JPS61261395A - 石炭・水燃料の生産方法および装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、慣用の市販装置を独特な態様で応用すること
によって石炭・水燃料（ＣＷＦ）を商業規模で生産する
ための方法および装置に関する。

発明の背景 本発明における個々のユニット操作としては、石炭の破
砕、ロッドミル粉砕（鉄棒を用いて行う粉砕）、弧状ふ
るい選別、フロス浮選（泡末浮遊選）、廃物脱水、およ
びボールミル粉砕などがある。これらの操作は、石炭調
製および選鉱作業において長年実施されてきたものであ
る。本発明は、逆浮選操作をも使用する。

破砕、レッドミル粉砕、ボールミル粉砕などの粉砕ユニ
ット操作は、鉱石処理プラント、例えば鋼およびモリブ
デン鉱石の濃縮操作において普通に用いられている。し
かし、リッドミルおよびボールミル粉砕操作は、従来の
石炭選鉱操作においては用いられていない。主として在
来の微粉炭洗浄作業が非能率であるという理由から、現
行の技術では、微粉炭の生成を回避すべきであるとされ
ているからである。

慣用の石炭のフロス浮選操作におし叡１ま、気泡を選択
的に石炭粒子に付着させて石炭粒子を浮上させるために
粉砕石炭と水の混合物に化学薬剤が添加される。鉱物の
粒子は浮選タンクの底部に留まる。逆浮選の場合は、異
る薬剤を用いて、石炭粒子を沈降させ、遊離した黄鉄鉱
の粒子に選択的に気泡を付着させる。かくして、黄鉄鉱
（石炭と結びついた主要な硫黄含有鉱物）は、液面に浮
上するので、すくい取ることができ、供給液流れ中の硫
黄含有量を減少することができる。

フロス浮選は、供給石炭の灰分な減少させるための商業
的に定評ある技法であるが、大抵の従来の石炭浮選操作
においては、プラントへの全供給量の僅か１０〜２０％
だけが浮選回路に通される。

これに対して、本発明では、石炭の特性によっては供給
物流れの全部宝浮選回路へ通すことができる。浮選回路
の能率を高めるためには、浮選にかける供給物を粗大粒
流れと微細粒流れとに分離すること（分別供給）が有利
であることが判明した。

分別供給式浮選は、幾つかの商業用操作において実施さ
れているが、一般的ではない。粗大粒の石炭を別途に浮
選する操作は、米国オハイオ州のハンチ・コール・カン
パニ社のパイプラインプラントで１９６０年頃初めて実
施された。カー・マツギー・カンパニ社も、その最新式
の石炭調製プラント（時間当り処理能力１２００　ｔ）
において２８メツシユ×０の原料石炭を処理するために
分別供給式浮選の設備を設置している。多段浮選即ち「
粗選−精選」式多段浮選は石炭産業において２０年以上
も前から実施されている。米国の石炭産業における最初
の粗選−精選回路は、１９６３年に設計され米国ペンシ
ルバニア州のベツレヘム・マインズ・コーポレーション
の３つのプラントに設置された。この浮選回路は、２日
メツシュ×。

の粒度の石炭を毎時６０を処理するために設計されたも
のであった。

逆浮選法は、幾つかの種類のペンシルバニア産およびウ
ェストバージエア産石炭について実験レベルとパイロッ
トプラントレベルの両方において（石炭供給［１２ｔ／
時）試験し、これらの試験の結果、黄鉄鉱の硫黄の７０
％〜９０％を逆浮選決によって除去することができるこ
とが判明した。

１９６０年代後半に始った初期の研究の多くは、米国鉱
山局によって援助された。この方法の技術的詳細は文献
に記載されている。幾つかの会社は−この研究を私的機
関の研究プログラムとして今でも続けている。

微細粒子の脱水のために真空ディスク型フィルタを使用
するのは、石炭選鉱プラントにおいても鉱物選鉱プラン
トにおいても慣用の技法である。

しかしながら、本発明は、既存の石炭洗浄プラントにお
けるより精巧な制御を行うことを要件とする。ただし、
そのような精巧な制御は、フィルタケーキの含水麓が以
後の造粒工程の決定的なパラメータとなる鉄鉱石選鉱装
置においては標準的操作である。

本発明のＣＷＦ生産工程の最終段階である高密度ボール
ミル粉砕操作は、パイロットプラントのレベルで実験さ
れた。米国ペンシルバニア州ダンビルのケネディ・パン
・ソーン・コーポレーション社に設置された処理能力５
０〜１００ｔ／日の゛パイロットプラントが１９８２年
以来稼動している。石炭・水燃料（ＣＷＦ）の技術は、
米国特許第４、２８２．　ＯＯ６号および第４．４４１
．８８７号等に記載されている。

発明の概要 本発明は、個々には既知のものである幾つかのユニット
（単位）操作を独特の態様で組合せて商業規模で石炭・
水燃料（ＣＷＦ）を生産するための方法および装置を提
供する。先に述べたように、本発明で使用する個々のユ
ニット操作は、石炭破砕、四ツドミル粉砕、弧状ふるい
選別、フ覧ス浮選、真空ｒ過、屑脱水、ボールミル粉砕
、逆浮選等である。これらの操作は、ｐラドミルおよび
ボールミル回路で段階的に石炭を粉砕することにより微
粒子を生成する操作を含むが、これは、従来の石炭産業
においては用いられていない技法である。また、本発明
で用いられるフロス浮選回路は従来の石炭産業において
みられるような複雑なも′）ｒｔまなしゝＯ本発明によ
れ＆ｆ１粉砕装置と粉砕装−の間に選鉱回路も配置され
る。

