JP2000290673A

JP2000290673A - 改質低品位炭及びその製造方法並びに石炭−水スラリー

Info

Publication number: JP2000290673A
Application number: JP11102735A
Authority: JP
Inventors: Takuo Shigehisa; 卓夫重久; Tetsuya Deguchi; 哲也出口; Yasuo Wada; 保郎和田
Original assignee: KN LAB ANALYSIS KK; Kobe Steel Ltd
Current assignee: KN LAB ANALYSIS KK; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】低品位炭を多く含有させることができ、カロ
リーの高い低品位炭ＣＷＭ（石炭が低品位炭である石炭
−水スラリー）を得ることが可能な改質低品位炭及びそ
の製造方法、並びに、高カロリーの低品位炭ＣＷＭを提
供する。【解決手段】粒径３mm以下の低品位炭を平均沸点150
〜300 ℃の石油系軽質油と混合して得たスラリーを加熱
して低品位炭の油中脱水すると共に低品位炭に石油系軽
質油を含浸付着させ含有させた後、該スラリーを固液分
離して低品位炭中に残存する石油系軽質油の含有量を無
水低品位炭質量に対して１〜10質量％に調整した改質低
品位炭を得ることを特徴とする改質低品位炭の製造方
法、該方法によって得られた改質低品位炭、該改質低品
位炭を含む低品位炭ＣＷＭ、低品位炭ＣＷＭに低品位炭
よりも粒径の大きい高品位炭を添加したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、改質低品位炭及び
その製造方法並びに石炭−水スラリーに関する技術分野
に属し、詳細には、石炭及び水を含有するスラリー状混
合体であって燃料等として用いられる石炭−水スラリー
（以下、ＣＷＭともいう）の主原料である原料石炭とし
て低品位炭を用いて低品位炭−水スラリー（以下、低品
位炭ＣＷＭともいう）を得ようとする場合に、高カロリ
ーの低品位炭ＣＷＭを得ることができる原料石炭として
の改質低品位炭、及び、その製造方法、並びに、原料石
炭として主に低品位炭又は改質低品位炭を用いた石炭−
水スラリー（ＣＷＭ）であって高カロリーのＣＷＭに関
する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】低品位炭は一般に炭化度が低く、親水性
であることに起因して水を多く含み、このため、かかる
低品位炭をＣＷＭ化（原料石炭として低品位炭を用いて
ＣＷＭにすること）をしても、固形分濃度（石炭濃度）
が上がらないこと、即ち、石炭として低品位炭を多量に
含有させるとＣＷＭとして必要な流動性等の基本的特性
が確保できず、このため石炭を少量しか含有させられ
ず、かかるＣＷＭとして必要な流動性等の基本的特性の
確保の点から含有させ得る石炭の量の最大値（以下、Ｃ
ＷＭでの石炭の最高濃度という。石炭が低品位炭に特定
されている場合には、ＣＷＭでの低品位炭の最高濃度と
もいう。）が低く制限されること、必然的に自燃しない
こと、カロリー当たりの輸送運賃が高いこと、並びに、
発電効率も低いこと等の欠点があり、低品位炭はＣＷＭ
化には適さないとされてきた。

【０００３】そこで、低品位炭を脱水して水分含有量を
低減し、更に撥水性を持たせた改質低品位炭を得る方
法、及び、かかる改質低品位炭をＣＷＭ化することに関
する技術が幾つか提案されている。

【０００４】しかし、これらの方法は、親水性の元にな
る親水性官能基を脱離させたり、更に乾留効果によるタ
ール分を表面に滲ませたりするものであり、いずれも化
学反応を利用する方法であるため、処理温度が高く、
又、廃水汚染度が高く、コストが高くかかること等の問
題点があった。一方で、物理的にとどめるため、低品位
炭に油分を塗布するという試みもあるが、非常に大きな
比表面積を有する微粉である低品位炭に少量の油分使用
で効果的に目的の改質を達成することができないという
欠点があった。又、石炭粉は表面積が大きいだけでな
く、ＣＷＭを製造する際に湿式ミル内で再度粉砕される
ことを考慮すると、かかる再粉砕によって撥水性を失わ
ないような改質をしておくこと、即ち、再粉砕前に表面
的ではなく低品位炭の内部まで本質的に撥水性に改質さ
れていることが必要であるが、かかる改質は低品位炭に
油分を塗布する方法では達成することができないという
問題点があった。

【０００５】更に、たとえ低品位炭を改質し得たとして
も、低品位炭の粒子形状に由来する流動性の悪さから、
ＣＷＭでの低品位炭の最高濃度がやや低めに抑えられて
しまい、低品位炭濃度の高いＣＷＭが得られないという
問題点がある。即ち、低品位炭粒子は、物理形状が糸状
や偏平状等の非球形の粒子を多く含むため、流動性が悪
く、従って、たとえ低品位炭をある程度改質して撥水性
を持たした上でＣＷＭ化（流体化）しても、流動性が悪
く、低品位炭の濃度が充分に高いＣＷＭを得ることはで
きない。低品位炭の濃度が充分に高いＣＷＭを得るに
は、前記流動性の改善が必要である。

【０００６】このように、低品位炭ＣＷＭに関して、従
来の技術では低品位炭の濃度を高くすること（高濃度
化）ができず、ＣＷＭでの低品位炭の最高濃度が低く、
そのため低品位炭ＣＷＭのカロリーが低い。従って、低
品位炭ＣＷＭの高カロリー化、このための高濃度化が最
大のボトルネック即ち課題となってきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に着目してなされたものであって、その目的は、Ｃ
ＷＭでの低品位炭の最高濃度が高くてカロリーの高い低
品位炭ＣＷＭを得ることが可能な改質低品位炭及びその
製造方法、並びに、原料石炭として主に低品位炭又は改
質低品位炭を用いたＣＷＭであって高カロリーのＣＷＭ
（石炭−水スラリー）を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る改質低品位炭及びその製造方法並び
に石炭−水スラリーは、請求項１記載の改質低品位炭、
及び、請求項２記載の改質低品位炭の製造方法、並び
に、請求項３〜７記載の石炭−水スラリーとしており、
それは次のような構成としたものである。

【０００９】即ち、請求項１記載の改質低品位炭は、低
品位炭と平均沸点：150 〜300 ℃の石油系軽質油とを含
むスラリー状混合体を加熱して前記低品位炭の油中脱水
をすると共に前記低品位炭に石油系軽質油を含浸付着さ
せて含有せしめてなるスラリー状混合体を固液分離して
前記低品位炭中に残存する石油系軽質油の含有量を調整
してなる改質低品位炭であって、前記低品位炭が粒径：
３ｍｍ以下であると共に、前記低品位炭中に残存する石
油系軽質油の含有量が無水低品位炭質量に対して１〜10
質量％であることを特徴とする改質低品位炭である（第
１発明）。

【００１０】請求項２記載の改質低品位炭の製造方法
は、粒径：３ｍｍ以下の低品位炭を平均沸点：150 〜30
0 ℃の石油系軽質油と混合してスラリー状混合体を得、
このスラリー状混合体を加熱して前記低品位炭の油中脱
水をすると共に前記低品位炭に石油系軽質油を含浸付着
させて含有せしめた後、このスラリー状混合体を固液分
離して前記低品位炭中に残存する石油系軽質油の含有量
を無水低品位炭質量に対して１〜10質量％に調整した改
質低品位炭を得ることを特徴とする改質低品位炭の製造
方法である（第２発明）。

【００１１】請求項３記載の石炭−水スラリーは、石炭
と水とを含む石炭−水スラリーにおいて、前記石炭が請
求項１記載の改質低品位炭または該改質低品位炭が粉砕
されてなる改質低品位炭であることを特徴とする石炭−
水スラリーである（第３発明）。

