JPS60226613A - 高濃度石炭−水スラリ−の製造方法 - Google Patents

高濃度石炭−水スラリ−の製造方法

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JPS60226613A
JPS60226613A JP8489284A JP8489284A JPS60226613A JP S60226613 A JPS60226613 A JP S60226613A JP 8489284 A JP8489284 A JP 8489284A JP 8489284 A JP8489284 A JP 8489284A JP S60226613 A JPS60226613 A JP S60226613A
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泰蔵 五十嵐
Masahiko Yamamoto
昌彦 山本
Kaori Fukuhara
福原 かおり
Toshio Ogata
緒方 利男
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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】 この発明は産炭地から消費地までの一貫したプ1コセス
を想定した高濃度石炭−水スラリーの製造方法に関する
石炭はその形状が固体であるためGコ永い間石油に燃料
としての王座をゆすっていたが、石油ショックを機に石
炭の見直しが行われ、石炭石油混合燃料(COM)で代
表されるように、石炭を粉末とし媒体と混合するごとに
より石炭を流体として取り扱おうという試みが盛んに行
われている。しかし、石炭石油混合燃料の場合には、約
半分が石油であるという欠点を避けて通ることができず
、さらに別のスラリー燃料の開発が望まれている。
近年、水を媒体として用い、高濃度に石炭を分散させた
流体としてのスラリーをボイラーで直接燃焼させる高濃
度石炭−水スラリーが注目され、世界各地で盛んに研究
が行われている。日本でも石油代替エネルギーの本命と
して取りあげられ、関連する特許出願も数多くみられる
しかしながら、産炭地から消費地までの一貫したプロセ
スを想定した高濃度石炭−水スラリーの製造に関する考
え方は今のところみられない。ずなわち、高濃度石炭−
水スラリ−(以下、高濃度CWMという)は1100k
以上というような長距離では簡単にパイプライン輸送で
きず、この点を考慮に入れた前記産炭地から消費地まで
の一貫したプロセスについてはいまだ提案されていない
現在実用化されている石炭−水スラリーの長距離パイプ
ラインは米国のブラック・メサ(BlackMesa 
)パイプラインである。このパイプラインでは273マ
イルの距離を経済的に輸送するための石炭−水スラリー
の石炭濃度、スラリー粘度。
石炭粉末の粒度分布等が設定されており、今後実用化さ
れると思われるパイプラインもブラック・メサバイプラ
イン近いものになるものと思われる。
ブラック・メサパイプラインにおけるスラリーの概略は
次のようである。
石炭濃度;46〜48重量% 粘 度:約100cps 以上のような性状のスラリーは4ケ所のポンプステーシ
ョンを通って273マイル先のモハービ(Mohave
)発電所に輸送され、ここで遠心脱水された脱水ケーキ
が燃焼に供セられている。このとき、遠心脱水された水
中には石炭の微粉が分散しており、ブラック・ウォータ
ー(B 1ack Water)と称せられて廃棄され
ているのが実状である。
海外、例えばオーストラリアや中国から石炭を輸入し、
日本の発電所で高濃度CWMを消費する場合、一つのプ
ロセスとして、産炭地から積出し港までブラック・メサ
に類似したスラリー状態でパイプライン輸送し、積出し
港で脱水により高濃度CWMとし、これを船舶輸送して
日本の港から消費地へ供給する方法がある。また、他の