本発明の工程に石炭選鉱回路を組入れることにより原料
石炭の灰分および硫黄分を減少することを可能にする。

この能力は、石炭原料として受は入れることができる供
給源の範囲を拡大し、特定の顧客の要件に合わせている
いろな品質の燃料を提供することを可能にする。また、
本発明の方法は、従来の石炭選鉱操作の一般に定説とな
っている限界（限度範囲）を拡大することができる。な
ぜなら、ＣＷＦの生産に必要とされる微細粉砕は、その
結果として原料石炭から望ましくない鉱物および黄鉄鉱
の硫黄を遊離させるからである。また、ＣＷＦの生産は
、粉砕された石炭の加熱乾燥の必要性を省除し、従って
、乾燥微粉炭に随伴する、以後の取扱いおよび保管上の
問題を回避する。

従って、本発明の目的は、石炭の望ましくない成分を遊
離させるための破砕および一次粉砕段階と、黄鉄鉱を除
去するための慣用のフロス浮選段階と、固形分を濃縮す
るための脱水段階と、粒度分布を制御するためのスラリ
ー調製段階と、廃物脱水および水浄化段階とから成る石
炭・水燃料生産方法および装置を提供することである。

本発明の各種実施例において個々の機能回路は不変であ
るが、装置の個々の部品や部材は置換することができる
。従って、実際の稼働プラントにおいては、並列装置を
設置し、装置の故障の場合や、異る種類の生成物を生産
するための準倫をする場合に個々のユニットをバイパス
することができるようにプルセス配管を構成することに
なろう。

実施例の説明 第１図は石炭・水燃料（ＣＷＦ）を生産するための本発
明のＣＷＦ生産装置および方法の一実施例を示す。この
装置は、６つの機能回路、即ち、原料石炭破砕および一
次粉砕回路２と、灰分および黄鉄鉱の硫黄分を減少させ
るための７！２ス（泡）浮選回路４と、所定の固形分含
有率を股、定するための生成物脱水回路６と、燃料内に
望ましい粒度分布を設定するためのスラリー調製回路８
と、他の機能回路の１つまたは１つ以上からの廃物を処
理し、それらの回路からの水を浄化するための廃物脱水
および水浄化回路１０を備えている０第２図は、破砕回
路２２とフロス浮選回路２４と、逆浮選回路２６と、脱
水回路２８と、スラリーＭ製回路３０と、廃物処理回路
３２とを含む本発明の別の実施例を示す。

以下に、本発明の個々の機能回路を第１および２図を参
照して説明する。

破砕および一次粉砕 プラントへ配送されてきた原料炭はサンプル検査され、
必要ならば、別々の山積み（図示せず）として保管され
る。石炭は、それらの山積みから数個の原料炭貯留ビン
２０２（第２図に１つだけが示されている）のうちの１
つへ移送される。プロセスに先立って各ビンに設けられ
た個別の供給器によって特定の供給的要件に適合するよ
うに石炭をブレンドすることができる。

公称粒度３″〜５″×０、灰分１０〜２０％の原料炭の
最初の粉砕は、第１ｖＪまたは第２図に示される衝ＩＩ
型破砕機１０４または２０４を用いて行われる。数種類
の衝撃捜破砕機が市販されているが、例えばハンマーミ
ルをやナージミル型破砕機が好ましい選択であろう。破
砕機１０４または２０４は、以後の処理のために粒度下
＠　Ｘ　Ｏの生成物を生成するようにサイズを選択され
、作動される。全体的にほぼ６：１の減寸比即ち粉砕比
の破砕が必要とされる。この減寸比を達成するには破砕
機を複数段配置しなければならない場合かある。（第２
図の破砕機２０４はダブルロール破砕機である。）破砕
された石炭の最大粒度が特定の処理要件に適合するよう
に調節することができる。

第１図においては、ロール破砕機のような破砕機１０４
によって破砕された石炭は、重力によって一次湿式磨砕
操作部１０６（例えばボールミル）へ流下する。この湿
式磨砕操作は、幾つかの重要な機能を果す。即ち、（ｌ
）原料炭の粒度分布に関係なく、以後の処理工程のため
に均一な石炭粒度分布を提供する。（２）以後のフロス
（泡）浮選操作のために活性度の高い、磨砕されたばか
りの新鮮な石炭表面部位を提供する。（３）新しく生じ
た活性の石炭部位の表面酸化を防止する。（４）能率的
な湿潤混合・調整装置の役割を果す。

このｗニット操作のための好適な装置バー慣用の湿式ボ
ールミル１０６　（＠１図）、２０６（第２図）または
ロッドミルである。ボールミルおよびロッドミルは、い
ずれも、粒度Ｌｌ×０の供給物から粒度２Ｂメツシユ×
０の生成物を生成することができる。これは３３：１の
減寸比に相当する。どちらのミルも、はぼ５０％の固形
分含有率で作動される。ミルの作動条件および生成物の
粒度分布は被処理石炭の特性によって決定される。

ここでは、２つの異る磨砕回路設計が考え出された。１
つは、第２図に示されたものであり、慣用の閉回路型湿
式ボールミルプロセスである。この操作モードでは、ミ
ル生成物（ミルによって磨砕された石炭）は、ハイドロ
サイクロン型分級機２０日へ？、ンプ送りされる。（サ
イクルン分離は粒子の質量に基いて行われる。）過大粒
度の石炭および微細黄鉄鉱粒子を包含したサイクロン２
０８からのアンダーフローは、弧状ふるい２１０に通す
レる。弧状ふるいのふるい上は、再磨砕のためにミル２
０６へ戻され、黄鉄鉱を多く含んだふるい下は、廃物処
理回路３２の廃物濃縮機２８４へ送られる。サイクロン
２０８のオーバーフローは、フロス浮選回路２４へ送ら
れる。この型式のＭ砕回路は、比較的多量の粗大黄鉄鉱
を含有した石炭の処理に特に適している。

