２７が形成され、この
取出口２７から室２４で微粉砕された微粉炭が連続的に
取出される。この取出口２７にはフィーダー１６から粗
粉炭が室２４に供給するよう供給Ｉ＃ｔ２Ｂが設けられ
ている。２９及び３０は供給口２６及び取出口２７を回
転可能に支持する軸受、３１はミル回転体２１０円部外
周に設けた歯車で、この歯車３１はモータ３２の軸に取
付けた歯車３３と噛合い、モータ３２を駆動することに
よシミル回転体２１が回転される。３４及び３５は嵐２
３゜２４に装入されたボールであり、このボール３４゜
３５はモル回転体２１０回転による衝撃摩砕で粗粉炭及
び微粉炭をより微細に粉砕する、３６はミル回転体２１
の取出口２７から取出された微粉炭（１０） のうち未粉砕の大粒径粒子を除去するスクリーンであり
、除去された粒子は再度供給２６から室２３に戻され、
残りはスラリータンク３７に貯えられる。

次にこの作用を説明する。ホッパー１４から粗粉炭が、
水タンク１７からは水が、そしてタンク１９からは分散
剤がミル回転体２１の供給口２６から室２３内に連続的
に供給される。室２３では粗粉炭がボール３４によって
微細に粉砕され、かつ水を加えられることによってスラ
リー化される。室２３で微細に粉砕されたスラリーは仕
切板２２の穴２５から連続的に室２４に流出する。室２
４では新たに供給管２８から供給された粗粉炭と混合さ
れながら室２３とは異なった条件下でボール３５によシ
粉砕される。しかる後取出口２７からスラリーが連続的
に取出される。このスラリー〇粒径分布は、固体の種類
、室２３．２４の体積、回転速度、ボール３４．３５の
大きさ、その数量、粉砕時間などいろいろの条件によっ
て最適なものが決められる。例えば第５図のごとく室２
３と室２４の直径を違うよう（１１） に構成し、かつ室２３には径の異なる２楡類のボール３
４Ａ、３４Ｂを装入したもので、これも粒径分布を肖幀
する１つの具体例である。

以下本装置を石炭の粉砕に用いた湿式粉砕例をもとに各
種実施例を説明する。

実施例１ 石炭を粒径５ｍ以下となるように粗粉砕した後、第４図
のミル回転体を用い以下の鮫領で湿式粉砕を行った。

ミル回転体２１は、内径５００日、長さ１０１０■のス
テンレス製円筒ｄ器を用い、仕切板２２には、その中心
に２００φの穴を６けた。室２３の長さは７００ｖａｎ
、室２４の長さは３００ｍとした。

室２３には直径２Ｇ＋ａ＋のステンレス制球を３０００
個充てんし、室２４には同じ球を１０００個充てんした
。このミルを毎分４０回転で回転させておき、供給口２
６より、王妃の粗粉砕炭を毎時３．３８に１．１模イオ
ン系界面活性剤をα５俤含有する水を毎時１、８２１の
速度で供給した。更に供給管２８より石炭を毎時０．８
７Ｋｆの速腋で供給した。石炭及び（１２） 水の供給に当っては、各室２３．２４の入口端の方に供
給し、滞留時間内に充分粉砕が行なわれるようにした。

以上の条件下で、由哨用トヘ石炭スラリーの室２３にお
ける滞留時間は約５時間、室２４における滞留時間は約
１．１時間でおった。また、室２３内での石炭スラリー
の濃度は６５重量％、室２４内では約７０重量％でおっ
た。

以上のようにして石炭を毎時４．２５Ｋｇ供給し、得ら
れた石炭スラリー中の粒子の粒径分布を測定した。粒径
分布の測定は３７μｍ（４００メツシユ）以上の粒径に
ついてはＪＩＳｍを用いて湿式分級法によシ行い、３７
μｍ以下の粒径については、遠心力場における沈降を利
用した光透過法により行った。第６図にその結果を示す
。本実施例の結果から明らかなように、本発明になる方
法によシ粉砕を行うことにより、従来技術では困難であ
った巾広くしかもなめらかな粒径分布を有する粉体を単
一ミルで、しかも単一の操作で製造することが可能とな
った。

