JP2015512470A

JP2015512470A - 石炭の空気酸化及び自然燃焼を抑制する化学添加物

Info

Publication number: JP2015512470A
Application number: JP2015504711A
Authority: JP
Inventors: ブイ．デイビスロナルド; ジェイ．ブルボースティーブン
Original assignee: Nalco Co LLC
Current assignee: ChampionX LLC
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2015-04-27
Also published as: AU2013243504B2; EP2834330A1; CA2865453A1; EP2834330B1; AU2013243504A1; WO2013152148A1; CN104169401B; EP2834330A4; WO2013152148A9; CN104169401A; CA2865453C

Abstract

本発明は、低品位炭の堆積を処理してその自然燃焼を抑制する方法及び組成物を対象とする。方法は、ＶＡＥ及び粗製グリセリンを含む組成物を、低品位炭に適用することを含む。組成物は、低品位炭から水が蒸発することを妨げる。これは、その自然燃焼を引き起こす大きな要因である、低品位炭内の中空開口部の形成を妨げる。組成物は、その成分単独よりも良好な性能を有する。実際、組成物を使用した場合に、特定の扱いにくい低品位炭の取扱い方法、例えばピンチポイントを用いない又はエルボーを有しない装置のみを用いるＦＩＦＯの記録及び在庫管理を無視できることは効果的である。

Description

《関連出願についてのクロスリファレンス》
本出願は、２０１１年３月３０日に出願された同時係属中の米国特許出願第１３／０７５，７０２号の一部継続出願である。

《連邦支援の研究又は開発に関する記載》
適用なし。

《背景技術》
本発明は、石炭、低品位炭（ｌｏｗ−ｒａｎｋｅｄｃｏａｌ）、及び特に亜瀝青炭の、空気酸化及び自然燃焼を抑制する、方法及び組成物に関する。亜瀝青炭は、海に洗いざらしにされない淡水泥炭地の中で形成し、したがって、固有の化学品特性を有する。その形成の違いのため、亜瀝青炭はゆるい孔構造を有しており、多量の水を保持する。その結果、亜瀝青炭は他の石炭、例えば無煙炭又は瀝青炭よりも効果的でない燃料であり、同量のエネルギーを生じるのに２倍の量の石炭塊が必要である可能性がある。亜瀝青炭は、完全燃焼する前に炉壁を汚しスラグになる大きな黄鉄鉱粒子もまた含む。歴史的に、亜瀝青炭は価値がより低く、発電のためにはあまり望ましくない原料燃料であると認識されていることは驚くことではない。

全ての炭塵は空気中で爆発する危険性を有するが、低品位炭、及び特に亜瀝青炭は、たとえ空気中の粉塵の形態でなくとも、更なる火災危険性を有する。低品位炭は潜在的により粒子分解し、それによって、空いた表面積が増加する傾向がある。これは、自然燃焼につながる可能性のある酸化を促進する。低品位炭の輸送、取扱い、及び移動の自己摩滅傾向は、ますます小さい粒子、増加した表面積、及び空気酸化を起こすのに豊かな環境を生じさせ、その石炭の自然燃焼の潜在性につながると考えられる。

その結果、例えば、ＥｄｗａｒｄＢ．Ｄｏｕｂｅｒｌｙ、ＰｏｗｅｒＭａｇａｚｉｎｅ（２００３年１０月）による文献、ＰＲＢ石炭の取扱い及び保存のための火災保護ガイドライン（Ｆｉｒｅ−ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｇｕｉｄｅｌｉｎｅｆｏｒｈａｎｄｒｌｉｎｇａｎｄｓｔｏｒｉｎｇＰＲＢｃｏａｌ）において言及されているように、低品位炭ユーザーは特別な取扱い手順を典型的に使用して、望ましくない火事の危険性を低減すべきであるが、これらの手順は、石炭ベースの発電の代替燃料として、他の高品位炭を低品位炭へと単純に置換することを困難にしている。低品位炭ユーザーは、亜瀝青炭の採掘と最終的な燃焼との間にかかる時間を最小化するよう努めている。更に、その目的で受け取る場合、石炭の在庫を厳しく管理し、堆積を手入れして表面積を最小化し、石炭在庫の経時順で最初に「最も古い在庫」を強制的に利用するよう、ＦＩＦＯの態様で構成しなければならない。また、供給機械及び取扱い機械は、石炭粒子径が減り続けてますます微細な断片となって粉塵に変わり、蓄積及び自発的に燃焼しないように、摩擦及び激しい取扱いを最小化するよう特別に設計しなければならない。最後に、熱的な大気中の検出器を用いて、発電のために素早く取扱い又は消費して更なる分解を防止しなければならない自然燃焼の初期の兆候について、堆積を常に分析する。