もう１つの磨砕回路として選択されたのは、開放回路型
ロッドミルプロセル（図示せず）である。

このロッドミル法は、比較的狭い粒度分布を提供する、
即ち、超微細粒子の生成を少くシ、シかもなお、粒度２
８メツシユ以下の生成物（破砕石炭）を生成することが
できる。超微細粒子の量を少くすることは、次のフロス
浮選回路の性能を高めることになる。

磨砕即ち破砕回路２２からの粒度２８メツシユ以下の生
成物は、選鉱回路（即ち、）四ス浮選回路２４および逆
浮選回路２６）へ送ってもよく、あるいは、ステリー調
製回路５０への供給物とするべく、脱水回路２８で脱水
するために真空−過装置２２９へ送ってもよい。後者の
選択は、石炭がそれ以上の灰分または硫黄分の除去を行
わずとも顧客の要件を充足するのに十分な品質である場
合、または、このプルセスへの供給物として予備洗浄さ
れた石炭が選ばれている場合に用いることができる。

慣用のフロス浮選 浮選工程の成果は、あらゆる選鉱法がそうであるように
、供給物の粒度分布状態によっである程度左右される。

浮選動力学および最適のセル作動条件は、粒子サイズ（
粒度）によって左右される。

故に、選択性従って灰分除去率および石炭回収率を向上
させるには粒度の精密な制御が必要とされる。浮選にか
ける供給物（破砕された石炭）は、被処理石炭の特性に
よっては、粗大粒子画分と微細粒子画分とに分別するこ
とができる。この選択を行うには、各回路への質量流量
を予測するために供給物の粒度分布を測定すること、お
よびそれぞれの粒子画分の浮遊挙動を分析することが必
要とされる。この点、磨砕ミルは、生成物の粒度分布を
調節するために制御することができる。

第２図を参照して説明すると、磨砕即ち破砕回路の生成
物は、２段弧状ふるい２１２を用いて分級することがで
きる。磨砕ミルが粒度２８メツシユ以下の生成物を安定
して生成するように調節されている場合、第１段目の弧
状ふるいは、供給物の流れを２８Ｘ４８メツシユ（また
は２８Ｘ６５メツシユ）の粒子の流れ２１４と、４日メ
ツシュ以下（または６５メツシユ以下）の粒子の流れ２
１６とに分別するように設計されている。実際の粒度の
区切り点は、被処理石炭の特性によって定められる。選
別精度が十分でないと、若干の微細粒子が弧状ふるいの
ふるい上と共に運ばれる。

そのようなふるい上は、微細粒子の除去率を高めるため
に、やはり４８メツシユまたは６５メツシユ以上の粒子
を捕捉するように設計された第２段目の弧状ふるいへ通
すことができる。この第２段目の弧状ふるいには、選別
効率を高めるために水スプレーを噴射する必要がある。

粗粒子画分と微粒子画分とは、それぞれ別々の溜めに集
められ、それぞれの多段浮選回路へポンプ送りされる。

多段浮選操作は、クロス生成物（７田スによって捕捉さ
れて浮上した生成物）をそれから灰分および硫黄分を更
に除去するために再処理する工程をも含む。通常、少く
とも１つの浮選段２１８．２１９．２２０．２２１．２
２２または２２３を必要とする。段の実際の所要数は、
実測されたフロス生成物の品質と、被処理石炭の特性と
によって定められる。一般に、各順序の浮選段は、漸次
高品質の生成物を生成するように作動される。物理的に
は、これらの段は、各段からのフロス生成物を次の段へ
重力によって供給することができるように順次に異る高
さに配置する。灰分および硫黄分の高い屑（廃物）を再
循環させることは企図されておらず、そのような廃物は
、各段２１８〜２２３から点線で示されるように廃物脱
水および水浄化回路３２へ送られる。

各段は、１個またはそれ以上の個別浮選セル（画室）か
ら成っている。フロス生成物の品質を精細に監視し、制
御することができるように、各セルからのフロス生成物
をそれぞれ別々に収集することができる。必要ならば、
フロスによって弛く保持されたミドリング粒子を除去す
るためにフロス（泡）を水と一緒にスプレーすることも
できる。

浮選促進剤（泡生成用薬品即ち起泡剤）は浮選セルへ直
接、または浮選セルの手前にある調整タンクへ添加する
ことができる。安定した選択性フロスを生成するために
はメチルアミルアルコール（またはメチルイソブチルカ
ルビノール）のようなアルコールまたはグリコール起泡
剤が用いられる。必要ならば、石炭回収率を高めるため
に燃料油（ム２またはＡ６）または他の浮選促進剤が添
加される。実際に必要とされる薬品は、処理すべき石炭
の種類に応じて選択し、各用途ごとに実験によって適否
を確認しなければならない。

破砕回路からの生成物を粗大粒子流れと微細粒子流れと
に分離する操作は、被処理石炭の特性によって必要な場
合もあれば、必要でない場合もあるＯ 破砕回路の生成物の粒度分級によって得られた粗大粒子
画分は、水の大部分が微細粒子と共に弧状ふるいを透過
してしまっているので、固形物含有率力ゞ高く一有効な
浮選操作を行うに番ま適さなし１゜従って、粗粒子石炭
用浄化段ユニット２１８への供給物（粗粒子画分）をほ
ぼ１０％の固形物含有率にまで稀釈するために、後述す
る水浄化操作３２からのプラント再循環水（第２図に一
点鎖線で示される）を粗大石炭溜めへ供給する。フロス
の選択性を高めるために、最初の２つの粗浮選七ル２１
８においては、起泡剤用量を少くシ（石炭１を当り起泡
剤α１〜ｏ、５ｘｂ）、空気吹込量も比較的少くする（
セル容＠１ｆｔ’ｌり空気吹込量α０５〜α２０ｆｔ３
）。これらのセルからのフロス生成物（フロスに付着し
た浮遊した石炭粒子）は、浄化浮選段２１９において処
理する必要がある場合もあれば、ない場合もある。更に
、粗浮選七ル内の残留物にも、できるだけ多くの有効粒
子を浮遊させるために化学薬品（起泡剤）を添加するこ
ともできる。それらのフロス生成物は、やはり、浄化浮
選段２１９へ送ることができる。粗浮選ユニット２１９
の最後のセルからのフロス生成物の品質は、一般に、そ
の前のセルからの生成物より劣る。この低級な屑生成物
は、弧状ふるい（図示せず）にかけて、そのふるい上を
破砕回路２２へ戻して再粉砕し、ふるい下は屑脱水回路
３２へ送ることができる。

