JPS6247476B2

JPS6247476B2 -

Info

Publication number: JPS6247476B2
Application number: JP55155971A
Authority: JP
Inventors: Hikoo Matsura; Michio Kurihara; Yoichi Nakamura; Yukya Hiratsuka; Morihisa Maruko
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1980-11-07
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1987-10-08
Also published as: CA1167392A; AU531487B2; US4492638A; ZA817621B; AU7706981A; JPS5780490A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は石炭・水パルプ中の石炭粒子を水中で
大粒化造粒する方法に関するものである。粉炭と水とを混ぜて石炭・水パルプ状態で石炭
を輸送することは輸送中に粉炭がまいあがつたり
しない等の数々の利点がある。しかし粉炭内に含
有する固有水分と、粉炭に取り付く付着水分との
和、即ち全水分の割合が極めて高くなり、石炭・
水パルプ中から取り出した石炭をそのまま使用し
たのでは燃焼効率が悪くなる。このため、全水分の割合を少くするため、石
炭・水パルプ中に結合剤（特開昭53−70067号公
報に示す如く、タールまたはシエールまたは炭油
留分、好ましくは鉱油留分からなる油を主体と
し、必要により表面活性剤を添加している）を添
加して撹拌することにより、石炭に対して結合剤
の油の親和性の強いことを利用して、付着水分を
排除させる方法が使用されていた。そして、この
際に結合剤と撹拌との各作用により石炭粒子間が
結合して大粒化造粒される。その造粒プロセス
は、大別して石炭粒子が弱い結合力で単に集合し
た小集合体となる凝集プロセスと、周辺の石炭粒
子を引き込んで成長して大きな結合力で集合体を
作る成長プロセスと、撹拌水流中で集合体が自転
や公転をして、さらに周辺の石炭微粒子を引き込
んで水切れの良いなめらかな外周面であつて、水
の付着面積が小さい形状、即ち球状あるいはだ円
球状となりつつより大きな結合力で高密度集合体
となる濃縮プロセスとを順次経過する。この高密
度化にともなつて集合体内の水分は外部へ排出さ
れ得る。このような方法は、脱水性向上にかぎらずに灰
分の除去や排水中の微粉炭の回収方法などに使用
されていた。しかしながら、未だ工業的規模で使用されてい
る例はなく、その原因としては、結合剤の消費量
増大や他に加える活性剤の性能及び撹拌等の消費
動力の増大などがかかげられる。本発明の目的は、付着水分の少い造粒炭を少な
い消費動力で得ることにある。本発明は、撹拌による造粒の過程を互いに別々
の撹拌槽で順次実行するようにし、前記パルプ中
の石炭含有割合が40重量％以下のパルプおよび前
記結合剤を最初の撹拌槽に投入し、撹拌後、前記
パルプを結合剤と共に次の撹拌槽に移し、この新
しい撹拌槽で排水を行つて撹拌を行い、以後新し
い撹拌槽に移送する毎に同様に行うことを特徴と
するものである。以下に本発明の一実施例を第１図から第５図ま
での各図に基づいて説明する。本願発明者等は、パルプ濃度を50石炭重量％以
下の範囲内で造粒化実験をパルプ濃度を変化させ
て行つた場合の石炭重量に対する全水分率を求め
た結果、第１図の如く、パルプ濃度と全水分率と
は反比例関係となる性質を知つた。この実験によ
りパルプ濃度を高めることにより脱水性の高い造
粒物が得られることがわかつた。次にパルプ濃度
を変化させて一定の時間のもとで造粒化実験を行
つた結果、相対的に第２図の如く、パルプ濃度50
石炭重量％（石炭と水とからなるパルプ中の石炭
含有割合（重量比）という。以下、同一）ではＡ
曲線を、そしてパルプ濃度45石炭重量％ではＢ曲
線を、さらにパルプ濃度40石炭重量％ではＣ曲線
を、パルプ濃度35石炭重量％ではＤ曲線の関係を
知つた。これらＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各曲線はパルプ
濃度が下がれば粘度が下がつて撹拌動力の消費が
