(57)【要約】      （修正有）【課題】成型効率が高く、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料を提供する。【解決手段】石炭を破砕する、第１工程と、得られた石炭を乾燥する乾燥工程と、乾燥した石炭を粉砕し、平均粒子径１０〜６０μｍの石炭粒子を得て、石炭粒子を成型し、第１成型体を得る第１成型工程と、第１成型体を破砕して第２破砕物を生成する第２破砕工程と、第２破砕物を再度成型して第２成型体を生成する第２成型工程とを有し、第１成型工程で、水平供給型の成型機が用いられる石炭成型燃料の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を破砕する第１破砕工程と、
前記第１破砕工程で破砕された石炭を乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程で乾燥された石炭を粉砕し、平均粒子径１０〜６０μｍの石炭粒子を得る粉砕工程と、
水分含有量が５〜２０ｗｔ％の前記石炭粒子を成型し、第１成型体を得る第１成型工程と、
前記第１成型体を破砕して第２破砕物を生成する第２破砕工程と、
前記第２破砕物を再度成型して、見掛密度１．２〜１．４ｇ/ｃｍ３の第２成型体を生成する第２成型工程と、
を有する石炭成型燃料の製造方法であって、
前記第１成型工程では、水平供給型の成型機が用いられること
を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の石炭成型燃料の製造方法であって、
前記粉砕工程で得られた前記石炭粒子の一部を、前記第１成型工程を経由せずに前記第２破砕工程へ供給し、
前記第２破砕工程では、前記第１成型体と、前記石炭粒子の一部を混合して破砕すること
を特徴とする、石炭成型燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭を粉砕後成型する石炭成型燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、低品位炭を油と混合してスラリーとし、このスラリーを加熱することにより石炭を脱水し、含水量を低下させた後に粉砕・成型して固体燃料を得る技術が開示されている。特許文献２には、バインダー等を用いずに石炭のみを原料として石炭粒子を成型して得られる石炭成型燃料とその製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１１５２９号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１５／０９８９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１にあっては、油と混合してスラリーを作成する必要があり、コストアップを招いていた。また成型後の固体燃料をハンドリングする際に一定以上の強度が求められるが、特許文献１では強度について記載されていない。特許文献２の石炭成型燃料については、コスト削減および製造効率の向上の観点からさらなる改善が求められていた。本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、以下の事項に関する。
【０００６】
１．石炭を破砕する第１破砕工程と、
前記第１破砕工程で破砕された石炭を乾燥する乾燥工程と、
前記乾燥工程で乾燥された石炭を粉砕し、平均粒子径１０〜６０μｍの石炭粒子を得る粉砕工程と、
水分含有量が５〜２０ｗｔ％の前記石炭粒子を成型し、第１成型体を得る第１成型工程と、
前記第１成型体を破砕して第２破砕物を生成する第２破砕工程と、
前記第２破砕物を再度成型して、見掛密度１．２〜１．４ｇ/ｃｍ３の第２成型体を生成する第２成型工程と、
を有する石炭成型燃料の製造方法であって、
前記第１成型工程では、水平供給型の成型機が用いられること
を特徴とする石炭成型燃料の製造方法。
【０００７】
２．上記１に記載の石炭成型燃料の製造方法であって、
前記粉砕工程で得られた前記石炭粒子の一部を、前記第１成型工程を経由せずに前記第２破砕工程へ供給し、
前記第２破砕工程では、前記第１成型体と、前記石炭粒子の一部を混合して破砕すること
を特徴とする、石炭成型燃料の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、低コストで所望の強度を有する石炭成型燃料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１における石炭成型燃料の製造工程を示す図である。
【図２】実施形態２における石炭成型燃料の製造工程を示す図である。
【図３】成型工程で好適に用いることのできるコンパクターの模式図である。