粗浮選（以下、単に「粗選」とも称する）段２１８から
の適正なフロス生成物は、粗粒子石炭用浄化段２１９へ
供給することができる。浄化段２１９への供給物（フロ
ス生成物）を約１０Ｍ量％の固形物含有率にまで稀釈す
るために粗選ユニット２１８からのフロス生成物送給樋
に水を添加する。浄化段２１９の目的は、灰分および硫
黄分が低いという点で清浄な、かつ、炭素分の高い最終
石炭生成物を生成することである。硫黄分除去率ヲ高メ
ルた？ｂ　ニＣａ　Ｏ，ＫＭｎ　Ｏａ　’Ｅたハに２　
Ｃｒ２０７のような黄鉄鉱分沈降剤を浄化段２１９の浮
選セルに添加することができる。浄化段２１９からの７
田ス生成物は、真空フィルタ供給物溜め２２８へ流れる
。粗選段２１８におけるのと同様に、浄化段２１９の最
終セルからの７田ス生成物も、更に、ふるいにかけて粉
砕ミル２０６へ戻さねばならない場合がある。浄化段２
１９からの廃物は、廃物脱水回路３２へ送られる。

破砕回路の生成物の粒度分級によって得られたアンダー
フロー（ふるい下）（通常、粒度は４８メツシユ×０ま
たは６５メツシヱ×０）は、導管２１６を通して微粒子
石炭用粗浮選段供給物溜めへ直接送られる。この微粒子
石炭用粗選ユニット２２１への供給物の固形分は、粗粒
子石炭用粗選ユニット２１８への供給物の固形分より低
く、５〜７％程度である。なぜなら、破砕回路からの生
成物（固形分５０％）の水の大部分が微粒子炭素と共に
弧状ふるい２１２を透過するからである。

しかしながら、プ四セスのこの段階に脱水装置を設ける
のは実際的ではないので、微粒子石炭用粗選ユニット２
２１はこの多量の水を処理しなければならない。この稀
釈供給物（即ち、破砕回路からの水分の多い微粒子石炭
画分）は、浮選効率の点では有利であるが、浮選セルの
所要寸法や所要数が増大する。

必要ならば、微粒子石炭用粗選ユニット２２１のすべて
のセルからのフロス生成物は、浄化段２２２で浄化し、
次いで、約１０重量％の固形物含有率で再浄化段２２３
において再浄化し、灰分および硫黄分をできるだけ除去
することができる。

浮選段の実際の所要数は、被処理石炭の特性によって異
る。この段階における硫黄分の除去は、４８メツシユ〜
１５０メツシユ（「メツシュ」はｒＭＪと表記される）
の範囲の粒子寸法に限定される。各浮選段からの屑は、
いずれも、脱水および水浄化のために屑処理回路３２へ
送られる。

微粒炭の多段浮選操作は、あらゆる粒度のものにわたっ
て、灰分および硫黄分が少ないという点で清浄な、炭素
分の多い石炭粒子を生成する。再浄化段２２３から流出
した最終フｐス生成物には若干の粒度１００Ｍ（１００
メツシユ）以下の黄鉄鉱硫黄分が含まれている場合があ
り、その場合は、その生成物を微粉炭用黄鉄鉱浮選回路
（逆浮選回路）２６へ送ることができる。

黄鉄鉱浮選（逆浮選） 逆浮選回路２６は、微粒炭両分中の黄鉄鉱硫黄を除去し
、石炭回収率（石炭分）を最大限にするために作動され
る。灰分の除去には逆浮選を適用することはできない。

また、逆浮選は粒度１００Ｍ以上の黄鉄鉱を分離するの
には効率的ではないＯ従って、逆浮選回路２６の前に、
慣用の浮選回路２４を先行させなければならない。

本発明のプロセスは、回路２４においてフロスによって
捕捉された微粒炭の硫黄分を減少させるために２段（２
２６，２２７）逆浮選を用いる。

フロス浮選回路２４からのフロス生成物（固形物含有率
２０〜２５ｉ量％）は、石炭を沈降させ、黄鉄鉱を浮揚
させるように粒子１表面を調整しなければならない。そ
のために、石炭１を当り約０．４〜０．７１ｂの石炭沈
降剤および石炭１を当り約Ｑ、４〜α７１ｂの黄鉄鉱浮
揚剤（第２図に点線で示される）を調整タンク２２４に
添加する。実際に使用される薬剤の種類および量は、被
処理石炭の特性に応じて定められる。更に、タンク２２
４の内容物は、Ｈ値４にまでｍ節しなければならない。

この酸性特性は、黄鉄鉱粒子の表面からある種の化合物
群を除去し、黄鉄鉱の疎水性を高めるのに役立つ。また
、タンク２２４内で調整されたスラリーは、それを糧道
浮選ユニット２２６へ供給する前に、その固形物含有率
を１５〜２０％にまで稀釈する必要がある場合がある。