【００１２】請求項４記載の石炭−水スラリーは、石炭
として低品位炭と高品位炭とを含む石炭−水スラリーで
あって、前記高品位炭の粒子の平均粒径が前記低品位炭
の粒子の平均粒径より大きいことを特徴とする石炭−水
スラリーである（第４発明）。

【００１３】請求項５記載の石炭−水スラリーは、石炭
として低品位炭を含む石炭−水スラリーに高品位炭を混
合してなる石炭−水スラリーであって、前記高品位炭の
粒子の平均粒径が前記低品位炭の粒子の平均粒径より大
きいことを特徴とする石炭−水スラリーである（第５発
明）。

【００１４】請求項６記載の石炭−水スラリーは、前記
低品位炭が請求項１記載の改質低品位炭または該改質低
品位炭が粉砕されてなる改質低品位炭である請求項４又
は５記載の石炭−水スラリーである（第６発明）。請求
項７記載の石炭−水スラリーは、前記石炭中の高品位炭
の量が１０〜３０質量％である請求項４、５又は６記載
の石炭−水スラリーである（第７発明）。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は例えば次のようにして実
施する。低品位炭を粗粉砕した後、開口径：３ｍｍのふ
るいにかけて粒径：３ｍｍ以下の低品位炭を得、これを
平均沸点：150 〜300 ℃の石油系軽質油と混合してスラ
リー状混合体を得、このスラリー状混合体を100 ℃以
上、例えば130 ℃に加熱して前記低品位炭中の水を蒸発
させて除去する低品位炭の油中脱水をすると共に前記低
品位炭に石油系軽質油を含浸付着させて含有せしめた
後、このスラリー状混合体を固液分離すること、例え
ば、このスラリー状混合体を遠心分離器にかけて固形分
（石油系軽質油を含有した低品位炭）を分離し、更に該
固形分を熱風乾燥にかけて油を除去するという固液分離
をすることにより、前記低品位炭中に残存する石油系軽
質油の含有量を無水低品位炭質量に対して１〜10質量％
に調整した改質低品位炭を得る。尚、油の平均沸点は、
容積平均沸点のことであり、沸点を容積で平均したもの
である。即ち、容積平均沸点（VABP）である。VABP＝
（t₁₀＋t₃₀＋t₅₀＋t₇₀＋t₁₀₀）／５）である。t₅₀
は、ASTM蒸留温度曲線の50％真温度である。

【００１６】このような形態で本発明に係る改質低品位
炭の製造方法が実施され、そして本発明に係る改質低品
位炭が得られる。このようにして得られた改質低品位炭
は、ＣＷＭ（石炭−水スラリー）の石炭原料として使用
される。即ち、この改質低品位炭を水及び界面活性剤等
と混合し、粉砕することにより、改質低品位炭ＣＷＭが
得られる。

【００１７】又、かかる改質低品位炭ＣＷＭに該ＣＷＭ
中の改質低品位炭よりも粒子の平均粒径より大きい高品
位炭を混合すると、高品位炭の粒子の平均粒径が改質低
品位炭の粒子の平均粒径より大きいＣＷＭが得られる。
尚、粒子の平均粒径とは、例えばマイクロトラックを用
いて得られた粒径分布で、粒子全体の質量を等分できる
粒径のことである。即ち、重量平均径のことである。

【００１８】以下、本発明について主にその作用効果を
説明する。

【００１９】低品位炭とは、炭化度の低い炭であり、Ｏ
／Ｃ比（酸素と炭素との原子比）が0.15以上の炭を指
し、その多くは含水率が25％以上、且つ燃料比（固定炭
素／揮発分）が2.0 以下である。低品位炭は一般に含酸
素官能基を多く有していて親水性があるためにＣＷＭ化
に向かないとされてきた。

【００２０】低品位炭等の石炭をＣＷＭ化したときのＣ
ＷＭでの石炭の最高濃度は、石炭のＯ／Ｃ比に相関があ
るといわれており、低品位炭の如くＯ／Ｃ比が高い場合
は著しくＣＷＭでの石炭の最高濃度が低いことが知られ
ている。これは、例えば図１に示される。このようにＯ
／Ｃ比が高い低品位炭は、それを改質しない場合にはＣ
ＷＭ化し得ないが、水分さえ低くすることができればＣ
ＷＭ化し得、燃焼性が良いものである。

【００２１】本発明は、かかる低品位炭を改質し、ＣＷ
Ｍでの低品位炭の最高濃度が高いＣＷＭを得ることがで
きるようにするものであり、先ず、本発明に係る改質低
品位炭は、前述の如く、低品位炭と平均沸点：150 〜30
0 ℃の石油系軽質油とを含むスラリー状混合体を加熱し
て前記低品位炭の油中脱水をすると共に前記低品位炭に
石油系軽質油を含浸付着させて含有せしめてなるスラリ
ー状混合体を固液分離して前記低品位炭中に残存する石
油系軽質油の含有量を調整してなる改質低品位炭であっ
て、前記低品位炭が粒径：３ｍｍ以下であると共に、前
記低品位炭中に残存する石油系軽質油の含有量が無水低
品位炭質量に対して１〜10質量％であることとしている
（第１発明）。又、本発明に係る改質低品位炭の製造方
法は、前述の如く、粒径：３ｍｍ以下の低品位炭を平均
沸点：150 〜300 ℃の石油系軽質油と混合してスラリー
状混合体を得、このスラリー状混合体を加熱して前記低
品位炭の油中脱水をすると共に前記低品位炭に石油系軽
質油を含浸付着させて含有せしめた後、このスラリー状
混合体を固液分離して前記低品位炭中に残存する石油系
軽質油の含有量を無水低品位炭質量に対して１〜10質量
％に調整した改質低品位炭を得ることを特徴とする改質
低品位炭の製造方法であることとしている（第２発
明）。

【００２２】上記の如き低品位炭と平均沸点：150 〜30
0 ℃の石油系軽質油とを含むスラリー状混合体を加熱し
て低品位炭の油中脱水をすると、この加熱の際に低品位
炭の細孔内から水が蒸発し水蒸気が出、これにより低品
位炭の脱水が行われる。次いで、このスラリー状混合体
を冷却すると、この冷却過程において前記低品位炭の細
孔内は蒸気圧を失うことにより真空もしくはそれに近い
状態となり、ひいては石油系軽質油を吸い込み、前記低
品位炭の細孔内部までが石油系軽質油で濡れ、従って、
低品位炭に石油系軽質油を含浸付着させて含有させるこ
とができる。

【００２３】一般に石炭は芳香族性が強く、脂肪族性の
石油系軽質油に対して粗（疎）油性を示すため、石炭の
細孔内部まで石油系軽質油に濡らすことは従来は難しか
ったが、上記のような油中脱水をすれば低品位炭の細孔
内部まで石油系軽質油に濡らし、石油系軽質油を含浸付
着させて含有させることができるのである。

【００２４】上記油中脱水の後、スラリー状混合体を固
液分離する。例えば、このスラリー状混合体から固形分
（石油系軽質油を含有した低品位炭）を分離し、更に該
固形分から石油系軽質油を機械的に或いは熱的に回収す
る。このとき、低品位炭中に残存する石油系軽質油の含
有量を無水低品位炭質量に対して１〜10質量％になるよ
うにする。そうすると、低品位炭の粒径が３ｍｍ以下で
あると共に、低品位炭中に残存する石油系軽質油の含有
量が無水低品位炭質量に対して１〜10質量％である改質
低品位炭が得られる。尚、無水低品位炭質量とは、低品
位炭を無水状態としたときの低品位炭の質量のことであ
る。

【００２５】このようにして得られた改質低品位炭は、
水分含有量が極めて少なく、撥水性に優れており、従っ
て、これをＣＷＭの原料石炭として用いれば、ＣＷＭで
の低品位炭の最高濃度を高めることができ、低品位炭濃
度が高くてカロリーの高い改質低品位炭ＣＷＭを得るこ
とができる。

