CN1087769C - 高浓度煤·水混合燃料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高浓度煤·水混合燃料及其制造方法。本发明在将粉碎至所定粒径分布的粉煤和水、分散剂混合制成CWM等高浓度煤·水混合燃料时，或较好的是在添加分散剂之前，对所述粉煤添加、混合对粉煤具保护效果的亲水胶体，得到含有亲水胶体、且表面活性剂的使用量较少的高浓度煤·水混合燃料。亲水胶体的添加量不到整个CWM中水份的1%(重量)，但多于与粉煤发生互相凝集的量；更好的是，其添加量在ppm～ppt级。在从粉煤制造混合燃料时，球状化处理，同时，生成粉煤的超细微粒，形成适用于CWM的粒径分布。

Description

高浓度煤·水混合燃料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种将煤和水混合而成的煤·水混合燃料及其制造方法。更详细地说，本发明涉及一种其浓度高而流动性良好的高浓度煤·水混合燃料及其制造方法。

背景技术

近年来，作为煤的利用方法，有人提出将煤粉碎成微粒，然后混入少量水，使其成为高浓度的浆状或糊状，以便于管道运送的方法。这种煤、水混合物被称为高浓度煤·水浆(以下，简称为CWM)，或称为高浓度煤·水糊(以下，简称为CWP)。

在制造CWM的场合，上述煤·水混合物中煤的粒径分布被调节，所述煤·水混合物的浓度被提高至65～70％(重量)，并具有流动性，不用脱水，即可直接用于在通常锅炉中的燃烧。另一方面，在将上述煤·水混合物制成CWP的场合，其中煤的粒径被调节至稍大于CWM粒径的、6mm以下的分布，将其与脱硫剂同时混练于水中，使其浓度达70～80％(重量)，并具有流动性。而且，在加压的流动床锅炉内用泵从管道中挤压出CWP，使其直接燃烧。为此，对CWM和CWP的要求是：其水分浓度降低至30～35％(重量)，且具有更充分的流动性。

上述CWM和CWP的制造，已经由采用湿式粉碎的湿式制造方法而得以商业化。但是，由于湿式粉碎所需的粉碎动力较大，因而其制造成本被提高。所以，人们期待开发一种粉碎动力小、干式粉碎的干式制造方法。另外，在干式制造方法中，粉煤(微粉状的煤)在粉碎时被干燥，从而显示了较强的拒水性，使其难以成为糊浆状。由此，在以往的CWM和CWP的制造中，为了将拒水性强的粉煤作成糊浆状，使其易于在管道中流动，在为获得高浓度的、例如，其浓度高达65～70％的CWM时，就有必要添加约为0.1～1％(重量)的、以通常的表面活性剂为主成分的分散剂。虽然，其具体的添加量也依表面活性剂的性能而异。由此，可提高粉煤的湿润性，防止粉煤在水中凝集。当然，在湿式制造方法中，为提高粉煤的湿润性，防止粉煤在水中凝集，同样也有必要添加大量的表面活性剂。

然而，在制造上述的CWM及CWP中，由于分散剂的单位添加量的成本较高，用量约为0.1～1％(重量)的分散剂的成本即占了CWM及CWP成本的约2～4成。

为降低该分散剂的成本，有人提出了各种分散剂的使用。例如，已有人开发了一种其性能高而添加量减少的分散剂，然而，另一方面，该分散剂的单价提高了。也有人开发了单价较为便宜的分散剂，但是，这样一来，又须增加分散剂的添加量。由此，因很难降低分散剂成本而也无法降低CWM及CWP的成本。

另外，CWM及CWP的流动性也取决于粒子的填充状态。在大粒子之间的间隙中充填有中粒子，在中粒子之间的间隙中充填有小粒子，在小粒子之间的间隙中又充填有超细微粒，在超细微粒之间的间隙中充填有水。在由所述充填的少许水分产生流动性的同时，存在于其粒径达数μm以上的较大粒子周围、其粒径为1μm左右的超细微粒起了润滑剂的作用，确保了流动性。

另一方面，在以干式制造方法制造CWM和CWP时，由于以干式粉碎所得的粉煤成为大致不定形的带棱角的多面体，由此，在粒子之间形成较大的间隙，既使充填有通常生成量的超细微粒，其间隙也不能充分的充填，从而，要提高CWM的浓度就很困难。又，既使欲提高CWM的浓度，由于超细微粒填充量的不够，较大的煤粒(数μm以上)之间，无法通过超细微粒联系，而是直接接触，所以要提高流动性是困难的。

为此，有人考虑，预先准备大量的被称为超细微粒的1μm左右粒径的煤粒，将其混入上述粉煤中，并使其介于较大的煤粒之间。由此，可提高CWM和CWP的浓度及流动性。

然而，在上述CWM和CWP的制造方法中，由于需要大量的、其粉碎较为困难的超细微粒，因此，其制造大量的CWM和CWP显得困难，实际上很难降低制造成本。在本发明的说明书中，是将CWM和CWP总称为高浓度煤·水混合燃料，如无特别的说明，所谓的高浓度煤·水混合燃料除了高浓度的煤·水浆之外，也包括高浓度的煤·水混合糊。

发明的揭示

本发明的目的在于提供一种在提高其浓度的同时，其流动性也良好的高浓度煤·水混合燃料。本发明的目的又在于提供一种可降低分散剂的制造成本的高浓度煤·水混合燃料及其制造方法。又，本发明的目的在于提供一种不必混入大量的超细微粒，以干式粉碎方法也可大量生产CWM和CWP的、高浓度煤·水混合燃料的低成本的制造方法。

