KR900005100B1

KR900005100B1 - 고체연료-물슬러리 혼합물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR900005100B1
Application number: KR1019870015002A
Authority: KR
Inventors: 무리히꼬 사와다; 다까시 혼고오; 아끼라 오오나까; 고오지 오구라; 히로스케 요시무라
Original assignee: 우베고오산 가부시기가이샤; 시미즈 야스오
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1987-12-26
Publication date: 1990-07-19
Also published as: CN1021343C; AU612127B2; AU8305287A; CN87108310A; KR880007699A

Abstract

내용 없음.

Description

고체연료-물슬러리 혼합물 및 그 제조방법

제1도는 본 발명의 고체연료-물슬러리의 제조용 계통도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 50 : 혼합용기 2, 7, 43, 44 : 펌프

3, 8, 51 : 유량계 4, 9 : 정량공급기

5, 10 : 파쇄기 6, 11 : 습식분쇄기

12 : 슬러리탱크 13, 14 : 호퍼

본 발명은 고체연료-물슬러리의 혼합물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 고체연료를 고함량으로 함유하고 저점도이며, 수송, 저장, 취급이 용이한 고체연료-물슬러리 혼합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 석탄, 석유코우크스등의 고체연료가 석유대신에 에너지원으로서 다시 주목받고 있다. 그러나, 고체연료는 석유등의 액체연료와 비교해서 수송 및 저장이 어려운 결점이 있다. 또한 고체연료를 취급하는 작업능률이 높지않다.

이들 결점을 개선하기 위해서, 미세하게 분쇄된 고체연료를 물중에 분산시켜 얻을 수 있는 고체연료-물슬러리가 최근에 개발되었다. 그러나 이 고체연료-물슬러리는 아직도, 슬러리중의 고체연료함량이 얻어진 슬러리의 점도를 현저하게 증가시키게 한다. 증가된 점도를 갖는 이 고체연료-물슬러리는 유동성이 불충분하여 파이프를 통한 취급 및 수송을 어렵게 한다. 고체연료-물슬러리의 점도 감소는 슬러리중의 고체연료 함유량을 낮게 함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 이러한 감소된 고체연료함유량을 갖는 고체연료-물슬러리는 수송효율이 낮다. 감소된 고체연료함량을 갖는 슬러리의 또다른 결점은 연료나 가스화 원료로서 사용하기 위해 사전에 탈수처리를 행하여만 한다.

상기 결점을 해결하기 위해서, 분산제의 첨가 또는 입경분포의 조정등의 여러 가지 방법이 제안되었다.

그러나, 공지방법에 따라 점도를 감소시킨 고함량의 고체연료를 갖는 고체연료-물슬러리는 탱크로리(즉, 탱크 트럭) 또는 탱커로 수송하는 동안 또는 장기간의 저장에 있어 고체연료입자들의 침강이 발생하기 쉽다. 또한 침강된 입자들은 탈수하에서 압밀화되어 고화된 물질을 형성하므로, 고체연료-물슬러리로서 사용하기 위해서 고화물질을 재분산하는 것은 대단히 어렵다. 따라서, 고체연료-물슬러리를 안정화하기 위한 보다 개선된 점이 요구된다.

또한, 입경분포의 조정에 근거한 공지방법에 있어서도 다른 결점이 관측된다. 보다 상세히는, 기하표준편차(

g)를 증가시키는 입경분포의 조정에 의해서 낮은 점도를 나타내는 고함량의 고체연료의 고체연료-물슬러리를 얻을 수 있다고 일본국 특허공개공보 소 59(1984)-15486에 기재되어있다. 이 방법에서, 입경분포의 범위를 확장하므로써 기하표준편차의 증가를 달성할 수 있다. 입경분포범위의 확장은 거친입자의 함량 및/또는 매우 미세한 입자의 함량을 증가시킴으로써 달성된다. 거친 입자들의 함량의 증가는 저장 및 수송시 슬러리의 안정성이 저하되며, 또한 스프레이시 버어너의 막힘 및 연소시 미연소입자들의 증가등의 바람직하지 않은 문제들이 발생한다. 또한, 많은 분쇄에너지를 사용하지 않고 매우 미세한 입자를 증가시키는 것은 실제로는 비교적 어렵다. 더구나, 매우 미세한 입자의 함량의 증가는 반드시 특정한 표면적의 현저한 증가를 일으키므로 다량의 분산제가 요구된다.

