JPS63194748A - 高濃度石炭・水スラリ−の製造装置及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、石炭、水及び添加剤を湿式粉砕混合し、石炭
濃度６０〜８０％の高濃度石炭・水スラリーを製造する
装置及び方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年、石炭を微粉砕して水、添加剤と混合してスラリー
化させ、直接燃焼可能な燃料とする高濃度石炭・水スラ
リー製造方法は石炭利用の有力な方法として注目されて
いる。

即ち、石炭を流体化することにより輸送、貯蔵が容易に
なり、固体のハンドリングに伴う粉塵の発生、炭塵爆発
、自然発火等種々の問題を解消出来る。

又、高濃度石炭・水スラリーは重油環一般の液体燃料と
同様にボイラー等で直接燃焼が可能である。このように
高濃度石炭・水スラリーは多くの長所を持つが、好まし
い性状として石炭濃度６０〜８０％で粘度は約１５００
ｃｐ以下、またタンク等で静止保存時石炭粒子の沈降が
少なく、１ケ月以上濃度か安定して保存出来ることが必
要とされる。

このために使用する添加剤の種類、濃度等で多くの工夫
がなされているが、同時に重要なのは石炭の粒度分布で
ある。

良好なスラリーに適した石炭の粒度分布は、高濃度化の
必要からある程度広く、そして最大粒径は貯蔵、燃焼等
の使用条件よりなるべく小さくしなければならない。

一般には最大粒径が１５０〜２５０μｍ、７４μｍ以下
が７０〜９０％、かつ１０μｍ以下は、１０〜３５％で
あることが好ましい。

通常、粉砕機としては、円筒状の容器にボールを充填し
、容器を回転させてボールを落下させ、被処理物を粉砕
するチューブミルあるいは横型ボールミルと言われてい
る形式のものが広く利用されている。

そして前記のような粒度分布を作るために、チューブミ
ル内を多室に分割して各室毎に異なる径のボールを用い
、入口側で大径ボール、出口側で小粒径ボールとするよ
うな工夫がなされている。

（特開昭５９−８１３９０　、化学工学協会第１８回秋
季大会　研究発表講演集５Ａ１１４：高濃度石炭水スラ
リーの粉砕性に関する考察）然し、これらの粉砕機では
、円筒容器内でのボールの自由落下による衝撃力によっ
て殆と粉砕が行われるため、粉砕速度は遅く一定の処理
量に対し大容量の粉砕機となる。

第６図及び第７図は撹拌型ボールミルの説明図である。

図において、１：撹拌型ボールミル、２：小径ビーズ、
３；撹拌ピン、４：大径ビーズ、５：中間ビーズ、６：
固定ピン、７：入口側、８：出口側である。

第６図に示したような粉砕機内に多数の小径のビーズ２
を充填し撹拌ピン３でこれらの粉砕媒体を激しく被処理
物と共に撹拌しなから粉砕を行う、撹拌型ボールミルは
高い粉砕能力を持ち、小容量で処理能力が高く、同容積
で一般に通常のチューブミルの５０〜２００倍の粉砕処
理速度を持つ。

このように撹拌型ボールミルは秀れた特徴を持ち、短い
滞留時間で所定の粒度に粉砕出来るが、粒度分布の調整
がむずかしく、一般にこの種のボールミルによる粒度分
布は狭くなりやすい。

従って上述したような高濃度石炭・水スラリーに適した
粒度分布を作るのは困難である。

この欠点を解消するために粉砕媒体のビーズあるいはボ
ールとして異種径のビーズを同時に使用することも考え
られるが、この場合、粉砕室内でビーズが容易に偏析し
てしまい第７図のように被処理物の入口側７に小径ビー
ズ２、出口側８に大径ビーズ４その中間ビーズ５という
ように、粉砕媒体の粒径によって分離する。

一般に粉砕速度の点から、粗粒の被処理物に対しては大
径の粉砕媒体を、微粒の被処理物に対しては小径の粉砕
媒体を用いた方が有利であることが知られており、上述
のようなビーズの偏析現象は逆行する形となり好ましく
ない。

