JPS62243687A - 固体燃料−水スラリの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は固体燃料−水スラリの製造方法に係り、特に高
石炭濃度で良動性の良い石炭−水スラリを低消費動力で
製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 近年のエネルギー事情を背景に重油やＬＮＧ等に代表さ
れる流体燃料から固体燃料である石炭への再転換が進ん
でいるが、石炭が固体であるために輸送、貯蔵、環境対
策に莫大な労費を必要とする欠点がある。このため石炭
粒子を水中に分散させてスラリ化することにより、取扱
いの容易な流体燃料・とする石炭流体化技術の開発が活
発に行われている。ボイラ燃料として直接噴霧燃焼でき
る高石炭濃度で安定な石炭−水スラリを調製するための
条件は、スラリを構成する石炭粒子を幅の広い粒度分布
に調整して充填密度を増加することにより高濃度化を計
り、また適切な界面活性剤等の添加剤を使用して石炭粒
子を水中に安定分散化することにより低粘性化を計るこ
とである。さらに燃焼時の未燃損失分をミニマム化する
ためには、スラリ中の石炭粒子の粒度が３００μｍフル
イ通過９９％以上、７４μｍフルイ通過約６０〜８５％
の細かさでなければならない。このような石炭−水スラ
リを調製するには、石炭を湿式ボールミルを用いて界面
活性剤の存在下で湿式粉砕混合して石炭の粒径分布を調
整し、水中に安定分散させる方法が最も簡単な方法であ
る。

第１図は湿式ボールミルを使用して石炭−水スラリを製
造する装置構成を示す説明図である。ボールミル３　（
またはチューブミルと呼ばれる）は基本的に水平回転円
筒からなり、内部には鋳鉄ボールが充填され、ミルが回
転することによりボールが内壁に沿って持ち上げられ、
自由落下あるいは内容物の表面を転勤流下する。このと
き石炭粒子はボール間またはボールとミル内壁間にはさ
まれ、衝撃または摩擦によって粉砕される。第１図にお
いて、粗砕された石炭Ａは、添加剤液（水Ｂ、界面活性
剤ＣおよびｐＨｆｌ！整剤Ｄ）とともに、石炭濃度が約
６０重量％以上になるように調整され、石炭バンカ１か
らフィーダ２によってボールミル３の入口に供給され、
ミル３内で石炭粒子は前述のように粉砕混合され、７４
μｍ標準フルイ通過量が約６０〜８５重量％、粘度が約
１００〜２０００ｃＰ程度のスラリか製造され、ミル３
の出口５からタンク６に排出される。なお、４は添加剤
液の管路であり、破線で図示したように添加剤液の一部
をミル出口側から添加する方法もありうる。

ボールミル３内においては、従来の５０重量％以下の濃
度に比べ、粉砕時の濃度が高いため、ミル内のスラリ粘
度が高くなり、ボールの運動が自由落下よりも転勤流下
支配、すなわち、衝撃支配から摩擦支配に変わるために
スラリの高濃度化に必要な幅の広い粒度分布が得られる
。排出したスラリはポンプ７により管路８を経て粗粒分
離器９で小量の粗粒が分離されミル３に循環される。粗
粒分離器９を通過したスラリは製品スラリＥとしてタン
ク１１に貯蔵される。

一般にボールミルの性能に影響する因子としては操作条
件としてボール充填量、ボール径、ミルの回転速度、ま
たミル構造の条件としてはミルの出口構造、ミルの寸法
比等が重要である。まず、ボールミル内のボール充填量
はミル容積の２０〜５０％が使用されるが（例えば「化
学工学便覧、化学工学協会、第１７章、第９刷、１９６
８）、連続式湿式ボールミル粉砕においては、３５〜４
５％のボール充填率が使用されるのが一般的である（例
えば、ｒＭｉｎｅｒａｌ　　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　　
Ｐｌａｎｔ　　［）ｅｓｉｇｎＪ、１２章、ＳＭＥ／Ａ
　ＩＭＥ、　　１　９７８、　ｒＰｒｏｃｅｓｓＥｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ　　　ｏｆ　　　Ｓ　ｉ　ｚｅ　　　
Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：Ｂａ１ｌ　　　ＭｉｌｌｉｎｇＪ
　、Ｌ、　Ｇ、　　Ａｕ５ｔｉｎ　　　ｅＬ　　　ａｌ
、　　ＡＩＭＥ。