実施例２ （１３） 実施例１と同じミルを使用し、石炭の湿式粉砕を行った
。但し、本実施例では粉砕条件を以下に述べるように変
更し粉砕を行った。第４図の室２３には実施例１と同様
に直径２０鰭のステンレス球を３０００個充てんし、室
２４には直径１５姻のステンレス球を１０００個充てん
したミルを毎分４０回転で回転させておき、供給口２６
より、実施例１で述べた粗粉砕炭を毎時８．４５Ｋｐ、
陰イオン系界面活性剤０．６チを含有する水を毎時３．
６２１の速度で供給した。更に供給管２８よシ石炭を毎
時２．４１Ｋｐの速度で供給した。実施例１と同様、石
炭と水の供給に当っては、各室２３．２４の入口端の方
に供給し、各室２３．２４内における滞留時間内に充分
粉砕と攪拌が行なわれるように配慮した。即ち、室２３
への石炭と水の供給は供給口２６の直下に行ない、室２
４への石炭の供給は仕切板２２の近くに行った。以上の
条件下で、石炭スラリー〇室２３における滞留時間は約
２．２時間、室２４における滞留時間は約０．５時間で
あった。

また、室２３内での石炭スラリーの濃度は７０重（１４
） ｔ１チ、室２４では約７５重量％であった。

同様に測定した。第７図にその結果を示す。本実施例で
は実施例１に比べ、ミル各室２３．２４内での石炭の滞
留時間が短かいため、得られた粉砕炭の粒径分布は多少
粒径の方にづれているが、巾広い粒径分布を有する粉体
を単一ミルにより単一操作で製造することができた。

実施例３ 室２３に直径２０簡のステンレス球を１０００個、直径
１０鰭のものを８０００個、直径５ｍのものを４０００
０個充てんした以外は実施例２と全く同じ条件で石炭の
粉砕を行い、得られた粉砕炭の粒径分布を第８図に示す
。本実施例の結果は実施例２の場合に比べ、小粒径の粒
子が弱冠増加しており、本発明の効果が更に大きいこと
が理解出来る。

実施例４ 石炭を粒径２配以下となるように粗粉砕した後、第５図
のミル回転体を用い、以下の要領で湿式粉（１５） 砕を行った。

室２３は直径８００調、長さ５００ｗｎの円筒で構成さ
れ、室２４は直径４００ｗ５、長さ１４００ｍの円筒で
構成されており、各室２３．２４は中心に直径１７０■
の穴を有する仕切板２２で仕切られている。室２３の一
端に設けられた供給口２６の内径は８０ｓａ＊、室２４
の一端に設けられた粉体の取出口２７の内径は２５０ｍ
である。上記構造のミル円筒容器の室２３内に直径２０
■のステンレス制球を９３００個、室２４に同じ球を２
３００個充てんし、これを毎分ｉｏ回転で回転させてお
き、供給口２６より上記の粗粉砕炭を毎時１４．７３Ｋ
ｆ。

陰イオン系界面活性剤０．６チを含有する水を毎時６．
３１／、の速度で供給した。更に供給管２８により、室
２４の仕切板２２の近くに上記の粗粉砕した石炭を毎時
４２Ｋｆ供給した。以上の条件下で、石炭水スラリーの
室２３における滞留時間は３時間、室２４における滞留
時間は約４０分であった。

また、室２３内における石炭スラリー中の石炭濃度は７
０重量％、第２室では７５重量％であった。

（１６） 以上のようにして石炭を毎時約１９時供給し、得られた
石炭スラリー中の粒子の粒径分布を測定した。粒径分布
の測定は３７μｍ　（４００メツシユ）以上の粒径につ
いてはＪＩＳ篩を用いて湿式分級法によ）行い、３７μ
ｍ以下の粒径については、遠心力場における沈降を利用
した光透過法によシ行った。第９図にその結果を示す。

