JPS6181487A - 脱灰炭−水スラリ製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は脱灰炭−水スラリの製造方法に係り、特に天分
含有率が低く、高石炭濃度でも流動性のよい説灰炭−水
スラリを製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 石炭の利用拡大に伴い、固体燃料である石炭のハンドリ
ング性を向上し、さらに石炭中に多く含まれる灰分を除
去する技術の開発が進められている。石炭のハンドリン
グ性を向上する方法の１つとしてスラリ化技術があるが
、石炭スラリの中でも石炭と水のスラリか製造コストの
点などから最も通している。しかし、石炭−水スラリの
場合、スラリ中の水分はボイラ等での燃焼時のエネルギ
ーｍ失となるため極力少なくする必要がある。一方、石
炭の脱灰技術としては、主に′ｆ４Ｌ遊選鉱法・重液法
など、石炭中の炭分と天分の表面の親水性や比重の差を
利用したものが知られている。これらの脱灰方法では石
炭粒子を細か（粉砕した方が炭分と灰分の分離の点で好
ましく、商い脱灰率を得ることができる。しかし、石炭
濃度がおよそ６０重量パーセント以上の高濃度スラリで
は、粒度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（およそ１，０００〜２，０００ｃＰ
以下）での水分が多くなり、燃焼時のエネルギー損失が
大きくなる。

比較的粒度が粗い状態で高い脱灰率を得る方法として、
炭分と灰分とに異なった電荷を与える分散剤を添加する
方法（特願昭５３−６５５８６号）が知られているが、
分散剤のコストの点で問題がある。かかる現状に鑑み、
高い脱灰率で、かつ高石炭濃度のスラリを安価に製造す
る技術の開発が望まれていた。

（発明が解決しようとする問題点） 石炭中の灰分を浮遊選鉱法等の物理的脱灰法で除去する
ためには、炭分粒子と天分粒子が単体分離した状態にあ
ることが必要である。何となれば、１つの粒子の中に混
在している灰分は除去できないからである。炭分粒子と
灰分粒子を単体分離し、脱灰率を上げるためには、石炭
粒子の粒度を細か（する必要がある。第２図にＡ炭（灰
分１６．０％）を浮遊選鉱法により所定の条件で脱灰し
たときの同一炭分回収率における脱灰率を示すが（横軸
は２００メフシュ通過量）、粒度が細かいほど（２００
メツシユバスが多いほど）脱灰率が高いことがわかる。

また、脱灰時のスラリのｐＨが脱灰率に及ぼす影響も大
きく、ｐＨ７〜１１の範囲が脱灰率の点で好ましい。第
３図にＡ炭についてｐＨと脱灰率の関係を示す。

一方、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。石炭粒子の
充填率は石炭粒子の粒径分布によって影響を受けること
はよ（知られているが、第４図にＡ炭について粒径分布
を変化させたときの石炭粒子の充填率と同一石炭濃度で
のスラリ粘度を示ず。ただし、横軸の粒径分布指数ｎと
は、石炭等の粉砕物の粒径分布の近似式として知られて
いる次式で示されるＧａｕｄｉｎ−３ｃｈｕＲｍａｎ分
布におけるＦｒｚ数ｎである。

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 第４図に示すように、Ａ炭の場合分布指数ｎが０．４付
近で充填率が最大、スラリ粘度が最小となっている。ｎ
の最適値は炭種によっても多少異なるが、０．３±０．
１程度であることがわかった。一方、石炭を通常の条件
（石炭濃度２０〜５０重量パーセント）で粉砕したとき
に得られる粉砕物の分布指数はおよそ１．０であり、第
４図の結果からも高濃度化に適していないことがわかる
。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、通常よりも高い石炭濃度（通富５０
〜８０重量パーセント）で粉砕することが好ましいこと
がわかった。第５図にＡ炭について粉砕時の石炭濃度と
得られる石炭粒子の粒径分布指数ｎの関係を示す。粉砕
時の石炭濃度が高いほど分布指数が小さく、Ａ炭の場合
石炭濃度６７重量パーセント以上で粉砕すると約０．４
の分布指数が得られることがわかる。

