(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発分を５〜１０質量％含むチャーの自然発火性の判別方法であって、
前記チャーのＢＥＴ比表面積をＮ２吸着法によって測定する工程と、
前記ＢＥＴ比表面積が８０ｍ２／ｇ以上となる場合、前記チャーが自然発火性を有すると判定する工程と、を含むことを特徴とする、チャーの自然発火性の判別方法。
【請求項２】
同一銘柄の石炭の自然発火性の判別方法であって、
前記石炭のＢＥＴ比表面積をＮ２吸着法によって測定する工程と、
前記石炭の発火開始時点を従来の評価試験装置によって測定する工程と、
前記ＢＥＴ比表面積と前記発火開始時点との相関関係を特定し、前記相関関係に基づいて、前記石炭の自然発火性を判別するためのＢＥＴしきい値を設定する工程と、
前記ＢＥＴ比表面積が前記ＢＥＴしきい値以上となる場合、前記石炭を自然発火性が高い第１の区分に分類し、前記ＢＥＴ比表面積が前記ＢＥＴしきい値未満となる場合、前記石炭を前記第１の区分よりも自然発火性が低い第２の区分に分類する工程と、を含むことを特徴とする、石炭の自然発火性の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャーの自然発火性の判別方法、及び石炭の自然発火性の判別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭、特に石炭化度が低い石炭（褐炭、亜瀝青炭、一般炭（高揮発瀝青炭））は自然発火性に富んでいることから、これら石炭を輸送あるいは保管する際の安全性確保は極めて重要である。また、同じような石炭化度の石炭であっても炭種（銘柄）によって自然発火性の度合が異なることが知られており、特に自然発火性に富んでいる銘柄については特に厳重な管理が必要となる。
【０００３】
一方で、自然発火性に富む石炭を乾留（熱分解）することでチャーとする技術が提案されている。チャーに含まれる揮発分は、元来の石炭に含まれる揮発分よりも少ない。このため、石炭をチャーとすることで、元来の石炭が保有する自然発火性が低減されることが期待できる。
【０００４】
ただし、石炭をチャーとしたからといって、自然発火性が完全に排除されるわけではない。このため、例えば非特許文献１、特許文献１に開示されるように、チャーの自然発火性に関してさまざまな検討がなされている。
【０００５】
非特許文献１には、揮発分が比較的多く残留したチャーは、依然として自然発火性を有することが開示されている。特許文献１には、比較的低温（１００〜３５０℃）で処理された油中処理石炭（脱水炭）の自然発火性に関する知見が開示されている。特許文献１に開示された知見によれば、Ｎ２ガス吸着法によって求められるＢＥＴ比表面積が１０ｍ２／ｇ以上で、且つＣＯ２ガス吸着法によって求められるＢＥＴ比表面積が１６０ｍ２／ｇ以下であるチャーは、自然発火しないとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１５８６６６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈｉｒｏｙａｓｕ  Ｆｕｊｉｔｓｕｋａ、Ｒｙｕｉｃｈｉ  Ａｓｈｉｄａ、Ｋｏｕｉｃｈｉ  Ｍｉｕｒａ著、「Ｕｐｇｒａｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ  ｏｆ  ｌｏｗ  ｒａｎｋ  ｃｏａｌｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｓｏｌｖｅｎｔ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ａｔ  ａｒｏｕｎｄ  ３５０℃  ａｎｄ  ｌｏｗ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｘｙｇｅｎ  ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｒｅａｔｅｄ  ｃｏａｌｓ」（Ｆｕｅｌ  １１４  （２０１３）  １６−２０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
