(57)【要約】      （修正有）【課題】コストの大幅な増加を抑えながらも、強度をさらに向上させた成形炭を提供する。【解決手段】粗粉砕炭１０を圧縮成形して成形炭２０を製造する成形炭２０の製造方法において、粗粉砕炭１０を平均粒径Ｄｂの大粒子径群１１と平均粒径Ｄｍ（但し、Ｄｍ＜Ｄｂ）の中粒子径群１２と平均粒径Ｄｓ（但し、Ｄｓ＜Ｄｍ、且つ、５≦Ｄｂ／Ｄｓ≦１０）の小粒子径群１３との三つの群に分けたときに粗粉砕炭１０の重量に対する中粒子径群１２と小粒子径群１３との合計重量の割合が３０〜６０重量％の範囲となるように粗粉砕炭１０を大粒子径群１１と中粒子径群１２と小粒子径群１３とに分け、中粒子径群１２を平均粒径Ｄｓ以下となるように微粉砕して第二小粒子径群１４を得た後、大粒子径群１１と小粒子径群１３と第二小粒子径群１４とをバインダ１５及び水１６と共に混合して圧縮成形することにより、成形炭２０を製造する。【選択図】図１
2015120813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗粉砕炭を圧縮成形して成形炭を製造する成形炭の製造方法において、
前記粗粉砕炭を平均粒径Ｄｂの大粒子径群と平均粒径Ｄｍ（但し、Ｄｍ＜Ｄｂ）の中粒子径群と平均粒径Ｄｓ（但し、Ｄｓ＜Ｄｍ、且つ、５≦Ｄｂ／Ｄｓ≦１０）の小粒子径群との三つの群に分けたときに当該粗粉砕炭の重量に対する当該中粒子径群と当該小粒子径群との合計重量の割合が３０〜６０重量％の範囲となるように当該粗粉砕炭を当該大粒子径群と当該中粒子径群と当該小粒子径群とに分け、
前記中粒子径群を平均粒径Ｄｓ以下となるように微粉砕して第二小粒子径群を得た後、
前記大粒子径群と前記小粒子径群と前記第二小粒子径群とを混合して圧縮成形することにより、成形炭を製造する
ことを特徴とする成形炭の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成形炭の製造方法において、
前記大粒子径群と前記小粒子径群と前記第二小粒子径群と共にバインダ及び水を混合して圧縮成形する
ことを特徴とする成形炭の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の成形炭の製造方法において、
前記粗粉砕炭が、乾留炭からなるものである
ことを特徴とする成形炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭を圧縮成形した成形炭の製造方法として、例えば、下記特許文献１においては、低品位炭を粗粉砕及び乾燥して得られた粗粉砕炭と、粒子径０．１０ｍｍ以下の微粒子を含む微粉砕炭とを、粗粉砕炭と微粉砕炭との合計１００質量％中、微粒子の含有量が５〜３５質量％となるように混ぜた後に、圧縮成形することにより、圧壊強度を向上させた成形炭を製造することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１９１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したような成形炭においては、コストの大幅な増加を抑えながらも、強度をさらに向上させたものが強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る成形炭の製造方法は、粗粉砕炭を圧縮成形して成形炭を製造する成形炭の製造方法において、前記粗粉砕炭を平均粒径Ｄｂの大粒子径群と平均粒径Ｄｍ（但し、Ｄｍ＜Ｄｂ）の中粒子径群と平均粒径Ｄｓ（但し、Ｄｓ＜Ｄｍ、且つ、５≦Ｄｂ／Ｄｓ≦１０）の小粒子径群との三つの群に分けたときに当該粗粉砕炭の重量に対する当該中粒子径群と当該小粒子径群との合計重量の割合が３０〜６０重量％の範囲となるように当該粗粉砕炭を当該大粒子径群と当該中粒子径群と当該小粒子径群とに分け、前記中粒子径群を平均粒径Ｄｓ以下となるように微粉砕して第二小粒子径群を得た後、前記大粒子径群と前記小粒子径群と前記第二小粒子径群とを混合して圧縮成形することにより、成形炭を製造することを特徴とする。