본 발명의 목적은 고체연료입자를 고농도로 함유하며, 낮은 점도를 나타내는 고체연료-물슬러리 혼합물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 슬러리를 엄격한 조건하에서 장기간 저장 또는 수송하는 경우 압밀화된 침강물질이 없고, 고체연료입자들이 슬러리중에 잘 분산되어 있도록 안정화된 낮은 점도를 나타내며, 고체연료입자를 고농도로 함유하는 고체연료-물슬러리 혼합물에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기와 같이 개선된 고체연료-물슬러리 혼합물의 유리한 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 석탄 및/또는 석유코우크스의 고체연료입자를 50~80중량%로 함유하며, 이 입자들의 기하평균직경(Dp 50)이 74

이하이고, 입경분포가, 대수정규분포에 있어서 상한 기하평균편차(

g+)와 하한기한 평균편차(

g-)와의 산술평균치가 6~12범위내에 있고, 그 비(σg+σg-)가 0.6 이하가 되도록 조정되는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물을 제공한다.

본 발명에서 사용된 "기하평균직경과 기하표준편차"의 각 용어는 입자크기 및 그 분포를 규정하기 위해 일반적으로 사용되는 용어이다. 보다 상세하게는, 이들 용어는 대수 정규분포에서의 직경과 적산통과 중량 백분율을 사용하여 다음 방법으로 정의한다.

기하평균직경(Dp 50):적산통과 중량백분율이 50%에 상댕하는 직경

상한기하평균편차(

g+):적산통과중량백분율이 84.13%에 상당하는 직경(Dp+

)과 기하평균 직경과의 비, 즉 Dp+

/Dp 50

하한기하표준편차(

g-):기하평균직경(Dp 50)과 적산통과중량 백분율이 15.87%에 상당하는 직경과의 비

즉 Dp 50/Dp-

:

기하표준편차(

g):상한 기하표준편차(

g+)와 하한기하표준편차(

g-)의 산술평균치(대수정규분포에 있어서), 즉

; 상기 고체연료-물슬러리 혼합물은 다음 공정으로 구성되는 방법에 의해 유리하게 제조할 수 있다: 기하평균직경이 약 20mm 이하인 석탄 또는 석유코우크스의 거친입자들로 이루어지는 고체연료를, 물 또는 수용액 첨가제와 함께 습식분쇄하여 기하평균직경(Dp 50¹)이 30~149

인 고체연료 입자를 갖는 고체연료-물슬러리를 제조하는 제1공정; 상술한 석탄 또는 석유코우크스의 거친입자와, 물 또는 수용액 첨가제를, 제1공정에서 제조한 고체연료-물슬러리에 혼합하고, 이 결과의 혼합물을 로드밀로 습식분쇄하여, 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50¹)과의 비 Rs(Dp 50¹/Dp 50²)가 0.8~4이고, Rw[F₁/F₂, 여기서 F₁은 제1공정에 공급되는 고체연료의 공급속도(중량)를 의미하며, F₂는 제2공정에 공급되는 거친 고체 연료입자의 공급속도(중량)를 의미한다]가 0.4~2.5이고, Rs/Rw의 비가 1~3인 고체연료-물슬러리를 제조하는 제2공정으로 이루어지는 고체연료-물슬러리 혼합물의 제조방법.

본 발명은 또한, 석유 및/또는 석유코우크스의 고체연료입자 50~80중량부를 함유하는, 고체연료-물슬러리 100중량부; 천연고무, 천연고무의 변성품, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 카르복실메틸 셀룰로오스 및 히드록시에틸 셀룰로오스로부터 선택한 적어도 하나의 수용성 폴리머 1~20중량%와, 벤토나이트, 애터펄자이트, 세피얼라이트 및 온석면계 석면으로부터 선택한 적어도 하나의 미립자상 무기물질 80~99중량%로 이루어지는 안정화제(즉, 안정화 혼합물) 0.01~0.5중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물을 제공한다.

