JPS58142984A - 石炭の品質改良方法 - 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】 本発明は微粉状の石炭のスラリーより石炭粒子を選択的
に凝集させて回収し、灰汁を減らす石炭の脱灰方法およ
び該方法に用いる新規な凝集剤に関する。

従来石油は安価なこと、発熱量が大きいこと、液体であ
るため輸送等の取扱いが容易なこと等の理由でエネルギ
ー源として最も多く使用されて来た。しかしながら近時
石油価格の高騰と資源の枯渇化により石炭が代替エネル
ギー源として再び注目されるようになった。

しかしながら石炭は周知のように炭素質の他に、および
微量の種々の金属酸化物、硫化物からなる灰分を通常５
〜２５％含有する。これら不純物は燃焼時残渣として残
ることや、燃焼時環境に排出すると有害な物質を発生す
る等の問題を生じ、石炭の燃料としての利用価値を著し
く損うものである。従って石炭の品質を向上させるため
、一般に石炭中に含有する灰分を可能な限り除去するた
めの脱灰操作が採られている。

現在まで良く知られている脱灰法としては、重液選炭法
、Ｗ遊選炭法、オイルアグロメレーション（Ｏｉ　Ｉ　
Ａｇｇｌａｎｅｒａｔｉｏｎ　）法、磁力による選別法
等が挙げられるが、いずれも満足な脱灰方法とはいえな
い。このうち比較的有望視されているのはオイルアグロ
メレーション法で、この方法は微粉炭の水性スラリーに
、バインダーとして油分を加え、石炭のみを選択的に凝
集させ、ペレット化させるものである。しかしながら該
方法はなお（１）無視し得ない量の油分の添加を必要と
する、（２）ペレタイズ時相当量のかくはんエネルギー
が必要である、（３）脱灰効果は一般に５０〜６０％で
あり、満足ではない、（４）得られる脱灰炭は油分との
混合物であり、再び水性スラリーとして輸送、燃焼に供
することはできない、等の欠点を有する。

これら欠点を解消するため、乳化剤を併用する方法、油
分を乳化して添加する方法、油分を二段階で添加する方
法、無機電解質を併用する方法、油溶性ポリマーを併用
する方法、これら各種方法の組合せ等が各方面で盛んに
検討されているが、未だ満足な成果を挙げていない。

上記方法のほかに、より直接的な方法として、特開昭５
４−１６５１１に提案されているように、微粉炭の水性
スラリーにポリアクリル酸塩、ポリリン酸塩の如き分散
剤を添加し、灰分を選択的に沈降除去する方法も試みら
れたが、この方法は沈降速度のコントロールが困難であ
るため所期の目的を達成し難く、満足な方法とはいえな
い。

さらに別の方法として、石炭に不飽和単量体を化学的に
グラフト重合し、石炭を親油性物質として回収すること
が特開昭５６−１１１０６２に提案されているが、新た
な付加的原料を必要とし、かつ操作が煩雑な割には満足
な成果を挙げ得ない。

近年疎水性基を有する水溶性ポリマーが疎水性の石炭粒
子を選択的に凝集する凝集剤として注目されており、具
体的には分子量５０万のポリエチレンオキシド、アクリ
ルアミド７ｒクリル酸メチル共重合体を使用する報告が
あるが、これら凝集剤の具備すべき基本的特性について
未だ充分に解明されていない。

本発明は上記のような従来法の欠点を持たない、安価で
、簡単な操作で、高い脱灰率を達成することができる石
炭の脱灰方法および該方法に使用する凝集剤を提供する
ことを目的とする。

本発明は、微粉状の石炭の水性スラリーに水溶性または
水分散性高分子凝集剤を添加し、石炭を選択的に凝集せ
しめて回収する石炭の脱灰方法に関する。微粉状の石炭
の水性スラリーは分散剤を含んでいてもよい。

前記凝集剤は、構成単位が （２）　２０℃における水に対する溶解度が１５重量％
以上の後記Ａ群から選ばれた不飽和親水性単量体の少な
くとも１種と、 ■）　２０℃における水に対する溶解度が１０重量％以
下の後記Ｂ群から選ばれた不飽和疎水性単量体の少なく
とも１種 から構成され、ＡとＢの比率がＡ／Ｂ＝９９／１〜２０
／８０　（重量比）である分子量１０万ないし３０００
万、好ましくは５０万ないし２０００万の水溶性または
水分散性高分子を成分とするものである。

以上のような本発明によれば、油分を全く使用すること
なく、大きなエネルギーを使用することなく、容易に、
高効率で脱灰を行うことができる。

例えば一般的な石炭回収率９０ないし１００％程度の条
件下において、従来技術の脱灰率が５０ないし６０％程
度であるのに比し、本発明では７０％以上の高い率で脱
灰できる。石炭回収率を低くすると回収された石炭の脱
灰率が大きくなるのが−・般的傾向であるが、本発明で
は石炭回収率を９０％より低くすると、従来技術では困
難であった９０％以上の脱灰率を達成することができる
。回収された石炭は油分を含まないため、輸送および燃
焼に便利な水性スラリーに再び調製することができる。

