JPS6160789A

JPS6160789A - 石炭一水スラリの製造方法

Info

Publication number: JPS6160789A
Application number: JP18071284A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Yoshikawa; 博文吉川; Hiroshi Takezaki; 武崎　博; Kazunori Shoji; 正路　一紀
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1986-03-28
Also published as: JPH0412755B2

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１石炭と水との混合物からなる石炭−水スラリ
の製造方法に関するものである。

〔発明の背景〕

最近、火力発電所を中心に、石油に代わり石炭の利用が
活発になっている。固体燃料である石炭はハンドリング
が困難であり、輸送費が燃料価格に及ぼす影響が大きい
、そこで石炭をスラリ化し、流体として取り扱えるよう
にする技術の開発が行なわれている。

石炭のスラリ化の一つにＣＯＭ　（Ｃｏａｌ　ａｎｄ　
０１１Ｍ１ｘｔｕｒｅ）がある、しかし、ＣＯＭの場合
１石炭と重油の重量比が約ｌ対ｌであり、完全な脱石油
燃料とはいえず１価格の点でもメリットが少ない。

また石炭とメタノールとの混合物であるメタコールも価
格が高く、実用段階に至っていない。

これに対して石炭と水との混合物であるＣＷＭ（Ｃｏａ
ｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｍｉｘｔｕｒｅ）は価格の点
でも十分実用的でありｌ＆近注目をあびている。このＣ
ＷＭを製造するためには、脱灰処理と石炭−水スラリ化
（以下、ＣＷＭ化と称す）が必要である。

前記脱灰処理は１石炭を粉砕して灰分を単離させたのち
、炭分と灰分を分離する処理である。この炭分と灰分を
分離する方法には、大別して物理的方法と化学的方法と
があり、物理的方法には比重差を利用した重液分離方法
、磁場を利用したＨＧＭＳ法ならびに界面特性を利用し
た水中造粒法、浮遊選鉱法、気泡浮上法、準′ａ集法な
どがある。一方、化学的方法には硫酸鉄抽出法、ノ１イ
ドロサーマル法、低温塩素化法などがある。

前記重液分離法はコストが高く、また水中造粒法も多量
の油を必要とするためコスト高になる。

一方、ＨＧＭＳ法は磁力により磁性を有するパイライト
などの灰分しか除去できず、また化学的方法はいずれも
プロセスが複雑であり、実用的でない、従って、コスト
が低く、効率が高い脱灰処理として、炭分と灰分の表面
濡れ性の差、すなわち石炭中の炭分の親油性と灰分の親
水性を利用した浮遊選鉱法、気泡浮上法あるいは１１！
凝集法が良いとされている。

前記浮遊選鉱法は、粉砕炭と水と調製剤を混合してスラ
リにしたのち、これに油などの捕集剤を入れて液中に分
散させる。液中では親油性の炭分がこの捕集剤に付着し
、灰分は親水性なので水中に残存する。従ってスラリ中
に気泡を供給すると。

捕集剤に付着した炭分が気泡により浮上し、灰分から分
離回収する方法である。

気泡浮上法は、粉砕炭−水スラリ中に油ガスを含む気泡
を供給することにより炭分を回収する方法で、油ガスは
水スラリ中で凝縮して気泡と水との界面に油膜として固
定される。そしてスラリ中の炭分は親油性なのでこの油
膜に付着し、気泡とともに浮上して灰分から分離回収さ
れ。

準凝集法は、粉砕炭−水スラリ・中に油類を添加し、こ
れを攪拌することにより炭分のみを凝集させたのち、凝
集塊を浮上分離あるいは分級して灰分と分離する方法で
ある。

これらの脱灰方法では１石炭を微粉砕するほど石炭中の
多くの灰分が単離するので、脱灰の点からは石炭を微粉
砕する方が望ましく、高い脱灰率が得られる。

しかし１石炭製度がおよそ６０重量％以上の高濃度スラ
リでは石炭粒子を細かくするとスラリ粘度が高くなり、
流体として取扱える粘度（約１０００〜２０００ｃｐ以
下）を保つための水分が多く添加されることになり、結
局、低石炭濃度スラリとなるから、このスラリをボイラ
などに用いる場合には　。