본 발명에서 사용된 고체연료는 석탄 및/또는 석유코우크스이다. 석탄 및 석유코우크스에 대하여 특정한 제한은 없고 통상 사용되는 석탄 및 석유코우크스를 사용할 수 있다. 회분을 약 6중량% 이하로 함유하는 석탄을 사용하는 것이 바람직하다. 회분을 약 10중량% 함유하는 석탄도, 회분함량을 약 6중량% 이하로 감소시키는 중액선탄법(重液選炭法) 등의 탈회(脫灰) 처리를 행한후 사용할 수 있다. 석유코우크스는 석유정제공정에서 부산물로서 얻어지는 석유코우크스가 이용되며, 회분을 0.1~1중량% 함유한다.

본 발명의 고체연료-물슬러리 혼합물은 고체연료입자를 50~80중량%, 바람직하게는 65~75중량%를 함유한다. 이 입자의 기하평균직경(Dp 50)은 74

이하, 바람직하게는 20~53

이다. 기하평균직경이 74

이상인 경우에는, 거친입자들의 함량이 증가되어 슬러리의 사용할 때 작업에 있어서 각종 문제들이 발생한다. 기하평균직경이 너무 작으면, 매우 미세한 입자의 함량이 증가한다. 이것은 매우 미세한 입자의 증가된 양으로 함유하는 고체연료를 제조하는 제조효율의 관점에서 볼때 불리한 결점이다. 더욱이, 다량의 매우 미세한 입자를 함유하는 고체연료를 분산시키기 위해서 다량의 분산제가 요구된다.

본 발명의 슬러리에 사용되는 고체연료에 있어서, 대수정규 분포에서 상한 기하평균편차(

g+)와 하한기하평균편차(

g-)의 산술평균치가 6~12범위에 있게하고 그 비(

g+/

g-)가 0.6 이하, 바람직하게는 0.4 이하가 되도록 입경분포를 조정한다. 이러한 방법으로 입경분포를 조정함으로써, 감소된 점도치를 나타내며 고체연료를 증가된 양으로 함유하는 고체연료-물슬러리를 제조할 수 있다. 비(

g+/

g-)가 0.6 이상인 상태하에서 거친 입자의 함량을 감소시키려면, 기하평균직경(Dp 50)을 증가시킬 필요가 있다. 이것은 고체연료를 고농도로 함유하며 저점도치를 나타내는 고체연료-물슬러리의 공업적 생산을 어렵게 만든다.

본 발명에 따라서 조정된 입경분포를 갖는 고체연료-물슬러리 혼합물은 다음 공정으로 이루어지는 방법에 의해서 유리하게 제조할 수 있다.

(1) 제1공정

기하평균직경이 약 20mm 이하인 석탄 또는 석유코우크스의 거친 입자들로 구성되는 고체연료를 물 또는 수용액 첨가제와 습식분쇄하여 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50¹)이 30~149

, 바람직하게는 44~149

인 고체연료-물슬러리를 제조한다. 얻어진 슬러리중의 고체연료입자의 함량은 바람직하게는 30~80중량%, 보다 바람직하게는 50~70중량%이다. 습식분쇄기로는 보올밀, 튜우브밀 또는 마멸분쇄기등의 공지밀을 사용할 수 있다. 첨가제의 예로서는 상술한 분산제, 안정화제 및 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄등의 PH 조절제를 들 수 있다.

(2) 제2공정

제1공정에서 제조한 고체연료-물슬러리를 상술한 석탄 또는 석유코우크스의 거친입자와, 물 또는 수용액 첨가제와 혼합하고, 이 혼합물을 공지의 밀, 바람직하게는 로드밀을 사용하여 습식분쇄하여, 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50²)이 74

이하, 바람직하게는 20~53

이고 제1공정에서 얻은 고체연료-물슬러리의 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50¹)과의 비 Rs(Dp 50¹/Dp 50²)가 0.8~4, 바람직하게는 0.8~3의 범위에 있는 고체연료-물슬러리를 제조한다.