【図４】成型工程で好適に用いることのできるブリケットマシンの模式図である。
【図５】実施例および参考例において、石炭の自然発熱指数を求めるのに使用した試験装置の構成を示す図である。
【図６】実施例１の第２破砕物と、参考例１の第２破砕物の積算篩通過率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施形態１］
図１に、本発明の実施形態１として、石炭成型燃料の製造工程の一例を示す。実施形態１における製造工程は、第１破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０、第１成型工程４０、第２破砕工程５０、および第２成型工程６０を有し、第１成型工程４０において水平供給型の成型機（一例としてコンパクター４００）を用いる。図１に示すように、第２成型工程６０の後にさらに篩工程７０を有してもよい。なお、以下の説明では、コンパクター４００を用いる場合を記載するが、第１成型工程で用いられる水平供給型の成型機はこれに限定されない。
【００１１】
実施形態１の石炭成型燃料の製造方法は、以下のとおりである。原料となる石炭１を第１破砕工程１０により破砕して第１破砕物２を得た後、乾燥工程２０により乾燥させ、乾燥させた石炭３を粉砕工程３０により粉砕して石炭粒子４を得る。続いて、この石炭粒子４を第１成型工程４０においてコンパクター４００により成型することにより第１成型体５を得る。さらに、第１成型体５を第２破砕工程５０により破砕して第２破砕物６を得、これを第２成型工程６０により成型して第２成型体７を得る。さらに篩工程７０を経て、粒径の小さい微粉炭を除いた成型体１００を得てもよい。第２成型体７または成型体１００を石炭成型燃料とすることができる。
【００１２】
原料となる石炭１は、好ましくは褐炭および／または亜瀝青炭であり、より好ましくは水分２５ｗｔ％以上の褐炭または亜瀝青炭であり、さらに好ましくは水分３０ｗｔ％以上の褐炭である。原料として用いられるものは石炭１のみであり、バインダーや添加物等は使用されない。バインダー等の添加物の使用はコストアップ要因となるが、本発明の石炭成型燃料はバインダーを添加せず石炭のみを用いるため、低コストで所望の強度を得ることができる。破砕工程１０ではこの石炭１をジョークラッシャーまたはハンマークラッシャーで破砕して第１破砕物２を得、乾燥工程２０に移行する。第１破砕工程１０では、後の粉砕工程３０で用いるボールミル等に投入できる大きさまでに石炭１が破砕されればよく、特に限定はされないが、破砕済みの石炭２の最大粒子径が、好ましくは７０ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下、さらに好ましくは２０ｍｍ以下であり、平均粒子径が１ｍｍ〜２０ｍｍ程度であることが好ましい。なお、石炭の水分量は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８２０−２０００（石炭類及びコークス類−ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて計測できる。また、破砕された石炭（第１破砕物２）の平均粒子径は、ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１−２００４「５．粒度試験方法」に基づき測定し、各篩目開きの通過篩質量百分率を求め、通過篩質量百分率が５０％となる粒子径とする。
【００１３】
乾燥工程２０では第１破砕物２を好ましくは間接乾燥機により乾燥させ、乾燥済みの石炭３を得て粉砕工程３０に移行する。間接乾燥機としては例えばスチームチューブドライヤを用いてもよい。固体燃料の製造では大量処理が要求されるため、伝熱面積が大きく大量に乾燥処理可能なスチームチューブドライヤを用いることが好適である。
【００１４】
粉砕工程３０では粉砕機により乾燥済みの石炭３の粉砕が行われ、石炭粒子４を得て第１成型工程４０に移行する。粉砕機は乾式粉砕または乾燥粉砕方式であり、例えば微粉砕が可能で大量処理に適したボールミル、ローラーミルが用いられる。乾燥機同様に固体燃料の製造では大量処理が要求されるため、大量処理に適した粉砕機が好適である。この粉砕工程３０において、石炭粒子４の平均粒子径を好ましくは１０〜６０μｍ、より好ましくは１０〜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜３０μｍとする。本明細書において、粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子４の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって得られる粒度分布のメディアン径とする。平均径１０μｍ未満に粉砕するには大きな粉砕動力が必要であり、工業プロセスでの製造が困難であることからボールミル粉砕後の平均径は１０μｍ以上が好ましい。なお、本明細書において、「石炭粒子」と記載したときは、粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子４（後述する実施形態２においては、石炭粒子４−１および４−２）を意味するものとする。
