JPH0230358B2 - Anteinakonodosurariinoseizohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、炭素含有組成物の安定な高濃度スラ
リーを製造する方法に関するものである。 近年、石油供給の不安定化のため、石油コーク
ス、重質油、脱れきアスフアルト、石炭液化残
渣、石炭などの各種炭素含有組成物を有効利用す
る技術開発が進められている。たとえば石油コー
クス、重質油、脱れきアスフアルト、石炭液化残
渣、石炭などの有効利用技術としては、熱分解、
ガス化、燃焼あるいは鉄鋼業における高炉吹込重
油の代替燃料、セメントキルンの重油の代替燃料
など種々のものが考えられる。しかしこのような
各種利用技術において、炭素含有組成物は常温で
固体であるために、ハンドリングが困難である
上、粉塵飛散による公害発生や粉塵爆発の危険が
あるなどの短所があり、利用が困難になつてい
る。したがつてこうした炭素含有組成物の流体化
を図り、ハンドリングを容易にし公害発生が危険
を防止することが望まれる。一方、炭素含有組成
物の輸送コストを下げるためにも、流体化して輸
送するのが効果的である。 以上のような目的のために、炭素含有組成物を
流体化する方法として、スラリー化するのが効果
的であるが、このスラリーを熱分解、ガス化、燃
焼あるいは高炉への吹込、セメントキルンの燃料
などに利用するためには、スラリーを高濃度化す
るとともに、スラリー中に懸濁する固形物粒子が
沈降して固液分離が起こることを防止する必要が
ある。またボイラなどで燃焼させる際には、燃焼
灰中の未燃分を低減するために、スラリー中の粗
粒を除去する必要がある。 本発明者らは上記の諸点に鑑み、炭素含有組成
物の濃度が55重量％以上の安定なスラリーの製造
方法について鋭意研究を進めた結果、炭素含有組
成物に水および添加剤を加えながら粉砕機に供給
して粉砕し、粉砕機から排出されるスラリーに、
振動数５〜50KHz、振幅１〜100μmの超音波を照
射することにより、安定な高濃度の製品スラリー
が得られること、および炭素含有組成物に水およ
び添加剤を加えながら粉砕機に供給して粉砕し、
粉砕機から排出されるスラリーを、振動数５〜
50KHz、振幅１〜100μmの超音波を照射しながら
ストレーナーなどの分級器を通して、粗粒を含む
スラリーと粗粒を含まないスラリーとに分離し、
粗粒を含むスラリーを粉砕機入口に戻し循環させ
ることにより、９メツシユ（２mm）以上が１重量
％以下の粒度となるように粉砕・調整できるとと
もに、安定な高濃度の製品スラリーが得られるこ
とを知見した。 本発明はこれらの知見に基づいてなされたもの
で、第１の発明は、添加剤を含む炭素含有組成物
の高濃度スラリーに、振動数５〜50KHz、振幅１
〜100μmの超音波を照射することを特徴としてお
り、第２の発明は、添加剤を含む炭素含有組成物
の高濃度スラリーを、振動数５〜50KHz、振幅１
〜100μmの超音波を照射しながら分級器を通し
て、粗粒を含むスラリーと粗粒を含まないスラリ
ーとに分級することを特徴としている。 超音波を照射することによつてスラリーが安定
化する機構は、以下のように考えられる。すなわ
ち超音波をスラリーに照射することによつて、ス
ラリー中の炭素含有組成物が振動し、粒子間にず
り応力が働き、炭素含有組成物粒子の表面に吸着
している球状にたたみこまれた添加剤の鎖状分子
あるいはコロイド次元の繊維状物質がほどけ出て
鎖状構造を形成し、スラリーのレオロジー特性を
変化させて（降伏値を上げて）安定化しているも
のと考えられる。 また超音波を照射することによつてスラリーの
分級が容易にできるとともにスラリーが安定化す
る機構は、以下のように考えられる。すなわち超