상술한 바와 같이, 목적하는 고체연료-물슬러리를 로드밀을 사용한 분쇄공정에 의해 비교적 단시간에 용이하게 제조할 수 있기 때문에 제2공정에서 로드밀이 분쇄공정에 유리하게 사용된다.

상술한 방법에서, Rw(F₁/F₂, 여기서 F₁은 제1공정에 공급되는 거친 고체연료의 공급속도(중량)을 의미하고, F₂는 제2공정에 직접공급되는 거친 고체연료입자의 공급속도(중량)을 의미한다)는 바람직하게는 0.4~2.4, 보다 바람직하게는 0.6~1.6의 범위이다. 또한 Rs/Rw의 비는 바람직하게는 1~3이다. 또, 제2공정에서 얻은 고체연료-물슬러리중에 함유된 고체연료입자는 대수정규분포에서 기하표준편차(

g)가 바람직하게는 3.5~12, 보다 바람직하게는 6~12의 범위를 갖는 것이 좋다.

두 개의 분쇄 공정으로 이루어지는 상기 방법을 제1도에 도시한 계통도를 인용하여 이하에 보다 상세히 설명한다.

[제1공정]

물과, 분산제 및/또는 PH 조절제등의 첨가제를 선택적으로 선(15)를 통해 혼합용기(1)에 공급하고, 선(16), 펌프(2), 선(17), 유량계(3) 및 선(18)을 통해 습식분쇄기(6)에 공급한다. 거친 고체연료입자는 선(19), 호퍼(13), 선(20), 정량공급기(4), 선(21), 파쇄기(5)(필요하다면, 공급되는 입자를 분쇄하기 위해 선택적으로 설치할 수 있다) 및 선(22)를 통해 습식분쇄기(6)에 공급된다. 습식분쇄기(6)에 공급되는 물과 고체연료입자의 양을 조절하여 고체입자함량이 30~80중량%인 고체연료-물슬러리를 제조한다.

습식분쇄기(6)에서, 고체연료입자와 물(선택적으로 첨가제와 함께)을 혼합하고 동시에 분쇄하여 기하평균직경이 30~149

인 분쇄된 입자를 함유하는 고체연료-물슬러리를 제조한다. 고체연료-물슬러리의 일부를 선(23), 펌프(7), 선(24) 및 선(25)를 통해 습식분쇄기(6)에 순환시킬 수 있다.

[제2공정]

제1공정에서 제조한 고체연료-물슬러리를 선(23), 펌프(7), 선(24), 선(26), 유량체(8) 및 선(27)을 통해서 로드밀등의 분쇄기(11)에 공급한다. 고체연료입자는 선(28), 호퍼(14), 선(29), 정량공급기(9), 선(30), 파쇄기(10)(여기서 연료입자를 파쇄한다) 및 선(31)을 통해 분쇄기(11)에 공급된다. 물 및, 상술한 제(劑) 등의 선택적인 첨가제를 선(38)을 통해 혼합용기(50)에 공급하고 선(39), 펌프(44), 선(40), 유량계(51) 및 선(41)을 통해 분쇄기(11)에 보낸다. 분쇄기(11)에서, 미세분쇄공정을 행하여 목적하는 입경분포를 갖는 고체연료-물슬러리를 제조한다.

