JPS6013889A - 高濃度石炭−水スラリの製造法 - 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】 本発明は高濃度石炭−水スラリの製造法に係シ、特に製
造コストの低減に好適な上記石辰−水スラリの製造法に
関するものである。

石炭を界面活性剤等の添加剤と水の存在下で懸濁させて
スラリ化した石炭−水スラリは、輸送や貯蔵等のハンド
リングが容易となるため、従来の液体燃料に代えてボイ
ラ等で使用することが検討されている。この石炭−水ス
ラリは一般にＣＷＭと称されているが、これを直接燃焼
する場合、含有石炭の粒度としスは２００メツシュ通過
量（７４μｍ以下）が約’ｙｏ〜８０％（重量、以下同
じ）に達する細かさを要求される上、石炭濃度は約６０
重量％以上の高濃度、粘度は輸送可能な程度の低粘度が
必要とされている。このようなＣＷＭを製造するために
は、以下の条件、すなわち（１）粒度分布幅を広げるこ
とにより石炭粒子の充填密度の増加とこれにともなう高
濃度化を計るとと、および（２）適切な分散剤の添加に
より石炭粒子表面に水膜を形成して帯電させ、゛これに
よって粒子同志を反撲させて分散させることによル粘度
を低下させることが重要である。

このような条件に沿うＣＷＭの連続的な製造法として、
従来、第１図に示すような連続湿式ボールミルを用いる
方法が知られている。第１図において、バンカｌから送
シ出された石炭３０は給炭機２を経たのち湿式ボールミ
ル３内に供給され、タンク番および５からそれぞれの注
入ポンプ６およびマを経て供給される水３１および添加
剤液３２の供給下に粉砕される。このようにして製造さ
れたＣ　Ｗ　Ｍ　ｌはスラリ調整槽８に排出され、次い
でポンプ９によって次工程（図示省略）へ輸送される。

上記のミルは通常、水平回転円筒内にスチールボールを
充填したものから構成されている。この方法における粉
砕機構は下記の通りである。すなわち、第２図に示すよ
うに、ミル３の回転に応じてボール２５はミル内壁に沿
っである高さまで持上られ、その後落下する（第２図（
Ａ））、またはボール層表面を転勤流下する（第２図（
Ｂ）　）　、のいずれかの運動を繰シ返し、ボール相互
間に衝突あるいは摩擦を生じその際、石炭粒子がボール
相互間に挾まれ、それぞれ衝撃または摩砕によって粉砕
される。上記粉砕のうち、衝撃粉砕の場合には生成する
石炭粒子の粒度分布幅は狭くなるのに対し、摩砕粉砕の
場合には微粉が生成する上粒変分布の幅も広くなる。本
発明者らの実験によれば、上記の粉砕機構が衝撃粉砕支
配であるか、摩砕支配のいずれに属するかは、ミル内の
ボールの挙動によって決定されることが、明らかとなっ
た。すなわち、ミル内の粘度が低い場合、すなわち、石
炭濃度が低い場合には、ミルの壁に沿って持上げられた
ボールが、自由落下するので衝撃粉砕支配となる。一方
、粘度の高い（石炭濃度が高い）場合には、ミル内のボ
ールの運動は抑制を受け自由落下することができないの
で、他のボールの表面層を転シながら流下することとカ
リ、摩砕支配となる。なお、との摩砕の場合には、超微
粉化にともなって過粉砕が進むため当然のことながら粉
砕効率は悪くなる。第３図は、ノ・−ドグローブ粉砕性
指数（ＨＧＩ、ＪＩＳ−Ｍ８８０１参照）５０の石炭を
６５０画径１２５　ｏｍｍ長の連続湿式ボールミルへ供
給し、スラリ濃度が７０％（Ａ参照）の場合と５０％（
Ｂ参照）の場合につきそれぞれ２００メツシユバスが７
０％となるように調整して粉砕した結果を示すものであ
るが、この結果から、上記したボールの運動と生成粒子
の粒度分布との関係が一層明らかである。以上に説明し
たように、高濃度で粉砕すればするほどＣＷＭは広い粒
度分布幅をもつが、濃度が高くなシ過ぎると粘度も高く
なって粉砕が進行しなくなるので、これを解消するため
には、例えば粉砕時に界面活性剤等の添加剤を添加する
必要が・ある。しかし、上記の添加剤量は石炭１トン当
シ約０．７〜１％にも達し、また高濃度湿式粉砕による
ＣＷＭ＃！造の場合には、動力原単位（ｋ−ｈ／ｌ　）
が低濃度粉砕の場合の約３倍にもなるという問題がある
。従って、粉砕動力費と添加剤量のみを考慮しただけで
も、石炭１トン当シのＣＷＭの製造コストは低濃度粉砕
の場合に比べて大幅に悪化することとなシ、このような
点が高濃度湿式粉砕法の大きな欠点となっている。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、低
動力で、効率よく低粘度で高濃度の石炭−水スラリを製
造する方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、石炭を乾式ミル
で微粉砕して得られる微粉炭と、湿式ミルを使用して低
濃度下粉砕を行うことによシ得られる石炭−水スラリと
を混合し、石炭濃度が６０％以上の低粘度石炭−水スラ
リとすることを特徴とする。

