JPS598792A - 凝集燃料の製造方法 - 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、水浴性もしくけ水膨潤性の熱硬化性である第
１結合剤と■買戻化水素の水性エマルジョンからなる第
２結合剤とを使用して、倣細な炭素質制料から縦果晧料
（ぺｔノット）を製造する方法に関するもの−Ｃある。

微細な固体戻木質燃料、ＩＣとえは石炭のペレット化は
、ケー・１）イ・ニス・サストリーおよびグイ・ビー・
メーロトラによる論文しニイールンペングにおけるに巣
に関する第３回国際ンンボジウム（１９８１）、第Ｈ３
６−５１貞〕に記載されている。この論文は、ペレット
化を言む各種の技術によシ微細な石炭粒子（微粉炭）を
凝集させうろことを説明しでいる。６らに、この論文は
、ペレット化は数体で濡らさ７′Ｌ７ｃ微細粒子が、た
とえばドラム、円盤またｔまコーンのような装置におい
て転動されてよシ太さな球体を形成する過程であると説
明している。この商文は、凝集の６つの異なる技術、す
なわち（１）ペレット化、（２）圧縮および（３）押出
しを区別している。

本発明はペレット化に関するものである。サストリーお
よびメーロトラは結合剤を使用してペレットの強１１、
耐摩耗性および耐衝撃性を改督することを６［；献して
いる。そこには、コーンスターチとアスファルトエマル
ジョンとの組合せが挙げられている。アスファルトエマ
ルジョンはペレットを防水性にする。

ダーウエント出版社により出版されたダーウエント・ア
ブストラクト　０２７５５Ｅ１０２Ｕ、歴Ｖｖ物質を石
炭および水溶性の熱硬化性結合剤、たとえば澱粉と混合
することによる冶金学的成形コークスの製造方法を開示
している。これは成形もしくは圧縮法を開示しているが
、ペレット化法を開示していｌｌ／１゜ 取扱いが困難な微細および超微細な石炭をペレット化す
ることにより、粉塵の少ない、したかって環境汚染のな
いかつ輸送の間単ｌ生Δ−物を製造することができる。

この柚の燃料・（レットの組成ｄ２、セｒＬぞれの１文
相１的（燃焼］“ラントもしくはガス化ノ°ラント）の
要求に極めて良く１１句合すると共に、簡単かつ問題の
ないゾフント操作を１能にする。ペレット寸法を設定す
ることにより、或いは恣加物、たとえば脱硫剤、触媒な
どを添加することにより、関度の燃焼を２バす明１府な
燃焼もしくけガス化特性、或いは広範な硫黄１＾１定を
示す炭系変換を達成することができる。粉炭丑たは微粒
炭のペレット化も電要である。（ｉＪ故なら、これらか
らｐＥ米の火床燃焼のための高級燃料が得ら肛、これは
この性質において従来必要とされてい／こ市価な塊炭に
匹敵しかつ成る場合ｅＣはで７Ｌより讃れているからで
ある。

しかしなから１石炭ペンソトの製造ｔこは問題がないわ
けではない。出発′白質の選択お・よび製造方法は、得
られる凝集物の性質を決定する。

輸送に関し、ペレットの機械的強Ｉｆ　ｔ：ｆ特に虚要
である。さらに、このことは燃料が湿潤気候に長期間鮎
出される場合、大いに留意せねばならない。他方、燃料
ペレットは緩和な熱作用、次とえば日光の下で互いに粘
着する傾向を有してはならない。

本発明による方法は、高度の生強度を有すると共に乾、
燥および硬化後には湿潤環境においてさえも保持しうる
驚ろく程高い強度、殊に粉砕強度を廟する石炭ペレット
の製造を可能にする。

本発明によれば、水溶性または＊ａ性の熱硬化性材料で
ある第１結合剤と重質炭化水素の水性エマルジョンであ
る第２結合剤とを使用しかつペレットを乾燥させ次いで
熱硬化させる工程からなる微細な固体炭素質材料のペレ
ット化方法は、第１および第２結合剤をペレット化工程
の際に別々Ｑて加えることにより、これら結合剤・　　
の−Ｉｋ／Ｉ−Ｊ配を生せしめ、生のペレットにおける
第１結合剤の濃度を内部から外部へ減少させると共に、
第２結合剤のｓ度を外部から内部へ減少させることを特
徴とする。

