JP2023039016A - 超微粉炭ケーキの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】含水量の低い超微粉炭ケーキを容易に製造できる方法を提供することである。【解決手段】原炭を水洗選別した後、分級して超微粉炭スラリーを得る工程(1)と、超微粉炭スラリーを有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)の存在下で濃縮した後、濾過して超微粉炭ケーキを得る工程(2)と含むことを特徴とする超微粉炭ケーキの製造方法を用いる。工程(2)の濾過を高圧フィルタープレスで行うことが好ましい。有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)の重量比(A/B)は20/80~90/10が好ましい。【選択図】なし
Description
本発明は超微粉炭ケーキの製造方法に関する。
微粉炭ケーキの調製方法として、玉田産業株式会社の「水洗による選炭システム」が知られており、同社のWeb頁に以下の説明と共に、フローチャート(図1)が掲載されている(非特許文献1)
『ズリ山から採取された原炭は、いったん原炭ビンに貯蔵され、一定量づつコンベアーで原炭スクリーンに送られます。原炭スクリーンでは、60mmより大きいズリが取り除かれ、60mm以下のものだけが原炭ホッパーを経て、バウム水洗選別機に送り込まれます。
バウム水洗選別機は、原炭を水で洗浄するとともに圧縮空気による比重選鉱を行い、比重の大きいズリは沈んで、下部からバケットエレベーターでズリポケットに運ばれます。残った精炭は、水と一緒に精炭スクリーンに送り込まれます。このスクリーンには、25mmと0.6mmの2枚のスクリーンがあり、25mm~60mmと0.6mm~25mm、及び0.6mm以下の3種に区分します。
25mm~60mmのものは、クラッシャーで粉砕され、0.6mm~25mmのものと合わせて精炭ポケットに貯蔵されます。
0.6mm以下の微粉炭を含むスラリーは、サンドポンプで送られ、分期級<分級の誤記と考えられる。出願人注記>によって微粉炭が回収されます。
残った汚濁水は、シックナーでの薬品注入によって固形物が分離され、清水となって再びバウム水洗選別機の原水として再利用されます。
残固形物は、フィルタープレスで脱水され、板状のケーキとして搬出します。
水洗選別機とシックナー、及びフィルタープレスを組み合わせた洗滌水の再利用システム(クローズドシステム)によって、汚濁水による公害が完全に防止されています。』
『ズリ山から採取された原炭は、いったん原炭ビンに貯蔵され、一定量づつコンベアーで原炭スクリーンに送られます。原炭スクリーンでは、60mmより大きいズリが取り除かれ、60mm以下のものだけが原炭ホッパーを経て、バウム水洗選別機に送り込まれます。
バウム水洗選別機は、原炭を水で洗浄するとともに圧縮空気による比重選鉱を行い、比重の大きいズリは沈んで、下部からバケットエレベーターでズリポケットに運ばれます。残った精炭は、水と一緒に精炭スクリーンに送り込まれます。このスクリーンには、25mmと0.6mmの2枚のスクリーンがあり、25mm~60mmと0.6mm~25mm、及び0.6mm以下の3種に区分します。
25mm~60mmのものは、クラッシャーで粉砕され、0.6mm~25mmのものと合わせて精炭ポケットに貯蔵されます。
0.6mm以下の微粉炭を含むスラリーは、サンドポンプで送られ、分期級<分級の誤記と考えられる。出願人注記>によって微粉炭が回収されます。
残った汚濁水は、シックナーでの薬品注入によって固形物が分離され、清水となって再びバウム水洗選別機の原水として再利用されます。
残固形物は、フィルタープレスで脱水され、板状のケーキとして搬出します。
水洗選別機とシックナー、及びフィルタープレスを組み合わせた洗滌水の再利用システム(クローズドシステム)によって、汚濁水による公害が完全に防止されています。』
水洗による選炭システム(玉田産業株式会社の美唄事業部の事業内容の詳細説明;http://www.tamadakk.co.jp/bibai.html及びhttp://www.tamadakk.co.jp/_src/17676/%E9%81%B8%E7%82%AD%E6%A9%9F%E5%9B%B3%E9%9D%A23.pdf?v=1598918391448)
しかし、従来のケーキの製造方法では、ケーキに含まれる水分が多いという問題がある。
本発明の目的は、含水量の低い超微粉炭ケーキを容易に製造できる方法を提供することである。
本発明の目的は、含水量の低い超微粉炭ケーキを容易に製造できる方法を提供することである。
本発明の超微粉炭ケーキの製造方法の特徴は、原炭を水洗選別した後、分級して超微粉炭スラリーを得る工程(1)と、
超微粉炭スラリーを有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)の存在下で濃縮した後、濾過して超微粉炭ケーキを得る工程(2)と含む点を要旨とする。
超微粉炭スラリーを有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)の存在下で濃縮した後、濾過して超微粉炭ケーキを得る工程(2)と含む点を要旨とする。
本発明の濃縮処理剤の特徴は、上記の超微粉炭ケーキの製造方法に使用するための処理剤であって、
有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)を含有する点を要旨とする。
有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)を含有する点を要旨とする。
本発明の超微粉炭ケーキの製造方法によると、含水量の低い超微粉炭ケーキを容易に製造できる。
本発明の濃縮処理剤は、上記の超微粉炭ケーキの製造方法に使用すると、含水量の低い超微粉炭ケーキを容易に製造できる。
<工程(1)>
原炭は、新たに採掘される石炭及び岩石等の混合体であっても、ズリ山(過去に選別され廃棄された堆積物)からの混合体であってもよい。そして、原炭には、岩石分の少ない石炭分(精炭として選別される)と少量の石炭分を含み岩石分の多い廃石(ズリと呼ばれる。)とが含まれ、これらを乾式法又は湿式法等により選別して精炭(いわゆる石炭)が製造される。