为达到上述目的，本发明者进行了各种研究，结果发现：高浓度的煤·水混合燃料系将煤粒分散于水中而成，由于其中1μm以下的粒子占了相当部分，所以，本发明者着眼于胶态分散系，或着眼于由粗大分散系向胶态分散系过渡的领域。因此，为稳定地保持胶态分散系，只要使分散粒子之间不产生结合即可。作为其方法之一，本发明者考虑到：利用分散剂和分散质的亲和性，使亲水胶体吸附于作为疏水胶体的煤粒的表面，使其显示出恰如亲水胶体般的性质，利用该胶体增加稳定性，及所谓的胶体保护作用。但是，由混合粉煤、水、及亲水胶体而生成的粉煤浆，其粘性增大，流动性恶化。又将分散剂以少于通常添加于煤浆的量混合其中时，则可发现，混合所得的煤浆的粘性减少，成为流动性能良好的煤浆。产生该现象的原因可认为如下：

(1)由保护胶体的凝胶化及溶胶化形成的情况

使亲水胶体吸附于作为疏水胶粒的煤粒表面，亲水胶体包覆粉煤粒子表面，使粉煤粒子亲水化。由此，亲水胶体对粉煤粒子起了作为保护胶体的保护作用。另外，吸附了保护胶体的粉煤粒子之间通过自粉煤粒子溶出的金属离子等的多价离子，由离子键等形成二次结合，生成可逆的粉煤凝胶。由此，可推断煤炭浆的粘性增大，流动性恶化。

再有，由将分散剂混合于该浆液中，使粉煤之间的二次结合被破坏，粉煤凝胶恢复为溶胶。粉煤粒子因保护胶体的保护作用，不会在亲水性的状态下凝集，所以其性能稳定。由此，可推断得到具备充分流动性的高浓度煤·水混合燃料。

此时，所用的分散剂添加量只要是能达到足够破坏粉煤粒子的二次结合的量即可，所以，可以不添加亲水胶体，与仅以分散剂防止粉煤粒子凝集的场合比较起来，可以减少分散剂的添加量。

(2)由电解质的微粒凝集和离子对抗作用产生分散的情况

由于粉煤是一种细微粒子，带有电荷，在其周围吸附了相反符号的离子(对离子)，成为所称之为电双层的双层结构。通常，由于对离子之间的电相斥性，使粉煤分散为胶体状。然而，由于亲水胶体的添加等，使上述粉煤被赋予电解质，则对离子被推至粒子表面，减少了微电双层的厚度。而且可以推知：由于粒子间距离的减小，各个粉煤粒子进入相互之间的粒子引力范围，产生凝集。另外，由于分散剂混合于所述的浆液中，加入了与上述电解质不同类别的电解质。结果，由于二种以上的电解质加于粉煤粒子中，离子的对抗作用使粉煤粒子的凝集力被抑止。由此可以推断，据此方法可以制得具有充分流动性的高浓度煤·水混合燃料。

此时，分散剂的添加量只要是使其的添加可以产生离子的对抗作用即可，所以，比起不添加亲水胶体，仅以分散剂防止粉煤粒子的凝集的场合比较起来，可以减少分散剂的添加量。

(3)由高分子物质的微粒凝集和分散剂的双分子层吸附产生分散的情况

由于亲水胶体为水溶性高分子物质，具有许多氢键基团，所以其对粉煤粒子的吸附与电及离子无关，而由氢键基团吸附于粉煤粒子上。而且，少量高分子在吸附于粉煤粒子上时，并不是完全吸附于整个粒子表面，而是呈稀疏状的吸附。由此，吸附于其它粒子的部分高分子吸附于粒子表面上的空隙部分，一个高分子连接二个以上的粒子。由此，可推断形成了粉煤粒子的凝集。这个现象称为“交联凝集”。

使分散剂混合于该糊浆中，由此使分散剂的离子在粒子表面的空隙部分吸附双分子层。为此，使粉煤粒子整体带有电荷，粉煤粒子被分散。据此可以推断得到具有充分流动性的高浓度煤·水混合燃料。

又，使分散剂混合于发生交联凝集的粉煤粒子中，由此使接合于一个粉煤粒子上的高分子也接合于同一粒子表面的空隙部分。而且，在各个粒子的周围有许多高分子作复杂的互相缠结，成为无规的线团状高分子，覆盖粉煤粒子的整个表面。这样，将粒子互相结合在一起的高分子减少，各个粒子之间产生相斥力。由此可推断制得具有充分流动性的高浓度煤·水混合燃料。

此时，分散剂以分散剂自身或无规线团状高分子的添加量只要是能够填埋粉煤粒子的空隙部分即可，这与不添加亲水胶体，仅以分散剂来防止粉煤粒子凝集的场合比较起来，可以减少分散剂的添加量。

另外，可以认为：不仅是在发生上述各种现象中之任一种现象的情况下，既使是在上述各种现象同时发生，或互相关联发生的情况下，或者因其它的理由分散剂的添加量显著减少的情况下，也可以得到所需的流动性。

本发明系鉴于上述见解而作。本发明是将粉煤与水、分散剂混合，制成高浓度煤·水混合燃料，使该混合燃料含有生成对粉煤具保护效果的亲水胶体。该高浓度煤·水混合燃料是将煤粉碎至具有所定的粒径分布，将该粉煤和水、分散剂混合制成高浓度煤·水混合燃料时，再添加、混合生成对粉煤具有保护效果的亲水胶体。