１９８４）。これは、ボール充填率３５〜４５％でミル
の駆動動力がほぼ最大となり、粉砕仕事量、すなわち粉
砕容量がほぼ最大となるためである。

また使用されるボールの径については、大径粒子の粉砕
には大径ボール、小粒子の粉砕には小径ボールが通して
いるために（「化学工学便覧」既出）、与えられた原料
の粒度分布から製品粒度分布を得るに最適な各種サイズ
のボールの混合物が使用される。このようにして選定さ
れたボールは先述したようにミルの回転によって運動し
て砕料を粉砕するが、ボールミルの回転速度は一般に臨
界速度（遠心力と重力がつり合ってボールがミル壁面に
沿ってミルと一緒に回転する速度）の約６５〜８０％で
ある（「化学工学便覧」、既出）。こ　　　゛ミこで臨
界速度Ｎｃは次式で定義される。

Ｎ　ｃ　＝　４２．３　／　／１−７ｒ　ｐ　ｍここで
Ｄはミル内径（ｍ）　、ｄはボール径（ｍ）である。

一方、連続式ボールミルの構造上の重要な因子としては
ミルの出口構造がある。湿式ボールミルでは一般にオー
バーフロー型が使用される。第２図（ａ）にその概略構
造を示すが、その出口口径の決め方が重要となる。一般
に砕料を粉砕機で粉砕する場合、粒度は粉砕時間（連続
式ミルの場合は粒子のミル内滞留時間）に依存する。連
続式ミルの場合、粒子のミル内平均滞留時間τは次式で
表される。

τ＝Ｗ／Ｆ　　　（時間） ここでＷは粒子のミル内滞留！（粒子のホールドアツプ
）、Ｆはミルへの粒子供給量（粒子粉砕Ｎ）である。従
って湿式ボールミルにおいて微粉砕する場合には、出口
径Ｄｄを小さくして粒子ホールドアツプを大きくとる条
件が必要である。しかしながら、出口径Ｄｄが小さ過ぎ
るとスラリの排出が困難になり、ミ′ルが閉塞すること
になる。

一方、ミル内での粒子とボールの比率には最適値がある
。粒子が多すぎるとボール同志の衝突あるいは摩擦の際
にボールとボールの間の粒子量が多くなり、粉砕効率が
低下し、逆に粒子が少な過ぎるとボールとボールの衝突
あるいは摩擦の機会が増加し、粉砕効率が低下すると同
時にボールの摩耗が激しくなる。粒子とボールの比率を
表す指標として粒子のボール空間充填率Ｕが提案されて
いる（ｒＰｒｏｃｅｓｓ　　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　
　ｏｆ　　５ｉｚｅ　　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：　　Ｂａ
１ｌ　　ＭｉｌｌｉｎｇＪ）。

ｆｃ Ｕ　　　＝　　− ０，４Ｊ ここにｆｃは砕料充填率（ミル容積に対する砕料の見掛
容積）、Ｊはボール充填率（ミル容積に対するボールの
見掛容積）であり、ｆｃおよびＪはそれぞれ次式で書き
表される。

■門ρｂ　　（１−εｂ） ここにＷｐはミル内砕料粒子量（粒子ホールドアンプ）
、ρｐは粒子の密度、εｐは粒子層の空間率、Ｗｂはボ
ール充填重量、ρｂはボールの密度、εｂはボール充填
層の空間率で、εｐおよびεｂは０．４と定義される０
回分式ボールミルの゛乾式あるいは湿式粉砕ではＵの最
適値は約１（０，６〜１．１　）とされている。連続式
湿式ボールミルにおいては先述したように最適なボール
充填率はＪ＝３５〜４５％であり、その充填レベルがミ
ルの出口トラニオンの下端よりも高くなる場合、すなわ
ち出口径Ｄｄが大き過ぎる場合は（第１０図（ａ）参照
）、粒子のボール空間充填率はＵ＜＜１となり粉砕効率
が低下する。また出口径Ｄｄが小さ過ぎる場合は（第１
０図（ｂ）参照）、Ｕ＞１となり粉砕効率が低下する。

