JPS62237918A - スラリの高効率濾過方法 - 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】 数基において、分散粒子の最大粒径を抑えるための濾過
方法に関するものであり、分散粒子の種類によらず濾過
速度を高めることができ、濾過効率を向上するものであ
る。特に本発明では石炭を水及び界面活性剤などの添加
剤と共にミルで湿式粉砕することにより高濃度で低粘性
の石炭水スラリ全製造する方法において、製造されたＣ
Ｗ１中の不要な粗粒を効率よく除き、最大粒径を抑制す
る方法を開示するものである。

〔従来の技術〕

本発明が対象の１つとする石炭水スラリは石炭。

水、界面活性剤、アルカリ物質などの添加剤よりなる混
合物であり、スラリ中の石炭濃度が６０ｗｔ％以上好ま
しくは６５ｗｔ％以上でありその粘度が４００００ｐ以
下好ましくは２０００ｃｐ以下のものである。

このような高濃度でかつ流動性の高い石炭水スラリ（Ｃ
ｏａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｍｘｔｕｒｅ、以下ＣＷＭと称す
る）ｔｌ−製造するための必要条件は特表昭５６−５０
１５６８号公報、特表昭５８−５０１１８３号公報及び
特開昭５４−１６５１１号公報に開示されている。その
内容は石炭を粉砕して（１）式で示される粒径分布に調
整し、しかも３μｍ以下のコロイド粒子を５ｗｔ％以上
とすることによりＣＷＭを製造 但し Ｉｔ　：　＠下累積重量割合（ｗ　ｔ　９１；　）Ｄ二
粒径（μｍ） ＤＬ＝最大粒径（μｍ） ＤＢ＝最小粒径（μｍ） するものである。（１）式で示される粒径分布は、粗粒
と微粒を含有する幅広い扮径分布である。この分布有す
るＣＷＭを製造する方法は大きく分けて２つ考えられる
。

第１は特開昭５８−１７３１９３号公報に開示されてい
る内容に代表される。その内容は平均粒径が２０〜２０
０μｍの大きな石炭粒子と、平均粒径が１０μｍの超微
砕石炭粒子とを別々の粉砕機で製造したのち、これらに
水及び添加剤を加えて、さらに高ぜん断力を与えて混合
分散処理するものである。該公報に示された技術では前
記の大きな石炭粒子を製造するためにハンマーミルなど
を使用することが開示されているが、このようなミルは
一般的に粗粉砕に適するものである。これを用いて前記
のように平均粒径２０〜２００μｍの石炭粒子を製造し
た場合５００μｍ以上の粒子が必ず含有されるので、製
品ＣＷＭ中には５００μｍ以上の粗大粒子が存在するこ
とになる。このような粗大粒子は燃焼効率を低下させる
ため除去する必要がある。

第２の方法は特開昭５８−２０６６８８　号公報に開示
されている内容に代表される。その内容は石炭を粗粉砕
したのち、これを水、添加剤と共に湿式ボールミルに導
入して微扮砕し、ＣＷＭ倉製造するものである。ボール
ミルは主に摩擦粉砕を行うものなので粗大粒子の微細化
が進行しにくい。

またボールミル内は完全混合と考えられるのでミル入口
よυ供給された粗粒の一部はそのままミルから排出され
てしまう。このような理由でボールミルで製造したＣＷ
Ｍ中には５００μｍ以上の粗粒が多く含有されている。

前述したように５００μｍ以上石炭粒子は燃焼し難いた
め除去する必要がある。このため特開昭５８−２０６６
８８号公報ではボールミルのあとにストレーナと言われ
る濾過機を設置し不要な粗粒を除去するシステムを開示
している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記特開昭５８−１７３１９３号公報１％−開昭５８−
２０６６８８　号公報に開示された方法により製造した
ＣＷＭ中には前記の理由で不要な粗粒が混入している。

これを除去するためには製造したＣＷＭを濾過して最大
粒径を所定粒径以下となるよう調整する方法が考えられ
る。しかしＣＷＭは高濃度であり流動性はあるものの水
などに比較すると粘度はかなり高い之めにスクリーンの
目詰りを生じ効率よく濾過するのは困難である。

そこで本発明の目的は固体粒子が溶媒に分散した系、所
謂分散系において１分散粒子の最大粒径を所定粒径以下
となるよう調整するために有効な濾過方法を提案するに
ある。特にＣＷＭ中の不要な粗粒を容易に除去し、最大
粒径を効率よく調整することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記目的は、固体粒子を溶媒に分散させてスラリとなし
、このスラリに、このスラリと同質の固体粒子を含有し
、かつ、固体粒子の重量平均径が前記スラリの固体粒子
の重量平均径よりも小さいスラリを添加し、しかるのち
、この添加したスラリを混合すると共に、混合されたス
ラＩＪ　ｅ濾過することにより達成される。