本発明の方法に適するｌＪ（給原料の例Ｑ：１、倣粒炭
、粉炭および濾過炭、火床からの粉鵠、石炭スラリなと
てあって、０　”　５　ｔａｘの粒子寸法を有しかつ２
０東量％未満の水分倉口を封するものが使用さ）ｚる。

石炭原料の好適な粒子寸法分布によれば、粒子の９０％
Ｃゴ１■未膚の粒子寸法であり、好ましくは水分邑゛量
は１２東量を未満である。石油コークスも１更用するこ
とができる。

上記の炭系實原料を、Ｉ′ｆｒ望の丑′まにたとえば脱
硫剤、好−ましくは石灰粉、焼成もしくはスレーク石灰
、チョーク、ドロマイトなどと混合してベレント化装置
−＼供給する。固体添加物の割合は、添加物が石炭原料
と同様な粒子寸法分布を・ｈする限り一１５電証％まで
とすることができる。通常便用される原料炭は、その性
質として硬質炭である。

たとえば脱硫剤のよりな［Ｅ怠の固体粒状部加物をまめ
ペレット化すべき全固体粒状材イ→を、以下ペレット化
用物質と＋＋ｆぶ〇 ペレット化工程は、土６αのザストリーおよびメーロト
ラの論文から判かるように周知の工程である。すなわち
、ペレット化工程はたとえば円盤、ドラムおよびコーン
のような公知のペレット化装置を用いて行なうことがで
きる。本発明の方法には、ペレット化円盤が特に適して
いることが判明した。

本明細曹において、「ペレット化工程」という用語は、
たとえばペレット化円盤、コーンもしくはドラムのよう
なペレット化装置で微細粒子を凝集させるペレット化工
程をきむだけでなく、ペレット化装置へ供給する前の微
細な炭素質材料の全ゆる事前処理、たとえは脱硫剤のよ
うな添加物との混合ならびにペレット化工程前の結合剤
による全ゆる処理をも包陰する。

第１結合剤は任意公知の水浴性もしくは水膨潤性の熱硬
化性結合剤、たとえは澱粉、亜硫酸液、好ましくは循密
またはこＩしらの混合物とすることができる。水性エマ
ルジョン用の重質炭化水素とじ−Ｃは、特に石油処理お
よび石炭改質からの残留物、たとえばビチューメン、重
質燃料油、パラフィン、ピッチなど、或匹はこれらＵ）
混合物を第２結合剤として祭加することができる。これ
らエマルジョンの水分宮層は、６０〜７０Ｍ址％、好廿
しくけ４０〜ｂ ある。好ましくは、重質炭化水素は１００　’Ｃにてｓ
　ｏ　ｃａｔ以上の粘度を南する。好ましくは、２０℃
における粘１１１（’７ｕ’、　１０．　（＋　ＯＯｃ
ｓｔ　以１．　テＪｒる。

好ましくは、第１結合ＭＩＪは、乾燥物としてｄ１ｊ表
シかつ使用する炭素質材料の電に対して計算し、１〜５
重甘循せ特に１５〜６重量係の金倉でペレット化用材料
に加えられる。使用する炭素質拐料に対し計算して炭化
水素の好適址は１〜６重Ｕ％、％に２〜４亜Ｍ′係であ
る。

第１および弔２結合剤は、ＩＭ　４　Ｋより加えるのが
便利である。

粒子寸法は、装填物がペレット化工程中を移動する際に
ペレット化用材料の各々の出発粒子から、ペレット化工
程で最初に生産さ！する小さい凝集物まで」・１犬し、
次いでペレット化工程程から最終的に回収される大きい
凝集物“まで増大する。第１および第２結合剤の所要の
分布は、第１結合剤を各々の出発粒子へおよび／′！た
は小さい凝集物へ優先的に加えかつ第２結合剤を大きい
凝集物へ優先的に加えることによシ得られる。第１結合
剤の少なくとも１部をペレット化用材料へ、ペレット化
工程に供給する前に加えるのが有利である。

