Coal

Water

Agitation ①

Vegetable oil addition

Agitation ②

Still standing　

Screening (30 s)

Washed with ethanol and diethyl ether

Drying

Filtration

Analysis of clean coal

Fig. 3. Schematic diagram for steps of a procedure of oil agglomeration. 　

)g(wt%)wt(CM

)g(wt%)wt(CM100CMR

feedfeed

agglomagglom

可燃成分回収率 (CMR: Combustible Matter Recovery)

)g(wt%)wt(Ash

)g(Ash%)wtAsh1100AR

feedfeed

agglom(agglom

脱灰率 (AR: Ash Reduction)

ARCMREI 効率指数 (EI: Efficiency Index)

評価方法評価方法

《 100 －灰分含有率 (Ash) 》 で CM( 可燃成分 ) が求められる

Agglom は凝集体、 feed は試料、 wt は重量 (g) を表す

以下の式により、選炭効率を評価した3) 。

背景背景　　　　　近年、燃料価格の上昇、需給が逼迫しているため、安価な石炭の需要が多く見込まれている。世界の石炭生産量の Fig. 1 に予測を示す。それに伴い微粉炭 (<500 m) が産出されるが、微粉炭は高灰分、低発熱量のため利用価値が乏しく廃棄されている。廃棄された微粉炭 ( 微粉廃棄石炭 ) は、可燃成分を含有し、集積場での自然発火や大気汚染等の環境問題を引き起こす可能性がある 1) 。

Table 1 Experimental conditions

今後の予定今後の予定

参考文献1) Adolfo F. Valdes, M. Dolores Gonzalez-Azpiroz, Calros G. Blanco, Ana B. Garcia, Experiment prediction of the agglomeration capability of waste veg

etable oils (WVO) in relation to the recovery of coal from coal fines cleaning wastes (CFCW), Fuel, 86, 1345-1350 (2007)2) World Energy Outlook 2007 - Chapter 1 - Global Energy Trends3) Ana B.Garcia, M.Rosa Matinez-Tarazona and Jose M.G.Vega, Cleaning of Spanish high rank coals by agglomeration with vegetable oils, Fuel, 75, 88

5-890 (1996)

植物油凝集選炭法植物油凝集選炭法→油凝集選炭とは？ →石炭表面の表面特性の違いを利用した選炭 微粉炭に有効

石炭および水の懸濁液に油を添加すると、疎水性である可燃成分に油が付着し、さらに、撹拌を行うと可燃成分同士が衝突して凝集が起こる。 (Fig. 2) 。

実験方法実験方法

実験結果実験結果

Collision and Agglomeration

Organic matter

Ash

Bridging Oil

Agitation Agitation

Separation

Aggregate formation

Oil droplet

Fig. 2. Schematic diagram for principle oil agglomeration.

In this oil agglomeration process, petroleum oil has been used.

Vegetable oils are selected as Vegetable oils are selected as alternative agglutinative agentsalternative agglutinative agents..

研究目的研究目的 廃棄石炭から可燃成分を効率的に回収し、油凝集選炭法のプロセスを確立するためのデータを蓄積することを目的とした。そこで廃棄物有効利用の観点およびコスト面から、廃棄植物油を凝集剤として使用した場合の影響を調査した。

資源有効利用国際環境協力プロジェクト

プロジェクト履修学生：柏木信明、 前薗 拓矢、王イ敏

A practical project for the international 　 environmental cooperation

プロジェクト No. 17 プロジェクト担当教員：王 青躍

関連学外組織　 　　 ：環境保護局、 環境科学研究院他

環境負荷低減・資源高効率利用技術の開発と技術転換の一環として、中国（上海、北京）などの研究・行政機関の協力を受け、大学院生主体の現場支援型プロジェクトとして、廃棄物処理、廃棄石炭問題、環境影響に関するフィールド実態調査を通じて、途上国環境問題に関する理解を深め、開発研究や技術移転論をテーマとする課題を実施した。

As part of development project to reducing environmental impact and high efficiency of resources utilization technology. Received the cooperation of research and government agencies in China. Through a field survey on the waste treatment, waste coal issues and environmental impact, will be deepen. Their understanding of environmental issues in developing countries. Issues were the theme of development and technology transfer.