少ないことを示している。さらに、各Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ曲線個々について見ると、Ａ、Ｂ曲線の場
合には造粒時間の経過に伴なつて極めて大きな落
差を示し、Ｃ曲線の場合には中程度の落差を示
し、Ｄ曲線の場合には極めて小さい落差しか示し
ていない。したがつて各Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ曲線は時
間経過につれて低いレベルで近ずく傾向がある。ここで、第１図、第２図の測定条件を説明す
る。第１図撹拌槽−径125mm、底の形状：平底、パルプの張
込量：２羽根−２枚パドル、径：95mm、回転数：650rpm 石炭−粒径：１mm未満（200メツシユ以下80重量
％）結合剤−Ｃ重油第２図撹拌槽−径：192mm、底の形状：平底、パルプの
張込量：5.8 羽根−２枚パドル、径：154mm、回転数：500rpm 石炭−粒径：１mm未満（200メツシユ以下40重量
％）結合剤−Ｃ重油以上の結果から、脱水性の向上を求める場合に
は、パルプ濃度を高める必要性があり、反対に消
費動力を減少させるにはパルプ濃度を低める必要
性があることがわかつた。造粒化方法を使用する目的は最終的に脱水性の
高い造粒物を得ることにあるから、最終的にはパ
ルプ濃度を高める必要があるが、最初からパルプ
濃度を高めれば消費動力がＡ曲線の如く増大する
ので、第２図で示す消費電力のピーク時間帯（15
分以内）を過ぎてからパルプ濃度を高めれば良い
ことを知つた。ピーク時間帯は、最初の時間帯に
相当するから造粒プロセスの最初の段階である凝
集プロセス段階に相当する。その後に成長プロセ
スから濃縮プロセスに順次移行する。パルプ濃度を高めるタイミングは強い結合が開
始される成長プロセス段階からが適当であり、強
い結合力を生じない凝集プロセス段階、即ち早い
時間帯で石炭重量％を高めても増加した石炭粒子
を高密度に造粒させて石炭粒子の集合体があたか
も濃縮されるように排水作用を得ることはでき
ず、消費動力が増大するだけ効率が悪くなる。
又、成長プロセス段階でパルプ濃度を急増させる
ことは、Ｄ曲線から一気にＡ曲線にまで乗り移る
ことになるので後の積算消費電力が増大して好ま
しくない。そこで、本願発明者等は、本発明の最好適の実
施方法として、徐々にパルプ濃度を高めること、
即ち成長プロセスで途中までパルプ濃度を高め、
濃縮プロセスで最終的な値までパルプ濃度を高め
ることで造粒を最も効率的に行う方法を採用して
ある。この方法を工業的規模に採用できるように連続
造粒させる為、第３図に示す装置及び方法を提案
する。第１撹拌槽１と第２撹拌槽２と第３撹拌槽３と
は順次流量調整弁付きのポンプ１８，１９を介し
て各槽内の液が連続移行可能にしてある。第２撹
拌槽２と造粒物受槽１４との間には第２撹拌槽２
の上澄水を吸入するように設けた流量調整弁付き
のポンプ２１を有し、第３撹拌槽３と造粒物受槽
１４との間には第３撹拌槽３の上澄水を吸入する
ように設けた流量調整弁付きのポンプ２２を有す
る。又、第３撹拌槽３と造粒物受槽１４との間に
は流量調整弁付きのポンプ２０が造粒物を吸入す
るように設けられている。第１撹拌槽１には石
炭・水パルプ原液７の注入口と結合剤８の注入口
が設けられる。第３図中の各矢印線は液体の流れ
方向を示すとともに管路線を示すもので、ポンプ
２１，２２からの管路は造粒物受槽１４内の金網
１６（フイルター）下に連なり、ポンプ２０から
の管路は金網１６上方に連なる。よつて、造粒物
１７は金網１６上に受けられることになり、上澄
水との再結合は生じない。造粒物受槽１４の金網
１６下に設けた上澄水貯水部には排水管路１５が
連らつて、上澄水の造粒物１７への上昇を止めて
いる。尚、第１撹拌槽１には第１撹拌機４が、第
２撹拌槽２には第２撹拌機５が、そして第３撹拌
槽３には第３撹拌機５がそれぞれ撹拌羽根部が槽
内に位置するように取り付けられている。本実施例の装置で造粒化するには、スラリー輪
送装置等で搬送されてきた濃度35石炭重量％の石
炭・水パルプ原液７と結合剤（Ｃ原油）８とを第
１撹拌槽１内に注入して第１撹拌機４で撹拌混合
する。ここで凝集プロセスが生じて、その時の撹
拌時間は初期の15分間であり、消費電力は第２図
のＤ曲線をたどる。次にポンプ１８で第１撹拌槽
１内の石炭・水パルプを結合剤とともに第２撹拌
槽２内に移す。その後、第１撹拌槽１内に新たな
石炭・水パルプ原液と結合剤とを注入して凝集プ
