JPS6259759B2

JPS6259759B2 -

Info

Publication number: JPS6259759B2
Application number: JP56057427A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Onizuka; Takanobu Watanabe; Katsumasa Yano
Original assignee: Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1987-12-12
Also published as: JPS57171000A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、石炭の輸送あるいは燃焼などを円
滑に行ない得る脱灰炭を製造するのに適用される
石炭の化学的脱灰処理装置に関するものである。

周知のとおり、近年石油供給の見通しの不安、
ならびにその価格高騰のため、エネルギーの多様
化の必要性が説かれ、その代替品の第一候補とし
て石炭が取り上げられ、その有効な利用法の促進
が計られている。石炭は古来主要なエネルギー源
として利用されてきたが、石油の出現によつて取
つて替られた。その主もな理由は、石油が低廉か
つ多量に入手できるようになつたことにも起因す
るが、石炭が固体であることと、ほとんど利用価
値のない灰分を含んでいることにも由来する。す
なわち、固体であることから輸送が非常に困難で
あり、輸送コストがかさむ。石炭中の灰分の存在
は石炭のエネルギー密度を低下させ、そのことか
らだけでも灰分のない石油に比較して効率の悪い
エネルギー源といえる。また灰分は石炭燃焼時に
はそのまま排出されるので、最近のように大型化
が進んだ火力発電所等では、その処理に多大の費
用を要している。また厳密には無機物質だけに限
定されないが、硫黄分の問題もある。すなわち、
これらの硫黄分は燃焼によつて硫黄酸化物を生成
し、環境汚染の観点から重大な関心が寄せられて
いる。現在わが国は石炭需要の相当量を海外炭に
依存しているが、石炭中の灰分は数パーセントか
ら数十パーセントまで存在し、通常は10〜20％で
あり、これらの灰分は有効に利用されず廃棄さ
れ、結局輸送コストの10〜20％が無駄に費やされ
ていることになる。このように石炭の灰分の問題
は石炭の有効利用上極めて重大なものであり、石
炭の灰分の除去が有効になされればその経済的効
果は計り知れないものがある。

また石炭は上記のように固体であるため、その
輸送に多大のコストがかかるが、そのコスト低減
のために石炭を微粉砕してニユーマチツク輸送す
る方法や水スラリーあるいはオイルスラリーなど
にして疑似的な流体として輸送する方法が検討さ
れている。また、石炭の燃焼ボイラでは大型にな
るとほとんど例外なく微粉炭燃焼ボイラが用いら
れており、このようなボイラでは一般には200メ
ツシユ以下80％程度に粉砕された石炭が使用され
ている。

ここで、従来の石炭からの灰分の除去法すなわ
ち脱灰法について述べると、これは検討されてい
るが現在のところ真に有効な方法はないと言わざ
るを得ない。脱灰法の究極の技術となると石炭の
液化技術となろうが、これはまだ未来技術の内に
数えられているものである。比較的有効な方法と
しては、粉砕した石炭を水と油の混合したものに
懸濁撹拌し、石炭粒子のみを油層で凝集させ、灰
分を水層へ分離するオイルアグロメレーシヨンな
る方法がある。また古くは石炭を高温、高圧下で
アルカリにて処理する方法もある。また極く最近
では弗化水素ガスで処理する方法が提案（特開昭
55−133487号）されているが、いずれも完全に実
用的なものとは言い難い。すなわち有効な脱灰法
はまだ世の中にはでていないのである。

本発明者らは、本特許出願に先だち、脱灰法と
して塩酸もしくはクエン酸水溶液に弗化物を添加
した溶液にて石炭を処理する化学的な方法を提案
した（特開昭57−151698号公報および特開昭57−
162791号公報参照）。ここで弗化物としては、酸
性弗化アンモン、弗化アンモン、酸性弗化ナトリ
ウム、弗化ナトリウム、酸性弗化カリウム、弗化
カリウムが有効であり、特に酸性弗化アンモンが
有効である。弗化物として酸性弗化アンモンを使
用する場合には、先提案の出願明細書に記載され
たように、塩酸１〜10重量％および酸性弗化アン
モン（NH₄HF₂）1.25〜10重量％、あるいはクエ
ン酸１〜10重量％および酸性弗化アンモン１〜10
重量％を含む水溶液を使用する。この先提案によ
る方法は水溶液反応をベースにしたいわゆる湿式
法であり、有害な弗化水素ガスの発生がなく、常
温にても脱灰効果を有するものである。