上記３つの条件より、通常のボール充填率Ｊ＝３５〜４
５％が使用される湿式ボールミルではミル内径りに対す
るミル出口径Ｄｄの比、すなわちＤｄ　／Ｄの値が約０
．２〜０．３が選定されるのが常識である。

以上のような連続式湿式ボールミルを設計する場合、当
然のことながらミルの寸法の決定が最も重要である。一
般にボールミルの粉砕容量が決まると、ミル径りと長さ
しの決め方が重要となる。

すなわち、本発明者らの検討によれば粉砕容量Ｑとミル
径りと長さの関係は次式で表される（特願昭５８−１８
２５１号）。

ＱＣＣＬ［）２ｊ　Ｎ２ｊｌ 従ってミル径りまたは長さしを決定すると、他方は一義
的に決まるので、この点を考慮してＬ／Ｄを決定する必
要がある。一般に石炭−水スラリやＣＯＭ　（Ｃｏａｌ
−Ｏｉｌ−Ｍｉｘｔｕｒｅｓ）を製造する場合の微粉砕
にはＬ／Ｄ＝２〜３のミルが使用されている（石炭−水
スラリについては、ｒｃｏａｌ−Ｗａｔｅｒ　　５ｌｕ
ｒｒｙ　　ａｓ　　Ｕｔｉｌｉｔｙ　　Ｂｏｉｌｅｒ　
　Ｆｕｅｌｌ、ＥＰＲＩ−Ｃ３−２２８７、Ｍａｒｃｈ
　　１９８２）ＣＯＭについては、「Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌＲｅｓｕｌｔｓ　　ｏｆ　　ＥＰＤＣ’　　ｓ　　Ｃ
ＯＭＲ＆Ｄ％　５ＴＥＰＩ　　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　
　Ｔｅ５ｔｓＪ　　Ｍａｒｃｈ　　１９７Ｂ）ｏこれは
石炭−水スラリやＣＯＭに必要蛙条件として石炭粒度が
細かいことが要求されることから、従来の一般的な発想
は、滞留時間を長くするためにミルの長さを大きくする
（すなわちＬ／Ｄ）を大にする）という考え方がとられ
ている。

以上の条件が湿式ボールミルによる従来の固体濃度が３
０〜４０容積％（石炭の湿式粉砕では石炭濃度約４０〜
５０重量％に相当）での湿式粉砕、また石炭濃度が約６
０重量％以上での湿式粉砕における最適なミル構造であ
り、最適操作条件である。そこで本発明者らは、第１図
に示す装置構成からなり、上記最適条件を満足する下記
の装置およびテスト条件で石炭−水スラリの製造試験を
実施した。

〔テスト装置および条件〕

ボールミル：φ３６０　ｘ　９００　Ｌ　（Ｌ／Ｄ＝２
．５）回転速度：臨界速度の７０％ ポール径：４０〜１７龍φ ボール充填量：Ｊ＝３５％ 出口口径比：　Ｄｄ　／Ｄ＝０．２８ 石炭ニー５１石炭Ａ（ＨＧＩ＝３６） 給炭量：６ｋｇ／ｈ 石炭濃度：６２．５％ 界面活性剤添加蚤：石炭に対し０．７重量％ｐ　Ｉ−Ｉ
調整剤９二石炭に対し０．１重量％その結果、スラリ粘
度１０００ｃＰ、７４μｍフルイ通過量７５％の石炭−
水スラリを得たが、粉砕動力原単位は約８７ＫＷｈ／を
石炭であった。

