JPS637240B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭を産炭地より消費地まで輸送使用
する際、産炭地で特定の粉砕、脱灰、脱硫、造粒
操作を行ない、石炭ペレツトを製造したのち、水
スラリーまたはバルク輸送にて輸送する方法に関
する。 従来から石炭を産炭地から消費地に輸送する方
法として石炭を粉砕し、これを水に懸濁させ、適
当な濃度のスラリーにして配管輸送する方法は知
られている。 しかし、配管によつて、少なくとも山元から積
荷港まで、あるいは荷揚港から消費地までスラリ
ーを水力輸送するには途中で石炭が沈降しない程
度に安定なスラリーをつくる必要があり、そのた
めには、平均径0.1mm程度の粉炭スラリーの場合、
更に40μ以下の微粉炭を約20％程度混入する必要
があつた。このように、極めて粒径の小さい微粉
炭を混入すことによつてスラリーの安定性は向上
し、輸送中の沈降は防ぐことができるが、その反
面、このようなスラリーは末端において脱水性に
乏しく、かつ水処理に難点があつつた。 水力輸送された石炭スラリーは船積みの積荷効
率を上げるため、また消費地においては燃料とし
て供するために濃縮あるいは乾燥することは避け
ることができない。また、水処理も複雑で設備費
もかさみ、その用地も広大となる。したがつて、
上述した従来法のスラリーも消費地において脱水
処理を行なうが、配管輸送の安定をはかるための
微粉炭が混入されているため、濃縮、乾燥の効率
が極めて悪く、例えば、遠心分離器、シツクナ
ー、ドラムフイルター、熱風乾燥機などを組み合
わせて脱水を行なつているが、これらに要する設
備費、用地および動力は多大となり、また塊炭ま
たは粗粒炭で輸送する場合、貯蔵、荷役の際、発
塵、発火等環境保全、安全性に難があつた。 このような従来の石炭スラリー輸送の不利を改
善する目的で最近、一度粉砕した石炭を粘結剤で
乾式または湿式で造粒し、ペレツトをつくり、こ
のペレツトを輸送する試みが行なわれるようにな
つたが、経済的で実用に供しうる石炭粒をつくる
ことがむつかしく、十分満足のできる方法は見出
されていない。また、微粉炭を重油に混合し、ス
ラリー状で輸送する方法も試みられているが、ス
ラリーの安定性、長期間の貯蔵方法ならびに経済
性に難点があり、実用化に至つていない。 一方、産炭地で採れる原炭はかなりの量の無機
鉱物質を含んでおり、その含有量は石炭の種類に
よつて異なるが一般的には10〜25％を占める。無
機鉱物質は燃焼に寄与しないばかりでなく、実質
輸送コストを高め、また燃焼後の処理に多大の費
用を要するため、できるだけ事前に除去しておく
ことが望ましい。 石炭から無機鉱物質を除去する方法として、従
来石炭を微粉砕することにより無機鉱物質を石炭
からある程度解離させ、これを水でスラリーと
し、軽質油を加えて空気でバブリングを行なう等
の方法により、石炭／軽質油分を槽上に浮遊させ
て回収するフローテイシヨン法が一般的である。 しかしながら、この方法は精炭回収率が低く、
排出された水の処理が複雑で設備がかさむという
欠点があつた。 本発明者らは上述のような従来技術の欠点を改
善するため鋭意検討を重ねた結果、次のような本
発明に至つた。 すなわち本発明の石炭の造粒輸送方法は、石炭
を産炭地で100〜200メツシユに湿式粉砕し、得ら
れた微粉炭に超音波を作用させ、該微粉炭に付着
している無機鉱物質を解離して微粉精炭、無機鉱
物質および水の混合物を製造し、この混合物に軽
質油を加え前記微粉精炭を該軽質油に捕捉させて
前記微粉精炭を該軽質油との混合物として前記無
機鉱物質から比重差によつて分離し、この微粉精
炭―軽質油混合物から軽質油を分離して得られた
微粉精炭をバインダーの存在下に乾式造粒して造
粒精炭を製造し、この造粒精炭を整粒剤の存在下
に水と混合、撹拌して整粒し、整粒した造粒精
炭、整粒剤および水との混合物から整粒した造粒
精炭を分離し、得られた整粒した造粒精炭を輸送
することを特徴とするものである。 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明す
る。 第１図は本発明の実施例を示す工程図である。 まず、採堀された石炭１は大体等量の水２と少
量の添加剤３と共に湿式微粉砕機４に投入されこ
こで約100〜200メツシユの粉炭に粉砕される。添