〔作用〕

微粒子量が少しＣＷＭは、もともとスクリーン透過性が
高い微粒のみがスクリーンを通過し、粗粒はスクリーン
上に滞留し次第に架橋構造を形成しスクリーンの目を閉
塞させる。微粒子量が多いＣＷＭは微粒子が流れを形成
しながらスクリーンを通過するため、粗粒もこの流れに
のってスクリーンを通過する。従って透過速度が高く粗
粒の架橋構造も形成されないので閉塞は生じない。

〔実施例〕 本発明に基づく高効率濾過方法の基本的概念を第１図に
示す。

タンク２に貯えられているスラリＡはポンプ３人により
混合タンク４に供給される。またタンク１に貯えられて
いるスラリＢはポンプ３Ｂにょシ混合タンク４に供給さ
れる。混合されたスラリＡ、　　Ｂはポンプ３Ｃにより
ス）ｌ／−す等の濾過機５に供給されたのち粗粒と微粒
に分離される。

本発明をＣＷＭ製造プラントに応用した場合の概念図を
第２図に示す。石炭バンガー２１に貯蔵されている石炭
は粗粉砕機２２に供給されて粗粉砕されたのちチューブ
ミル２５に供給される。一方タンク２３内の水及び添加
剤はポンプ２４でチューブミル２５に供給される。チュ
ーブミル２５で製造され九〇ＷＭは回収タンク２６に一
時保管さにた。ちそ。一部はボ、プ。８ア微粉砕機２□
に供給されて超微粒子にされる。該超微粒ＣＷＩ’はポ
ンプ２８で混合タンク２９に供給され、ここん回収タン
ク２６内のＣＷＭと混合されたのち、ポンプ３０で濾過
機３１に供給される。濾過機３１で分離された粗粒はポ
ンプ３３でミル２５の入口に戻され再粉砕される。一方
粗粒を除去されたＣＷＭは製品タンク３２に貯蔵される
。

粗粉砕機２２で粉砕された石炭を水、添加剤と混合した
のち微粉砕機２７に直接供給することも可能であり、こ
の場合粉砕動力の低減が見込まれる。

次に本発明をするに到った技術的根拠を詳述する。

本発明者らはＣＷＭ’ｉ製造するために第３図に示した
従来プロセスを用い、数種類の石炭について製造実験を
行った。第３図では石炭バンカ４１に貯蔵された石炭は
粗粉砕機４２で粉砕されたのちチューブミル４５に供給
される。一方タンク４３より水、添加剤がポンプ４４に
よりチューブミル４５に供給される。チューブミル４５
で石炭は水や添加剤と共に湿式粉砕されて回収タンク４
６に貯蔵される。該ＣＷＭはポンプ４７でストレーナ４
８に供給される。分離された粗粒はポンプ５０でミル４
５に戻され再粉砕される。粗粒が除去されたＣＷＭはタ
ンク４９に貯蔵される。Ａ炭、Ｂ炭、Ｃ炭の３種類の石
炭を用いて第３図のプロセスでＣＷＭを製造したととる
タンク４６内のそれぞれのＣＷＭの粒径分布は第４図と
なっていた。

同じ条件で粉砕したにも拘らず石炭によって粒径分布が
異なるのはそれぞれの硬度の相異によるものである。こ
れらのＣＷＭ中には石炭粒子を高分散化するための添加
剤が最適量加えられているのでＣＷＭの流動性は高く粘
度はいずれも１０００ｃｐ程度である。ところがそれぞ
れのＣＷＭを第３図のストレーナ４８に供給して濾過す
るとＣ炭が閉塞して濾過不能となることが明らかとなっ
た。

これに対しＡ炭、Ｂ炭は閉塞を起さずス）Ｌ／−すの連
続運転が可能であった。本発明者らはストレーナの閉塞
はＣＷＭのスクリーン透過性に起因するものと考え第５
図のような試験装置を用いてＣＷＭのスクリーン透過速
度を測定した。第５図では、スクリーン５１にＣＷＭ５
７を入れたのちスクレーパ５４を回転させて、透過する
ＣＷＭ５６を回収パット５５で受は累積透過率を測定し
た。第６図に実験結果を示す。Ｃ炭ＣＷＭは透過速度が
遅く、これがストレーナ閉塞の原因であることが明らか
となった。この結果を第４図の粒径分布とを合せ考慮す
ると微粒が多いＣＷＭはど透過速度が高くなっているこ
とが分る。第４図の粒径分布を対数プロットするとほぼ
直線となるのでその傾きを粒径分布指数と定義し、これ
と透過速度との関係を第７図に示す。透過速度は第６図
の原点における接線の傾きと定義した。分布指数が小さ
いほど透過速度は高くなる。第７図にはＡ〜１、ｃ炭以
外の種々の石炭ＣＷＭのデータも追記して一゛ン おり特に分布指数ｎが０．６５以下のＣＷＭはストレー
ナ閉塞を起こさなかった。従ってストレーナ閉塞を防止
するにはｎ≦０．６５と、する必要がある。