またここで、粉砕法について述べると、これは
周知の通り数限りなく存在する。すなわち、粗砕
機であるクラツシヤー類から微粉砕機の各種ミル
まで存在し、現状では用途に応じてこれらの粉砕
機が使用されている。上記のようなニユーマテイ
ツク輸送、水スラリーあるいはオイルスラリーな
どの疑似的な流体としての輸送の場合には、種々
のケースがあるが、石炭粒子は100メツシユ以下
程度であり、燃焼の場合にはいられており、この
ようなボイラでは一般には200メツシユ以下80％
程度に粉砕された石炭が使用されている。

またここで、粉砕法について述べると、これは
周知の通り数限りなく存在する。すなわち、粗砕
機であるクラツシヤー類から微粉砕機の各種ミル
まで存在し、現状では用途に応じてこれらの粉砕
機が使用されている。上記のようなニユーマテイ
ツク輸送、水スラリーあるいはオイルスラリーな
どの疑似的な流体としての輸送の場合には、種々
のケースがあるが、石炭粒子は100メツシユ以下
程度であり、燃焼の場合にはそれ以下であること
が多い。この種の微粉砕機としてはミル類が多く
使用されている。ミル類は大きく分けると乾式の
ものと湿式のものとがあるが、純粋に効率的な面
から見ると湿式のものが良いとされている。すな
わち、乾式の場合には粉砕機の壁面やボールなど
に微粒子が付着し、その緩衝作用のために能率が
低くなる。これに対し湿式の場合には微粉が流出
するため、このような現象がなく能率が高い。

本発明者らは、上記の点に鑑み、湿式粉砕機の
効率の良さとその機能、および前述の化学的湿式
脱灰法の特性に着目し、石炭を粉砕すると同時に
脱灰することができる装置を見い出し、この発明
を完成したものである。この発明にかゝる脱灰処
理装置によれば、ニユーマテイツク輸送、水スラ
リー、オイルスラリーなどへ供給する最適の脱灰
炭を得ることができるものである。

この発明を、以下図面に示す実施例に基づいて
説明する。

なお、実施例はこの発明の具体的な１例を示す
ものであり、この発明はこのような実施例に限定
されるものではない。

図面において、粉砕されるべき原料石炭は混合
槽１に投入され、ここで原料石炭と脱灰剤水溶液
とが所定の割合に混合される。原料石炭と脱灰剤
水溶液の混合物はつぎの湿式粉砕機２に導入され
る。ここで、粉砕機２としては、格別制限はな
く、ボールミル、チユーブミル、ロツドミル、ア
トリツシヨンミルなど湿式の粉砕機が使用され
る。この粉砕機２において原料石炭の粉砕と同時
に、粉砕炭と脱灰剤水溶液との接触が行なわれ
る。この場合、加熱装置はとくに必要ではなく、
かつ常圧下において粉砕と脱灰反応が行なわれ
る。

ここで脱灰剤水溶液は、腐食抑制剤を含んだ塩
酸もしくはクエン酸水溶液に弗化物を添加したも
のである。腐食抑制剤は装置および配管等を塩酸
もしくはクエン酸水溶液の腐食性から防御するた
めのものであり、市販のものが使用できる。すな
わちこの種の腐食抑制剤は、ボイラチユーブやプ
ラント配管類の酸洗時に使用されるものを用いる
ことができる。そして塩酸およびクエン酸は、石
炭中の灰分、特に鉄系の化合物の溶解に効果を有
し、また弗化物は、シリカ系の化合物の溶解に効
果を発揮する。しかしながら、これらの酸類と弗
化物の両者には相乗効果があり、両者が同一溶液
に存在する時に最も大きな脱灰作用を得ることが
できる。ここで弗化物としては、酸性弗化アンモ
ン、弗化アンモン、酸性弗化ナトリウム、弗化ナ
トリウム、酸性弗化カリウム、弗化カリウムより
なる群の中から選ばれたものを使用する。これら
の弗化物の中では酸性弗化アンモンが脱灰のため
に最も効果的である。これは単に脱灰作用が強い
だけでなく、後の排水処理に際しても、ナトリウ
ム塩やカリウム塩の場合とは異なり、分解可能で
あるためスラツジ量を増さない効果を有する。

なお石炭中の灰分は、石炭中に夾雑物として存
在するものと、組織内に存在するものとがある。
前者は石炭の生成過程で外から混入したものであ
り、これは泥または石などである。この灰分は湿
式粉砕機２による破砕によつて石炭粒子の表面に
現われる。このため灰分は薬液と極めて効率よく
接触することになり、灰分の溶解がすみやかに行
なわれる。石炭の組織内に存在する灰分は、石炭
の原植物の生成期に導入されたものであり、これ
を取り除くことは非常に困難である。