石炭の銘柄毎で自然発火性の度合が異なることは前述したが、その原因には、石炭銘柄毎の化学構造（官能基の種類）が大きく関与しているものと言われている。一方、本発明者は、同じ銘柄の炭鉱内の異なるシーム（炭層）から採掘される石炭の自然発火性を市販の評価試験装置を用いて評価したところ、それらの自然発火性の度合が大きく異なる場合があることが判明した。つまり、従来では、石炭の銘柄が同じであれば、これらの石炭の自然発火性は同程度であると考えられていた。しかし、本発明者が詳細に同一銘柄の石炭を分析したところ、石炭の自然発火性が異なる場合があることが判明した。
【０００９】
一方、揮発分の含有率が５〜１０質量％と低いチャー（以下、このようなチャーを「低揮発分チャー」とも称する）は、これまで自然発火性がないと考えられてきた。つまり、従来では、チャーに含まれる揮発分が少ない場合、これらのチャーの自然発火性は同程度である（すなわち自然発火性がない）と考えられていた。しかし、本発明者が市販の評価試験装置を用いて低揮発分チャーの自然発火性を評価したところ、一部の低揮発分チャーは依然として自然発火性を有していることが判明した。以下、石炭及びチャーを「炭材」と総称する。
【００１０】
このように、本発明者は、これまで自然発火性が同程度と考えられていた炭材を詳細に分析したところ、これらの炭材の自然発火性が異なる場合があることが判明した。
【００１１】
なお、この評価試験装置は、評価対象となる炭材を予め加熱した後にそれらの自己発熱による温度変化を観測するものである。すなわち、評価試験装置は、所謂加速試験を行って、炭材の自然発火性を評価するものである。
【００１２】
しかし、低揮発分チャーは、たとえ自然発火性を有するものであっても、温度上昇の原因となる揮発分の含有率が非常に低いため、温度上昇の兆候を示すまでに非常に時間がかかるという問題があった。すなわち、従来の評価試験装置を用いた場合、低揮発分チャーが自然発火性を有するか否かの判別に非常に時間がかかっていた。また、評価試験装置という評価試験専用の装置が必要であるという問題もあった。さらに、炭材の断熱状態を再現するために比較的多量の試料を用意する必要があるという問題もあった。ここで、炭材は、ヤード等に大量に（すなわち、パイルとして）保管される。そして、パイルの内部に存在する炭材は、外気から断熱されており、発熱しやすい。したがって、評価試験装置では、このような発熱しやすい環境を再現する必要があるため、比較的多量の試料が必要となる。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、これまで自然発火性が同程度と考えられていた炭材、すなわち低揮発分チャー同士、あるいは同一銘柄の石炭同士の自然発火性をより簡易かつ迅速に判別することが可能な、新規かつ改良されたチャーの自然発火性の判別方法、及び石炭の自然発火性の判別方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、揮発分を５〜１０質量％含むチャーの自然発火性の判別方法であって、チャーのＢＥＴ比表面積をＮ２吸着法によって測定する工程と、ＢＥＴ比表面積が８０ｍ２／ｇ以上となる場合、チャーが自然発火性を有すると判定する工程と、を含むことを特徴とする、チャーの自然発火性の判別方法が提供される。
【００１５】