これは、電力単価を２３円／ＫＷｈとすれば、電力コス
トが２００１円／を石炭であり、原炭の単価を１５．０
００円／ｌと仮定すれば、原炭コストの約１３．３％に
相当し、粉砕動力が莫大であることがわかる。一方、界
面活性剤の単価を３００円／ｋｇとすれば、添加剤コス
トは２１００円／を石炭であり原炭コストの１４％であ
る。本テストに使用した石炭の粉砕性指数（ＨＧＩ）は
３６で最も粉砕しにくい石炭ではあるが、石炭−水スラ
リを燃料として実用化するためには、界面活性剤コスト
の低減とともに、粉砕動力の大幅な低減が重要な課題で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、高
石炭濃度でかつ流動性の良い石炭−水スラリを低消費動
力で製造する方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、固体燃料、水および添加剤からなる固体燃料
−水スラリをオーバーフロー型湿式ボールミルを用い、
固体燃料の重量割合が約６０％以上の条件で湿式粉砕し
て連続的に調製する固体燃料−水スラリの製造方法にお
いて、ミル内のボール空間容積Ｖｓｐに対するミル内ス
ラリ容積ＶｓＯ比が０．１〜１．０の条件で粉砕するこ
と（ここでボール空間容積ＶｓｐはＶｓｐ＝２／３Ｗｂ
　／Ｐｂで定義され、Ｗｂはミル内のボール重量、Ｐｂ
はボールの密度である）を特徴とするものである。さら
に典型的には、本発明は、（１）　ミル内径りに対する
出口径Ｄｄを０．４〜０．９５のオーバーフロー型ボー
ルミルを選定し、かつ（２）ミルを臨界速度の４０〜８
０％で運転し、さらに（３）ミル内径りに対する長さし
の比が２より小さいミルを選定し、ミル内のボール空間
容積に対するスラリの容積を０．１〜ｌに維持して粉砕
することにより、高濃度で低粘性の石炭−水スラリを従
来技術よりも低粉砕消費動力で製造可能にするものであ
る。

（実施例） 以下に本発明の実施例を第１図の一般的な装置構成によ
り説明する。

第１図において、ボールミル３としてミル内径りに対す
るオーバーフロー出口径Ｄｄの比、すなわちＤｄ　／Ｄ
が０．４≦Ｄｄ　／Ｄ≦０．９５、好ましくは０．５〜
０．８のものが用いられ、ミルが臨界速度の４０〜８０
％で運転される以外は従来と同様の構成および同様の操
作条件である。ミル内には例えば約７５〜４０龍以下の
ボールが約３５〜４５容積％充堪されている。またミル
へ供給される石炭の粒径は約３２〜５鶴以下に粗砕され
たものが使用される。粗砕さＡた石炭又は、バンカ１か
らフィーダ２を経てミル３に定量供給される。所定の濃
度に調整された添加剤（水Ｂ、界面活性剤Ｃおよびｐ　
Ｈ調整剤Ｄ）液は添加剤液供給管４から石炭濃度が所定
の値になるようにミル３に供給される。石炭粒子はボー
ルミル３内で効率よく粉砕混合され、石炭濃度が約６０
〜８０重量％で、粘度が約２０００ｃＰ以下の石炭−水
スラリか製造され、ミル３の出口５から連続的にタンク
６に排出される。排出したスラリはポンプ７により管路
８を通って粗粒分離器９に送られ、スラリ中に含まれる
微量の粗粒子が分離され、管路ｌＯよりミル３に戻され
る。粗粒分離器９を通過したスラリは製品スラリＥとし
て連続的にタンク１１に排出される。粗粒分離器９とし
ては、ストレーナ、湿式スクリーン、シーブベンド等ス
ラリ中の約３００〜１０００μｍ以上の粒子を分離でき
るものであればどのような形式のものでもよい。また分
離された粗粒はミル３に循環しないで別途回収、処理す
る方法もありうる。