本実施例の結果から明らかなように、本発明になる方法
によ）粉砕を行うことにより、従来技術では困難であっ
た巾広い粒径分布を有する粉体を単一ミルで、しかも単
一の操作で製造することが可能となった。

以上の実施例は石炭の粉砕に関するもののみであるが、
粉砕の対象となる固体の硬度や粉砕性に応じて粉砕条件
を適便選定することにより、石炭以外の固体にも本発明
になる粉砕装置を適用することが出来、前述の目的を達
成することが可能でメジ、上記実施例は本発明の範囲を
限定するものではない。また、乾式粉砕においても、条
件の選定によシ上記実施例と同等の効果を得ることが出
来、本実施例は本発明の範囲を限定するものでは（１７
） ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、巾広い粒径分布を有する粉体を単一操
作によ如簡単かつ容易に製造することが可能となるため
、固体粉砕設備の操作性及び経済性の向上を図ることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は異粒径粒子混合粉体の充てん状態を示す模式図
、第２図はアンドレアセン式の粒径分布の一例を示すグ
ラフ、第３図は石炭スラリーの製造プロセスに本発明の
粒径調整装置を用いたフローシート、第４図は第３図粒
径調整装置の一実施例を示す縦断面図、第５図は本発明
粒径調整装置の他の実施例を示す縦断面図、第６図は本
発明実施例１の結果を示すグラフ、第７図は本発明実施
例２の結果を示すグラフ、第８図は本発明実施例３の結
果を示すグラフ、第９図は本発明実施例４の結果を示す
グラフでおる。 ２０・・・管、２１・・ベル回転体、２２・・・仕切板
、２３．２４・・・室、２５・・・穴、２６・・・供給
口、２７（１８） ・取出口、２８・・・供給管、３２・・・モータ、３４
゜３５・・・ボール （１９） 第　１　口 第　２　ｎ 粒　イ￥　０４） （°／。秤）刃用希醤専狙１土曹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粗粉砕された固体を微粉砕する工程と、前記工程で
   微粉砕された固体に粗粉砕された新たな固体を混合して
   粉砕する工程とよシなシ、前記各工程へ連続的に固体を
   供給し、かつ混合して粉砕された固体を連続的に取出し
   てなることを特徴とする固体の粒径調整方法。 ２、粗粉砕された固体を微粉砕する工程と、前記工程で
   微粉砕された固体に粗粉砕された新たな固体を混合した
   粉砕する工程とよりなり、前記各工程へ連続的に固体を
   供給し、少なくとも前記工程の１つに液体を添加して固
   体をスラリーとなし、かつ、混合して粉砕されたスラリ
   ーを連続的に取出してなることを特徴とする固体の粒径
   調整方法。 ３、回転可能にミル回転体を支持し、このミル回転体の
   内部に仕切板を介在して軸方向に少なくとも２つの室を
   設け、前記仕切板の中央には各室を連通ずる穴を設け、
   また、各室には固体粉砕用のボールを装入し、前記一方
   の室の側端には粗粉砕された固体の供給口を設け、他方
   の室には粗粉砕された新たな固体を供給する供給管を開
   口すると共にこの他方の室の側端には混合して粉砕され
   た固体を取出す取出口を設けたことを特徴とする固体の
   粒径調整装置。 ４、回転可能にミル回転体を支持し、このミル回転体の
   内部に仕切板を介在して軸方向に少なくとも２つの室を
   設け、前記仕切板の中央には各室を連通ずる穴を設け、
   また各室には固体粉砕用のボールを装入し、前記一方の
   室の側端には粗粉砕された固体の供給口を設け、他方の
   室には粗粉砕された新たな固体を供給する供給管を開口
   し、少なくとも室の１つに液体を供給する供給管を開口
   し、他方の室の側端には混合して粉砕されたスラリーを
   取出す取出口を設けたことを特徴とする固体の粒径調整
   装置。