【００１５】
この粉砕工程３０において石炭粒子４の平均粒子径を上記の範囲とすることにより、成型工程４０において微細な石炭粒子４を成型する際に成型の金型（ロールポケット）への充填率が増大し、後述の第２成型体７または成型体１００の密度を向上させて所望の強度を得ることができる。
【００１６】
なお、ボールミル、ローラーミルは粉砕と同時に乾燥をも行えるため、粉砕工程３０においてもボールミル、ローラーミルによる乾燥を行ってもよいが、ボールミル、ローラーミルでの乾燥能力では不十分であるため、粉砕工程３０の前に乾燥工程２０を設けて必要な乾燥能力を確保するのが好ましい。
【００１７】
第１成型工程４０では成型機としてコンパクター４００を用いて石炭粒子４を成型し、第１成型体５を得る。コンパクター４００は、原料を成型する成型手段と、成型手段に原料を供給する供給手段とを有する。コンパクター４００としては、原料を水平方向に供給する水平供給方式が好ましく、水平供給方式のローラーコンパクターがより好ましい。図３に、第１成型工程４０において好適に用いることのできるローラーコンパクターの模式図の一例を示す。図３に示すコンパクター４００は、水平供給方式であり、成型手段である一対のロール４１と、一対のロール４１の間に原料である石炭粒子４を供給する供給手段４２と、を有する。２つのロールは上下に配置され、供給手段４２は、原料の供給口（ホッパ等）４３と石炭粒子４を水平方向に送るスクリューフィーダ等を有している。一対のロール４１は、それぞれ適宜の駆動手段で駆動される回転軸を有している。回転軸は、水平方向に延び、かつ、水平方向に間隔をあけて互いに平行に配置されている。また、一対のロール４１は隙間をあけて配置されている。水平方向からロール４１のロール間の隙間に供給された石炭粒子４をロール４１の回転駆動によって加圧しながら水平方向へ送ることで石炭粒子４の加圧により形成された板状の第１成型体５が得られる。第１成型工程４０において水平供給方式のコンパクター４００を用いることで、微細な石炭粒子４がこぼれにくく、ロールの隙間に石炭粒子４を効率的に供給することができ、成型効率が向上する。
【００１８】
垂直給排方式の成型機では、上方から供給される粉体をロールで加圧した後下方に排出するため、ロールに噛み込まれた空気が上方に逃げて粉体の供給が不連続となり、成型効率が低下するおそれがある。これに対し水平給排方式の成型機ではロールに噛み込まれた空気はロール上方に逃げるのみであり粉体側に逆流することがない。したがって第１成型工程４０では水平給排方式のするコンパクターを用いることで、垂直供給方式の成型機に比べて成型効率を高めることができる。
【００１９】
一対のロール４１間の隙間（クリアランス）は、広すぎると、ロール４１間からの石炭粒子４の漏れや圧力分散が発生しやすくなり、得られる第１成型体５の密度および強度の低下、並びに収率低下につながる。よって、ロール４１間の隙間は３ｍｍ以下であることが好ましい。ロール４１間の隙間を３ｍｍ以下とすることで、十分な強度が確保された板状の成型体を得ることができる。コンパクター４００のロール４１間の線圧は、特に限定されないが、０．５〜３ｔ／ｃｍであるのが好ましい。
【００２０】
また、一対のロール４１のうち少なくとも一方のロール４１の表面には、凹凸が形成されていることが好ましい。これにより、ロール４１間に供給された石炭粒子４がロール４１の表面から滑り落ちるのが抑制され、石炭粒子４をロール４１間に良好に保持することができる。また、凹凸を形成することにより、凹部内にも石炭粒子４が充填されるため、単位時間当たりの処理量を多くすることができる。なお、ロール４１の表面に凹凸を有する場合、得られる第１成型体５の表面形状は、ロール４１の表面の凹凸が転写される。
【００２１】
ロール４１の表面に形成される凹凸の形態は特に限定されず、例えば、ロールポケット（凹部）、溝およびこれらの組み合わせであってよい。
【００２２】
第１成型体５のサイズは縦横高さの最大長が５〜４０ｍｍであるのが好ましい。また第１成型体５の見掛密度は１．００ｇ／ｃｍ３〜１．２５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。見掛密度はＪＩＳ  Ｚ  ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づき測定できる。また第１成型体５の水分は５〜２０ｗｔ％、好ましくは８〜１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０〜１７ｗｔ％である。この水分は石炭粒子４の水分に由来するものである。