このような構成とすれば、低動力下でそれぞれ得られる
（１）乾式ミルからの粒度分布幅の広い微粉炭と、（２
）湿式低濃度下粉砕により生成する、粉度分布幅は狭い
が細粒に富んだ微粉炭含有スラリとを単に混合すること
によって粉度分布幅が広く、かつ細粒にも富んだ石炭−
水スラリを製造することが可能となシ、これにより動力
および添加剤の低減下に低粘度でかつ高濃度の石炭−水
スラリを得ることができる。

本発明において、乾式粉砕に使用される乾式ミルは、公
知のものが使用可能であるが、特に消費動力が小さい竪
型ボールレースミルが好ましい。

また、湿式粉砕に使用される湿式ミルも公知のものから
広く選択されるが、消費動力が小さくかつ添加剤の使用
量が皆無または微量で済むことから、特に湿式チューブ
ミルや湿式ボールミルが好ましい。

上記の湿式粉砕は一般に低濃度下に、すなわち、石炭濃
度５０重量％以下（通常は４０〜５０重量％）で行うこ
とが望ましい。最終的々石炭−水スラリ中石炭濃度は６
０重量％以上になるように調整される。石炭濃度が６０
重量％に達しないと、本発明の目的とする高濃度でかつ
低粘度のスラリか得られない。

以下、実施例によシ本発明をさらに詳しく説明する。第
４図は、本発明の実施に好適な装置例を示すものである
。この装置において、一般にｌＯ画１以下に粗砕された
湿式粉砕用の石炭３０Ａはバンカｌ、給炭機２を経て湿
式ボールミル（以下、単に湿式ミルと称する）３内へ供
給される。同時に水３１および添加剤液３２Ａがそれぞ
れのポンプ６および７により圧送されて該湿式ミル３内
へ供給され、石炭３０Ａの湿式粉砕が行われる。この粉
砕により得られたスラリは、次いで上記湿式ミル３の出
口に設けられたスラリ調整槽８へ送られる。一方、石炭
３０Ａと同様に粗砕された乾式粉砕用の石炭３０Ｂはバ
ンカ１１から給炭機１２を経て乾式竪型ボールレースミ
ル（以下、単に乾式ミルと称する）１３へ供給され、乾
燥、粉砕されたのち熱風３３によシ気流搬送され、次い
でセパレータ２０で空気から分離される。このように分
離された微粉炭は、次いで給炭機２１を経てスラリー調
整槽８へ供給される。上記によりそれぞれ供給された微
粉炭は、必要によシホツパ２２からフィーダ２３を経て
供給される添加剤液３２Ｂとともに攪拌機２４によシ混
合調整されて目的のＣＷＭが調製され、次いでポンプ９
によって次工程へ輸送される。上記の工程において、水
３１および添加剤液３２Ａは、湿式ミル３の入口部で石
炭濃度が一般に４０〜５０％となるように調整されて添
加される。湿式ミル３内のスラリー濃度は低いため、該
湿式ミル内の粉砕機構は衝撃支配となる。そのため−生
成する粒子の粒度分布幅は狭くなるが、反面、粉砕効率
を低下させることなく。