第２結合剤（および一般的には第１結合剤も）はペレッ
ト化工程へ供給される。

ペレット化工程において、ペレット化工程へ最初に供給
される粒子は小さい凝集物を形成し、これは他の粒子を
付着してよシ大きくなる。したがって、所要の濃度勾配
は、ペレット化工程へ供給される粒子および／または初
期のより小さい凝集物を水膨潤性もしくは水溶性の第１
結合剤で優先的に処理し、次いで生成した大きい凝集物
を第２結合剤で優先的に処理することによりイｙられる
。成る種のペレット化装置、たとえば連続式ペレット化
円盤、コーンもしくはドラムにおいて、釉々異なる寸法
の凝集物がペレット化装置内の一定個所に見られ、所要
の濃度勾配は結合剤をペレット化装置ａの異なる部分に
導入して得ることができる。すなわち、生ペレットにお
ける濃度勾配は、第１結合剤を主として非凝集ペレット
化材料もしくは小さい凝集物へ施こしかつ第２結合剤を
主として大きい、凝集物へ加えることにより調整さ！上
る。仁のようにして、連続操作にぶ−いては、好ましく
は濃度勾配をペレット化装置１にふ・ける分配手段の適
当な配置によシ形成させる。周知のように、この釉の装
置に２いては、分別効果が生ずる〔ケー・マイヤー、鉄
鉱石のペレット化、スプリンガー出版社、ベルリン、１
９８０年、講２０４頁〕。

釉々異なる寸法のペレットを互いに多かれ少なかれ分離
して、処理されつつある材料中に明確な流路を形成はせ
る。本発明によりこれら流路を利用して結合剤を供給す
る結果、所望の（ＩＡ　７Ｍ勾配を得ることができる。

かくして、重質炭化水素エマルジョンは、より大きな凝
集物が１オ先的に見し１するペレット化装置の部分へ供
給することができる一方、水浴性もしくは膨潤性結合剤
は供給粒子および／またはより小さい凝集物が優先的に
児ら庇るペレット化装置の部分へ供給することがで々る
。上’Ｒｔｗ　シたようｐ乙供給粒子をペレット化装置
、たとえばペレット化円盤もしくはコーンへ供給する前
にこの供給粒子へ水膨γ閑性もしくは水溶性結合剤を供
給することもできる。ペレット化装置へ供給するＡｆｌ
の供給粒子のこの処理は、ペレット化装置に対する水膨
潤性もしくは水解性結合剤の添加と共に或いは添加にし
に行なうことができる。

成るペレット化装置においては、異なる寸法の凝集物に
関する一定の仝１０Ｊ分離は存在しｈいが、装置のＩＪ
ｒ定部外部分在する凝集物の寸法は時間と共に増大する
であろう。次いで、結合剤を異なる時間で尋人すること
により、会費な娘度勾配を得ることができる。

本発明のさらに有利な具体例ンこよ八ば、ペレットの非
連続的製造において、すなわち新鮮な石炭材トＦをべＬ
／ット化装ｆＲ中・＼連続的に）４人せずかつ所望寸法
のペレットを連続的に抜き取らない場合、生のベレソ１
トにおける濃厩勾配θ、第１および第５結合剤の添加時
間の長さを変化させ、ペレット化用材料またはペレット
を交互に第１および第２結合剤で交圧に処理し、所定の
結合剤濃度に対する処理時間を第１結合剤については連
続的により短かく設定すると共に、第２結合剤に対し−
Ｃは連続的により長く設定することによりｒｉＭ　ｑ＊
することができる。

勿崗、非連続的製造ｉ／（おいても−す７ケわちペレッ
ト化装置の非連続操作によシ？ｆ路の安定状態が形成さ
れない場合でも、弔１結合剤を主として非凝集ペレット
化材料またはより小さい凝集物へ加えかつ第２結合剤を
土としでよシ大きい凝集１吻へ加えることができる。

