JPS6084392A - 高濃度石炭−水スラリ−の湿式製造法 - 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−水スラリーの湿式製造法に関す
る。

近年、石油資源の枯渇により石炭の利用が再認識され、
その利用法が種々検討されている。

その−環として、石炭を粉体化して水中に分散し、ポン
プ輸送可能な水スラリーにする方法がある。

一般に、石炭を粉砕機で粉砕する場合、乾式法または湿
式法のいずれでも可能であるが、乾式法の場合には、微
粉化しようとすればするほど炭塵による爆発の危険、環
境汚染の問題が起き。

また作業能率が低下する。他方、湿式法の場合にはこの
ような問題が起きないばかりでなく、石炭を水スラリー
化する場合に必要である微粉炭の水中への分散工程を、
水中で湿式粉砕することにより省略できる。以上のよう
な理由から、石炭−水スラリーを製造するには、石炭は
湿式粉砕するほうが有利である。

また石炭−水スラリーは、燃料として使用されるため、
水スラリー中の石炭は高濃度であり。

かつ石炭の燃焼性を良くするため、微細に粉砕されてい
る必要がある。ところが、一般的な湿式粉砕法では、高
濃度石炭−水スラリーの製造過程で気泡が生じ、粉砕が
進まないため、目的のスラリーを得ることが非常に困難
である。

この気泡は細かく、しかも高濃度石炭−水スラリーは、
比較的粘度が高いため脱治しにくいものであり、気泡を
含むスラリーは、ソフトクリーム状になって流動性が低
下するため粉砕が進行せず、製造上大きな問題となって
いる。

またポンプ輸送時でも気泡はキャビテーションや圧損の
原因となってスラリーをスムーズに輸送することが困難
であり、ハンドリング上でも大きな問題となっている。

本発明者等は、これらの問題点を改良するため鋭意研究
を重ねた結果、本発明を完成するにいたったものである
。すなわち、 湿式ミル中に、 （ａ）石炭。

（ｂ）水、 （ｃ）粉砕助剤として分子量１万〜６ｏ万のポリエーテ
ル化合物、 および、 （ｄ）消泡剤としてシリコーン系化合物を加えて石炭を
粉砕すること を特徴とする高濃度石炭−水スラリーの湿式製造法であ
る。

本発明で用いる石炭は、無煙炭、瀝青炭、または亜瀝青
炭等であり、前二者の使用が特に好ましい。さらに石炭
は、予め乾式で粗砕したものを使用するのが好ましい。

次に本発明で粉砕助剤として用いるポリエーテル化合物
は、出発物質にアルキレンオキシドを反応させて得た分
子量１万〜６ｏ万のポリエーテル化合物、またはそのポ
リエーテル化合物の末端水酸基を各種反応させた誘導体
等である。

出発物質としては、 （１）分子内に活性水素を１個以上有する化合物、例え
ば、脂肪族アルコール、脂環族アルコール、芳香族アル
コール、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン、
」上記多価アルコール、上記多価アミン、アミド類、ポ
リアルキレンイミン、フェノール類、フェノール性水酸
基を有する芳香族化合物の脂肪族アルデヒド縮金物、脂
肪族カルボン酸、脂環族カルボン酸、芳香族カルボン酸 （２）分子内にアルキレンオキシドと反応できる官能基
を１個以上有する化合物、例えば、水、アンモニア、尿
素、ジシアンジアミド、ハロゲン化有機物質、シアネー
ト化合物等が挙げられる。

