JPS6157687A - Method of decreasing viscosity of concentrated coal-water slurry - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To decrease the viscosity of a coal-water slurry having high concentration for facilitating the transportation of the slurry and reducing the cost of the slurry, by adding fine particles of a compound insoluble or hardly soluble in water, to the slurry. CONSTITUTION:(A) A coal-water slurry prepared by mixing (i) >=(wt)% finely pulverized coal with (ii) <=45% water, is added with (B) an inorganic or organic compound (e.g. calcium carbonate) insoluble or hardly soluble in water, to decrease the viscosity of the slurry. The amount of the component B is e.g. 2%. The viscosity of the slurry can be decreased by using coal mixed with fine particles of petroleum coke, as the component A.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は高濃度石炭水スラリーの製造法に係り、特に輸
送を容易にするためのスラリーの低粘性化法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a method for producing a highly concentrated coal-water slurry, and particularly to a method for reducing the viscosity of the slurry to facilitate transportation.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

粉体のスラリー輸送技術は、固体である粉体を取扱いが
簡単な液体状流体として輸送する方法として古くから研
究が行われている。今日、粉体のスラリー輸送は化学工
業の重要な分野となっており、各方面で応用されている
。しかし、粉体のスラリー輸送においては、配管やポン
プ等の摩耗やスラリーの流動特性上の問題からスラリー
中の固体濃度は約５０重量％から高々５５重量％以下に
して用いる必要がある。第１図は６２μｍ　（２５０メ
ツシユ）以下に粉砕した石炭と水のスラリーの粘度と、
水１００ｃｃに対する石炭重量（ｇ）。Powder slurry transportation technology has long been studied as a method for transporting solid powder as a liquid fluid that is easy to handle. Today, powder slurry transportation has become an important field in the chemical industry and is applied in various fields. However, when transporting powder slurry, it is necessary to keep the solids concentration in the slurry from about 50% by weight to at most 55% by weight due to problems such as abrasion of piping and pumps and problems with the flow characteristics of the slurry. Figure 1 shows the viscosity of a slurry of coal and water pulverized to 62 μm (250 mesh) or less, and
Coal weight (g) per 100cc of water.

即ちスラリー中の石炭濃度との関係を示したものである
が、石炭濃度の増加にともない、スラリーの粘度が飛藷
的に増大することがわかる。スラリーを流体としてパイ
プライン等で輸送する場合。That is, it shows the relationship with the coal concentration in the slurry, and it can be seen that as the coal concentration increases, the viscosity of the slurry increases dramatically. When transporting slurry as a fluid through pipelines, etc.

その粘度は最大でも１０００ｃｐ程度であり、このスラ
リー粘度ＬＯＯＯｃｐにおけるスラリー中の石炭は石炭
９０ｇ／水１００ｃｃであり、スラリー濃度にして約４
８％程度である。このように、スラリー溶媒分が多いと
いうことはスラリー輸送の大きな欠点であった。この欠
点は、少量の粉体を輸送する場合には大きな問題とはな
らないが１石炭のように燃料として多量に使用するため
一時に大量に輸送する必要がある場合には輸送コストの
増大を招き、大きな問題となる。即ち、単位発熱量当リ
の輸送コストが増大する。また石炭を燃料とし　。Its viscosity is about 1000 cp at maximum, and the coal in the slurry at this slurry viscosity LOOOcp is 90 g coal/100 cc water, which makes the slurry concentration about 4
It is about 8%. As described above, the large content of slurry solvent was a major drawback in slurry transportation. This drawback is not a big problem when transporting a small amount of powder, but when it is necessary to transport a large amount at once because a large amount is used as a fuel, such as coal, it can lead to an increase in transport costs. , becomes a big problem. That is, the transportation cost per unit calorific value increases. It also uses coal as fuel.

て使用する場合、その燃焼性及び燃焼における熱損失の
関係から、特に水スラリーとして輸送した場合には、ス
ラリーを濃縮するか、石炭を水から分前する操作が必要
とされ、スラリーの石炭濃度に対する制約は大きな問題
となっている。When used as coal, it is necessary to concentrate the slurry or separate the coal from the water, especially when transported as a water slurry, due to its flammability and heat loss during combustion, which reduces the coal concentration of the slurry. Restrictions on this have become a major problem.