これまでの経験によれば、糧道浮選段２２６は、高硫黄
分の７冒ス生成物と、それに対応して低硫黄分の清浄な
ティリング生成物を生成する。この糧道浮選段２２６か
らのティリング（即ち沈降物、「テイル」とも称する）
は、清浄石炭脱水回路２８へ送られる。糧道浮選ユニッ
ト２２６の最後の２．３のセルからのフロス生成物（黄
鉄鉱）には相当量の炭素分が含有されている場合があり
、その炭素を回収するために糧道浮選ユニット２２６か
らのフロス生成物は浄化逆浮選段２２．７で再処理され
る。

浄化逆浮選段２２７からの高硫黄分のフロス生成物は、
更に、相当量の炭素を含有した粗大石炭および黄鉄鉱を
取出すために弧状ふるい（図示せず）へ通すことができ
る。弧状ふるいのふるい上は、破砕回路２２へ戻して再
粉砕し、黄鉄鉱粒子を遊離することができる。一方、弧
状ふるいのふるい下は、廃物処分および水処理回路３２
へ送り、脱水および水浄化を行う。

浄化逆浮選ユニットからのティリングは、石炭のミドリ
ング生成物とみることもでき、それを糧道浮選段２２６
へ戻すことができる。あるいは、この生成物は、再粉砕
のために破砕回路２２へ戻してもよい。

清浄石炭の脱水 １浄石炭脱水回路２８は、スラリー調製回路３２へ精細
に制御された高固形分の供給物を供給するように設計し
なければならない。真空ディスク型フィルタ（−過装置
）２２９へ送るべき固形物含有率約２５％の供給物は−
その固形分が約７５〜７８％となるように脱水しなけれ
ばならない。この供給物は・慣用の石炭浮選のフロス生
成物と、逆浮選のティリング生成物とから成っている。

選鉱回路２４．２６がバイパスされるとすれば、破砕回
路２２からの生成物が直接フィルタ供給物溜め２２８へ
送られることになる。

フィルタ供給物溜め２２・８は、フィルタへの供給物の
ための貯留および混合タンクの役割を果す。

実験によれば、浮選回路２４からのフロス生成物は、ゆ
るやかな攪拌によってかなり容易にさばける。最大限の
固形物含有率の供給物を安定してフィルタへ供給するこ
とはフィルタの効率を高めるのに役立つ。

最良のフィルタ効率を維持するためにはフィルタの真空
吸引力を一定した高いレベルに維持しなければならない
。いろいろな異る気孔率を有する粉砕石炭に対して一定
の真空吸引力を維持するためには２段真空引きポンプが
必要とされる。高い真空度を維持するためのもう１つの
手段は、フィルタ槽を供給物で満杯状態に維持すること
である。

ディスク型フィルタの回転速度、従ってフィルタケーキ
の生成速度は、フ四ス浮選回路２４．２６からの清浄な
石炭の単位時間当り産出量に対応するように制御される
。ただし、フィルタ槽からのオーハーフ田−が常時フィ
ルタ供給物溜め２２８へ戻されている状態にするために
、浮選回路からの生成物は、フィルタ２２９の処理速度
より高い速度でフィルタ２２９ヘポンプ送りされるよう
にする。このオーバー７ｐ−は、フィルタ２２９のフィ
ルタ槽内の供給物レベル（液面の高さ）を一定に維持す
る役割を果す。良好なフィルタケーキ吐出を得るために
スナッププロー装置を用いることが好ましい。

石炭・水燃料の生産にとっての脱水回路２８の重要性は
いくら強調しても強調しすぎることはない。脱水された
生成物の固形物含有率は、以後のスラリー調製回路３０
にある程度の融通性を与えるためにできるだけ高い値に
維持しなければならない。

石炭・水スラリー調製 スラリー調製回路３０は、最良の粒度分布を得るために
第２粉砕ユニツト２３から成る。スラリーのレオ田ジー
は、直列に配置された２組の高ぜん断混合タンク２３２
によって制御される。第１組の混合タンクはスラリーの
粘度を制御するためのものであり、第２組の混合タンク
はスラリーの安定性を制御するためのものである。スラ
リー調製回路３０は、浮選回路２４．２６の場合と同様
に、所要の薬剤供給、貯留および計汝装置（図示せず）
を備えている。

真空ディスク型フィルタ２２９から脱水されたフィルタ
ケーキとして回収された清浄な石炭粒子は、プラスチッ
クで内張すされたシュートを通してベルトコンベヤ上へ
直接落下する。コンベヤベルトの計量目盛は、第２粉砕
ボールミル２３０への石炭粒子の供給速度の正確な測定
を行うのに用いられる。フィルタケーキ即ち石炭粒子は
、ボールミル２３０のためのスクリュウ型供給器内へ落
下する。供給器内へは分散剤（薬剤）、ｐＨｇｅ剤およ
び所要の稀釈用水が添加される（第２図に点線で示され
ている）。第２の、即ち再粉砕ボールミル２３０は、高
固形分状態（固形分７０〜７８重量％）で作動される。

生成物の粒度分布の安定した制御は、分散剤の添加によ
り粉砕石炭・水スラリーの粘度を制御することによって
達成される。ボールミルに使用されるボールサイズの分
布、ボール装入量、ミルの回転速度等の再粉砕ボールミ
ルの作動条件は、生Ｍ速度を最大限にし、動力消費量を
最少限にするように選定される。ボールミルは極めて能
率的な混合器でもあるから、別途に混合器を設ける必要
がない。

ある種の石炭の場合には、高固形分用ボールミルでは、
スラリーの適正な流体力学的（レオロジカル）特性およ
び安定度特性を維持するのに十分な量の微細粒子を能率
的に産出することができない場合がある。このような事
態を矯正するために真空フィルタからのフィルタケーキ
（石炭粒子）ノ一部分を高固形分用ボールミル２５０に
ではなく、攪拌器付ボールミル（図示せず）へ送ること
ができる。その場合、攪拌器付ボールミルへの供給物（
フィルタケーキ）を５０〜６０％の固形物含有率にまで
稀釈するのに十分な水が添加される。