これらの分解過程は、低品位炭の海外輸送において、更により大きな危険性を示す。大部分の米国の港施設は、他国の港施設は言うまでもなく、低品位炭を安全に扱うのに必要な特別な取扱装置がない。更に、船艙内に長時間置かれた石炭は、燃焼の危険性が容認できないほど高い状況を生ずる。

比較的より低い英熱量（Ｂｔｕ）値、並びに増大した火災危険性は、石炭火力発電産業の歴史のほとんどにおいて、高品位炭に対する有用な代替品としての論点から、亜瀝青炭を排除してきた。

しかしながら、近年では、無煙炭及び瀝青炭の採掘コストの増加、並びに環境基準の高まりが、亜瀝青炭及び低品位炭の相対的な価値を変化させている。亜瀝青炭の望ましくない成分、例えば硫黄、水銀、又はヒ素の濃度が非常に低いことは、より高い含水量を相殺することに役立つ。また、亜瀝青炭の高濃度の酸化カルシウム及び酸化マグネシウムは、生ずるボイラースラグがはるかに少ない亜瀝青炭の燃焼を引き起こす。その結果、固有エネルギーが低く、取扱いが困難であるにもかかわらず、多くの管轄区域において、厳しい環境法は、たとえ他の石炭源の燃料含有量がより高いとしても、他の石炭源よりも亜瀝青炭を使用することをより適切にした。その結果、亜瀝青炭の総トン数は過去１０年にわたって非常に増加しており、亜瀝青炭生産者は、大量の海上輸送容器の安全な船舶輸送方法を積極的に探しており、この石炭の自然燃焼の危険性を解決する技術に対する切迫した必要性を認めている。

したがって、石炭の堆積の自然燃焼を抑制する新規な方法及び組成物に対する、明確な有用性がある。この節に記載した技術は、具体的に示さない限り、本明細書に引用する任意の特許、刊行物、又はその他の情報が、本発明に関する「従来技術」であるとの容認を構成することを意図するものではない。更に、この節は、調査を行ったこと、又は米国特許施行規則第１．５６条（ａ）に定義されている他の関連情報が存在しないことを意味するものと解釈すべきでない。

本発明の少なくとも１つの実施形態は、低品位炭の堆積の自然燃焼を抑制する方法を対象とする。方法は、阻害剤組成物を石炭に適用する工程を含む。組成物は、粗製グリセリン、及びＶＡＥコポリマー又はＰＶＡコポリマーを、９０：１０〜１０：９０の比率で含む。

低品位炭は、組成物が存在しなければ堆積が自発的に燃焼するであろう時間、静置したままにしてもよい。低品位炭は、石炭を堆積へと配置する前に、少なくとも５日間、空気又は酸化雰囲気に暴露してもよい。石炭は、石炭が通過し、石炭の一部が蓄積及び残留する、少なくともピンチポイントを含む装置で取り扱ってもよい。石炭は船艙に積載してもよく、少なくとも３０，０００トンの堆積で少なくとも１０日間、静置したままにしてもよい。石炭は亜瀝青炭であってもよい。組成物は、純粋なグリセリンと混合したＶＡＥの混合物よりも高い割合で、自然燃焼を抑制してもよい。堆積は船艙内にあってもよい。方法は、堆積の取扱いにおいてＦＩＦＯ法の使用を除外してもよい。組成物は、石炭内のカルボニル基の酸化を少なくとも６０日間妨げてもよく、組成物がなければ、カルボニル基は、石炭のカルボニル基の酸化が少なくとも５０％増加することがある。

以下、図面を具体的に引用しながら、発明の詳細な説明を記載する。
図１は、本発明が石炭の脂肪族部分の酸化にどれほど影響を及ぼすかを説明するグラフである。図２は、本発明が石炭のカルボニル含有部分の形成及び酸化にどれほど影響を及ぼすかを説明するグラフである。図３は、本発明が石炭の断熱温度にどれほど影響を及ぼすかを説明するグラフである。

以下の定義を提供して、本出願において用いられる用語、特に請求項をどのように解釈すべきかを定める。定義の体系は単に便宜上のためであり、いずれの定義も何らかの特定のカテゴリーに制限することを意図するものではない。

