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平成25年度海外炭開発支援事業 海外炭開発高度化等調査
平成26年6月6日
輸入炭の安定供給確保に向けての世界の選炭技術の実態及び動向調査
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目 次 １．選炭概容 1.1 選炭の目的と効果 1.2選炭原理 1.3 選炭工場設備概容 1.4 粒度別主要選炭技術の種類と評価 1.5 選別比重ごとの主要選炭技術 1.6 現在の選炭工場での機器の組み合わせ ２．先進国及び主要産炭国の選炭技術の概容 ３． 現地調査としての豪州の技術開発動向 ４．選炭の動向と課題 4.1 選炭の五つの主な動向 4.2 選炭の三つの主な課題
1.1 選炭の目的と効果
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選炭の目的: ユーザーが必要とする仕様の石炭を産出することにある。 ・灰分調整（発熱量調整） ・水分調整 ・粒度調整 この他には石炭採掘時に混入する石炭以外の異物、例えば金属、プラスチック、木片等の除去も選炭工場の重要な任務である。 また、選炭後の製品灰分を需要家の個々の仕様に合わせるための混炭による灰分調整、硫黄分が多い場合の硫黄分調整の混炭等の任務もある。 その結果としての選炭の効果： ・灰分減少による、運搬時の省エネ、燃焼効率向上、燃焼灰の減少。 ・無機硫黄分の除去 ・比重選別での高比重領域に微量元素が多く含まれることから、高比重分を除去することにより、水銀等の微量元素の低減効果もある。
1. 選炭概容
3
1.2 選炭原理 ・比重選別（粒度：+0.25mm） 良い石炭は比重が小さく、悪い石炭は比重が大きい
1. 選炭概容
比重大 灰分100%灰分80%灰分60%灰分40%灰分20%灰分10%
比重小 灰分5%
炭層 原炭
選炭
・浮遊選別（粒度：-0.25mm) 石炭粒子と石粒子の表面性質の相違を利用して分離する方法。 石炭粒子：水をはじく(疎水性）。もともと油と同じ炭化水素である)。 石粒子：水に良く馴染む(親水性)。
精炭 低灰分
ボタ（ズリ） 高灰分
採掘
1.3 選炭工場設備概容
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1.破砕工程
2.フルイ分け工程
3.選別工程
4.脱水・洗浄工程
6.選炭水の浄化工程
5.出荷工程
8.排水処理工程
・選炭機で選別する際の適正粒度に破砕する。
・選炭産物の発送
・選別機に供給するために適正粒度に調整する。
・原炭を所定の平均灰分になるように選別を行う。
・選別した石炭の脱水、重液材の洗浄を行う。
・選炭汚濁水から固形物を濃縮、除去し循環使用可能とする設備
・最終排水工程で、外部に排水する場合と循環水として使用する場合がある。
7.ボタ処理工程 ・選炭後の廃棄産物をボタと呼んでいるが、この処理を行う工程。
1. 選炭概容
1.4 粒度別主要選炭技術の種類と評価
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普及割合 選別精度1 運転コスト2
(大：5) (高：５） （安価：5)
湿式比重選別機 1 重液選別機
1.1 重液バス 5 5 3
1.2 重液サイクロン 5 5 3
2 ジグ選別機
2.1 塊炭ジグ 3 4 5
2.2 粉炭ジグ 3 4 5
2.3 ROM ジグ 2 4 5
3 スパイラルコンセントレーター 4 3 5
4 TBS 4 4 4
5 マルチグラビティセパレーター 2 4 3
6 樋流し式選炭機 1 1 5
7 バーレル選炭機 2 3 4
その他の選別機 8 浮遊選別機 5 5 2
9 オイルアグロメーション 2 5 1
乾式比重選別機 10 エアーテーブル式選別機 3 2 5
11 エアージグ 1 2 3
乾式その他の選別機 12 ロータリーブレーカー 5 3 2
13 フルイ分け選別機 3 1 4
注１：選別精度は分離比重によって変わるので、ここでは一般評価を示す。注２：運転コストには設備費も含まれる。
選別技術分類 主要選別機名選別適用粒度(mm)
0.001 0.01 0.1 10 1000.005 500 1,0005 500.05 10.5
1. 選炭概容
(表1-4)
1.5 選別比重ごとの主要選炭技術
6
1. 選炭概容
(図1-4)
1.7 2.0 2.11.8 1.9Density
1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
Dense Medium Bath
JIG
Dense Medium Cyclone
Spirals
Teetered Bed Separaters
ROMJIG
Water Washing Cyclones