분쇄기(11)에서 제조한 고체연료-물슬러리를 선(32)를 통해 슬러리탱크(12)내로 도입하고 선(33), 펌프(43), 선(34) 및 선(35)를 통해 꺼낸다. 필요한 경우에는, 배출슬러리에 안정화제를 첨가할 수 있다. 고체연료-물슬러리의 일부를 선(36)를 통해 분쇄기(11)에, 및/또는 선(37)을 통해 습식분쇄기(6)에 순환시킬 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명의 고체연료-물 혼합물은 고체연료 농도의 증가에 의한 점도의 증가를 억제하기 위해서 분산제등의 적당한 첨가제를 함유할 수 있다. 분산제로서는 공지의 분산제를 사용할 수 있다. 분산제의 예로서는 나프탈렌술폰산과 그염, 석유술폰산과 그염, 리그닌술폰산과 그염, 이들의 알데히드 축합물; 폴리옥시에틸렌 알킬에테르황산 에스테르와 그염; 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르 황산 에스테르와 그염; 폴리글리세롤 황산염; 멜라민수지 술폰산과 그염; 석탄추출물 술폰산과 그염을 들 수 있다. 분산제는 고체연료-물슬러리 100중량부에 대하여 0.01~3중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 분산제는 슬러리 제조공정의 어느 단계에서도 고체연료-물슬러리에 혼합할 수 있다. 다른 방법으로, 분산제를 미리 제조한 고체연료-물슬러리에 첨가할 수 있다. 본 발명의 고체연료-물 혼합물은 PH 조절제등의 적당한 첨가제를 역시 함유할 수 있다. PH 조절제로서는 공지의 PH 조절제를 사용할 수 있다. PH 조절제의 예로는 수산화나타륨, 수산화칼륨 및 수산화암모늄을 들 수 있다.

본 발명의 고체연료-물슬러리 혼합물은 약 800mpa.s 이하의 낮은 점도를 나타내며(이 점도의 측정은 이후에 설명한다), 고체연료를 70중량% 이상 함유한다.

본 발명의 고체연료-물슬러리 혼합물은 석탄 및/또는 석유코우크스의 고체연료입자 50~80중량부를 함유하는, 고체연료-물슬러리 100중량부, 천연고무, 천연고무의 변성품, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 카르복실메틸 셀룰로오스 및 히드록시 에틸 셀룰로오스로 이루어지는 군으로부터 선택한 적어도 하나의 수용성 폴리머 1~20중량%와, 벤토나이트, 애터펄자이트, 세피얼라이트 및 온석면계 석면으로 이루어지는 군으로부터 선택한 적어도 하나의 무기물질의 미세한 입자 80~99중량%, 바람직하게는 90~99중량%로 구성되는 안정화제 0.01~0.5중량부, 바람직하게는 0.02~0.3중량부로 이루어지는 슬러리 혼합물이다.

특정유기물질과 특정무기물질의 화합으로 이루어지는 상기 안정화제를 함유하는 고체연료-물슬러리 혼합물은 슬러리 혼합물의 저장 또는 수송시보다 개선된 안정성을 나타낸다.

상기 수용성 폴리머에서, 천연고무는 구아고무, 크산탄고무 로우커스트 콩고무, 카라야고무, 알긴산 나트륨 또는 상기 천연고무의 변성물이 바람직하다.

안정화제는 슬러리 혼합물을 안정화시키기 위해 상기 규정한 입경분포를 갖지 않는 고체연료 슬러리 혼합물에 첨가할 수 있다.

아래 실시예에 의해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 아래 실시예에서 사용된 고체연료-물슬러리의 점도측정방법과, 고체연료입자의 입경분포 측정방법을 아래에 설명한다.

(1) 고체연료입자의 입경분포 측정방법

이 측정은 일본국 시마즈 세이사꾸쇼(주)에서 제조한 원심분리 입경분석기를 사용하여 표준체와 결합하여 행하였다.

(2) 고체연료-물슬러리의 점도측정방법

슬러리를 제조한 직후, Brookfield 회전 점도계(일본국 토오쿄오 케이키주식회사 제조, NO.3 로우터 사용)를 사용하여 점도측정을 행하였다. 측정은 27℃, 회전속도 12r.p.m으로 행하였고, 측정시작 1분 후의 측정치를 관측하였다.

[실시예 1]

제1공정에서 습식분쇄기로서 보올밀을 사용하여 제1도의 계통도에 따라 고체연료-물슬러리를 제조하였다.

선(22)를 통해 고체연료(기하평균직경이 약 8mm인 거칠게 분쇄된 석탄)와, 선(18)을 통해 수성분산제(

-나프탈렌술폰산 나트퓸의 포르말린 축합물을 함유하는 물)를 연속적으로 보올밀(6)에 공급하였다. 보올밀(6)에서, 분쇄된 석탄을 분산제 용액중에서 분쇄시켜 기하평균직경(Dp 50¹)이 53.4

인 고체입자를 함유하는 고체연료-물슬러리를 제조하였다.