「アーチング（Ａｒｃｈｉｎｇ）」は、アーチの形態に凝集した石炭材料から形成される、石炭を取り扱う処理の一部を通る石炭材料の流れの閉塞を意味しており、アーチングは凝集性であってもよく（粒子間の結合によって形成される）、連動してもよく（通過する出口のサイズに対して大きい粒子によって形成され、機械力、例えば崩壊するラットホール（ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇｒａｔｈｏｌｅ）によって共に詰まる）、又はその両方であってもよい。

「船舶輸送時（Ａｓ―ｓｈｉｐｐｅｄ）」は、それらの実質的に全てが、３インチ^３以下の体積を有する粒子へと摩滅しており、組成物が地面の中にあった時に自然に生じた水分の存在が除去されていない、地面から取り出された岩のような組成物を意味する。

「粗製グリセリン」は、バイオディーゼルの製造過程に関するエステル交換反応を含む、トリグリセリドに関するエステル交換反応からの副生成物誘導体を意味しており、副生成物は、グリセリンと、脂肪酸、エステル、塩、メタノール、トコフェロール、ステロール、モノグリセリド、ジグリセリド、及びトリグリセリドからなる群から選択される少なくとも１つの成分とを含む。

「低品位炭」は、湿ったミネラルを含有する船舶輸送時に基づいて、９，５００ＢＴＵ／ｌｂ（５２７１ｋｃａｌ／ｋｇ）以下の総発熱量限界を有する石炭を意味する。低品位炭としては、亜瀝青炭、亜炭、及び高体積若しくは高酸化瀝青炭が挙げられる。

「雑種（Ｍｏｎｇ）」は、非グリセロール有機材料を意味し、典型的には石鹸、遊離脂肪酸、及び他の不純物から成る。

「粒状材料」は、取り扱い時、処理時、又は接触時に粉塵粒子を形成する傾向がある材料を意味しており、限定されないが、石炭、泥、木質チップ、農産物、果物、肥料、鉱石、鉱物の鉱石、微細な材料、砂、砂利、汚れ、肥料、又は他の粉塵生成材料、及び任意のこれらの組み合わせが挙げられる。

「ピンチポイント」は、石炭材料の一般的な流れが通るが、装置の部品又はその一部の形状に起因して材料の流れの一部が影響を受け、その部分がある時間静止したままになる、工業処理に存在する装置の部品又はその一部を意味しており、例示的な工業用処理としては、限定されないが、石炭処理、石炭精製、石炭の取扱い、石炭の粉砕、石炭の輸送、石炭の積載、石炭の保存、及び石炭の荷降ろしが挙げられ、例示的な種類の装置は、限定されないが、シュート、曲がった若しくは湾曲したパイプ、チャネル、若しくはダクト（エルボー）、又は凝集した材料のブリッジが集まるほど十分に小さい空間を含む。ピンチポイントは、流動する石炭材料のアーチング及びラットホリング（ｒａｔｈｏｌｉｎｇ）を生ずる可能性がある。

「パウダーリバー盆地」は、ワイオミング州ジレット、ワイオミング州シェリダン、及びモンタナ州マイルズシティの都市の近くの、モンタナ州南東部及びワイオミング州北東部に位置する、天然亜瀝青炭の豊かな源である地質学的地域（およそ東西に１０ｋｍ、南北に３２０ｋｍ）を意味する。

「ＰＶＡ」は、ポリビニルアセテートポリマーを意味する。

「ラットホリング（Ｒａｔｈｏｌｉｎｇ）」は、材料の塊の中のチャネルに沿って材料のいくらかが流れ、チャネル外にある材料は停滞して流れなくなるような凝集性の強度（粒子間結合によって形成される）を有する石炭材料から形成される、石炭の取扱い処理の一部を通る石炭材料の流れの妨害を意味する。ラットホールは振動のような外部力の存在下で崩壊することがあり、崩壊するとアーチを再形成することがある。

「亜瀝青炭」は、ＡＳＴＭＤ３８８―０５にこの名称で定義されている組成物を意味しており、湿ったミネラル物質を含まないものに基づいて、１１，５００ＢＴＵ／ｌｂ〜８，３００ＢＴＵ／ｌｂ（６３８９ｋｃａｌ／ｋｇ〜４６１１ｋｃａｌ／ｋｇ）の総発熱量限界を有する天然の石炭組成を含んでおり、８４００〜８８００ＢＴＵ／ｌｂ（４６６７〜４８８９ｋｃａｌ／ｋｇ）の船舶輸送時の総発熱量限界を典型的に有しており、限定されないが、パウダーリバー盆地の石炭が挙げられる。