燃焼時のエネルギー損失になる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、
脱灰効率が高く、シかも流動性の良い高石炭濃度の石炭
−水スラリか得られる製造方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため１本発明は１石炭粒子を例えば
１０〜７０重量％程度の低濃度で湿式粉砕する第１の湿
式粉砕工程と、それによって湿式粉砕したスラリを例え
ば浮遊選鉱法などの手段で脱灰処理する脱灰工程と、脱
灰後のスラリの水分を下げてスラリ中の石炭濃度を例え
ば５０〜８０１１１［量％程度に高める脱水工程と、そ
の脱水工程によって得られた高石炭濃度のスラリを湿式
粉砕して石医師炭粒子の粒度ｗＩ４１１＆をする第２の
湿式粉砕工程とを備えていることを特徴とするものであ
る。

〔発明の実施例〕

最初１本発明の製造プロセスについて第１図とともに説
明する。

図中の１はバンカ、２はフィーダ、３は湿式チューブミ
ル、４は供給管、５はサンプ、６はポンプ、７はスラリ
供給管、８は湿式脱灰装置、９は管路、１０は脱水装置
、１１は管路、１２は供給管、１３は湿式チューブミル
、１４は管路、１５はサンプである。

バンカｌに貯えられた石炭はフィーダ２によりチューブ
ミル３内に供給され、一方、供給管４を通して湿式粉砕
時の水がチューブミル３内に送られる１石炭は所定の粒
度まで湿式粉砕された後にサンプ５に貯えられ、ポンプ
６によりスラリ供給管７を通して脱灰袋［８に送られる
。

この脱灰装置８によって浮遊選鉱法で脱灰されて低灰分
含有率になったスラリは管路９を通じて脱水袋Ｗ１１０
に送られる。一方、前記脱灰装置８によって石炭から除
去された灰を多く含んだスラリは、管路１１より脱灰装
置８外に排出される。

所定の水分にまで下って高石炭濃度になったスラリは、
供給管１２を通してチューブミル１３に送られる。一方
、管路１４からは界面活性剤、ｐＨ１ｉ’Ｍ剤等の添加
剤および必要に応じて水が供給され、チューブミル１３
内で湿式粉砕と混合分散が同時に行なわれ、所定の粒度
に調整された高濃度石炭−水スラリがサンプ１５に貯え
られる。

このスラリは図示しないボイラ装置に供給されて。

燃焼に供される。

石炭中の灰分を浮遊選鉱法などの物理的脱灰法で除去す
るためには、炭分粒子と灰分粒子が単体分離した状態に
ある必要がある。すなわち、一つの粒子の中に混在して
いる灰分は除去できない。

そのため脱灰率を上げるには１石炭粒子を細かく粉砕す
る必要がある。

第２図にＡ炭（灰分含有率１６．Ｏｆｉ量％）を浮遊選
鉱法により所定の条件で脱灰した時の同一炭分回収率に
おける脱灰率を示す、横軸に２００メツシユのふるいを
通過する石炭粒子の割合を５縦軸に脱灰率をそれぞれと
っている。この図から明らかなように、２００メツシユ
通過量が多いほど、すなわち石炭粒度が細かいほど脱灰
率が高いことがわかる。

一方、ＣＷＭ化のｆｊＫＩＩＩｉは、石炭を粉砕して粗
粒子と微粒子が共存する広範囲の粒度分布を有する石炭
粉をつくり、これを水と混ぜてスラリとするものである
。なお１石炭表面は疎水性なので界面活性剤を添加して
親水性にして１石炭粒子を水中に分散させる必要がある
。従って脱灰処理と０ｗＭ化とは相反する性質を利用し
ている。すなわち、脱灰処理は石炭中の炭分が疎水性で
あることを利用したものであり、一方、ＣＷＭ化は界面
活性剤などの添加により疎水性である石炭表面を親水性
にするプロセスである。

また１石炭を微粉砕するほど石炭中の多くの灰分が単Ｍ
するので、脱灰の点からは石炭を微粉砕する方が望まし
い、このに対してＣＷＭ化は反対に粗粒子と微粒子が混
在する広範囲の粒度分布が好適であり、この点に関して
も脱灰処理とＣＷＭ化とは必要条件が相反する。