本発明の上記実施例に基いて、下記の装置および試験条
件で石炭−水スラリ製造試験を実施した。

〔テスト装置および条件〕

ボールミル＝３６０龍ψ×９００龍Ｌ　（Ｌ／Ｄ＝２．
５）ポール径：４０〜１７論■ ボール充填率：Ｊ＝３５％ 石炭：　−５ａｓ石炭Ａ（ＨＧＩ＝３６）界面活性剤：
０．７重量％（対石炭） ｐ　Ｈ調整剤＝０．１重量％（対石炭）石炭濃度：６２
．５％ 製品スラリ粒度ニア５％く７４μｍ 粘度：１０００ｃＰ 出口開口比：　Ｄｄ　／Ｄ＝０．２８．０．６６．０．
９２（出口フランジ部交替による） 回転速度：臨界速度比３０〜７０％ 給炭量：６〜７．５　ｋｇ／　ｈ （！１１品粒度が７４μｍフルイ通過７５％になるよう
に変化） 第２図に、本発明の出口口径Ｄｄ／Ｄ＝０．６６および
０．９２のボールミルの形状を従来法のものと比較して
示す。第３図および第４図は上記試験結果をまとめたも
ので、第３図は粉砕動力原単位と臨界速度比および出口
開口比の関係を示す図、第４図は各条件での粉砕試験後
にミルを停止し、ミル内のホールドアツプ量を測定し、
ボール空間容積に対するスラリ容積の比（スラリのボー
ル空間充填率Ｕｓ　）と臨界速度比および出口口径比Ｄ
ｄ／Ｄの関係を示す図である。ここにスラリのボール空
間充填率ＵＳは次式で定義される。

ｗｂ　εｂ Ｗｓ／ρＳ ２／３Ｗｂ／ρｂ ここでＷｓはミル内入９リ重量、ρＳはスラリ密度、Ｗ
ｂはミル内ボール充填重量、ρｂはボールの密度、εｂ
はボール充填層の中間率でεｂ＝０．４と定義する。先
に定義した粒子のボール空間充填率Ｕとの関係は次式で
表される。

Ｗｓ　　ｇｐ　（１−ερ　） 従って、石炭の密度をｇｐ　＝１．４　（ｇ／ｃｎｌ）
、石炭濃度を６２．５重量％、水の密度を１．０（ｇ／
ｃａｌ）　、ｇｐ　＝０．４とすれば、ρｓ　＝１．２
２　（ｇ／−）となりＵとＵｓの関係はＵ　＝　０．９
　Ｕ　ｓとなる。

第３図において、出口開口比が従来のＤｄ／Ｄ＝　０．
２８の場合、ミルの回転速度を臨界速度の７０％から４
０％に低減することにより動力原単位が大幅に低減され
ることがわかる。この場合、第４図より明白であるよう
にスラリのボール空間充填率Ｕｓが１．７から１．２ま
で小さくなっていることがわかる。第３図においてＤｄ
／Ｄを０．２８から０．６６．０．９２と大きくするこ
とによる粉砕動力原単位の大幅低減は一層顕著である。

スラリのボール空間充填率Ｕｓも第４図に示すようにＵ
ｓ＝１．７から０．１５〜０．５の範囲に低減されてい
る。

第５図はスラリのボール空間充填率Ｕｓを臨界速度比を
パラメータとして出口開口比Ｄｄ　／Ｄに対してプロッ
トしたものであるが、出口開口比が回転速度よりもスラ
リのホールドアンプを決定する主要因子であることがわ
かる。もっとも従来の出口開口比Ｄｄ／Ｄ＜０．３では
回転速度を低減することにより、スラリのホールドアツ
プを大幅に低減できる効果があることがわかる。

第６図は従来法での粉砕動力原単位を１００とした場合
のスラリのボール空間充填率Ｕｓと動力比を示すもので
、Ｕｓの値が０．１〜１の間で動力比は従来の６０〜７
０％に低減されている。また最適なＵｓ値はＵｓ＝０．
４〜０．６であることがわかる。