この攪拌器付ボールミル即ち超微粉砕器からの生成物を
高固形分用ボールミル２３０への供給物に加えて所要量
の微細粒子が得られるようにする。

留意すべきことは、ボールミル２３０内のスラリーの固
形物含有率は高レベル即ち７０％以上に維持しなければ
ならないことである。攪拌器付ボールミルの生成物の量
が高固形分用ボールミル２３０内のスラリー全体の固形
分を著しく減少させるほど多い場合は、その生成物を直
接ボールミル２５０へ供給せず、フィルタ２２９へ戻す
ことが必要トなる場合もあろう・ ボールミル２３０からの半完成石炭・水スラリーは、１
５００〜４０００センチポアズの粘度を有し、７０〜７
５％の固形物含有率を有している。

このスラリーは、低速、高効率インペラ型混合器を備え
た粘度処理用混合タンク（図示せず）へポンプ送りされ
、該タンク内へ分散剤が添加さｔ−ｙ。

スラリーの粘度が約５００〜２０００センチポアズに下
げられる。

この粘度処理用混合タンクからの生成物は・過大粒子（
４８Ｍ以上の粒子）を除来するために高振動数の振動ス
クリーン２３１ヘポンプ送りされる。過大粒子の量は、
通常３重ｔ％以下であり・更に粉砕するためにボールミ
ル２３０へ再循環される。この振動スクリーン２３１は
、最大粒度を制御するための閉粉砕回路を構成する外部
分級機である。

振動スクリーン２３１のアンダーフロー即ちふるい下は
、重力によって安定剤処理用混合タンク２３２へ流下し
、該タンク内で最終スラリーが調製される。所定品質の
最終生成物を得るために粒子の沈降を抑制するための安
定剤およびＰ　ＨａｔＪｉのだめの苛性薬剤を混合タン
ク２３２へ添加することができる。スラリー調製のため
に使用される薬剤は、すべて、市販されているものであ
り、公害面でも問題はなく、既存の薬剤供給会社から容
易に入手することができる。

符号２４０で示される最終石炭−水燃料（ＣＷＦ　）製
品は、安定剤処理用混合タンク２３２から貯留タンクへ
ポンプ送りされる。これらの貯留タンクは、断熱処理が
施されており、製品の均質性を維持するための混合器を
備えている。この製品は、貯留タンクからタンカートラ
ックや１貨車や１船によって輸送することができる◎ 廃物脱水および水浄化 廃物脱水および水浄化回路３２は、このプラントの廃物
を環境保全上許容しつる形で処分しつるよ゛うに調製す
るためと、プラントでの再使用に供するための清浄なプ
ロセス水を供給するためのものである。再循環水の汚染
は、製品の品質に悪い影響を与えるので、このシステム
即ちプラントを適正に稼働させるためには再循環水を浄
化しなければならない。

慣用のフロス浮選回路２４からのティリング、粗粒子用
逆浮選ユニット２６からのフロス・真空ディスク型フィ
ルタ２２９からのＰ液を含むすべてのプロセス廃物は、
重力によって静止廃物濃縮機２８４へ流下する。濃縮機
２８４は静止環境を設定し、濃縮機内で粒子が沈降し、
浄化された水層を残す。この濃縮機のオーバーフロー即
ち浄化された水は、プラント水（プロセス水）供給装置
へ戻され、プラントへ再循環される。この水供給装置へ
は新鮮な補給水をも加えねばならない。

濃縮機のアンダーフロー（固形分約２５〜３０重量％）
は、更に脱水するためにベルト成型フィルタプレス２８
６ヘポンプ送りされる０ベルト型フイルタプレスは超微
粒子およびクレースライムを処理することができるので
選択されたものである。コノフィルタプレスのｐ液は濃
ｌｌ　機２８４　ヘ戻される。脱水された廃物フィルタ
ケーキ（固形分６０〜８０重量％）は、ベルトコンベヤ
によって外部の貯留場へ運ばれ、埋立て等に使用される
。

この廃物脱水および水浄化回路５２のどこかに故障が生
じた場合でもこのＣＷＦ生産プラント全体の作動を中断
させなくてもよいように、このプラント区域内に数個所
の溜池を建設しておき、過剰なプラント水の貯留、連続
的または間欠的な補給水の供給、および予定のあるいは
予定外のプラント稼働の中断中の濃ａ機２８４からの排
出物の貯留などのために供するようにすることが好まし
い。

本発明のプ田セスは、スラリー生成の面でモ。

石炭選鉱の面でも多数の利点を提供する。それらの利点
は、個々のユニット操作を可能にするモジール設計に基
因するものと、作動上の融通性に基因するものとに大き
く分けられる。

本発明は、灰分および硫黄分遊離、灰分除去、硫黄分除
去、脱水、スラリー調製等の特定の機能を達成するため
に個別のユニット操作を行うという着想から開発された
ものであり、その目的のために下記のことを可能にする
モジュール型構造の装置を提供したものである。

一個々のユニット操作の最良の態様での実施、−作動上
の問題の原因を正確に特定するために各モジュール（装
置ユニット）の間で生成物のサンプル検査をすること、 −プラントの容量を増大するために並列ユニットを追加
すること、および −新しく開発された、進歩したユニット操作（特に石炭
の選鉱）との置換。