プロセスとしては、産炭地から積出し港まで一1=、記
聞様のスラリー状態でパイプライン輸送し、船積み時に
脱水して得た脱水ケーキを船舶輸送し、荷揚げ時にはそ
のままグラブ荷揚げするかまたは水を性別してスラリー
として荷揚げし、荷揚げ港で高濃度CWMにして消費地
に供給するという方法がある。
いずれにしても上記プロセスでは、脱水工程が必要、あ
り1.。脱水工程、。ブ、ッ2.ウォ−,1ターの生成
を防ぎ、かつ脱水効率を高めるための工夫が必要となる
。この点について、この発明者らは、脱水処理するべき
スラリー中に特定の添加剤を加えたときには、上記ブラ
ック・ウォーターの発生防止や脱水効率の向上に好結果
が得られることを知り、すでに2.3の特許出願を行っ
ている(特開昭56−56204号公報、特開昭56−
56206号公報、特開昭56−72083号公幸旧 
この発明は、引き続く検討の結果、前記産炭地から消費
地までの一貫したプロセスを想定した新規かつ有用な高
濃度CWMの製造法として、輸送された低濃度石炭−水
スラリ−(以下、低濃度CWMという)の脱水工程にお
いて脱水促進剤としてポリアクリル酸またはポリメタク
リル酸〔以下、これらをポリ (メタ)アクリル酸とい
う〕を用いる工程と、脱水後の低含水石炭層にアルカリ
性物質を加えてポリ (メタ)アクリル酸を中和すると
ともに湿式粉砕することによって高濃度CWMを得る工
程とからなる方法を提供するものであり、工業的価値の
極めて高いものである。
すなわち、この発明は、最大粒径が51以下でかつ74
μm以下の粒子が50重量%以下である石炭粉末30〜
60重量%を含有する低濃度CWMに、石炭粉末に対し
てO,OO1〜0.5重量%のポリ (メタ)アクリル
酸を加えたのち脱水により石炭濃度65重量%以上に濃
縮し、ついでアルカリ性物質を加えてポリ (メタ)ア
クリル酸を中和するとともに湿式粉砕し、74μm以下
の粒子が55重量%以上である石炭−水スラリーを得る
ことを特徴とする高濃度CWMの製造方法に係るもので
ある。
この発明の製造方法において用いる石炭は、無煙炭、[
青炎、亜瀝青炭、褐炭、亜炭のいずれでもよい。
ポリ (メタ)アクリル酸は、ポリアクリル酸あるいは
ポリメタクリル酸それぞれ単独でも、両者の混合物でも
、またアクリル酸とメタクリル酸の共重合体でもよい。
ポリ (メタ)アクリル酸の分子量は500〜100.
000であり、好ましくは1、000〜50.000で
ある。この分子量の範囲外では低濃度CWMの脱水が充
分には達成されない。
アルカリ性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ム、アンモニア、モノエタノールアミン、ジェタノール
アミン、トリエタノールアミンなどが使用できる。
湿式粉砕には通常の湿式粉砕に使用されるミルが使用さ
れ、例えばボールミル、ロールミルアトライター、タワ
ーミルなどが使用される。
この発明の製造方法を具体的に説明すると、まず産炭地
で採掘された石炭は選炭され、最大粒径が5mm以下通
常2〜4mmでかつ74μm以下の粒子が50重量%以
下通常25〜50重量%になるように乾式粉砕されて水
と混合されるか、あるいは水の存在下でロールミルなど
により湿式粉砕され、石炭濃度30〜60重量%、好ま
しくは40〜50重量%の低濃度CWMが調製される。
この低濃度CWMはポンプ輸送が容易であり、パイプラ
インで積出し港に輸送される。ポリ (メタ)アクリル
酸は到着地点で水溶液のかたちでパイプライン中に注入
されて低濃度CWMと混合されるか、あるいは低濃度C
WMの石炭部を沈降濃縮させるためのタンクあるいはボ
ンドに低濃度CWMと一緒に注入される。
ポリ (メタ)アクリル酸は低濃度CWMの石炭に対し
て0.001〜0.5重量%、好ましくは0.01〜0
.3重量部添加される。この添加量が0.001重量%
未満では脱水工程での脱水効率を向上できず、また脱水
された水中に石炭粉末が混入しやすくなる。一方、0.