【００２３】
石炭粒子４由来の水分は第１成型工程４０において結合材の役割を果たすため、第１成型体５の水分を上記の範囲に調整することにより、別途結合材やバインダー等を添加することなく効率的な成型が可能となる。なお、第１成型工程４０に用いる石炭粒子４の水分含有量が、５〜２０ｗｔ％であることが好ましく、８〜１８ｗｔ％であることがより好ましく、１０〜１７ｗｔ％であることがさらに好ましい。また、第１成型体５の圧壊強度（ＪＩＳ  Ｚ  ８８４１−１９９３の「３．１  圧壊強度試験方法」に基づき測定できる）。
【００２４】
石炭粒子４の粒子径が１０〜６０μｍと微細であるため、第１成型工程におけるコンパクター４００のロールポケットまたは溝への充填率が増加する。これにより第１成型体５の密度が向上し、第１成型体５の強度アップに寄与する。また、石炭１に含まれる水分を結合材として活用し、石炭粒子４の水分含有量を好ましくは５〜２０ｗｔ％にすると第１成型体５の圧壊強度が極大となる領域に調整することができる。
【００２５】
続いて、第２破砕工程５０では、破砕機により第１成型体５を破砕し、第２破砕物６を得て第２成型工程６０に移行する。なお、第１成型工程４０により、第１成型体５とともに加圧されずにロール間から漏れた石炭粒子４も得られるが、第２破砕工程５０では、この第１成型体と漏れた石炭粒子４との混合物を破砕してもよい。破砕機は第１破砕工程１０で用いたものと同様であってもよい。第２破砕物６は、平均径が好ましくは０．１〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．１５〜０．９ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。また、第２破砕物６の最大粒子径は、後述の第２成型体７の粒子径の縦横２辺の短いほうの長さ以下であることが好ましい。第２破砕物６が前記平均径の範囲および最大粒子径の範囲になるように第２破砕工程５０を調整することで、第２成型体７の成型時に、ブリケットマシン等の成型機におけるロールポケットへの充填率を向上させことができる。
【００２６】
第２成型工程６０では、成型機により第２破砕物６を成型して第２成型体７を得る。成型機は、原料を加圧成型する成型手段と、成型手段へ原料を供給する供給手段とを有する。第２成型工程６０で用いる成型機としては、例えばブリケットマシンまたはコンパクターを用いることが好ましく、ブリケットマシンを用いることがより好ましい。第２成型工程６０において、ブリケットマシンを用いることにより経済性に優れる。また、第２成型工程６０で用いる成型機は垂直供給方式であっても水平供給方式であってもよく、垂直供給方式であるのが好ましい。なお、第１成型工程４０で用いる成型機と第２成型工程６０で使用する成型機の、種類およびロールポケット等のサイズは、同一であっても異なっていてもよい。
【００２７】
図４に、第２成型工程６０において好適に用いることのできるブリケットマシン６００の模式図を示す。図４に示すブリケットマシン６００は、垂直供給方式であり、成型手段である一対のロール６１と、一対のロール６１の上方に配置されて、一対のロール６１の間に原料である第２破砕物６を供給する供給手段６２と、を有する。供給手段６２は、第２破砕物６が供給されるホッパおよびホッパ内の第２破砕物６を下方へ送るスクリューフィーダ等を有している。一対のロール６１は、それぞれ適宜の駆動手段で駆動される回転軸を有している。回転軸は、水平方向に延び、かつ、水平方向に間隔をあけて互いに平行に配置されている。また、一対のロール６１は隙間をあけて配置されている。ロール６１の上方からこの隙間に供給された第２破砕物６を、ロール６１の回転駆動によって加圧しながら下方へ送ることで、第２破砕物６の加圧により形成された板状の第２成型体７が得られる。
【００２８】
ブリケットマシン６００の一対のロール６１は、上述の第１成型工程４０におけるコンパクター４００中のロール４１と同様であってよく、ロールポケットおよび／または溝により凹凸が形成されているのが好ましい。ブリケットマシン６００のロール６１間の線圧は、特に限定されないが、５〜１０ｔ／ｃｍであるのが好ましい。
【００２９】
第２成型体７の粒子径は５〜４０ｍｍであるのが好ましい。また第２成型体７の見掛密度は１．２〜１．４ｇ／ｃｍ３であるのが好ましい。第２成型体７の水分含有量は好ましくは５〜２０ｗｔ％、より好ましくは８〜１８ｗｔ％、さらに好ましくは１０〜１７ｗｔ％である。
【００３０】