微粉炭のスラリー輸送に対する上記問題点を解決する方
法として、粉炭粒子の粒径分布を調整する方法が米国特
許第３７６２８８７号及び米国特許第４２８２００６号
明細書に開示されている。この方法は石炭を大粒径粒子
から小粒径粒子まで巾広い粒径分布となるように粉砕す
ることにより、スラリー中の石炭濃度を７０重重量程度
に高め、なおかつパイプライン等により輸送可能な程度
の低り１粘度のスラリーを製造するものである。スラリ
ー中の石炭濃度を上記程度に高めることによりスラリー
輸送の効率を向上し、また、予め脱水等を行わずに直接
燃焼することが可能となる。しかし１石炭の粉砕性はそ
の種類により大きく異なり、上記の特許明細書中に記述
されているような巾広い粒径分布とするためには石炭の
一部を非常に小粒径の微粒子まで粉砕せねばならなず、
炭種によっては粉砕に大きな動力を必要とするため経済
的に得策とは言えない、更に、炭種によっては微粒子に
粉砕するのが困難で、上記のような粒径分布とすること
ができず、上記のように高濃度の石炭を含有するような
スラリーとすることが不可能である。As a method for solving the above-mentioned problems regarding slurry transportation of pulverized coal, a method of adjusting the particle size distribution of pulverized coal particles is disclosed in US Pat. No. 3,762,887 and US Pat. No. 4,282,006. This method increases the coal concentration in the slurry to about 70% by weight by pulverizing the coal to have a wide particle size distribution from large particles to small particles, and it can be transported by pipeline etc. A slurry of a lower viscosity is produced. Increasing the coal concentration in the slurry to the above level improves the efficiency of slurry transportation, and also enables direct combustion without prior dehydration. However, the crushability of coal varies greatly depending on its type, and in order to obtain a wide particle size distribution as described in the above patent specification, a portion of the coal must be crushed to very small particles. I have to do it,
Depending on the type of coal, pulverization requires a large amount of power, so it is not economically advisable.Furthermore, depending on the type of coal, it is difficult to crush it into fine particles, making it impossible to achieve the particle size distribution shown above. However, as mentioned above, it is impossible to form a slurry containing a high concentration of coal.

更に、上記の特許明細書中にも述べられているように、
高濃度の石炭水スラリーの流動性を高めるためには界面
活性剤を使用せねばならず、燃料としての石炭のコスト
増大は避けられない。Furthermore, as stated in the above patent specification,
In order to improve the fluidity of a highly concentrated coal-water slurry, a surfactant must be used, which inevitably increases the cost of coal as a fuel.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情に鐸みてなされたもので、その目的と
するところは、スラリー中の石炭濃度を増大してもスラ
リーの粘度を大巾に低下し、これによってスラリー輸送
コストの低減を図ることにある。The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to significantly reduce the viscosity of the slurry even if the coal concentration in the slurry is increased, thereby reducing the cost of transporting the slurry. It is in.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

即ち、本発明の特徴とする高濃度石炭水スラリーの低粘
性化法は、微粉砕した石炭５５ｆｆｉ帯％以上及び水を
４５１Ｈ１％以下とを混合して成る高濃度石炭水スラリ
ーに、水と不溶性又は１ａｒｅＩ性の無機化合物の微粒
子を添加することにある。That is, the method for reducing the viscosity of a high-concentration coal-water slurry, which is a feature of the present invention, is to add a high-concentration coal-water slurry made by mixing 55% or more of finely pulverized coal and 1% or less of 451H water to a high-concentration coal-water slurry that is insoluble in water. Alternatively, it is possible to add fine particles of a 1areI inorganic compound.

本発明者らは石炭水スラリーの高濃度化及び低粘性化に
関し検討を行って来た。高濃度でかつ低粘性のスラリー
とするためには巾広い粒径分布となるように石炭を粉砕
する必要がある。The present inventors have conducted studies on increasing the concentration and lowering the viscosity of coal water slurry. In order to obtain a slurry with high concentration and low viscosity, it is necessary to crush the coal so that it has a wide particle size distribution.