ロセスを実行する。第２撹拌槽２内に移された凝
集済みの石炭・水パルプ液の上澄水はポンプ１２
で造粒物受槽１４内へ移されて排水される。よつ
て、第２撹拌槽２内の石炭・水パルプ濃度は40石
炭重量％にまで高まる。このようにパルプ濃度を
高めたら第２撹拌槽２内の石炭・水パルプを第２
撹拌機５で撹拌して成長プロセスをそく進させ
る。第１撹拌槽１で同時期に成される凝集プロセ
スが15分間であるから、成長プロセスを15分間行
つて同期化をはかり、各槽間の移し変えに待ち時
間を作らないようにする。成長プロセスでの消費
動力を示す線は、成長プロセスでのパルプ濃度が
40石炭重量％であるからＤ曲線から点線を経由し
てＣ曲線へ移行する。成長プロセスを終了した第
２撹拌槽２内の石炭・水パルプ液は結合剤もろと
もポンプ１９で第３撹拌槽３内に移す。この間に
第１撹拌槽１か第２撹拌槽２への移し変えるとと
もに第１撹拌槽１への石炭・水パルプ原液と結合
剤の新規注入が行われる。第３撹拌槽３内に移さ
れた石炭・水パルプ液の上澄水はポンプ２２で造
粒物受槽１４内へ移されて排水される。よつて、
第３撹拌槽３内の石炭・水パルプ濃度は50石炭重
量％にまで高まる。このようにパルプ濃度を最終
値にまで高めたら第３撹拌槽３内の石炭・水パル
プ液を第３撹拌機６で撹拌して濃縮プロセスをそ
く進する。濃縮プロセスは他槽の移し変えとの同
期化をはかる為に15分間行われ、その時の消費動
力の曲線はＣ曲線から点線を介してＡ曲線に移行
する。濃縮プロセスを終了したらば、第３撹拌槽
３内の石炭・水パルプ液はポンプ２０で造粒物受
槽１４の金網１６上へ注ぎ込まれる。この為、金
網１６上に造粒物１７が残り、水分は金網１６で
水切りされて下方へ落ちて排水される。水切り時
には造粒物が大径化して、微粒子で水路がふさが
れることなく大径粒子間を水が下方へ良く通過し
てゆく上に、造粒物自体が水をはじく油でひまく
されているから水切り状態が極めて良くなる。濃
縮プロセス終了後の石炭・水パルプ液を造粒物受
槽１４内に移し終えたら各槽内での移し変えと第
１撹拌槽１への石炭・水パルプ原液及び結合剤の
新規注入を行う。このように各プロセスは同時に
連続実行されて極めて効率が良く造粒物の多量製
造に好適である。造粒物を多量製造する際には当然に各ポンプを
常時適当なる流量制御のもとで稼動せしめて連続
処理するとともに新規の石炭・水パルプ原液７と
結合剤８とを第１撹拌槽１内に常時注入しつつ造
粒物を連続的に取り出している。このような実施例では消費電力の曲線は時間の
経過にともなつてＤ曲線から点線を経由してＣ曲
線へ、そしてＣ曲線から点線を経由してＡ曲線へ
と移行してゆき、Ａ、Ｃ曲線のピーク部分を経由
しない状態でパルプ濃度の向上をはかり造粒化し
ている。この為、高密度化造粒を行うに当つての
消費動力は、Ｄ曲線にくらべて第２図の斜線部分
の積算消費動力量分だけ増加するものの、最初の
段階から最終パルプ濃度に高めた際のＡ曲線の積
算消費動力量よりも少ない。よつて極力消費動力
量を低めて効率の高い造粒化処理が可能となる。パルプ濃度の調整によつては、使用消費動力曲
線をどのようにも設定することが可能であるか
ら、最も効率の良い消費動力曲線を設定使用する
ことは容易である。そして、本願発明者等はすで
にパルプ濃度の石炭重量％を凝集プロセスで40％
以下、濃縮プロセスで45％以上、成長プロセスで
は両パルプ濃度値の間の値に設定すると良好な結
果を得られることを知つた。即ち、造粒プロセスを撹拌作用のもとで行う際
に、パルプ液の濃度が高いと液の共まわりなどを
生じて均一混合撹拌作用を得られず、ついには一
部のパルプ液しか造粒処理できなくなる。この現
象は、石炭粒子の延べ表面積量が大きくて総凝集
力が大きい時期である小粒子時に発生しやすく、
本願発明者等の実験の結果、第４図（測定条件は
第１図の場合と同一）の如く、造粒プロセスの初
期、即ち、まだ石炭粒子が小さい場合には、均一
混合領域は均一撹拌限界曲線Ｅの左側部斜線で示
された領域となる。この第４図のグラフから見て
均一混合作用するには、パルプ濃度40％以下の状
態が適していることが判明した。又、40％以上を
若干超えたパルプ濃度であつても均一混合撹拌で
きる領域は存在するが、撹拌消費動力が急に増大
して大きな値を示すから好ましくはない。よつ
て、造粒プロセスの初期におけるパルプ濃度値は
40％以下に設定することが好ましい。次に、最終パルプ濃度値を設定するに当つて