上記のとおり、本実施形態では、一度成型した第１成型体５を第２破砕工程５０で再度破砕し、改めて第２成型工程６０において成型する。第１成型体５は第１成型工程４０によって既にある程度密度が高められた状態であり、第２破砕物６も同程度の密度を有する。したがって、第１成型体破砕物６を再度成型することで、第１成型体５よりもさらに密度を向上させた第２成型体７を得ることが可能となる。
【００３１】
また、粉砕された石炭粒子４の平均粒子径は１０〜６０μｍであり、そのままでは成型機内での流動性が悪く、成型しづらい場合もある。一方、一度成型した第１成型体５の破砕物６であれば、第１成型工程４０によりある程度密度が高められているため成型機内での流動性が向上しており、第２成型工程６０における成型がスムーズに行われる。これにより、第１成型体５よりもさらに密度の高い第２成型体７が得られることとなり、この第２成型体７を石炭成型燃料とすることによって、貯蔵・運搬時の粉化が低減され、ハンドリング性を向上させた石炭成型燃料を得ることができる。
【００３２】
なお、上述のとおり本実施形態ではバインダーを用いていない。石炭粒子４の粒子径と水分、及び第２成型体の密度を上記の範囲に規定することにより、別途バインダーを添加することなく、低コストで第２成型体の強度を所望の値とすることができるものである。また、本実施形態の製造方法においては、粉砕した後に成型することで比表面積も低下し、貯蔵時の発火を低減することができる。さらに、第２成型体を得るまでの製造プロセスでは全て公知の機械・装置を用いており、また熱水等も必要としないため、コスト低減を図ることができる。
【００３３】
［実施形態２］
図２に、実施形態２の石炭成型燃料の製造工程の一例を示す。実施形態２においては、実施形態１の製造工程に加え、粉砕工程３０で得られた石炭粒子４の一部（石炭粒子４−２）を、第１成型工程４０を経由せずに第２破砕工程５０へ供給するバイパス経路（以下、単に「バイパス経路」とも記載する）を有する。
【００３４】
実施形態２の石炭成型燃料の製造方法は、まず、実施形態１と同様に、第１破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０を行う。粉砕工程３０で得られた石炭粒子のうち、一部の石炭粒子４−１は第１成型工程４０にて成型されて第１成型体５となり、別の一部の石炭粒子４−２は、第１成型工程４０を経ずに石炭粒子の形状のまま第２破砕工程５０に供給される。第２破砕工程５０においては、第１成型体５と石炭粒子４−２との混合物を破砕して第２破砕物６を得、これを第２成型工程６０により成型して第２成型体７を得る。さらに篩工程７０を経て、粒径の小さい微粉炭を除いた成型体１００を得てもよい。第２成型体７または成型体１００を石炭成型燃料とすることができる。
【００３５】
実施形態２の第２破砕工程５０では、石炭粒子４−１から第１成型工程により成型された第１成型体５と、第１成型工程４０を経ない石炭粒子４−２との混合物が破砕される。第１成型体５には、第１成型工程４０において、コンパクター４００で加圧されずにロール間から漏れた石炭粒子４−１が含まれていてもよい。第２破砕工程５０における、第１成型体５（ロール間から漏れた石炭粒子４−１も含む）と、バイパス経路による石炭粒子４−２との混合比は特に限定されないが、９０：１０〜６０：４０（重量比）が好ましく、９０：１０〜７０：３０（重量比）がより好ましい。混合比が該範囲内にあると第２破砕物６の平均粒子径が第１の実施形態と同様の好適範囲（平均径が好ましくは０．１〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．１５〜０．９ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．８ｍｍ）に調整しやすい。この第２破砕物６を用いることにより、実施形態２の第２成型工程６０は、実施形態１の第２成型工程と同等の動力で行うことができ、かつ、十分な品質の第２成型体７を得ることができる。
【００３６】
本願発明者らの詳細な検討により、実施形態２（バイパス経路を有する形態）とバイパス経路を有さない形態とを比べると、実施形態２で第２破砕工程５０の装置条件を調整することで（例えば、破砕機の回転数等を小さくする）、バイパス経路を有さない形態と同程度の平均粒径の第２破砕物６が得られることがわかった。よって、バイパス経路を有することにより、第２破砕工程５０における破砕機の動力を軽減できる。さらに、バイパス経路を有することにより石炭粒子の一部は第１成型工程４０を経由しないことから、第１成型工程４０におけるコンパクター４００の動力を軽減したりコンパクター４００のサイズを小さくしたりすることができる。したがって、バイパス経路を有することにより、製造工程におけるエネルギーおよびコストの低減が可能となる。
【００３７】