本発明の他の観点によれば、同一銘柄の石炭の自然発火性の判別方法であって、石炭のＢＥＴ比表面積をＮ２吸着法によって測定する工程と、石炭の発火開始時点を従来の評価試験装置によって測定する工程と、ＢＥＴ比表面積と発火開始時点との相関関係を特定し、相関関係に基づいて、石炭の自然発火性を判別するためのＢＥＴしきい値を設定する工程と、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値以上となる場合、石炭を自然発火性が高い第１の区分に分類し、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値未満となる場合、石炭を第１の区分よりも自然発火性が低い第２の区分に分類する工程と、を含むことを特徴とする、石炭の自然発火性の判別方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
Ｎ２吸着法によるＢＥＴ比表面積は、自然発火性の有無と高い相関がある。さらに、ＢＥＴ比表面積は、汎用の装置を用いて短時間で測定可能である。さらに、測定に多くの試料を必要としない。本発明によれば、このようなＢＥＴ比表面積を用いて自然発火性を評価するので、低揮発分チャーの自然発火性または同じ銘柄の石炭の自然発火性をより簡易かつ迅速に判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】チャーの温度（試料温度）と評価試験開始からの経過時間との対応関係をチャー毎に示すグラフである。
【図２】同じ炭鉱（すなわち銘柄）の異なるシームから採掘された石炭の温度（試料温度）と評価試験開始からの経過時間との対応関係を石炭毎に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
＜１．本発明者による検討＞
まず、本発明者による検討について説明する。本発明者は、従来の評価試験装置を用いて同一銘柄の（すなわち、同一炭鉱から採掘された）石炭の自然発火性及び低揮発分チャーの自然発火性を評価することで、同一銘柄の石炭であっても自然発火性の度合が異なる場合があること、及び一部の低揮発分チャーが自然発火性を有することを見出した。しかし、従来の評価試験装置を用いた評価方法では、同一銘柄の石炭及び低揮発分チャーが自然発火性を有するか否かの判別に非常に時間がかかる等の問題があった。
【００２０】
そこで、本発明者は、同一銘柄の石炭及び低揮発分チャーの自然発火性をより簡易かつ迅速に判別することが可能な技術について鋭意検討した。そこで、本発明者は、まず、ＢＥＴ比表面積に着目した。ＢＥＴ比表面積が大きいほど、より多くの酸素を吸着し、発火しやすくなると考えられるからである。
【００２１】
ただし、ＢＥＴ比表面積は、測定に用いるガスの種類によって大きく変動する。本発明者は、Ｎ２ガスおよびＣＯ２ガスをそれぞれ用いて石炭及び低揮発分チャーのＢＥＴ比表面積を測定した。この結果、ＣＯ２ガスを用いて測定されたＢＥＴ比表面積と石炭及び低揮発分チャーの自然発火性との間には相関が見受けられなかったが、Ｎ２ガスを用いて測定されたＢＥＴ比表面積と石炭及び低揮発分チャーの自然発火性との間には強い相関があることが明らかとなった。具体的には、Ｎ２ガスを用いて測定されたＢＥＴ比表面積が８０ｍ２／ｇ以上となる低揮発分チャーは自然発火性を有することが明らかとなった。さらに、同一銘柄の石炭の自然発火性も、ＢＥＴ比表面積で判別できることが明らかとなった。具体的には、自然発火性の有無をＢＥＴ比表面積のしきい値（すなわち、ＢＥＴしきい値）で判別できることが明らかとなった。ＢＥＴしきい値は、銘柄ごとに異なりうる。ここで、Ｎ２ガスの粒子は比較的大きいため、所謂ミクロ孔（直径２ｎｍ以下の孔）には入り込みにくい。このため、Ｎ２ガスによって測定されるＢＥＴ比表面積は、比較的大きな孔（つまり、ミクロ孔よりも大きな孔）に起因する比表面積となる。したがって、比較的大きな孔を多数有する石炭及び低揮発分チャーは、比較的大きな自然発火性を有することになる。本発明者は、このような知見に基づいて、本実施形態に係る同一銘柄の石炭及び低揮発分チャーの自然発火性の判別方法に想到した。以下、本実施形態に係るチャーの自然発火性の判別方法及び石炭の自然発火性の判別方法について詳細に説明する。
【００２２】
＜２．第１の実施形態（チャーの自然発火性の判別方法）＞
