含水石炭の脱水方法
本発明は、密閉容器中で、含水石炭を加熱温度における飽和水蒸気圧力以上の圧力下で１００〜３５０℃の温度に加熱し、かつ含水石炭に０．０１〜２０ＭＰａの剪断力を与えることにより含水石炭から脱水する方法である。本発明は、脱水後における水の再吸収が抑制され、かつ脱水後における酸素の吸収が抑制された脱水石炭を得ることができる新規な脱水方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水石炭を脱水する方法、脱水された含水石炭の水スラリーを製造する方法、並びに微粉炭及び成形炭を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
含水石炭、例えば褐炭は、高い含水率を有しかつその組織内に比較的大きな孔を多数有している。該含水石炭を利用すべく粉砕及び乾燥を施しても、該孔の大きさ及び数は殆ど変化しない。従って、該含水石炭を乾燥して得た石炭は、貯炭又は輸送中に該孔中に酸素が侵入して緩慢な酸化反応が生じ、自然発火が生ずるという危険性を有している。従って、このような含水石炭は、炭田近隣のごく限られた地域で利用されているのが現状である。
【０００３】
含水石炭、例えば褐炭を、４〜１７．２ＭＰａの圧力下に２５０〜３５０℃の温度で水熱処理して脱水する方法が試みられている（非特許文献１〜４参照）。このような圧力下で水熱処理を実施すれば、褐炭が脱水されると共に石炭中の孔体積が減少することが報告されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、孔体積の減少は十分ではなく、上記問題は未だ十分には解決されていない。上記の方法で脱水した石炭と水との混合物（水スラリー）は、輸送に適した、通常の瀝青炭と水との混合物と同程度の粘度にするには、その２〜４倍の水含有量とする必要があり、経済性がない。また、脱水及び脱水に伴う排水の処理コストが嵩むために実用化には至っていない。
【０００５】
【非特許文献１】Ｌ．Ｒａｃｏｖａｌｉｓら著、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｏｒｇａｎｉｃｓ ｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗ−ｒａｎｋ ｃｏａｌ」、Ｆｕｅｌ、第８１巻、第１３６９〜１３７８頁、２００２年
【非特許文献２】Ｇｅｏｒｇｅ Ｆａｖａｓら著、「Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ ｃｏａｌｓ．１．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｄｒｉｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔ」、Ｆｕｅｌ、第８２巻、第５３〜５７頁、２００３年
【非特許文献３】Ｇｅｏｒｇｅ Ｆａｖａｓら著、「Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ ｃｏａｌｓ．２．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｆｏｒ ａ ｒａｎｇｅ ｏｆ Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏａｌｓ」、Ｆｕｅｌ、第８２巻、第５９〜６９頁、２００３年
【非特許文献４】Ｇｅｏｒｇｅ Ｆａｖａｓら著、「Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ ｃｏａｌｓ．３．Ｈｉｇｈ−ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｓｌｕｒｒｉｅｓ ｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｔｒｅａｔｅｄ ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ ｃｏａｌｓ」、Ｆｕｅｌ、第８２巻、第７１〜７９頁、２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、脱水後における水の再吸収が抑制され、かつ脱水後における酸素の吸収が抑制された脱水石炭を得ることができる新規な脱水方法を提供する。従って、該方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む、適切な粘度及び水含有量を有する混合物（水スラリー）、脱水後の自然発火が抑制された脱水された石炭、及び該石炭とビチューメンとを含む混合物から成る成形炭を安価に製造することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
含水石炭、例えば褐炭は多量の水分を含有している。該水は、該石炭組織の孔内に存在している水及びファンデルワールス力で該石炭に結合して存在している水からほぼ構成されている。本発明者はこれらの水を含水石炭から効率的に取り除いて、輸送に適する製品、例えば、水スラリー、水含有量が瀝青炭程度にまで低減された微粉炭及び成形炭を得るべく検討した。その結果、含水石炭を密閉容器中で所定圧力下に所定温度で加熱し、かつ含水石炭に所定の剪断力を与えれば、含水石炭から効率的に水を除去することができるのみならず、脱水後における水の再吸収及び酸素の吸収が抑制されて、上記のような輸送に適する製品を安価に製造し得ることを見出した。
【０００８】
即ち、本発明は、
（１）密閉容器中で、含水石炭を加熱温度における飽和水蒸気圧力以上の圧力下で１００〜３５０℃の温度に加熱し、かつ含水石炭に０．０１〜２０ＭＰａの剪断力を与えることにより含水石炭から脱水する方法である。
【０００９】
本発明によれば、含水石炭組織の孔中に入り込んだ水及びファンデルワールス力で結合した水を含水石炭から除去すると共に、含水石炭が有する孔組織を破壊すると考えられる。従って、含水石炭の孔体積（空隙率）が大幅に低減され、脱水後における水の再吸収及び酸素の吸収が抑制されるのである。
【００１０】
好ましい態様として、
（２）剪断力が密閉容器内に備えられた攪拌羽根により与えられるところの上記（１）記載の方法、
（３）加熱温度が１５０〜３００℃であるところの上記（１）又は（２）記載の方法、
（４）加熱時の圧力が、加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．５ＭＰａ以下（但し、最大で１７．８ＭＰａである）であるところの上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の方法、
（５）剪断力が０．１〜１０ＭＰａであるところの上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の方法、
（６）加熱が３分間〜５時間行われるところの上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の方法、
（７）含水石炭が、含水石炭基準で水を２５〜８５重量％含む褐炭であるところの上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載の方法
を挙げることができる。
【００１１】
また、本発明は、
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物を密閉容器中に得て、次いで、該密閉容器中に存在する混合物から水を除去し又は該混合物に水を添加して、該混合物中の水を該混合物基準で３０〜５０重量％とするところの方法である。
【００１２】
好ましい態様として、
（９）水を除去し又は水を添加して得た混合物中の水含有量が、該混合物基準で４０〜５０重量％であるところの上記（８）記載の方法
を挙げることができる。
【００１３】
また、本発明は、
（１０）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物を密閉容器中に得て、次いで、該水を該混合物から除去して、水が除去された石炭を得るところの方法である。
【００１４】
好ましい態様として、
（１１）水を該混合物から除去して、石炭と水との合計量に対して水を１５重量％以下含む石炭を得るところの上記（１０）記載の方法、
（１２）水を該混合物から除去して、水を実質的に含有しない石炭を得るところの上記（１１）記載の方法
を挙げることができる。
【００１５】
また、本発明は、
（１３）上記（１０）〜（１２）のいずれか一つに記載の方法により得られた水が除去された石炭に、乾燥石炭基準で１〜２５重量％のビチューメンを添加するところの方法である。
【００１６】
好ましい態様として、
（１４）ビチューメンの量が乾燥石炭基準で５〜２０重量％であるところの上記（１３）記載の方法、
（１５）ビチューメンが天然アスファルト、石油アスファルト又はコールタールであるところの上記（１３）又は（１４）記載の方法
を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、脱水後における水の再吸収が抑制され、かつ脱水後における酸素の吸収が抑制された脱水石炭を得ることができる新規な脱水方法を提供する。従って、該方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む、適切な粘度及び水含有量を有する混合物（水スラリー）、脱水後の自然発火が抑制された脱水された石炭、及び該石炭とビチューメンとを含む混合物から成る成形炭を安価に製造することができる。また、埋蔵量が多いが含水率が高く、乾燥すると自然発火するために、炭田近隣でしか利用できなかった褐炭などの低品位炭の有効利用を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明において脱水に付される含水石炭に特に制限はない。例えば、褐炭、亜炭、亜瀝青炭等の低品位の含水石炭が挙げられる。該含水石炭の水含有量は、含水石炭基準で、上限が好ましくは８５重量％、より好ましくは７０重量％であり、下限が好ましくは２５重量％、より好ましくは３０重量％、更に好ましくは４０重量％である。水含有量が含水石炭基準で４０〜７０重量％の褐炭が特に好ましく使用される。水含有量が上記上限を超えるものは、下記の粉砕前又は粉砕後に、例えば、ロールプレスなどによる加圧により予め水を除去して上記範囲にしておくことが好ましい。
【００１９】
含水石炭は好ましくは所定の粒度に粉砕して使用される。該粒度は、上限が好ましくは２００メッシュ、より好ましくは１５０メッシュ、更に好ましくは１００メッシュであり、下限が好ましくは３メッシュ、より好ましくは３０メッシュ、更により好ましくは５０メッシュである。含水石炭の粒度が上記下限未満では、水スラリーにしたときに石炭が沈降し易くなり、上記上限を超えては、水スラリーの粘度が上昇するほか、粉砕に余分な動力が消費される。
【００２０】
本発明においては、該含水石炭は次いで密閉容器に導入されて脱水される。該密閉容器は、含水石炭を加圧下に加熱し得、かつ含水石炭に剪断力を与えることができるものでなければならない。例えば、一軸又は二軸、好ましくは二軸のスクリュー型の攪拌羽根を持つ混練機、又は例えば、挽肉又は魚のミンチを作るためのいわゆるスクリューフィーダーに使用されるスクリューを備えた混練機が使用され得る。該密閉容器はバッチ式又は連続式のいずれのものであってもよい。連続式の密閉容器は、含水石炭の装入及び水を取り除かれた石炭の抜き出し、並びに気体状又は液体状の水の抜き出しを本発明の所定の条件を維持しつつ連続的に実施し得るものであればよい。
【００２１】
加熱温度は、上限が３５０℃、好ましくは３００℃、より好ましくは２５０℃であり、下限が１００℃、好ましくは１５０℃、より好ましくは２００℃である。温度が上記上限を超えては装置コストが著しく高くなり、上記下限未満では脱水による本発明の効果が得られない。また加熱時間は、上限が好ましくは５時間、より好ましくは３時間、更に好ましくは１時間、特に好ましくは３０分間であり、下限が好ましくは３分間、より好ましくは５分間、更に好ましくは１０分間である。該加熱により、含水石炭に含まれる水の１ｋｇ当り好ましくは最大２，３００ｋＪの熱を与える。
【００２２】
加熱中の圧力の下限は、加熱温度における飽和水蒸気圧力以上の圧力、好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．１ＭＰａ以上の圧力、より好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．２ＭＰａ以上の圧力である。該圧力を保持することにより、含水石炭から除去された水を液体状態に保つことができ、従って、脱水中に不要な蒸発潜熱を与える必要がない。また、該圧力の上限は、好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋１．０ＭＰａ、より好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．５ＭＰａ、更に好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．３ＭＰａである。但し、加熱中の最大圧力は加熱温度の最大値３５０℃における飽和水蒸気圧＋１．０ＭＰａ（＝１７．８ＭＰａ）が好ましい。上記上限を超えても効果に大きな相違がなく、装置コストが高くなるばかりで好ましくない。加熱中の圧力は、加熱により含水石炭から発生する水蒸気のほか、好ましくは不活性ガス、例えば、窒素、アルゴン等を使用して調節することかできる。
【００２３】
本発明において剪断力は上記の加熱中に含水石炭に与えられる。剪断力の上限は２０ＭＰａ、好ましくは１０ＭＰａ、より好ましくは５ＭＰａであり、下限は０．０１ＭＰａ、好ましくは０．１ＭＰａ、より好ましくは１．０ＭＰａである。上記上限を超えては、モーター動力負荷が大きくなり、上記下限未満では、脱水が不十分であると共に、脱水による本発明の効果が得られない。該剪断力は密閉容器内に備えられた攪拌羽根により与えられる。本発明における剪断力は下記のようにして得ることができる。粘度（２０℃）が既知の標準物質、例えば、日本グリース株式会社製の粘度校正用標準液（ＪＩＳ Ｚ８８０９）ＪＳ１００粘度８６ｍＰａ・ｓ、ＪＳ１４０００粘度１２Ｐａ・ｓ及びＪＳ１６００００粘度１４０Ｐａ・ｓを夫々、所定の密閉容器、例えば、図２に示す密閉容器（２軸スクリュー型ニーダ、容器内有効容積８リットル、容器内長さ６００ｍｍ、容器長径１６０ｍｍ、容器短径１００ｍｍ、攪拌羽根直径９６ｍｍ、攪拌羽根は一軸当り合計１３枚あり、そのピッチは、石炭供給口に最も近い箇所で７０ｍｍであり、順次、下流側に向かって４ｍｍづつ減少し、製品取り出し口に最も近い箇所で２２ｍｍである）に入れて、温度２０℃において、備えられた攪拌羽根を６０回転／分で回転して回転軸にかかるトルクを測定する。粘度（２０℃）が１４０Ｐａ・ｓを超える値については、アスファルトに灯油を混合して調製した混合液（例えば、東機産業株式会社製のＢＳ型粘度計を用いて測定した粘度（２０℃）が６４００Ｐａ・ｓである混合液）を使用して上記と同じくトルクを測定する。ここで、上記測定液は、密閉容器内の攪拌羽根全体が該液中に完全につかるまで入れられる。また、密閉容器に測定液を入れない空の状態におけるトルクを測定する（このときの剪断力をゼロとする）。このようにして、粘度既知の各測定液のトルクを読み取り、下記式
【数１】
から剪断力を求めて、例えば図１に示すトルクと剪断力との関係を得る。上記の式中、剪断速度は下記式で表される。下記式においてｓｉｎ３．５°は、図２に示す装置固有の値である。該値は攪拌羽根の形状により求められ、攪拌羽根の形状により相違する。
【数２】
このように上記の関係から、回転軸にかかるトルクを測定することにより剪断力を求めることができる。例えば、図２に示す密閉容器に関しては図１に示す関係から剪断力を求めることができる。攪拌羽根を備えた密閉容器の軸トルクは装置特有のものであるため、装置が変わればトルクも変化する。従って、使用する装置毎に、上記と同一条件下に図１のようなトルクと剪断力との関係を得なければならない。このようにして、いかなる装置においても、回転軸にかかるトルクを測定することにより、剪断力を求めることができる。
【００２４】
上記の本発明の方法によれば、脱水後に密閉容器中に、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物（水スラリー）が得られる。該混合物の水含有量は、使用した含水石炭の水含有量により決定される。該混合物は、輸送して遠隔地において又は輸送せずして炭田の近隣において水スラリーの形態で発電用又はガス化用等に供され得る。利用の形態に応じて該混合物の水含有量を増加又は減少することができる。該混合物の水含有量は、該混合物基準で好ましくは３０〜５０重量％であり、より好ましくは４０〜５０重量％である。該濃度にすることにより、該混合物の粘度（２０℃）を好ましくは２，０００〜４，０００センチポイズ（ｃＰ＝ｍＰａ・ｓ）、より好ましくは約１，０００センチポイズ（ｃＰ＝ｍＰａ・ｓ）にすることができる。これにより、輸送等の取り扱いに適した水スラリーとすることができる。該混合物の濃度を上記範囲にする方法に特に制限はない。好ましくは、脱水後に密閉容器中に得られた該混合物から水を除去し又は該混合物に水を添加することにより実行される。水は密閉容器中の該混合物から水蒸気として抜き出すことができる。これにより、密閉容器で一段階において、所望の濃度の水スラリーを含水石炭中に含まれている水を使用して製造することができて、装置の簡略化を図ることができる。また、含水石炭から得られた水には使用した含水石炭由来の少量の有機物が含まれている。これが界面活性剤としての働きをすることから、上記の水スラリーへの界面活性剤の添加を省略することもできる。
【００２５】
密閉容器中に存在する混合物から、含水石炭から除去された水を除去して、好ましくは該水が実質的に完全に除去された石炭を得ることもできる。ここで、水含有量は、石炭と水との合計量に対して、好ましくは０〜１５重量％、より好ましくは５〜１０重量％である。これにより、含水石炭を、瀝青炭程度の水含有量を有する石炭にすることができる。本発明の脱水方法により脱水された石炭は輸送又は貯炭中の自然発火が抑制されている。含水石炭に含まれる水の１ｋｇ当り合計で好ましくは最大５，１００ｋＪの熱を与えることにより、水が実質的に完全に除去された石炭を得ることができる。
【００２６】
本発明においては、上記のようにして得られた水が除去された石炭に、乾燥石炭基準で好ましくは１〜２５重量％、より好ましくは５〜２０重量％のビチューメンを添加することができる。ビチューメンを添加された該石炭は、好ましくは成形炭の製造に使用することができる。ビチューメンとしては、好ましくは天然アスファルト、石油アスファルト又はコールタールが使用される。
【００２７】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２８】
実施例において使用した含水石炭は褐炭であり、下記の表１の性状を有する。
【００２９】
【表１】
【００３０】
上記の表１における水分、灰分、揮発分及び固定炭素は工業分析法（ＪＩＳ Ｍ ８８１２）に基づいて測定したものである。また、孔体積は１０７℃、１時間乾燥後の石炭（水分０％）を用いてＢＥＴ法により測定した。
【００３１】
トルクの測定は、トルクが１４０ｋｇ・ｃｍを超える際には山崎Ｐ−１００Ｒ式回転トルクメーターを使用し、上記トルク値以下では、山崎ＳＳ−５０Ｒ式回転トルクメーターを使用した。
【実施例１】
【００３２】
密閉容器として、図２に示されているような２軸スクリュー型ニーダを使用した。該容器の有効内容積は８リットルである。図２中、１は石炭供給口であり、２はスクリューであり、３はバルブであり、４は蒸気抜きバルブであり、５はアスファルト注入用バルブであり、６は製品取り出し用バルブである。上記の性状を有する褐炭を予め３０〜１００メッシュに粉砕した。粉砕した褐炭１０ｋｇを該容器に仕込んだ。次いで、容器内の圧力を窒素ガスで０．７ＭＰａにした後、スクリューを回転しつつ加熱を開始し、温度を１７０℃に調節した。該温度に達した後、直ちに容器内の圧力を１ＭＰａに調節し、かつ、攪拌軸にかかるトルクを測定し、図１に示したトルクと剪断力との関係を使用して、剪断力を０．１ＭＰａに調節した。容器内の圧力、温度及び剪断力を上記値に保持しつつ１時間処理して褐炭から水を取り除いた。次いで、環境温度まで冷却してスラリーを取り出した。同一の実験を、加熱時間を３時間及び５時間に変えて実施した。得られた水スラリーの粘度（２０℃）及び水含有量を下記の表２に示した。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２において、スラリー粘度は東機産業株式会社製のＢＳ型粘度計を用いて測定した。水含有量は、水スラリー重量に対する、スラリー媒体としての水の重量を示す。該水含有量は、スラリー媒体としての水重量の測定が不可能なため、同一の粘度（２０℃）を有する瀝青炭水スラリーのスラリー媒体としての水含有量と同一であると仮定して求めたものである。
【実施例２】
【００３５】
２ＭＰａの圧力下に２００℃で１時間加熱したこと及び４ＭＰａの圧力下に２５０℃で１時間加熱したことを除いて、実施例１と同様にして実施した。得られた水スラリーの粘度（２０℃）を下記の表３に示した。
【００３６】
【表３】
【００３７】
実施例１の結果から処理時間を長くすればより低粘度の水スラリーが得られることが分かった。実施例２の結果から処理温度が高いほどより低粘度の水スラリーが得られることが分かった。また、水スラリー中の媒体としての水の量が増加することから水スラリーの粘度低下に伴い褐炭からの脱水がより進行していることが明らかである。
【００３８】
（比較例１）
剪断力を０．００１ＭＰａとし、かつ４ＭＰａの圧力下に２５０℃で１時間加熱したことを除いて、実施例１と同様にして実施した。見かけ上、褐炭からの脱水は生じたものの、該混合物をしばらく放置すると一旦褐炭から取り除かれた水の大部分が再び褐炭内に侵入し、スラリーは適切な性状を有さないものとなった。
【実施例３】
【００３９】
特開２０００−１６９２７４号公報に記載された攪拌羽根を持つ１軸の加圧・加熱型混練装置を使用した。表１に示した褐炭を３０〜１００メッシュに粉砕した。粉砕した褐炭の１５ｋｇを該装置の槽内に仕込んだ。次いで、槽内の圧力を窒素ガスで０．７ＭＰａにした後、スクリューを回転しつつ加熱を開始し、温度を１７０℃に調節した。該温度に達した後、直ちに槽内の圧力を１ＭＰａに調節し、かつ、攪拌軸にかかるトルクを測定し、予め作成しておいたトルクと剪断力との関係を使用して、剪断力を１ＭＰａに調節した。槽内の圧力、温度及び剪断力を上記値に保持しつつ１時間処理して褐炭から水を取り除いた。次いで、環境温度まで冷却して水スラリーを取り出した。得た水スラリーの粘度（２０℃）は９００センチポイズ（ｃＰ＝ｍＰａ・ｓ）であった。また、水含有量は実施例１と同様に、得た水スラリーと同等の粘度（２０℃）を有する瀝青炭水スラリーのスラリー媒体としての水含有量から推定して４４重量％であった。
【実施例４】
【００４０】
実施例３と同一にして、粉砕した褐炭を上記装置の槽内に仕込んだ。次いで、槽内の圧力を窒素ガスで約０．７９ＭＰａにした後、スクリューを回転して１ＭＰａの剪断力を与えつつ、１時間加熱して温度を１７０℃にした。該加熱中、槽内の圧力は約０．７９ＭＰａ（１７０℃における飽和蒸気圧）に適宜槽上部に取り付けられた蒸気抜きバルブを開いて調節された。温度が１７０℃に到達した後、上記の温度及び圧力を保ちながら連続的に蒸気抜きバルブを開いて水蒸気を除去した。上記の操作開始から１時間後、温度を１７０℃に保持しつつ蒸気抜きバルブを全開して容器中に残存する水の全てを蒸発させた。水が取り除かれた後の褐炭の性状を表４に示す。
【００４１】
【表４】
【００４２】
上記の処理により褐炭中の水分を著しく低減することができた。加えて、孔体積も著しく低減させ得ることが分かった。これより、自然発火を抑制でき、かつ褐炭から除去された水が再度褐炭の孔内に侵入せず、良好な乾燥した石炭が得られたのである。
【実施例５】
【００４３】
実施例４と同一にして実施して、褐炭から水を取り除きかつその水を蒸発せしめた。次いで、温度を１７０℃に保持したまま、乾燥石炭基準で１０重量％の石油系アスファルトを、槽下流側に設けられたアスファルト注入バルブを介して容器内に注入した。次いで、１５分間スクリューを回転して混合した後、水が取り除かれた褐炭と石油系アスファルトとの混合物を製品取り出し用バルブから取り出した。次いで、該混合物を圧縮成形機に送り成形炭を製造した。該成形炭の硬さは回転強度６０重量％以上（ＪＩＳ Ｋ ２１５１の６．２）であり、瀝青炭から製造した成形炭とほぼ同等の硬さを有していた。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、図２に示したニーダにおけるトルクと剪断力との関係を示した図である。
【００４５】
【図２】図２は、実施例において使用した電気加熱式２軸スクリュー型ニーダである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む、適切な粘度及び水含有量を有する混合物（水スラリー）、脱水後の自然発火が抑制された脱水石炭、及び該石炭とビチューメンとを含む混合物から成る成形炭を安価に製造することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水石炭を脱水する方法、脱水された含水石炭の水スラリーを製造する方法、並びに微粉炭及び成形炭を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
含水石炭、例えば褐炭は、高い含水率を有しかつその組織内に比較的大きな孔を多数有している。該含水石炭を利用すべく粉砕及び乾燥を施しても、該孔の大きさ及び数は殆ど変化しない。従って、該含水石炭を乾燥して得た石炭は、貯炭又は輸送中に該孔中に酸素が侵入して緩慢な酸化反応が生じ、自然発火が生ずるという危険性を有している。従って、このような含水石炭は、炭田近隣のごく限られた地域で利用されているのが現状である。
【０００３】
含水石炭、例えば褐炭を、４〜１７．２ＭＰａの圧力下に２５０〜３５０℃の温度で水熱処理して脱水する方法が試みられている（非特許文献１〜４参照）。このような圧力下で水熱処理を実施すれば、褐炭が脱水されると共に石炭中の孔体積が減少することが報告されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、孔体積の減少は十分ではなく、上記問題は未だ十分には解決されていない。上記の方法で脱水した石炭と水との混合物（水スラリー）は、輸送に適した、通常の瀝青炭と水との混合物と同程度の粘度にするには、その２〜４倍の水含有量とする必要があり、経済性がない。また、脱水及び脱水に伴う排水の処理コストが嵩むために実用化には至っていない。
【０００５】
【非特許文献１】Ｌ．Ｒａｃｏｖａｌｉｓら著、「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｏｒｇａｎｉｃｓ ｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗ−ｒａｎｋ ｃｏａｌ」、Ｆｕｅｌ、第８１巻、第１３６９〜１３７８頁、２００２年
【非特許文献２】Ｇｅｏｒｇｅ Ｆａｖａｓら著、「Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ ｃｏａｌｓ．１．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｄｒｉｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔ」、Ｆｕｅｌ、第８２巻、第５３〜５７頁、２００３年
【非特許文献３】Ｇｅｏｒｇｅ Ｆａｖａｓら著、「Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ ｃｏａｌｓ．２．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｆｏｒ ａ ｒａｎｇｅ ｏｆ Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏａｌｓ」、Ｆｕｅｌ、第８２巻、第５９〜６９頁、２００３年
【非特許文献４】Ｇｅｏｒｇｅ Ｆａｖａｓら著、「Ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ ｃｏａｌｓ．３．Ｈｉｇｈ−ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｓｌｕｒｒｉｅｓ ｆｒｏｍ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｔｒｅａｔｅｄ ｌｏｗｅｒ ｒａｎｋ ｃｏａｌｓ」、Ｆｕｅｌ、第８２巻、第７１〜７９頁、２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、脱水後における水の再吸収が抑制され、かつ脱水後における酸素の吸収が抑制された脱水石炭を得ることができる新規な脱水方法を提供する。従って、該方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む、適切な粘度及び水含有量を有する混合物（水スラリー）、脱水後の自然発火が抑制された脱水された石炭、及び該石炭とビチューメンとを含む混合物から成る成形炭を安価に製造することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
含水石炭、例えば褐炭は多量の水分を含有している。該水は、該石炭組織の孔内に存在している水及びファンデルワールス力で該石炭に結合して存在している水からほぼ構成されている。本発明者はこれらの水を含水石炭から効率的に取り除いて、輸送に適する製品、例えば、水スラリー、水含有量が瀝青炭程度にまで低減された微粉炭及び成形炭を得るべく検討した。その結果、含水石炭を密閉容器中で所定圧力下に所定温度で加熱し、かつ含水石炭に所定の剪断力を与えれば、含水石炭から効率的に水を除去することができるのみならず、脱水後における水の再吸収及び酸素の吸収が抑制されて、上記のような輸送に適する製品を安価に製造し得ることを見出した。
【０００８】
即ち、本発明は、
（１）密閉容器中で、含水石炭を加熱温度における飽和水蒸気圧力以上の圧力下で１００〜３５０℃の温度に加熱し、かつ含水石炭に０．０１〜２０ＭＰａの剪断力を与えることにより含水石炭から脱水する方法である。
【０００９】
本発明によれば、含水石炭組織の孔中に入り込んだ水及びファンデルワールス力で結合した水を含水石炭から除去すると共に、含水石炭が有する孔組織を破壊すると考えられる。従って、含水石炭の孔体積（空隙率）が大幅に低減され、脱水後における水の再吸収及び酸素の吸収が抑制されるのである。
【００１０】
好ましい態様として、
（２）剪断力が密閉容器内に備えられた攪拌羽根により与えられるところの上記（１）記載の方法、
（３）加熱温度が１５０〜３００℃であるところの上記（１）又は（２）記載の方法、
（４）加熱時の圧力が、加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．５ＭＰａ以下（但し、最大で１７．８ＭＰａである）であるところの上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の方法、
（５）剪断力が０．１〜１０ＭＰａであるところの上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の方法、
（６）加熱が３分間〜５時間行われるところの上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の方法、
（７）含水石炭が、含水石炭基準で水を２５〜８５重量％含む褐炭であるところの上記（１）〜（６）のいずれか一つに記載の方法
を挙げることができる。
【００１１】
また、本発明は、
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物を密閉容器中に得て、次いで、該密閉容器中に存在する混合物から水を除去し又は該混合物に水を添加して、該混合物中の水を該混合物基準で３０〜５０重量％とするところの方法である。
【００１２】
好ましい態様として、
（９）水を除去し又は水を添加して得た混合物中の水含有量が、該混合物基準で４０〜５０重量％であるところの上記（８）記載の方法
を挙げることができる。
【００１３】
また、本発明は、
（１０）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載の方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物を密閉容器中に得て、次いで、該水を該混合物から除去して、水が除去された石炭を得るところの方法である。
【００１４】
好ましい態様として、
（１１）水を該混合物から除去して、石炭と水との合計量に対して水を１５重量％以下含む石炭を得るところの上記（１０）記載の方法、
（１２）水を該混合物から除去して、水を実質的に含有しない石炭を得るところの上記（１１）記載の方法
を挙げることができる。
【００１５】
また、本発明は、
（１３）上記（１０）〜（１２）のいずれか一つに記載の方法により得られた水が除去された石炭に、乾燥石炭基準で１〜２５重量％のビチューメンを添加するところの方法である。
【００１６】
好ましい態様として、
（１４）ビチューメンの量が乾燥石炭基準で５〜２０重量％であるところの上記（１３）記載の方法、
（１５）ビチューメンが天然アスファルト、石油アスファルト又はコールタールであるところの上記（１３）又は（１４）記載の方法
を挙げることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、脱水後における水の再吸収が抑制され、かつ脱水後における酸素の吸収が抑制された脱水石炭を得ることができる新規な脱水方法を提供する。従って、該方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む、適切な粘度及び水含有量を有する混合物（水スラリー）、脱水後の自然発火が抑制された脱水された石炭、及び該石炭とビチューメンとを含む混合物から成る成形炭を安価に製造することができる。また、埋蔵量が多いが含水率が高く、乾燥すると自然発火するために、炭田近隣でしか利用できなかった褐炭などの低品位炭の有効利用を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明において脱水に付される含水石炭に特に制限はない。例えば、褐炭、亜炭、亜瀝青炭等の低品位の含水石炭が挙げられる。該含水石炭の水含有量は、含水石炭基準で、上限が好ましくは８５重量％、より好ましくは７０重量％であり、下限が好ましくは２５重量％、より好ましくは３０重量％、更に好ましくは４０重量％である。水含有量が含水石炭基準で４０〜７０重量％の褐炭が特に好ましく使用される。水含有量が上記上限を超えるものは、下記の粉砕前又は粉砕後に、例えば、ロールプレスなどによる加圧により予め水を除去して上記範囲にしておくことが好ましい。
【００１９】
含水石炭は好ましくは所定の粒度に粉砕して使用される。該粒度は、上限が好ましくは２００メッシュ、より好ましくは１５０メッシュ、更に好ましくは１００メッシュであり、下限が好ましくは３メッシュ、より好ましくは３０メッシュ、更により好ましくは５０メッシュである。含水石炭の粒度が上記下限未満では、水スラリーにしたときに石炭が沈降し易くなり、上記上限を超えては、水スラリーの粘度が上昇するほか、粉砕に余分な動力が消費される。
【００２０】
本発明においては、該含水石炭は次いで密閉容器に導入されて脱水される。該密閉容器は、含水石炭を加圧下に加熱し得、かつ含水石炭に剪断力を与えることができるものでなければならない。例えば、一軸又は二軸、好ましくは二軸のスクリュー型の攪拌羽根を持つ混練機、又は例えば、挽肉又は魚のミンチを作るためのいわゆるスクリューフィーダーに使用されるスクリューを備えた混練機が使用され得る。該密閉容器はバッチ式又は連続式のいずれのものであってもよい。連続式の密閉容器は、含水石炭の装入及び水を取り除かれた石炭の抜き出し、並びに気体状又は液体状の水の抜き出しを本発明の所定の条件を維持しつつ連続的に実施し得るものであればよい。
【００２１】
加熱温度は、上限が３５０℃、好ましくは３００℃、より好ましくは２５０℃であり、下限が１００℃、好ましくは１５０℃、より好ましくは２００℃である。温度が上記上限を超えては装置コストが著しく高くなり、上記下限未満では脱水による本発明の効果が得られない。また加熱時間は、上限が好ましくは５時間、より好ましくは３時間、更に好ましくは１時間、特に好ましくは３０分間であり、下限が好ましくは３分間、より好ましくは５分間、更に好ましくは１０分間である。該加熱により、含水石炭に含まれる水の１ｋｇ当り好ましくは最大２，３００ｋＪの熱を与える。
【００２２】
加熱中の圧力の下限は、加熱温度における飽和水蒸気圧力以上の圧力、好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．１ＭＰａ以上の圧力、より好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．２ＭＰａ以上の圧力である。該圧力を保持することにより、含水石炭から除去された水を液体状態に保つことができ、従って、脱水中に不要な蒸発潜熱を与える必要がない。また、該圧力の上限は、好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋１．０ＭＰａ、より好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．５ＭＰａ、更に好ましくは加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．３ＭＰａである。但し、加熱中の最大圧力は加熱温度の最大値３５０℃における飽和水蒸気圧＋１．０ＭＰａ（＝１７．８ＭＰａ）が好ましい。上記上限を超えても効果に大きな相違がなく、装置コストが高くなるばかりで好ましくない。加熱中の圧力は、加熱により含水石炭から発生する水蒸気のほか、好ましくは不活性ガス、例えば、窒素、アルゴン等を使用して調節することかできる。
【００２３】
本発明において剪断力は上記の加熱中に含水石炭に与えられる。剪断力の上限は２０ＭＰａ、好ましくは１０ＭＰａ、より好ましくは５ＭＰａであり、下限は０．０１ＭＰａ、好ましくは０．１ＭＰａ、より好ましくは１．０ＭＰａである。上記上限を超えては、モーター動力負荷が大きくなり、上記下限未満では、脱水が不十分であると共に、脱水による本発明の効果が得られない。該剪断力は密閉容器内に備えられた攪拌羽根により与えられる。本発明における剪断力は下記のようにして得ることができる。粘度（２０℃）が既知の標準物質、例えば、日本グリース株式会社製の粘度校正用標準液（ＪＩＳ Ｚ８８０９）ＪＳ１００粘度８６ｍＰａ・ｓ、ＪＳ１４０００粘度１２Ｐａ・ｓ及びＪＳ１６００００粘度１４０Ｐａ・ｓを夫々、所定の密閉容器、例えば、図２に示す密閉容器（２軸スクリュー型ニーダ、容器内有効容積８リットル、容器内長さ６００ｍｍ、容器長径１６０ｍｍ、容器短径１００ｍｍ、攪拌羽根直径９６ｍｍ、攪拌羽根は一軸当り合計１３枚あり、そのピッチは、石炭供給口に最も近い箇所で７０ｍｍであり、順次、下流側に向かって４ｍｍづつ減少し、製品取り出し口に最も近い箇所で２２ｍｍである）に入れて、温度２０℃において、備えられた攪拌羽根を６０回転／分で回転して回転軸にかかるトルクを測定する。粘度（２０℃）が１４０Ｐａ・ｓを超える値については、アスファルトに灯油を混合して調製した混合液（例えば、東機産業株式会社製のＢＳ型粘度計を用いて測定した粘度（２０℃）が６４００Ｐａ・ｓである混合液）を使用して上記と同じくトルクを測定する。ここで、上記測定液は、密閉容器内の攪拌羽根全体が該液中に完全につかるまで入れられる。また、密閉容器に測定液を入れない空の状態におけるトルクを測定する（このときの剪断力をゼロとする）。このようにして、粘度既知の各測定液のトルクを読み取り、下記式
【数１】
から剪断力を求めて、例えば図１に示すトルクと剪断力との関係を得る。上記の式中、剪断速度は下記式で表される。下記式においてｓｉｎ３．５°は、図２に示す装置固有の値である。該値は攪拌羽根の形状により求められ、攪拌羽根の形状により相違する。
【数２】
このように上記の関係から、回転軸にかかるトルクを測定することにより剪断力を求めることができる。例えば、図２に示す密閉容器に関しては図１に示す関係から剪断力を求めることができる。攪拌羽根を備えた密閉容器の軸トルクは装置特有のものであるため、装置が変わればトルクも変化する。従って、使用する装置毎に、上記と同一条件下に図１のようなトルクと剪断力との関係を得なければならない。このようにして、いかなる装置においても、回転軸にかかるトルクを測定することにより、剪断力を求めることができる。
【００２４】
上記の本発明の方法によれば、脱水後に密閉容器中に、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物（水スラリー）が得られる。該混合物の水含有量は、使用した含水石炭の水含有量により決定される。該混合物は、輸送して遠隔地において又は輸送せずして炭田の近隣において水スラリーの形態で発電用又はガス化用等に供され得る。利用の形態に応じて該混合物の水含有量を増加又は減少することができる。該混合物の水含有量は、該混合物基準で好ましくは３０〜５０重量％であり、より好ましくは４０〜５０重量％である。該濃度にすることにより、該混合物の粘度（２０℃）を好ましくは２，０００〜４，０００センチポイズ（ｃＰ＝ｍＰａ・ｓ）、より好ましくは約１，０００センチポイズ（ｃＰ＝ｍＰａ・ｓ）にすることができる。これにより、輸送等の取り扱いに適した水スラリーとすることができる。該混合物の濃度を上記範囲にする方法に特に制限はない。好ましくは、脱水後に密閉容器中に得られた該混合物から水を除去し又は該混合物に水を添加することにより実行される。水は密閉容器中の該混合物から水蒸気として抜き出すことができる。これにより、密閉容器で一段階において、所望の濃度の水スラリーを含水石炭中に含まれている水を使用して製造することができて、装置の簡略化を図ることができる。また、含水石炭から得られた水には使用した含水石炭由来の少量の有機物が含まれている。これが界面活性剤としての働きをすることから、上記の水スラリーへの界面活性剤の添加を省略することもできる。
【００２５】
密閉容器中に存在する混合物から、含水石炭から除去された水を除去して、好ましくは該水が実質的に完全に除去された石炭を得ることもできる。ここで、水含有量は、石炭と水との合計量に対して、好ましくは０〜１５重量％、より好ましくは５〜１０重量％である。これにより、含水石炭を、瀝青炭程度の水含有量を有する石炭にすることができる。本発明の脱水方法により脱水された石炭は輸送又は貯炭中の自然発火が抑制されている。含水石炭に含まれる水の１ｋｇ当り合計で好ましくは最大５，１００ｋＪの熱を与えることにより、水が実質的に完全に除去された石炭を得ることができる。
【００２６】
本発明においては、上記のようにして得られた水が除去された石炭に、乾燥石炭基準で好ましくは１〜２５重量％、より好ましくは５〜２０重量％のビチューメンを添加することができる。ビチューメンを添加された該石炭は、好ましくは成形炭の製造に使用することができる。ビチューメンとしては、好ましくは天然アスファルト、石油アスファルト又はコールタールが使用される。
【００２７】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２８】
実施例において使用した含水石炭は褐炭であり、下記の表１の性状を有する。
【００２９】
【表１】
【００３０】
上記の表１における水分、灰分、揮発分及び固定炭素は工業分析法（ＪＩＳ Ｍ ８８１２）に基づいて測定したものである。また、孔体積は１０７℃、１時間乾燥後の石炭（水分０％）を用いてＢＥＴ法により測定した。
【００３１】
トルクの測定は、トルクが１４０ｋｇ・ｃｍを超える際には山崎Ｐ−１００Ｒ式回転トルクメーターを使用し、上記トルク値以下では、山崎ＳＳ−５０Ｒ式回転トルクメーターを使用した。
【実施例１】
【００３２】
密閉容器として、図２に示されているような２軸スクリュー型ニーダを使用した。該容器の有効内容積は８リットルである。図２中、１は石炭供給口であり、２はスクリューであり、３はバルブであり、４は蒸気抜きバルブであり、５はアスファルト注入用バルブであり、６は製品取り出し用バルブである。上記の性状を有する褐炭を予め３０〜１００メッシュに粉砕した。粉砕した褐炭１０ｋｇを該容器に仕込んだ。次いで、容器内の圧力を窒素ガスで０．７ＭＰａにした後、スクリューを回転しつつ加熱を開始し、温度を１７０℃に調節した。該温度に達した後、直ちに容器内の圧力を１ＭＰａに調節し、かつ、攪拌軸にかかるトルクを測定し、図１に示したトルクと剪断力との関係を使用して、剪断力を０．１ＭＰａに調節した。容器内の圧力、温度及び剪断力を上記値に保持しつつ１時間処理して褐炭から水を取り除いた。次いで、環境温度まで冷却してスラリーを取り出した。同一の実験を、加熱時間を３時間及び５時間に変えて実施した。得られた水スラリーの粘度（２０℃）及び水含有量を下記の表２に示した。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２において、スラリー粘度は東機産業株式会社製のＢＳ型粘度計を用いて測定した。水含有量は、水スラリー重量に対する、スラリー媒体としての水の重量を示す。該水含有量は、スラリー媒体としての水重量の測定が不可能なため、同一の粘度（２０℃）を有する瀝青炭水スラリーのスラリー媒体としての水含有量と同一であると仮定して求めたものである。
【実施例２】
【００３５】
２ＭＰａの圧力下に２００℃で１時間加熱したこと及び４ＭＰａの圧力下に２５０℃で１時間加熱したことを除いて、実施例１と同様にして実施した。得られた水スラリーの粘度（２０℃）を下記の表３に示した。
【００３６】
【表３】
【００３７】
実施例１の結果から処理時間を長くすればより低粘度の水スラリーが得られることが分かった。実施例２の結果から処理温度が高いほどより低粘度の水スラリーが得られることが分かった。また、水スラリー中の媒体としての水の量が増加することから水スラリーの粘度低下に伴い褐炭からの脱水がより進行していることが明らかである。
【００３８】
（比較例１）
剪断力を０．００１ＭＰａとし、かつ４ＭＰａの圧力下に２５０℃で１時間加熱したことを除いて、実施例１と同様にして実施した。見かけ上、褐炭からの脱水は生じたものの、該混合物をしばらく放置すると一旦褐炭から取り除かれた水の大部分が再び褐炭内に侵入し、スラリーは適切な性状を有さないものとなった。
【実施例３】
【００３９】
特開２０００−１６９２７４号公報に記載された攪拌羽根を持つ１軸の加圧・加熱型混練装置を使用した。表１に示した褐炭を３０〜１００メッシュに粉砕した。粉砕した褐炭の１５ｋｇを該装置の槽内に仕込んだ。次いで、槽内の圧力を窒素ガスで０．７ＭＰａにした後、スクリューを回転しつつ加熱を開始し、温度を１７０℃に調節した。該温度に達した後、直ちに槽内の圧力を１ＭＰａに調節し、かつ、攪拌軸にかかるトルクを測定し、予め作成しておいたトルクと剪断力との関係を使用して、剪断力を１ＭＰａに調節した。槽内の圧力、温度及び剪断力を上記値に保持しつつ１時間処理して褐炭から水を取り除いた。次いで、環境温度まで冷却して水スラリーを取り出した。得た水スラリーの粘度（２０℃）は９００センチポイズ（ｃＰ＝ｍＰａ・ｓ）であった。また、水含有量は実施例１と同様に、得た水スラリーと同等の粘度（２０℃）を有する瀝青炭水スラリーのスラリー媒体としての水含有量から推定して４４重量％であった。
【実施例４】
【００４０】
実施例３と同一にして、粉砕した褐炭を上記装置の槽内に仕込んだ。次いで、槽内の圧力を窒素ガスで約０．７９ＭＰａにした後、スクリューを回転して１ＭＰａの剪断力を与えつつ、１時間加熱して温度を１７０℃にした。該加熱中、槽内の圧力は約０．７９ＭＰａ（１７０℃における飽和蒸気圧）に適宜槽上部に取り付けられた蒸気抜きバルブを開いて調節された。温度が１７０℃に到達した後、上記の温度及び圧力を保ちながら連続的に蒸気抜きバルブを開いて水蒸気を除去した。上記の操作開始から１時間後、温度を１７０℃に保持しつつ蒸気抜きバルブを全開して容器中に残存する水の全てを蒸発させた。水が取り除かれた後の褐炭の性状を表４に示す。
【００４１】
【表４】
【００４２】
上記の処理により褐炭中の水分を著しく低減することができた。加えて、孔体積も著しく低減させ得ることが分かった。これより、自然発火を抑制でき、かつ褐炭から除去された水が再度褐炭の孔内に侵入せず、良好な乾燥した石炭が得られたのである。
【実施例５】
【００４３】
実施例４と同一にして実施して、褐炭から水を取り除きかつその水を蒸発せしめた。次いで、温度を１７０℃に保持したまま、乾燥石炭基準で１０重量％の石油系アスファルトを、槽下流側に設けられたアスファルト注入バルブを介して容器内に注入した。次いで、１５分間スクリューを回転して混合した後、水が取り除かれた褐炭と石油系アスファルトとの混合物を製品取り出し用バルブから取り出した。次いで、該混合物を圧縮成形機に送り成形炭を製造した。該成形炭の硬さは回転強度６０重量％以上（ＪＩＳ Ｋ ２１５１の６．２）であり、瀝青炭から製造した成形炭とほぼ同等の硬さを有していた。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、図２に示したニーダにおけるトルクと剪断力との関係を示した図である。
【００４５】
【図２】図２は、実施例において使用した電気加熱式２軸スクリュー型ニーダである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む、適切な粘度及び水含有量を有する混合物（水スラリー）、脱水後の自然発火が抑制された脱水石炭、及び該石炭とビチューメンとを含む混合物から成る成形炭を安価に製造することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器中で、含水石炭を加熱温度における飽和水蒸気圧力以上の圧力下で１００〜３５０℃の温度に加熱し、かつ含水石炭に０．０１〜２０ＭＰａの剪断力を与えることにより含水石炭から脱水する方法。
【請求項２】
剪断力が密閉容器内に備えられた攪拌羽根により与えられるところの請求項１記載の方法。
【請求項３】
加熱温度が１５０〜３００℃であるところの請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
加熱時の圧力が、加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．５ＭＰａ以下（但し、最大で１７．８ＭＰａである）であるところの請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
剪断力が０．１〜１０ＭＰａであるところの請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
加熱が３分間〜５時間行われるところの請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
含水石炭が、含水石炭基準で水を２５〜８５重量％含む褐炭であるところの請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物を密閉容器中に得て、次いで、該密閉容器中に存在する混合物から水を除去し又は該混合物に水を添加して、該混合物中の水を該混合物基準で３０〜５０重量％とするところの方法。
【請求項９】
水を除去し又は水を添加して得た混合物中の水含有量が、該混合物基準で４０〜５０重量％であるところの請求項８記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物を密閉容器中に得て、次いで、該水を該混合物から除去して、水が除去された石炭を得るところの方法。
【請求項１１】
水を該混合物から除去して、石炭と水との合計量に対して水を１５重量％以下含む石炭を得るところの請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
水を該混合物から除去して、水を実質的に含有しない石炭を得るところの請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の方法により得られた水が除去された石炭に、乾燥石炭基準で１〜２５重量％のビチューメンを添加するところの方法。
【請求項１４】
ビチューメンの量が乾燥石炭基準で５〜２０重量％であるところの請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ビチューメンが天然アスファルト、石油アスファルト又はコールタールであるところの請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１】
密閉容器中で、含水石炭を加熱温度における飽和水蒸気圧力以上の圧力下で１００〜３５０℃の温度に加熱し、かつ含水石炭に０．０１〜２０ＭＰａの剪断力を与えることにより含水石炭から脱水する方法。
【請求項２】
剪断力が密閉容器内に備えられた攪拌羽根により与えられるところの請求項１記載の方法。
【請求項３】
加熱温度が１５０〜３００℃であるところの請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
加熱時の圧力が、加熱温度における飽和水蒸気圧力＋０．５ＭＰａ以下（但し、最大で１７．８ＭＰａである）であるところの請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
剪断力が０．１〜１０ＭＰａであるところの請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
加熱が３分間〜５時間行われるところの請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
含水石炭が、含水石炭基準で水を２５〜８５重量％含む褐炭であるところの請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物を密閉容器中に得て、次いで、該密閉容器中に存在する混合物から水を除去し又は該混合物に水を添加して、該混合物中の水を該混合物基準で３０〜５０重量％とするところの方法。
【請求項９】
水を除去し又は水を添加して得た混合物中の水含有量が、該混合物基準で４０〜５０重量％であるところの請求項８記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法により、含水石炭から除去された水と水が除去された石炭とを含む混合物を密閉容器中に得て、次いで、該水を該混合物から除去して、水が除去された石炭を得るところの方法。
【請求項１１】
水を該混合物から除去して、石炭と水との合計量に対して水を１５重量％以下含む石炭を得るところの請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
水を該混合物から除去して、水を実質的に含有しない石炭を得るところの請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の方法により得られた水が除去された石炭に、乾燥石炭基準で１〜２５重量％のビチューメンを添加するところの方法。
【請求項１４】
ビチューメンの量が乾燥石炭基準で５〜２０重量％であるところの請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ビチューメンが天然アスファルト、石油アスファルト又はコールタールであるところの請求項１３又は１４記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００７７８３
【国際公開日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【発行日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１１８６１（Ｐ２００５−５１１８６１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１０２０７
【国際出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（５０００５２４２８）
【出願人】（５９９０４２５６６）株式会社ケー・イー・エム (2)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【発行日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１０２０７
【国際出願日】平成１６年７月１６日（２００４．７．１６）
【出願人】（５０００５２４２８）
【出願人】（５９９０４２５６６）株式会社ケー・イー・エム (2)
【Ｆターム（参考）】
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