先述したようにホールドアツプが小さくなれば、粒子の
ミル内滞留時間（すなわち粉砕時間）が小さくなるため
に製品粒度は粗くなるはずである。

この矛盾を解明するために、本発明者らは、ミル内径２
５０ｍφ、内容積１（ｌの小型パッチボールミル（ボー
ル充填率３５％、臨界速度比７０％）を使用し、ミル内
粒子充填量を変えて高濃度粉砕試験を実施した。第７図
はその結果を示すもので、７４ｕｍフルイ（２００ｍｅ
ｓｈ）通過量が７０％の時の粉砕能力をスラリのボール
空間充填率Ｕｓに対してプロットしたものである。本図
より明らかであるようにＵｓの値が０．１〜１の間で粉
砕能力がＵｓ≧１の場合よりも大幅に増加し、Ｕｓ　＝
０．４〜０．６間でのピーク値はＵｓ≧１のときの約２
倍以上になっていることがわかる。この結果より、連続
式ミルにおいてホールドアツプが小さくなる（粉砕時間
が短くなっている）マイナス効果よりも粉砕効率の増加
が大きく、粉砕動力原単位が大幅に低減できるものと考
えられる。また先述したように粒子のボール空間率Ｕは
Ｕ　＝　Ｏ。

９Ｕｓであり、Ｕｓの最適範囲Ｕｓ＝０．１〜１．０は
Ｕの値としてはＵ＝０．０９〜０．９となり従来の固体
濃度の低い湿式粉砕での最適値Ｕ　＝　０．６〜１゜１
とは大きく異なり、ホールドアツプが小さい方にずれて
いることが理解される。これは高石炭濃度での粉砕がミ
ル内スラリの粘度が高いために従来の衝撃粉砕支配より
も摩擦粉砕支配になっていること、さらにミル内での石
炭粒子が低濃度のときと比べ高密度になっていることに
も起因していると考えられる。このようにスラリのボー
ル空間充填率を０．１〜１．０１好まし、くは０．４〜
０．６にすることにより、従来よりもミル内の平均滞留
時間が約１７２〜１／１０になるため製造システムの制
御性が良くなることはいうまでもない０以上の検討結果
に基づき第５図、第６図、第７図には本発明の具体的実
施範囲を併せて図示した。

次に本発明の第２の実施例について第１図の一般的な装
置構成により説明する。第１図において、ボールミル３
としてミル内径りに対するオーバーフロー型出ロロ径Ｄ
ｄの比すなわちＤｄ　／Ｄが０゜４≦Ｄｄ／Ｄ≦０．９
５、ミル内径に対する長さしの比すなわちＬ／Ｄ＜２）
かつミル内部に仕切板を入れて２窒化し、それぞれ径の
異なるボールを充填するボールミルを使用し、ミルの運
転速度が臨界速度の４０〜８０％であること、また第１
図に破線で示されているように添加剤（水Ｂ、界面活性
剤ＣおよびｐＨｍ整剤１液の一部をミル出口側より第２
室に添加することを除いて従来と同様の構成である。

以下、上記の装置を通用した具体的な実施例により本発
明をさらに詳しく説明する。第８図は本発明の第２の実
施例に使用されるミルとして好適な２室型湿式ボールミ
ルの構造図、第８Ａ図はその正面断面図である。ミルの
主要寸法は内径６５〇−鳳、長さ１２５０ｍ霞（Ｌ／Ｄ
＝１．９）で、スリット孔を有する仕切板１２で２室に
分割されており、入口側の第１室には大径ボール、出口
側の第２室には小径ボールが充填されている。ミル出口
部オーバーフロートラニオン１３の径はミル内径と同一
となっており、主軸受１４で支持されている。実際の出
口口径は出ロスリフト板１５のスクリーン部１６の径Ｄ
ｄ＝３９０龍であり（Ｄｄ／Ｄ＝０．６）、出口スリッ
ト板１５の取付位置は矢印１７で示されている。また出
口開口比Ｄｄ　／Ｄはスクリーン部の径Ｄｄの異なる出
口スリット板に交替することにより任意に変更できるも
のである。本発明者らは、第８図に示した湿式ボールミ
ル採用による効果を確認するために第１図に示した装置
構成と同様な設備を用いて下記の条件で石炭−水スラリ
の製造試験を実施した。