5重量%を超えても効果の向上はみられず経済的に不利
である。
添加されたポリ (メタ)アクリル酸により石炭粒子は
凝集し、通常0.5〜24時間程度静置しておくことに
よってタンクやボンド中で沈降して濃縮される。上澄み
の水は石炭粉末をほとんど含まない透明なものであり、
産炭地に再び輸送することもできる。なお、タンク底部
にはフィルターを設けて底部からの脱水を促してもよい
。また、低濃度CWMの石炭濃度が特に低いものでは遠
心脱水を行ってもよい。
このように濃縮された石炭層は、石炭濃度65重量%以
上、好ましくは68〜75重量%となる。
ポリ (メタ)アクリル酸を添加しない場合には、かか
る高濃度にはなりにくく、また高濃度とするための所要
時間がきわめて長くなるという問題がある。
つぎに濃縮された石炭層はポンプなどでミルに導入され
るが、このときポンプの吸い込みを容易にするため、底
部に撹拌機を設けることが好ましい。また石炭濃度が高
すぎるものでは必要に応じて水を加えて石炭濃度が65
重量%以上となる適当な濃度に調整しても差し支えない
このようにしてミルに導入された石炭層はこれにアルカ
リ性物質が添加され、74μm以下の粒子が55重量%
以上通常65〜85重量%となるように湿式粉砕されて
石炭濃度65重量%以上の高濃度CWMが得られる。こ
の高濃度CWMは低粘度でかつスラリーの安定性にすぐ
れており、発電所などの消費地へ容易かつ安定に輸送供
給できる。
上記アルカリ性物質の添加量が少ないと分散効果が不充
分であり、低粘度で安定性のよい高濃度CWMは得られ
ない。アルカリ性物質の添加量は多くても安定性には影
響をおよぼさないが、強アルカリ性を避ける場合にはポ
リりん酸ナトリウムやヘキサメタりん酸ナトリウムなど
の緩衝剤を添加するとよい。アルカリ性物質の一般的な
添加量としては、ポリ (メタ)アクリル酸のカルボキ
シル基1当量に対してO18〜10当量となるようにす
ればよい。
この発明において上述の湿式粉砕の際あるいは湿式粉砕
後に分散剤を添加すると、高濃度CWMはさらに粘度が
低下するために消費地への供給に際しての取り扱いがよ
り容易になる。
上記分散剤としては、従来提案されている石炭−水スラ
リー用分散剤がいずれも使用可能であり、これらは界面
活性剤であるが、特に下記a〜eで示されるものが好ま
しいものとして用いられる。
a)炭素数1〜8のアルキル基を有することがあるナフ
タレンスルホン酸のホルマリン縮合物(平均縮合度2以
上)の塩。
たとえば、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物(平
均縮合度2〜15)、メチルナフタレンスルホン酸ホル
マリン縮合物(平均縮合度2〜15)などのNa塩、に
塩、Ca塩、アンモニウム塩、トリエタノールアミン塩
などが用いられる。
b)リグニンスルホン酸塩。
たとえば、パルプ廃液からのりゲニンスルホン酸のNa
塩、に塩、Ca塩5アンモニウム塩などが用いられる。
C)無水マレイン酸とつぎの一般式; %式% (式中、R,は水素原子またはメチル基、R2は水素原
子、炭素数1〜30のアルキル基もしくはアルケニル基
、フェニル基、炭素数1〜4のアルキル基置換フェニル
基または炭素数1〜5のアルコキシ基もしくはアルコキ
シカルボニル基である)で表される少なくとも一種のビ
ニル化合物との共重合物またはそのアミド化物の塩。
たとえば、ジイソブチレン−無水マレイン酸共重合物(
平均分子量10,000)、スチレン−無水マレイン酸
共重合物(平均分子量2,000)、イソブチレン−無
水マレイン酸共重合物(平均分子量12,000)、ブ
チルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合物(平均分
子量20.000)、酢酸ビニル−無水マレイン酸共重
合物(平均分子量15,000)などのNa塩、に塩、
Ca塩、アンモニウム塩などが用いられる。
d)つぎの一般式で示されるポリオキシアルキレン硫酸
エステル塩。
RCO(AO)303M (式中、Rはフェニル基、炭素数1〜22のアルキル基