因此，分散剂的添加量只要是能达到足够破坏粉煤粒子的二次结合的量，或者是在粉煤粒子上只是能使离子发生对抗作用的量，或者是由分散剂自身或无规线团状高分子足够填埋粉煤粒子空隙部分的量即可。所以，比起如以往那样的、仅以分散剂防止粉煤粒子凝集的场合来，可以大幅减少分散剂的添加量。例如，在制造70％浓度的CWM时，如从图14所实测数据也可显见地，在将表面活性剂的使用量即使减少至以往的约三分之一左右时，也不损害CWM的流动性。又，如从图6所实测数据也可显见地，添加亲水胶体，使分散剂的添加量即使减少至二分之一时，仍可制得其煤浓度与粘度的关系大至同等的CWM。

从而，在维持CWM同等流动性的同时，减少分散剂使用量，降低分散剂的制造成本，由此即可降低高浓度煤·水混合燃料的制造成本。

又，正因为只是添加亲水胶体，所以也可以是直接使用以往所使用的高浓度煤·水混合燃料的制造装置，而几乎无需添加设备。

这里，在同时添加对粉煤显示保护效果的亲水胶体和表面活性剂的场合，亲水胶体的添加量虽可以减少一些表面活性剂的添加量，但没有如上所述的效果。又在添加表面活性剂之前先添加保护胶体时，则该保护胶体的添加量与表面活性剂的使用量无关。从而，在高浓度煤·水混合燃料的制造中，最好是先对粉煤与水的混合物添加亲水胶体，然后，再添加分散剂。此时，在粉煤与水的混合物中添加、混合亲水胶体，可由此生成凝胶状的粉煤浆。再将分散剂添加、混合于该浆液中，使粉煤浆成溶胶状。产生该现象的理由如同上述。由此可以制得其中分散剂的添加量更加减少的高浓度煤·水混合燃料。例如，从图14所实测数据也可显见地，为得到具有与不添加亲水胶体、而添加例如0.4％(重量)的分散剂的以往的高浓度煤·水混合燃料同等流动性的高浓度煤·水混合燃料，在添加分散剂之前，添加1ppm的亲水胶体，由此，可将分散剂的添加量减少至以往添加量的1/2～1/4。

又，亲水胶体的添加量可作成如下：其吸附于作为疏水胶粒的粉煤微粒上时，其吸附的量足够发挥使其表面亲水化的保护作用；同时，该添加量应尽可能的小；较好的是，所述添加量不到整个高浓度煤·水混合燃料的1％(重量)，但多于与粉煤发生互相凝集的量；更好的是，所述添加量为全部混合燃料的ppm～10^-3ppt级别的量；最好的是，所述添加量为全部混合燃料的ppt～ppb级别的量。增加亲水胶体的添加量，则由于强力的凝胶化作用，粉煤粒子之间的结合增强，所以，必须增加分散剂的添加量，以破坏其结合，这样，分散剂减少的效果就差。反之，如其添加量过少，则疏水胶体反而起了不稳定的增感作用。具体的是，如从图13的实测数据也可显见地，为得到70％浓度的CWM时，如胶体对水的添加量超过10ppm，则其流动性开始恶化。如亲水胶体的添加量过少，不超过10^-4ppt，则其流动性也差。

再有，本发明的高浓度煤·水混合燃料的制造方法用磨机粉碎煤炭，得到其粒径大致在所定粒径之下的粉煤，再用球状化装置揉搓、挤压粉煤，使粉煤之间互相磨碎，削去棱角，使其球状化，同时，生成粉煤的超细微粒。由此制得高浓度煤·水混合燃料。

用磨机粉碎煤后所得到的粉煤的粒径几乎皆在所定粒径以下、100μm以下的微粒。但其形状如图5(A)及图6所示，呈不定形的带棱多面体，作为高浓度煤·水混合燃料用的粉煤粒子是较大的粒子。为此，粒径分布(质量基准)如图12的○记号所示，100μm以下的约为93％，10μm以下的约为15％，1μm以下的不到1％，为得到CWM，10μm以下的微粒成分是不够的。

然而，在球状化装置中揉搓、挤压粉煤，使粉煤之间互相研磨磨碎，则如图5(B)及图7所示，粉煤的棱角被去除而成球状化，其表面积减少。同时，其被削去的棱角成为1μm以下的超细微粒。为此，粒径分布(质量基准)如图12的；黑圈记号所示，100μm以下的约为100％，10μm以下的约为45％，1μm以下的约为17％，可以满足CWM所要求的值。从而，可制得球状化粉煤的空隙间充填了超细微粒状态的CWM。又，本发明的粉煤球状化也可适用于制造COM。

即，粉煤的棱角被磨去而球状化，其表面积减少，由此，用于填充粉煤的空隙间的必要的超细微粒的量也减少。然而，易于被削去的地方已被削去，本体粒子不必从球状化的粉煤粒子的最初直径即一下子大幅减小而形成超细微粒。另一方面，被削去的棱角成为超细微粒，填充于球状化的粉煤空隙之间。因此，在粉煤之间填充有足够量的超细微粒。由此，可籍由粉煤的去除棱角、球状化处理过程，从用于使高浓度煤·水混合燃料具有必要流动性的宽的粒径分布、及球状化的较大的粒子容易地生成极细微粒，调节得到适于高浓度煤·水混合燃料用的粒径分布。而且，水分从粉煤之间的空隙中被挤出，可以得到高浓度的CWM或CWP。另外，超细微粒粘附、覆盖粉煤表面，产生润滑效果，因而可以得到流动性高的CWM或CWP。

如图15实测的数据所显见，经球状化处理的CWM(▲记号)的流动性较未经球状化处理的CWM(△记号)的流动性要高。然而，由于没有必要混入大量的超细微粒，CWM或CWP的制造容易，可以降低制造费用。又根据本发明，为更加减少粉碎动力，可以直接利用已有的制造设备，几乎没有必要增加设备。

