(57)【要約】【課題】石炭粉末、或いは石炭粉末に他の物質を混合したものを圧縮成形する場合に、強度のある成形物が得られない石炭について、低い圧縮力で強度のある成形物が得られることを可能とする。【解決手段】石炭粉末を圧縮成形する場合、或いは燃焼時に排煙中のばい煙、ＳＯｘを少なくするために木屑、トウモロコシ茎などの植物質の粉末と脱硫剤の消石灰などを石炭粉末に混合してブリケットを作る場合に、膨脹量が多く強度のある成形物が得られない揮発分が１０％以下、或いは３０％以上の石炭粉末に、膨脹量が少なく強度のある成形物が得られる揮発分が１０％を越え、３０％未満の石炭粉末を重量比で１５％以上混合して、ロール型成形機でロール間圧３５ｋＮ／ｃｍ以上、６０ｋＮ／ｃｍ以下の圧縮力で圧縮成形する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭粉末、又は石炭粉末に他の物質を混合した粉末を成形する場合において、石炭粉末の揮発分が１０％以下、或いは３０％以上である場合に、揮発分が１０％を越え、３０％未満の石炭粉末を重量比で１５％以上混合して成形する方法。
【請求項２】
請求項１に記載する方法において、ロール型成形機のロール間圧が３５ｋＮ／ｃｍ以上、６０ｋＮ／ｃｍ以下で成形する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、石炭粉末、又は石炭粉末と木粉などの他物質との混合物の成形に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ３ｍｍ以下程度の石炭粉末、又は石炭粉末に２ｍｍ以下程度の粉状の木材、トウモロコシ茎、藁などの植物質を重量比で５〜３０％、消石灰を重量比で２〜１０％程度混合して圧縮成形して３ｃｃ程度以上の大きさの塊状のブリケットにして、燃焼性をよくしたり、あるいは輸送、貯蔵を便利にすることが行われている。また厚みが１０ｍｍ以下の板状に圧縮成形し、解砕して１０ｍｍ以下程度の粒状にして工業用原料にしている。ブリケット、或いは板状に成形するには、二つの回転するロール間に粉末原料を供給して成形するロール型成形機、或いは円筒形のシリンダ内に粉末原料を充填し、ピストンで圧縮するプレス型成形機が使われている。【０００３】  しかし石炭の種類によっては、輸送、貯蔵時に壊れない程度の強度のある成形物を作るために、プレス型成形機では３５０ＭＰａを越える圧縮力、ロール型成形機では、ロール外周幅の単位長さ当たりのロール間圧７５ｋＮ／ｃｍ以上の高い圧縮力をかけたり、或いは澱粉、糖蜜、高分子剤などの粘結剤を重量比で２％から１０％程度を原料に混合して成形している。圧縮力を大きくしたり、粘結剤を多く混合することは、成形コストを大きくしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】解決しようとする問題点は、石炭粉末、又は石炭粉末に他の物質を混合したものを圧縮して成形物を作る場合に、石炭の種類によって、粘結剤を混合したり、成形圧を大きくしなければならない点である。
【課題を解決しようとする手段】
【０００５】  本発明は、石炭粉末、又は石炭粉末に木粉など他の物質を混合したものを圧縮成形する場合に、揮発分が異なる石炭について、石炭の揮発分と成形物の強度についての関連を明確にし、圧縮によって強度のある成形物が得られる揮発分の石炭粉末を強度のある成形物が得られない揮発分の石炭粉末に混合し、粘結剤を混合しないで低い圧縮力で強度のある成形物が得られ、或いは粘結剤の混合量を少なくしても低い圧縮力で強度のある成形物が得られることを特徴とする。
