JPH0160198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石炭中の灰分を除去する石炭脱灰装
置に関するものである。

近年、石油に代わる燃料として石炭の使用が再
検討されている。そして、石炭の欠点とされてい
る流動性の欠如、すなわち、液体である石油に比
較した場合の、固体である石炭の輸送、貯蔵等の
取扱いの不便さ、さらに石油に比較して高い比率
で含有されている灰分の処理問題についても各種
の対策が考えられている。

例えば流動性の問題は、石炭を液化またはガス
化するか、あるいは微粉状としたのち、水系もし
くは油系のスラリ状とするなどの技術が開発され
ている。

一方、後者の灰分除去、すなわち、脱灰法とし
ては、泡沫浮選法、湿式造粒法などが知られてい
る。しかし、それぞれ種々の欠点があり、とくに
粒度の細かい微粉炭の脱灰法としては、実用的に
充分満足できる方法とは言えない。

石炭の灰分は、その成因を根拠にして、つぎの
３種類に分けられる。すなわち、 (1) 石炭に変化した植物の組成分として含まれて
いた無機分（通常１％以下といわれている。） (2) 石炭層への地下水の浸透により、地下水に含
有されていた無機分が石炭層に入り、析出した
もの。

(3) 石炭化してゆく過程で、外部から侵入した鉱
物性物質。

以上のうち、量的に主となるものは(2)および(3)
の灰分である。

これらの灰分は顕微鏡で容易に観測できるが、
石炭中に数ミクロンから数十ミクロンの大きさで
存在しており、理論的には石炭を非常に細かく粉
砕すれば石炭と灰分とが単体に分離し、灰分除去
ができるものと考えられている。

泡沫浮選法や湿式造粒法などで除去の対象とな
る灰分も(2)および(3)に属する灰分である。

しかしながら、現在開発されているこれらの脱
灰法には、それぞれ次のような欠点があり、灰分
除去率も極めて低かつた。

すなわち、泡沫浮選法は、主として粒径が0.5
mm以下の微粉炭の選別および灰分除去に用いられ
る方法である。しかし、その対象の微粉炭が、74
ミクロン（200メツシユ）以下のような粒子の細
かいものの場合、その目的である微粉炭の選別お
よび灰分除去が充分に行なわれにくく、また、石
炭分の回収率が低下するなどの欠点がある。

一方、湿式造粒法は石炭が親油性で灰分が非親
油性である点を利用する方法である。

すなわち、微粉炭を油と水との混合物で処理す
ることにより、油を介して石炭分のみを凝集さ
せ、さらに液中転動によつて造粒する。この造粒
物を、灰分が移行した水相からスクリーンを用い
て分離している。

したがつて、湿式造粒法に属する石炭脱灰装置
は、石炭、油、水を凝集、造粒する強力な撹拌槽
と、造粒物を水相から分離するためのスクリーン
をそなえていることを特徴としている。これらの
脱灰装置では数ミクロンまでの微粉炭の処理が可
能であり、また、石炭分の回収率も高く95〜98％
に達する。

しかし、つぎに述べるような理由から石炭灰分
除去装置としては満足できるものとは言い難い。

(1) 石炭を数ミクロンから数十ミクロン程度まで
微粉砕（超微粉砕状態）した場合には石炭の表
面積が増す。このような細かい粒子からなる微
粉炭をスクリーンによる分離が可能となる大き
さに造粒するには油の添加量を多くしなければ
ならない。

石炭100重量部に対し、油15〜30重量部を必
要とする。

(2) 超微粉からの造粒には多大のエネルギを必要
とする。撹拌槽の所要動力が大きく、撹拌時間
が長い。

(3) 造粒物の径が大きいため、凝集、造粒中にま
きこまれた灰分は、造粒物の水洗などでは除去
し難い。このため、灰分除去率が低下する。

上述のような、湿式造粒法の改良も行われてい
るが、それらの方法はいずれも凝集物（造粒物）
のスクリーンによる分離を基礎とする方法であ
り、操作が複雑になる一方、充分な効果をあげる
ことができなかつた。