まず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、低揮発分チャーの自然発火性を判別する。本実施形態に係るチャーの自然発火性の判別方法は、低揮発分チャーのＢＥＴ比表面積をＮ２吸着法によって測定する工程と、ＢＥＴ比表面積が８０ｍ２／ｇ以上となる場合、低揮発分チャーが自然発火性を有すると判定する工程と、を含む。
【００２３】
ここで、低揮発分チャーの原料となる石炭の種類は特に制限されない。例えば、低揮発分チャーは、褐炭、亜瀝青炭、一般炭（高揮発瀝青炭）を乾留させることで作製されたものであってもよい。また、低揮発分チャーは、上述したように、揮発分を５〜１０質量％含むチャーである。ここで、揮発分の質量％は、チャーの総質量に対する質量％である。Ｎ２吸着法によってＢＥＴ比表面積を測定する装置は特に制限されず、汎用の装置であればよい。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、Ｎ２吸着法によって測定されたＢＥＴ比表面積に基づいて低揮発分チャーの自然発火性を判別することができるので、短時間で判別を行うことができる。また、ＢＥＴ比表面積の測定は汎用の装置で行えば良い。さらに、ＢＥＴ比表面積の測定に必要な試料は少量で良い。したがって、低揮発分チャーの自然発火性をより簡易かつ迅速に判別することが可能となる。
【００２５】
＜３．本実施形態の適用例＞
本実施形態によって自然発火性を有するものと判断された低揮発分チャーに関しては、ロータリーキルン等の製造設備において製造されてから焼結機等のチャー使用設備において消費されるまでの期間（ヤードや貯炭槽での保管期間）を出来る限り短期間とすることが望ましい。また。ヤードでの保管中に関しても、定期的にパイルの温度（特に、内部温度）を測定し、温度上昇の傾向が確認された際は散水などの必要処置を取ることが重要である。
【００２６】
＜４．第２の実施形態（石炭の自然発火性の判別方法）＞
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、同一銘柄の石炭のＢＥＴ比表面積をＮ２吸着法によって測定する工程と、ＢＥＴ比表面積と石炭の自然発火性との相関関係を特定し、相関関係に基づいて、石炭の自然発火性を判別するためのＢＥＴしきい値を設定する工程と、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値以上となる場合、石炭を第１の区分に分類し、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値未満となる場合、石炭を前記第１の区分よりも自然発火性が低い第２の区分に分類する工程と、を含む。
【００２７】
まず、同一銘柄の石炭のＢＥＴ比表面積をＮ２吸着法によって測定する。ここで対象となる石炭は、同一銘柄の石炭であれば特に制限されない。ただし、石炭化度が低い石炭は、自然発火性を有する可能性が高い。このため、対象となる石炭は、石炭化度が低い石炭（例えば、褐炭、亜瀝青炭、一般炭（高揮発瀝青炭）等）であることが好ましい。ここで、石炭の銘柄は、例えば、炭鉱毎に付与される。すなわち、石炭の銘柄は、例えば、当該石炭が採掘された炭鉱を示す。したがって、同一銘柄の石炭は、例えば、同じ炭鉱で採掘された石炭となる。これらの石炭は、同じ炭鉱から採掘されたものではあるが、異なるシーム（炭層）から採掘された可能性がある。異なるシームから採掘された石炭は、自然発火性が異なる可能性がある。第２の実施形態では、これらの石炭の自然発火性を判別することができる。Ｎ２吸着法によってＢＥＴ比表面積を測定する装置は特に制限されず、汎用の装置であればよい。
【００２８】