「ＶＡＥ」は、酢酸ビニルエチレンコポリマーを意味する。少なくとも一つの実施形態において、ＶＡＥの繰り返し単位は、下式Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、及び任意のこれらの組み合わせの１つから選択される。

式中、ｎは架橋ユニットの数であり、ｍは第一鎖ユニットの数であり、ｏは第二鎖ユニットの数であり、ｎ、ｍ、及びｏのいくつか又は全ては１以上であることができるが、ｍ及びｏは多くの場合２、３、又は４以上であり、第一及び第二鎖ユニットいずれか又は両方は、ポリマー鎖の左側末端（終端）ユニット、及び／又はポリマー鎖の右側末端（終端）ユニットであることができる。ＶＡＥは、更なる架橋ユニットを含むコポリマーを含むことができ、更なるポリマー鎖を含むこともできる。

本出願に記載されている上記の定義又は記載が、一般的に辞書で用いられている意味、又は引用によって本出願に含まれる出典に記載されている意味と（明確に又は暗に）矛盾する場合には、本出願及び特に請求項の用語は、本出願における定義又は記載に従うものであって、一般的な定義、辞書の定義、又は引用により含まれる定義に従うものではないことを理解されたい。上記を考慮して、用語が辞書によって解釈される場合にのみ用語を理解することができる場合には、用語がカーク―オスマーエンサイクロペディアオブケミカルテクノロジー（Ｋｉｒｋ−ＯｔｈｍｅｒＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）第５版（２００５）、（ワイリー、ジョンアンドサンズ社（Ｗｉｌｅｙ，Ｊｏｈｎ＆Ｓｏｎｓ，ｉｎｃ．）出版）によって定義されていれば、この定義が、用語が請求項においてどのように定義されるかについて支配するものとする。

少なくとも一つの実施形態において、低品位炭の堆積の表面を阻害剤組成物で処理して、堆積の自然燃焼を抑制する。阻害剤は、粗製グリセリン、並びにＶＡＥコポリマー及び／又はＰＶＡコポリマーを含む組成物である。粗製グリセリンは、トリグリセリドに関するエステル交換反応から導かれる。

低品位炭を取り扱う者であれば、２つの異なる火災危険性を意識することが必要である。（低品位炭だけでなく全ての石炭から生じる可能性のある）炭塵は、大気中の酸素とよく混合して自然爆発を引き起こす可能性がある。低品位炭に特有なことは、酸化の傾向が高く、石炭堆積の中でそれ自身が火事を引き起こす可能性があるということである。低品位炭は、実質的に全ての空気中の粉塵を石炭の塊の存在から除去したとしても、酸化して堆積の中で不爆火災を起こす可能性がある。

少なくとも一つの実施形態において、実質的に空気中での爆発の危険性にさらされないよう、堆積は実質的に粉塵の近くにはないが、低品位炭は酸化誘起型火災の危険にさらされている。少なくとも一つの実施形態において、粉塵の存在を除く。少なくとも一つの実施形態において、低品位でない石炭の存在を除く。少なくとも一つの実施形態では、酸化及び酸化誘起型燃焼の危険性は実在しつつ、空気中での爆発の実質的な危険性を除く。

バイオディーゼルは、植物油又は動物性脂肪を脂肪酸アルキルエステル及び粗製グリセリン副生成物へと変換するエステル交換反応と呼ばれる化学処理を通して、典型的に製造される。脂肪酸及び脂肪酸アルキルエステルは、油の塩基触媒型エステル交換反応、油の直接酸触媒型エステル化、及び油の脂肪酸への転化、並びにその後のバイオディーゼルへのエステル化によって、油及び脂肪から製造することができる。

ほとんどの脂肪酸アルキルエステルは、塩基触媒法によって製造される。一般に、バイオディーゼルを製造する油のエステル交換反応に使用する触媒として、あらゆる塩基を用いてもよいが、ほとんどの商業的処理では水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが用いられている。