이 고체연료-물슬러리를 제1공정의 선(27)을 통해 로드밀(11)에 연속적으로 공급하였다. 동시에, 거칠게 분쇄한 석탄의 다른 일부분과, 분산제용액의 다른 일부분을 각각 선(31)과 (41)을 통해서 로드밀(11)에 공급하였다. 로드밀(11)에서, 공급한 고체연료를 미세하게 분쇄하여 표 1에 나타낸 특성치를 갖는 고체연료-물슬러리를 제조하였다. 제조한 슬러리를 선(35)를 통해 연속적으로 꺼내었다.

[비교예 1 및 2]

분쇄조건을 변화시킨 것 이외에는 동일한 장치를 사용하여 실시예 1을 반복하여 본 발명의 범위를 벗어난 표 1에 나타낸 입자직경분포치를 갖는 고체입자를 함유하는 고체연료-물슬러리를 제조하였다. 얻어진 슬러리의 특성치를 역시 표 1에 나타낸다.

[표 1]

<주>

"Q":로드밀에 공급되어지는 물질(분쇄되는)의 속도(분쇄기의 유효면적당 공급물질의 중량)

"Rw":F₁/F₂, 즉, 제1공정에 공급되는 거칠게 분쇄된 고체연료의 중량/제2공정에 공급되는 거칠게 분쇄된 고체연료의 중량

"Rs":Dp 50¹/Dp 50², 즉, 제1공정에서 제조된 고체연료-물슬러리 중의 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50¹)/제2공정에서 제조된 고체연료-물슬러리중의 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50²)

표 1에 나타낸 결과로부터 명백한 바와같이, 입자직경 분포치가 본 발명의 범위밖에 있는 고체연료입자를 함유하는 고체연료-물슬러리와 비교하여, 특정하게 규정한 범위내의 입자직경분포치를 갖도록 제조된 고체 연료입자를 함유하는 고체연료-물슬러리는 대단히 낮은 점도치를 나타낸다.

[실시예 2]

아래에 나타낸 성분 및 특성을 갖는 탈회처리한 석탄을 보올밀로 습식분쇄하고 상기 No.50체로 걸러 분류하여 다른 크기를 갖는 각종시료를 얻었다. 얻어진 시료의 기하평균직경(Dp 50), (Dp+

) 및 (Dp-

)를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

시료 A 64중량부, 시료 C 28중량부 및 시료 D 8중량부를 균일하게 혼합하여 표 3에 나타낸 기하평균직경 및 입경분포를 갖는 석탄입자 혼합물을 제조하였다.

이 석탄입자혼합물 70중량부, 물 29.5중량부 및 분산제(

-나프탈렌술폰산, 나트륨염의 포름알데히드축합물) 0.5중량부를 실온에서 혼합용기에 넣고 수동으로 교반하였다. 이와 같이 해서 얻은 혼합물을 라보디스퍼(일본, 토쿠슈 키코 고오교오사 제조)를 사용하여 3000rpm의 회전속도를 3분간 교반하여 연료체입자를 70중량%로 갖는 고체연료-물슬러리를 제조하였다. 측정한 점도를 표 3에 나타낸다.

[실시예 3]

석탄입자 혼합물을 시료 B 72중량부, 시료 C 21중량부 및 시료 D 7중량부로 혼합하여 제조하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고체연료-물슬러리를 제조하였다. 얻어진 고체연료-물슬러리의 기하평균직경과 입경분포를 표 3에 나타낸다. 측정한 점도를 역시 표 3에 나타낸다.

[비교예 3 및 4]

본 발명의 범위밖의 기하평균직경 및 입경분포를 갖는 석탄입자를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 고체연료-물슬러리를 제조하였다. 얻어진 고체연료-물슬러리의 기하평균직경과 입경분포를 표 3에 나타낸다. 측정한 점도 역시 표 3에 나타낸다.

[표 3]

<주>:산술평균은 상한 기하표준편차(

g+)와 하한기하 표준편차(

g-)의 산술평균치이다. 즉,

이고; 비는

g-에 대한

g+의 비 즉,

g+/

g-이며; 기하평균직경은 Dp 50(

)이다.