前記ＡおよびＢの構成単量体を以下に示す。これらの構
成成分はＡ群およびＢ群の単量体を前記の比率で直接常
法により共重合させて得られる水溶性高分子の形のほか
、重合後例えば加水分解、４級化等の化学反応によって
該当する構成成分を含む水溶性高分子へ変換された場合
を含む。

Ａ群（親水性単量体） （１）　　アクリル酸もしくはメタクリル酸のアミド類
、例えばアクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセト
ンアクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプ
ロパンスルホン酸およびその塩、Ｎ−メチロールアクリ
ルアミド等 （２）アクリル酸、メタクリル酸およびそれらの水溶性
塩類またはエステル類、例えばアクリル酸、メタクリル
酸、それらのナトリウム塩、メタクリル酸２−ヒドロキ
シエチルエステル等 （３）アクリル酸もしくはメタクリル酸の第３級アミノ
低級アルキルエステルおよびその第４級アンモニウム塩
、例えばＮ、Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート
等 Ｂ群（疎水性単量体） （１）　　Ｘチレン類、例エバスチレン、メチルスチレ
ン等 （２）重合性ハロゲン化オレフィン類、例えば塩化ビニ
ル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニリデン、フ
ッ化ビニリデン等 （３）脂肪醗ビニルエステル類、例えば酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、カプリル酸ビニル、オレイン酸ビニ
ル等 （４）　　重合性オレフィン類、例えばエチレン、プロ
ピレン、ｌ−ブテン等 （５）　　ビニルピリジン類、例えば２−メチルビニル
ピリジン等 前記のように、Ａ群の親水性単量体とＢ群の疎水性単量
体の比率（Ａ／Ｂ　）は、重置比でＡ／Ｂ＝９９／１〜
２０／ｓ　ｏであるが、より好ましいのはＡ／Ｂ＝９７
／３〜４０／６０である。Ａお、ｋ［Ｂの配列はランダ
ム、ブロックのいずれでもよい。

Ｂの比率が１％以下ではもはや本発明の効果は期待でき
ないし、Ｂの比率が８０％以上では有効な水溶性または
水分散性が得られない。

水溶性高分子の分子量はｌＯ万ないし３０００万、好ま
しくは５０万ないし２０００万であり、この範囲のもの
が良好な効果を示す０ 水溶性高分子の添加量は必要とする石炭の回収率および
脱灰率に応じて変動するが、通常微粉状の石炭の水性ス
ラリーに対し、０．ｌｐｐｍないし１重量％、好ましく
はｉｐｐｍないし０．５重社％である。０．　ｉ　ｐｐ
ｍを下廻る場合は凝集効果が発現しないし、また１重量
％を土踏る場合はそれに比例した効果の上昇が見られな
いので不経済である。

本発明の実施に際し、必須ではないが水性スラリーは分
散剤を含むことができる。分散剤を含むことによシ水性
スラリーは均質化され、また灰分がより長時間サスペン
ション中にとどまるのでより効果的な脱灰が行われる。

この目的に対し任意の分散剤が使用できるが、例えばヘ
キサメタリン酸ナトリウムなどの縮合リン酸塩系、ケイ
酸ナトリウム等のシリケート系、ポリアクリル酸ナトリ
ウム等の７クリレート系、ナフタレンスルホン酸ナトリ
ウム／ホルムアルデヒド縮合物等が使用し得る。分散剤
の添加量は、水性スラリーに対し５０００　ｐｐｍ以下
、好ましくは５０ないし２０００ｐｐｍが適当である。

過剰に添加すると凝集効果を阻害する傾向がある。

脱灰は石炭を微粉状に粉砕し、水性スラリーの形として
実施する。

本発明を適用し得る石炭には、亜炭、褐炭、亜瀝青炭、
瀝青炭、半無煙炭および無煙炭を含む。

また石炭鉱山から排出される石炭を含む洗浄廃水も石炭
源として利用できる。

−１１＋ 本発明に使用される微粉状石炭は、適当な粉砕機によっ
て乾式粉砕しても得られるが、炭塵爆発を避けるためよ
り安全には水中で湿式粉砕し、スラリーを形成するのが
好ましい。

０）を以下、好ましくは１００．ｇ以下とすることによ
り満足な脱灰率が得られる。

石炭微粉の水性スラリー中の固形分濃度（粉砕前の石炭
基準）は、通常６０％以下、好ましくは２ないし３０％
であり、スラリー濃度が高い程処理能力は増大するが、
脱灰率が低下する。６０％以上の高濃度ではもはや本発
明の効果は期待できない。水性スラリーのｐＨは３ない
し１２．より好ましくは弱アルカリ性の７ないし１１が
適当である。

本発明による脱灰方法は以下のように行うのが好ましい
。すなわち湿式粉砕により得られた微粉炭の水性スラリ
ーを所定の固形分濃度に調整した後、分散剤を加える。

分散剤は湿式粉砕時に添加してもよい。ｐＨを調整した
後前記した水溶性高分子を添加するが、その際水溶性高
分子はあらかじめ０．５％ないし５％程度のストック水
溶液として用意しておくのがよい。水溶性高分子を原体
のま−で添加すると完全に溶解するまで時間がか＼るか
らである。