1.6 選炭工場での機器の組み合わせの現状
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50～25mm 25～0.5mm 1～0.5mm 0.5～0mm
一般炭
原料炭＋
一般炭
50～0.5mm
50～0.5mm
重液バス
重液サイクロン
塊炭ジグ
粉炭ジグ
粉炭ジグ
スパイラル
TBS
RefluxClassifier
ジグ 重液サイクロン
ジャミソンセル
重液サイクロン重液サイクロン
重液サイクロン
ジグ 重液サイクロン
重液サイクロン重液サイクロン
TBS
RefluxClassifier
ジグ
重液サイクロン
1. 選炭概容
２．先進国及び主要産炭国の選炭技術の概容(1/3)
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国 名 生産量(1,000t/y)
特記事項 原料炭 一般炭
中国 510,447 2,895,948 選炭工場は約2,000、選炭率は56%。選炭先進国の選炭機器
メーカが現地会社を設立、海外への輸出を行っている。自国の技術開発としては3産物重液サイクロン、乾式選炭機がある。
豪州 146,944 200,255 選炭技術の開発、並びに海外での選炭工場建設をリードしてきている。製造メーカー、選炭エンジニアリング会社も多い
アメリカ 81,300 769,152 殆どすべての選炭プロセスを有している。年に一回、レキシントンで国際選炭会議を開催
ロシア 74,599 201,486 旧ソ連時代の継承が多く、ロシアでの技術開発内容は不明だが、殆どの選炭プロセスを有している。
インド 47,224 498,632 原料炭炭鉱での選炭から出発して、現在は灰分規制から一般
炭選炭工場が急増してきている。一般炭用原炭は高灰分で、選炭精度を上げにくい石炭である。
カナダ 31,086 25,983 米国技術が主であるが、寒冷地のため冬季の長距離輸送には石炭乾燥設備が必須となっている。
下表は原料炭生産量の多い国から並べ、一般炭産出の多い国を加えた。オレンジ色の国は選炭先進国を示す。また生産量はIEA Coal Information 2013の 2012(予測）を示す（褐炭は除く）。
２．先進国及び主要産炭国の選炭技術の概容(2/3)
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国 名 生産量(1,000t/y)
特記事項 原料炭 一般炭
ウクライナ 17,764 46,868 55の選炭工場が稼動、重液(23%)、ジグ(65%)、浮選(10%)。設備は国内製
カザフスタン 12,926 107,574 ウクライナと同様に旧ソ連時代の技術継承と思われる。
ポーランド 11,738 67,396 殆どすべての選炭プロセスを有している。
ドイツ 6,325 5,233 褐炭を除いた国内炭産業はイギリスと似ているが、海外向けはフンボルトベダーグ社が筆頭。
インドネシア 439,982 第1世代の炭鉱は選炭工場を有しているのが多いが、中小炭鉱は少ない。今後簡易選炭を含めて増加すると思われる。
南アフリカ 845 258,457 一般炭の生産量増加に伴い、国内・外共に選炭事業は盛況である。海外では豪州と競合している。
ベトナム 42,096 輸出対象の石炭はすべて選炭しているが、今後国内需要の増加に従い、山元での簡易選炭が増加する見込み。
イギリス 338 16,000 国内炭生産量の減少に伴い、選炭工場も6箇所。海外に向け
てはParnaby Cycloneｓ International が有名。歴史的には選炭機器の技術開発が盛んであった。
日本の選炭技術(1/3)
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２．先進国及び主要産炭国の選炭技術の概容(3/3)
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
1874
1878
1882
1886
1890
1894
1898
1902
1906
1910
1914
1918
1922
1926
1930
1934
1938
1942
1946
1950
1954
1958
1962
1966
1970
1974
1978
1982
1986
1990
1994
1998
2002
2006
2010
石炭生産量推移
生産量(千トン)
一般炭
原料炭
無煙炭せん石
(年)
図 2-1日本の石炭生産量
日本は世界のほぼすべての石炭性状に近い石炭を過去100年余り選炭してきた経験を有する。
この蓄積された選炭技術の経験は諸外国の多種にわたる炭種の選炭工場検討に向けたコンサル事業に有効である。
本邦の選炭技術を如何にして普及させるかが課題
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日本の選炭技術(2/3)