本発明は、原料石炭の品質の変動および最終製品に関す
る顧客の仕様変更に応するために作動上の高度の融通性
が得られることを企図している。

融通性に関する幾つかの例を挙げれば、下記の通りであ
る。

一石炭破砕パラメータの変動に応じて最初の破砕操作ユ
ニットへの原料石炭の粒度分布を制御すること、 一灰分および黄鉄鉱を遊離させるために必要とされる粉
砕度に応じて選鉱工程への供給物の粒度分布を制御する
こと、 一原料炭の品質が顧客の要求仕様を満足させるものであ
る場合は選鉱工程を完全にバイパスすることができるこ
と（従って、廃物フィルタも休止させることができる）
、 −フロス浮選ユニットへの粒度別の分別供給を単一供給
に統合することができることｍ−原料石炭の灰分および
硫黄分が少い場合、選鉱回路の硫黄除去工程をバイパス
することができること〇 本発明のＣＷＦ生産方法は、特に、微粒子黄鉄鉱の硫黄
除去の問題に向けられているという点で特異性がある。

本発明の実行適性は、数種類の石炭を用いて行われた実
験によって実証された。これらの石炭のサンプルは、ま
ず、実験用のパッチ弐四ツドミルによって粉砕し、実験
用の浮選機を用いて多段フロス浮選によって選鉱し、真
空フィルタによって脱水し、実験用のバッチ式ボールミ
ルで粉砕した。

アバーフリーボード炭層とピッツバーグ炭層の２種類の
石炭についての代表的なテスト結果をここに紹介する□
以下に、個々の操作を順を追って説明する。

ロッドミリング 原料石炭から鉱石や黄鉄鉱硫黄などの異物を遊離させる
のに必要とされる粉砕の度合は、それらの異物の性質お
よび分布によって異る。ピッツバーグ炭層の石炭中の異
物は、アバ−７リーボーＦ炭層の石炭中の異物より細か
く分布している０従って、ピッツバーグ炭層の石炭は、
所望の異物遊離を達成するにはより微細に粉砕しなけれ
ばならない。ただし、この段階で許容される粉砕度は、
最終石炭・水燃料の所要粒度分布によって制限される。

実験室でのりラドミルによって得られた、浮選工程への
供給物の粒度分布は第３図および４図のグラフに示され
ている。

二−二１ｊ１３二 この実験用のフ四ス浮選回路は、多段浮選と逆浮選を含
むものであった。下表１に示されるように供給物の灰分
および硫黄分の除去は十分に達成され、可燃物（ＢＴＵ
単位）の高い回収率が達成された。

表　　　　　１ フロス浮選回路の性能 供給物中の灰分（％）　　　　　６．０８　　　　　　
９．１７供給物中の硫黄分（％）　　　　ｔ３２　　　
　　　　ｔ７４生成物中の灰分（％）　　　　五４５　
　　　　　５．１６生成物中の硫黄分（％）　　　　ｔ
０７　　　　　　　α７６ＢＴＵ回収率（％）　　　　
　８５　　　　　　　９２真空−過 上記浮選工程からのフロス生成物は、実験用リーフ型フ
ィルタを用いて脱水された。これらのテストの結果、微
粒子浮選工程の生成物からは、固形分６８〜７７％の脱
水フィルタケーキ（石炭粒子）が得られることが判明し
た。

ＣＷＦの調製 上記−過工程で脱水された生成物は１．安定した石炭・
水スラリーを調製するために薬剤と混合され、実験用の
バッチ式ボールミル内で粉砕された。

得られたスラリーの特性は下表の通りであった〇固形物
含有率（％）　　７α６　　　　　　　７Ｓ、４これら
のスラリーの粒度分布は第５図および６図のグラフに示
されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための本発明の装置を
示すブロック図、第２図は本発明の別の実施例の概略説
明図、第３図はアバ−７リーボーＦ産石炭をロッドミル
により粉砕することによって得られた浮選供給物の粒度
分布を示すグラフ、第４図はピッツバーグ産石炭をロッ
ドミルにより粉砕することによって得られた浮選供給物
の粒度分布を示すグラフ、第５図はアバ−７リーボート
産石炭から得られた最終ＣＷＦの粒度分布を示すグｙ　
７　、第６図はピッツバーグ産石炭から得られた最終Ｃ
ＷＦの粒度分布を示すグラフである。 ２：破砕および一次粉砕回路 ４ニア豐ス浮選回路 ６：生成物脱水回路 ８ニスラリ−調製回路 １０：ｇ物脱水および水浄化回路 ２２：破砕回路 ２４：フｐス浮選回路 ２６：逆浮選回路 ２日：脱水回路 ３０ニスラリ−調製回路 ３２：廃物処理回路 ＷＦ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ 庫ｔンｋ（ミ７ａン） 味；　ト 昧　茶求