水溶性高分子を添加する際およびその後比較的ゆるやか
なかくはんが必要で、通常添加終了後数分以内に石炭粒
子が凝集するので、静置後、例えば傾しゃ法により水切
りし、脱灰炭を回収する。

脱灰炭は必要に応じ例えば遠心分離機を用いてさらに脱
水し、水分量を減らすこともでき、また反対に比較的多
量の分散剤を用いて再度流動性水スラリーとすることも
できる。

一方灰分は少量の未回収石炭と共に懸濁液中に残留する
が、石炭の回収率を上げるため必要があれば本発明の操
作を再度この懸濁液に適用してもよい。この場合連続化
の方法を採ることもできる。

以下に本発明の実施例を示す。実施例中の比率および％
はすべて重量による。

実施例に使用した石炭の分析値を第１表に示す。

分析法はＪＩＳ　Ｍ　８８１１〜８８１３による。

（以下余白） 第　　　１　　　表 第１表の石炭をボールミルにて水と共に湿式粉砕して微
粒状の石炭水性スラリーを得た。微粒子の粒度は第１表
に示す如く殆んど大部分が４６μ以下であり、少なくと
も全部が１０５μ以下であった。

実施例 第１表の石炭含有水性スラリー（固形分濃度１０％）１
１！を、６枚羽根のかくはん機と４枚のバッフルを備え
た容器に採取した。水酸化ナトリウムと硝酸を用いてｐ
Ｈを１１．０に調節した後、ヘキサメタリン酸ナトリウ
ムを３００　ｐｐｍの濃度に添加し、３０００ｒｐｍで
２分間かくはんし、均一なスラリーを得た。

次に第２表記載の水溶性高分子の０１５％水溶液（あら
かじめ調製）を固形分換算で所定の濃度に１５秒間を要
して添加した。添加終了後３０００ｒｐｍで１分間、１
１０００ｒｐで２分間かくはんを続けた後かくはんを止
め、静置した。

、群集した石炭微粒子をデカンテーシヨンにより水切り
し、さらに遠心分離機中１１００Ｏｒｐで３分間脱水し
た。得られた結果を第２表に示す。

（以下余白） ―収脱灰炭中の石炭分 石炭回収率（支）ゝ＝　　原料炭中の石炭分特許出願人
　　第−工業製薬株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）微粉状の石炭の水性スラリーに、構成単位が囚　
   アクリル酸もしくはメタクリル酸のアミド類、アクリル
   酸もしくはメタクリル酸およびそれらの水溶性塩類また
   はエステル類、アクリル酸もしくはメタクリル酸の第３
   級アルキルエステルおよびその第４級アンモニウム塩類
   より選ばれ、２０℃における水に対する溶解度が１５重
   量％以上である親水性単量体の少なくとも１種と、 （均　スチレン類、重合性ニトリル類、重合性ハロゲン
   化オレフィン類、脂肪酸ビニルエステル類、重合性オレ
   フィン類、ビニルピリジン類より選ばハ、２０℃におけ
   る水に対する溶解度が１０重量％以下である疎水性単量
   体の少なくとも１種、とから構成され、前記ＡとＢの比
   率が重置比でＡ／Ｂ＝９９／ｌないし２０／８０である
   分子量ｌＯ万ないし３σ００万の水溶性または水分散性
   高分子を添加して石炭を選択的に凝集せしめ、凝集した
   石炭を母液から分離し回収することを特徴とする石炭の
   脱灰方法。 （２）微粉状石炭の水性スラリーが分散剤を含んでいる
   特許請求の範囲第１項の方法。 （３）水性スラリー中の固形分濃度が６０重量％以下で
   ある特許請求の範囲第１項または第２項の方法。 （４）水溶性または水分散性高分子の添加量が水性スラ
   リーに対しＯ，ｌ　ｐｐｍないし１重量％である特許請
   求の範囲第１項、第３項または第４項の方法。 （５）構成単位が （８）アクリル酸もしくはメタクリル酸のアミド類、ア
   クリル酸もしくはメタクリル酸およびそれらの水溶性塩
   類またはエステル類、アクリル酸もしくはメタクリル酸
   の第３級アミノ低級アルキルエステルおよびその第４級
   アンモニウム塩類より選ばれ、２０℃における水に対す
   る溶解度が１５重社％以上である親水性単量体の少なく
   とも１種と、の）　スチレン類、重合性ニトリル類、重
   合性ハロゲン化オレフィン類、脂肪酸ビニルエステル類
   、重合性オレフィン類、ビニルピリジン類より選ばれ、
   ２０℃における水に対する溶解度か１０重量％以下であ
   る疎水性単量体の少なくとも１種、とから構成、され、
   前記ＡとＢの比率が重量比でＡ／Ｂ＝９９／ｌないＬ２
   ０／８０である分子量１０万ないし３０００万の水溶性
   またけ水分散性高分子を成分とする脱灰のための微粉状
   石炭の水性スラリーへ添加される石炭の選択的凝集剤。