高温水熱処理による冶金用炭材の製造に関する基礎研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650536
• Research Institution: Institute for Advanced Materials Processing, Tohoku University
• Principal Investigator: 徳田 昌則 東北大学, 素材工学研究所, 教授 (30006027)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 聡 東北大学, 素材工学研究所, 助手 (60232849)
• Keywords: Hydrothermal / Coal / Alkaline / Extraction / Pretreatment / Sodium hydroxide / Calcium hydroxide / Autoclave

Research Abstract

石炭灰分除去についての研究は脱硫に関するものが多いが、いずれの方法も有機質硫黄の除去は本質的に困難であることが指摘されている。そこで本研究では視点を変えて石炭中の鉱物質に注目し、高温水溶液中におけるこれら無機灰分の溶解挙動について検討した。
使用した石炭はブラジル産の低品位石炭で、灰分が34%と非常に多い。これを均一に粉砕した試料とCa(OH)_2/NaOHと水を混ぜ、オートクレーブで水熱処理を行なった。
初めにPの抽出率に及ぼすCa(OH)_2濃度と反応温度の依存性を比較した。Pの抽出には最適温度が存在した。即ち、150℃から温度の上昇と共に抽出率は増加し、200℃付近でピーク(約80%)を与えた後減少してゆく。濃度が高くなるにつれて抽出率が減少したのはPO_4^<3->イオンがCa^<2+>等の対カチオンと結合して難溶性の沈殿を形成するためで、見掛け上下がったともの解釈される。230℃以上の高温で抽出率が低くなったのも同様に難溶性無機物として沈殿したためと思われる。NaOHを用いた場合、Pの抽出挙動はCa(OH)_2の時とほぼ同じ傾向を示したが、最大値が得られた温度は20℃低く180℃であった。
次にNaOHを用いた場合のAlとSiの溶解挙動について調べた。両元素とも温度依存性は見られず、NaOH濃度の一次に比例して浸出した。2hで約20%が溶液中へ抽出された。この時、約10%の石炭の重量損失も観察された。試薬をCa(OH)_2に代えて行なった場合、これらの元素は全く抽出されなかった。
要約すると1)P抽出に対する最適条件はCa(OH)_20.5mol/kg-H_2O,200℃であった。2)これよりも高温高濃度アルカリ領域でPは沈殿し、抽出率は低下した。3)Al,Siに対してCa(OH)_2は効果が見られなかった。