本発明は、石炭微粉と油と水とを撹拌槽に入れ
て処理し、石炭分と油の凝集物を製造する点は従
来の湿式造粒法による脱灰手段と共通している。

しかし、本発明では上記のほかに必要量の空気
を導入するため、製造した凝集物の中に微細気泡
が捕捉され、凝集物は浮上性をもち、静置する
と、石炭分と油の凝集物が上層に集り、灰分で懸
濁した水相は下層になり、層分離する。したがつ
て、スクリーンを用いなくても静置槽の上層より
石炭分だけを回収することが可能である。

本発明によれば凝集物をスクリーンによる分離
操作のために必要な程度まで大きくする必要はな
いので、油の使用量は石炭100重量部に対し４〜
６重量部ですみ、撹拌機も強力なものは必要とせ
ず、撹拌時間は石炭の品種によるが概ね数分程度
ですみ、撹拌に要するエネルギは少くてすむ。

また、凝集物と微細気泡との結合は強固であ
り、凝集物を数回、水槽に入れて撹拌しても凝集
物が浮上性を失うことはない。

したがつて、凝集物の内部に混入した灰分も殆
んど除去することができるので、灰分除去率が高
い。石炭分回収率も95％以上になり、従来の湿式
造粒法による石炭脱灰装置と同等のレベルに達す
る。

これらの効果により本発明で湿式造粒法を利用
した石炭脱灰装置の問題点として上述した(1)ない
し(3)の欠点のいずれも改良されることになる。

つぎに本発明を実施するための一実施例を図面
によつて詳細に説明する。

第１図において、１は50ミクロン以下程度に微
粉砕して微粉炭に水を加えて調整した石炭スラリ
を満たした石炭スラリ貯槽である。

石炭スラリは石炭スラリ貯槽１の底部に沈積し
ないように貯槽の上部より挿通された撹拌装置１
ａによつて常時撹拌される。

１ｂは貯槽の内周壁にとりつけた複数個の邪魔
板である。この邪魔板１ｂは撹拌装置１ａの操作
に伴い石炭スラリが回転するのを適当に抑制す
る。

４は油と水および添加剤を混合撹拌し、乳化油
を調整する乳化槽である。４ａは撹拌装置、４ｂ
は邪魔板である。７は空気圧縮機である。

石炭スラリ貯槽１内の石炭スラリは、ポンプ２
によつて配管３を通つて後述するような構造を有
する撹拌機９に供給される。

一方、浮化槽４内の乳化油は、ポンプ５により
配管６を通つて配管３内に注入され、石炭スラリ
と合流する。また、空気圧縮機７の作動によつて
発生した圧縮空気は、配管８を通つて同様に配管
３内に注入される。

配管３内の石炭スラリ、乳化油、圧縮空気は互
いに混合されながら撹拌機９の一端に送入され
る。

撹拌機９は第２図に示すように構成されてい
る。

すなわち、撹拌機９は横置円筒型であつて複数
個の円筒管３２をフランジによつて直列に接続し
て円筒状一体に形成され、各隣り合う円筒管３２
のフランジの間には、仕切板３３が挟まれてい
る。この仕切板３３は外径が円筒管３２より大き
く内径はこの撹拌機９の中心線上を貫通するシヤ
フト３４の直径より若干大きいドーナツ状の円板
から構成されている。したがつて、シヤフト３４
と仕切板３３の内径との間には円環状の隙間３３
ａが形成される。

また、シヤフト３４にはボス３６を介して羽根
３７が放射状に設けられており、これらの羽根３
７と対応するようにして各単管３２には、その内
周面に放射状に配置された複数枚の邪魔板３８が
設けられている。