過去日本で開発されたジグ技術がドイツへ技術移転、現在BATACジグとしてジグ市場で高いシェアーを占めている。
その改造版としてのバリウエーブジグは高い選別精度を持っている。 原料炭選別の場合、ジグは重液選別との組み合わせで低選炭コストを達成でき、一
般炭の場合はジグのみで十分である。
FLOAT
CHAIN FEEDER CONSTANT VOLUMETRIC FEEDER (VVVF CONTROL)
SERVICE HOPPER
SLIDGE GATE DRIVED BY ELECTRIC MOTOR (MANUAL OPERATION)
STAR WHEEL (VVV CONTROL)
COAL
REFUSE
図 3-1 空気動ジグ選別のメカニズム 図 3-2各波形での不完全率と処理量との関係
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評価項目 ジグ選別機 重液選別機
選別精度 分離比重が高比重領域では同じだが低比重領域では劣る。
高比重領域では課題があるが、全般的には選別精度が良い。
設備費 ほぼ同じ ほぼ同じ
運転コスト
安価で機器の寿命が長い。 重液材にマグネタイトを使用しているためポンプ、配管、重液選別機本体の摩耗が大きい。その結果保全費として、ジグの約1.5倍かかる。
運転管理 自動化が進んではいるが、運転監視は必要である。操作員の技術教育が重要。
重液の比重管理が自動化により容易になっており、運転管理がし易い。
保全管理 機械構造が簡単で現場の一般的な保全体制で修理が可能
耐摩耗材、ポンプの部品等特殊材料が必要で、供給体制、部品価格が問題となる。
表 2-1ジグと重液選別機との比較
日本の選炭技術(3/3)
３． 現地調査としての豪州の技術開発動向
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訪問先 場 所 概 容
SEDGMAN Ltd.
Brisbane, QL 選炭エンジニアリング会社としては世界トップクラス。モンゴル、モザンビークの新規選炭工場を手がけている。
FLSmidth Pty Ltd.
Pinkenba, QL 選炭機器納入実績ではトップクラス。傘下にLUDWICI, Kerb, Abon, WEMCO, Eimco等。セメントプラント、精鉱も手がける。機器製造は中国、組み立ては豪州。
Xstrata Technology
Brisbane, QL Gｌencore Xstrata Plcの子会社で、Jamison Cell, Isa Millの開発で有名。
WEIR Mineral Australia
Ataman, NSW 1871年スコットランドで創立。Warman ポンプ、Cavex サイクロン、バ
ルブ関係を製造販売している。現在も市街地に鋳造工場を操業している。バルブ関係はインドで製造。
Minco Tech Australia
Cardiff, NSW 1978年創業。従業員25名で年間20億円の売り上げ。主要機器は重液サイクロン、耐磨耗材料、破砕機の設計、製造S/V、エンジニアリングを行っている。
McLanahan Warrabrook, NSW
米国破砕機メーカー。アジア圏の市場を担当
Bulga炭鉱 Singleton, NSW
処理量2,400t/h、年間処理量1,720万t. 重液バス(+50mm), 重液サイクロン(+16～-50mm、-16mm)、スパイラル
4. 選炭技術の動向と課題 4.1 選炭技術の五つの主な動向
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① 選炭工場の処理能力の大型化
図 1-40モンゴルUHG選炭工場
図 1-41モザンビークVALE選炭工場
500万t/y x 3 units
1,000万t/y x 4 units
サイクロン径 (mm)
最(大粒径 (mm)
処理量 (t/hr)
1,000 83 400
1,250 104 700
1,500 125 1,100
図 4-6 重液サイクロン
表 4-8重液サイクロン仕様
②重液サイクロンと浮遊選別機の効率的な選別が出来る粒度領域にまたがる0.25mm～2mmの比重選別方法の開発と経済性の追及。
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4. 選炭技術の動向と課題 4.1 選炭技術の五つの主な動向
スパイラル チータズベッドセパレーター(TBS) リフラックス クラリファイヤー
③従来の機械式浮選方式から、カラム浮選により技術開発が始まった微粒水泡による浮選方式の歩留向上。
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4. 選炭技術の動向と課題 4.1 選炭技術の五つの主な動向