音波をスラリーに照射することによつて、スラリ
ー中の炭素含有組成物が振動し分級器のフルイ目
を通過し易くなる。また同時に粒子間にずり応力
が働き、炭素含有組成物の表面に吸着している球
状にたたみこまれた添加剤の鎖状分子あるいはコ
ロイド次元の繊維状物質がほどけ出て鎖状構造を
形成し、スラリーのレオロジー特性を変化させて
安定化しているものと考えられる。 本発明において、超音波の振幅を１〜100μmに
限定する理由は、振幅1μm以下では石炭粒子径よ
り振幅が小さくなるため、粒子に与えるずり応力
が減少し安定化効果がなくなり、振幅100μm以上
では石炭粒子径より振幅が大きくなり過ぎ、動力
の損失が大きくなり好ましくないからである。一
方、超音波の振動数を５〜50KHzに限定する理由
は、振動数5KHz以下では騒音が大きくなり、ま
た効率も減少して好ましくなく、振動数50KHz以
上では超音波発振子の耐久性が減少して好ましく
ないからである。 また本発明において、スラリーの超音波発振子
と静止面との間隙への効率的な供給方法として
は、第１に超音波発振子と相対した静止面にスリ
ツトを設け、このスリツトからスラリーを供給し
超音波を照射する方法、第２に超音波発振子の側
方よりスラリーを供給し、超音波発振子と相対す
る静止面の間隙を通過させながら超音波を照射す
る方法がある。 以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図〜第４図は第１の発明の方法を実施す
る装置の例を示している。まず第１図において、
炭素含有組成物を水および添加剤とともに湿式ボ
ールミル、湿式ロツドミルなどの湿式粉砕機１に
供給して、74μm以下が30〜100重量％、望ましく
は50〜90重量％に湿式粉砕するとともに混合して
スラリー化した後、このスラリーをコレクト装置
２に一旦貯留し、スラリーポンプ３により超音波
処理装置４に送入し、超音波発振子と0.1〜100
mm、望ましくは0.5〜100mm隔たつた静止面との間
隙を通過させながら、振幅１〜100μm、望ましく
は30〜70μm、振動数５〜50KHz、望ましくは10
〜40KHzの超音波を照射することにより、安定な
高濃度スラリーとして取り出す。 本発明における超音波照射方法の例を第５図〜
第８図に示す。すなわち第５図は、超音波発振子
５をスラリー６中に浸漬することによつてスラリ
ー全体に照射する方法である。第６図は、超音波
発振子５に相対して0.1〜100mm、望ましくは0.5
〜10mm隔たつた静止面７を設け、超音波を限られ
た部分に集中して照射する方法である。第７図
は、超音波発振子５に相対して0.1〜100mm、望ま
しくは0.5〜10mm隔たつた静止面７ａを設け、静
止面７ａのスリツト９または細孔からスラリー６
を連続的に供給することによつて、スラリー全体
に均一にしかも集中的に超音波を照射する方法で
ある。第８図は、超音波発振子５に相対して0.1
〜100mm、望ましくは0.5〜10mm隔たつた静止面７
ｂを設け、発振子５の側方からスラリー６を連続
的に供給し発振子５と静止面７ｂの間隙を超音波
を照射しながら通過させることによつて、スラリ
ー全体に均一にしかも集中的に超音波を照射する
方法である。 本発明において用いられる添加剤としては、ア
ニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤
などを単独でまたは組み合わせて用いられ、炭種
によつて適宜選択される。具体的には、アニオン
系界面活性剤としては、脂肪油硫酸エステル塩、
高級アルコール硫酸エステル塩、非イオンエーテ
ル硫酸エステル塩、オレフイン硫酸エステル塩、
アルキルアリルスルホン酸塩、二塩基酸エステル
スルホン酸塩、ジアルキルスルホこはく酸塩、ア
シルザルコシネート、アルキルベンゼンスルホン
酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチ
レンアルキル（アルキルフエノール）硫酸エステ
ル塩、アルキルリン酸エステル塩、ジアルキルス
ルホコハク酸エステル塩、アクリル酸もしくは／
および無水マレイン酸共重合体、多環式芳香族ス
ルホン化物もしくはホリマリン化合物などが使用
され、カチオン系界面活性剤としては、アルキル
アミン塩、第４級アミン塩などが使用され、ノニ
オン系界面活性剤としては、ポリオキシアルキル
エーテル、ポリオキシエチレンアルキルフエノー
ルエーテル、オキシエチレン・オキシプロピレン
ブロツクポリマー、ポリオキシエチレンアルキル
アミン、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシ
エチレンソルビタン脂肪酸エステル、アルキルト
リメチルアンモニウムクロライド、アルキルジメ
チルベンジルアンモニウムクロライド、アルキル
ピリジニウム塩、ポリオキシエチレン脂肪酸エス
テル、脂肪酸アルコールポリオキシエチレンエー
テル、アルキルフエノールポリオキシエチレンエ
ーテル、多価アルコール脂肪酸エステル、脂肪酸
のエタノールアマイドなどが用いられ、両性系界
面活性剤としては、アルキルベタインなどが使用
され、また１，２，３モノアミン、ジアミンなど
のアミン化合物、高級アルキルアミノ酸などが用
いられる。 第２図においては、炭素含有組成物を水または
水および添加剤とともに１段目の湿式粉砕機１ａ
に供給し、粉砕・混合してスラリー化し、このス
ラリーにさらに炭素含有組成物ならびに必要に応
じて添加剤または添加剤および水を加え２段目の
湿式粉砕機１ｂに供給し、粉砕・混合を行いスラ
リー化した後、超音波処理装置４により安定化し
て高濃度の製品スラリーとして取り出す。このよ
うに添加剤は、１段目の湿式粉砕機１ａ、２段目
の湿式粉砕機１ｂのいずれか一方、または両方に
入れる場合がある。他の構成は第１図の場合と同
様である。 第３図においては、炭素含有組成物をボールミ
ル、ロツドミル、ケージミル、ローラミルなどの
乾式粉砕機８により粉砕し、得られた粉砕物と水
および添加剤を混合器１０に供給し混合してスラ
リー化し、このスラリーを超音波処理装置４によ
り安定化して高濃度の製品スラリーとして取り出
す。他の構成は第１図の場合と同様である。 第４図においては、炭素含有組成物を乾式粉砕
機８により粉砕するとともに、炭素含有組成物と
水または水および添加剤を湿式粉砕機１に供給し
粉砕・混合しスラリー化した後、先の乾式粉砕物
ならびに必要に応じて添加剤または添加剤および
水とともに混合器１０に供給し混合してスラリー
化し、このスラリーを超音波処理装置４により安
定化して高濃度の製品スラリーとして取り出す。
このように添加剤は、湿式粉砕機１、混合器１０
のいずれか一方、または両方に入れる場合があ
る。他の構成は第１図の場合と同様である。 第９図および第１０図は第２の発明の方法を実
施する装置の例を示している。第９図において、
炭素含有組成物を水および添加剤とともに湿式粉
砕機１に供給して、74μm以下が30〜100重量％、
望ましくは50〜90重量％に湿式粉砕するとともに
混合してスラリー化した後、このスラリーを超音
波処理装置４を備えたストレーナーなどの分級器
１１に供給し、振幅１〜100μm、望ましくは30〜
70μm、振動数５〜50KHz、望ましくは10〜40K
Hzの超音波を照射しながら、粗粒を含むスラリー
と粗粒を含まないスラリーとに分級し、粗粒を含
むスラリーを一旦コレクト装置２に貯留し、スラ
リー循環ポンプ１２により前記湿式粉砕機１の入
口に循環し、細粒からなる高品質の安定な高濃度
スラリーを製品スラリーとして取り出す。他の構