実施形態２の第２破砕工程５０は、実施形態１の第２破砕工程と同様の破砕機を用いて行うことができる。第２破砕物６は、平均径が好ましくは０．１〜１．０ｍｍ、より好ましくは０．１５〜０．９ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。また、第２破砕物６の最大粒子径は、第２成型体７の粒子径の縦横２辺の短いほうの長さ以下であることが好ましい。第２破砕物６が前記平均径の範囲および最大粒子径の範囲になるように第２破砕工程５０を調整することで、第２成型体７の成型時に、ブリケットマシン等の成型機におけるロールポケットへの充填率を向上させることができる。実施形態２の第２成型工程６０は、実施形態１の第２成型工程６０と同様に行うことで第２成型体７を得ることができる。
【００３８】
石炭成型燃料の製造方法の一態様として、実施形態１または実施形態２の第２成型工程６０の後に、篩工程７０を設けて、粒径の小さい石炭粒子を除いてもよい。篩により微粉が除去されるとともに、第２成型体７同士が篩上で接触することにより、強度の弱い部分が研磨されて高強度な部分が残存する。これにより第２成型体７の強度が向上する。
【００３９】
＜温度調整＞
なお、実施形態１および実施形態２の第２成型工程６０に供給される石炭６を所定の温度に調整してもよい。所定の温度とは５０〜１００℃であり、石炭６を常温で第２成型工程へ供給するのに比べ、第２成型体７の品質（見掛密度向上や浸漬水分低下）が改善する。品質改善の原理は明らかになっていないが、原料の軟化による充填性の向上や原料の活性化エネルギーの低下などが要因と推察される。
【００４０】
温度調整方法においては、第２成型工程６０に供給される石炭６が前記所定の温度になっていればよく、粉砕工程３０から第２破砕工程５０の間の各装置および各装置を結ぶ搬送装置を装置外周から直接温度調整してもよい。また、搬送装置を空気輸送方式として作動用ガスの温度および流量を調整して石炭温度を調整してもよい。また、粉砕工程３０の作動用ガスの温度及び流量を調整して石炭６の温度を調整してもよい。
【００４１】
空気輸送方式を用いる場合は、粉塵爆発リスク・発火リスク低減を目的として燃焼排ガス等Ｏ２濃度が１０％以下の作動用ガスを用いてもよい。また、前記温度調整により石炭６の全水分が低下して成形時の好ましい水分範囲から外れることが懸念される場合は、それを見越して乾燥工程２０から排出される石炭３の水分を高めにしてもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４３】
以下の例における、原料および製品の評価方法は下記のとおりである。
【００４４】
＜評価方法＞
＜ＨＧＩ（ハードグローブ指数）＞
ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１  の「７．  粉砕性試験方法（ハードグローブ法）」に基づき測定した。
【００４５】
＜嵩密度＞
かさ密度は、容積が既知である２−５Ｌ程度の容器に試料をすり切り充填し、充填した試料の質量および容器の容積から式（１）にて算出した。なお、粗充填と密充填では容器に投入する方法が異なる。粗充填は、容器に投入する際、極力試料を圧密させないように充填し、密充填は、容器をタッピングしながら充填した。タッピングの回数は１０回とした。
かさ密度＝充填した試料の質量÷容器の容積      式（１）
【００４６】
＜圧壊強度＞
ＪＩＳ  Ｚ  ８８４１−１９９３の「３．１  圧壊強度試験方法」に基づき測定した。
【００４７】
＜見掛密度＞
ＪＩＳ  Ｚ  ８８０７の「８．液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に基づき測定した。
【００４８】
＜粉化特性＞
粉化特性は、試料がバルク輸送時に受ける衝撃力を模擬した以下の手順にて実施した。試料１ｋｇを強固な土嚢袋に梱包後、該試料の入った土嚢袋を高さ８．６ｍの位置から２０回落下させ、ＪＩＳ  Ｚ８８４１−１９９３（造粒物の強度試験方法）の「３．２  回転強度試験方法」に記載の回転強度試験機にて８００回転処理を行った。処理後の試料を目開きが２ｍｍの篩で篩い分け、下記式（２）にて粉化後−２ｍｍの割合（目開きが２ｍｍの篩を通過した試料の質量割合）を求めて得た値を粉化特性の評価に利用した。なお、式（２）中、「処理後のサンプルの−２ｍｍの質量」とは目開きが２ｍｍの篩を通過した、処理後のサンプルの質量のことである。
【００４９】
【数１】
2018168230.tif 000002
【００５０】
通常、石炭をバルクハンドリングする際、２ｍｍ篩通過積算率が３０％を超える石炭は、ハンドリングトラブル（付着、閉塞）を起こす恐れがある。したがって、本例における成型体（あるいは整粒体）に要求される粉化特性についてもこの基準に従って、上記式（２）で求められる値が３０％以下であれば問題ないと判断した。