〔テスト装置および条件〕

ボールミル：２室型、６５０諷■φＸ１２５０鰭Ｌ（Ｌ
／Ｄ＝１．９） ボール径＝５０１■以下 ボール充填率：３５％ 石炭ニー１０鰭石炭Ａ（ＨＧＩ＝３６）界面活性剤：０
．５重量％（対石炭） ｐＨ１整剤：０．１重量％（対石炭） ミル回転速度：臨界速度比の７０％ 出ロ開ロ比二０．６ 以上の条件で粉砕１１（給炭量）と石炭濃度を変えて粉
砕した結果、スラリ粘度が約１０００ｃＰ、７４μｍフ
ルイ通過量が７５％になる条件は粉砕量６０ｋｇ／ｈ、
石炭濃度６３重量％であった。またこの時の粉砕動力原
単位は約４７ＫＷｈ／ｌであった。

このように本発明によれば同一スラリ粘度および粒度の
スラリを製造する場合、従来よりも０．５％濃度の高い
石炭濃度６３％のスラリを粉砕消費動力を８７ＫＷｈ／
ｌから４７ＫＷｈ／ｌに低減しく約５４％に低減）、ま
た界面活性剤の使用量を０．７％から０．５％に低減す
ることが可能である。

これは、（ｉ）前述したようにミル内スラリのボール容
積充填率ＵｓをＵｓ＝０．４〜０．６に維持するように
ミル出口開口比Ｄｄ／ＤをＤｄ／Ｄ＝０゜６にしたこと
、（ｉｉ　）　　ミル内径りに対する長さＬの比Ｌ／Ｄ
をＬ／Ｄ＝１．９にしたこと、さらに（ｉｉｉ　）ボー
ルミルを２窒化して入口側の第１室に大径ボール、出口
側の第２室に小径ボールを充填し、かつ添加剤液を入口
側と出口側の２回に分けて添加する方式を採用したこと
の効果によると考えられる。第（ｉｉ　）項のＬ／Ｄの
値については、前述したように従来、微粉砕には粒子の
ミル内滞留時間（粉砕時間）を長くするためにミルの長
さを大きくする（Ｌ／Ｄを大にする）という考え方がと
られていた。しかしながら本発明者らの検討によれば、
Ｌ／Ｄ＞２．１〜３以上の長さミルは、Ｌ／Ｄ＜２の短
いミルと比較して、粒子のミル内平均滞留時間が同じで
も、ミル内の流れが押出し流れに近いために各粒子の滞
留時間は比較的に平均滞留時間に近く粉砕される時間が
各粒子ともほぼ同一である。これに対して長さの短いミ
ル（Ｌ／Ｄく２）は、Ｌ／Ｄ＞２．１〜３ミルと平均滞
留時間が同一でも、ミル内は完全混合に近い、すなわち
平均滞留時間よりも滞留時間の長い粒子も存在するし、
短い粒子も存在する。このために粉砕によって生ずる粒
径分布はスラリの高濃度化に必要なより幅の広い粒径分
布となる。

また、第９図は、（ａ’）Ｌ／Ｄ＞２）Ｄｄ／Ｄ＝０．
４、Ｊ＝４０％の場合と、（ｂ）Ｌ／Ｄ＜２）Ｄｄ／Ｄ
＝０．１４、Ｊ＝４０％の場合についてのスラリレベル
を示したものであるが、ミル出口開口比Ｄｄ／Ｄにより
ミル出口部のスラリの充填レベル（境界条件）が決まり
、入口部に向かってそのレベルが大きくなるため、Ｄｄ
／Ｄを同一にしてもＬ／Ｄが小さいミルの方がスラリホ
ールドアツプを小さく維持することが可能である。換言
すれば、スラリホールドアツプを同一に維持するための
条件としてＬ／Ｄが小さい方がＤｄ　／Ｄを小さく、す
なわち出口口径Ｄｄを小さくとれ、出口トラニオン部の
軸受が小さく設計できるため設備コストが安くなる。も
っとも第８図における実施例においては、いかなる性状
の石炭−水スラリの製造できるように出口開口比を可変
型としているので、ここでの比較にはならぬことはいう
までもない。

さらに上述の第（ｉｉｉ　）項の２室型２段添加方式の
採用がミルの粉砕消費動力および界面活性剤使用量の低
減に寄与していると考えられる。またＤｄ／Ｄを大きく
することにより滞留時間が小さくなるためミル内で界面
活性剤の破壊が少なくなり界面活性剤の使用量が低減さ
れることも考えられる。