また弗化物を含む塩酸またはクエン酸水溶液よ
りなる薬液は侵透力が強く、灰分中に侵入してい
くため、石炭と灰分との結合力を緩める役割を果
し、石炭自身を割れ易くするため総合的には粉砕
効率を上昇させる好結果を生む。灰分の溶解は灰
分と薬液との接触効率に影響されるが、このよう
な湿式粉砕機２内の状況は、この接触効率という
観点からはまさに理想的な条件を備えているとい
える。

この湿式粉砕機２を出たスラリーは、つぎに分
級機３に導入される。この分級機３としては、格
別の制限はないが、たとえばレーキ分級機等が使
用可能である。分級機３において分離された粗粒
炭は混合槽１に再び供給される。所定の大きさに
なつた微粒炭と薬液とは脱水機４に導入され、そ
こで石炭と薬液に分離される。ここで脱水機４と
しては遠心分離機あるいは過機などが使用可能
である。そして薬液の大部分は再び薬液調製槽８
に戻されるが、その一部は抜き出され、排水処理
装置７で薬液中に溶解したSi、Al、Fe等の金属
イオン類をスラツジとして除去し、処理された溶
液は薬液調製槽８に戻され、循環使用される。

一方、脱水機４で脱水された石炭には、塩酸も
しくはクエン酸、さらには弗化物が付着している
ため、この石炭を洗浄槽５に導入する。そして洗
浄水を循環使用しながら、洗浄槽５内で石炭に付
着した薬液を洗浄する。なお洗浄槽５は必要に応
じて複数基設置する。十分に洗浄された石炭は洗
浄槽５から抜き出され、脱水機６に導かれる。な
お洗浄槽５に補給する水の量は、スラツジおよび
製品石炭に同伴して持ち出される水の量に対応す
るものである。またこのような水洗には従来の技
術が使用される。

つぎに脱水機６で脱水された石炭は必要に応じ
乾燥工程を経た後製品石炭となる。脱水機６で分
離された水は再び薬液調製槽８に戻される。薬液
調製槽８はデカンターの機能を併有している。こ
の調製槽８において薬液が所定の濃度となるよう
に薬剤を補給する。調製後の脱灰剤溶液は混合槽
１に再び供給される。

この発明は、上述の次第で、湿式粉砕機２にお
いて原料石炭を粉砕するのと同時に、塩酸もしく
はクエン酸に特定の弗化物が添加されてなる薬液
による脱灰が行なわれれるものであるから、石炭
の粉砕効率が向上するとともに、粉砕石炭と薬液
とが充分に撹拌されて、両者の接触が充分に行な
われ、したがつて脱灰率が高い。またこのように
石炭の粉砕操作と脱灰操作とが同時にしかも加熱
装置を必要とすることなく、常圧下で行なわれる
ため、脱灰操作に必要な各種の機器、並びに脱灰
反応槽の撹拌動力等も不要となり、経済性が非常
に高いという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すフローシートで
ある。１……混合槽、２……湿式粉砕機、３……分級
機、４……脱水機、５……洗浄槽、６……脱水
機、７……排水処理装置、８……薬液調製槽。

Claims

【特許請求の範囲】

１塩酸もしくはクエン酸水溶液に、酸性弗化ア
ンモン、弗化アンモン、酸性弗化ナトリウム、弗
化ナトリウム、酸性弗化カリウム、弗化カリウム
よりなる群の中から選ばれた弗化物が添加せられ
てなる脱灰用薬液と石炭とを混合する混合槽１
と、薬液中において石炭を粉砕する湿式粉砕器２
と、薬液中において粉砕された石炭のうち粗粒炭
を分離する分級機３と、脱灰された微粒炭と薬液
を含む混合溶液より微粒炭と薬液とを分離する脱
水機４と、脱灰処理後の薬液の一部を処理する排
水処理装置７と、薬液調製槽８とを備えており、
上記混合槽１において原料石炭と薬液とが混合せ
られ、これらの混合物が湿式粉砕機２に導入され
て、薬液中において石炭が粉砕せられると同時
に、薬液によつて石炭中の灰分が除去せられ、粉
砕された石炭と薬液との混合物が分級機３に導か
れて、粗粒炭が分離され、これが上記混合槽１に
返送せしめられ、この分級機３により取り出され
た脱灰微粒炭と薬液とを含む混合溶液が脱水機４
に導入されて、そこで脱灰微粒炭と薬液とに分離
され、脱灰処理後の薬液の大部分が薬液調製槽８
に送られ、かつ一部が排水処理装置７においてス
ラツジ除去せられたのち同調製槽８に送られ、こ
の調製槽８より薬液が混合槽１へ循環供給せられ
るようになされたことを特徴とする石炭の化学的
脱灰処理装置。