【００５１】
＜自然発熱指数＞
成型体のバルク輸送時の形態（水分、粒度）における自然発熱リスクを以下の手順にて評価した。成型体１ｋｇを強固な土嚢袋に梱包後、成型体の入った土嚢袋を高さ８．６ｍの位置から２０回落下させ、ＪＩＳ  Ｚ８８４１−１９９３（造粒物の強度試験方法）の「３．２  回転強度試験方法」に記載の回転強度試験機にて８００回転処理を行い、処理物１ｋｇを全量回収しプラスチックバッグに梱包後、処理物の全水分が２３重量％になるように加水した。加水後、プラスチックバッグで２日間、常温（約２５℃）にて密閉養生（加水養生）した。
【００５２】
その後、図５に示す構成を有する試験装置の恒温層に加水養生後のサンプル１ｋｇを投入した。試験装置は、恒温槽と、恒温槽内に配置された反応器とを備え、試料は反応器内に投入される。反応器には、窒素ボンベおよび空気ボンベが接続されたガス供給管が連結されている。ガス供給管を介して供給されるガスは三方コックにより切り替えることができる。また、ガス供給管には流量計が設けられ、ガス供給管を流れるガスの流量が測定可能である。反応器内には温度計が設置されている。さらに、反応器には、ガス濃度計が設置されたガスサンプリング管が連結されている。
【００５３】
反応器内への試料の投入後、窒素雰囲気下で恒温槽を８０℃に昇温した。８０℃に昇温した後、ガスを空気に切り替え、所定時間（３００分）反応後のガス濃度（Ｏ２濃度、ＣＯ２濃度、ＣＯ濃度）を測定し、下記式（３）により酸素吸着・酸化反応により発生する熱量相当の自然発熱性指数ＳＣＩ（Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ）を算出した。
【００５４】
ＳＣＩ＝Ｏ２吸着熱＋ＣＯ２生成熱＋ＣＯ生成熱      式（３）
【００５５】
ＳＣＩの許容値（判断基準）は、通常取り扱っている一般炭の中で、特に自然発熱リスクが高い亜瀝青炭のＳＣＩ測定値（１２）を超えないものを問題ないと判断した。
【００５６】
＜浸漬水分＞
成型体を水中に浸漬し、浸漬開始から７日間経過した時点で成型体を回収し、表面に付着した水分をウエス等の布で除去した後、ＪＩＳ  Ｍ  ８８２０−２０００  （石炭類及びコークス類−ロットの全水分測定方法）に記載の石炭類の全水分測定方法にて計測して得た全水分を浸漬水分とした。
【００５７】
成型体はバルク輸送（船積み、トラック輸送）などを想定しているため、圧壊強度が高く、見掛密度が高いものほど輸送時の耐久性が高く、良好な品質といえる。また、粉化後−２ｍｍの割合が低く、自然発熱指数が低く、浸漬水分が低いほど、良好な品質といえる。
【００５８】
＜参考例１＞
参考例１における石炭成型燃料の製造方法は、図１に対応し、第１破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０、第１成型工程４０、第２破砕工程５０、第２成型工程６０、篩工程７０を経て得られた成型体１００を石炭成型燃料とするものである。ただし、第１成型工程における成型機は垂直供給方式のブリケットマシンを用いた。
【００５９】
原料はインドネシアの褐炭であるＢ炭を用いた。Ｂ炭の性状を表１に示す。表１中、ＡＲは到着ベース、ＡＤは気乾ベース、ＤＢは無水ベースを示す（ＪＩＳ  Ｍ８８１０）。また、表１には、工業分析値（気乾ベース）に基づき算出された燃料比、高位発熱量および元素分析の結果をそれぞれ示す。なお表１における工業分析値、元素分析値はＪＩＳ  Ｍ８８１２、８８１３、８８１４に基づく。表１中、ＧＡＲ、ＧＡＤ、ＤＡＦは、それぞれ到着ベース高位発熱量、気乾ベース高位発熱量、無水無灰ベース高位発熱量を示す（ＪＩＳ  Ｍ８８１０）。
【００６０】
【表１】
2018168230.tif 000003
【００６１】
破砕工程１０ではハンマークラッシャーを用い平均粒径１０ｍｍ以下に破砕した。次いで、乾燥工程２０ではスチームチューブドライヤを用い全水分が１２．７重量％になるように乾燥した。続く粉砕工程３０ではローラーミルを用い、平均粒子径２４μｍの石炭粒子４を得た。なお、第１破砕工程１０により破砕された石炭の平均粒子径はＪＩＳ  Ｍ  ８８０１−２００４「５．粒度試験方法」に基づき測定し、各篩目開きの通過篩質量百分率を求め、通過篩質量百分率が５０％となる粒子径を平均粒子径とした。粉砕工程３０により粉砕された石炭粒子４の平均粒子径はレーザー回折・散乱法によって得られる粒度分布のメディアン径とした。
【００６２】
第１成型工程４０は、図４に示した垂直供給方式のブリケットマシンを用い、見掛密度１．０ｇ／ｃｍ３の第１成型体を得た。第１成型工程に用いたブリケットマシンは、一対のロール６１を有しており、そのうち一方のロール６１のみにロールポケットが形成され、もう一方のロール６１は、凹凸のない平坦な外周面を有していた。