ついで、ＢＥＴ比表面積と石炭の自然発火性との相関関係を特定する。例えば、ＢＥＴ比表面積と、石炭の発火開始時点との相関関係を特定する。石炭の発火開始時点は、従来の評価試験装置を用いて特定可能である。詳細は実施例にて説明するが、従来の評価試験装置を用いて試料を昇温させる。そして、試料の温度が２３０〜２５０℃に到達したか、または測定時間が２９００分となった場合に、測定を終了する。そして、試料の温度が２３０〜２５０℃に到達した場合に、試料、すなわち石炭が自然発火性を有すると判定する。そして、測定の結果得られた昇温カーブの測定開始時点および測定終了時点における接線の交点を発火開始時点とする。詳細は実施例にて説明するが、ＢＥＴ比表面積が大きいほど、測定開始時点から発火開始時点までの時間が短くなる。
【００２９】
そして、当該相関関係に基づいて、石炭の自然発火性を判別するためのＢＥＴしきい値を設定する。例えば、測定開始時点から発火開始時点までの時間が所定時間（この所定時間は石炭に求められる貯蔵性能などに応じて調整されれば良い）となる際のＢＥＴ比表面積をＢＥＴしきい値とする。
【００３０】
そして、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値以上となる場合、石炭を第１の区分に分類し、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値未満となる場合、石炭を前記第１の区分よりも自然発火性が低い第２の区分に分類する。したがって、第１の区分に属する石炭は、第２の区分に属する石炭よりも自然発火性が高いと言える。ＢＥＴしきい値を設定するための処理では、従来の評価試験装置を使用した試験を行う必要があるので、ある程度時間がかかる（それでも、石炭はチャーよりも早く発火する傾向があるので、チャーほどは時間がかからないことが多い）。しかし、一旦ＢＥＴしきい値を設定してしまえば、その後はＢＥＴしきい値に基づいて石炭の自然発火性を判別することができる。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、Ｎ２吸着法によって測定されたＢＥＴ比表面積に基づいて石炭の自然発火性を判別することができるので、短時間で判別を行うことができる。また、ＢＥＴ比表面積の測定は汎用の装置で行えば良い。さらに、ＢＥＴ比表面積の測定に必要な試料は少量で良い。したがって、石炭の自然発火性をより簡易かつ迅速に判別することが可能となる。
【００３２】
＜５．本実施形態の適用例＞
本実施形態によって自然発火性が特に高いと判断された石炭（第１の区分に属する石炭）に関しては、消費されるまでの期間（ヤードや貯炭槽での保管期間）を出来る限り短期間とすることが望ましい。また。ヤードでの保管中に関しても、定期的にパイルの温度（特に、内部温度）を測定し、温度上昇の傾向が確認された際は散水などの必要処置を取ることが重要である。
【実施例】
【００３３】
＜１．実施例１（第１の実施形態に対応する実施例＞
＜１−１．石炭の準備＞
本発明者は、本発明の第１の実施形態による効果を確認するために、以下に説明する実験を行った。まず、チャーの原料となる石炭として、表１に示す石炭Ａ、Ｂを準備した。工業分析値はＪＩＳ  Ｍ８８１２に準じて測定された値であり、元素分析値はＪＩＳ  Ｍ８８１９およびＪＩＳ  Ｍ８８１３に準じて測定された値である。なお、何れの値も乾燥時の質量％であり、石炭の総質量に対する質量％である。
【００３４】
【表１】
0006988622.tif 000002
【００３５】
＜１−２．チャーの作製＞
つぎに、石炭Ａ、Ｂをロータリーキルン、またはバッチ式の乾留炉で乾留することで、チャーを作製した。ここで、乾留を行う設備の種類および乾留時の温度条件を任意に変更しながら石炭Ａ、Ｂを乾留することで、複数種類のチャーを作製した。ついで、表１と同様の工業分析および元素分析を行うことで各チャーの組成（具体的には、揮発分等）を測定した。ついで、揮発分の質量％が１０質量％以下となるチャーを任意にピックアップし、これらのチャーを測定対象のチャーとした。表２に測定対象のチャーの物性値を示す。各物性値の測定方法は表１と同様である。
【００３６】
【表２】
0006988622.tif 000003
【００３７】
＜１−３．従来の評価試験装置を用いた自然発火性の評価＞