【０００６】
また、第二番目の発明に係る成形炭の製造方法は、第一番目の発明において、前記大粒子径群と前記小粒子径群と前記第二小粒子径群と共にバインダ及び水を混合して圧縮成形することを特徴とする。
【０００７】
また、第三番目の発明に係る成形炭の製造方法は、第一番目又は第二番目の発明において、前記粗粉砕炭が、乾留炭からなるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る成形炭の製造方法によれば、中粒子径群を含まない大粒子径群と小粒子径群及び第二小粒子径群とからなると共に、小粒子径群及び第二小粒子径群に対する大粒子径群の平均粒子径の比（Ｄｂ／Ｄｓ）が５〜１０の範囲であり、且つ、粗粉砕炭に対する小粒子径群及び第二小粒子径群の重量割合が３０〜６０重量％の範囲となっていることから、成形炭において、単位体積当たりに占める粒子量を非常に多くすることができると共に、単位体積当たりに生じる空隙の容積量を非常に小さくすることができる。
【０００９】
このため、本発明に係る方法で製造された成形炭は、大粒子間が小粒子のみで充足されると共に、小粒子が大粒子間をアーチングによりブリッジするようになるので、非常に高密度で粒子同士が強固に連結され、圧壊強度が非常に高くなる。
【００１０】
また、本発明に係る成形炭の製造方法によれば、粗粉砕炭から抜き取った中粒子径群を小粒子径群の平均粒径Ｄｓ以下の大きさに微粉砕して戻すことから、小粒子の微粉砕炭を別途にわざわざ用意する必要がないばかりか、歩留まりの低下を抑制することができ、コストの上昇を抑えることができる。
【００１１】
したがって、本発明によれば、コストの大幅な増加を抑えながらも、強度を大きく向上させた成形炭を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る成形炭の製造方法の主な実施形態の製造手順を表すフロー図である。
【図２】本発明に係る成形炭の製造方法の効果を確認するために行った実施例において、粗粉砕炭の分離前の粒径分布（白抜き）と、分離後に中粒子径群を粉砕して戻した後の粒径分布（黒塗り）とを表す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る成形炭の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１４】
〈主な実施形態〉
本発明に係る成形炭の製造方法の主な実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１５】
本実施形態に係る成形炭の製造方法は、図１に示すように、粗粉砕炭１０を圧縮成形して成形炭２０を製造する成形炭２０の製造方法であって、粗粉砕炭１０を平均粒径Ｄｂの大粒子径群１１と平均粒径Ｄｍ（但し、Ｄｍ＜Ｄｂ）の中粒子径群１２と平均粒径Ｄｓ（但し、Ｄｓ＜Ｄｍ、且つ、５≦Ｄｂ／Ｄｓ≦１０）の小粒子径群１３との三つの群に分けたときに粗粉砕炭１０の重量に対する小粒子径群１３の重量の割合が３０〜６０重量％の範囲となるように、粗粉砕炭１０を大粒子径群１１と中粒子径群１２と小粒子径群１３とに分け（篩い分け工程Ｓ１）、中粒子径群１２を平均粒径Ｄｓ以下となるように微粉砕して（微粉砕工程Ｓ２）第二小粒子径群１４を得た後、大粒子径群１１と小粒子径群１３と第二小粒子径群１４とをバインダ１５及び水１６と共に混合して（混合工程Ｓ３）、圧縮成型機等でブリケット状やタブレット状等に圧縮成形することにより（圧縮成形工程Ｓ４）、ブリケット型やタブレット型等の成形炭２０を製造する。