置換フェニル基、アルキル基もしくはアルケニル基、A
Oは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、nは1〜50
0の整数、Mはアルカリ金属。
アルカリ土類金属、アンモニウム基、低級アルキルアン
モニウム基または低級アルカノールアンモ 」1 ニウム基である) たとえば、ポリオキシエチレン(70モル)ノニルフェ
ニルエーテル硫酸エステル、ポリオキプロピレン(30
モル)ポリオキシエチレン(90モル)ステアリルエー
テル硫酸エステル、ポリオキシエチレン(20モル)オ
レイルエーテル硫酸Xスフ)Iif、にト0:)Na 
塩、 K塩、Ca塩、アンモニウム塩、トリエタノール
アミン塩などが用いられる。
e)つぎの一般式で示されるポリオキシアルキレン脂肪
酸アミドまたはその硫酸エステル塩。
?“(R′ ■ RCN G Hz CHO(A O) H′ii″iI
R′ ■ RCNCH□CHO(AO)303M 「 「 2 R′ ■ R′ (式中、RCOは炭素数8〜3oの飽和もしくは不飽和
のアシル基、「は水素原子またはメチル基、AOは炭素
数2〜4のオキシアルキレン基、l−0〜500.m≧
0.n≧Q、、m+n=0〜1,000、Mはアルカリ
金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、低級アルキ
ルアンモニウム基マタは低級アルカノールアンモニウム
基である)たとえば、ポリオキシエチレン(100モル
)牛脂脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン(200モル
)ラウリン酸アミド、ポリオキシエチレン(30モル)
ステアリン酸アミド硫酸エステルNa塩、ポリオキシプ
ロピレン(30モル)ポリオキシエチレン(120モル
)オレイン酸アミド、ポリオキシプロピレン(50モル
)ポリオキシエチレン(50モル)ヤシ油脂肪酸アミド
硫酸エステルアンモニウム塩などが用いられる。
これらの分散剤の使用量は、効果と経済性の点から石炭
に対して0.01〜3重量%、好ましくは0.1〜1重
量%である。
以」二詳述したとおり、この発明の方法によれば、産炭
地からポンプ輸送された低濃度CWMを、ブラック・ウ
ォーターの如き脱水された廃水に問題を残すことなく簡
単に濃縮して、しかもこれより低粘度で安定性がよくし
たがって消費地への供給が容易な高濃度CWMを工業的
有利に製造できるという利点を有している。
つぎに、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下の実施例および比較例で用いた脱水容
器は下記の構成からなり、また高濃度CWMの粘度およ
び安定性は下記の如く測定した。
〈脱水容器の構成〉 内径loommで、高さ300鶴の上部と高さ200m
mの下部とからなる2個の塩化ビニル樹脂製シリンダー
がフランジによって接続されており、下部は有底である
。このフランジ部にろ紙(No、2)と目皿(直径10
0nの円内に内径2■の孔を92個もつ)をはさんで使
用する。下部シリンダーはフランジ部より1011I+
下方に空気抜きの小孔をもち、上部シリンダーに入れた
石炭−水スラリーのろ液が下部シリンダーに抜けるよう
になっている。
く高濃度CWMの粘度と安定性〉 粘度(25°C)はB型粘度計により測定し、安定性は
つぎの方法で調べた。すなわち、直径5 cm、高さ2
0cmのステンレス製シリンダーの底部より6cmと1
2cmの位置に止栓つき取り出し口を設け、高濃度CW
Mを上記シリンダーの底部から18cmのところまで入
れ、室温で2週間静置した。つぎに、シリンダー底部か
ら12c+nより上の上層部分、6〜12CI11の中
層部分および5cmより下の下層部分に分け、各層の固
型分を、105℃の乾燥器中に3時間放置する乾燥減量
法で測定した。
実施例 オーストラリア産の瀝青炭であるワークワース5 炭を乾式粉砕し、最大粒径が3鰭で、74μm以下の粒
子が31重量%である石炭粉末を得た。この石炭粉末7