以上のように本発明の実施例によれば、約６０重量％以
上の石炭濃度で湿式ボールミル粉砕により石炭−水スラ
リを調製する場合の粉砕消費動力を従来の約５４〜７０
％に低減でき、界面活性剤の使用量を約３０％低減し、
従来よりも高濃度のスラリを製造可能である。換言すれ
ば、石炭−水スラリの製造容量が決まるとボールミルは
従来よりも小さく設計できることである。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、湿式オーバーフロー型ボールミ
ルを使用して固体燃料の重量割合が約６０％以上で、か
つ前述のＵｓｐに対するＶｓ比が０゜１〜１．０の条件
で固体燃料を粉砕することにより、直接噴霧燃焼用とし
て好適な低粘度の高濃度石炭−水スラリを効率よく、す
なわち動力原単位を大幅に低減して製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いる高濃度石炭−水スラリ製造装
置の系統図、第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は本発明の
実施例のミル出口開口比と従来ミルの出口開口比を示す
説明図、第３図は動力原単位と臨界速度比および出口開
口比の関係を示す説明図、第４図および第５図はスラリ
のボール空間充填率と臨界速度比および出口開口比の関
係を示す説明図、第６図はスラリのボール空間充填率と
ミルの消費動力比の関係を示す説明図、第７図はスラリ
のボール空間充填率と粉砕能力の関係を示す説明図、第
８図および第８Ａ図は本発明の実施例として好適なボー
ルミルの側面図およびその出口スリット板の平面図、第
９図（ａ）、（ｂ）は出口開口比が同一でＬ／Ｄが異な
る場合の充填レベルの相異を示す説明図、第１θ図（ａ
）、（ｂ）はオーバーフロー型湿式ボールミル内のボー
ルの充填率とミル出口口径とミル内スラリの充填レベル
の相対関係を示す説明図である。 １・・・バンカ、２・・・フィーダ、３・・・ボールミ
ル、４・・・添加剤給液管部、５・・・トラニオン出口
、６・・・タンク、７・・・ポンプ、８・・・管部、９
・・・粗粒分離器、１０・・・管部、１１・・・タンク
、Ａ・・・石炭、Ｂ・・・水、Ｃ・・・界面活性剤、Ｄ
・・・ｐＨ調整剤、Ｅ・・・製品スラリ。 代理人　弁理士　　川　北　武　長 Ｂ：水 曙５界１１１Ｊミ１０コ（ｌｌｌｏ） ８０開口比Ｄｄ／Ｑ（−） ホ゛−ル空間に対するスラリ吉積比Ｕｓ（→第８図　　
　　第８Ａ図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体燃料、水および添加剤からなる固体燃料−水
   スラリをオーバーフロー型湿式ボールミルを用い、固体
   燃料の重量割合が約６０％以上の条件で湿式粉砕して連
   続的に調製する固体燃料−水スラリの製造方法において
   、ミル内のボール空間容積Ｖｓｐに対するミル内スラリ
   容積Ｖｓの比が０．１〜１．０の条件で粉砕すること（
   ここでボール空間容積ＶｓｐはＶｓｐ＝２／３Ｗｂ／Ｐ
   ｂで定義され、Ｗｂはミル内のボール重量、Ｐｂはボー
   ルの密度である）を特徴とする固体燃料−水スラリの製
   造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、湿式ボールミル
   内径に対するミル出口径の比が０．４〜０．９５である
   ことを特徴とする固体燃料−水スラリの製造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、ミ
   ルの回転速度を臨界速度Ｎｃの４０〜８０％で運転する
   こと（ここで臨界速度Ｎｃ（ｒｐｍ）は、Ｎｃ＝４２．
   ３／√（Ｄ−ｄ）で定義され、ミル内径Ｄおよびボール
   径ｄの単位は（ｍ）で表される）を特徴とする固体燃料
   −水スラリの製造方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   おいて、ミル内径に対するミル長さの比が２以下である
   ことを特徴とする固体燃料−水スラリの製造方法。
5. （５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
   おいて、ミルが多室型の構造を有することを特徴とする
   固体燃料−水スラリの製造方法。