【００１６】
前記粗粉砕炭１０は、褐炭や亜瀝青炭等のような低品位炭（低質炭）を乾燥（１００〜２００℃×０．５〜２ｈ）させて水分を除去した後、乾留（例えば、３００〜５００℃×０．５〜２ｈ）して粗粉砕（例えば、粒径２〜５ｍｍ以下）したものであり、場合によっては、乾燥した後に乾留することなく粗粉砕したものを適用することも可能である。
【００１７】
前記篩い分け工程Ｓ１は、まず、前記粗粉砕炭１０をサンプリングし、サンプリングした上記粗粉砕炭１０を各種メッシュサイズの篩を用いて多段階（例えば、５〜１０段階）の粒径範囲に篩い分けすることにより、上記粗粉砕炭１０の各粒径範囲の重量割合をそれぞれ求める。
【００１８】
そして、前記粗粉砕炭１０を平均粒径Ｄｂの大粒子径群１１と平均粒径Ｄｍ（但し、Ｄｍ＜Ｄｂ）の中粒子径群１２と平均粒径Ｄｓ（但し、Ｄｓ＜Ｄｍ、且つ、５≦Ｄｂ／Ｄｓ≦１０）の小粒子径群１３との三つの群に分けたとき、当該粗粉砕炭１０の重量に対する中粒子径群１２と小粒子径群１３との合計重量の割合が３０〜６０重量％の範囲となるように、求められた上記重量割合に基づいて、前記平均粒径Ｄｂ，Ｄｍ，Ｄｓの前記粒子径群１１〜１３を設定する。
【００１９】
具体的には、例えば、粗粉砕された粗粉砕炭（粒径２ｍｍ以下）をサンプリングして（約３．５ｇ）、各種メッシュサイズの篩を用いて下記の表１に示す粒径範囲に篩い分けし、各粒径範囲の重量をそれぞれ測定することにより、各粒径範囲の重量割合をそれぞれ算出する。
【００２０】
【表１】
2015120813.tif 000003
【００２１】
続いて、前記粗粉砕炭１０を平均粒径Ｄｂの大粒子径群１１と平均粒径Ｄｍ（但し、Ｄｍ＜Ｄｂ）の中粒子径群１２と平均粒径Ｄｓ（但し、Ｄｓ＜Ｄｍ、且つ、５≦Ｄｂ／Ｄｓ≦１０）の小粒子径群１３との三つの群に分けたとき、当該粗粉砕炭１０の重量に対する中粒子径群１２と小粒子径群１３との合計重量の割合が３０〜６０重量％の範囲となるように、算出した上記重量割合から、前記平均粒径Ｄｂ，Ｄｍ，Ｄｓの前記粒子径群１１〜１３を決定する。
【００２２】
具体的には、例えば、大粒子径群１１を粒径０．３５５ｍｍ以上とし、中粒子径群１２を粒径０．２１２ｍｍ以上０．３５５ｍｍ未満とし、小粒子径群１３を粒径０．２１２ｍｍ未満とすると、大粒子径群１１の平均粒径Ｄｂが０．６ｍｍ、中粒子径群１２の平均粒径Ｄｍが０．３６ｍｍ（＜Ｄｂ）、小粒子径群１３の平均粒径Ｄｓが０．０９ｍｍ（＜Ｄｍ、Ｄｂ／Ｄｓ＝６．７）、粗粉砕炭１０の重量（３．４４３ｇ）に対する中粒子径群１２と小粒子径群１３との合計重量（１．８９８ｇ）の割合が５５重量％となる。なお、平均粒径値は、累積重量割合が５０重量％となる粒径の値である。
【００２３】
このように大粒子径群１１と中粒子径群１２と小粒子径群１３との範囲を決定したら、各粒子径群１１〜１３に分離するように前記粗粉砕炭１０を篩い分けするのである。
【００２４】
前記微粉砕工程Ｓ２は、前記篩い分け工程Ｓ１で篩い分けされた平均粒径Ｄｍ（０．３６ｍｍ）の前記中粒子径群１２を前記小粒子径群１３の平均粒径Ｄｓ（０．０９ｍｍ）以下の平均粒径となるように微粉砕することにより、第二小粒子径群１４を生成させる工程である。
【００２５】
前記混合工程Ｓ３は、前記篩い分け工程Ｓ１で篩い分けされた前記大粒子径群１１及び前記小粒子径群１３と、前記微粉砕工程Ｓ２で微粉砕された第二小粒子径群１４とを、スターチ等のバインダ１５及び水１６と共に混練して均一に混合する工程である。
【００２６】