【００２６】本発明において、上記の如く低品位炭の粒
径が３ｍｍ以下であることとしているのは、下記の理由
による。

【００２７】低品位炭の粒径が３ｍｍ超であると、油中
脱水の際に低品位炭の細孔内部まで石油系軽質油を含浸
付着させることが難しく、ひいてはＣＷＭ製造の際の再
粉砕によって撥水性が低下する。即ち、ＣＷＭ製造の際
に低品位炭が再粉砕されて細かい粉粒体となったときに
石油系軽質油が付着していない部分が表面に露出し、こ
の部分では撥水性が低下する。その結果、ＣＷＭでの石
炭（低品位炭）の最高濃度が低下する。

【００２８】これに対し、低品位炭の粒径が３ｍｍ以下
であると、低品位炭の細孔内部まで石油系軽質油を含浸
付着させることができる。つまり、低品位炭の内部まで
本質的に撥水性に改質し得る。この場合は、ＣＷＭ製造
の際の再粉砕によって撥水性が失われたり、低下すると
いうことがなく、再粉砕後も粉砕前と同様の良好な撥水
性を有し、ひいてはＣＷＭでの低品位炭の最高濃度を高
めることができる。

【００２９】又、低品位炭の粒径が３ｍｍ超であると、
改質低品位炭の製造の際の油中脱水前後においてポンピ
ングや熱交換器での加熱操作に支障が生じることがある
のに対し、低品位炭の粒径が３ｍｍ以下であると、かか
る支障が生じない。

【００３０】次に、低品位炭と混合してスラリー状混合
体とする油、即ち、低品位炭の油中脱水及び油含浸付着
用の油として、平均沸点：150 〜300 ℃の石油系軽質油
を用いるようにしているのは、下記の理由による。

【００３１】油中脱水用の油は、油中脱水の際に水より
も先に蒸発してはならない。即ち、低品位炭中の水分が
先ず蒸発し、この後、低品位炭に油が含浸付着する必要
がある。この点から沸点：100 ℃超であることが先ず必
要であるが、沸点：150 ℃未満の場合には油中脱水の際
の油の蒸発量が多いという支障がある。又、油中脱水及
び油含浸付着の後は固液分離して油含有量を調整してな
る改質低品位炭を得ると共に油分を回収する必要があ
り、この油含有量の調整に際しては改質低品位炭から余
計な油分を該油分の沸点以上の温度に加熱し熱乾燥して
回収する必要があり、このとき油分の沸点が300 ℃超で
あると低品位炭が熱的に変質するという支障が生じるの
で、油の沸点：300 ℃以下であることが必要である。従
って、油中脱水用の油は平均沸点：150 〜300 ℃のもの
であることとした。尚、上記熱乾燥による油の回収性を
より容易にするという面からは平均沸点：150 〜250 ℃
の油を用いることが望ましい。このように油分は含浸付
着せしめる一部を除いて徹底的に回収するが、それは石
炭に比べて油は高価であり、回収可能な油は回収すべき
であり、そうしなければ改質低品位炭製造プロセスに係
わるトータルコストが増え、低品位炭の改質、ＣＷＭの
カロリー向上の意義や価値が減少するからである。

【００３２】低品位炭に含浸付着用の油は、低品位炭を
撥水性に改質し得るものであることが必要であり、この
ためには疎水性であることが必要である。石油系軽質油
（灯油、軽油）は疎水性に優れている。従って、石油系
軽質油を用いるようにした。なお、石油系軽質油にアス
ファルト等の重質油分を少量（例えば１〜２％）添加し
てもよい。この重質油分は回収できないが、低品位炭に
吸着してカロリーアップや撥水性への改質に寄与し、
又、界面活性剤的な役割をして油中脱水の際に油中での
低品位炭の分散を良くする働きもある。

【００３３】次に、前記油中脱水及び油含浸付着後の固
液分離の後に低品位炭中に残存する石油系軽質油の含有
量（以下、残油量ともいう）が無水低品位炭質量に対し
て１〜10質量％であることとしているのは、下記の理由
による。

【００３４】残油量を１質量％未満とした場合には、低
品位炭の撥水性が不充分であり、ひいてはＣＷＭでの低
品位炭の最高濃度が高いＣＷＭが得られ難い。これに対
し、残油量を１質量％以上とした場合には、撥水性が優
れて充分な改質低品位炭となり、ひいてはＣＷＭでの低
品位炭の最高濃度が高いＣＷＭが得られる。しかし、油
は低品位炭に比較すると極めて高価であり、10質量％超
にすると経済性が悪くなる。かかる点から、残油量を１
〜10質量％とした。尚、より確実に撥水性が優れた改質
低品位炭を得るために残油量を1.5 質量％以上にするこ
とが望ましく、一方、経済性の面からは残油量を５質量
％以下とすることが望ましい。

【００３５】このような低品位炭の撥水性に及ぼす残油
量の影響は、図２からもわかる。即ち、低品位炭の典型
例である豪州褐炭を油中脱水して改質した場合に得られ
た低品位炭についての残油量と恒湿水分との関係を図２
に示す。この恒湿水分は、通常 JIS M 8811 の方法によ
り測定される。これは、飽和食塩水を入れた恒湿容器内
で恒量になるまで静置した後、107 ℃±２℃で恒量とな
るまで乾燥し、その質量差から恒湿水分を求めるもので
ある。この恒湿水分は撥水性の強弱の目安となる。換言
すれば、撥水性の強いものほど恒湿水分が低く、撥水性
の弱いものほど恒湿水分が高い。図２によれば、恒湿水
分には残油量1.5 質量％以上で飽和現象が見られ、ま
た、残油量１質量％でもこの飽和レベルにかなり近い。
このことから、疎水性発現には残油量１％でかなりの効
果があり、残油量1.5 ％以上ならほぼ確実な効果が期待
できる。尚、豪州褐炭はＯ／Ｃ比が0.3 弱と大きく、
又、最も内表面積の多い低品位炭に属するので、豪州褐
炭以外の低品位炭においても残油量が１質量％以上であ
れば撥水性は充分であるといえる。

【００３６】上記第１発明に係る改質低品位炭をＣＷＭ
の原料石炭として用いてＣＷＭを製造すると、ＣＷＭで
の石炭（改質低品位炭）の最高濃度が高くてカロリーの
高い改質低品位炭ＣＷＭ（即ち、第３発明に係るＣＷ
Ｍ）が得られる。このＣＷＭの製造は、通常はボールミ
ル等の粉砕機に原料の改質低品位炭と水、或いは更に界
面活性剤を供給し、これらを混合粉砕する湿式法により
行われる。このとき、原料石炭（混合粉砕前）の改質低
品位炭は粒径が３ｍｍ以下であり、通常はｍｍオーダで
あるが、混合粉砕により１〜500 μm の細かい粒子とな
る。即ち、この場合にはＣＷＭ中の改質低品位炭は、混
合粉砕により粉砕されてなる改質低品位炭の状態で存在
する。これに対し、原料石炭の改質低品位炭の粒径が極
めて細かいときには、殆ど粉砕することなく混合するだ
けでＣＷＭを製造し得、この場合にはＣＷＭ中の改質低
品位炭は殆ど粉砕されない状態で存在することになる。

【００３７】尚、特許第2607424 号公報には、低品位炭
に油を塗布して油中脱水して改質することが記載されて
いる。この改質の方法は、油中脱水する点において上記
本発明と共通するが、油塗布される低品位炭の粒径は1/
2 〜３インチと記載されており、上記本発明の場合（粒
径：３ｍｍ以下）と比較し、極めて粗大であり、特にこ
の点において相違する。

【００３８】上記公報の場合のように油中脱水される低
品位炭の粒径が大きい場合には、低品位炭の細孔内部ま
で油を含浸付着させて低品位炭の内部まで本質的に撥水
性に改質することは極めて困難であり、殆ど不可能であ
るので、ＣＷＭ製造の際の再粉砕によって油が付着して
いない表面が多く露出し、撥水性が失われ、或いは低下
し、ひいてはＣＷＭでの低品位炭の最高濃度をあまり高
め得ない。これに対して、上記本発明の場合には、油中
脱水される低品位炭の粒径が極めて小さい（３ｍｍ以
下）ので、前述の如く、低品位炭の細孔内部まで油を含
浸付着させ、低品位炭の内部まで本質的に撥水性に改質
し得、この結果、ＣＷＭ製造の際の再粉砕によって撥水
性が失われたり、低下するということがなく、再粉砕後
も粉砕前と同様の良好な撥水性を有し、ひいてはＣＷＭ
での低品位炭の最高濃度を高めることができる。特に、
かかる点において上記公報記載のものと上記本発明とは
作用効果が顕著に相違する。

【００３９】この他、油中脱水用の油、低品位炭中に含
有させる油の量、油の種類等の点において、上記本発明
と上記公報記載のものとは構成及び作用効果が相違す
る。

【００４０】上記本発明に係る改質低品位炭ＣＷＭに該
ＣＷＭ中の改質低品位炭の平均粒径よりも平均粒径が大
きい高品位炭を存在（共存）させると、ＣＷＭの流動性
を向上し得、このため、ＣＷＭに含有させ得る改質低品
位炭の量を多くし得、ひいてはＣＷＭでの改質低品位炭
の最高濃度が高くてカロリーの高いＣＷＭ（即ち、第６
発明に係るＣＷＭ）を得ることができる。この詳細、特
に上記流動性の向上の点についての詳細を、以下説明す
る。

【００４１】低品位炭の場合、これを粉砕機により粉砕
して得られる粒子、特にボールミル等の通常の粉砕手段
により粉砕して得られる粒子は、図３(A) に例示する如
く、高品位炭の場合に比較して球形度が悪い。かかる球
形度が悪い粒子を水と混合して懸濁液、即ちＣＷＭとす
る場合、該粒子を懸濁液中にたとえ細密に充填したとし
ても、この懸濁液（ＣＷＭ）は変形に対する抵抗が強い
ため、見掛け粘度が大きくなり、ときには変形速度が上
がるほど見掛け粘度が上がるという性質を示すことすら
ある。

【００４２】これに対し、瀝青炭等のように炭化度の高
い高品位炭の場合、通常の粉砕たとえばボールミル粉砕
で得られる粒子でも、図３(B) に例示する如く、球形度
が高い。

【００４３】かかる球形度の高い高品位炭粒子を改質低
品位炭ＣＷＭに存在させる。このとき、この高品位炭粒
子としては改質低品位炭の平均粒径よりも平均粒径が大
きいものを存在させる。つまり、ＣＷＭ中に該ＣＷＭ中
の改質低品位炭よりも平均粒径が大きく球形度の高い高
品位炭粒子を存在させる。そうすると、変形に対する抵
抗を弱め、流動性を改善することができる。即ち、ＣＷ
Ｍ中において高品位炭粒子は改質低品位炭粒子の中でベ
アリング或いは車輪的な働きを持ち、そのため流動性が
向上する。このため、高品位炭粒子を共存させることに
よって粘度を上げることなく、ＣＷＭに含有させ得る改
質低品位炭の量を多くし得る。ひいてはＣＷＭでの改質
低品位炭の最高濃度が高くてカロリーの高いＣＷＭを得
ることができる。

【００４４】ここで、低品位炭に共存させる高品位炭粒
子の平均粒径を低品位炭よりも大きくしているのは、下
記の理由による。

【００４５】図４に示す如く、２枚の板（板状粒子）の
間に球を挟んだ状態において、この球の大きさが小さい
場合は、球の摩擦低減効果は板と板が互いに平行にずれ
るときに限られるのに対し、球の大きさが大きい場合
は、球の摩擦低減効果はこのような平行な板のずれのと
きに限られず、球の摩擦低減効果の方向性に自由度が大
きい。ここで、球形度が悪い低品位炭粒子は板状粒子或
いはそれに類似したものとみなし、球形度が高い高品位
炭粒子は球或いはそれに類似したものとみなし得る。そ
うすると、球形度が悪い低品位炭粒子と球形度が高い高
品位炭粒子が共存する場合、高品位炭粒子が大きいとき
はその摩擦低減効果の方向性に自由度が大きいことにな
る。

【００４６】このように高品位炭粒子の摩擦低減効果の
方向性に自由度が大きいと、ＣＷＭの変形に対する抵抗
が弱く、その流動性が向上する。即ち、改質低品位炭粒
子は球形度が悪くて紙状や糸状であり、かかる改質低品
位炭粒子がＣＷＭの水中という３次元の液空間に存在す
るので、その方向性は各粒子でまちまちであるのに対
し、ＣＷＭの変形には方向性が有るので、高品位炭粒子
の摩擦低減効果の方向性に自由度が大きいとＣＷＭの変
形に対する抵抗が弱く、その流動性が向上する。

【００４７】よって、低品位炭に共存させる高品位炭粒
子の平均粒径を低品位炭よりも大きくしているのであ
る。

【００４８】上記ＣＷＭ中の高品位炭粒子は球形度が高
いことが望ましい。そのためには、この原料状態での高
品位炭としては、これを粉砕したときに球形度が高い粒
子となるものが必要である。又、上記高品位炭粒子はＣ
ＷＭ燃焼の際の燃焼速度が遅すぎないことが必要であ
る。かかる観点から、これらの点を充たす高品位炭は、
Ｏ／Ｃ比で0.03〜0.15の範囲のものである。

【００４９】前記の如く、低品位炭に共存させる高品位
炭粒子の平均粒径を低品位炭よりも大きくしているが、
各々の平均粒径を具体的にどの程度にするかという点に
ついては、下記の如く実用性等を加味して考慮すること
が望ましい。即ち、通常ＣＷＭ中の石炭粒径は１〜500
μm 程度が良いとされていて、1000μm を大きく超える
石炭粗粒子は沈降性の面から望ましくなく、又、１μm
を大きく下回る石炭粒子を多量に製造することはエネル
ギー的にも、設備的にも現実的でなく、実用性に乏し
い。又、粉砕でえられる粒子は、ある粒度分布を持つ。
かかる事情を考慮すると、低品位炭側の粒度分布を１〜
500 μm とし、高品位炭側の粒度分布を10〜1000μm 、
望ましくは50〜1000μm とすることが適切である。この
場合、ＣＷＭの流動性向上の効果が得られ、ＣＷＭでの
石炭の最高濃度が高くてカロリーの高いＣＷＭを得るこ
とができるが、低品位炭の平均粒径と高品位炭粒子の平
均粒径との差が小さくなると、ＣＷＭの流動性向上の効
果が小さくなるので、この平均粒径の差は大きい方がよ
い。

【００５０】上記本発明を実際に適用する場合のＣＷＭ
製造プロセスの一例を図５に示す。この図５に例示のプ
ロセスにおいては、一旦改質低品位炭ＣＷＭを製造し、
これを海上輸送またはパイプライン輸送により遠隔地に
運び、そこで該改質低品位炭ＣＷＭに対し高品位炭を粗
粉砕してなる高品位炭粒子（該ＣＷＭ中改質低品位炭よ
りも平均粒径が大きい）を混合してＣＷＭを得るという
ものである。この高品位炭粒子の混合に際し、高品位炭
粒子の平均粒径が改質低品位炭の平均粒径よりも小さく
ならないようにすることが必要であり、そのためには高
品位炭として粉砕され易い瀝青炭等を添加した場合は混
合粉砕するのではなく、混合するだけにするのがよい。
粉砕され難い瀝青炭等の高品位炭を添加した場合は混合
粉砕してもかまわない。尚、高品位炭粒子の混合は改質
低品位炭ＣＷＭの製造現場で行ってもよい。

【００５１】上記の如く改質低品位炭ＣＷＭに該ＣＷＭ
中の改質低品位炭の平均粒径よりも平均粒径が大きい高
品位炭を共存させると、ＣＷＭの流動性を向上し得、こ
のため、ＣＷＭに含有させ得る改質低品位炭の量を多く
し得、ひいてはＣＷＭでの改質低品位炭の最高濃度が高
くてカロリーの高いＣＷＭ（第６発明に係るＣＷＭ）を
得ることができる。かかる効果は、高品位炭と共存する
ベース（主体の石炭）の改質低品位炭が前記第１発明に
係る改質低品位炭である場合だけでなく、油中脱水法に
よる改質手段以外の改質手段によって得られた改質低品
位炭である場合も、同様に得られる。

【００５２】更には、上記主体の石炭が改質低品位炭で
はなく、低品位炭（改質されていない低品位炭）である
場合においても、上記と同様の効果が得られる。即ち、
低品位炭ＣＷＭに該ＣＷＭ中の低品位炭の平均粒径より
も平均粒径が大きい高品位炭を共存させると、ＣＷＭの
流動性を向上し得、このため、ＣＷＭに含有させ得る低
品位炭の量を多くし得、ひいてはＣＷＭでの低品位炭の
最高濃度が高くてカロリーの高いＣＷＭ（第４発明に係
るＣＷＭ）を得ることができる。

【００５３】かかるＣＷＭは、低品位炭ＣＷＭを一旦得
た後、該ＣＷＭに対して該ＣＷＭ中低品位炭よりも平均
粒径が大きい高品位炭を混合することにより、低品位炭
と該低品位炭よりも平均粒径が大きい高品位炭とが共存
して含まれたＣＷＭ（第５発明に係るＣＷＭ）を得るこ
とができる。

【００５４】前記の如く低品位炭と該低品位炭よりも平
均粒径が大きい高品位炭とを含むＣＷＭ（第４発明、第
５発明、第６発明に係るＣＷＭ）において、ベース（主
体の石炭）は低品位炭であり、よって、高品位炭の量は
低品位炭の量よりも少ない。このときの高品位炭の量
は、特には制限されないが、石炭の量（低品位炭及び高
品位炭の合計量）に対して10〜30質量％とすることが望
ましい。それは、高品位炭の量が10質量％未満の場合に
は高品位炭によるＣＷＭの流動性の向上の程度が低く、
カロリーアップの意味が希薄になり、このため10質量％
以上とし多くすることが望ましいが、30質量％超とする
と高品位炭が多すぎて経済性の低下を招くようになるか
らである。

【００５５】尚、特公平7-84670 号公報には、低品位炭
と高品位炭とを含むＣＷＭが記載されている。しかし、
この低品位炭は粗粒であり、高品位炭は微粉であり、低
品位炭よりも高品位炭の方が粒径が細かい。これは、界
面活性剤を多く消費する低品位炭の表面積を小さくし
て、界面活性使用量を低減することを意図するものであ
る。従って、この公報に記載されたものは、前記本発明
（第４〜７発明）とは、上記の如き点において目的及び
構成が相違し、その作用効果も相違することは明らかで
ある。更に、これ以外の点においても、両者は構成及び
作用効果が相違する。

【００５６】ところで、ＣＷＭを燃料として用いるに際
し、ＣＷＭのカロリーは重要な事項であり、それが高い
ことが望まれるが、この他にＣＷＭの石炭灰（石炭灰
分）の塩基度及び融点も重要な事項であり、ＣＷＭの用
途によって石炭灰の塩基度及び融点の調整が行われる。
この点に関する現状と問題点、及び、その対策について
以下記述する。

【００５７】一般の石炭ボイラー（以下、微粉炭焚きボ
イラーともいう）においては、スラギング（炉汚れ）を
避けるために、或いは、大きい熱流束を得るために、石
炭灰の融点が高いことが好まれる。そこで、石炭輸入国
は高融点灰（高融点石炭灰）の石炭を購入し、低融点灰
の石炭は産炭地において熱流束を抑えた設計の効率の悪
いボイラー火炉で使われている。一方、電力用ガス化炉
の主流となりつつあるスラグタップ型（ウェットボトム
型）の噴流層ガス化炉の場合は、石炭灰の融点が低いこ
とが好まれる。そこで、高品位炭にCaを主体とする所謂
フラックスを添加して、石炭灰の塩基度を上げて、融点
を下げることが行われている。

【００５８】かかるボイラーや炉等に低品位炭ＣＷＭを
使用する場合、下記の如き問題点等がある。低品位炭
は、含水率が高いので、イオン交換性のミネラル分（N
a，Ca，Ｋ，Mg等）を含むものが多く、灰分（石炭灰）
の塩基度が高い。かかる塩基度が高い灰分は灰の融点が
低い傾向があって、一般の石炭ボイラーではスラギング
等の炉内汚れを起こす心配がある。更に、塩基度があま
りにも高くなると、逆に融点が上がる傾向があり、かか
る低品位炭はスラグタップ型噴流床ガス化炉では使い難
い。

【００５９】低品位炭は反応性が高く、火炉、ガス化炉
に好ましい基礎物性を有するが、灰分の融点を調整する
ことができなければ、上記の如き問題点があって利用し
ずらい面がある。従って、灰分の融点を調整し得るよう
にすることが、重要である。尚、低品位炭としては灰分
の含有量が無水低品位炭質量に対して（乾炭比で）５質
量％以下のものが豪州やインドネシア等に少なからず存
在する。

【００６０】上記低品位炭の場合に対し、高品位炭の灰
分はSiO₂、Al₂O₃が多く塩基度が低い。又、灰分量が極
端に少ないことは殆どなく、選炭しても乾炭比で10質量
％以下になる例は少ない。

【００６１】上記の如き塩基度は、Base／Acid比＝〔Ca
O+Fe₂O₃+MgO+Na₂O+K₂O〕／〔SiO₂+Al₂O₃+TiO₂〕で評価
されることが多い（以下、この比を B/A比という）。一
般にB/A 比が上がると融点が下がることが知られてお
り、ボイラー用石炭を購入する際にはB/A 比やこれを含
むインデックス（Index)に上限を設けることが多い。ま
た、前記ガス化炉や製鉄用高炉等ではCaを含むフラック
スを添加し混入してB/A比を上げて融点を下げる技術が
既に確立している。

【００６２】塩基度（B/A 比）がさらに高く、あまりに
も高くなると、融点は逆に上がることが知られている。
このことは、例えば表３や図11からもわかる。この表３
や図11はB/A 比と融点の関係を示すものである。ある程
度の幅（誤差）があるものの、多くの石炭灰のデータが
これらの図表に示すB/A 比と融点の関係を示す線図に従
うという意味で図11及び表３は典型的なデータである。

【００６３】この図11においてB/A 比：1.0 以上の石炭
を、以下、超塩基度灰炭と呼ぶ。超塩基度灰炭は、殆ど
低品位炭であり、塩基性分によって既に融点が高いか、
或いは前述の如きフラックスを加えて融点を上げること
ができる。しかし、かかる超塩基度灰炭の場合は、石炭
ボイラー火炉でのスラギングを防げても、対流伝熱部で
塩基成分が伝熱管に付着する所謂ファウリングが激しく
なって利用に耐えなくなる。かかる超塩基度灰炭は塩基
度を下げて融点を下げると、前述の噴流床ガス化炉に用
いることができるはずである。

【００６４】前述の低品位炭（或いは改質低品位炭）と
該低品位炭よりも平均粒径が大きい高品位炭とが共存し
て含まれたＣＷＭにおいては、高品位炭の含有量は少な
いものの、低品位炭の灰分量が少なく（５質量％以
下）、又、高品位炭の灰分量が多い（10質量％以上）の
で、この高品位炭のB/A 比が十分に小さい（例えば0.2
以下）ならば、表４や図12に例示する如く、かかる高品
位炭を含有させることによって、ＣＷＭの灰分のB/A 比
を下げて融点を大きく下げることができ、ガス化炉用途
に好適なＣＷＭとなる。

【００６５】低品位炭のB/A 比が0.5 付近であり、融点
が最小値付近にある場合は、B/A 比の小さい高品位炭を
共存させると、表５や図12に例示する如く、ＣＷＭの灰
分の塩基度成分の相対濃度を下げてB/A 比を下げ、これ
に伴ってＣＷＭの灰分の融点を上げることができる。か
かるＣＷＭは、灰分のB/A 比が小さく且つ融点が高いこ
とに起因して、スラギング及びファウリングが起こり難
いので、石炭ボイラー用途に好適である。

【００６６】このように改質低品位炭に高品位炭を共存
させることにより、ＣＷＭの灰分の塩基度及び融点を的
確に調整することができる。このことは、上記改質低品
位炭に代えて低品位炭を用いた場合も同様であり、低品
位炭に高品位炭を共存させることにより、ＣＷＭの灰分
の塩基度及び融点を的確に調整することができる。即
ち、灰分の塩基度が高く（通常、B/A 比：0.5 以上）、
灰分量の少ない（通常、乾炭質量比：５％以下）低品位
炭に、灰分の塩基度が低く（通常B/A 比：0.2 以下）、
灰分量の多い（通常乾炭質量比：10％以上）高品位炭を
共存させることにより、ＣＷＭ中の灰分の塩基度及び融
点を的確に調整し得る。例えば、低品位炭としてB/A
比：0.5 付近の低品位炭を用いた場合、高品位炭を共存
させることにより、ＣＷＭの灰分の塩基度を下げ、融点
を上げることができ、スラギング及びファウリングが起
こり難いＣＷＭとなる。又、低品位炭のB/A 比が比較的
高くて融点が高い場合、高品位炭を共存させることによ
り、ＣＷＭの灰分の塩基度を下げ、融点を下げることが
でき、ガス化炉用途に好適なＣＷＭとなる。

【００６７】

【実施例】〔実施例Ａ〕本発明の実施例に係るＣＷＭ及
び比較例に係るＣＷＭについて、高濃度化性、即ち、Ｃ
ＷＭでの石炭の最高濃度の程度を調べ、又、カロリーを
調べた。この詳細を、以下説明する。

【００６８】ＣＷＭでの石炭の最高濃度はある範囲にお
いてＣＷＭの粘度に対応して変化するので、高濃度化性
の評価には粘度を揃えて比較する必要がある。この粘度
の測定に際し、ＣＷＭの如き懸濁液については回転円筒
粘度計で粘度を測定するのが一般的であるが、ＣＷＭは
ニュートン流体ではなく、見かけ粘度は時間及び剪断速
度で変化するので、粘度の測定基準を設ける必要があ
る。そこで、ＣＷＭについて剪断速度を上げた後、一定
時間保持し、この後、剪断速度を下げて剪断速度がある
値、例えば100/sec になったときの見かけ粘度を基準と
し、この見かけ粘度が1000cpになったときの石炭濃度を
ＣＷＭでの石炭の最高濃度として、高濃度化性を各石炭
間で比較する方法が採用されることが多い。

【００６９】そこで、上記の如く剪断速度が100/sec に
なったときの見かけ粘度が1000cpになる場合の石炭濃度
（100/sec-Down時1000cpとなる石炭濃度）をＣＷＭでの
石炭の最高濃度として測定した。即ち、種々の石炭濃度
のＣＷＭを作製し、これらについて前記の如く剪断速度
が100/sec になったときの見かけ粘度を測定し、この見
かけ粘度が1000cpとなるようなＣＷＭを調べ、このＣＷ
Ｍでの石炭濃度をＣＷＭでの石炭の最高濃度とした。更
に、この最高濃度のＣＷＭについて、ＣＷＭの単位質量
当たりのカロリーを石炭のカロリーのデータ等を用いて
計算により求めた。

【００７０】上記測定の対象としたＣＷＭは、下記〜
のものである。

【００７１】低品位炭ＣＷＭ ---- 低品位炭である
褐炭（豪州ロイヤン炭）を３ｍｍアンダーに粉砕し、こ
れに水とアニオン系添加剤（PSS : Sodium Polystylene
Su-lfonate ）とを加え、10Ｌボールミルで15分間湿式
混合粉砕してＣＷＭ化したもの。尚、上記添加剤の添加
量は乾炭質量比で0.5 ％である。褐炭量と水の量との比
率は、ＣＷＭでの石炭の最高濃度を調べるため、種々変
化させた。

【００７２】乾燥低品位炭ＣＷＭ ---- 上記と同
様の褐炭（生褐炭）を107 ±2 ℃で恒量になるまで乾燥
した後、上記と同様の褐炭粉砕、水及び添加剤の添
加、混合粉砕によりＣＷＭ化したもの。

【００７３】改質低品位炭ＣＷＭ ---- 下記手順で
製造した改質低品位炭を上記と同様の方法により粉
砕、水及び添加剤の添加、混合粉砕をしてＣＷＭ化した
もの。改質低品位炭の製造手順 ---- 上記と同様の褐炭を３
ｍｍアンダーに粉砕したものを石油系軽質油である灯油
（平均沸点：約200 ℃）と混合してスラリーを得た。こ
のとき、混合比は褐炭１に対し灯油が乾炭質量比で2.3
である。次に、このスラリーを蒸気で間接加熱して、約
140 ℃、３kg/cm²Ｇの条件で褐炭の油中脱水をすると共
に褐炭への灯油の含浸付着をさせた後、このスラリーを
遠心分離機で固液分離して灯油が含浸付着した褐炭と灯
油とに分離した。次に、この褐炭をオーブンにより150
℃に加熱して乾燥し、余分の油分を蒸発させ、褐炭中に
残存する油分の含有量を乾炭質量比で２％に調整した改
質低品位炭を得た。

【００７４】改質低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品位炭
を添加したもの ---- 前記の改質低品位炭ＣＷＭに対
し、該ＣＷＭ中の低品位炭の平均粒径よりも平均粒径が
大きい粗粒の高品位炭（豪州マウントソーリ炭）を添加
し混合したもの。このとき、高品位炭の添加量は改質低
品位炭の量の１／７の量とした。故に、ＣＷＭ中の石炭
（改質低品位炭及び高品位炭）に対する高品位炭の割合
は12.5質量％となる。尚、上記改質低品位炭の粒度分布
は１〜300 μm であり、平均15μm である。高品位炭の
粒度分布は70〜500 μm である。

【００７５】低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品位炭を添
加したもの ---- 前記の低品位炭ＣＷＭに対し、該Ｃ
ＷＭ中の低品位炭の平均粒径よりも平均粒径が大きい粗
粒の高品位炭（マウントソーリ炭）を添加し混合したも
の。このとき、高品位炭の添加量は低品位炭の量の１／
７の量とした。故に、ＣＷＭ中の石炭（低品位炭及び高
品位炭）に対する高品位炭の割合は12.5質量％となる。
尚、上記低品位炭の粒度分布は１〜300 μm であり、平
均15μm である。高品位炭の粒度分布は、70〜500 μm
である。

【００７６】高品位炭ＣＷＭ ---- 高品位炭（豪州
マウントソーリ炭）を上記と同様の方法により粉砕、
水及び添加剤の添加、混合粉砕をしてＣＷＭ化したも
の。

【００７７】上記ＣＷＭでの石炭の最高濃度（100/sec-
Down時1000cpとなる石炭濃度）の測定結果、及び、この
最高濃度のＣＷＭについてのカロリーの計算結果を、表
１に示す。

【００７８】表１からわかる如く、の低品位炭ＣＷＭ
の場合、ＣＷＭでの石炭の最高濃度は24％に過ぎない。
カロリーは1500kcal/kg 程度であって自燃できないの
で、燃料として使えない。

【００７９】の乾燥低品位炭ＣＷＭの場合、ＣＷＭで
の石炭の最高濃度は35％であり、前記の低品位炭ＣＷ
Ｍの場合よりも高い。これは、乾燥による脱水によって
石炭の物理的形状が不可逆的に変化してしまい細孔を失
うからである。但し、親水性は残るので、ＣＷＭでの石
炭の最高濃度は充分ではない。

【００８０】の改質低品位炭ＣＷＭの場合、ＣＷＭで
の石炭の最高濃度は48％であり、前記の低品位炭ＣＷ
Ｍの場合に比較して著しく高い。これは、改質によって
改質低品位炭が優れた撥水性を有したことによるもので
ある。この撥水性は、油中脱水の際の改質によって油分
が内部細孔に少量ながら一様に吸着して得られたもので
あり、化学的な変化によるものではなく、これは表２か
らもよくわかる。すなわち、表２は低品位炭の油中での
改質前後の化学組成を示すものであり、これからわかる
如く、微量油分の吸着による僅かな変化はあるものの、
改質前後の化学組成に大きな変化がないので、油中脱水
の際に化学的な変化は起こっていない。尚、若干Ｏ／Ｃ
比が下がっているが、これは前記150 ℃加熱による油分
の回収の際に改質低品位炭の官能基が若干失われたこと
によるものである。厳密には、このＯ／Ｃ比の低下によ
ってもＣＷＭでの石炭の最高濃度が上昇するかも知れな
いが、この程度は極めて小さく、これに比べて前記撥水
性の効果は遙かに大きく、このことは図１からも明らか
である。

【００８１】の改質低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品位炭
を添加してなるＣＷＭの場合、ＣＷＭでの石炭の最高濃
度は55％であり、前記の改質低品位炭ＣＷＭの場合よ
りも高くなる。この上昇分は７％であるが、熱量や経済
性等の事情からＣＷＭでの石炭の最高濃度は１％でも高
いことが望ましく、その点からすると、この７％の上昇
分は極めて大きいといえる。

【００８２】の高品位炭ＣＷＭの場合、ＣＷＭでの石
炭の最高濃度は68％である。

【００８３】前記の改質低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品
位炭を添加した場合の効果に関し、これが改質低品位炭
と高品位炭との割合を単純に48：７にしただけの効果で
あれば、ＣＷＭでの石炭（低品位炭）の最高濃度は50％
程度が妥当な値であるが、高品位炭を改質低品位炭のわ
ずか１／７の量にして共存させるだけで、前記の改質
低品位炭ＣＷＭの場合の最高濃度（48％）との高品位
炭ＣＷＭの場合の最高濃度（68％）との中央値にほぼ近
い最高濃度（55％）になるのは、前述の粗粒の球形高品
位炭による流動性の向上というレオロジー的な作用効果
によるものである。

【００８４】このことは、レオロジー曲線からも説明す
ることが可能である。以下、この詳細について記述す
る。

【００８５】高品位炭ＣＷＭについてのレオロジー曲線
を図６に示す。ＣＷＭの静置時は粒子間が弱い相互作用
で疑似的な構造を保つため、見かけ粘度が高いが、剪断
速度が上がると、それが上がるほど、時間が経つほど、
拘束力が弱くなり、見かけ粘度が下がる。これはチキソ
トロピーといわれる。上記図６のレオロジー曲線は、厳
密ではないにしろ球形粒子を前提とした理論にほぼ定性
的に従っている。

【００８６】一方、改質低品位炭ＣＷＭについてのデー
タを図７に示す。剪断速度が速くなると、見かけ粘度が
上がる。所謂ダイラタンシーを示している。これは、改
質低品位炭の粒子形状が非球形であるため、変形に対し
て抵抗が強いことによる。脱水による不可逆変化も一因
と考えられる。このため、改質低品位炭ＣＷＭの最高濃
度は高品位炭よりも高くなり得ない。

【００８７】この改質低品位炭ＣＷＭに粗粒の球形高品
位炭を改質低品位炭の1/7 の量で添加すると、このＣＷ
Ｍのレオロジー曲線は図８のようになり、ダイラタンシ
ーが消えて高品位炭ＣＷＭの場合と同じようなレオロジ
ー特性を示す。このように量的に圧倒的に少ない高品位
炭の添加によりレオロジーが全く変わってしまう。ここ
に、低品位炭に粗粒の高品位炭粒子を共存させるという
本発明の着想の起源があり、粗粒の高品位炭粒子の添加
によってその効果が単に付加されるというのではなく、
相乗効果的な作用効果が生じて、顕著な作用効果を奏す
るのである。

【００８８】の低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品位炭を添
加してなるＣＷＭの場合、ＣＷＭでの石炭の最高濃度は
30.7％であり、前記の低品位炭ＣＷＭの場合よりも高
い。このように粗粒高品位炭の添加対象が低品位炭ＣＷ
Ｍの場合であっても粗粒高品位炭の添加によってＣＷＭ
での石炭の最高濃度が24％から約７％も向上して30.7％
になる。この最高濃度は、の改質低品位炭ＣＷＭの場
合よりは低いが、これは上記低品位炭ＣＷＭの石炭の最
高濃度がもともと低いからであり、低品位炭がより良質
であって低品位炭ＣＷＭでの石炭（低品位炭）の最高濃
度が更に高く24％超の場合には、該低品位炭の最高濃度
が高くなるに伴い、該低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品位炭
を添加してなるＣＷＭの石炭の最高濃度は高くなる。こ
のように低品位炭がより良質である場合にはＣＷＭの石
炭の最高濃度が高くなり、一方、低品位炭がより良質で
ある場合にはそれが良質であるほど油中脱水による改質
の程度（向上割合）が小さくなり、ひいてはの如き油
中脱水による改質低品位炭を用いることによるＣＷＭで
の石炭の最高濃度の向上の程度は小さくなる傾向にある
ので、低品位炭ＣＷＭへの粗粒高品位炭の添加の効果
（ＣＷＭでの石炭の最高濃度の向上効果）が顕著とな
り、その意義が深く、果たす役割が大きくなってくる。

【００８９】〔実施例Ｂ〕前記改質低品位炭ＣＷＭに粗
粒の高品位炭を添加したもの（）においては、高品位
炭の粒度分布は70〜500 μm であったが、実施例Ｂでは
粒度分布が種々異なる高品位炭を用いた。この点を除
き、前記の場合と同様の方法により、ＣＷＭを得た。
そして、このＣＷＭの粘度を測定した。この結果を図９
の(A) 、図９の(B) に示す。図９の(A) は高品位炭の添
加量：20％の場合の結果であり、図９の(B) は高品位炭
の添加量：30％の場合の結果である。いずれの場合も、
改質低品位炭ＣＷＭに添加する高品位炭の粒度が大きい
場合の方が、ＣＷＭの粘度が低いことがわかる。

【００９０】〔実施例Ｃ〕前記改質低品位炭ＣＷＭに粗
粒の高品位炭を添加したもの（）においては、高品位
炭の添加量は改質低品位炭の量に対し７質量％であった
が、実施例Ｃでは高品位炭の添加量を変化させた。又、
ＣＷＭ化の際の混合粉砕はボールミルでなく、高速攪拌
型の設備を用いて行った。かかる点を除き、前記の場
合と同様の方法により、ＣＷＭを得た。そして、ＣＷＭ
の粘度が1000cpになるときの最高到達濃度（ＣＷＭでの
石炭の最高濃度）を測定した。その結果を図10に示す。
この図10において、(B) は粒度調整に本発明の如き工夫
がなく、単純な混炭が行われたと仮定したとき、即ち、
低品位炭に単に高品位炭が添加され、レオロジー的作用
効果がないときの最高到達濃度、(A) は本発明によって
レオロジー的改善を実施しながら混炭が行われたとき、
即ち、改質低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品位炭が添加さ
れ、レオロジー的作用効果があるときの最高到達濃度を
示すものである。ＣＷＭ化の際の混合粉砕を高速攪拌型
の設備を用いて行ったため、ＣＷＭでの石炭の最高濃度
が51.7％と表１の場合よりもやや高くなっているが、少
量の高品位炭の添加により最高濃度を高め、高濃度化性
を向上し得ることが確認できる。高品位炭の添加量：30
〜40％の範囲では、高品位炭の添加量が多いほど、最高
濃度を高める効果が大きいが、高品位炭の価格や経済
性、添加の効果等を考慮すると、高品位炭の添加量〔＝
高品位炭の量／（低品位炭の量＋高品位炭の量）〕とし
ては10〜30質量％とすることが好ましいといえる。