次に、従来の評価試験装置（島津製作所社製ＳＩＴ−２）を用いて、チャーＡ−１〜Ｂ−８の自然発火性を評価した。試験条件は以下の通りである。
・測定開始温度：１３０℃
・測定終了条件：試料の温度が２３０〜２５０℃に到達したか、または測定時間が２９００分となった場合に、測定を終了した。
・雰囲気ガス：昇温時（常温→１３０℃）／窒素、測定時／空気
・試料粒度：１ｍｍ以上１．７ｍｍ未満
・試料の質量：１〜２ｇ
・発火開始時点：測定の結果得られた昇温カーブの測定開始時点および測定終了時点における接線の交点を発火開始時点と定義した。
【００３８】
ここで、試料の温度が２３０〜２５０℃に到達した場合に、試料が自然発火性を有すると判別することとした。また、試料粒度は、目開きの異なる篩にて測定された値である。すなわち、試料を目開きがＸｍｍとなる篩にかけ、篩に残った試料の粒度をＸｍｍ以上とし、篩から落下した試料の粒度をＸｍｍ未満とした。測定開始時点は、試料の温度が１３０℃に到達した時点であり、測定終了時点は、測定終了条件が満たされた時点である。発火開始時点は、試料が自然発火性を有する場合に測定した。
【００３９】
具体的には、以下の試験を行った。まず、試料を評価試験装置にセットし、窒素雰囲気下で試料の温度が１３０℃となるまで試料を加熱した。試料の温度が１３０℃となった時点を測定開始時点とし、試料の加熱を終了した。その後、試料の温度の時間変化を測定した。測定時の雰囲気は空気とした。試料の温度が２３０〜２５０℃に到達するか、または測定開始時点からの経過時間が２９００分に到達した場合に、測定を終了した。測定を終了した時点を測定終了時点とした。そして、試料の温度が２３０〜２５０℃に到達した場合には、試料が自然発火性を有すると判別し、試料の温度が２３０〜２５０℃に到達せずに２９００分経過した場合には、試料が自然発火性を有しないと判別した。試料が自然発火性を有する場合、測定の結果得られた昇温カーブの測定開始時点および測定終了時点における接線の交点を発火開始時点と定義した。図１は、測定の結果得られた昇温カーブを示す。図１から明らかな通り、チャーＡ−２、Ｂ−４〜Ｂ−６は自然発火性を有していた。ただし、これらのチャーＡ−２、Ｂ−４〜Ｂ−６の温度が２３０〜２５０℃に到達するまでに、５００分以上の時間が掛かった。
【００４０】
＜１−４．Ｎ２吸着法によるＢＥＴ比表面積の評価＞
チャーの自然発火性とＮ２吸着法によるＢＥＴ比表面積との相関を確認するために、Ｎ２吸着法によりＢＥＴ比表面積を算出した。具体的には、市販の定容法吸着量測定装置（定容法比表面積測定装置）を用い、事前に前処理（真空排気しながら１５０℃にて４時間加熱）を行った試料（粒度０．２５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満）へ吸着ガスとしてＮ２を−１９６℃にて吸着させることにより、相対圧（吸着平衡圧と飽和蒸気圧の比）０．０２〜０．１（０．０１刻み）の範囲におけるＮ２の吸着量を測定した。ついで、上記で求めたガス吸着量と相対圧の関係と、ＢＥＴの式に基づいて、比表面積（ＢＥＴ比表面積）を算出した。ＢＥＴ比表面積の評価は、評価試験装置を用いた自然発火性の評価試験に比べて非常に短時間で行うことができた。
【００４１】
＜１−５．ＣＯ２吸着法によるＢＥＴ比表面積の評価＞
比較のために、ＣＯ２吸着法によりＢＥＴ比表面積を算出した。具体的には、市販の定容法吸着量測定装置（定容法比表面積測定装置）を用い、事前に前処理（真空排気しながら１５０℃にて４時間加熱）を行った炭材試料（粒度０．２５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満）へ吸着ガスとしてＣＯ２を０℃にて吸着させることにより、相対圧（吸着平衡圧と飽和蒸気圧の比）０．０１２〜０．０３（０．００２刻み）の範囲におけるＣＯ２の吸着量を測定した。ついで、上記で求めたガス吸着量と相対圧の関係と、ＢＥＴの式に基づいて、比表面積（ＢＥＴ比表面積）を算出した。
【００４２】
＜１−６．自然発火性とＢＥＴ比表面積との対比＞