第２図に２種類の粉砕炭の粒径分布を示す、これら２種
類の粉砕炭を用いて調製した濃度７０ｆｆｉ量％の石炭
水スラリーの粘度を第３図に示す。これらの試験結果か
ら明らかなように、第２図２のように微小粒子の多い粉
砕炭を用いた場合、第２図１のように微小粒子の多い粉
砕炭を用いてｉ！１１製したスラリーに比べ粘度は高く
なる。また１石炭水スラリーを燃料として使用する場合
、保存時の沈降安定性が重要な問題となる。第２図２の
粉砕炭を用いて調製したスラリーは第２図１の粉砕炭を
用いたもの、に比べ粘度は高いにもかかわらず沈降安定
性は非常に想い、このように、微小粒子の存在によりス
ラリーは低粘度となりその輸送性は向上し、また沈降安
定性も高くなるためその貯蔵性も向上する。FIG. 2 shows the particle size distribution of two types of pulverized coal, and FIG. 3 shows the viscosity of a coal-water slurry with a concentration of 70ffi mass % prepared using these two types of pulverized coal. As is clear from these test results, when pulverized coal with many fine particles is used as shown in Fig. 2, it is possible to obtain i! The viscosity is higher than that of the slurry made in No. 11. Furthermore, when using a coal-water slurry as a fuel, sedimentation stability during storage becomes an important issue. Although the slurry prepared using the pulverized coal shown in Fig. 2 has a higher viscosity than the slurry prepared using the pulverized charcoal shown in Fig. 2 1, it has excellent sedimentation stability. The presence of the slurry lowers its viscosity, improving its transportability, and also increases its sedimentation stability, thereby improving its storability.

しかし、前述したように石炭の粉砕性はその種類により
異なり、一般に石炭の粉砕性は低く石炭を微小粒子にま
で粉砕することは経済的ではない。However, as mentioned above, the pulverizability of coal varies depending on its type, and in general, the pulverizability of coal is low and it is not economical to pulverize coal into fine particles.

また、高濃度石炭水スラリーを低粘性化するために前記
したように界面活性剤を添加するが、この界面活性剤は
陰イオン系のものである。Ｐ３イオン系の界面活性剤が
スラリーの低粘性化に有効に作用するためにはスラリー
をアルカリ性とする必要がある。しかし、粉砕した石炭
と水を混合したものは一般に酸性であるため、スラリー
の低粘性化のために更にアルカリを添加する必要があり
、コスト増大の一因となっている。Furthermore, in order to reduce the viscosity of the high-concentration coal-water slurry, a surfactant is added as described above, and this surfactant is an anionic surfactant. In order for the P3 ion-based surfactant to effectively reduce the viscosity of the slurry, it is necessary to make the slurry alkaline. However, since a mixture of pulverized coal and water is generally acidic, it is necessary to further add alkali to lower the viscosity of the slurry, which is a cause of increased costs.

そこで、本発明者らは粉砕性の悪い石炭を動力をかけて
微粉砕しなくても、スラリーを低粘性化するのに必要な
微小粒子を石炭よりも粉砕性の良い別の物質で代用する
ことにより粉砕コストを低減°し、かつスラリーを低粘
性化できると考えた。Therefore, the inventors of the present invention substituted another material with better grindability than coal for the fine particles necessary to reduce the viscosity of the slurry, without using power to pulverize the coal, which has poor grindability. We believe that this will reduce the grinding cost and reduce the viscosity of the slurry.

更に、微小粒子として水に微溶性でアルカリ性の化合物
を用いることにより、スラリーはアルカリ性となり、上
記のように界面活性剤の効果を増大し、さらにスラリ°
−の低粘性化を達成することが可能となる。Furthermore, by using alkaline compounds that are slightly soluble in water as microparticles, the slurry becomes alkaline, increasing the effect of the surfactant as described above, and further increasing the
- It becomes possible to achieve lower viscosity.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

実施例１ 石炭を乾式で粉砕し、ｆＦＳ４図１の粒径分布を持ち粉
砕炭を作成した０次に、水に１ｌｌｕｆｆＴ性でかつア
ルカリ性の化合物として炭酸カルシウムを用い、これを
第４図２に示した粒径分布となるように湿式粉砕を行っ
た。湿式粉砕はボールミルで行ったガ、炭酸カルシウム
を第４図２に示した粒径分布に粒砕するのに約１５分を
要した６石炭を全く同一の条件下で湿式粉砕を行った所
、第４図２に示した粒径分布とするのに約１２０分を要
した。Example 1 Coal was dry-pulverized to create pulverized coal having the particle size distribution shown in fFS4 Figure 1.Next, calcium carbonate was used as an alkaline compound with 1luffT property in water, and this was prepared as shown in Figure 4-2. Wet milling was performed to obtain the particle size distribution shown. The wet pulverization was carried out in a ball mill. It took about 15 minutes to pulverize calcium carbonate into the particle size distribution shown in Figure 2. 6 Coals were wet pulverized under exactly the same conditions. It took about 120 minutes to obtain the particle size distribution shown in FIG. 42.