このように高分散化された分散系では微粒子量が多いス
ラリはどスクリーン透過速度が高く、このためストレー
ナなどの濾過機による濾過効率が高くその閉塞頻度は少
くなる。

その理由を第８図のスクリーン透過モデルテ示した。Ｃ
炭ＣＷＭのように微粒子量が少いものは。

第８図（ａ）のようにもともとスクリーン透過性が高い
微粒のみがスクリーンを通過し、粗粒はスラリ−ン上に
滞留し次第に架橋構造を形成しスクリーンの目を閉塞さ
せる。一方Ａ炭ＣＷＭのように微粒子量が多いものは第
８図（ｂ）のように微粒子が流れを形成しながらスクリ
ーンを通過するため、粗粒もこの流れにのってスクリー
ンを通過する。従って透過速度が高く粗粒の架橋構造も
形成されないので閉塞は生じない。

本発明者らは以上のように微粒子がＣＷＭのス、クリー
ン透過速度を高める効果を見出しその利用Ｉゝ− ２，法を本発明によシ開示した。

また本発明は単にＣＷＭだけに応用されるものでなく２
分散粒子が変った場合でも充分に使用できるものである
。

発明の実施例　１ ストレーナの閉塞を起こしたＣ炭ＣＷＭを用いて、第２
図で示したプロセスに従いスクリーン透過性の高いＣＷ
Ｍを製造した。

第９図に供試ＣＷＭの粒径分布を示した。第９図内Ｃ炭
−１は、第２図内チューブミル２５で製造された直後の
ＣＷＭの粒径分布である。第９図内Ｃ炭−２は、第２図
内微粉砕機２７で製造された直後のＣＷＭの粒径分布を
示す。第９図内Ｃ炭−３は、第２図内温合タンク２９で
混合された直後のＣＷＭの粒径分布である。

第９図内Ｃ炭−１は、第３図で示される従来法で製造さ
れたＣＷＭと同じ粒径分布を有するもので、その粒径分
布指数は０．６６である。第９図内Ｃ炭−３は、本発明
により製造したＣＷＭで濃度はＣ炭−１と同じでその粒
径分布指数は０．４５である。第１０図に累積透過率の
時間変化を示した。

Ｃ炭−３の透過速度はＣ炭−１に比較して約３倍となる
ことがわかった。またこの場合、第２図の本発明による
プロセスにおけるストレーナは閉ｍが生じなかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば濾過時の透過性が向上し、分散系の最大
粒径の調整が容易に効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスラリの高効率濾過方法の基本釣概念
を示す系統図、第２図は本発明を高濃度石炭水スラリ製
造プロセスに応用した場合の基本的概念を示す系統図、
第３図は従来の高濃度石炭水スラリ製造プロセスの系統
図、第４図はＣＷ　Ｍ中の石炭粒子の粒径分布を示す線
図、第５図はストレーナ模擬試験装置の説明図、第６図
はＣＷＭはＣＷＭ中の石炭粒子の粒径分布を示す線図、
第１０図はＣＷＭの累積透過率と透過時間との関係を示
す線図である。 １〜２・・・タンク、３Ａ〜３Ｃ・・・ポンプ、４・・
・混合タンク、５・・・濾過機、２２・・・粗粉砕機、
２７・・・微第　４　因 −Ｂ径（ハ切 第５　口 ５１・・　スクリーン ５ｚ・・釧菅 ５３・　モーター ５４　　　スフＬ−ハ“ ５ｓ・・ロツヌハ１７ト ５６°）１芭ｃｗ閃 Ｓ”Ｌ＝　ｃＷＰ１ ＄　乙　ｌ 透過ｆｒ閏Ｃ５） 茅　７　日 粒瞳分布鞘毅（−） 第　８　固 （幻口互１＝ ｎｖ頃 茅　９　口 仁　　径　（Ｐ４ｒＸ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固体粒子を溶媒に分散させてスラリとなし、このス
   ラリに、このスラリと同質の固体粒子を含有し、かつ、
   固体粒子の重量平均径が前記スラリの固体粒子の重量平
   均径よりも小さいスラリを添加し、しかるのち、この添
   加したスラリを混合すると共に、混合されたスラリを濾
   過することを特徴とするスラリの高効率濾過方法。 ２、スラリが石炭水スラリであることを特徴とするスラ
   リの高効率濾過方法。