50gと水750gを21のビーカーにとり、10分間
羽根攪拌して低濃度CWMを調製した。この粘度(25
°C)は90cpsであった。
この低濃度CWMにポリ (メタ)アクリル酸を加えて
均一に混合したのち、脱水容器に注ぎ、2時間静置後、
脱水された石炭層の石炭濃度を測定した(105℃23
時間の乾燥減量でめた)。
つぎに、石炭層500gを、ボール充填率30容量%の
31の磁性ボットミルにとり、石炭濃度が70重量%に
なるように水を加え、さらにアルカリ性物質またはアル
カリ性物質と分散剤とを添加し、45分間粉砕すること
により、最大粒径が300μmで、74μm以下の粒子
が70〜72重量%である石炭濃度70重量%の高濃度
CWMを得た。
得られた高濃度CWMの粘度および安定性を調べた結果
をつぎの第1表および第2表に示す。第6 1表はアルカリ性物質を添加したこの発明の試験結果と
比較のためにアルカリ性物質の代わりに分散剤を添加し
た場合の試験結果を示し、第2表はアルカリ性物質と分
散剤とを併用添加したこの発明の試験結果を示す。
なお、この発明でポリ (メタ)アクリル酸を用いた場
合、脱水された石炭層の石炭濃度はいずれも70重量%
以−1−で、かつ排出された水は透明であるのに比し、
平行して行ったポリ (メタ)アクリル酸を添加しなか
った場合は、沈降層の石炭濃度は約60重量%にしかな
らず、排出された液も黒く濁っていた。
上記第1表および第2表より、この発明の方法により低
粘度で安定性にすぐれた高濃度CWMが得られ(Ilk
l、1〜7.11〜20)、特にアルカリ性物質と分散
剤とを添加して湿式粉砕したもの(階11〜20)はよ
り低粘度であることがわかる。
これに対して湿式粉砕時に分散剤のみを添加したもの(
隘8〜10)は高粘度となっており、この発明の如き低
粘度でかつ安定性にすぐれる高濃度CWMが得られない
ものであることがわかる。
特許出願人 日本油脂株式会社 1 昭和59年 6月12日 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭59−84892号 2、発明の名称 高濃度石炭−水スラリーの製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区有楽町1丁目10番1号名 称
 (434)日本油脂株式会社 代表者 小川照次 4、代理人 郵便番号 530 7、補正の内容 A、明細書: +l) 第18頁第10行目; 「場合は、」とあるを「場合(第1表中の参考例)は、
」と訂正いたします。
(2)第19頁の第1表を下記のとおりに訂正いたしま
す。
−7A (3)第21頁第3行目; 「Na1〜7」とあるを「11k12〜7」と訂正いた
します。
特許出願人 日本油脂株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11最大粒径が5璽讃以下でかつ74μm以下の粒子
    が50重量%以下である石炭粉末30〜60重量%を含
    有する低濃度石炭−水スラリーに、石炭粉末に対して0
    .001〜0.5重量%のポリアクリル酸またはポリメ
    タクリル酸を力0えたのち脱水により石炭濃度65重量
    %以上に濃縮し、ついでアルカリ性物質を加えてポリア
    クリル酸またはポリメタクリル酸を中和するとともに湿
    式粉砕し、74μm以下の粒子が55重量%以上である
    石炭−水スラリーを得ることを特徴とする高濃度石炭−
    水スラリーの製造方法。 (2)アルカリ性物質とともに分散剤を加えて湿式粉砕
    する特許請求の範囲第(1)項記載の高濃度石炭−水ス
    ラリーの製造方法。
JP8489284A 1984-04-25 1984-04-25 Konodosekitannmizusurariinoseizohoho Expired - Lifetime JPH0233079B2 (ja)

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