再有，权利要求12的高浓度煤·水混合燃料的制造方法是在球状化装置中设置相向而置的第1部件和第2部件，在所述的第1部件和第2部件之间仅留有微小的间隔。使所述第1部件和第2部件可大致保持其互相间隔的距离作相对运动的同时，揉搓、挤压夹持于该相向而置的部件之间的粉煤，使粉煤之间互相磨碎，削去粉煤的棱角使其发生球状化，生成超细微粒。此时，湿的粉煤被经由互为相对运动的第1部件和第2部件的相对面被揉搓、挤压、磨碎，由此，易削去粉煤的棱角使其球状化。另外，被削去的粉煤棱角成为超细微粒从粉煤中分离。由此，可以简单、廉价地得到球状化装置，降低CWM或CWP的制造费用。

附图的简单说明

图1所示为本发明的CWM制造***的一个例子的原理图。图2所示为本发明的CWM的另一个制造***的一个例子的原理图。图3所示为本发明的CWP制造***的一个例子的原理图。图4为显示球状化装置的一个实施方式的斜视示意图。图5所示为粉煤球状化形态的样式图，(A)表示球状化之前的粉煤，(B)表示球状化之后的粉煤。图6所示为显示球状化之前粉煤粒子结构的显微摄影图。图7所示为显示在球状化装置上球状化了的粉煤粒子结构的显微摄影图。图8所示为粉煤球状化装置的一个实施方式的变化例子的斜视示意图。图9所示为粉煤球状化装置的另一个实施方式的斜视示意图。图10所示为粉煤球状化装置的其它实施方式的斜视示意图。图11所示为粉煤球状化装置的另外一些实施方式的斜视示意图。图12为在本发明的制造方法中的湿粉煤与CWM的粒径分布图(质量基准)。图13为显示亲水胶体的添加浓度与CWM的粘度之间的关系图表。图14为显示分散剂的添加量与CWM的粘度之间的关系图表。图15为CWM的煤浓度与粘度之间的关系图表。

实施发明的最佳方式

以下，根据附图所示的最佳方式，就本发明的结构作一详细说明。

图1所示为将本发明的高浓度煤·水混合燃料的于式制造***适用于CWM的一个例子。所述CWM干式制造***包括：将煤炭1粉碎成粉煤2的磨机3，向粉煤2喷施水分，作成湿粉煤4的混气水喷射泵5，将湿粉煤4与亲水胶体7混合、生成粉煤凝胶8的球状化装置6，混合粉煤凝胶8和分散剂9、生成CWM10的搅拌机11。即，本发明是将煤1粉碎至所定的粒径分布，将该经粉碎的粉煤2、水、及分散剂9混合成CWM等的高浓度煤·水混合燃料。对该高浓度煤·水混合燃料添加亲水胶体7，以生成对粉煤2的保护效果。

磨机3通常被称之为干式竖型磨机，一般用于制造煤火力发电站等的煤锅炉用粉煤。经磨机3粉碎，可得到粉煤2。混气水喷射泵5通过小孔21，将高压水及空气供给至喷嘴22内，籍由强力的喷射水的激烈搅拌，吸引粉煤2作成湿粉煤4。

该湿粉煤4与水及亲水胶体7一起，连续、顺利地送入球状化装置6中。球状化装置6如图4所示，包括：圆盘形状的、由马达等驱动源传动的、作为第一部件的旋转圆盘24，其大小、形状大致与所述旋转圆盘24相等、但不旋转的作为第二部件的固定圆盘25，以及设置在该固定圆盘25中心部位的漏斗26。旋转圆盘24和固定圆盘25的各个对置面相距少许间隔而平行设置。在固定圆盘25的中央部位形成有透孔。透孔的开口部上设置有漏斗26的小口径部分。

在使旋转圆盘24旋转的状态下，将湿粉煤4与水及亲水胶体7一起输入漏斗26。由此，使湿粉煤4通过固定圆盘25的透孔，夹持于旋转圆盘24与固定圆盘25的相对而置的面之间。通过上述圆盘的旋转，边对粉煤作揉搓、挤压、研磨，边使粉煤在离心力作用下移至所述圆盘的外周侧。此时，湿粉煤4的粒子之间互作接触、磨碎，从而如图5(B)所示，粒子的棱角被削去，球状化，同时，生成超细微粒。另外，同时所加入的水使超细微粒进入大粒子的空隙间，生成CWM。此处，CWM如图7所示，其中含有其棱角被削去而球状化的粒子的同时，还含有足够量的超细微粒。又，在本实施方式中，在球状化装置6中添加了水。然而也可不加水。

又，在本实施方式中，所述的各个对置面是作成平坦形状的，但是也可作成如形成有沟槽或突起等凹凸部的形状。根据该构造，可进行复杂的对湿粉煤4的揉搓、挤压，可以更有效地进行湿粉煤的球状化处理并生成超细微粒。

另外，在球状化装置6中，亲水胶体7与湿粉煤4的粒子混合，由此，发生在湿粉煤4的粒子之间的二次结合及由湿粉煤4的粒子间引力所产生的凝集和高分子的交联凝聚。为此，湿粉煤4发生胶凝化，生成胶态的湿粉煤凝胶8。