以上のような湿式粉砕により微粉砕した炭酸カルシウム
及び石炭を乾燥後、これと乾式粉砕により作成した＠４
図１の粒径分布を持つ石炭とを２二８の割合で混合し、
第４図３に示した粒径分布となるような混合物を作成し
た。これらの混合物に水及び分散剤を添加しスラリーを
作成し、その粘度を測定した結果を第５図に示す、１は
炭酸カルシウムの微粒子を混合したものの粘度で２は石
炭の微粒子を混合したものの粘度を示すが、同一固体濃
度においては炭酸カルシウムの微粒子を混合したものの
方が粘度は低い、これらのスラリーのｐＨｔｉｌ−測定
した所、炭酸カルシウムの微粒子を混合したスラリーは
７．５であったが、石炭の微粒子を混合したものは４．
３であった。After drying the calcium carbonate and coal finely pulverized by wet pulverization as described above, @4 was created by dry pulverization.
Coal having the particle size distribution shown in Figure 1 is mixed at a ratio of 228,
A mixture having the particle size distribution shown in FIG. 4 and 3 was prepared. Water and a dispersant were added to these mixtures to create a slurry, and the results of measuring the viscosity are shown in Figure 5. 1 is the viscosity of the mixture with calcium carbonate fine particles, and 2 is the viscosity of the mixture with coal fine particles. However, at the same solid concentration, the viscosity of the slurry mixed with calcium carbonate fine particles is lower.When the pH of these slurries was measured, it was 7.5 for the slurry mixed with calcium carbonate fine particles. 4. The mixture of coal fine particles is 4.
It was 3.

実施例２ 石炭を乾式及び湿式により実施例１と同様の方法で粉砕
し１粒径Ｗｌ整を行い第６図１に示した粒径分布を有す
る粉砕炭を作成した。炭酸カルシウムを実施例１と同様
の方法で粉砕し第６図２に示した粒径分布を持つ微粒子
を作成した。上記の粉砕炭と水及び分散剤を混合するこ
とによりスラリーを調製し、その粘度を測定した結果を
第７図１に示す。Example 2 Coal was pulverized by dry and wet methods in the same manner as in Example 1, and the particle size Wl was adjusted to produce pulverized coal having the particle size distribution shown in FIG. 61. Calcium carbonate was pulverized in the same manner as in Example 1 to produce fine particles having the particle size distribution shown in FIG. 62. A slurry was prepared by mixing the above-mentioned pulverized coal, water, and a dispersant, and the viscosity of the slurry was measured, and the results are shown in FIG. 71.

上記の粉砕炭に炭酸カルシウムの微粒子を石炭に対し２
重量％添加して作成した混合物と水及び分散剤を混合す
ることによりスラリーを調製し、その粘度を測定した結
果を第７図２に示す。第７図の横軸はスラリー中の石炭
濃度を示しているが。Add fine particles of calcium carbonate to the above pulverized coal for 2 hours per hour.
A slurry was prepared by mixing the mixture prepared by adding % by weight, water and a dispersant, and the viscosity of the slurry was measured. The results are shown in FIG. 7-2. The horizontal axis in Figure 7 shows the coal concentration in the slurry.

同一のスラリー粘度において炭酸カルシウムの微粒子を
添加したものを用いた方がスラリー中の石炭濃度を高く
することができることがわかる。It can be seen that for the same slurry viscosity, the coal concentration in the slurry can be increased by using a slurry to which fine particles of calcium carbonate are added.

実施例３ 石炭を実施例１と同様に乾式で粉砕し、第４図１の粒径
分布を持つ粉砕炭を作成した。次に、石油コークスをや
はり実施例１と同様の方法で湿式粉砕し、第４図２の粒
径分布を有する微粒子を作成した１石油コークスをこの
粒径分布に粉砕するのに要した粉砕時間は約２０分であ
り、所要動力は石炭の約１／６であった。Example 3 Coal was dry-pulverized in the same manner as in Example 1 to produce pulverized coal having the particle size distribution shown in FIG. 41. Next, the petroleum coke was wet-pulverized in the same manner as in Example 1 to create fine particles having the particle size distribution shown in Figure 4.1 Grinding time required to grind petroleum coke into this particle size distribution was about 20 minutes, and the required power was about 1/6 of that of coal.