石炭−水スラリにおいて石炭濃度を高くするには、石炭
粒子の充填率を高くする必要がある０石炭粒子の充填率
は９石炭粒子の粒度分布によって影響されろ、第３図に
Ａ炭について粒度分布を変化させた場合の石炭粒子の充
ｊＸ率と同一石炭濃度でのスラリ粘度を示す、ただし、
横軸の粒径分布指数ｎとは０石炭などの粉砕物の粒径分
布の近似式として知られているＧａｌ１ｌｄｉｎ　−５
ｃｈｕｔｖａｎ分布における式中の指数ｎである。

Ｖ（Ｄ）−［Ｄ／Ｄｍａ　ｘ）Ｘ　１００ただしＶ（Ｄ）：粒径り以下の粒子の重量百分率Ｄｍａｘ：最
大粒径ｎ：分布指数この図に示すように、Ａ炭の場合は分布指数ｎが０．４
付近で充Ｊｌｔ率が最大、スラリ粘度が最少となってい
る０分布指数ｎの最適値は炭種によって多少異なるが、
０．３〜０．５の範Ｂ（第３図に示した斜線の部分）で
あることが分り、この範囲の粒径分布指数ｎを有する石
炭−水スラリは石炭粒子の充８Ｍ率が高く、シかもスラ
リの流動性が良好である０石炭を通常の条件（石炭濃度
３０〜４０重量％）で粉砕したとき得られる粒径分布指
数ｎはおおよそ１であり、第３図の結果から明らかなよ
うに高濃度化に適していない、このような粒径分布の石
炭を高濃度化に適した粒径分布に調整するには１通常よ
りも高い石炭濃度で粉砕すればよいことが分った。

第４８は、Ａ炭について粉砕時の石炭濃度ど得られる石
炭粒子の粒径指数ｎとの関係を調べた図である。この図
から明らかなように、粉砕時の石炭濃度が高いほど粒径
分布指数ｎが小さい傾向にあり、Ａ炭の場合石炭濃度６
７重量％以上で粉砕すると、粒径指数ｎが約４の最適な
石炭−水スラリか得られろ、この石炭濃度と粒径分布指
数ｎとの関係は、炭種にはあまり変動せず第４図に示す
ような関係にあることが種々の実験で確認されている。

従って０．３〜０．５の範囲の粒径分布指数ｎを有する
石戻−水スラリを得るためには、粉砕時の石炭濃度を約
５０〜８０重量％の範囲に規制する必要がある。

灰分含有率が低く１石炭濃度が高い脱灰炭−水スラリを
製造するためには、第１図のフローチャートにおけるチ
ューブミル３での石炭粒度とチューブミル１３での石炭
粒度が重要である。所定の粒度（ｆＲえば２００メツシ
ュ通過８０重量％）の脱灰炭−水スラリを製造するため
には、チューブミル３で最終製品と同一の２００メツシ
ュ通過量まで粉砕する方が脱灰率の点がらは好ましいが
。

チーブミル１３でさらに粉砕されるため、！＆終製品よ
りも粗い状態で脱灰する必要がある。チューブミル１３
での粒度！！１１１１時に粉砕により増加する２００メ
ツシュ通過量は１０〜３０重量％である。

従ってチューブミル３の出口の粒度としては、Ｉ＆終製
品の２００メツシュ通過量よりも５〜３０ｉ旦％少なく
する必要がある。

第５ｒ！！Ｉは、粉砕時の石炭濃度が粉砕動力におよぼ
す影響を調べた特性図である。この図から明らかなよう
に１石炭濃度が低すぎても高すぎても粉砕動力は増加し
１石炭濃度が約５〜７０正量％。

好ましくは約１０〜６０重量％の範囲に規制すれば少な
い消費動力で粉砕できることができる。

以上のことから、粉砕時の消費動力を考慮して脱灰前の
粉砕時の石炭濃度は約１０〜７０重量％の範囲に規制し
た方がよい、一方、最終製品の石炭−水スラリにおける
石炭粒子の充填率ならびに流動性を考慮して、脱灰後の
粉砕時の石炭濃度は約５０〜８０重量％の範囲に規制し
た方が好ましい、また、１！灰時の石炭粒子の粒径が７
４μｍ（２００メツシュ通過）より細かい粒子が、Ｉｋ
終的な石炭−水スラリ中の石炭粒子の粒径７４μｍより
細かい粒子よりも約５〜３０！ｉ量％少なくする必要が
ある。　第６図は１本発明の各工程における石炭粒子の
粒度分布の変化を示した図である。