原炭は、新たに採掘される石炭及び岩石等の混合体であっても、ズリ山(過去に選別され廃棄された堆積物)からの混合体であってもよい。そして、原炭には、岩石分の少ない石炭分(精炭として選別される)と少量の石炭分を含み岩石分の多い廃石(ズリと呼ばれる。)とが含まれ、これらを乾式法又は湿式法等により選別して精炭(いわゆる石炭)が製造される。
本発明の超微粉炭ケーキの製造方法においては、湿式(水洗選別)法(バウム水洗選別機等)により比重の小さい石炭分と比重の大きい廃石(ズリ)とが選別され、さらに、選別された石炭分は分級機(精炭スクリーン等)により分級される。分級により、一般的に約0.6~25mmの大きさの石炭分を精炭として取り分けられ、これより大きな石炭分は粉砕して小さくしてからさらに分級され、先の精炭と併せて取り分けられる。一方、分級により、超微粉炭スラリーが排出される。
分級により排出される超微粉炭スラリーは、湿式分級機(遠心分級機等)により微粉炭を取り分けてもよい。
<工程(2)>
超微粉炭スラリーは、シックナー(濃縮機)で、清浄な水と濃縮された超微粉炭スラリーに分割され、清浄な水は排水するか、水洗選別に再利用される。
超微粉炭スラリーは、シックナー(濃縮機)で、清浄な水と濃縮された超微粉炭スラリーに分割され、清浄な水は排水するか、水洗選別に再利用される。
濃縮された超微粉炭スラリーは、濾過により、さらに水分を減少させる。濾過には、通常の濾過(常圧濾過)の他、減圧濾過、加圧濾過及び遠心分離濾過等が使用できるが、含水量を低くできるという観点から、加圧濾過が好ましく、さらに好ましくはフィルタープレスによる濾過、特に好ましくは高圧フィルタープレスによる濾過である。
超微粉炭スラリーは、有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)の存在下で濃縮することが重要であり、超微粉炭スラリーがシックナー(濃縮機)に流入する前に、超微粉炭スラリーと、有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)とを混合することが好ましい。
有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)の重量比(A/B)は、20/80~90/10が好ましく、さらに好ましくは30/70~80/20である。この範囲であると、超微粉炭ケーキの含水量がさらに小さくなる。
有機ポリスルホン酸塩(A)は、超微粉炭ケーキの含水量の観点から、アリールスルホン酸塩ホルマリン縮合体、ポリアリールスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩及びポリジエンスルホン酸塩(ポリイソプレンスルホン酸塩等)からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、さらに好ましくはアリールスルホン酸塩ホルマリン縮合体及びポリアリールスルホン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種、特に好ましくはナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合体及びポリスチレンスルホン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種であある。塩としては、超微粉炭ケーキの含水量の観点から、アルカリ金属イオン塩及びアンモニウム塩が好ましく、さらに好ましくはアルカリ金属塩、コストの観点から特に好ましくはナトリウム塩である。
ポリ(メタ)アクリルアミド(B)は、超微粉炭ケーキの含水量の観点から、(メタ)アクリルアミド-(メタ)アクリル酸塩共重合体が好ましく、さらに好ましくはアクリルアミド-アクリル酸塩共重合体である。塩としては、超微粉炭ケーキの含水量の観点から、アルカリ金属イオン塩及びアンモニウム塩が好ましく、さらに好ましくはアルカリ金属塩、コストの観点から特に好ましくはナトリウム塩である。
ポリ(メタ)アクリルアミド(B)として(メタ)アクリルアミド-(メタ)アクリル酸塩共重合体を用いる場合、(メタ)アクリルアミド単位の含有量(モル%)は、(メタ)アクリルアミド単位及び(メタ)アクリル酸塩単位のモル数に基づいて、50~95が好ましく、さらに好ましくは60~93である。また、同様に、(メタ)アクリル酸塩単位の含有量(モル%)は、(メタ)アクリルアミド単位及び(メタ)アクリル酸塩単位のモル数に対して、5~50が好ましく、さらに好ましくは7~40である。この範囲であると、超微粉炭ケーキの含水量がさらに小さくなる。
有機ポリスルホン酸塩(A)は、公知の方法で製造できる他、市販品{たとえば、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルムアルデヒド縮合体(レベロンシリーズ、三洋化成工業株式会社、「レベロン」は同社の登録商標である。;ラベリンシリーズ、第一工業製薬株式会社、「ラベリン」は同社の登録商標である。;デモールN、花王株式会社、「デモール」は同社の登録商標である。)、やポリスチレンスルホン酸ナトリウム(ケミスタットシリーズ、三洋化成工業株式会社、「ケミスタット」は同社の登録商標である。)等}をそのまま使用できる。
ポリ(メタ)アクリルアミド(B)は、公知の方法で製造できる他、市販品{たとえば、アクリルアミド-アクリル酸ナトリウム共重合体(サンフロックシリーズ、三洋化成工業株式会社、「サンフロック」は同社の登録商標である。;ハイモロックシリーズ(ハイモ株式会社、「ハイモロック」は同社の登録商標である。)等}や公知のポリマー(たとえば、高分子薬剤入門、409~418頁、三洋化成工業株式会社、1992年発行、特開2003-251107号公報、特開2012-86117号公報等に記載されたもの)等をそのまま使用できる。
有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)は、水で希釈してから、超微粉炭スラリーと混合することが好ましい。希釈濃度は適宜決定できるが、超微粉炭ケーキの含水量の観点から、水溶液濃度(重量%)として、0.01~0.5程度が好ましく、さらに好ましくは0.05~0.4程度、特に好ましくは0.04~0.3程度、最も好ましくは0.04~0.16程度である。