最大粒径が１００〜１５０μｍでかつ２００メツシ常に
低いため、粘度を低下させるだめの添加剤量は０−０．
１％程度でよく、また粉砕動力も低くてよい。一方、乾
式ミル１３においては、回転テーブル１４上に上部リン
グ１６を介して加圧される一般に５〜１１個の鋳鋼ボー
ル１５が設けられておシ、このボールが回転する際に、
回転テーブル１４の中央部に供給され、遠心力により外
側へ案内される石炭が該ボールと回転テーブル間で圧縮
、粉砕される。粉砕された石炭は回転テーブル１４の端
へ放出されるが、その際、回転テーブル１４の端と乾式
ミルのケース間に形成されるスロート部１ツを通って吹
き上げられる高速の熱風３３によシ、乾燥されると同時
に上方へ吹き飛ばされる。

その際、大きい粒子は気流搬送されることなく上記の粉
砕部に戻されて再度粉砕されるが、細かい粒子は気流に
乗って上部の分級［１８へ送られ、ここで比較的粒径の
大きい粗粉は分級されて回転テーブル１番の中央部に戻
され、原炭３０Ｂと混合後再び粉砕される。一方、上記
によシ分級されない微粉炭は、気流に乗って分級機１８
、微粉炭輸送管１９を経たのちセパレータ２０へ送られ
、ここで輸送空気から分離される。なお、上記で使用さ
れる乾式ミルとしては、例えば）くブコツク日立株製の
Ｅミルが望ましい。すなわち、Ｅミルは乾式微粉砕機の
うちで最も消費動力が小さく、通常、２００メツシュ通
過量が７０〜８０％以上に達する微粉砕用に使用される
ものである。本発明においては、これを最大粒子径が約
４００〜５００μｍ、２００メツシュ通過量が約５０〜
６０％程度となるように緩和して使用すればよいので消
費動力を一層小さくすることができる。上記により空気
から分離された微粉炭は、次いで給炭機２１を経てスラ
リ調整槽８へ供給され、既述の混合処理によりスラリ濃
度７０％以上、粘度２０００ｃｐ以下のＣＷＭとされる
。なお、該混合処理時に添加される添加剤Ｊ３２　Ｂは
、全石炭量に対して０゜１〜０．３％程度でよい。

以下、上記の、装置を適用した実施例により本発明をさ
らに詳しく説明する。

実施例 ６５０、＋ＩＩｎ径ｓ　１２５０ＩＴＩＩＩＩ長の湿式
ミルおよびｌｅｓｍｍ径の回転テーブルを有する乾式ミ
ルである竪型ボールレースミルを備えた第４図と同様な
構成のパイロットプラント（スラリ製造能力１５０ｋｇ
／λ）を用いて、ハードグローブ粉砕性指数（Ｉ−ＩＧ
Ｉ）５０の石炭を下記条件下で゛粉砕および調整し、得
られたＣＷＭの粒度分布をめたところ第５図Ｅの結果を
得た。なお、図には比較のため、原炭（Ｃ）、乾式ミル
粉砕物（Ｄ）および湿式ミル粉砕物（Ｆ）の結果も合せ
示した。