特に好ましい出発物質としては、次のものが挙げられる
。

（１）分子内に活性水素３個以」二、好ましくは５個以
上有するアルコール、またはそれらの誘導体。

（２）分子内に活性水素３個以上、好ましくは５個以上
有するアミン、またはそれらの誘導体。

（３）フェノール性水酸基を有する芳香族化合物の脂肪
族アルデヒド縮金物。

（４）分子内に窒素原子７〜２００個、好ましくは９〜
１００個を有するポリアルキレンイミン、またはその誘
導体。

次にアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、
プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなどが挙げられ
、これらは単独であっても、２種以上であってもよく、
２種以」二の場合はその配列はブロック重合型またはラ
ンダム重合型のいずれでもよいが、ブロック重合型が一
般的である。特にアルキレンオキシドとしてエチレンオ
キシドを含み、その含有率が全アルキレンオキシドの６
０ないし１００重量％、好ましくは８０ないし１００重
量％であるポリエーテル化合物、または該ポリエーテル
化合物の末端水酸基を各種反応させた誘導体が優れた効
果を発揮し、高濃度下での粉砕効率が高く、流動性が良
好な微粉砕スラリーが得られるばかりでなく、湿式ミル
中での粉砕時における粉砕媒体による衝撃に耐えうる効
果、すなわち、スラリーのゲル化防止に優れた効果を発
揮する。とりわけ、エチレンオキシド含有率が８０〜１
００重量％の範囲にあるポリエーテル化合物またはその
誘導体は、長時間の粉砕でもスラリーをゲル化させない
等の防止効果に極めて優れる。

上記のごとく、出発物質にアルキレンオキシドを反応さ
せて得たポリエーテル化合物は、分子量が１万〜６０万
のものが有効である。

次に、上記ポリエーテル化合物の末端水酸基を各種反応
させた誘導体としては、例えば下記のものが挙げられる
。

（１）有機酸や無機酸と反応したエステル化物。

（２）ハロゲン化水素やハロゲン化リンとの反応で水酸
基がハロゲンに置換されたもの。

（３）酸化反応により生成したアルデヒドやカルボン酸
。

（４）水酸基とモノイソシアネ−１へとの反応生成物。

しかし、本発明は上記例に限定されるものではない。

次に消泡剤として用いるシリコーン系化合物は、一般式
　Ａ　ｓ　ｓｉｏ　＋　ｓｉｏ　−）−ｎ　ｓｉＡ　３
〔Ａは水素、アルキル基またはフェニル基を示す。ｎは
θ〜２５００の数を示す。〕 で示されるシリコーンオイル、例えばジメチルシリコー
ンオイル、メチル水素シリコーンオイル、ジフェニルシ
リコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、も
しくは前記一般式で示されるシリコーンオイルのＡの一
部に有機基、例えば有機脂肪酸、高級アルコール、アミ
ノ基、エポキシ基、メタクリル基等を導入した変性シリ
コーンオイル、または訃）ロゲンシリコーンオイル、例
えばフルオロシリコーンオイル等であり、粘度が２５℃
で０．６５−１００万ｃｓｊ、好ましくは１００〜１０
万ｃｓｔのものが有効である。また使用時の型態として
は、そのまま添加してもよいが、界面活性剤、無機粉末
等を加えて水中エマルジョン型にしたほうが、細かい粉
子になって分散性も良く、有効に作用する。

次に粉砕助剤および消泡剤の添加率について、粉砕助剤
の添加率は最終の石炭−水スラリーに対し０．０３〜２
．０重量％である。

上限は単に経済的理由により決定した。

消泡剤の添加率は、粉砕助剤に対し０．Ｏ１〜５．０重
量％、好ましくは０．０３〜２．０重量％である。

上記石炭、水、粉砕助剤および消泡剤を湿式ミルに入れ
て粉砕する本発明の方法は、最終スラリー組成になるよ
うに石炭を全量仕込んで、１段で一括粉砕する、または
湿式ミルに少なくとも２段階以上に分割して石炭を投入
し、粉砕する高濃度の石炭−水スラリーの湿式製造　方
法で、いずれの方法でもよい。しかし、２段以上に分割
して投入する方が、更に容易に高濃度でかつ微粉砕され
たスラリーが得やすい。

粉砕助剤は、ボールミルに石炭を投入する段階で添加さ
れればよく、１段製造法では１段に添加されるが多段製
造法では１段階目に全量添加しても、１段階目とそれ以
降に分割添加してもよいが、１段階目に少なくとも一部
を添加する必要がある。