表３に、自然発火性とＢＥＴ比表面積とを対比して示す。
【００４３】
【表３】
0006988622.tif 000004
【００４４】
チャーＡ−１〜Ｂ−６は、揮発分を５〜１０質量％含むので（表２参照）、所謂低揮発分チャーである。表３から明らかな通り、低揮発分チャーの自然発火性とＮ２吸着法によるＢＥＴ比表面積との間には高い相関があることが確認できた。すなわち、自然発火性を有する低揮発分チャーのＢＥＴ比表面積はいずれも８０ｍ２／ｇ以上となるが、自然発火性を有しない低揮発分チャーのＢＥＴ比表面積はいずれも８０ｍ２／ｇ未満となった。したがって、ＢＥＴ比表面積が８０ｍ２／ｇ以上となる場合、低揮発分チャーが自然発火性を有すると判別できることになる。
【００４５】
一方で、低揮発分チャーの自然発火性とＣＯ２吸着法によるＢＥＴ比表面積との間には何ら相関が見られなかった。したがって、ＢＥＴ比表面積の測定に使用するガスの種類は非常に重要であること、および、Ｎ２ガスを用いた場合に、自然発火性と相関のあるＢＥＴ比表面積を測定できることが確認できた。また、チャーＢ−７のＮ２吸着法によるＢＥＴ比表面積は８０ｍ２／ｇ以上となるが、チャーＢ−７は自然発火性を有しなかった。チャーＢ−７の揮発分は、１．９質量％と低揮発分チャーの揮発分よりもさらに少ないため、ＢＥＴ比表面積が大きくても発火しにくいと理解できる。
【００４６】
＜２．実施例２（第２の実施形態に対応する実施例）＞
＜２−１．石炭の準備＞
本発明者は、本発明の第２の実施形態による効果を確認するために、以下に説明する実験を行った。まず、対象となる石炭として、表４に示す石炭Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３を準備した。石炭Ａ１〜Ａ３および石炭Ｂ１〜Ｂ３はそれぞれがＡ炭鉱、Ｂ炭鉱の異なるシームから採掘された石炭である。つまり、石炭Ａ１〜Ａ３は同一銘柄の石炭であり、石炭Ｂ１〜Ｂ３は同一銘柄の石炭である。工業分析値はＪＩＳ  Ｍ８８１２に準じて測定された値であり、元素分析値はＪＩＳ  Ｍ８８１９およびＪＩＳ  Ｍ８８１３に準じて測定された値である。なお、何れの値も乾燥時の質量％であり、石炭の総質量に対する質量％である。
【００４７】
【表４】
0006988622.tif 000005
【００４８】
＜２−２．従来の評価試験装置を用いた自然発火性の評価＞
次に、従来の評価試験装置（島津製作所社製ＳＩＴ−２）を用いて、石炭Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３の自然発火性を評価した。試験条件は実施例１と同様であり、具体的には以下の通りである。
・測定開始温度：１３０℃
・測定終了条件：試料の温度が２３０〜２５０℃に到達したか、または測定時間が２９００分となった場合に、測定を終了した。
・雰囲気ガス：昇温時（常温→１３０℃）／窒素、測定時／空気
・試料粒度：１ｍｍ以上１．７ｍｍ未満
・試料の質量：１〜２ｇ
・発火開始時点：測定の結果得られた昇温カーブの測定開始時点および測定終了時点における接線の交点を発火開始時点と定義した。
【００４９】
ここで、試料の温度が２３０〜２５０℃に到達した場合に、試料が自然発火性を有すると判別することとした。また、試料粒度は、目開きの異なる篩にて測定された値である。測定開始時点は、試料の温度が１３０℃に到達した時点であり、測定終了時点は、測定終了条件が満たされた時点である。発火開始時点は、試料が自然発火性を有する場合に測定した。
【００５０】
具体的には、実施例１と同様に、以下の試験を行った。まず、試料を評価試験装置にセットし、窒素雰囲気下で試料の温度が１３０℃となるまで試料を加熱した。試料の温度が１３０℃となった時点を測定開始時点とし、試料の加熱を終了した。その後、試料の温度の時間変化を測定した。測定時の雰囲気は空気とした。試料の温度が２３０〜２５０℃に到達するか、または測定開始時点からの経過時間が２９００分に到達した場合に、測定を終了した。測定を終了した時点を測定終了時点とした。そして、試料の温度が２３０〜２５０℃に到達した場合には、試料が自然発火性を有すると判別し、試料の温度が２３０〜２５０℃に到達せずに２９００分経過した場合には、試料が自然発火性を有しないと判別した。試料が自然発火性を有する場合、測定の結果得られた昇温カーブの測定開始時点および測定終了時点における接線の交点を発火開始時点と定義した。