有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)は、これらを均一混合して、濃縮処理剤としてから、超微粉炭スラリーと混合してもよいし、有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)のそれぞれを別々に、超微粉炭スラリーと混合してもよい。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り、%は重量%を意味する。
実施例及び比較例において使用した有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)はそれぞれ次の通りである。
有機ポリスルホン酸塩(a1):ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合体、重量平均分子量5千
有機ポリスルホン酸塩(a2):ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、重量平均分子量40万
有機ポリスルホン酸塩(a2):ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、重量平均分子量40万
ポリ(メタ)アクリルアミド(b1):アクリルアミド-アクリル酸ナトリウム共重合体(アクリルアミド単位72モル%、アクリル酸ナトリウム単位18モル%、重量平均分子量1300万)
ポリ(メタ)アクリルアミド(b2):アクリルアミド-アクリル酸ナトリウム共重合体(アクリルアミド単位93モル%、アクリル酸ナトリウム単位7モル%、重量平均分子量1500万)
ポリ(メタ)アクリルアミド(b3):アクリルアミド-アクリル酸ナトリウム共重合体(アクリルアミド単位72モル%、アクリル酸ナトリウム単位28モル%、重量平均分子量1600万)
ポリ(メタ)アクリルアミド(b4):アクリルアミド-アクリル酸ナトリウム共重合体(アクリルアミド単位60モル%、アクリル酸ナトリウム単位40モル%、重量平均分子量1700万)
ポリ(メタ)アクリルアミド(b2):アクリルアミド-アクリル酸ナトリウム共重合体(アクリルアミド単位93モル%、アクリル酸ナトリウム単位7モル%、重量平均分子量1500万)
ポリ(メタ)アクリルアミド(b3):アクリルアミド-アクリル酸ナトリウム共重合体(アクリルアミド単位72モル%、アクリル酸ナトリウム単位28モル%、重量平均分子量1600万)
ポリ(メタ)アクリルアミド(b4):アクリルアミド-アクリル酸ナトリウム共重合体(アクリルアミド単位60モル%、アクリル酸ナトリウム単位40モル%、重量平均分子量1700万)
<実施例1>
有機ポリスルホン酸塩(a1)0.3部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b1)0.7部及び水1000部を均一混合して、濃縮処理剤(1)を調製した後、A鉱山の選炭場で原炭を水洗選別した後、分級して採取した超微粉炭スラリー(濃度3%、粒度0.1mm以下、pH7.5)500mlと、濃縮処理剤(1)1.25gとを均一混合した後、10分間静置してから下層を10cm×10cmのナイロン濾布を用いて加圧濾過(20kg/m2)して、超微粉炭ケーキ(1)を得た。
有機ポリスルホン酸塩(a1)0.3部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b1)0.7部及び水1000部を均一混合して、濃縮処理剤(1)を調製した後、A鉱山の選炭場で原炭を水洗選別した後、分級して採取した超微粉炭スラリー(濃度3%、粒度0.1mm以下、pH7.5)500mlと、濃縮処理剤(1)1.25gとを均一混合した後、10分間静置してから下層を10cm×10cmのナイロン濾布を用いて加圧濾過(20kg/m2)して、超微粉炭ケーキ(1)を得た。
<実施例2>
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b1)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(2)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(2)を得た。
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b1)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(2)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(2)を得た。
<実施例3>
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b2)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(3)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(3)を得た。
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b2)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(3)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(3)を得た。
<実施例4>
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b3)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(4)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(4)を得た。
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b3)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(4)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(4)を得た。
<実施例5>