３９はスラリの入口、４０はスラリの出口４１
は覗窓である。

撹拌機９内では石炭スラリ中の石炭分が油をバ
インダとして凝集物を形成し、同時に凝集物の中
には空気の微細気泡が捕捉される。

ここで、撹拌機９が各円筒管３２毎に仕切板３
３によつて仕切られているため仕切板３３とシヤ
フト３４との隙間３３ａが小さいので、各円筒管
における撹拌動作（シヤフト３４の回転により羽
根３７が石炭スラリ中で回転されること）の際石
炭スラリの軸方向への移動が抑制されて撹拌効果
が非常に良好となり、しかもこの仕切られた円筒
管が複数個直列に配列されているので一層助長さ
れる。そのため灰分のない石炭分凝集物を短時間
で数多く形成することができる。

羽根３７によつて、さらに強力な撹拌が続行さ
れると、凝集物が球状に造粒され、次第に成長す
ることは従来の脱灰装置と同様である。

このようにして石炭分凝集物を形成したスラリ
は、順次、仕切板３３とシヤフト３４の間の隙間
３３ａを通つてスラリの出口４０から排出され
る。

このスラリの移動は、ポンプ２、５および空気
圧縮機７の圧力によつて行われる。

微細な気泡を捕捉した石炭分凝集物は水平では
浮上性をもつ。

本発明は、この浮上性を利用し、有利に脱灰を
行うものである。

撹拌機９を出た石炭分凝集物を含むスラリは、
配管１０を通つて分離洗浄槽１１に送られる。

分離洗浄槽１１は第３図および第４図に示すよ
うに撹拌槽１１ａと静置槽１１ｂとから構成され
ており、撹拌槽１１ａ内にはシヤフト４２が回転
自在に水平な状態で配置されている。

シヤフト４２には、放射状に複数枚の羽根４３
が突設されており、これらの羽根４３と対向して
撹拌槽の内壁には邪魔板４４が突設されている。
これらの部材によつて撹拌装置１１ｃを構成して
いる。

撹拌槽１１ａに隣接する静置槽１１ｂは、下方
に向つて絞られる角錐状に形成されれており、側
面には覗窓４５が設けられている。

この静置槽１１ｂの上部には溢流したスラリの
排出口４６が設けられている。

撹拌槽１１ａに送られた石炭分凝集物を含むス
ラリは、後述する配水系統から配管１２を介して
送られてくる水によつて希釈されながら撹拌、洗
浄される。

撹拌作用は、撹拌装置１１ｃによつて行なわれ
る。この撹拌、洗浄作用によつて石炭分凝集物を
含むスラリから灰分が分離される。

この結果、灰分含有量の少ない石炭分凝集物を
含むスラリが得られる。

このような状態になつたスラリは、仕切板１１
ｄを超えて静置槽１１ｂ側に溢流して流入する。

そして、この静置槽１１ｂ内では、微細気泡を
含み、浮上性をもつた灰分含有率の少ない石炭分
凝集率を含むスラリは、槽の上層に集まり、下層
は灰分と水の懸濁層となる。

ところで、第１図に示すように分離洗浄槽１１
を２段あるいは、それ以上、多段に連設すれば、
上述した撹拌、分離作用が、さらに加えられ、よ
り効果的に灰分含有率の少ない石炭分凝集物を含
むスラリを得ることができる。

静置槽１１ｂから出たスラリは、配管１３を介
して脱水機１４に入り、ここで脱水されて脱灰炭
となり脱水機１４より取出される。

一方、静置槽１１ｂ、１１b′内で下層を形成す
る灰分と水の混合した懸濁液は、ポンプ３０によ
つて抜き出され、配管１５および１６に導かれ、
また脱水機１４で分離された水は配管１７に導か
れ、ポンプ３０によつて抜き出されて配管２９に
導かれ、いづれも排水処理設備に送りこまれる。