しかし、脱灰時のフロス中の水分はおよそ７０〜８０重
量パーセントであり、これを水分３０重量パーセントま
で脱水するには多くの動力を消費する。さらに、脱水し
た石炭ケーキを高い石炭濃度で粉砕するには、界面活性
剤および粉砕動力を多く必要とするという問題を生じる
。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな（し、商
い脱灰率でかつ高石炭濃度でも流動性の良好な脱灰炭−
水スラリを安価に製造する方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） これらの問題を解決するため、本発明者らは鋭ＷＨ究し
た結果、脱灰時の石炭粒子の粒径分布を適正化すること
により、これらの問題を解決することを見出した。すな
わち、脱灰時の石炭粒子の充填率が高くなるように石炭
粒子の粒径分布を調整すれば、脱水動力が少なくて済み
、かつ高い石炭濃度で粉砕するときの動力および界面活
性剤が少なくて済むことを見出した。

要するに本発明は、２台のミルを用いて粉砕した石炭を
所定の割合で混合することにより、石炭粒子の充填率が
高（なるように粒径分布を調整し、次いでこれを浮遊選
鉱法等により脱灰し、さらに所定の水分量になるまで脱
水した後、湿式粉砕するようにしたものである。すなわ
ち、本発明は、石炭を重量平均径が３０〜８０μｍにな
るまで湿式粉砕したスラリと、重量平均径が５〜２０μ
ｍになるまで湿式粉砕したスラリとを重量比で２＝８〜
８：２となるように混合した後脱灰処理するか、または
脱灰処理後混合し０、得られた脱灰炭−水スラリを水分
４０重量パーセント以下になるまで脱水した後、界面活
性剤の存在下で湿式粉砕することを特徴とする。

本発明において、充填率が高くなるような粒径分布に石
炭粒子を調整する方法として、２つ以上の異なった粒径
分布を持つ石炭粒子を混合する方法が採用される。この
方法は、高い石炭濃度で粉砕して粒径分布を調整する方
法と較べて界面活性剤を必要とせず、脱灰への悪影響が
ない。なお、粉砕時に界面活性剤を添加すると、この界
面活性剤により石炭粒子表面が親水化し、浮遊選鉱法で
は脱灰しにくくなる。

本発明において、混合する以上の石炭粒子の粒径は重量
平均径３０〜８０μｍと重量平均径５〜２０１！ｍであ
る。大きい方の粒子の粒径がこれ以上粗いと脱灰率が低
くなり、また小さい方の粒子がこれ以上細かいとスラリ
の流動性が悪く、また粉砕動力も大きくなる。またこれ
らの混合比は２：８〜８：２の範囲が好適である。第６
図および７図に、第１図に示す装置において重量平均径
５０μｍと１０μｍのＡ炭スラリを混合した場合の脱水
動力および水分３０％まで脱水した後に石炭重量当たり
界面活性剤０．５％を添加して重量平均径２５μｍまで
粉砕したときのミル３．１１および２３での動力原単位
の合計値を示した。脱水動力は混合比が２＝８〜８：２
で少なくなっており、粉砕動力も１０μｍの粒子混合に
より少なくなっていることがわかる。

上述のように粒径分布が調整された石炭−水スラリは、
次に１７遊選鉱法、重液分離法等の脱灰方法で脱灰処理
される。脱灰方法は特に限定されない。脱灰後の石炭−
水スラリ　（脱灰炭−水スラリ）は、通常、固体濃度が
１０〜４０重量パーセントであるが、水分率４０重量パ
ーセント以下になるまで脱水処理した後、界面活性剤の
存在下に湿式粉砕される。界面活性剤としては、アニオ
ン系またはノニオン系界面活性剤が好ましく用いられる
。

（実施例） 第１図に本発明の実施に用いる装置およびそのフローを
示す。図において、バンカ１に貯えられた石炭はフィー
ダ２からミル３内に供給され、一方、供給管４を通して
水がミル３内に送入される。

石炭はミル３内で重量平均径３０〜８０μｍまで湿式粉
砕された後、サンプ５に貯え°られ、ポンプ６により管
路７を通じて混合槽８に送られる。一方、バンカ９に貯
えられた石炭はフィーダ１０からミル１１内に供給され
、供給管１２からミル１１内に供給された水の存在下で
重量平均径５〜２０μｍまで湿式粉砕された後、サンプ
１３に貯えられ、ポンプ１４により管路１５を通して混
合槽８に送られる。混合槽８内で所定の比率で混合され
た上記２種のスラリは、ポンプ１６によりスラリ供給管
１７を通じて脱灰装置１８に送られる。