成は第１図の場合と同様である。 第２図においては、炭素含有組成物、水および
必要に応じて添加剤を１段目の湿式粉砕機１ａに
供給し、粉砕・混合を行いスラリー化し、このス
ラリーにさらに炭素含有組成物および必要に応じ
て添加剤を加え２段目の湿式粉砕機１ｂに供給
し、粉砕・混合を行いスラリー化し、このスラリ
ーを超音波処理装置４を備えた分級器１１に供給
して分級し、粗粒を含んだスラリーを１段目の湿
式粉砕機１ａあるいは２段目の湿式粉砕機１ｂ、
または両方に循環し、細粒からなる高品質の安定
な高濃度スラリーを製品スラリーとして取り出
す。他の構成は第１図の場合と同様である。 つぎに本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 第１表に示す性状の石炭を３mm以下90重量％に
粒度調整し、これを16Kg／Ｈで湿式ボールミルに
供給し、同時に水と石炭に対し0.8重量％のアニ
オン系分散剤を湿式ボールミルに供給した。湿式
ボールミルによりこれらを湿式粉砕し、石炭濃度
68.0wt％、200メツシユ通過率（74μm以下75wt
％のスラリーを調整した。得られたスラリーの粘
度は1000cp（25℃）であつた。

【表】 次にこのスラリーを第７図に示す超音波処理装
置に供給し安定化処理した。超音波処理装置は振
幅40μm、振動数19KHz、超音波発振子と静止面
の間隙を１mmとして超音波を照射し安定化処理し
た。また超音波処理した場合のスラリーと超音波
処理しないスラリーを第１１図に示す円筒状の静
置槽１３に所定量入れ、中層と下層のスラリー濃
度の変化を調べた結果、第１２図に示すように、
超音波処理しないスラリーの場合には、４週間経
過後、中層と下層との濃度差が４重量％となり、
下層に固い沈降物層を形成していた。一方、第１
３図に示すように、超音波処理後のスラリーの場
合には、４週間経過後も中層と下層との濃度差は
殆どなく、下層に沈降物の形成は認められず、下
層取出口１４より容易に抜き出すことができた。
１５は中層取出口である。 実施例 ２ 第２表に示す性状の石炭を３mm以下90重量％に
粒度調整し、これを16Kg／Ｈで湿式ボールミルに
供給し、同時に水と石炭に対し0.8重量％のアニ
オン系分散剤を湿式ボールミルに供給した。湿式
ボールミルによりこれらを湿式粉砕し、石炭濃度
70.2wt％、20メツシユ通過率（74μm以下）78wt
％のスラリーを調整した。得られたスラリーの粘
度は1300cp（25℃）であつた。

【表】 次にこのスラリーを第７図に示す超音波処理装
置に供給し安定化処理した。超音波処理装置は振
幅40μm、振動数19KHz、超音波発振子と静止面
の間隙を１mmとして超音波を照射し安定化処理し
た。また超音波処理した場合のスラリーと超音波
処理しないスラリーを第１１図に示す円筒状の静
置槽１３に所定量入れ、中層と下層のスラリー濃
度の変化を調べた結果、第１４図、第１５図に示
すように、超音波処理しないスラリーの場合には
４週間経過後、中層と下層との濃度差が３重量パ
ーセントとなり、下層に固い沈降物層を形成して
いた。一方、超音波処理後のスラリーの場合に
は、４週間経過後も中層と下層との濃度差は殆ど
なく、下層に沈降物の形成は認められず、下層取
出口１４より容易に抜き出すことができた。 実施例 ３ 第３表に示す石炭を３mm以下90重量％に粒度調
整し、これを17Kg／Ｈで湿式ボールミルに供給
し、同時に水と石炭に対し0.8重量％のアニオン
系分散剤を湿式ボールミルに供給した。湿式ボー
ルミルによりこれらを湿式粉砕し、石炭濃度68.0
重量％、200メツシユ通過率（74μm以下）74.4重
量％のスラリーを調整した。得られたスラリーの
粘度は800cp（25℃）であつた。

【表】

【表】 次にこのスラリーを超音波処理装置を備えた分