本発明により生成さノシるペレットの・Ｊ″法は、ペレ
ット化装置における滞留時間ならびにベレクト中の水分
よＭ（ｂ〜２２３＋１１、好ましくは８〜１５開の平均
ベレットＸｉ／法についてンユ、／ことえげ１４〜２４
電蓋条、好丑しくは１６〜２０ル址係）によって調整ノ
ーることかできる。ペレットの水分昌１潜、水溶性もし
くは水膨２間性結合削の拓択およびエマルジョン中の水
分含駄によって調整さ７′１．る。ペレット化装置にお
けるペレットの滞留時間については、ペレット化装置の
頌柵および特にその回転速度が決定的である。

ペレット化装置から流出する凝集９勿（生のペレット）
の凝集は、２段階の熱後処理の結果どして生ずる。本発
明の有利な具体例によれば、生のペレットを８０〜１８
０℃、特に１１０〜１５０’Ｃのγ品度にて水分含−ｉ
０．５〜６重量係、特に１〜３Ｍｔ、蓋遁まで乾燥させ
る。本発明による方法のさらに曲の具体例によれば、乾
・操された生のぺＬ／ノット２００〜３５０℃、特ＶＣ
２０Ｄ〜３　Ｄ　Ｏ’Ｃの１晶度で硬化させる。さらに
本発明の具体ぜｌＪ４こよれば、生のペレットを乾燥し
ながら運動させ続ける。この目的には、たとえば振動乾
謀器のような慣用の装置を防用することができる。

本発明の方法により製造さノＬ６ベレノｉ　ｔＪ場ろく
も１丈夫−Ｃあり、水分処理すｆ本Ｑ（ざえもイ゛の強
度を保持する。この強ＩＭは、／（とえは２５゛Ｃかつ
空気温［１００％にて７２時１ｔｉにわ／こりぺし／ッ
トを貯蔵しに後の粉砕強＋＆　（点圧力強度）（ケー・
マイヤー、上６１１１．．Ｉ！’　８　（１貞）と［７
て測定することがでさる。本発明により叱゛４造′さノ
シＺ。

ペレットの不利な性）ａｊは、本発明の方法の％徴が全
部満された場合のみ完全に達成さｉする。たとえば、熱
後処理の第２段階を抑制すると、ン雇潤状態における貯
蔵の後、ペレットは完全に不満足な粉砕強度を示す。ペ
レット化を水浴性もしくは水膨潤性の熱１便化性結合剤
を用いずに何なうと、すなわち炭化水系エマルジョンシ
ー）みを使用すると、先ず最初に〆４〜乾燥を低己度で
行ない次いでより高温ｔｉｔで硬化さ伊た場合にも粘宥
性表面を有する生産物が侍らノ［る。第１および第２結
合剤に関し上ｄ［シの反対設置ｍ　ｌ；）配が存在しな
い場合ン（ペレットが製造σ）すると、湿潤状帖で処理
した後、扮砕強＋＆　１．　ｌ’１１じ全体的＋１１成
を角する本発明Ｖこより製造されたペレットと比較して
明らかに低下する。

以下、添付図面を奈照して本発明を−ＪＷｉ詳細６ｃ説
明する。

第１図および第２図によれば、炭素質材料の供給は一般
に円盤の回転面の領域Ａにおいて行なわれ、ここでベレ
ットコアが形成され、すなわちここでは円盤が時計方向
Ｖこ回転し、上方から見て６時位置と４時位置との間で
（１２時時計は回転円盤の頂点に対応し、６時、６時、
９時および１２時位置は第２図によ・いてｄ照符号３．
６．９および１２で示さ７−Ｌる）円盤の中心点から０
６〜０．９　Ｒの距離（１′Ｌ−円盤の午径）に位置す
る。水浴性結合剤の供給は、円盤が時計方向に回転しか
つ上方から見て円盤の右手半分に存在する場合、好ｚＬ
＜は１２時位置と４時位置との１司かつ円盤中心から０
．４〜０９几の距離にある濃酸Ｂにおいて行なわれる。