【００６３】
第１成型工程４０によって、板状の第１成型体５が得られた。また、第１成型工程で得られた第１成型体５を篩目３．３５ｍｍで処理したところ、ブリケットマシンに供給した石炭粒子４の全重量に対する、篩上の第１成型体５の重量割合が５２．５％であった。
【００６４】
続いて、第２破砕工程５０ではハンマークラッシャーを用いて、ハンマー回転数７５０ｒｐｍで第１成型体５の破砕を行い、平均粒子径０．１２ｍｍ、かさ密度０．５８ｇ／ｃｍ３の第２破砕物６を得た。参考例１における第２破砕物６の粒度分布を図６に示す。
【００６５】
得られた第２破砕物６を第２成型工程６０においてブリケットマシンで成型した。ブリケットマシンは第１成型工程４０で用いたブリケットマシンと同様のものを用いた。第１成型工程４０と同様、２つのロール６１の隙間は１ｍｍとし、ロール線圧を７ｔ／ｃｍになるよう、ロールおよびスクリューの回転数を調整した。得られた板状の第２成型体７を篩工程７０で処理し、篩上を成型体１００とした。篩工程７０は目開き３．３５ｍｍの篩を用いた。篩工程７０で得られた成型体１００の収率は８９．９％であった。成型体１００の品質評価結果を表２に示す。成型体１００の品質は良好であった。
【００６６】
【表２】
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【００６７】
＜実施例１＞
実施例１は図２に記載の製造方法に対応し、まず、破砕工程１０、乾燥工程２０、粉砕工程３０で得られた石炭粒子を４−１と４−２に分けた。続いて、石炭粒子４−１は第１成型工程４０により第１成型体５とし、第１成型体５と石炭粒子４−２とを混合して第２破砕工程５０を行い、第２破砕物６を得た。すなわち、粉砕工程３０で得られる石炭粒子の一部（４−２）を、第１成型工程４０を経ずに直接第２破砕工程５０の原料とした。
【００６８】
原料は、参考例１と同様、インドネシアの褐炭であるＢ炭を用いた。破砕工程１０ではハンマークラッシャーを用い平均粒径１０ｍｍ以下に破砕した。乾燥工程２０ではスチームチューブドライヤを用い全水分が１２．７重量％になるように乾燥した。続く粉砕工程３０ではローラーミルを用い、平均粒子径２４μｍに粉砕して石炭粒子を得た。この粉砕工程３０で得られた石炭粒子を４−１と４−２に分け、石炭粒子４−１のみを第１成型工程４０に進めた。
【００６９】
第１成型工程４０では水平供給方式のローラーコンパクターを用いて、石炭粒子４−１から見掛密度１．０ｇ／ｃｍ３のフレーク（第１成型体５）を製造した。第１成型工程４０で得られた第１成型体５を篩目３．３５ｍｍで処理したところ、ローラーコンパクターに供給した石炭粒子４の全重量に対する、篩上の第１成型体５の重量割合が９０．２％であり、第１成型工程４０でブリケットマシンを用いた参考例１と比べ、高収率で第１成型体５を製造できることが分かった。
【００７０】
得られたフレーク（篩下も含む）（第１成型体５）と粉砕工程３０で得られた石炭粒子４−２とを７：３（重量比）で混合して、続く第２破砕工程５０でハンマー回転数５００ｒｐｍにて破砕し、第２破砕物６を得た。得られた第２破砕物６の平均粒径は０．１７ｍｍであり、図６に示したとおり、参考例１の第２破砕物６とほぼ同等の平均粒径を有していることが示された。
【００７１】
実施例１で得た第２破砕物６を用いての第２成型工程６０は実施していないが、実施例１の第２破砕物６は参考例１の第２破砕物６と同等の品質であることから、実施例１の第２破砕物６に対して第２成型工程６０を行った場合、参考例１と同等の品質の第２成型体７が得られるものと期待できる。
【００７２】
上記のとおり、実施例１では、粉砕工程３０で得た石炭粒子のうち３０重量％を第２破砕工程に直接供給しているため、参考例１と比べ第１成型工程４０で必要な処理能力が３０％少なくなり、負荷を軽減できることが示された。また、第２破砕工程５０におけるハンマークラッシャーのハンマー回転数は、参考例１より実施例１の方が小さく、第２破砕工程５０における破砕機の負荷も軽減できることが示された。
【符号の説明】
【００７３】
１  石炭
２  第１破砕物
３  乾燥済みの石炭
４，４−１，４−２  石炭粒子
５  第１成型体
６  第２破砕物
７  第２成型体
１０  第１破砕工程
２０  乾燥工程
３０  粉砕工程
４０  第１成型工程
５０  第２破砕工程
６０  第２成型工程
７０  篩工程
１００  成型体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018168230.tif 000009
【図６】
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