粗製グリセリン及びその製造の適切な例は、米国特許出願第１２／２４６，９７５号明細書等に見ることができる。バイオディーゼル製造過程において、油及び脂肪を濾過及び前処理して、水及び混入物を除去することができる。遊離脂肪酸が存在する場合、特別な前処理技術、例えば酸触媒型エステル化を使用して、それらを除去又はバイオディーゼルに変換することができる。前処理した油及び脂肪は、アルコール及び触媒（例えば塩基）と混合することができる。反応に使用する塩基は、典型的に、使用するアルコール（典型的にはエタノール又はメタノール）中に標準的な撹拌又は混合により溶解して対応するアルコキシドを形成している水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである。あらゆる適切な塩基を用いることができることを理解すべきである。アルコキシドを閉じた反応容器内に入れ、油及び脂肪を加えてもよい。系を閉鎖して、約１〜８時間、約７１℃（１６０°Ｆ）で保持することができるが、いくつかの系は室温で反応を行うことが推奨される。

反応が完了すると、油分子（例えばトリグリセリド）は加水分解し、２つの主生成物：１）粗製脂肪酸アルキルエステル相（すなわちバイオディーゼル相）、及び２）粗製グリセリン相が生成する。典型的には、粗製脂肪酸アルキルエステル相は、より高密度な粗製グリセリン相の上に層を形成する。粗製グリセリン相はバイオディーゼル相よりも高密度であるので、２つは重力で分離することができる。例えば、粗製グリセリン相は、沈殿容器の底部から簡単に抜き取ることができる。場合によっては、遠心分離機を使用して二相の分離を速くしてもよい。

粗製グリセリン相は、グリセリン、メチルエステル、メタノール、雑種、及び無機塩、並びに水の混合物から典型的に成る。メチルエステルは、約０．０１〜約５質量パーセントの量で典型的に存在する。

少なくとも一つの実施形態において、メタノールは、約５質量パーセント超〜約３０質量パーセントの量で、粗製グリセリン中に存在することができる。少なくとも一つの実施形態において、粗製グリセリンは、約３０〜約９５質量パーセントのグリセリンを含む。

ＶＡＥは、複数の酢酸ビニルポリマーが、架橋を形成してポリマーを互いに接続してコポリマーネットワークを形成するエチレン側鎖を含む、コポリマーである。

少なくとも１つの実施形態において、組成物は、ＶＡＥコポリマー対粗製グリセリンを質量で９０：１０〜１０：９０で含む。少なくとも一つの実施形態において、組成物は更に水を含む。少なくとも一つの実施形態において、組成物は水及び粗製グリセリンを含んでおり、両者は水の凍結を妨げ、かつ蒸発を妨げ、これによって酸化が起こる傾向を低減する。

少なくとも一つの実施形態において、組成物は、米国特許第５，４４１，５６６号公報の方法又は装置の任意の一つに従って適用する。

阻害剤組成物の成分は、低品位炭に添加する直前に混合してもよく、若しくは予め混合してもよく、又はいくつかの成分を予め混合し、他の成分を添加の直前に混合してもよい。材料は、一つ以上のスプレーヘッドを有する噴霧ブームによって、液体形態で適用してもよい。少なくとも一つの実施形態において、米国特許第５，６２２，５６１号公報に開示されている方法の少なくとも１つによって被覆すべき材料に組成物を適用する。

少なくとも一つの実施形態において、堆積を形成する際に組成物を適用する。これは例えば、材料を鉄道車両、ダンプトラック、保存施設、サイロ、又は船艙に積載する際に行うことができる。堆積へと注ぎ入れる若しくは投げ入れる前及び／又はその際に、組成物を材料に適用することができる。少なくとも一つの実施形態において、材料を注ぎ入れる又は投げ入れる前にコンベヤーベルトに沿って進ませ、ベルトに沿って進行する際に組成物を材料に適用する。少なくとも一つの実施形態において、組成物は、空気中の粉塵を出しにくいより大きな凝集体の形態の材料を共に保持するのを助ける、粘着性付与剤として機能する。

少なくとも一つの実施形態において、亜瀝青炭又は低品位炭の取扱いから標準的な安全手順の一つ以上を省略することができるよう、阻害剤を適用する。例えば、阻害剤で処理した亜瀝青炭又は低品位炭は、一つ以上のピンチポイントを有する従来の石炭取扱い装置を通して、安全に処理することができる。又は、例えば、阻害剤で処理した低品位炭は、未処理の低品位炭に許容されるよりも長く静置したままにすることができ、又は安全手順が推奨するよりも長く低品位炭の堆積が在庫に残存することにつながる場合であっても、非ＦＩＦＯ様式で取り扱うことができる。