図 1-30機械式浮選機
図 1-32, 4-3ジャミソンセルとDowncomerの詳細
図 1-42 Jamison Cell とWEMCO Cellとの性能比較
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4. 選炭技術の動向と課題 4.1 選炭技術の五つの主な動向
④浮選の対象粒度領域内での比重選別可能な領域 （0.25mm～0.075mm）の技術開発と適用が始まっている。
FLSmidth 社傘下のLUDDOWICI社製 REFLUX Classifier の変遷
⑤乾式選炭の普及
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4. 選炭技術の動向と課題 4.1 選炭技術の五つの主な動向
図 1-33 Middelkaraal 炭鉱でのFGX
図 1-34 Allair Jig
沈炭 浮炭 原炭供給
図3-7永田エンジ社の 流動層式乾式選炭機
① 選炭工場建設費
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Min. Medium Max.(mUS$) (mUS$) (mUS$)
mt/y 38,000 US$/ t/hr. 116,500 US$/ t/hr 195,000 US$/ t/hr100 t/hr. 0.7 3.8 11.7 19.5250 t/hr 1.6 9.5 29.1 48.8500 t/hr. 3.3 19.0 58.3 97.5750 t/hr. 4.9 28.5 87.4 146.3
1000 t/hr. 6.5 38.0 116.5 195.0Remarks: yearly operation hour is 6,500
Hourly CapacityYearly
production
Min. Medium Max.
(US$/t) (US$/t) (US$/t)
6 18 30
表1-6 時間処理量当たりの選炭工場建設費
表 1-7 年間処理量当たりの選炭工場建設費
4. 選炭技術の動向と課題 4.2 選炭技術の三つの主な課題
・建設費は設備内容、施工費等が国によって幅が大きい。一概には言えないので、参考までに右表
に示す。 ・Maxは豪州のエンジニアリング会社の例を示す。 ・Mediumが発展途上国での妥当な建設費であろう。 建設費の削減が最大
の課題となる。
② 簡易選炭
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4. 選炭技術の動向と課題 4.2 選炭技術の三つの主な課題
発展途上国で一般炭を産出している国では選炭率が低い。主な理由は選炭工場への投資が困難なのと選炭による経済性の検討ができないでいると思われる。
対策としてはデイシェーリング（石のみを選別する技術）を目的とした簡易選炭機の導入が望まれている。ベトナムでは増加しているが効率が低いのが欠点。また、インドネシアはまだである。
特にインドネシアの露天掘炭鉱では簡易選炭により回収できる石炭が、出炭量の約10%程度、現場に廃棄されている事実がある。
簡易選炭にはジグ技術の応用が最適。
低
高
選別精度
処理量 t/hr
50万t/y,1 unit 500万t/y, 1unit
簡易選炭
通常選炭工場
この領域を目標にした選炭技術開発が望まれている
➢処理量：50 – 150万ｔ/ｙ➢US$ 5/t➢選炭し易い選別での分離
⇒De- shelling, De-stoningと呼ばれる石と石炭の分離だけで、灰分は結果論。
⇒原炭灰分を山元で安価なコストで下げ、後はブレンドにより灰分調整を行い、ユーザに供給。
この傾向は他の発展途上国産炭国も持っており、大きな市場が期待されている。
高低
図 3-29ディシェーリング選炭機と選炭工場との選炭精度比較
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4. 選炭技術の動向と課題 4.2 選炭技術の三つの主な課題
③ 発展途上国での選炭技術の普及 発展途上国での選炭工場の操業状況を調査すると不完全な運転状況が多く見られる。国情、国民性、老朽化等日本と異なる条件が多くあるが、その中での基本課題としては下記が挙げられる。 選炭工場の品質管理は設備の保全と運転作業者の機器の動作原理の熟知が
重要である。
外国企業による選炭工場建設後の運転作業者への初期の運転指導、教育が不足なのか、運転管理者の継続した技術指導体制が不足している。
選炭工場建設の際は管理職、作業員を含めた現地教育指導にも十分な費用を見込むべきであり、その結果が長期間運転に向けた資産となる。
ご清聴ありがとうございます。
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インド、オディシャ州にて建設中の選炭工場