この図において線Ａはチューブミル３　（第１図参照）
に投入する前の粒度分布、＠Ｂはチューブミル３出口で
の粒度分布、線Ｃは脱灰後の粒度分布。

線りはチューブミル１３によってＩ！に終的に粒度調整
された石炭の粒度分布である。

次に本月明の具体的な実施例について説明する。

実施例１湿式チューブミルにおいて石炭（灰分含有率２０５重量
％）を石炭濃度が約３０重量％になるように投入し、２
００メツシュ通ａＸが７０重量％になるまで粉砕して１
．：れを浮遊選鉱法によりＩ■式説脱灰る。

次に脱水工程で石炭濃度が約７３重量％になるまで脱水
し、これに界面活性剤を０．４重量％添加し、２００メ
ツシュ通過量が８０重量％になるまで湿式粉砕した。こ
れにより灰分含有率１２゜３重量％、粘度１０００ｃｐ
、粒径分布指数ｎが４の脱灰炭−水スラリか製造できる
。

同じ石炭を用いて従来の方法でスラリを製造すると、灰
分含有率１２．Ｏｆｆ量％１石炭濃度６１゜０重量％の
ものが得られ１本発明のものの方が石炭濃度が１２重量
％も高い。

実施例２Ｃ炭（灰分含有率１８．５重量％）を用いて、実施例１
と同様にして粘度１０００ｃ　ｐの脱灰炭−水スラリを
製造したところ、灰分含有率９．３を量％、石炭濃度７
０．８重量％のものが得られた。

同じＣ炭を用いて従来の方法でスラリをｆＪＢ造すると
、灰分含有率９．２ｆｆｉ量％、石炭濃度５９．５重量
％のものが得られ、零ｇ！明のものの方が亮石炭含有ス
ラリである。

実施例３Ｄ炭（灰分含有率３１．ｏｆｆｉ量％）を用いて実施例
１と同様にして粘度１０００ｃｐの脱灰炭−水スラリを
製造したところ、灰分含有率９．３重量％、石炭１１ｆ
ｆ１７ｏ、ａ重量％のものが得られた。

向じＣ炭を用いて従来の方法でスラリを製造したところ
、灰分含有率９．２重量％、石炭含有率５９．５重量％
のものが得られ、本発明の方が高石炭含有スラリである
。

〔発明の効果〕

本発明は前述のような構成になっているから。

灰分含有率が低く、流動性に優れ、しかも石炭濃度の高
い石炭−水スラリか得られる製造方法を擾供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

の関係を示す特性図、第３図は粒径分布指数と充填率な
らびにスラリ粘度との関係を示す特性図。第４図は石炭濃度とと粒径分布指数との関係を示す特性
図、第５図は粉砕時の石炭濃度と粉砕動力との関係を示
す特性図、第６図は本発明の各製造工程における石炭粒
子の粒度分布図である。３・・・・・・湿式チューブミル、８・・・・・・脱灰
装置。１０・・・・・・脱水袋［，１３・・・・・・湿式チュ
ーブミル。牙１図牙２図２００メ１．シュ涌＆ｔｔ％） ′５？３　　図才４　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）石炭粒子を低濃度で湿式粉砕する第１の湿式粉砕
工程と、それによつて湿式粉砕したスラリを脱灰処理す
る脱灰工程と、脱灰後のスラリの水分を下げてスラリ中
の石炭濃度を高める脱水工程と、その脱水工程によつて
得られた高石炭濃度のスラリを湿式粉砕して石炭粒子の
粒度調整をする第２の湿式粉砕工程とを備えていること
を特徴とする石炭−水スラリの製造方法。
（２）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記第
１の湿式粉砕工程におけるスラリ中の石炭濃度が約１０
〜７０重量％の範囲に規制されていることを特徴とする
石炭−水スラリの製造方法。
（３）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記脱
水工程によりスラリ中の石炭濃度が約５０〜８０重量％
の範囲に規制されていことを特徴とする石炭−水スラリ
の製造方法。
（４）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記脱
灰時の石炭粒子の７４μｍより細かい粒子が、粒度調整
された石炭−水スラリ中の石炭粒子の７４μｍより細か
い粒子より約５〜３０重量％少ないように規制されてい
ることを特徴とする石炭−水スラリの製造方法。
（５）特許請求の範囲第（１）項記載において、前記脱
水工程の後に界面活性剤が添加されることを特徴とする
石炭−水スラリの製造方法。