排水処理設備は凝集剤調整槽１８、ポンプ１
９、配管２０、撹拌槽２１、配管２２、沈降槽２
３、ポンプ２４、配管２５、脱水機２６を主体と
して構成される。

凝集剤調整槽１８は、排水中の灰分を凝集沈降
させるために使用する凝集剤を水に溶解、調整す
るためのものである。１８ａは撹拌装置、１８ｂ
は邪魔板であり、いずれも石炭スラリ貯槽１また
は浮化槽４に設置のものと同様の構成、作用およ
び効果をもつている。

凝集剤調整槽１８内で調整された凝集剤はポン
プ１９によつて配管２０を通り、前述の灰分と水
の混合した懸濁液と合流して撹拌槽２１に入り、
ここで混合、撹拌される。２１ａは撹拌装置であ
る。

凝集剤および灰分を含んだ排水は、さらに配管
２２に導かれて沈降槽２３に入る。

沈降槽２３内で排水中の灰分は凝集剤の効果に
より凝集沈降し、溢流水は清澄となる。

沈降槽２３の底部に集積した灰分はポンプ２４
によつて抜出され、配管２５を通り、脱水機２６
によつて脱水され、灰分スラツジとなる。脱水機
２６によつて分離された水は、ポンプ３１により
配管２７を通り、撹拌槽２１に返送され、循環処
理される。

また、沈降槽２３の溢流水は、ポンプ２８によ
り配管１２を通つて分離洗浄槽１１および１１′
の撹拌槽１１ａおよび１１a′に返送され、希釈洗
浄水として使用される。

本発明は上述のような構成によつて石炭の脱灰
方法を行つているので、次のような効果をあげる
ことができる。

以上説明したように、本発明に係る石炭脱灰装
置によれば、石炭水スラリに浮化油を混合して撹
拌するように、円筒管内を小室に区画するととも
に小室間を連通する小隙間を撹拌羽根付帯のシヤ
フトとの間に形成するようにしたので、密閉室効
果により、小動力で大きいスラリ撹拌微粒化が行
われる。そして、しかも、小隙間を通過する際の
絞り作用と小室への移行に伴う膨張作用により、
より高い微細化作用が得られ、混入空気を微細気
泡にして、後工程での石炭凝集物への捕捉による
高い浮上効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の石炭脱灰処理系統図、第２図
は撹拌機の縦断側面図、第３図は分離洗浄槽の平
面図、第４図は第３図Ａ−Ａ断面図である。 １は石炭スラリ貯槽、１ａは撹拌装置、１ｂは
邪魔板、２，５，１９，２４，２８，３０，３１
はポンプ、３，６，８，１０，１２，１３，１
５，１６，１７，２０，２２，２５，２７，２９
は配管、４は浮化槽、７は空気圧縮機、９は撹拌
機、１１，１１′は分離洗浄槽、１１ａ，１１
a′は撹拌槽、１１ｂ，１１b′は静置槽、１１ｃ，
１１c′は撹拌装置、１１ｄは仕切り板、１４，２
６は脱水機、１８は凝集剤調整槽、２１は撹拌
槽、２３は沈降槽、３２は撹拌機９の円筒管、３
３は仕切り板、３４はシヤフト、３５はベアリン
グ、３６はボス、３７は羽根、３８は邪魔板、３
９はスラリの入口、４０はスラリの出口、４２は
撹拌槽１１ａのシヤフト、４３は羽根、４６はス
ラリの排出口である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 石炭と水の混合スラリに油および空気とを混
   合して撹拌し、この撹拌されて石炭分凝集物を含
   んだスラリに水を加えて撹拌洗浄するとともに石
   炭層と灰分層に分離し、この分離洗浄によつて生
   成され灰分を除去された石炭分凝集物スラリを濃
   縮脱水するようにした石炭脱水装置に用いられる
   前記石炭水スラリの撹拌機であつて、前記撹拌機
   を横置円筒型であつてその中心部に多数の撹拌羽
   根を取り付けたシヤフトを貫通するとともに、円
   筒管を小室に区画しかつ前記シヤフトとの間に小
   隙間を形成する仕切板を設けたことを特徴とする
   石炭脱灰装置。