消泡剤は、１段製造法では１段に全量添加されるが、多
段製造法ではいずれかの段階に全量添加しても、１段階
目とそれ以降に分割添加してもよい。

次に、本発明で使用する湿式ミルは、ボールミルやロッ
ドミル等の粉砕機能を有する公知の湿式ミルであり、縦
型でも横型でもよい。

本発明特定の粉砕助剤および消泡剤を用いて、上記湿式
粉砕法に従えば、最終スラリー中の石炭濃度が６０〜８
５重量％と非常に高濃度の条件下でも気泡が非常に少な
く、流動性が良好であり、石炭粒子同志の凝集が防止さ
れて粉砕が容易に行われるため、平均石炭粒子径２００
メツシュパス７０重量％以上の微粉砕された低泡性で、
流動性良好なスラリーが得られる。

なお、本発明にかかわる粉砕助剤および消泡剤を用いな
い時は、発泡が生じるため６０重重量以上のスラリーを
得ることも、また湿式粉砕を容易に行えないため効率よ
く微粉砕されたスラリーを得ることができない。

次に本発明の実施例を示す。なお、実施例中「％」は「
重量％」を表わす。

実施例１ 瀝青炭の一種である大同炭と無煙炭の一種であるホンゲ
イ炭を用いて、次の３種の方法で１７種の石炭−水スラ
リーを製造した。

なお、石炭は乾式ミルで粒径約２ｍｍに粗粉砕したもの
を用いた。用いた粉砕助剤は第１表に示す本発明品８種
類（ａ−ｈ）である。消泡剤は第２表に示す本発明品１
２種類（Ａ−Ｌ）である。

Ａ法：粉砕助剤、消泡剤、石炭および水金量をボールミ
ルに投入し、１段法で７０分間粉砕した。

Ｂ法：ｔ３）砕助剤全量および消泡剤全量と所定量の石
炭および全量の水をボールミルに投入し、第１段階で４
０分間粉砕し、次いで、このボールミルに石炭の追加量
を投入し、３０分間第２段階の粉砕をした。

Ｃ法：粉砕助剤全量と消泡剤全量と所定量の石炭と全量
の水をロッドミルに投入し、４０分間第１段階の粉砕を
し、次いでこのロッドミルに石炭の追加量を投入し、３
０分間第２段階の粉砕をした。

各製造条件の詳細、および製造した最終スラリーの性状
、安定性評価結果を第３表に示す。

なお、製造した最終スラリーは以下に示す試験方法によ
った。

製造後、スラリーをミルより取り出し、流動性を１１０
し、スラリー粘度はＢ型粘度計で２５℃にて測定した。

また、粉砕性の評価は粉砕した石炭−水スラリーの石炭
を２００メツシユのふるいでふるい分けを行い、２００
メツシユ通過量（％）で行った。通過量（％）が大きい
ものが粉砕性が良好であることを示す。

含泡量は製造した最終スラリーを１００ｍＱのシリンダ
ーに正確に測り取り、その重量を測定して比重（ｐ　Ｉ
）を計算する。同時に石炭自体の比重から製造したスラ
リーの泡を全く含まない時の理論比重（Ｐ２）を算出す
る。これらより含泡量は、 で示す。また、得られたスラリーの安定性は、次に示す
棒貫入試験により評価した。

すなわち、内径５　、５ｃｍ、高さ２０ｃｍのメスシリ
ンダーに底部から１８ｃｍの高さまで製造した石炭−水
スラリーを入れ静置し、３０日後、そのシリンダー上部
に中心ガイド孔を穿設した蓋体をかぶせ、その中心ガイ
ド孔を通して直径５ｍｍの先端平滑なステンレス棒（全
自重５０ｇ）を石炭スラリー表面から垂直に落下させ、
その先端がシリンダー底部に到達するまでの時間を測定
した。この時間が短かいほど、微粉炭の沈降圧密が少な
く安定である。

以上の実施例から明らかなように、本発明に従い湿式ミ
ル中に！砕した石炭と水と粉砕助剤と消泡剤を入れ、湿
式製造法で石炭スラリーを製造することにより、石炭種
にかかわらず、石炭濃度６８〜８０％で、かつ２００メ
ツシユパス７５．３〜９５．２％の微粉砕された粘度５
２０〜２０００ｃｐの流動性良好なスラリーが得られ、
高濃度下でも粉砕が容易にできた。これは、消泡剤の効
果によりスラリーの含泡量が２％以下と極めて少ないた
めである。