は、造粒物の品質を考慮する必要性も生じる。品
質を考慮するに当つては、第１図に示された全水
分率が12％以下で高品質と判断されることが一般
的であり、第１図で全水分率12％に対するパルプ
濃度値を見ると、45％である。よつて、最終パル
プ濃度値は45％以上に設定することが好ましい。
この最終パルプ濃度45％以上は最終の濃縮プロセ
スで設定されるものであり、それまでのプロセス
ですでに造粒物は２mmから３mm程度に大粒化して
おり、このような大粒化造粒物粒子は小粒子時よ
りも延べ表面積が少なくなり、総凝集力が弱まつ
て均一な撹拌作用が可能となる。その領域が第５
図の均一撹拌限界曲線Ｆの左側斜線領域となる。
よつて、パルプ濃度値を45％以上に設定しても均
一撹拌作用のもとで造粒をそく進できる。当然に
パルプ濃縮値を極めて高い値に設定してしまう
と、第５図）測定条件は第１図の場合と同一）の
如く、どんどん撹拌消費動力が急増するから、造
粒炭の許容品質の範囲内でパルプ濃度値を低めに
設定することが好ましい。又、他の槽へパルプ液を移行させる際に前槽で
充分に処理されていない石炭粒子が移行するとい
うシヨートパス現象があることを知つた。例えば
パルプ液が第１撹拌槽１から第３撹拌槽３へシヨ
ートパスすると、造粒処理が不充分のまま取り出
されることになる欠点を生じる。よつて、このシ
ヨートパスを極力防止する為に第１と第３の各撹
拌槽の間に第２撹拌槽２を介することが有効であ
る。よつて、すくなくとも３個の撹拌槽を連続的
に採用することで品質の高い造粒物を製造するこ
とが好ましい。当然のことながら多数の撹拌槽を
途中に採用すればする程造粒物の品質向上に関し
ては良い結果が得られる。ここで、本願発明による実験結果を説明する。表１は三つの撹拌槽を用いたものである。動力
は各槽8.6KW／m³になるように回転数を変更し
ている。第１撹拌槽のパルプの石炭含有割合は35
重量％であり、Ｃ重油を20％（対石炭重量比）を
添加している。第３撹拌槽の石炭含有割合は約48
％である。滞留時間は合計で42分で、最終の造粒
炭の平均粒径は4.5mmが得られた。所要動力は
6.9KWh／m³であつた。

【表】表２は造粒炭の平均粒径の向上等のため、第３
撹拌槽の撹拌時間を大きくしている。このため、
第３撹拌槽のパルプの張込量を大きくしている。

【表】第１撹拌槽および第２撹拌槽には剪断効果の大
きいタービン羽根を用い、第３撹拌槽には循環能
力の大きいパドル羽根を用い、動力は各槽
8.6KW／m³になるように回転数を変更した。各
槽にはパルプを連続的に供給している。他の条件
は表１と同様である。滞留時間は合計48分で最終
の造粒炭の平均粒径は5.1mmが得られ、所要動力
は6.9KWh／m³であつた。以上の如く本発明によれば少ない消費動力で造
粒を行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は造粒パルプ濃度に対する全水分率の特
性模視曲線図、第２図はパルプ濃度をパラメータ
ーとした撹拌造粒時間に対する消費電力の特性模
視曲線図、第３図は本発明の一実施例による造粒
装置の模視図、第４図は造粒プロセス初期の均一
撹拌領域表示グラフ図、第５図は造粒プロセス終
期の均一撹拌領域表示グラフ図である。１……第１撹拌槽、２……第２撹拌槽、３……
第３撹拌槽、４……第１撹拌機、５……第２撹拌
機、６……第３撹拌機、７……石炭・水パルプ原
液、８……結合剤、１４……造粒物受槽、１６…
…金網、１７……造粒物、１８，１９，２０，２
１，２２……ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】１石炭粒子と水とのパルプに結合剤を添加して
撹拌によつてパルプ中の石炭粒子を造粒する石炭
の水中造粒方法において、前記撹拌による水中造粒を少なくとも三つの撹
拌槽で順次行うようにし、石炭含有割合が40重量
％以下のパルプおよび結合剤を前記三つの撹拌槽
のうちの一つの第１の撹拌槽に投入して撹拌を行
い、撹拌後、前記パルプを結合剤と共に前記三つ
の撹拌槽のうちの一つの第２の撹拌槽に移し、こ
の第２の撹拌槽で排水を行つてパルプ中の石炭含
有割合を高めて撹拌を行い、撹拌後、前記パルプ
を結合剤と共に前記三つの撹拌槽のうちの一つの
第３の撹拌槽に移し、この第３の撹拌槽で排水を
行つてパルプ中の石炭含有割合を高めて撹拌を行
うこと、を特徴とする石炭の水中造粒方法。