又、多窒化することも考えられるが、この種の撹拌型ボ
ールミルは、粉砕媒体の充填部を成るべく一様に撹拌す
ることが前提であり、ボールミル内部で多窒化し、粉砕
媒体と被処理物の動きを別々にし各粉砕媒体が各々の室
内に止どまるようにするのは不可能である。

［発明の解決すべき問題点コ 撹拌型ボールミルは処理速度が大であるか、粒度分布調
整が困難である。

即ち、粒度分布が狭くなりやすく、高濃度石炭水スラリ
ーに適合した粒度分布が作り難い。

一般にボールミル等の粉砕機では被処理物の流れに沿っ
て多窒化し、粉砕媒体のボールあるいはビーズの径を変
更、即ち入口から出口方向にその径を小さくすることに
よって粒度分布を調整するような工夫がなされているが
、上記の撹拌型ボールミルでは、多窒化はボールミルの
構成上困難で一室内に異種径のボール又はビーズを充填
しても容易に偏析してしまい粉砕に好ましい粉砕媒体の
直径の順に配置されない等の問題がある。

本発明は、以上の如き問題点を解決するための高濃度石
炭・水スラリーの製造装置及び製造方法を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の第１は、石炭を水、添加剤と共に湿式粉砕して
高濃度石炭・水スラリーを製造する装置において、回転
する軸に撹拌ピンを、並びにミル本体外筒に固定ピンを
夫々設け、かつミル内ミル内部に粉砕媒体として少なく
とも２種類以上の径から成るビーズ又はボールを充填し
て成る撹拌型ボールミルを用いることを特徴とする高濃
度石炭・水スラリーの製造装置であり、更に、本発明の
第２は、石炭を水、添加剤と共に湿式粉砕して高濃度石
炭・水スラリーを製′造する方法において、該粉砕機と
して、回転する軸に撹拌ピン並びにミル本体外筒に固定
ピンを設けた構造から成る撹拌型ボールミルを用い、該
撹拌型ボールミル内部に粉砕媒体として少なくとも２種
類以上の径から成るビーズ又はボールを混合充填し、前
記各種ビーズ又はボールの混合比を、粉砕された石炭の
粒度分布が高濃度石炭・水スラリーに適したものになる
ように調整し、該被処理物を前記粉砕媒体と共に撹拌、
粉砕、混合して製造することを特徴とする高濃度石炭・
水スラリーの製造方法である。

［作用］ 本発明は、撹拌型ボールミルの特徴を生かし、効率良く
高濃度石炭水スラリーを製造しようとするものである。

即ち高濃度石炭水スラリーに適した粒度分布を作るため
に、撹拌型ボールミルに少なくとも２種類以上の径のビ
ーズ例えば鋼球を用い、その混合比を適当に調整し、か
つボールミル内でこれら粉砕媒体のビーズの粒度偏析を
防止するため、外筒シェル内面にも撹拌ピンと交互に設
置した固定ピンを設け、ボールミル内のビーズ撹拌を活
発化させようとするものである。

第１図に本発明によるこの撹拌型ボールミルの構造を示
すが、撹拌ピン３の他に固定ピン６が加わることにより
ビーズ２の撹拌効果は高まり、ビーズの偏析は生ぜず、
更に撹拌ピン３と固定ピン６の間に強いせん断力が働き
、第７図に示すように撹拌ピン３のみの場合より、粉砕
速度は向上し、効率良く粉砕が行われるようになる。

又、本発明によれば、粉砕媒体として２種類以上の異種
径のビーズを粉砕機構に逆行する偏析を生じさせること
なしに使用出来ることから、これら異種径のビーズ配合
比を適宜変えることにより、製品の高濃度石炭・水スラ
リーの石炭粒度を効果的に調整出来る。