炭化水素エマルジョ／の供給は、円盤が時計方向に回転
しかつ上方から児で円盤の左手中分圧存在する際、好筐
しくけ７部位ａ−ｔと１０時位置と、の間かつ円盤中心
から０１〜［１７１ｔの距離に存在する領域（この供給
領域をＣでボす）において行なわれる。

噴霧領域Ｂ、Ｃおよび供給領域Ａ−（１）Ｍ適位置は、
ペレット化円盤の操作パラメータ２にとんば傾斜角度、
回転速度、スクレーパ装置の位置、充填程度などに依存
し、さらに石炭の性質（粒子寸法範囲など）にも依存す
る。しかしながら選別（異なる寸法への粒子の分離）は
その流路により技術者か容易に認識しつるので、上６■
−′の指針を用いて各場合につき特に適した噴霧領域お
よび供給領域を容品ｅ（選択し：所望の一度勾配を達成
することができる。

智らに格付は作用も、７−ｃとえｅ」゛ドラムもしくは
コーンのような他のペレット化装置における流路の結果
として生じ、そ′れにエリ技術占！」各場合に適する噴
霧領域およびυし絵領域を確立し、本発明により必要と
される結＠バ１］の濃度勾配を得ることができる。

以下、実施例により本発明を説明する。

実〃市１タリ ５００ｙの硬質石炭（１ｂ＋＋ａ未満が９０φである粒
子寸法０〜３ｉｇ、粗製状態における水分含蓋約８俤、
無水状態における灰分含瀘１４φ）を２５ｙの石灰石粉
末（粒子寸法９０μＩｌ１未満が８０≠、（−ａＣＣ７
５Ｂ　ｉｉ　９７　％　）　ト（Ｅｌｓ　合シ、通常の
実験室用ペレット化円盤（直径ｄＱＣ＃ｌ、高さ１０Ｃ
Ｉ１１）へ供給した。この混合物を、通常の市販Ｗ蔗循
蜜（乾燥固形公約４５％）２５ｙおよびビナニーメンエ
マルジョン（ビナニーメンＢ８０、水分含！４０％）６
６ノの添加により次のようにペレット化した： 円盤の回転速度４０ｎＮｎ、　　かつ角度４５゜におい
て、最初ＶＣ円盤へ供給された粒子へ先ず最初にベレッ
トコアが形成されるまで楯１゛テｌと噴霧した。次いで
、エマルジョンと糖蜜とを交互に噴霧し、エマルジョン
の噴Ｉｆｉ時間をベレットの寸法が増大するにつれて増
加させた。最後のｂＡＭ操作として、ビナニーメンエマ
ルジョンを囲の１ｊ法を有した。

この生のベレットを乾燥用力ッノ°ボードにおいて１１
０℃丑で５時間加熱した。水分金蓋は３φ未満に低下し
た。次いで、２段階熱後処理のＭ２段階（硬化）すなわ
ち２００　’Ｃにおける６時間の加熱を行なった。この
ようにして生成さＡｆｃ石炭ペレットは、平滑な閉鎖表
面を有し、さらに乾燥状態で貯蔵した場合１０〜１５ｋ
ｐ（９８〜１４７Ｎ）の粉砕強度を示しかつ湿潤状態（
空気湿度１００９ｂかつ２５℃にて６日間）で貯蔵した
場合９〜１２ｋｐ（８８Ｎ〜１１７Ｎ）の粉砕強度を示
した。

比較実験Ａ 実施例と同様にペレット化を行なった。ベレットは乾燥
させたが、熱後処理の第２工程にかけなかった。乾燥状
態で貯蔵した場合、これらは１０〜１５ｋｐ（９８〜１
４７Ｎ）の粉砕強度を示したが、湿潤状態で貯蔵した後
、粉砕強度の測定値は１　ｋｐ　（９，８Ｎ　）未満の
数値を示した。

比較実験Ｂ 実施例にふ・けると同じ種類のｌ：ｉ蔗抛艦およびビナ
ニーメンから噴霧しつる全混合物を作成し、次いで実施
例に使用したと回じ址で使用した。

実施例に使用したと同じ種類かつ同じ門の硬質石炭と石
灰石とを、実施例にａｌ：載した装置において前記噴霧
しうる混合物の噴霧シＣよりペレット化させた。甘蔗抛
蚤およびビナニーメンの同じ全ｉｉｉは１、実施例にお
けると同様に最終の生ペレツト中に存在させた。