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）原料石炭から石炭・水燃料を生産する方法であつて
   、 原料石炭を破砕して灰分および黄鉄鉱を遊離された粒状
   石炭を生成する破砕工程と、 前記粒状石炭に水および薬剤を添加して該粒状石炭から
   フロス浮選により灰分および粗大黄鉄鉱硫黄を除去して
   灰分減少および硫黄分減少石炭を生成するフロス浮選工
   程と、 前記灰分減少石炭に水および薬剤を添加して該灰分減少
   石炭から逆浮選により黄鉄鉱を除去して灰分および黄鉄
   鉱減少石炭を生成する逆浮選工程と、 前記灰分および硫黄分減少石炭を脱水処理して脱水され
   た粒状石炭を生成する脱水工程と、該脱水された粒状石
   炭から所定の粒度分布を有する、石炭・水燃料として使
   用しうるスラリーを調製するためのスラリー調製工程と
   から成る石炭・水燃料生産方法。 ２）前記破砕工程は、初期破砕段階とそれに続く主粉砕
   段階とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の石炭・水燃料生産方法。 ３）前記破砕工程は、初期破砕段階において粒度３／４
   ■×０の粒状石炭を生成し、主粉砕段階において該粒状
   石炭を粉砕して粒度２８Ｍ×０の粒状石炭を生成するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の石炭・水燃
   料生産方法。 ４）前記主粉砕段階は、閉回路型湿式ボールミル粉砕操
   作を用いて前記粒状石炭を生成し、該粒状石炭をハイド
   ロサイクロンを用いて分級しハイドロサイクロンのオー
   バーフローを前記フロス浮選工程に差向け、ハイドロサ
   イクロンのアンダーフローを石炭の特性に応じて必要な
   らば弧状ふるいに通してふるい上とふるい下を生成し、
   該ふるい上を前記湿式ボールミル粉砕操作へ戻し、該ふ
   るい下を廃物濃縮機へ送給することから成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の石炭・水燃料生産方
   法。 ５）前記主粉砕段階は、開放回路型ロッドミル操作を用
   いて粒度２８Ｍ×０の前記粒状石炭を生成することから
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の石炭
   ・水燃料生産方法。 ６）原料石炭として低灰分・低黄鉄鉱分の石炭を使用し
   、前記主粉砕段階で生成された粒度２８Ｍ×０の前記粒
   状石炭を直接前記脱水工程へ送給することを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の石炭・水燃料生産方法。 ７）前記フロス浮選工程は、石炭の種類に応じて１段階
   で、または、初期粗浮選段と、第２浄化浮選段と、最終
   再浄化浮選段を含む多段階で実施されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の石炭・水燃料生産方法。 ８）前記フロス浮選工程は、各々、１段、または、粗浮
   選段と、浄化浮選段と、再浄化浮選段を含む多段から成
   る２つの並列したフロス浮選回路を使用して実施される
   ものであり、前記破砕工程からの粒状石炭をフロス浮選
   工程へ差向ける前に弧状ふるいに通し、弧状ふるいのふ
   るい上を前記フロス浮選回路の一方へ送給し、弧状ふる
   いのふるい下を他方のフロス浮選回路へ送給することを
   特徴とする特許請求の範囲第７項記載の石炭・水燃料生
   産方法。 ９）前記脱水工程は清浄石炭タンクとそれに続く真空デ
   ィスク型フィルタを用いて実施されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の石炭・水燃料生産方法。 １０）前記スラリー調製工程は、前記脱水された石炭を
   破砕するための高固形分用再粉砕ボールミルと、粒度の
   最大値を制御するための振動スクリーンと、該再粉砕ボ
   ールミルからの生成物を受取り、前記スラリーを調製す
   るための少くとも１段の混合器を用いて実施されること
   を特徴とする特許請求の範囲第９項記載の石炭・水燃料
   生産方法。 １１）前記フロス浮選および逆浮選工程および脱水工程
   において生じた廃物を濃縮機内に溜めて、再循環用水と
   濃縮された廃物とに分離し、該濃縮された廃物をプレス
   して処分可能な状態の廃物として、前記再循環用水を処
   理して使用可能なプラント水とする工程を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の石炭・水燃料生産
   方法。 １２）原料石炭から石炭・水燃料を生産するための石炭
   ・水燃料生産装置において、 原料石炭を受取り、それを破砕するための破砕機と、 該破砕機に連結されており、前記破砕された原料石炭を
   受取つて更に粉砕するための主粉砕機と、該主粉砕機に
   連結されており、前記主粉砕機から前記粉砕された原料
   石炭を受取り、それをフロス浮選にかけて灰分減少石炭
   を生成するためのフロス浮選手段と、 前記フロス浮選手段に連結されており、前記灰分減少石
   炭を受取り、それを逆浮選にかけて灰分減少および黄鉄
   鉱減少石炭を生成するための逆浮選手段と、 前記フロス浮選手段および逆浮選手段に連結されており
   、前記灰分減少および黄鉄鉱減少石炭を脱水するための
   脱水手段と、 該脱水手段に連結されており、該脱水手段から脱水され
   た石炭を受取り、該石炭から石炭・水燃料として使用し
   うる石炭スラリーを調製するためのスラリー調製手段と
   から成る石炭・水燃料生産装置。 １３）前記脱水手段および逆浮選手段に連結されており
   、該脱水手段および逆浮選手段から廃物を受取つて処理
   するための廃物処分・水処理手段を含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１２項記載の石炭・水燃料生産装置
   。 １４）前記主粉砕手段は閉鎖回路型湿式ボールミルから
   成ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の石
   炭・水燃料生産装置。 １５）前記主粉砕手段は、開放回路型ロッドミルから成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の石炭
   ・水燃料生産装置。 １６）前記フロス浮選手段は、石炭の種類に応じて１段
   の、または順次に連結された多段のフロス浮選段から成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１３項記載の石炭
   ・水燃料生産装置。 １７）前記フロス浮選手段は、弧状ふるいを備え、該弧
   状ふるいのふるい下を受取る第１組の単段または直列多
   段フロス浮選段と、該弧状ふるいのふるい上を受取る第
   ２組の単段または直列多段フロス浮選段から成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の石炭・水燃料
   生産装置。 １８）前記脱水手段は前記フロス浮選手段に連結されて
   いる特許請求の範囲第１６項記載の石炭・水燃料生産装
   置。 １９）前記脱水手段は、清浄石炭タンクと真空ディスク
   型フィルタから成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １２項記載の石炭・水燃料生産装置。 ２０）前記スラリー調製手段は、ボールミルと、スクリ
   ーン式分級機と、それに続く少くとも１つの混合器とか
   ら成ることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の
   石炭・水燃料生産装置。 ２１）前記脱水手段は、清浄石炭タンクと真空ディスク
   型フィルタとから成り、該フィルタおよび前記フロス浮
   選手段および逆浮選手段から廃物を受取り、それを処理
   するための廃物処分手段が該フィルタおよびフロス浮選
   手段および逆浮選手段に連結されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１２項記載の石炭・水燃料生産装置
   。