このような特徴を持つ撹拌型ボールミルを用いて高濃度
石炭・水スラリーを製造する方法の説明図を第２図に示
す。

石炭は、給炭ホッパー１１より切出され、テーブルフィ
ーダー１６で定量供給される。水と添加剤は各々のタン
ク１２より定量ポンプ１７で供給され、スクリュウ−フ
ィーダー１８で石炭、水。

添加剤は予備混合され撹拌型ボールミル１に送られる。

この撹拌型ボールミル１は第１図と同様な構造であり、
２種類以上の径のビーズがボールミル内容積４０〜８５
％の充填率で満たされており、石炭はそのビーズが偏析
を生ずることなしに効率良く粉砕され、かつ水、添加剤
と混合され、高濃度石炭・水スラリーとなる。又、更に
製品タンク１９によって完全に均一化される。

本発明は、以上の如く構成されているので、効率良く高
濃度石炭・水スラリーを製造出来るものである。

次に本発明の実施例を述べる。

［実施例コ 実施例１ 第２図に本発明の製造方法に基づくプロセス説明図を示
す。

即ち、撹拌型ボールミル１内に、第１図に示すような固
定ピン６を設け、粉砕媒体として８　ｍｍφ。

６　＋＋ｕｎφ、４ｍｍφの鋼球製のビーズ４，５．２
を用い、その混合比を等重量ずつ即ち各３３％ずつとし
、ボールミル１内容積の７５％までその混合ビーズを充
填し、高濃度石炭・水スラリーを製造した。この方法を
ケースＡとし、本発明の効果を明確にするため同一のビ
ーズ使用条件であるが、固定ピン６がない場合をケース
Ｂ、又ケースＡと同様に固定ピン６は設けであるが、ビ
ーズを全量６ｍｍφの充填率７５％とした場合の製造例
をケースＣとし、ケースＡの比較として製造を行った。

尚、第１表にケースＡ、Ｂ、Ｃの条件を示す。

ケースＡ、Ｂ、Ｃとも石炭の種類、原炭の粒度。

処理速度、添加剤使用１ｔ（０，７％二対石炭濃度）、
石炭濃度（７０％）は同一条件である。

第１表 即ち供試炭は工業分析値として水分２．２％。

灰分８．０％、揮発分３１．６％、固定炭素６０゜４％
の石炭で、原炭粒度は一４ｍｍ、１００％である。

又添加剤はナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリ
ン縮合物を用いた。

先ず、製品スラリーの石炭の粒度分布を測定しその結果
を第３図に示す。

本発明によるケースＡでは粒度分布は広く、かつ最大粒
径も３００μｍに抑えられ、高濃度石炭・水スラリーに
適した粒度分布となった。

次に固定ピン６がないケースＢでは、８，６゜４　ｍｍ
φの３種類のビーズ４，５．２を使用しているが、粒度
分布は狭く、５０％パスの代表粒径もケースＡの２４μ
ｍに対し３３μｍとなり、平均的に粒度が粗い。

ケースＣてもやはり粒度分布は狭く、平均粒度も更に粗
い。

又各ケースの製品スラリーの粘度の測定結果を第２表に
示すが、予想されたようにケースＡの製品スラリーの粘
度がケースＢ、Ｃと比べ最も低く、望ましい高濃度石炭
・水スラリーの性状となっていることがわかる。

即ち、固定ピン６を設け、かつ８，６．４ｍｍφのビー
ズ４，５．２を混合使用している場合が、高濃度石炭・
水スラリーに合った粒度分布及び粘度になっていること
は明瞭である。

＊ケースＡ、Ｂ、Ｃ共石炭濃度７０％、添加剤０．７％
（対石炭）、せん速度１００ｓ”−’以上は撹拌型ボー
ルミルにおいて異種径ビーズの混合使用かつ固定ピンの
有効性を示すものであるが、本発明では更にその異種径
ビーズの混合比を適当に変更することにより、製品スラ
リーの石炭粒度調整か可能となり、その実施例を以下に
示す。

実施例２ 実施例１と同様に第２図に示す製造方法でかつ第１図に
示す構造の撹拌型ボールミルを使用し、供試炭としては
第３表に示すような性状の石炭工。

■を用い、原炭粒度は一４ｍｍ、１００％として、８．
６．４ｍｍφのビーズ４，５．２の配合比を種々変更し
て高濃度石炭・水スラリーの製造を行った。

第　　３　　表 全ビーズの充填率はボールミル内容積の７５％一定とし
、添加剤はナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリ
ン縮合物を用い、対石炭濃度０．８％とした。

先ず、石炭工を用いて、８，６．４ｍｍφのビーズ４，
５．２の配合比を適宜変更して高濃度石炭・水スラリー
の製造を行った。

各ビーズ配合比とその条件下の製品スラリーの平均粒度
（５０％パス径）の関係を調べた結果、第４図のように
各ビーズの配合比に対し平均粒度の線が描けることが分
った。

最大粒径は殆ど常に３００μｍであったが、８゜６．４
ｍｍφのビーズ配合比変更によって第４図の各実線のよ
うに平均粒度は変化する。

製品スラリーの粘度が最小となるのは、はぼ第４図中Ｐ
点で示したビーズの配合比となる場合であった。

次に石炭■を原料とした場合には、石炭Ｉと同様に第５
図のように平均粒度を調整することが出来、製品スラリ
ーの粘度が最小となったのは第５図中のＱ点の配合比の
場合であった。

以上のように異種径のビーズ配合比を適当に変更するこ
とにより石炭粒度をコントロールし、製品ろスラリーと
して粘度等に関し最適のスラリーを効率良く製造するこ
とが可能になった。

［発明の効果コ 本発明の高濃度石炭・水スラリーの製造装置及び製造方
法によれば、得られる製品スラリーの平均粒度を適宜調
節し得るものであり、更にその粘度に関しても最適のス
ラリーを効率良く製造し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の構造説明図、第２図は本発明製
造方法の工程説明図、第３図は実施例１における製品ス
ラリーの石炭粒度分布説明図、第４図及び第５図は夫々
実施例２における石炭Ｉ及び石炭■のビーズ配合変更に
よる平均粒度（５０％パス径）変化を示す説明図、第６
図及び第７図は撹拌型ボールミルの説明図である。 図において、１：撹拌型ボールミル、２：小径ビーズ、
３：撹拌ピン、４：大径ビーズ、５：中間ビーズ、６：
固定ピン、７：入口側、８：出口側、１１：給炭ホッパ
ー、１２：水、添加剤タンク、１３：撹拌機、１４：電
磁フィーダー、１５：ベルトコンベアー、１６：テーブ
ルフィーダー。 １７：定量ポンプ、１８ニスクリユーフイーダー。 １９：製品タンクである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭を水、添加剤と共に湿式粉砕して高濃度石炭
   ・水スラリーを製造する装置において、回転する軸に撹
   拌ピンを、並びにミル本体外筒に固定ピンを夫々設け、
   かつミル内部に粉砕媒体として少なくとも２種類以上の
   径から成るビーズ又はボールを充填して成る撹拌型ボー
   ルミルを用いることを特徴とする高濃度石炭・水スラリ
   ーの製造装置。
2. （２）石炭を水、添加剤と共に湿式粉砕して高濃度石炭
   ・水スラリーを製造する方法において、該粉砕機として
   、回転する軸に撹拌ピン並びにミル本体外筒に固定ピン
   を設けた構造から成る撹拌型ボールミルを用い、該撹拌
   型ボールミル内部に粉砕媒体として少なくとも２種類以
   上の径から成るビーズ又はボールを混合充填し、前記各
   種ビーズ又はボールの混合比を、粉砕された石炭の粒度
   分布が高濃度石炭水スラリーに適したものになるように
   調整し、該被処理物を前記粉砕媒体と共に撹拌、粉砕、
   混合して製造することを特徴とする高濃度石炭・水スラ
   リーの製造方法。