少なくとも一つの実施形態において、亜瀝青炭はパウダーリバー盆地から採掘することができ、従来の石炭取扱い方法に従って取り扱い、保存し、及び輸送することができる。

少なくとも一つの実施形態において、阻害剤で処理した低品位炭は、少なくとも静かに１１日間、船艙内に積載することができる。

少なくとも一つの実施形態において、石炭は、鉄道車両内に静かに１〜２０日間置かれたあと、船に積載される。

本発明の組成物は非常に効果的であり、多くの予想外で有益な結果を示す。米国特許第５，５７６，０５６号公報、日本国特許５６１３３３９２号公報、日本国特許４０３２１４９号公報、及び日本国特許４５９７９２２号公報、並びに日本国特許出願第２０００―０８０３５６号明細書、日本国特許出願第２００６―３２８４１３号明細書、及び日本国特許出願第１９９８―２６５７５７号明細書などの、燃焼を抑制する従来技術の処方は、石炭堆積からの粉塵雲の形成を低減し、これによって粉塵曇の自然燃焼を低減することに焦点を当てている。しかしながら、それらは、堆積中の石炭の分解／酸化を防止しない。更に、これらは、低品位炭又は亜瀝青炭の潜在的な非自発的燃焼性を適切に低減せず、むしろ瀝青炭のみを低減する。

理論及び特に請求項の範囲に制限されないが、粗製グリセリンは、石炭のヒドロキシル基及びカルボニル基と水素結合を形成して酸素を有するこれらの基の反応性を低減し、同時にＶＡＥ及び／又はＰＶＡコポリマーは、処理した石炭の表面を封止するのに役立つと考えられる。更に、粗製グリセリン中の「不純物」（例えば限定されないが、脂肪酸メチルエステル、部分的に加水分解した脂肪酸メチルエステル、及び無機塩）は、処理した石炭の酸化プロセスを更に妨げる石炭堆積の表面に沿った物理的バリアを生ずるので、純粋なグリセリンよりも良好に機能する。

更に、組成物は、石炭粒子内のボイドの再充填（ｒｅ−ｆｉｌｌｉｎｇ）によって生じる燃焼を抑制する。水分は単に一方向に流れないので、蒸発によって形成されるボイドは、場合によって水分を凝縮することによって再充填される。しかしながら、水分を再充填する処理は、酸化を加速し、したがってそれ自身が自然燃焼の原因となる熱を生ずる。少なくとも一つの実施形態において、本発明は水分を保持しており、それによって石炭に熱を含む水分が再充填することを妨げる。

少なくとも一つの実施形態において、処理装置又は他のピンチポイントを含む装置の漏斗形状部品を通過する低品位炭に組成物を使用する。漏斗は、小さい開口部に向かって傾斜した、傾斜した側壁を有することで特徴付けられる。傾斜した壁の摩擦特性、低品位炭本来の自発的特性／凝集性特性、及び／又は傾斜の程度に起因して、壁に隣接した石炭粒子は、壁から離れており開口部の直上の領域により近い粒子とは異なる流速を有する。少なくとも一つの実施形態において：摩擦特性、傾斜の程度、開口部の径、石炭材料粒子の径、及び石炭粒子の自発的特性／凝集性特性のうち一つ、並びに任意のこれらの組み合わせは、組成物の存在がなければ石炭粒子はラットホールを形成し、単にチャネルの中を流れ、酸化するであろうが、組成物が存在すればそのような酸化が発生しないようなものである。

前述のように、場合によっては、ラットホール、アーチ、及び他のピンチポイントは、エネルギー、例えば振動を適用することによって、除去又は壊すことができる。しかしながら、これらの振動は高価で危険である可能性があり、爆発を引き起こすか又は装置に損傷を与えることがあり、その結果これらは望ましくない。少なくとも一つの実施形態において、方法は、ラットホール及び／又はアーチを形成する装置部品におけるラットホール又はアーチを壊すエネルギー（限定されないが、振動が挙げられる）の適用を、除外しなければユーザーが適用するであろう期間にわたって、除外する。少なくとも一つの実施形態において、１週〜１２ヵ月にわたる期間、エネルギーの適用を除外する。