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b4)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(5)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(5)を得た。
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b4)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(5)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(5)を得た。
<実施例6>
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a2)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b1)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(6)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(6)を得た。
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a2)0.5部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b1)0.5部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(6)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(6)を得た。
<実施例7>
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.8部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b1)0.2部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(7)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(7)を得た。
「濃縮処理剤(1)1.25g」を「有機ポリスルホン酸塩(a1)0.8部、ポリ(メタ)アクリルアミド(b1)0.2部及び水1000部を均一混合して調製した濃縮処理剤(7)1.25g」を用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(7)を得た。
<比較例1>
非特許文献1(水洗による選炭システム)に、「シックナーでの薬品注入によって固形分が分離」することが記載されていますが、「薬品」が不明であるため、一般的な固形物分離剤として、ポリ塩化アルミニウム水溶液(PAC水溶液、Al2O3として10%、浅田化学工業株式会社)1.25gを「濃縮処理剤(1)1.25g」に替えて用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(H1)を得た。
非特許文献1(水洗による選炭システム)に、「シックナーでの薬品注入によって固形分が分離」することが記載されていますが、「薬品」が不明であるため、一般的な固形物分離剤として、ポリ塩化アルミニウム水溶液(PAC水溶液、Al2O3として10%、浅田化学工業株式会社)1.25gを「濃縮処理剤(1)1.25g」に替えて用いたこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(H1)を得た。
<比較例2>
「濃縮処理剤(1)1.25g」を使用しなかったこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(H2)を得た。
「濃縮処理剤(1)1.25g」を使用しなかったこと以外、実施例1と同様にして、超微粉炭ケーキ(H2)を得た。
実施例1~7及び比較例1~2において、濾布の剥離性(◎極めて良好、○良好、×不良)、ケーキの含水量(重量%;105℃、5時間加熱乾燥前後の重量変化から算出した)を評価し、下表に示した。
本発明の超微粉炭ケーキの製造方法によると、比較例の方法に比較して、著しく含水量の低い超微粉炭ケーキを容易に製造できた。さらに、本発明の超微粉炭ケーキの製造方法によると、比較例の方法に比較して、濾布の剥離性にも著しく優れていた。
Claims (7)
- 原炭を水洗選別した後、分級して超微粉炭スラリーを得る工程(1)と、
超微粉炭スラリーを有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)の存在下で濃縮した後、濾過して超微粉炭ケーキを得る工程(2)と含むことを特徴とする超微粉炭ケーキの製造方法。 - 工程(2)の濾過を高圧フィルタープレスで行う請求項1に記載の製造方法。
- 有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)の重量比(A/B)が20/80~90/10である請求項1又は2に記載の製造方法。
- 有機ポリスルホン酸塩(A)がアリールスルホン酸塩ホルマリン縮合体、ポリアリールスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩及びポリジエンスルホン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
- ポリ(メタ)アクリルアミド(B)が(メタ)アクリルアミド-(メタ)アクリル酸塩共重合体である請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。
- (メタ)アクリルアミド単位及び(メタ)アクリル酸塩単位のモル数に基づいて(メタ)アクリルアミド単位の含有量が50~95モル%、(メタ)アクリル酸塩単位の含有量が5~50モル%である請求項5に記載の製造方法。
- 請求項1~6のいずれかに記載された超微粉炭ケーキの製造方法に使用するための処理剤であって、
有機ポリスルホン酸塩(A)及びポリ(メタ)アクリルアミド(B)を含有することを特徴とする濃縮処理剤。
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