此处，亲水胶体7的添加量只要是能足以导致凝胶化作用即可。如其添加量过大，则胶凝化过分进行，欲发生溶胶化就须使用较多的分散剂9。这样，就无法通过分散剂9使用量的减少来达到降低CWM10等制造成本的目的。例如，如图13所示，将浓度为70.6％的CWM中的作为分散剂的表面活性剂量调节至以往添加量的1/2的0.2％(重量)时，如将亲水胶体的添加量调节至超过CWM的10ppm的量，则其流动性变差。此时，须添加较多的分散剂9。这样一来，其添加量就与以往的添加量没有区别。另外，亲水胶体7的添加量的下限为大于产生与粉煤的相互凝结的量。如亲水胶体7的添加量的下限小于该量，则发生增感作用。例如，如图13所示，在浓度为70.6％的CWM中，如其添加量不到10^-4ppt，则粉煤的流动性恶化，所以，其添加量以超过10^-3ppt级为宜。从而，为获得例如浓度为70％的CWM，亲水胶体7的添加量较好的是对于添加于CWM的水为不到1％(重量)，但又大于使粉煤发生相互凝结的量；更好的是，亲水胶体7的添加量为ppm-ppt级，例如，1ppm～10^-3ppt；最好的为ppt-ppb级，例如，1ppt～1ppb。此时，将使表面活性剂的使用量下降至少于以往的使用量，特别是在1ppt～1ppb的范围内添加亲水胶体时，则表面活性剂的使用量只要在以往的约1/3的量即够了。另外，作为亲水胶体7的较好的添加量虽然也依CWM的浓度而有若干差异，但是，如果设定于如上所述的ppt～ppb级，则其添加量可以几乎不受CWM浓度的影响，从而可将分散剂的使用量保持在至少是以往的使用量的1/2～1/4左右。

又，在使用极为廉价的、表面活性效果较低的离子中和剂作为分散剂9时，既使添加1％(重量)左右的亲水胶体7，也可以由大量的离子中和剂的使用而廉价地达到溶胶化。然而，在使用通常所使用的高价、表面活性效果较高的表面活性剂作为分散剂9时，亲水胶体7的添加量调节至100ppm以下。由此，可将表面活性剂的使用量减少至以往的1/2～1/4，同时，由于亲水胶体7自身含量也在100ppm以下，其使用量可以极少。

作为亲水胶体7可以使用如表1所例示的亲水胶体。其有代表性的例子最好是使用明胶、***胶、酪蛋白、骨胶、西黄蓍胶、白蛋白、糊精、淀粉、羟乙基纤维素、聚乙二醇、甲基纤维素等。但并不限于这些、只要是对于作为疏水胶体的湿粉煤4可显示保护作用，也可以是其它种类的亲水胶体7。再有，添加的亲水胶体7不限于单一的种类，也可以同时或分别添加多种的亲水胶体7。

再有，粉煤凝胶8被连续、顺利地送入搅拌机11中。在搅拌机11中投入分散剂9，与粉煤凝胶8作充分的搅拌、混合。此时，粉煤凝胶8粒子之间的二次结合被破坏，或在粉煤粒子上发生离子的对抗作用，或是分散剂9自身或线团状高分子填埋粉煤粒子的空隙部分，由此，使粉煤溶胶化。而且，粉煤粒子不必以溶胶化的状态凝集，很稳定。由此，可以制得适用于管道输送具有流动性的CWM10。

分散剂9可以使用一般的表面活性剂。但分散剂9并不限于这些，也可使用其它的分散稳定剂，例如，含有从粉煤粒子溶出的、主要由金属离子组成的多价离子的螯合剂，及使如前所述的多价离子中和、阻止保护胶体与离子结合的离子中和剂等的表面活性剂。前提是，只要所述的表面活性剂(溶胶化剂)可显示这样的溶胶化的作用：可将一旦成为可逆的溶胶状的粉煤粒子再度恢复为溶胶。作为螯合剂，可以使用例如乙二胺四乙酸(EDTA)等。又，作为分散剂9，使用可防止粉煤粒子之间离子结合的屏蔽剂也无妨。

根据如上所述的构成的CWM的制造***，首先由磨机3的粉碎得到粉煤2。其次，由混气水喷射泵5供给该粉煤2以水分，在短时间内得到湿粉煤4。然后，将亲水胶体7及水加入该湿粉煤4中，在球状化装置6中磨碎。在使所述的湿粉煤4产生二次结合和凝集的同时进行球状化处理，得到粉煤凝胶8。将分散剂9加至粉煤凝胶8中，用搅拌机11混合，破坏粉煤粒子的二次结合和凝集，得到CWM10。另外，由混气水喷射泵5及对添加于球状化装置6中的水的添加量进行调节，可以调节CWM10的浓度。

根据本实施方式，是先将亲水胶体7加入于湿粉煤4中之后，再与分散剂9混合的。所以，与不加入亲水胶体7的场合比较起来，可以大幅减少分散剂9的混合量。具体地如图14的浓度为70.6％(重量)的CWM的(标点○●曲线)所示，对所述的制造***添加1ppm左右的亲水胶体7，可由此获得与不添加亲水胶体7、而仅添加0.4％左右的分散剂9的场合同样的粘度，而且，此时分散剂9的添加量可以减少至其1/2～1/4。因此，由减少分散剂9的使用量，削减成本，可以降低CWM10的成本。

又，根据本实施方式，是以球状化装置6对粉煤粒子进行球状化处理，所以粉煤粒子之间容易进入水分。为此，亲水胶体7和分散剂9可以更为有效地分散于粉煤粒子周围，促进保护胶体的形成及粉煤因二次结合、凝集而产生的凝胶化及其溶胶化的作用，可以更加减少亲水胶体及分散剂9的添加量。与此同时，由于粉煤粒子的球状化处理，使超细微粒粘附、覆盖于粉煤表面，产生润滑效果，所以可以提高CWM的流动性。具体地如图15中的▲△记号所示，进行球状化处理的CWM(▲记号)比不进行球状化处理的CWM(△记号)来，其流动性高。