脱灰装置１８により脱灰され天分含有率が低くなった石
炭は管路１９を通して脱水装置２０に送られる。一方、
石炭から除去された灰を多く含んだスラリは管路２１か
ら脱灰装置外に排出される。

所定の水分まで脱水された脱灰炭は、管路２２を通して
ミル２３に送られ、管路２４から界面活性剤、ｐＨｍ整
剤等の添加剤および必要に応じて水が供給され、ミル２
３内で所定の濃度で所定の粒度まで湿式粉砕された後、
サンプ２５に貯えられる。

ミル３およびミル１１によって粒径調整した石炭を脱灰
装置１８によって脱灰し、さらに脱水して４られた高石
炭濃度のスラリをミル２３で湿式粉砕することにより石
炭粒子の粒径分布がスラリの流動性の点で好ましいもの
になるが、このときに増加する石炭の２００メツシュ通
過量は５〜３０重量パーセントの範囲が好ましい。

すなわち、本発明においては、脱灰時の石炭粒子の、７
４μｍ（２００メノシユフルイ相当径）よりも６１１１
Ｉかい粒分が、最終的な脱灰炭−水スラリ中の石炭粒子
の、７４μｍより細かな粒分よりも５〜３０市最パーセ
ント少なくすることが好ましい。第８図に、第１図に示
す装置によりＡ炭を２００メソツユ通過量６０重量パー
セントまで粉砕し、脱灰・脱水したものを、石炭濃度７
０重量パーセントで、界面活性剤を石炭に対し０．５重
量パーセント添加してミル２３で粉砕したときの２００
メツシュ通過量とスラリ粘度の関係を示す。粉砕時間が
長くなり、２００メソシュ通過量が増加るほどスラリ粘
度は低くなるが、２００メツシュ通過量の増加分が３０
重量パーセントを超えると再びスラリ粘度は増加し、粉
砕動力が増加する。

各種石炭について検討した結果、ミル２３における粉砕
時間は、２００メソシュ通過量が５〜３０重量パーセン
ト増加するように決定するのが好ましいことがわかった
。

ミル２７で湿式粉砕する際の石炭濃度は充瞑率、粉砕動
力の点から５０〜８０重量パーセントが好ましい。

一方、ミル３および１１での粉砕時の石炭濃度は粉砕動
力原単位の点から１０〜７０重量パーセントが好ましく
、３０〜６０重量パーセントがさらに好ましい。第９図
に、石炭を２００メツシュ通過量７０重量パーセントま
で粉砕するときの粉砕動力原単位と粉砕時の石炭濃度の
関係を示す。

第１０図に、本発明の他の実施例の装置系統およびフロ
ーを示す。第１図の装置と異なる点は、ミル３．１１で
粉砕した石炭を各ミル毎に脱灰装置１８Ａ、１８Ｂで脱
灰し、脱灰後に混合槽８Ａで混合した後、脱水装置２０
へ供給するようにしたことである。図中、１９Ａ、１９
Ｂ、２１Ａ、２１Ｂは管路を示す。この装置では脱灰装
置は２台必要であるが、石炭の粒度に合わせて脱灰条件
を適切な条件にできるという長所がある。

以下、具体例により本発明の効果を詳細に示す。

実施例Ｉ 石炭（灰分２１．５　ｗ　ｔ％）について、２００メソ
シュ通過Ｍ３　Ｑ　ｗ　ｔ％まで粉砕し、これを浮遊選
鉱法により脱灰した後脱水し、界面活性剤を石炭重量当
たり０．４％添加して粘度１，０００ｃＰの脱灰炭−水
スラリを製造したところ、灰分含有率ｔ　２．　ＯＷ　
ｔ％、石炭濃度６１．０ｗｔ％であった。

一方、本発明法による第１図に示した装置を用い、ミル
３の出口め粒度を重量平均ｆｙｆ：８０１１ｍ、ミル１
１の出口の粒度を重量平均径２０μｍとし、それぞれを
１＝１の割合で混合し、脱灰および脱水した後、ミル２
３において石炭濃度７３％で界面活性剤を０．４％添加
し、２００メツシュ通過量３Ｑｗｔ％まで湿式粉砕した
ところ、粘度１，０００ｃＰで、灰分含有率１０．６　
ｗ　ｔ％、石炭濃度？　２．５　Ｗ　ｔ％の脱灰炭−水
スラリが得られた。