[실시예 4~6]

아래 성분을 갖는 탈회처리한 석탄으로부터 석유입자 혼합물을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 행하여 실시예 2의 것들과 같은 기하평균직경 및 입경분포를 갖는 석탄입자 혼합물을 제조하였다.

석탄입자혼합물, 물, 분산제(

-나프탈렌술폰산, 나트륨염의 포름알데히드 축합물) 및 PH 조절제(수산화암모늄)를 실온에서 혼합용기에 넣고 수동으로 교반하였다. 분산제는 고체연료-물슬러리 100중량부에 대하여 0.5중량부로 사용된다. 얻어진 혼합물을 라보 디스퍼를 사용하여 회전속도 3000rpm으로 3분간 교반하여 연료입자 70중량%, 점도 800mpa·S 및 PH 0.8인 1차 고체연료-물슬러리를 제조하였다.

이 1차 고체연료-물슬러리에 안정화제를 첨가하고, 수동으로 교반하였다. 계속해서, 슬러리를 상기 라보디스퍼를 사용하여 3000rpm으로 3분간 교반하여 점도가 약 1000mpa·S인 고체연료-물슬러리를 제조하였다.

[비교예 5~10]

단일화합물(비교예 5~9) 또는 본 발명의 범위밖의 조성을 갖는 혼합물(비교예 10)을 안정화제 대신에 사용하는 것 이외에는 실시예 4를 반복하여 점도가 약 1000mpa·S인 고체연료-물슬러리를 얻었다.

[저장안정성 및 수송안정성의 평가]

실시예 4~6 및 비교예 5~10에서 얻은 고체연료-물슬러리를 다음 방법으로 저장안정성 및 수송안정성을 평가하였다.

[저장안정성의 측정방법]

고체연료-물슬러리를 100ml 유리샘플관에 넣고, 7일간 방치하였다. 7일간의 저장후, 유리봉을 슬러리에 주입하여 연료입자가 밑바닥에 침강되었는지 또는 압밀화된 입자가 밑바닥에 형성되었는지를 조사하였다. 이 결과를 아래 방법으로 표시한다.

AA:침강입자도 압밀화된 입자도 관측되지 않음

BB:침강입자는 관측되었으나 입밀화된 입자는 형성되지 않았음

CC:압밀화된 입자가 형성됨

[수송안정성의 측정방법]

고체연료-물슬러리를 100ml 유리샘플관에 넣고, 5시간 동안 수진동(진폭:40mm, 주파수:90mm^-1)을 행하였다. 진동종료후, 유리봉을 슬러리에 주입하여 연료입자가 밑바닥에 침강되었는지 또는 압밀화된 입자가 밑바닥에 형성되었는지를 조사하였다. 이 결과를 아래 방법으로 표시한다.

aa:침강입자도 압밀화된 입자도 관측되지 않음

bb:침강입자는 관측되었으나 압밀화된 입자는 형성되지 않음

cc:압밀화된 입자가 형성됨

이 결과를 표 4에 나타낸다.

[표 4]

<주>:안정화제의 첨가량은 고체연료-물슬러리의 양에 기준하였다.