加剤３は、無機鉱物質抑制剤および凝集剤からな
つており、前者はイオウ等の無機鉱物質の表面を
界面化学的により親水性にして後述する軽質油へ
の混入を抑制する機能を有し、後者は無機鉱物質
表面に作用して凝集体を形成させ、沈降を促進す
る作用をする。かかる添加剤３は必ずしも添加す
る必要はないが、用いた方が好ましい。原炭は直
径25〜40mm程度であり、約10〜25％の無機鉱物質
を含んでいるが、ここで微粉砕することにより無
機鉱物質は一部分離し、また、完全に分離されな
くとも、分離されやすい状態になる。粉砕された
微粉炭は次に多段超音波洗浄装置５に送られ、複
数段に設置された超音波振動子および発信機６に
よつてミクロ的に加振され、微粉炭から解離され
やすい状態になつている無機鉱物質は効果的に解
離される。この超音波による無機鉱物質解離は従
来の単なる機械的撹拌に比べ粉炭粒子を直接振動
させるため、解離されやすい状態になつている無
機鉱物質が容易に解離し、また多段超音波洗浄装
置を使用することにより無機鉱物質の解離が促進
される。得られた微粉精炭、無機鉱物質、水の混
合物７は次に多段石炭抽出器８に送られ、微粉精
炭が抽出される。この抽出工程は、石炭が親油・
疎水性であり、無機鉱物質が逆に親水・疎油性で
あることを利用し、微粉精炭、無機鉱物質、水の
混合物を軽質油を抽剤として精炭を抽出するもの
である。 微粉精炭、無機鉱物質、水の混合物７は多段石
炭抽出器８に供給され、底部から上昇する軽質油
９と接触することにより、精炭は軽質油９に捕捉
され、この精炭と軽質油の混合物は無機鉱物質と
水の混合物よりも比重が軽いので更に上部に上昇
する。一方、無機鉱物質は重力沈降によつて抽出
器の底部に降下する。 また、多段石炭抽出器８には撹拌機が設けられ
ているので、抽出器下部においては軽質油の微細
粒化および精炭、無機鉱物質の分散が促進され、
抽出器上部においては軽質油に捕捉された精炭の
濃縮および精炭の抽出器下部への沈降が防止さ
れ、より効果的に精炭が抽出される。また、この
抽出器８は多段塔式であるため、従来のフローテ
イシヨン方式に比べて機器の設置面積が少なく、
フローテイシヨン用の空気供給設備、フロスかき
とり設備および消泡設備等の付帯設備が無い等の
利点を有している。 塔底部から出た無機鉱物質を含む水１０はシツ
クナー１１に入り、濃縮された無機鉱物質はいわ
ゆるぼた１２として除去され、水２は湿式粉砕機
４へ循環使用される。一方、塔上部から出た精
炭／軽質油混合物は分離機１３に送られる。分離
器１３としては、ドラムフイルタ、デイスクフイ
ルタ、ベルトフイルタ、遠心分離機、フイルター
プレス等が用いられる。分離機１３によつて、軽
質油９は分離されるが、精炭に一部付着している
軽質油を分離するために分離機１３を出た精炭は
次に軽質油回収工程に送られる。 分離機１３を出た軽質油を含む精炭はストリツ
パー１４に入り、塔底から送られる高温（150〜
200℃）の不活性ガス（例えば窒素）１５および
スチーム１６によつて軽質油が分離回収される。
除去された軽質油（気体）／不活性ガスはストリ
ツパー１４の塔頂から軽質油スクラバー１７へ送
られ、ここで軽質油と不活性ガスを分離し、軽質
油９は前工程の分離機１３から出た軽質油と合わ
せて多段石炭抽出装置８へ送られ循環使用され
る。また軽質油スクラバー１７で分離された不活
性ガス１５はストリツパー１４へ循環使用され
る。 一方ストリツパー１４で軽質油９が分離された
精炭は乾式造粒機１８に入り造粒される。乾式造
粒機１８としては、通常のドラム型または皿型等
の転動造粒機または撹拌機付皿型造粒機が用いら
れる。造粒の際には、バインダー１９ａとして、
水―油エマルジヨンが通常使用され、Ｂ重油、Ｃ
重油等の石油系重質燃料油および界面活性剤を超
音波の照射によつて高度にエマルジヨン化したも
のが好ましい。また油以外のバインダーとしてパ
ラフイン、ピツチ、ワツクス等、または上記以外
の石油系の油、タール等が用いられる。 乾式造粒機１８で精炭をバインダー添加の下で
造粒した後に、造粒精炭２０は整粒機２１に送ら
れ、更にバインダー１９ｂ（エマルジヨン化油）
を加え、水中で撹拌して整粒する。 すなわち本発明では、乾式造粒と水中整粒を採
用する。そして乾式造粒では油―水エマルジヨン
をバインダーとして採用するので、油と水の両方