ラットホール及びアーチング効果は、含水量が増加することによって悪化することが知られている。上記のように、低品位炭は、典型的に高品位炭よりも含水量が高く、したがって、高品位炭よりも、ラットホール、アーチ、又は著しい他のピンチポイントを形成する傾向があると考えられる。少なくとも一つの実施形態において、低品位炭は装置部品内を通過し、ここで、組成物の非存在下では、低品位炭がその含水量によってアーチ、ラットホール、又はピンチポイントを形成するが、高品位炭はアーチ、ラットホール、又はピンチポイントを形成せず、組成物が存在するので水分を含む低品位炭は酸化しないか又は酸化が抑制される。

少なくとも一つの実施形態において、石炭処理装置は、低品位炭粒子が集まり停滞して酸化することがあるクラックを含むが、組成物が存在する場合、そのような酸化は抑制され、及び／又は発生しない。

少なくとも一つの実施形態において、水、湿潤剤、泡、ミセル封入剤、ＣＯ_２、Ｎ_２、及び任意のこれらの組み合わせからなる群から選択される更なる１つの品目の非存在下で、低品位炭は石炭処理装置を通過する。

説明のために示し、本発明の範囲を制限することを意図しない以下の例を参照することによって、以上をよりよく理解することができる。

石炭の酸化は、石炭の官能基の酸素による酸化、石炭内の酸素含有酸化生成物群の蓄積、並びに最終的な酸化生成物としての気体の一酸化炭素及び二酸化炭素の形成を含む一連の過程中に起こる。赤外分光法を用いて、石炭のサンプルが空気中で酸化する際の最初の２つの過程を経時的にモニタすることができる。図１及び２では、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）を使用して比較した、処理した亜瀝青炭及び未処理の亜瀝青炭のサンプルを示す。両サンプルを温度制御したオーブン内に置き、亜瀝青炭の酸化が起こるにつれて、代表的な部分が経時的に集まった。それぞれの亜瀝青炭部分のＦＴＩＲスペクトルを得て、脂肪族炭化水素領域のピークの面積、及び炭素―酸素二重結合領域（カルボニル）のピークの面積を決定した。図１に示すように、未処理の亜瀝青炭サンプルの脂肪族炭化水素基と、処理した亜瀝青炭サンプルの脂肪族炭化水素基とは、試験にわたってほぼ同じ速度で酸化した。これは、それぞれの脂肪族のピーク面積の変化で測定したこれらの官能基の消失速度の類似性によって実証された。図２に示すように、処理した亜瀝青炭は、脂肪族基の酸化から予想されるように、カルボニル種の安定した増加を示した。しかしながら、未処理の亜瀝青炭は、試験にわたってカルボニル種の濃度が比較的変わらないことを示した。後者は、未処理の亜瀝青炭酸化プロセスは、処理した亜瀝青炭よりも非常に早い速度で、気体の一酸化炭素及び二酸化炭素を製造することを示す。明らかに、処理した亜瀝青炭の全体の酸化は、未処理の亜瀝青炭よりもゆっくり起こった。

ここで図３を参照すれば、処理した亜瀝青炭及び未処理の亜瀝青炭の半断熱酸化レベルを試験した結果が示されている。この試験では、選択した亜瀝青炭サンプルを使用前に不活性雰囲気下で調製して、石炭の温度測定のための熱電対と、石炭に気体を直接供給する気体流入管と、気体がフラスコから流出するのを可能にする気体流出管とを備えるデュワーフラスコ内に置いた。１つのフラスコには処理した亜瀝青炭を入れ、他のフラスコには同じ亜瀝青炭の未処理部分を入れた。フラスコを封止して、フラスコ内の一定の窒素流の下、温度制御したオーブン内に置いた。フラスコの含有物の温度が定常状態になったときに窒素流を止め、両方のフラスコに対して空気流を開始した。それぞれのフラスコに、同じ空気源から同じ空気流速を適用した。サンプルに空気を適用すると、亜瀝青炭は酸化し始め、フラスコ内の温度が上昇し始めた。

フラスコ内に熱が蓄積する速度は、フラスコ内の材料の酸化速度に関連する。したがって、フラスコ内の温度変化は、含有物が空気中での酸化（自然燃焼）に耐える傾向の、間接的な測定を提供する。良好な自然燃焼阻害剤は、比較できる条件下で未処理の石炭と比較して、フラスコ内の熱の蓄積を制限するはずである。図３に示すように、処理した亜瀝青炭は、未処理の石炭と比較して温度変化が非常に小さかった。