本発明法により、従来法と比べ灰分含有率が低く、石炭
濃度の高い脱灰炭−水スラリか得られることがわかる。

実施例２ Ｃ炭（灰分１８．５　Ｗ　ｔ％）について、実施例１と
同様にして粘度１，０００ｃＰの脱灰炭−水スラリを製
造したところ、従来法では灰分含有率９゜２ｗｔ％、石
炭濃度５９．５　Ｗ　ｔ％であったが、本発明法による
スラリは、灰分含有率８．ｌ　ｗ　ｔ％、石炭濃度７１
．５ｗｔ％であった。

実施例３ Ｄ炭（灰分含有率３１．０ｗｔ％）について、実施例１
と同様にして粘度１，０００ｃＰの脱灰炭−水スラリを
製造したところ、従来法では灰分含有率１３．６　Ｗ　
ｔ％、石炭濃度６３．５　Ｗ　ｔ％であったが、本発明
法によるスラリは、灰分含有率１２゜ＱｗＬ％、石炭濃
度７５．１　Ｗ　Ｌ％であった。

（発明の効果） 本発明法によれば、灰分含有率が低く、流動性に優れ、
かつ石炭濃度が高い脱灰炭−水スラリを低コストで型造
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す脱灰炭−水スラリ製
造方法の一実施例を示す装置系統図、第２図、第３図、
第４図、第５図、第６図、第７図、第８図および第９図
は、それぞれ本発明における実験結果を示す図、第１０
図は、本発明の他の実施例を示す脱灰炭−水スラリ製造
方法の装置系統図である。 ■・・・バンカ、２・・・フィーダ、３・・・ミル、５
・・・サンプ、８・・・混合槽、９・・・バンカ、１０
・・・フィーダ、１１・・・ミル、１８・・・脱灰装置
、２０・・・脱水装置、２３・・・ミル、２５・・・サ
ンプ。 第２図 ２００メプン４４４ヒ　（ｗｔ　’１０）第３図 第４図 今−？ｉＴ指秩ｎ（−） 第５図 そ庚儂烹　（ｗｔ’／Ｊ 第６図 ＋ｔＢ＋５０ＬＩｍｆｉ３ｉＭ−ｔｌ＋（ｗｔ’／−）
第７図 十均径５Ｑｕｎ効シ劃令（ｗｔ’１０）第８図 、　　　　　　２００１ブシｚＵＩＬＬ　　　（ｗｔ’
１０）第９図 一’ｕ　Ｗ　’＆Ｌ　　（ｗｔ’／、）第１０図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭を重量平均径が３０〜８０μｍになるまで湿
   式粉砕したスラリと、重量平均径が５〜２０μｍになる
   まで湿式粉砕したスラリとを重量比で２：８〜８：２と
   なるように混合した後脱灰処理するか、または脱灰処理
   後混合し、得られた脱灰炭−水スラリを水分４０重量パ
   ーセント以下になるまで脱水した後、界面活性剤の存在
   下で湿式粉砕することを特徴とする脱灰炭−水スラリ製
   造方法。
2. （２）特許請求範囲第１項において、界面活性剤がアニ
   オン系またはノニオン系界面活性剤であることを特徴と
   した脱灰炭−水スラリ製造方法。
3. （３）特許請求範囲の第１項または第２項において、脱
   灰前に石炭を湿式粉砕するときの石炭濃度が１０〜７０
   重量パーセント、脱灰後の湿式粉砕時の石炭濃度が５０
   〜８０重量パーセントであることを特徴とする脱灰炭−
   水スラリ製造方法。
4. （４）特許請求範囲の第１項、第２項または第３項にお
   いて、脱灰時の石炭粒子の、７４μｍ（２００メッシュ
   フルイ相当径）よりも細かい粉分が、最終的な脱灰炭−
   水スラリ中の石炭粒子の、７４μｍより細かな粒分より
   も５〜３０重量パーセント少ないことを特徴とする脱灰
   炭−水スラリ製造方法。