【００５１】
図２は、測定の結果得られた昇温カーブを示す。Ａ炭鉱から採掘された３種類の石炭の中で石炭Ａ１および石炭Ａ３は高い自然発火性を有していたが、石炭Ａ２の自然発火性はそれらよりも若干抑制されていた。またＢ炭鉱から採掘された３種類の石炭の中で石炭Ｂ１は高い自然発火性を有していたが石炭Ｂ２および石炭Ｂ３の自然発火性はそれよりもかなり抑制されていた。
【００５２】
＜２−３．Ｎ２吸着法によるＢＥＴ比表面積の評価＞
石炭の自然発火性とＮ２吸着法によるＢＥＴ比表面積との相関を確認するために、Ｎ２吸着法によりＢＥＴ比表面積を算出した。具体的には、市販の定容法吸着量測定装置（定容法比表面積測定装置）を用い、事前に前処理（真空排気しながら１５０℃にて４時間加熱）を行った試料（粒度０．２５ｍｍ以上０．５ｍｍ未満）へ吸着ガスとしてＮ２を−１９６℃にて吸着させることにより、相対圧（吸着平衡圧と飽和蒸気圧の比）０．０２〜０．１（０．０１刻み）の範囲におけるＮ２の吸着量を測定した。ついで、上記で求めたガス吸着量と相対圧の関係と、ＢＥＴの式に基づいて、比表面積（ＢＥＴ比表面積）を算出した。ＢＥＴ比表面積の評価は、評価試験装置を用いた自然発火性の評価試験に比べて非常に短時間で行うことができた。
【００５３】
＜２−４．ＣＯ２吸着法によるＢＥＴ比表面積の評価＞
比較のために、ＣＯ２吸着法によりＢＥＴ比表面積を算出した。具体的な処理は実施例１と同様である。
【００５４】
＜２−５．自然発火性とＢＥＴ比表面積との対比＞
表５に、自然発火性とＢＥＴ比表面積とを対比して示す。
【００５５】
【表５】
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【００５６】
表５から明らかな通り、石炭の自然発火性とＮ２吸着法によるＢＥＴ比表面積との間には高い相関があることが確認できた。すなわち同一炭鉱から採掘される石炭に関し、より大きな比表面積を有する石炭の自然発火性が更に高くなる傾向があった。石炭Ａ１〜Ａ３に関しては、ＢＥＴ比表面積＝１０．０ｍ２／ｇを境に自然発火性が大きく変化することが明らかとなった。したがって、石炭Ａ１〜Ａ３が属する銘柄では、ＢＥＴしきい値は１０．０ｍ２／ｇとしてもよい。そして、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値１０．０ｍ２／ｇ以上となる石炭Ａ１、Ａ３を第１の区分に分類し、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値１０ｍ２／ｇ未満となる石炭Ａ２を第２の区分に分類しても良い。石炭Ｂ１〜Ｂ３に関しては、ＢＥＴ比表面積＝４．０ｍ２／ｇを境に自然発火性が大きく変化することが明らかとなった。したがって、石炭Ｂ１〜Ｂ３が属する銘柄では、ＢＥＴしきい値は４．０ｍ２／ｇとしてもよい。そして、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値４．０ｍ２／ｇ以上となる石炭Ｂ１を第１の区分に分類し、ＢＥＴ比表面積がＢＥＴしきい値４．０ｍ２／ｇ未満となる石炭Ｂ２、Ｂ３を第２の区分に分類しても良い。
一方で、低揮発分チャーの自然発火性とＣＯ２吸着法によるＢＥＴ比表面積との間には何ら相関が見られなかった。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図１】
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【図２】
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