をバインダーとして機能させることができる。従
つて、湿式造粒では精炭当り15〜25wt％の油を
バインダーとして使用する必要があつたが、乾式
造粒と油―水エマルジヨンから成るバインダーを
採用することによつて精炭当りの油消費量を５〜
6wt％に削減することができる。 また整粒工程で増径、整粒に機能するものは、
バインダー中の油のみであるが、本発明では油―
水エマルジヨンをバインダーとして使用するの
で、水中での油滴の分散が瞬時に行なわれ、整粒
時間を短縮することができ、強度の大きい整粒造
粒整炭を得ることができる。 そして整粒工程で使用するバインダー中の油を
加えても、本発明における油使用量は合計で精炭
当り約10wt％であり、従来の湿式造粒に比較し
て油使用量を約50％削減することができる。これ
は上述のように、本発明では油に加えて水もバイ
ンダーとして機能しているためである。整粒され
た造粒精炭、エマルジヨン油、および水の混合物
はスクリーン２２によつて整粒造粒精炭が分離さ
れ、一方、エマルジヨン油、水は油水分離器（図
示せず）に送られ、分離油１９ｃは整粒機２１へ
循環し、また分離水も整粒機２１に送られ、循環
使用される。分離された整流造粒精炭の収率は、
原炭中の揮発分と固定炭素量を可燃分とし、この
可燃分回収率で見ると（バインダー中の油は可燃
分として計上）、軽質油抽出塔で抽出され、軽質
油が分離された精炭で90〜95％、整粒造粒精炭で
95〜98％であり、全体では約86〜93％である。 整粒造粒精炭は、スラリー調整槽２３に送ら
れ、ここで水２を加え、適当な濃度の整粒造粒精
炭の水スラリーにしたのち、ポンプ２４により、
例えばパイプライン２５によつて船積港へパイプ
輸送する。また、脱水された整粒造粒精炭はバル
ク状で輸送することも可能である。 前述のように本発明では、造粒と整粒の二段方
式を採用しているため、造粒には油系以外のバイ
ンダーを使用し、整粒にはエマルジヨン油を使用
してコーテイングを行なうことにより二重構造ペ
レツトの造粒を行なうことも可能となり、またこ
の際、添加されたエマルジヨン油の消費されない
ものは循環再使用するため、高価な油の消費量を
極少化することが可能となる。 本発明によつて得られる整粒造粒精炭は表面に
油がコーテイングされた粒状物で、保形性が良
く、脱水性にもすぐれ、かつ比重が原炭より軽く
粒径は0.5〜３mmの粒度構成となつているため、
水スラリー輸送に適している。また、バルク輸送
の場合も保形性が良く、発塵、発火のおそれがな
く、環境保全および安全性にすぐれている。 水スラリーでパイプ輸送された整粒造粒精炭は
積出し地で脱水され、バルク状で貯蔵され、その
まま船舶または他の輸送手段により、バルク状で
輸送されることが可能であるが、第２図はスラリ
ー状で積出し地に貯蔵され、スラリー状で船舶に
より輸送される場合の一例を示す。 すなわち、ポンプ２４、パイプライン２５によ
つて輸送されたスラリーは港のスラリーポンド２
６に一時溜められ、沈降した濃縮スラリー２７を
スラリー船２８に積荷する。 スラリー船２８からは更に船倉の上澄２９をス
ラリーポンド２６に戻し、スラリーポンド２６の
上澄３０はシツクナー３１で濃縮し、濃縮液３２
は再びスラリーポンド２６に戻す。濃縮スラリー
を積んだスラリー船は目的の港に接岸し、水４０
を加え、濃度調整を行ない、スラリーで揚荷さ
れ、スラリーポンド４１に貯蔵される。スラリー
ポンド４１よりスラリー４２をスクリーン４３に
かけ、整粒造粒精炭３３は更に脱水機３４で脱水
されたのち、粉砕機３７に送られる。 一方、スクリーン４３から出た水に混入する一
部の微粉炭はシツクナー３５で濃縮され、脱水機
３６で脱水されたのちペレツトと混合して、粉砕
機３７に送られ、バーナー３８に供する。一方、
シツクナー３５を出た水と脱水機３６を出た水は
スラリーポンド３９に送られ船２８のスラリー輸
送に再使用する。 本発明の方法は次のような利点を有する。 (1) 石炭を粉砕して得られた微粉炭に超音波を作
用させるので、粉砕によつて微粉炭から解離し
やすい状態になつている無機鉱物質を積極的に
微粉炭から解離することができ、すでに粉砕時
に微粉炭から分離した無機鉱物質を加えて、脱
灰率を高めることができる。 従つて、得られた造粒炭は燃焼効率がよく、
燃焼後の灰処理が大巾に軽減される。また原炭
をボイラー前で微粉砕する動力に比較して、整