植物油を加熱温度 180 ℃ で 5 日間加熱　

粘度を測定

油凝集実験

廃棄植物油による油凝集実験

プロジェクト概要

廃棄植物油に含有する極性基の影響をより詳細に調査するため、モデル油（新鮮な植物油にカルボニル化合物を混合）し、油凝集を行うことを検討中である。

Fig. 1. World coal production by type in the reference scenario 2).

回転粘度計により測定

0.1

1

10

100

0 1 2 3 4 5Days

Vis

cosi

ty (

dPas

)

Colza oil

Soybean oil

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.1 1 10 100Viscosity(dPas)

CM

R (

%)

Colza oil

Soybean oil

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.1 1 10 100Viscosity(dPas)

AR

(%

)

Colza oil

Soybean oil

100

105

110

115

120

125

130

135

140

145

150

0.1 1 10 100

Viscosity (dPas)

EI

Colza oil

Soybean oil

廃食用油による油凝集選炭

粘度の変化

FT-IR による廃棄植物油の分析結果

FT-IR により植物油を分析

積算回数： 256回セル： 0.1 mm 　 Na

Cl 希釈溶媒： CCl4

分解能： 4 cm-1

測定範囲： 400~4000 cm-1

測定方法：溶液法 測定条件

Fig.4. Viscosity of heated soybean and colza oil.

Fig.5. Effect of viscosity on the performance of CMR.

Fig.6. Effect of viscosity on the performance of AR

Fig.7. Effect of viscosity on the performance of EI.

Table 2. Frequencies of bands of some organic compounds and fats in mid-infrared spectra, together with the assigned functional group.

Fig. 8. FT-IR spectra of oil samples heated at 180°C for 0-5 days (3050-2750 cm-1)

Fig. 9. FT-IR spectra of oil samples heated at 180°C for 0-5 days (1800-1680 cm-1)

Symmetric and asymmetric stretching vibration shoulder of the aliphatic CH3 group

2962, 2872

Free fatty acids shoulder1711

Ester carbonyl functional group of the triglycerides1738

Symmetric and asymmetric stretching vibration of the aliphatic CH2 group

2928 and 2856

CH stretching vibration of the cis-double bond ( =C-H)3008

Functional group assignmentWavenumber (cm-1)

Symmetric and asymmetric stretching vibration shoulder of the aliphatic CH3 group

2962, 2872

Free fatty acids shoulder1711

Ester carbonyl functional group of the triglycerides1738

Symmetric and asymmetric stretching vibration of the aliphatic CH2 group

2928 and 2856

CH stretching vibration of the cis-double bond ( =C-H)3008

Functional group assignmentWavenumber (cm-1)

Symmetric and asymmetric stretching vibration shoulder of the aliphatic CH3 group

2962, 2872

Free fatty acids shoulder1711

Ester carbonyl functional group of the triglycerides1738

Symmetric and asymmetric stretching vibration of the aliphatic CH2 group

2928 and 2856

CH stretching vibration of the cis-double bond ( =C-H)3008

Functional group assignmentWavenumber (cm-1)

Symmetric and asymmetric stretching vibration shoulder of the aliphatic CH3 group

2962, 2872

Free fatty acids shoulder1711

Ester carbonyl functional group of the triglycerides1738

Symmetric and asymmetric stretching vibration of the aliphatic CH2 group

2928 and 2856

CH stretching vibration of the cis-double bond ( =C-H)3008

Functional group assignmentWavenumber (cm-1)

・粘度が高くなりすぎると植物油は水中で分散できないため CMR および EI の急激な減少が確認できたと考えられる

・ CMR および、 AR の値において菜種油および大豆油で同様の傾向

・菜種油および大豆油は 1-2 日目では粘度が緩やかに上昇し、 3 日目以降は急激に上昇

・加熱した油はアルデヒドやケトンなどの酸素含有基およびトリグリセリドの重合物が生成し強い

　分子間相互作用が働く

粘度の増加

特に 3008 cm-1 付近のシス二重結合のピークで変化

不飽和脂肪酸が飽和脂肪酸へ変化

1728 -1700cm-1 の間のスペクトルを見るとバンドの幅が広がっていることから遊離脂肪酸が生成

Fig.8

Fig.9

・ AR は減少→油中で極性を持つ分子が生成し、油が灰分に対しても架橋剤としての効果を示した可能性

極性基を持つ分子→ ARへ影響した可能性

・ EI は一定の粘度までは効率が上昇