本発明は、多くの異なる形態で実施してもよく、それらは本発明の詳細な説明に詳細に記載されている。本開示は、本発明の原理の例示であって、本発明を例示されている特定の実施形態に限定することを意図するものではない。本明細書中で言及した、又は言及した任意の文献中に言及されている、全ての特許、特許出願、学術論文、及び他のあらゆる引用したものは、引用によりその全体が本明細書中に含まれる。更に、本発明は、本明細書に記載され、及び／又は本明細書に取り入れられる様々な実施形態の一部若しくは全部の可能な組み合わせを含む。更に、本発明は、本明細書に記載されており及び／又は本明細書中に取り入れられる様々な実施形態の任意の一つ又はいくつかを具体的に除外する、あらゆる可能な組み合わせを包含する。

上記の開示は、説明的であって、網羅的ではないことを意図する。この記載は、多くの変形及び代替を当業者に示唆している。これらの代替及び変形の全ては、請求項の範囲に含まれることを意図しており、ここで、用語「含む」は、「含むが、これに限定されるものではない」ことを意味する。当業者であれば、本明細書中に記載されている特定の実施形態に対する他の均等物であって、請求項にも含まれることが意図された均等物を認識してもよい。

本明細書中に開示されている全ての範囲及びパラメータは、そこに包含されるありとあらゆる全てのサブレンジ、及びエンドポイントの間のあらゆる数を包含するものと解する。例えば、「１〜１０」と定められた範囲は、最小値である１と最大値である１０との間（並びに最小値である１及び最大値である１０を含む）の、全てのサブレンジ；すなわち、１以上の最小値（例えば１〜６．１）から始まり、１０以下の最大値（例えば２．３〜９．４、３〜８、４〜７）で終わる全てのサブレンジ、並びに範囲内に含まれる１、２、３、４、５、６、７、８、９、及び１０のそれぞれの数をも含むと考えるべきである。

ここで、本発明の好ましい実施形態、及び代替の実施形態の記載を終了する。当業者であれば、本明細書中に記載されている特定の実施形態に対する他の均等物を認識してもよく、均等物は、本願明細書に添付した請求項に含まれることが意図されている。

Claims

低品位炭の塊の自然燃焼を抑制する方法であって、前記方法は阻害剤組成物を石炭に適用することを含んでおり、前記組成物は、粗製グリセリン、及びＶＡＥコポリマー又はＰＶＡコポリマーを、９０：１０〜１０：９０の比率で含む、方法。
前記組成物の存在がなければ前記塊が酸化誘発型自然燃焼をするであろう時間、前記石炭を静置したままにする、請求項１に記載の方法。
前記石炭を堆積内へと配置する前に、前記低品位炭を、空気又は酸化雰囲気へと少なくとも５日間暴露する、請求項１に記載の方法。
前記石炭が通過し、前記石炭の一部が蓄積及び残留する少なくとも１つのピンチポイントを含む装置によって前記石炭を取り扱う、請求項１に記載の方法。
前記石炭を船艙内に積載して、少なくとも３０，０００トンの堆積で少なくとも１０日間静置したままにする、請求項１に記載の方法。
前記石炭が亜瀝青炭である、請求項１に記載の方法。
前記組成物は、純粋なグリセリンと混合したＶＡＥの混合物における割合よりも高い割合で自然燃焼を抑制する、請求項１に記載の方法。
前記塊が船艙内にある、請求項１に記載の方法。
前記塊の取扱いにおいてＦＩＦＯ法を使用しない、請求項１に記載の方法。
前記組成物が前記石炭中のカルボニル基の酸化を少なくとも６０日間抑制し、前記組成物がなければ、前記カルボニル基は前記石炭のカルボニル基の酸化が少なくとも５０％増加する、請求項１に記載の方法。
前記塊が：前記石炭が通過する石炭取扱い装置の部品の壁内の、ラットホール、アーチ、クラック、及び任意のこれらの組み合わせからなる群から選択される１つの中で形成される停滞した塊である、請求項１に記載の方法。
前記塊が、石炭塊の流れに隣接した停滞した塊である、請求項１に記載の方法。
前記塊が停滞した塊であるが、低品位炭ではなく高品位炭できた塊であれば、前記塊は停滞せず石炭取扱い工程を容易に通って流れるであろう、請求項１に記載の方法。
前記組成物が前記石炭内のカルボニル基の酸化を少なくとも６０日間妨げ、前記組成物がなければ、前記カルボニル基は、前記石炭のカルボニル基の酸化が少なくとも５０％増加する、請求項１に記載の方法。