再有，根据本实施方式，因是以干式制造方法制造CWM，所以比起以湿式制造方法制造的CWM来，其制造时间可以缩短至1/2～1/5的同时，还可以使传动动力降低至1/3左右。而且，如图15中的▲□记号所示，干式制造方法制造CWM也可进行球状化处理，具有与湿式制造方法制造的CWM同样的流动性。

在本实施方式中，是将水加入粉煤2作成湿粉煤，再在球状化装置6中加水作成CWM。这样，因为最终只需得到所定浓度的CWM即可，所以，可以仅加一次水，或分二次加水也可。又，也可将在磨机中所制得的粉煤2与水同时输入球状化装置6。此时，不必使用混气水喷射泵5，可以减少设备。

上述的实施方式仅是本发明较佳的一个实施例，但是，本发明并不限于这些实施例，在不脱离本发明的精神的范围内，可以有各种变化的实施例。

例如，在本实施方式中，主要是就适应干式CWM的制造方法的制造进行了说明，但是，有关添加亲水胶体，改善高浓度煤·水混合燃料的流动性的技术同样也适用于湿式制造方法。另外，由粉煤球状化处理而形成的对粉煤浆的流动性的改善也适用于COM。

球状化装置6中设置有漏斗26的圆盘是作成固定圆盘25的，但是，也可将其作成旋转圆盘，而将另一个作成固定圆盘。又，也可将所述二圆盘分别作成旋转圆盘。使二个圆盘互作相反方向的旋转，此时，则由于二个圆盘互作反向旋转时的相对速度大于仅旋转一个圆盘时的相对速度，所以，可以更确切地进行球状化加工处理。再有，所述结构也可作成使旋转圆盘作偏心旋转，或不旋转，但使其滑动的结构。

还有，如图8所示，球状化装置6的旋转圆盘24’和固定圆盘25’的相对面设置为几乎成垂直。在固定圆盘25’的透孔上可设置喂入螺杆27。且，由使喂入螺杆27的螺杆的旋转，可将湿粉煤4送入旋转圆盘24’和固定圆盘25’之间。又，旋转圆盘24’和固定圆盘25’之间设置有给水管28。给水管28的给水口位于对置面的中央部位。由此，水分供给至夹持于旋转圆盘24’和固定圆盘25’之间的湿粉煤4，进行混合。

又如图9所示，球状化装置6也可作成这样的、即由作为相互间隔少许间距而对置的第1部件和第2部件的二块平板31、32组成的结构。该结构中，固定一块平板31，使另一块平板32在与对置面相平行的方向上滑动；或使各块平板31、32在互为滑动的方向上移动。然后，从球状化装置6的上方供给湿粉煤4，使其夹持于各个平板31、32之间。其次，使平板31、32互为滑动，由此，进行球状化处理和生成超细微粒。

再如图10所示，球状化装置6也可作成如下的形状：具有作为第1部件的圆筒部件34和，作为嵌埋于该圆筒部件34的空隙之间而贯通的第2部件的轴35。该结构中，圆筒部件34和轴35的二者或其中之一又互作旋转，又作轴向上的滑动移动。且，圆筒部件34和轴35之间夹持湿粉煤4，二部件互作作相对移动。由此，可进行球状化处理及形成超细微粒。又，在圆筒部件34的内周面和轴35的外周面上，或是形成沿轴向或周向的凹部与凸部，或是形成螺旋状的凹部与凸部。使湿粉煤4在圆筒部件34内部流动时，如使其从一侧的空隙间强行输入，或是将圆筒部件34及轴35二者中之一的直径增大至大于另一者的直径，形成锥形，则可更容易地输入湿粉煤。

再如图11所示，球状化装置6也可作成具有作为第1部件的圆柱部件36，和作为具有凹部37a的第2部件的部件37的形状。所述凹部37a设置于该圆柱部件36的外周面上，并以极小的间隙收纳所述的圆柱部件36于其中。在该结构中，圆柱部件36和具有凹部37a的部件37中的一个或二个或是互作旋转，或是沿轴向滑动地移动。且由于使湿粉煤4夹持于凹部37a与圆柱部件36之间作相对移动，因此，可进行球状化处理及形成超细微粒。

又，在如图9及图10、图11所示的结构中，各个对置面作成平滑面，但如作成形成有沟槽及突起等的凹凸部的形状也无妨。另外，也可作成以所定的间隔在一直线上形成的突起部作多个、平行配置的形状。根据这些形状，使湿粉煤4的磨碎可复杂地进行，可以更确切地进行球状化处理和形成超细微粒。

又，在本实施方式中，对置面之间的间距一定，但也可作成其间距可变的结构。此时，因间距作得狭小，可以对湿粉煤进行挤压。

另一方面，本实施方式是以干式方法制造CWM的，但在作湿式粉碎的场合，则如图2所示，将煤1和水及亲水胶体7添加于回转式的湿式粉碎机12中粉碎，制造粉煤凝胶8。另外，将分散剂9添加于该粉煤凝胶8中，用搅拌机11混合。由此方法，因将亲水胶体添加于粉煤中制造粉煤凝胶8，再以分散剂9使该粉煤凝胶8溶胶化，得到CWM10。所以，可以减少分散剂9的添加量。

上述各个实施方式是例举用于CWM的制造。但并不限于此，上述实施方式也可用于制造CWP。此时的制造***如图3所示，包括：粉碎煤1的粗粉碎机13，和筛选其粒径在所定粒径以下的粉煤4的筛15，混练粉煤14和水、脱硫剂及亲水胶体7，制造CWP16的混练机17，存放CWP16的储存槽18、输出CWP16的CWP泵19。该制造***是在混练机17的中途添加分散剂9的。即，将粉煤14和水、脱硫剂、亲水胶体7投入混练机17进行混练，在混练机17的上游部生成粉煤凝胶。然后，混合粉煤凝胶和分散剂9进行溶胶化，制造CWP16。根据该制造***，也可将亲水胶体7添加于粉煤14中，制造粉煤凝胶。将该粉煤凝胶由分散剂9进行溶胶化，制造CWP16。所以可以减少分散剂9的添加量。再有，粉煤的球状化处理技术也可适用于对COM的制造。