Claims

고체연료-물슬러리 혼합물에 있어서, 입자의 기하평균직경(Dp 50)이 74
이하인 석탄 및/또는 석유코우크스의 고체 연료입자 50~80중량%를 함유하며, 대수정규분포에서 상한 기한표준편차(
g+)와 하한 기하표준편차(
g-)의 산술평균치를 6~12범위에 있도록 하고 그비(
g+/
g-)가 0.6 이하가 되도록 입경분포를 조정하는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제1항에 있어서, 고체연료 65~76중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제1항에 있어서, 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50)이 20~53
인 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제1항에 있어서, 상한 기하표준편차와 하한 기하표준편차의 비(
g+/
g-)가 0.4 이하인 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제1항에 있어서, 분산제가 슬러리에 함유되는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제1항에 있어서, 분산제가, 나프탈렌술폰산과 그염, 석유술폰산과 그염, 리그닌술폰산과 그염 및, 이들의 포름알데히드 축합물; 폴리옥시에틸렌알킬 에테르 황산에스테르와 그염; 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르 황산에스테르와 그염; 폴리글리세롤 황산염; 멜라민수지술폰산과 그염 및 석탄추출물술폰산과 그염으로 이루어진 군으로부터 선택한 분산제인 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제1항에 있어서, 석탄 및/또는 석유코우크스의 고체연료입자 50~80중량부를 함유하는 고체연료-물슬러리 100중량부; 천연고무, 천연고무의 변성품, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 카르복실메틸 셀룰로오스 및 히드록시에틸 셀룰로오스로부터 선택한 적어도 하나의 수용성 폴리머 1~20중량%와, 벤토나이트, 에터펄자이트, 세피얼라이트, 온석면계 석면으로부터 선택한 적어도 하나의 미립자상 무기물질 80~99중량%로 이루어지는 안정화제 0.01~0.5중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
고체연료-물슬러리 혼합물에 있어서, 석탄 및/또는 석유코우크스의 고체연료입자 50~80중량부를 함유하는 고체연료-물슬러리 100중량부; 천연고무, 천연고무의 변성품, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 카르복실메틸 셀룰로오스 및 히드록시에틸 셀룰로오스로부터 선택한 적어도 하나의 미립자상 무기물질 80~90중량%로 이루어지는 안정화제 0.01~0.5중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제8항에 있어서, 수용성 폴리머가, 구아고무, 크산탄고무, 로우커스트 콩 고무, 카라야 고무, 알긴산 나트륨 및 천연고무의 변성물로부터 선택한 천연고무인 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제8항에 있어서, 안정화제가, 수용성 폴리머 2~10중량%와 미립자상 무기물질 90~99중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제8항에 있어서, 고체연료-물슬러리 100중량부에 안정화제 0.02~0.3중량부가 함유된 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제8항에 있어서, 고체연료를 65~75중량%로 함유하는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
제8항에 있어서, 분산제가, 나프탈렌술폰산과 2그염, 석유술폰산과 그염, 리그닌술폰산과 그염 및 이들의 포름알데히드 축합물; 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산에스테르와 그염; 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르 황산에스테르와 그염; 폴리글리세롤 황산염; 멜라민수지 술폰산과 그염; 및 석탄추출물 술폰산과 그 염으로 구성되는 군으로부터 선택한 것임을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물.
고체연료-물슬러리 혼합물의 제조방법에 있어서, 기하평균직경이 20mm 이하인 석탄 또는 석유코우크스의 거친 입자들로 이루어지는 고체연료를, 물 또는 수용액 첨가제와 함께 습식분쇄하여, 기하평균직경(Dp 50¹)이 30~149
인 고체연료입자를 갖는 고체연료-물슬러리를 제조하는 제1공정과; 상술한 석탄 또는 석유코우크스의 거친 입자와, 물 또는 수용액 첨가제를, 제1공정에서 제조한 고체연료-물슬러리에 혼합하고, 이 결과의 혼합물을 로드밀로 습식분쇄하여, 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50²)이 74
이하이며, 제1공정에서 얻은 고체연료-물슬러리의 고체연료입자의 기하평균직경(Dp 50¹)과의 비 Rs(Dp 50¹/Dp 50²)가 0.8~4이고, Rw(F₁/F₂, 여기서 F₁은 제1공정에 공급되는 거친 고체연료의 공급속도를 의미하고, F₂는 제2공정에 공급되는 거친 고체연료의 공급속도를 의미한다)가 0.4~2.4이고, Rs/Rw의 비가 1~3인 고체연료-물슬러리를 제조하는 제2공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물의 제조방법.
제14항에 있어서, 제1공정은 기하평균직경(Dp 50¹)이 44~149
인 고체연료입자를 갖는 고체연료-물슬러리를 제조하도록 행하는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물의 제조방법.
제14항에 있어서, 제2공정은, Rs값이 0.8~3을 나타내는 고체연료-물슬러리를 제조하도록 행하는 것을 특징으로 하는 고체연료-물슬러리 혼합물의 제조방법.