開発途上国向け石炭の同時脱硫脱灰プロセスの開発

• 研究課題/領域番号: 09248223
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 上山 惟一 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (10092149)
• 研究分担者: 西山 憲和 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (10283730)
• 研究期間 (年度): 1995 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 1997年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: 石炭 / 同時脱硫脱灰 / カラム浮選 / 疎水性評価 / イオン交換

研究概要

粒径200mesh以下の大同、天府、イリノイ炭を用いてカラム浮選実験を行った。実験は塔径30mm、塔高325mmの小型カラムを用い、バッチ式で行った。気泡径は均一で3mmである。空塔速度は1.40cmS^<-1>とした。炭素質回収率は天府炭94.9%、大同炭60.1%、イリノイ炭10%で、天府炭は気泡と良好に付着しやすく、イリノイ炭は気泡にあまり付着しない石炭であることが分かった。
炭種の違いにより浮遊性が異なるのは、炭素質表面の疎水性の度合いが炭種により異なるためと思われる。これは、親水性に寄与する水酸基、カルボキシル基、カルボニル基などの含酸素官能基、鉱物が石炭に存在するためと思われる。そこで、各炭種につきFTir測定を行った。各炭種の3000-3650cm^<-1>の水酸基および1700cm^<-1>付近のカルボニル基の吸光度を比較すると、イリノイ炭の吸光度は大きく、イリノイ炭表面の疎水性の度合いは小さいと思われる。
次に、各炭種の外表面に存在する水酸基量をRbとのイオン交換により求めた。1.0×10^<-3>Mの(RbCl+RbOH)水溶液を毎時300mlで石炭層に供給し、Rbイオンの出口濃度をICP発光分析装置を用いて測定した。各石炭粒子外表面に存在する水酸基量はそれぞれ大同、天府、イリノイ炭の順に4.28、1.04、10.3×10^<-6>molg^<-1>となった。水酸基一個の面積が6.6Å^2であり、単位重量当たりの外表面積が既知であるため、粒子1gの外表面に占める水酸基の割合が求められる。大同、天府、イリノイ炭の水酸基の占める面積の割合はそれぞれ17.4、3.60、30.1%となり、炭素質回収率の序列に一致した。一般的に、カルボニル基は水酸基と同じ程度石炭中に含有されていることが多いため、鉱物分とともに今後検討していく必要があると思われる。