前記圧縮成形工程Ｓ４は、前記混合工程Ｓ３で混合された材料を圧縮成形機等でブリケット状やタブレット状等に圧縮成形（例えば、１〜３ｔ／ｃｍ2）することにより、ブリケット型やタブレット型等の成形炭２０（例えば、表面積球相当径２０〜４０ｍｍ）を製造する工程である。
【００２７】
このようにして製造された前記成形炭２０は、前記中粒子径群１２を含まない前記大粒子径群１１と前記小粒子径群１３，１４とからなると共に、前記大粒子径群１１の前記小粒子径群１３，１４に対する平均粒子径の比（Ｄｂ／Ｄｓ）が５〜１０の範囲であり、且つ、前記粗粉砕炭１０に対する当該小粒子径群１３，１４の重量割合が３０〜６０重量％の範囲となっているので、単位体積当たりに占める粒子量が非常に多く、単位体積当たりに生じる空隙の容積量が非常に小さくなっている。
【００２８】
このため、前記成形炭２０は、大粒子間が小粒子のみで充足されると共に小粒子が大粒子間をアーチングによりブリッジするようになるので、非常に高密度で粒子同士が強固に連結され、圧壊強度が非常に高くなる。
【００２９】
また、前記粗粉砕炭１０から抜き取った前記中粒子径群１２を前記小粒子径群１３の平均粒径Ｄｓ以下の大きさに微粉砕してすべて戻すようにしていることから、小粒子の微粉砕炭を別途にわざわざ用意する必要がないばかりか、歩留まりの低下を抑制することができ、コストの上昇を抑えることができる。
【００３０】
したがって、本実施形態によれば、コストの大幅な増加を抑えながらも、強度を大きく向上させた成形炭２０を製造することができる。
【００３１】
なお、前記大粒子径群１１の前記小粒子径群１３，１４に対する平均粒子径の比（Ｄｂ／Ｄｓ）は、５〜１０の範囲である必要がある。なぜなら、前記比が５未満であると、大粒子間に大きな隙間が生じやすくなり、成形炭の単位体積当たりに生じる空隙の容積量が大きくなってしまう一方、前記比が１０を超えると、大粒子間をアーチングによりブリッジする小粒子が小さ過ぎて流動し易くなり、粒子間の連結が弱くなってしまうからである。
【００３２】
また、前記粗粉砕炭１０の重量に対する前記中粒子径群１２と前記小粒子径群１３との合計重量の割合、言い換えれば、前記小粒子径群１３と前記第二小粒子径群１４との合計重量の割合は、３０〜６０重量％の範囲である必要がある。なぜなら、前記割合が３０重量％未満であると、大粒子間を充足する小粒子が少な過ぎてしまい、成形炭の単位体積当たりに生じる空隙の容積量が大きくなってしまう一方、前記割合が６０重量％を超えると、大粒子間をアーチングによりブリッジする小粒子が多過ぎて流動し易くなり、粒子間の連結が弱くなってしまうからである。
【実施例】
【００３３】
本発明に係る成形炭の製造方法の効果を確認するために行った実施例を以下に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００３４】
〈試験体の作成〉
低品位炭（低質炭）を乾燥（１１０℃×２ｈ）させて水分を除去した後、乾留（４００℃×０．５ｈ）して粗粉砕（粒径２ｍｍ以下）した粗粉砕炭をサンプリングして、各種メッシュサイズの篩を用いて下記の表２に示す粒径範囲に篩い分けして、各粒径範囲の重量割合をそれぞれ算出した。また、このときの粒径分布を図２中、白抜きの棒グラフで示す。
【００３５】
【表２】
2015120813.tif 000004
【００３６】
次に、上記結果に基づいて、大粒子径群を粒径１．０ｍｍ以上とし、中粒子径群を粒径０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満とし、小粒子径群を粒径０．５ｍｍ未満とすることにより、平均粒径Ｄｂが１．４ｍｍの大粒子径群と、平均粒径Ｄｍが０．７５ｍｍ（＜Ｄｂ）の中粒子径群と、平均粒径Ｄｓが０．１４ｍｍ（＜Ｄｍ、Ｄｂ／Ｄｓ＝１０）の小粒子径群１３とに分けると共に、粗粉砕炭に対する中粒子径群及び小粒子径群の重量割合を５１重量％とした。