【０００６】プレス型成形機で石炭粉末を、円筒形のシリンダーに充填して、ピストンで圧縮したときの成形物の高さと、圧縮成形後に成形物をシリンダーから取り出した後の成形物の高さを比較すると成形物は圧縮力を除いた後に膨脹する。またロール型成形機でも成形物のブリケットはロールから離れた直後に膨脹する。石炭成分の一つである揮発分が異なると膨脹量も異なってくる。揮発分が１０％を越え、３０％未満の石炭は、プレス型成形機で成形した成形物の膨張量は少なく、成形物の圧壊強度も高く、ロール型成形機でも、ロー間圧縮力をロール外周面の幅で除したロール単位幅当たりのロール間圧３０ｋＮ／ｃｍ以上、６０ｋＮ／ｃｍ以下で成形したブリケットは、輸送、貯蔵時の衝撃にも耐えられる圧壊強度が得られる。揮発分が１０％以下、３０％以上の石炭は、膨脹量が多く、成形物の圧壊強度は低くなっている。膨脹量の多い石炭粉末は、圧縮成形後に粒子が膨脹して粒子間の密着度を弱め、結合力を低下させて成形物の強度が低くなる。
【０００７】  膨脹量が多く成形物強度が弱く粘結剤などを混合しなければ強度のある成形物をつくることが出来ない揮発分が１０％以下、３０％以上の石炭粉末に、膨脹量が少なく成形物の強度が大きくなる揮発分が１０％を越え、３０％未満の石炭粉末を粒子間に連続的に埋め込まれて成形物の強度が増加する効果が出てくる重量比で１５％以上混合し、ロール型成形機でロール間圧３５ｋＮ／ｃｍ以上、６０ｋＮ／ｃｍ以下の圧縮力で圧縮成形することにより、粘結剤を混合しなくても輸送、貯蔵などに耐える強いブリケットが得られ、粘結剤を混合する場合でも、粘結剤の混合量を少なくすることが出来る。
【０００８】  また燃焼時に排煙中のばい煙、ＳＯｘを少なくするために木屑、トウモロコシ茎などの植物質の粉末と消石灰などの脱硫剤とを石炭粉末に混合してブリケットを作る場合でも石炭粉末の成形性がブリケットの圧壊強度に影響して、膨脹量の多い揮発分が１０％以下、３０％以上の石炭粉末では成形物強度が弱く、粘結剤が必要になることがあるが、揮発分が１０％を越え、３０％未満の石炭粉末を揮発分が１０％以下、３０％以上の石炭粉末に重量比で１５％以上混合し、ロール型成形機でロール間圧３５ｋＮ／ｃｍ以上、６０ｋＮ／ｃｍ以下の圧縮力で圧縮成形することにより、粘結剤を混合しなくても輸送、貯蔵などに耐える強度を持ったブリケットが得られ、粘結剤を混合する場合でも、粘結剤の混合量を少なくすることが出来る。
【発明の効果】
【０００９】  石炭粉末、或いは石炭粉末に木分などを混合し、成形して、燃料、或いは工業用原料に使う場合において、成形後にブリケットなどの成形物の膨脹量が多い揮発分が３０％以上，１０％以下の石炭粉末に、膨脹量が少ない揮発分が１０％を越え，３０％未満の石炭粉末が成形物の粒子間に連続的に埋め込まれて効果が出る重量比で１５％以上を混合して成形することにより、低い圧縮力でも強度のある成形物が得られ、また粘結剤を混合する必要がある場合でも、粘結剤の混合量を少なくすることが出来る。またロール型成形機で成型する場合には，３５ｋＮ／ｃｍ以上，６０ｋＮ／ｃｍ以下のロール間圧縮力によって輸送、貯蔵に耐えうる成形物をつくることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  石炭粉末、或いは石炭粉末に木粉など他の物質を混合した粉末を圧縮成形するにあたって、石炭粉末が、揮発分が１０％以下、３０％以上で強度のある成形物が得られない場合に、強度のある成形物が得られる揮発分が１０％を越え３０％未満の石炭粉末を重量比で１５％以上混合し、ロール型成形機でロール間圧３５ｋＮ／ｃｍ以上、６０ｋＮ／ｃｍ以下の圧縮力で圧縮成形することにより、強度を持った成形物を作ることが実現した。