实施例1

使用如图1所示的磨机3和混气水喷射泵5、球状化装置6，由削去粉煤棱角的球状化处理，进行生成超细微粒和确认粒径分布的实验。

从干式的竖型磨机3制得粉煤2。其次，用混气水喷射泵5将该粉煤2与水混合，制得湿粉煤4。此时湿粉煤4的粒子的形状示于图6的SEM摄影图。如该图所示，粒子大致呈不定形的带棱角的多面体，且比较大。又，其粒径分布为如图12○记号所示的状态。

将亲水胶体添加于湿粉煤4中，在球状化装置6中磨碎作成粉煤凝胶，混合分散剂于其中，得到CWM。该CWM粒子的形状示于图7的SEM摄影图。如该图所示，粉煤2的棱角被削去而球状化，其表面积减少。又，其粒径分布(质量基准)为如图12的●记号所示状态。由图中可见，100μm以下的约为100％，10μm以下的约为45％，1μm以下的约为17％，满足了作为CWM所要求的粒径分布。

实施例2

使用如图1所示的磨机3和混气水喷射泵5、球状化装置6，进行利用保护胶体来制造CWM的实验。

首先，为调查保护胶体的效果，将在普通的粉煤中添加了少量的亲水胶体7的水约30％与不添加亲水胶体的水进行比较，确认粉煤的润湿性。由此，粉煤中不添加亲水胶体的水中粉煤似乎排拒水，既使经过混练，仍不能与水溶合。然而，在添加了亲水胶体的水中，所述粉煤似乎不很排拒水，可以较简单地成为混练状态。因此可以确认到：亲水胶体可以改善粉煤的润湿性。由此进行了利用保护胶体的CWM的制造实验。

如图13所示，在制造70％浓度的CWM时，作为亲水胶体7，使用羟乙基纤维素(HEC)、聚乙烯醇、甲基纤维素、西黄蓍胶、酪蛋白、明胶，添加于以球状化装置6供给的水中。其对水的添加量从％级减少为ppm级及ppt级，在确认保护胶体效果的同时，发现其合适的添加量。亲水胶体7的具体添加量为对水的1％(重量)、10ppm、1ppm、1ppb、1ppt、10^-3ppt、10^-6ppt、10^-9ppt。另外，煤使用ハンタ-バレ-(澳大利亚产)，分散剂9作为表面活性剂，其添加量为对CWM的0.2％(重量)，CWM的浓度为70％(重量)。在温度25℃下测得所制造的CWM的粘度，调查其与亲水胶体的添加浓度之间的关系。粘度计使用旋转粘度计レ才マット115(瑞士Contravas公司制)，按进程提高旋转速度，保持一定后，降低旋转速度，作自动测定。其结果示于图13。又，变换使用其它种类的煤，也可得到同样的结果。

其结果，如该图所示，亲水胶体对水的添加量在10^-4ppt～10ppm的范围时，其流动性良好；特别是在1ppt～1ppb的范围时，其流动性最好。又在不到10^-4ppt或超过10ppm的范围时，其流动性恶化，其粘度测定结果不稳定。又，亲水胶体的添加量表示为对CWM中水的添加量，但其添加效果在ppm级、ppt级可充分发挥，所以，既使以对整个CWM进行等量添加，其效果也无差异。

实施例3

使用如图1所示的磨机3和混气水喷射泵5、球状化装置6，制造CWM时，就添加了亲水胶体7的场合和未添加亲水胶体7的场合下，分散剂的添加量给予粘度的影响，对各个浓度的CWM进行实验。

煤炭使用ハンタ-バレ-(澳大利亚产)，添加1ppm的HEC作为亲水胶体7，测定其25℃下的粘度。就所制造的CWM调查其粘度与分散剂9的添加量之间的关系。其结果示于图14。又，CWM浓度为69.3％(重量)时是仅添加亲水胶体的场合作为对照图示。图中，分散剂9的添加量的单位为对CWM的％(重量)。

从该图可以显见，在CWM浓度为70.6％时，如果不使用对粉煤显示保护效果的亲水胶体7，且在其现行的添加量为0.4％时，则粘度显示1200mPa·s；如果其添加量减少至0.3％及0.2％时，则粘度分别显示1600及约为4500mPa·s。对此使用保护胶体的粉煤，则既使将表面活性剂的添加量从0.4减少至至0.3、0.2及0.16％时，然而，其表面活性剂的粘度仍大致保持在1200mPa·s的值。又，在CWM浓度为67.1％，不添加亲水胶体时，则在表面活性剂的添加量为0.4％时，粘度显示450mPa·s；表面活性剂添加量为0.2％时，粘度为600mPa·s；及其添加量为0.1％时，则粘度约为2800mPa·s。与此相反，添加亲水胶体的粉煤，其添加量减少至0.13时，粘度仍保持在约为400mPa·s的一定的值，且达到CWM粘度基准值的900mPa·s( 300mPa·s)时的添加量可降至0.1％以下。

如此，由对粉煤生成保护效果的亲水胶体的使用，可以减少表面活性剂的使用量。其减少比例在与不使用亲水胶体比较时约为1/2.5，在将基准粘度值确实可作为CWM浓度为70.0％以下时，上述表面活性剂使用量的减少比例的比较值也可以是1/3以下。