２工程の熱後処理（乾燥および硬化）を実施例と同様に
イ１４つだ。ｌｉられた石炭ベレットは乾燥状態で貯蔵
した場合１０〜１５ｋｐ（９８〜１４７Ｎ）の粉砕強度
を示し、湿潤状態で貯蔵しｆｃ場合この粉砕強度は約１
．５ｋｐ（１５Ｎ）まで低下した。

【図面の簡単な説明】

６１１１図はベレット化円盤の略断１川図５、、Ａ２図
は？Ａ１図のペレット比円盤の略平面図である。 第１頁の続き ０発　明　者　バインツーウィルヘルム・シュレツケン
ベルク ドイツ連邦共和国５７９０ブリロン ・ホールベーク２６番

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）水浴性または＃ｌ閾性の熱硬化性材料である第１
   結合剤と重質炭化水素の水性エマルジョンである第２結
   合剤とを使用し、かつペレットを乾燥させ次いで熱硬化
   させる工程からなる微細な固体の炭素質材料のペレット
   化方法において、第１および！２２結剤をペレット化工
   程の際に別々に加えることにより、これら結合剤の―雇
   勾配を生ぜしめ、生のペレットにおける第１結合剤の濃
   度を内部から外部へ減少さ仕ると共に、ｍ２結台剤の濃
   度を外部から内部へ減少させることを特徴とするペレッ
   ト化方法。
2. （２）第１結合剤を、乾燥物質として阿−１算しかつ使
   用炭素質材料の量に対し計算して、１〜５止ｊ係の址で
   微細な固体炭素質材料へ加えることを特徴とする特π「
   請求の範囲第１項ｌＩル献の方法。
3. （３）第２結合剤を、炭化水素として目ト算しかつ倣細
   な固体炭素質材料のＭＬＭｔＣ対しＳト昇して、１〜６
   那＆ｉ％のｍｌで微＋Ｙｌｌｌな固体炭素質材料へ加え
   ることを特徴とする特許■５求の範囲第１項“または第
   ２ｊ貝ａＬｉ賊の方法。
4. （４）ペレットｖこおける一度勾配を、ベレン）・化工
   程に対する非艇染供給物および／またはより小ざい凝集
   物に対し１ｚ先的に第１結Ｈ剤を施こすと共に第２結合
   ハ１ｊをまり人さい疑果吻に優先的に施こすことにより
   設定することを特徴とする特許請求の範１７１１第１項
   乃至第６項のいずれかに６已載の方法。
5. （５）ペレット化工程で最初に生成されたより小さい凝
   集物を第１位ｂｔ　ｔｃ筺先的に存在させると共に、後
   に生成さハたより大きい凝集物を前記第１位置から離間
   した第２位社へμｓ先的に存在させ、濃度勾配を８１１
   記第１および第２位置に施こされる第１および第２結合
   削の−を調督することにより固定することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第４項のいず、　　ノしかに
   Ｉｌｌ載の方法。
6. （６）非連続生産の場合、ペレットにおける濃度勾配を
   第１結合剤と第２結合剤との噴霧を交互ｅこ行なうこと
   により形成させ、第１結合剤に対する噴霧時間を順次に
   より短かく設定し、第２結合剤に対する噴霧時間を順次
   により長く設定することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第４項のいずれかに記載の方法。
7. （７）第１および第２結合剤の両者をペレット化工程に
   供給する％軒趙求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに
   記載の方法。
8. （８）生のペレットを水分含量０．５〜６憲ｆ％まで８
   ０〜１８０’Ｃの温度にて乾燥することを特徴とする特
   Ｗ＋請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の方
   法。
9. （９）乾燥した午のペレットを２００〜６００℃の扁度
   で硬化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第８項のいずれかに記載の方法。
10. （１０）生のペレットを乾燥ざｔ［でいる際に運動させ
    続ける特許請求の範囲第１項乃至第９項のいすｔ゛１−
    かに記載の方法。