また、スラリー製造条件は１段製造法よりも２段製造法
の湿式製造法の方がより高濃度の微粉砕されたスラリー
が得られた。

さらに、本発明の方法により、得られたスラリーは３０
日間静置した後も棒貫入時間は３．０〜９．５秒と短か
く、長期安定性に優れた均質な石炭スラリーが得られる
副次効果も認められた。

これに対し、粉砕助剤および消泡剤を添加しない場合や
１本発明の必須条件を満たさない比較例の場合、石炭濃
度６０〜６６％でも十分な粉砕ができず、粉砕性が劣る
。また、スラリーは全く流動せず、これ以上の粉砕は不
可能であり、微粉砕された石炭スラリーは得られなかっ
た。

実施例２ 前記実施例１と同一のスラリー製造法により。

第１表に示す粉砕助剤と第２表に示す消泡剤を用いて、
湿式粉砕を実施してスラリーがゲル化し、スラリーの流
動性がなくなるまで粉砕し、その粉砕時間（ゲル化時間
）をＨ１測した。

ゲル化時間が長いほど耐エネルギーまたは耐ｍｊｍ性が
優れていることを示す。

スラリー製造条件の詳細および試験結果を第４表に示す
。

以上の例から明らかなように、本発明に従い、湿式ミル
中に石炭と水と粉砕助７１．＋と消泡剤を入れ、石炭ス
ラリーを製造した場合、ゲル化時間は１２０〜２３０分
と長かった。すなわち、粉砕助剤と消泡剤を併用した場
合、ゲル化時間が長く、耐衝撃性に強く、ゲル化防止効
果も優れている。

また本発明の必須条件を満たさない比較例の場合、石炭
濃度６０〜６６％でもスラリーとならなかったり、ゲル
化時間は１５〜２０分と短時間でゲル化状態を生じた。

実施例３ ５（Ｈ１連続式湿式ボールミル粉砕機に剛球を見損は充
填率で３０％装入し、前記実施例１第２表に示した試験
Ｎｎ　（１−１−１−、５、ｌ−８−１−１２，１−１
５〜１−１７）の粗砕石炭、製造方法、粉砕助剤、石炭
濃度と同一・のスラリー製造条件で最終スラリーのミル
内紛滞留時間が７０分になるようスラリー製造量を調整
して製造した。

この結果、試験Ｎｏ、　１−１−１−５．１−８−１−
１２と同一条件で実施した連続製造法では２００メツシ
ュ通過量７５〜９５％に微粉砕された流動性良好なスラ
リーが得られたが、それ以外はスラリーがゲル化し、ミ
ル内から排出されなかった。

すなわち、本発明湿式粉砕法に従えば、連続粉砕法でも
微粉化された高濃度スラリーの製造が可能である。

さらに試験Ｎα１−１〜１−５、ｌ−８〜１−１２と同
一条件下スラリー製造量を前実施例の５０％量に減少し
て同様の連続式湿式粉砕を実施した。

この時の最終スラリーのミル内滞留時間は１４０分であ
った。この結果、試験Ｎｏ　ｌ−２〜１−５、　］−９
〜１−１２と同一条件で実施した場合のみ２００メソシ
ュ通過量８５〜９８％に微粉砕された流動性良好なスラ
リーが得られたが、それ以外はスラリーがゲル化しミル
内から排出されなかった。すなわち１本発明湿式粉砕法
に従い、ミル内紛滞留時間が長い場合でも流動性良好な
スラリーの連続製造が可能であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）湿式ミル中に、 （ａ）石炭、 （ｂ）水。 （Ｃ）粉砕助剤として分子量１万〜６０万のポリエーテ
   ル化合物、 および、 （ｄ）消泡剤としてシリコーン系化合物を加えて石炭を
   粉砕すること を特徴とする高濃度石炭−水スラリーの湿式