【００３７】
続いて、上記設定に基づいて、前記粗粉砕炭を各上記粒子径群に分離するように篩い分けし、上記中粒子径群を上記小粒子径群の平均粒径Ｄｓ（０．１４ｍｍ）と同じにするように微粉砕して、第二小粒子径群を得た後、当該第二小粒子径群と前記大粒子径群及び前記小粒子径群とを混合した。このときの粒径分布を図２中、黒塗りの棒グラフで示す。
【００３８】
そして、前記大粒子径群及び前記小粒子径群と前記第二小粒子径群とを混合し、下記の表３に示す割合でスターチ及び水と共にミキサで混練して均一に混合した後、圧縮成型機等でタブレット状に圧縮成形（３ｔ／ｃｍ2）してタブレット型の成形炭（表面積球相当径２１ｍｍ）を製造することにより、試験体１〜３を得た。
【００３９】
また、前記粗粉砕炭を篩い分けせずにそのまま使用して下記の表３に示す割合でスターチ及び水と共にミキサで混練して均一に混合した後、上記試験体１〜３と同様にして成形炭を製造することにより試験体４を得た。
【００４０】
さらに、前記粗粉砕炭を篩い分けせずにそのまま使用して粒径０．１ｍｍ以下の微粉炭を下記の表３に示す割合でスターチ及び水と共にミキサで混練して均一に混合した後、上記試験体１〜３と同様にして成形炭を製造することにより試験体５を得た。
【００４１】
【表３】
2015120813.tif 000005
【００４２】
〈試験内容及びその結果〉
上記試験体１〜５の圧壊強度をそれぞれ測定した。その結果を下記の表４に示す。
【００４３】
【表４】
2015120813.tif 000006
【００４４】
上記表４からわかるように、微粉炭を添加した試験体５（スターチ２ｗｔ％）は、圧壊強度が、粒径未調整品の試験体４（スターチ２ｗｔ％）よりも１３５％程度向上している。これに対し、粒径調整品の試験体１（スターチ２ｗｔ％）は、圧壊強度が、粒径未調整品の試験体４（スターチ２ｗｔ％）よりも４００％以上向上したばかりか、微粉炭を添加した試験体５（スターチ２ｗｔ％）よりも約３００％向上した。
【００４５】
さらに、スターチの添加量を半減（１／２）させた粒径調整品の試験体２（スターチ１ｗｔ％）においても、圧壊強度が、粒径未調整品の試験体４（スターチ２ｗｔ％）よりも約２００％向上したのはもちろんのこと、微粉炭を添加した試験体５（スターチ２ｗｔ％）よりも約１４３％向上した。
【００４６】
なお、スターチの添加量を四半減（１／４）させた粒径調整品の試験体３（スターチ０．５ｗｔ％）においては、圧壊強度が、微粉炭を添加した試験体５（スターチ２ｗｔ％）よりも約３０％程度低くなるものの、粒径未調整品の試験体４（スターチ２ｗｔ％）とほぼ同程度となった。
【００４７】
したがって、本発明に係る成形炭の製造方法によれば、従来と同程度の量でバインダを添加することにより、成形炭の強度を大きく向上でき、従来よりも少ない量でバインダを添加することにより、従来と同程度の強度の成形炭を得てコストを削減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る成形炭の製造方法は、コストの大幅な増加を抑えながらも、強度を大きく向上させた成形炭を製造することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  粗粉砕炭
１１  大粒子径群
１２  中粒子径群
１３  小粒子径群
１４  第二小粒子径群
１５  バインダ
１６  水
２０  成形炭
Ｓ１  篩い分け工程
Ｓ２  微粉砕工程
Ｓ３  混合工程
Ｓ４  圧縮成形工程
【図１】
2015120813.tif 000007
【図２】
2015120813.tif 000008