粒造粒精炭は凝集物であるため、ボイラー前で
の再粉砕動力を軽減することができる。更に本
発明によれば造粒に必要な動力を低減すること
もできる。 すなわち、最初から湿式で造粒を実施する
と、水中では石炭粒子と油滴との間に水ぐ介在
するため、造粒のきつかけとなる石炭粒子と油
滴の衝突接触および他の石炭粒子との衝突接触
の確率が極端に低くなり、造粒の所要時間が非
常に長くなる。従来の湿式造粒では約30〜60分
である。 本発明では、あらかじめ乾式造粒で、石炭表
面に強制的に油を展着させて粒状化しているた
め、水中における整粒が極めて短時間で進行す
る。 すなわち、乾式造粒に５〜７分、湿式整粒が
８分であつた。この造粒時間の短縮は、単位電
力当りの石炭処理量の増加となつて、結果的に
所要動力の低減の効果が得られる。 更に、乾式造粒、湿式整粒の更に他の特徴と
して、従来湿式造粒では使用できないような、
粘度が高く粗悪な油を、乾式造粒で使用する事
によつて、バインダーコストの低減が計れると
いう、フレキシビリテイを有している事であ
る。 (2) 上記(1)で述べたように無機鉱物質の除去が促
進されることにともない、脱硫（多くの場合イ
オウ化合物として存在する）効率も向上するの
で、排煙脱硫設備が軽減される。 (3) 微粒精炭をバインダーの存在下に造粒し、得
られた造粒精炭を整粒剤の存在下に整粒するの
で、表面に油層が存在し、かつ粒度が比較的粒
粒でそろつている。従つて得られた整粒した造
粒精炭は脱水性が良好であり、積出し地や使用
地における脱水が容易で、バルク輸送や濃厚ス
ラリー状態での輸送が可能であり、積出し地及
び消費地における脱水・排水処理設備が簡略化
され且つ、設備費、動力費等が大巾に軽減され
る。 (4) バルク輸送も可能となるため、輸送、荷役手
段の多様化が可能となる。 (5) 油でコーテイングされているため、水スラリ
ー輸送の場合はパイプの摩耗腐食が軽減され、
バルク輸送及び貯蔵の場合、発塵、自然発火の
恐れがなく、環境保全、安全性にすぐれてい
る。 (6) 軽質油及びバインダーは回収再使用可能のた
め、それらの消費量を極少化できる。 (7) 洗炭の場合超音波方式を採用するため、洗浄
効果がよく且つ設備費、動力費が在来法に比し
軽減される。 (8) 軽質油による微粉精炭の抽出に多段抽出器を
使用すれば回収効率がよく、且つ設置面積、設
備費が節減出来る。 (9) バインダーによる造粒と、得られた造粒精炭
の整粒剤存在下における整粒を採用することに
より、バインダーを使用した湿式造粒方式に比
較して(1)で述べたように所要動力が小さく且
つ、異種のバインダー使用が可能となるため高
価な油系バインダーの消費量が従来方式に比べ
大巾に改善される。 (10) 大型火力ボイラー、産業用ボイラー、原料
炭、家庭用燃料等巾広い利用が可能となる。 以下、本発明の実施例を下記表に示す。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す工程図、第２図
はパイプ輸送後の工程を示す工程図である。 １……石炭、２……水、３……添加剤、４……
湿式粉砕機、５……多段超音波洗浄装置、８……
多段石炭抽出器、９……軽質油、１３……分離
機、１４……ストリツパー、１５……不活性ガ
ス、１８……乾式造粒機、１９ａ，１９ｂ……バ
インダー、２１……整粒機、２２……スクリー
ン、２５……パイプライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 石炭を産炭地で100〜200メツシユに湿式粉砕
   し、得られた微粉炭に超音波を作用させ、該微粉
   炭に付着している無機鉱物質を解離して微粉精
   炭、無機鉱物質および水の混合物を製造し、この
   混合物に軽質油を加え前記微粉精炭を該軽質油に
   捕捉させて前記微粉精炭を該軽質油との混合物と
   して前記無機鉱物質から比重差によつて分離し、
   この微粉精炭―軽質油混合物から軽質油を分離し
   て得られた微粉精炭をバインダーの存在下に乾式
   造粒して造粒精炭を製造し、この造粒精炭を整粒
   剤の存在下に水と混合、撹拌して整粒し、整粒し
   た造粒精炭、整粒剤および水との混合物から整粒
   した造粒精炭を分離し、得られた整粒した造粒精
   炭を輸送することを特徴とする石炭の造粒輸送方
   法。