实施例4

使用从如图1所示的磨机3所制得的粉煤制造CWM时，分别以仅使用球状化装置6的场合、仅使用如图1所示的混气水喷射泵5的场合及使用湿式制造方法的场合实验调查其粉煤的球状化给予流动性及粘度的影响。

在该实验中，煤炭使用ハンタ-バレ-(澳大利亚产)，使用球状化装置6进行球状化处理，然后，按CWM的0.4％(重量)添加聚苯乙烯磺酸钠系的表面活性剂作为分散剂9制造粉煤，及按CWM的0.2％(重量)添加聚苯乙烯磺酸钠系的表面活性剂作为分散剂9制造粉煤。将分散剂9的添加量作成0.2％(重量)时预先添加1ppm的亲水胶体7。又，在仅使用混气水喷射泵5，不使用球状化装置6时和使用湿式制造方法时，将分散剂9的添加量调节至现行的0.4％(重量)制造CWM。此时的煤使用ワ-クワ-ス(澳大利亚产)，测定所制得的CWM的粘度，调查粘度与煤浓度之间的关系。其结果示于图15。测定温度为25℃。

如该图所示，在仅使用球状化装置6时，既使将分散剂9的添加量减少至1/2的CWM(●记号)，籍由1ppm的亲水胶体7的添加，也可得到与现行的分散剂添加量的CWM(▲△记号)同等的流动性。另外，将现行的分散剂添加量的CWM之间互作比较，则可明白，仅使用球状化装置6的CWM(▲记号)比起仅使用混气水喷射泵5、而未进行球状化处理的CWM(△记号)来，其流动性要高。然而，仅使用球状化装置6的CWM(▲记号)比起由湿式制造方法制造的CWM(□记号)来，其流动性相同。由此，可由粉煤的球状化处理制得流动性能良好的CWM。

                            表1

天然高分子	半合成品	合成品
			淀粉类甘蔗淀粉马铃薯淀粉木薯淀粉小麦淀粉玉米淀粉甘露聚糖蒟蒻海藻类海萝琼脂(半乳聚糖)褐藻酸钠植物粘质物木槿属西黄蓍胶***胶微生物粘质物葡聚糖左聚糖蛋白质骨胶明胶酪蛋白胶原	纤维素系粘胶甲基纤维素(MC)乙基纤维素(EC)羟乙基纤维素(HEC)羧甲基纤维素(CMC)淀粉素淀粉羧甲基淀粉(CMS)二醛基淀粉	聚乙烯醇(ポバ-ル)聚丙烯酸钠聚环氧乙烷

Claims (11)

1.一种高浓度煤·水混合燃料，所述高浓度煤·水混合燃料系将煤粉碎至具有所定粒径分布的粉煤后，将该粉煤和水、分散剂混合而成，其特征在于，所述混合燃料中的所述粉煤具有粒径6mm以下的分布的同时，分别含有65-80％(重量)的粉煤、0.025-0.5％(重量)的所述分散剂、及其量为所述水的1ppm以下、10^-4ppt以上、对粉煤具有保护效果的亲水胶体。

2.如权利要求1所述的高浓度煤·水混合燃料，其特征在于，所述亲水胶体的添加量不到整个高浓度煤·水混合燃料中所述水的1％(重量)，但多于与粉煤发生互相凝集的量。

3.如权利要求1所述的高浓度煤·水混合燃料，其特征在于，所述亲水胶体的添加量为高浓度煤·水混合燃料中所述水的1ppb以下，1ppt以上。

4.一种高浓度煤·水混合燃料的制造方法，所述高浓度煤·水混合燃料的制造方法系将煤炭粉碎至具有所定粒径分布的粉煤后，将该粉煤和水、分散剂混合，制造高浓度煤·水混合燃料，其特征在于，对所述粉煤添加、混合可对粉煤具有保护效果的亲水胶体。

5.如权利要求4所述的高浓度煤·水混合燃料制造方法，其特征在于，对所述的粉煤和水的混合物添加上述亲水胶体之后，再添加所述的分散剂。

6.如权利要求4或5所述的高浓度煤·水混合燃料制造方法，其特征在于，所述的粉煤经干式粉碎后，再使该粉煤粒子之间互作揉搓、挤压，使其互相磨碎，削去棱角，使其球状化，同时，生成粉煤的超细微粒。

7.如权利要求4所述的高浓度煤·水混合燃料的制造方法，其特征在于，所述亲水胶体的添加量不到整个高浓度煤·水混合燃料中所述水的1％(重量)，但高于与粉煤发生互相凝集的量。

8.如权利要求4所述的高浓度煤·水混合燃料的制造方法，其特征在于，所述亲水胶体的添加量在高浓度煤·水混合燃料中所述水的1ppm以下，10^-4ppt以上。

9.如权利要求4所述的高浓度煤·水混合燃料的制造方法，其特征在于，所述亲水胶体的添加量在高浓度煤·水混合燃料中所述水的1ppb以下，1ppt以上。

10.一种高浓度煤·水混合燃料制造方法，其特征在于，用磨机干式粉碎煤，得到其粒径大致在所定粒径之下的粉煤，再利用球状化装置揉搓、挤压粉煤，使粉煤之间互相磨碎，削去棱角，使其球状化，同时，生成粉煤的超细微粒，由此制得高浓度煤·水混合燃料。

11.如权利要求10所述的高浓度煤·水混合燃料的制造方法，其特征在于，所述球状化装置中设置相向而置、间隔少许间距的第1部件和第2部件，使所述第1部件和第2部件可大致保持其一定间隔作相向的相对运动的同时，揉搓、挤压夹持于该相向而置的面之间的粉煤，使粉煤之间互相磨碎，削去粉煤的棱角使其发生球状化，生成超细微粒。

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