【実施例１】
【００１１】  直径２５ｍｍのシリンダーに一定の高さに揮発分の異なる石炭粉末を充填し、ピストンで圧縮して、成形物のタブレットを作り、圧縮力を除いた後のタブレット厚さと成形時のタブレットの厚さの差に対し、圧縮力を除いた後のタブレット高さの比率、即ち｛（圧縮力を除いた後のタブレットの厚さ−圧縮時のタブレットの厚さ）÷圧縮力を除いた後のタブレットの厚さ｝×１００％を成形物の膨張率とし、成形物の膨脹率と成形物の破壊時の圧壊強度を測定し、さらにロール直径３００ｍｍで２個のロール間にかかる圧縮力を粉末原料を圧縮するロール外周面の幅で除したロール間圧が２５ｋＮ／ｃｍ、３５ｋＮ／ｃｍ、６０ｋＮ／ｃｍ、７５ｋＮ／ｃｍのロール型成形機で成形したブリケットの圧壊強度を測定した。【００１２】
【表１】
2005194341.tif 000002
【００１３】  表１に結果を示す。揮発分が１０％を越え３０％未満である１４％、２８％の石炭の圧縮成形したタブレントの膨張率は少なく、タブレットの圧壊強度は１５ｋｇ以上になっており、ロール型成形機で作ったブリケットの圧壊強度はロール間圧３５ｋＮ／ｃｍの場合で２０ｋｇ以上になっていて、輸送、貯蔵に耐えうる強度になっていた。ロール間圧６０ｋＮ／ｃｍではブリケットの圧壊強度は３５ｋｇ以上になっていた。揮発分が１０％以下、３０％以上の石炭である８％，３５％，４２％の石炭の圧縮成形したタブレットの膨張率は大きく、タブレットの圧壊強度は１０ｋｇ以下で、ロール型成形機で作ったブリケットの圧壊強度は、ロール間圧６０ｋＮ／ｃｍでも２０ｋｇ以下で、弱いブリケットになっている。輸送、貯蔵過程で壊れる強度であった。【００１４】  揮発分が１０％を越え、３０％未満で膨張率の少ない石炭は、ロール間圧２５ｋＮ／ｃｍのブリケットの圧壊強度に比し３５ｋＮ／ｃｍでのブリケットは圧壊強度は大幅に大きくなっている。ロール間で粉末が圧縮されて行く過程では、圧縮力が高まるにつれて、粒子間の間隙が狭まり、さらに粒子の一部が砕けて粒子間の間隙を埋めて粒子間の密度が上がり、粒子間の結合力が大幅に強くなっていく現象がある。ロール間圧３５ｋＮ／ｃｍ近くから、一部の粒子が砕け、密度が高まりブリケットの圧壊強度が高くなっているものである。
揮発分が１０％以下、あるいは３０％以上で膨張率の大きい石炭は、圧縮された際に粒子の弾性変形が大きく、粒子の崩壊も少なく、圧縮力が除かれた後、粒子が互いに膨脹して粒子間の結合力を弱くしている。【００１５】  揮発分が３０％以上で成形性がよくない石炭粉末に揮発分が１０％を越え３０％未満の成形性の良い石炭を重量比で１５％以上混合し、ロール型成形機でロール間圧３５ｋＮ／ｃｍから６０ｋＮ／ｃｍで成形し、圧壊強度の大きいブリケットが得られた。【００１６】
【表２】
2005194341.tif 000003
【００１７】  表２に結果を示す。成形性の良くない揮発分３０％以上の石炭粉末に、揮発分１０％越え、３０％未満の成形性の良い石炭粉末を重量比で１５％以上混合した場合には、ロール間圧３５ｋＮ／ｃｍから６０ｋＮ／ｃｍで成形したブリケット圧壊強度は、２０ｋｇ以上になっており、輸送、貯蔵に耐えうる強度になっている。成形性の良い石炭粉末を重量比１０％以下の混合では、圧壊強度の増加は少ない。ブリケットの石炭粒子間に成形性の良い石炭粒子がほぼ連続的に埋め込まれた状態になる１５％以上になるとブリケットの圧壊強度が大きく増加してくる。２０％に混合量を増やすとブリケットの圧壊強度はさらに大きくなっている。