以上のようにして作成した粉砕炭と石油コークスの微粒
子を８＝２の割合で混合した後、これと水及び分散剤を
混合し固形分濃度７０ｆｆｌ量％のスラリーを作成し、
その粘度を測定した所、約１５００ｃｐであった。この
スラリー中の固形分と同一の粒径分布を持つ粉砕炭で調
製したスラリーの粘度は第４図２に示すように約２４０
０ａｐであり、石油コークスの微粒子を混合したものの
方が粘度は低い。After mixing the pulverized coal and petroleum coke fine particles created as above in a ratio of 8=2, this was mixed with water and a dispersant to create a slurry with a solid content concentration of 70 ffl volume %,
The viscosity was measured and was approximately 1500 cp. The viscosity of the slurry prepared using pulverized charcoal having the same particle size distribution as the solid content in this slurry is approximately 240 ml as shown in Figure 4.2.
0ap, and the viscosity of the mixture containing petroleum coke particles is lower.

上記のようにして作成した微粉炭と石油コークス微粒子
の混合物に、更に実施例２で作成した炭酸カルシウムの
＊粒子を２重尺％添加したものに水及び分散剤を混合し
てスラリーを作成し、その粘度を測定した結果を第８図
に示す、第８図の横軸はスラリー中の炭質分の濃度を示
す、第８図に丸印で示した点は、上記の炭酸カルシウム
を添加　、せずに作成したスラリーの粘度を示す。この
結果から、炭酸カルシウムの微粒子を添加することによ
り、スラリーの低粘性化ができることがわかる。A slurry was prepared by adding water and a dispersant to the mixture of pulverized coal and petroleum coke fine particles prepared as described above, and adding 2 weight percent of the calcium carbonate* particles prepared in Example 2. The results of measuring the viscosity are shown in Figure 8. The horizontal axis in Figure 8 shows the concentration of carbonaceous matter in the slurry. The points indicated by circles in Figure 8 indicate the addition of calcium carbonate. The viscosity of the slurry made without This result shows that the viscosity of the slurry can be reduced by adding fine particles of calcium carbonate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によりスラリーの粘度を低減することができ、こ
のためスラリーの輸送コストの低減が図れると同時に、
＊粒子の粉砕動力の低減が可能となり製造コストの低減
が図れる。According to the present invention, it is possible to reduce the viscosity of the slurry, thereby reducing the transportation cost of the slurry, and at the same time,
*It is possible to reduce the power required to crush particles, thereby reducing manufacturing costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は通常の石炭スラリーにおける石炭濃度とスラリ
ー粘度の関係を示す線図、ｆＦＳ２図は石炭の粒径分布
を示す腟口、第３図はスラリーの粘度を示すグラフ、第
４図は実施例１に用いた粉砕石炭の粒径分布を示す線図
、第５図は実施例１の結果を示す線図、第６図は実施例
２に用いた粉砕石炭の粒径分布を示す線図、第７図は実
施例２の結果を示す族図、第８図は実施例３の結果を示
す線図である。 １・・・微小粒子の多い粉砕炭、２・・・微小粒子の少
ない粉砕炭。Figure 1 is a diagram showing the relationship between coal concentration and slurry viscosity in a normal coal slurry, fFS2 diagram is a vaginal introitus diagram showing the particle size distribution of coal, Figure 3 is a graph showing the viscosity of slurry, and Figure 4 is a diagram showing the relationship between coal concentration and slurry viscosity. A diagram showing the particle size distribution of the pulverized coal used in Example 1, FIG. 5 is a diagram showing the results of Example 1, and FIG. 6 is a diagram showing the particle size distribution of the pulverized coal used in Example 2. , FIG. 7 is a family diagram showing the results of Example 2, and FIG. 8 is a diagram showing the results of Example 3. 1... Pulverized coal with many fine particles, 2... Pulverized coal with few fine particles.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、微粒砕した石炭５５重量％以上及び水を４５ｗｔ％
以下とを混合して成る高濃度石炭水スラリーに、水と不
溶性又は難溶性の無機化合物又は有機化合物の微粒子を
添加することを特徴とする高濃度石炭水スラリーの低粘
性化法。1. 55% by weight or more of finely crushed coal and 45% by weight of water
A method for reducing the viscosity of a highly concentrated coal-water slurry, which comprises adding fine particles of an inorganic or organic compound that is insoluble or poorly soluble in water to a highly concentrated coal-water slurry made by mixing the following: