低炭化度炭および風化炭の高濃度石炭-水スラリー燃料への利用

• Project/Area Number: 10750570
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 触媒・化学プロセス
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 中島 常憲 鹿児島大学, 工学部, 教務職員 (70284908)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 1999: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1998: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 低炭化度炭 / 水熱反応 / 示差走査熱量計 / 結合水 / 不凍水 / スラリー化特性 / 石炭-水スラリー燃料 / 風化炭 / 脱水処理 / 高濃度石炭-水スラリー燃料

Research Abstract

本研究では瀝青炭などの高石炭化度炭に比べ、水分含有量が多く取り扱いにくい低石炭化度炭を水熱処理し、処理炭のキャラクタリゼーションと高濃度石炭-水スラリー燃料(CWM)を調製するスラリー化条件を検討した。本年度は、まずオートクレーブを使用し数種の褐炭について水熱処理を行い、処理後の石炭について示差走査熱量計(DSC)による石炭表面の束縛水量の分析を行った。測定の結果、石炭表面の束縛水はその凝固特性の違いにより、-100℃でも凝固しない不凍水、-50℃付近で凝固する結合水、の2種に分類できることが分かった。また褐炭原炭では、結合水の量が通常の瀝青炭と比較して多く存在し、水熱処理温度を高くするにつれて結合水量は減少した。結合水の減少は、実際のCWMのスラリー化特性とくに高濃度化性の上昇と対応し、結合水が少ないほどCWMの高濃度化性は良かった。さらに、水熱処理炭CWMの調製時に添加する添加剤の種類や量が、CWM水相中における結合水量に与える影響についても検討した。その結果、添加剤としてポリスチレンスルホン酸塩やポリイソプレンスルホン塩を用いた場合は、CWMスラリー化特性がよくCWM中において結合水の量も少なかった。逆にナフタレンスルホン酸塩やポリメタクリル酸塩を用いた場合はスラリー化特性が悪く、このときの結合水は多いという結果となった。また、添加剤の量については、どの添加剤についても瀝青炭CWMの調製条件よりも多量必要で、1.0-1.5wt%/coalの添加が必要であった。今後は添加剤添加量の少量化が課題である。また、風化炭(酸化炭)における結合水の定量も試みた。
これらの結果からDSC測定において定量した石炭表面の結合水量は、CWMスラリー化特性と良い相関性を示すことが分かった。つまり、DSCを用いて結合水量を定量することで、CWMのおよそのスラリー化特性が見積もれる可能性が示唆された。
尚、本年度の研究成果は第36回石炭科学会議(船橋市)にて発表されている。