〔条件〕

湿式ミルへの石炭供給量：５０ｋｇ／ｈ乾式ミルへの石
炭供給量：　６　’７　ｋｇ　／　ｈ湿式ミルへの添加
剤供給量：０．０５％湿式ミル内の石炭濃度：５０％ スラリ調整槽への添加剤供給量：０．２５％スラリ調整
槽内の石炭濃度＠　７　ｏ　９／第５図から明らかなよ
うに１本実施例によれば、乾式ミルから得られる比較的
粗粉砕の微粉炭りと、湿式ミルから得られる、粒度分布
幅は狭いが超微細な微粉炭を多量に含むスラリＦとを混
合することによシ、超微細な微粉炭の含有率が高く、か
つ粒度分布幅の広い微粉炭スラリ、換言すれば高濃度下
であっても低粘度特性を有する微粉炭スラリＥを製造す
ることができる。し７かも、下記第１表に示したように
、同一条件下（石炭の）（ＧＩ：５０１スラリ濃度：′
７０％、粉砕石炭粒度：２００メツシュ通過率７０％、
スラリ粘度：１５００ｃｐ）でスラリを得るに当シ、使
用動力と添加剤供給量は従来の高濃度湿式粉砕法の場合
より大幅に少くてよいことがわかる。

第　１　表 以上の説明は本発明の典型的な実施例について行ったも
のであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えば、第３図では湿式ミル３として一室構造のものを
示したが、これに代えて第６図に示すように、グレート
等の隙部を備えた仕切板２４を設けて二基構造としたも
のを使用してもよい。この場合、上流側の室には大径の
ボールを、また下流側の室には小径のボールをそれぞれ
充填すれば、前者によシ原炭の粗砕を行ったのち、後者
で粗砕物の微砕化を行うととができるので、微細化を一
層効率よく行い得る。

以上、本発明によれば、乾式ミル使用によシ得られる比
較的粗粉砕の微粉炭と、湿式ミルを使用して低濃度下粉
砕を行うととによシ得られる、粒度分布幅は狭いが、微
細炭を多量に含むスラリとを混合することにより、微細
炭の含有率が高くかつ粒度分布幅の広い微粉炭スラリ、
換言すれば高濃度下であっても低粘度特性を有する石炭
−水スラリを、添加剤の増加をともなうことなく、シか
も低動力下で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の湿式ボールミルを用いる石炭−水スラ
リ製造装置の系統図、第２図囚は、上記湿式ボールミル
内におけるボールの挙動と石炭粉砕機構との関係を説明
する図、同図（Ｂ）は、上記湿式ボールミル内における
ボールの他の挙動と石炭粉砕機構との関係を説明する図
、第３図は、石炭粉砕機構が粉砕石炭の粒度分布に与え
る影響を説明する図、第４−図は、本発明実施例に係る
石炭−水スラリ製造装置の系統図、第５図は、本発明実
施例の効果を説明するための粉砕石炭の粒子径と累積重
量分率との関係図、第６図は、第５図に示す湿式ミルに
代えて適用することができる湿式ミルの側断面図である
。 ３・・・湿式ボールミル、４体水タンク、５５゛・・ｊ
添加剤液タンク、８・・・スラリ調整槽、１３・・・乾
式ミル、１４・・・回転テーブル、１５・・・ボール、
１６・・・上部リング、１７・・・スロート部、１８・
・・分級機、２０・・・セパレータ、２１・・・給炭機
、２４・・・仕切板、２５・・・ボール、３０．３０Ａ
、３０Ｂ・・・石炭（原炭）、３１３１．水、３２．３
２Ａ、３２Ｂ・・・添加剤液。 代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）乾式ミルで石炭を粉砕して得られる微粉炭と、湿
   式ミルを使用して低濃度下粉砕を行うことによシ得られ
   る石炭−水スラリとを混合し、石炭濃度が６０重量％以
   上の石炭−水スラリとすることを特徴とする高濃度石炭
   −水スラリの製造法。