【００９１】

【表１】

【００９２】

【表２】

【００９３】

【表３】

【００９４】

【表４】

【００９５】

【表５】

【００９６】

【発明の効果】本発明に係る改質低品位炭は、水分含有
量が極めて少なく、撥水性に優れており、従って、これ
をＣＷＭの原料石炭として用いれば、ＣＷＭでの低品位
炭の最高濃度を高めることができ、低品位炭濃度が高く
てカロリーの高い改質低品位炭ＣＷＭを得ることができ
る。

【００９７】本発明に係る改質低品位炭の製造方法によ
れば、上記の如くＣＷＭでの低品位炭の最高濃度が高く
てカロリーの高い低品位炭ＣＷＭを得ることができる。

【００９８】本発明に係る改質低品位炭ＣＷＭ（原料石
炭として改質低品位炭を用いてなるＣＷＭ）は、ＣＷＭ
での改質低品位炭の最高濃度が高くてカロリーが高いの
で、燃料経済性（カロリー／コスト）に優れており、
又、原料石炭として改質低品位炭を用いるものであるの
で、低品位炭の用途拡大がはかれる。

【００９９】本発明に係る改質低品位炭ＣＷＭに粗粒
（該ＣＷＭ中の改質低品位炭よりも平均粒径が大きい）
の高品位炭を存在させてなるＣＷＭは、改質低品位炭Ｃ
ＷＭよりも流動性が向上し、ひいては、ＣＷＭでの改質
低品位炭の最高濃度が高くてカロリーが高い。

【０１００】本発明に係る低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品
位炭を存在させてなるＣＷＭは、低品位炭ＣＷＭよりも
流動性が向上し、ひいては、ＣＷＭでの低品位炭の最高
濃度が高くてカロリーが高い。このように、低品位炭に
粗粒の高品位炭を共存させることにより、ＣＷＭの流動
性を向上させ、ＣＷＭでの低品位炭の最高濃度を高くす
ることができるので、低品位炭ＣＷＭの実用性を高める
ことができ、特に、従来ＣＷＭ化し得なかった低品位炭
をもＣＷＭ化し得、かかる低品位炭のＣＷＭ原料として
の用途の拡大がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】石炭のＯ／Ｃ比とＣＷＭでの石炭の最高濃度
との関係を示す図である。

【図２】改質低品位炭についての残油量と恒湿水分と
の関係を示す図である。

【図３】石炭粒子の顕微鏡写真を示す図面代用写真で
あって、図３の(A)は低品位炭を粉砕機により粉砕して
得られた低品位炭粒子についてのもの、図３の(B) は高
品位炭を粉砕機により粉砕して得られた高品位炭粒子に
ついてのものである。

【図４】低品位炭ＣＷＭの流動性、低品位炭ＣＷＭに
高品位炭粒子を添加してなるＣＷＭの流動性と高品位炭
粒子の粒径との関係を説明する図であって、図４の(A)
は低品位炭ＣＷＭについての説明図であり、図４の(B)
は存在させた高品位炭粒子の粒径が低品位炭よりも大き
い場合についての説明図であり、図４の(C) は存在させ
た高品位炭粒子の粒径が低品位炭よりも小さい場合につ
いての説明図である。

【図５】本発明に係るＣＷＭ製造プロセスの一例を説
明する図である。

【図６】高品位炭ＣＷＭについてのレオロジー曲線
（即ち、剪断速度の変化に伴う見かけ粘度の変化）を示
す図である。

【図７】改質低品位炭ＣＷＭについてのレオロジー曲
線（即ち、剪断速度の変化に伴う見かけ粘度の変化）を
示す図である。

【図８】改質低品位炭ＣＷＭに粗粒の球形高品位炭を
改質低品位炭の1/7の量で添加してなるＣＷＭについて
のレオロジー曲線（即ち、剪断速度の変化に伴う見かけ
粘度の変化）を示す図である。

【図９】改質低品位炭ＣＷＭに高品位炭を添加したＣ
ＷＭにおける高品位炭の粒度と粘度との関係を示す図で
あって、図９の(A) は高品位炭の添加量：20％の場合に
ついてのもの、図９の(B) は高品位炭の添加量：30％の
場合についてのものである。

【図１０】改質低品位炭ＣＷＭに粗粒の高品位炭を添
加したＣＷＭにおける高品位炭の添加量とＣＷＭでの石
炭の最高到達濃度との関係を示す図である。

【図１１】ＣＷＭの石炭灰のBase／Acid比（塩基度）
と還元性雰囲気での灰の軟化点との関係を示す図であ
る。

【図１２】ＣＷＭの石炭灰のBase／Acid比（塩基度）
と還元性雰囲気での灰の軟化点との関係を示す図であ
り、特には、低品位炭ＣＷＭへの高品位炭の添加によっ
てＣＷＭの石炭灰のBase／Acid比および灰の軟化点を調
整し得ることを説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者出口哲也兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者和田保郎兵庫県尼崎市大浜町２丁目23番地株式会社ケイエヌラボアナリシス内Ｆターム(参考） 4H013 DA02 4H015 AA09 AA11 AB01 AB09 BA09 BB03 CB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低品位炭と平均沸点：１５０〜３００℃
の石油系軽質油とを含むスラリー状混合体を加熱して前
記低品位炭の油中脱水をすると共に前記低品位炭に石油
系軽質油を含浸付着させて含有せしめてなるスラリー状
混合体を固液分離して前記低品位炭中に残存する石油系
軽質油の含有量を調整してなる改質低品位炭であって、
前記低品位炭が粒径：３ｍｍ以下であると共に、前記低
品位炭中に残存する石油系軽質油の含有量が無水低品位
炭質量に対して１〜１０質量％であることを特徴とする
改質低品位炭。
【請求項２】粒径：３ｍｍ以下の低品位炭を平均沸
点：１５０〜３００℃の石油系軽質油と混合してスラリ
ー状混合体を得、このスラリー状混合体を加熱して前記
低品位炭の油中脱水をすると共に前記低品位炭に石油系
軽質油を含浸付着させて含有せしめた後、このスラリー
状混合体を固液分離して前記低品位炭中に残存する石油
系軽質油の含有量を無水低品位炭質量に対して１〜１０
質量％に調整した改質低品位炭を得ることを特徴とする
改質低品位炭の製造方法。
【請求項３】石炭と水とを含む石炭−水スラリーにお
いて、前記石炭が請求項１記載の改質低品位炭または該
改質低品位炭が粉砕されてなる改質低品位炭であること
を特徴とする石炭−水スラリー。
【請求項４】石炭として低品位炭と高品位炭とを含む
石炭−水スラリーであって、前記高品位炭の粒子の平均
粒径が前記低品位炭の粒子の平均粒径より大きいことを
特徴とする石炭−水スラリー。
【請求項５】石炭として低品位炭を含む石炭−水スラ
リーに高品位炭を混合してなる石炭−水スラリーであっ
て、前記高品位炭の粒子の平均粒径が前記低品位炭の粒
子の平均粒径より大きいことを特徴とする石炭−水スラ
リー。
【請求項６】前記低品位炭が請求項１記載の改質低品
位炭または該改質低品位炭が粉砕されてなる改質低品位
炭である請求項４又は５記載の石炭−水スラリー。
【請求項７】前記石炭中の高品位炭の量が１０〜３０
質量％である請求項４、５又は６記載の石炭−水スラリ
ー。