級器に供給し、振幅40μm、振動数19KHzの超音
波を照射しながら48メツシユ（0.3mm）の目開き
の網で分級処理した。粗粒を含んだフルイ上を５
Kg／Ｈで湿式ボールミルに循環した。細粒を含ん
だフルイ下を製品スラリーとして取り出した。こ
の製品スラリーの粒度分布を分級スラリーとして
第１６図に示した。本発明の方法で分級すること
により、0.3mm以上の粗い部分がカツトされてい
ることがわかる。また超音波処理した場合のスラ
リーと超音波処理しないスラリーを、実施例１と
同様に第１１図に示す円筒状の静置槽１３に所定
量入れ、中層と下層のスラリー濃度の変化を調べ
た結果、第１７図に示すように超音波処理しない
スラリーの場合には、４週間経過後中層と下層と
の濃度差が４重量％となり、下層に固い沈降物層
を形成していた。一方、超音波処理後のスラリー
の場合には、第１８図に示すように４週間経過後
も中層と下層との濃度差は殆どなく、下層に沈降
物の形成は認められず下層取出口１４より容易に
抜き出すことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は第１の発明の方法を実施する
装置の例を示すフローシート、第５図〜第８図は
超音波照射方法の例を示す説明図、第９図および
第１０図は第２の発明の方法を実施する装置の例
を示すフローシート、第１１図はスラリー静置槽
の説明図、第１２図および第１３図は実施例１の
結果を示し、第１２図は超音波処理しないスラリ
ーの経過週数とスラリー濃度との関係を示すグラ
フ、第１３図は超音波処理後のスラリーの経過週
数とスラリー濃度との関係を示すグラフ、第１４
図および第１５図は実施例２の結果を示し、第１
４図は超音波処理しないスラリーの経過週数とス
ラリー濃度との関係を示すグラフ、第１５図は超
音波処理後のスラリーの経過週数とスラリー濃度
との関係を示すグラフ、第１６図は実施例３にお
ける製品スラリーの粒度分布図、第１７図および
第１８図は実施例３の結果を示し、第１７図は超
音波処理しないスラリーの経過週数とスラリー濃
度との関係を示すグラフ、第１８図は超音波処理
後のスラリーの経過週数とスラリー濃度との関係
を示すグラフである。 １，１ａ，１ｂ…湿式粉砕機、２…コレクト装
置、３…スラリーポンプ、４…超音波処理装置、
５…超音波発振子、６…スラリー、７，７ａ，７
ｂ…静止面、８…乾式粉砕機、９…スリツト、１
０…混合器、１１…分級器、１２…スラリー循環
ポンプ、１３…静置槽、１４…下層取出口、１５
…中層取出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 添加剤を含む炭素含有組成物の高濃度スラリ
   ーに、振動数５〜50KHz、振幅１〜100μmの超音
   波を照射することを特徴とする安定な高濃度スラ
   リーの製造方法。 ２ 添加剤を含む炭素含有組成物の高濃度スラリ
   ーを、振動数５〜50KHz、振幅１〜100μmの超音
   波を照射しながら分級器を通して、粗粒を含むス
   ラリーと粗粒を含まないスラリーとに分級するこ
   とを特徴とする安定な高濃度スラリーの製造方
   法。 ３ 高濃度スラリーを超音波発振子と相対する静
   止面との間隙を通過させながら、超音波を照射す
   る特許請求の範囲第１項記載の安定な高濃度スラ
   リーの製造方法。 ４ 超音波発振子の下方より相対するスリツトを
   通して高濃度スラリーを供給する特許請求の範囲
   第１項記載の安定な高濃度スラリーの製造方法。 ５ 超音波発振子の側方から高濃度スラリーを供
   給し、超音波発振子と相対する静止面との間隙を
   通過させながら超音波を照射する特許請求の範囲
   第１項記載の安定な高濃度スラリーの製造方法。