【実施例２】
【００１８】  成形時の膨脹量が多い揮発分８％の石炭粉末に粘結剤として重量比で消石灰５％と糖蜜を重量比で８％混合してロール型成形機でロール間圧３５ｋＮ／ｃｍで成形したブリケントの圧壊強度は２２ｋｇであったが、揮発分８％の石炭粉末に成形性の良い揮発分１４％の石炭粉末を重量比で１５％混合したものに粘結剤として重量比で消石灰２％と糖蜜４％を混合してロール型成形機でロール間圧３５ｋＮ／ｃｍで成形したブリケットの圧壊強度は２４ｋｇでほぼ同じであった。即ち、揮発分１０％を越し、３０％未満の成形性の良い石炭を成形性の良くない１０％以下の石炭に１５％以上混合することによって、粘結剤の混合量を低減することが出来た。
【実施例３】
【００１９】  付着水分３％以下に乾燥して１ｍｍ以下に粉砕した石炭粉末に、水分１５％以下に乾燥して２ｍｍ以下に粉砕した木粉を重量比で１０％と脱硫剤の消石灰３％を混合した原料を、ロール型成形機でロール間圧３５ｋＮ／ｃｍと６０ｋＮ／ｃｍで作ったブリケットの圧壊強度を比較した。【００２０】
【表３】
2005194341.tif 000004
【００２１】  表３に結果を示す。木粉は繊維質でロール間圧２５ｋＮ／ｃｍ程度の圧縮力では弾性変形によって、ブリケットは圧縮力を除いた後、膨脹して圧壊強度は低いが、３５ｋＮ／ｃｍ以上のロール間圧では、繊維質の木粉が強く絡み合ってブリケットの圧壊強度は上がってくる。しかし石炭の揮発分が３０％以上、１０％以下の成形性の良くないものでは、ロール間圧３５ｋＮ／ｃｍから６０ｋＮ／ｃｍの範囲ではブリケットの圧壊強度が２０ｋｇ未満で、輸送、貯蔵などの過程で崩壊しない強度にするには、原料に粘結剤を混合するか、さらにロール間圧を大きくすることが必要になる。石炭の揮発分が１０％を越え、３０％未満の成形性の良い石炭粉末を重量比で１５％以上混合することにより、ブリケットの圧壊強度は２０ｋｇ以上になって、輸送、貯蔵に耐えうる強度のブリケットが得られた。【００２２】  揮発分が３５％の石炭の場合は、ブリケット圧壊強度２０ｋｇ以上にするには、ロール間圧は６０ｋＮ／ｃｍになっているが、揮発分１４％、または２８％の石炭粉末を重量比で１５％混合することによって、ロール間圧３５ｋＮ／ｃｍでもブリケットの圧壊強度は２０ｋｇ以上になっている。即ち成形性の良い揮発分が１０％を越え、３０％未満の石炭粉末を１５％以上混合することにより、ロール間圧を低くすることができ、成形時の消費動力を低減することが出来た。【００２３】  石炭に他の物質を混合しブリケットを作る場合にも、石炭の成形性がブリケット強度に影響することから、石炭の揮発分が１０％を越し、３０％未満の石炭を１５％以上混合することにより、ブリケットの強度を増大させる効果があった。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  石炭は、化石燃料の中で最も埋蔵量が多く工業用原料、或いは燃料として多く使われており、５ｍｍ程度以下の粉末状の石炭は採掘時、輸送時などでも多く発生し、塊状のブリケット、或いは板状に成形して利用することが行われているが、石炭の揮発分による特性を利用した方法によって粘結剤を使わずに、或いは粘結剤を使う場合も粘結剤の混合量を少なくし、且つ低い成形圧で、輸送、貯蔵に耐えうる成形物を作ることが出来ることは、生産コストを低減する大きな利点があり、利用の可能性がある。