JPH0192293A - 高寿命高濃度石炭−水スラリー用添加剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は湿式υ、で製造される石炭−氷スラリー川添加
剤、より、ｉＴ述すればポンプ輸送可能で、そのまま発
電所等のボイラー燃料として使用できる寿命の長い高濃
度石炭−水スラリーを得るための添加剤に関するもので
ある。

（従来の技術） ′Ｍｆ（二石油資源の枯渇や価格の高腸により石炭の利
用が］ｌｆ認識され、その利Ｉ１１方法が種々検Ｊ’Ｊ
されている。

ところが１石炭は固体であり、ポンプ輸送ができないの
で、ポンプ輸送が可能であり、かつそのまま発電所等の
ボイラー燃ネ１として燃焼することができる微粉炭の水
スラリーが注目されている。

しかし薬剤を１１１いずに、石炭と木のスラリーを製造
すると、スラリーの粘度が高くなるのでイ１炭儂度の高
い水スラリーを製造することができない。

石炭′Ｃ度が低ければ輸送効率が低下し２さらに燃焼前
に脱水工程が必要となるため費用がかかる。

七こで高濃度石炭−水スラリーの粘度を下げる減粘剤に
ついて研究が行なわれている。

例えば、特開昭５７−１０２３９４−３には１分子ニー
２゜ＯＯＯ〜５万のポリアルキレングリコール鎖を右す
る化合物のプロピレンオキシドエチレンオキシド付加物
が、このＬ１的にイｉ用であることが記載されている。

しかし、これらの先行技術に記載されたポリアルキレン
グリコール鎖を有する化合物のプロピレンオキシドエチ
レンキシド伺加物は、その分散効果が１・分でなく、石
１＾＝度が５ｏｎｓをこえるとダイラタンシーが生じ、
ポンプ輸送が困難となることがわかった。また製造した
スラリーの経時変化、すなわち経時的に粘度上シｔを起
したり、沈降、圧−七が生じる等、多くの問題があった
。

さらに特開昭８１−２２５２９４号には、低粘度で貯蔵
安定性にｆ５れた添加剤としてポリアミドのフルキレン
オキシトイ・１加物とアルカリ性物質の併用が記載され
、また特開昭８２−１５２９１　号には石炭粉末を水中
に分散させ、パイズテイン輸送可能な状ｙＥ：に分散安
定化さｉる添加剤としてアルキルポリアルキレンポリア
ミンのアルキレンオキシド付加物とアミン化合物又はア
ミド化合物の併用が記載されている。

より詳述すれば、特開ＩＭｆ　８１−２２５２８４号に
は、（ａ）トリエチレンテトラミンとテレフタル酸のア
ミド化物（活性水素１６個、ブチレンオキシド３２０モ
ル、エチレンオキシド２０９５モル）と（ｂ）　ＫＯＨ
を、（ａ）　　：（ｂ）　＝８　二２の割合で併用する
ことが記載されている。

さらに特開昭６２−１５２９１号には、（ａ）ステアリ
ルエチレンジアミンのプロピレンオキシドエチレンオキ
シド付加物（プロピレンオキシド／エチレンオキシド＝
２／８、ＭＷ５０，０００）と（ｂ）ステアリルジプロ
ピレントリアミンを（ａ）　　：　（ｂ）　＝９：ｌの
割合で併用することが記載されている。

しかしながら、これらはスラリーの安定性評価方υ、が
単に棒頁入試験で実施されており、実現栓を想定すると
極めて不適切であった。

すなわち、１ヶ月静置後、林がスムーズに貫入してもス
ラリーが粘度−ヒＡを起したり、ソフトパンクを形成し
たりして貯蔵タンクや静置タンクからの払い出しに問題
が生じ、または燃焼ＤＩｔ噴霧ノズルがつまる等の問題
があった。

ｉｓ実これらの添加剤は、全く効果がなく１ケ月後スラ
リーの粘度が１００００ｃｐｓ近くに増粘し、自己流動
性を持ったスラリーをつくることができず、長期間製造
直後の流動性を保ち沈降の熊いスラリーは得られなかっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 未発１５１は、ｊｌｉ記の問題点を解決し、ポット法に
てスラリーをｊｔ価した時、低粘度かつ寿命の長い［Ｉ
　Ｑ　ｖＬ動性をｔｙった。−７濃度石炭−木スラリー
川添加削を提供することを課題とするものである。

（問題点を解決するためのＬ段） 未発１１は。

石炭を水の存在下で粉砕して高濃度石炭−水スラリーを
製造する際に添加される添加剤であって。

■ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミドのアルキレンオ
キシトイ・１加物（以下■成分という）と ■ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミド（以下■成分と
いう） とを必須成分として含有することを４￥徴とする高寿命
高濃度石炭−水スラリー用添加剤である。

本発明添加剤の０成分としては、ポリエチレンポリアミ
ンと脂肪酸を反応させて得られる化合物ポリエチレンポ
リアミン脂肪酸アミドに、さらにアルキレンオキシドを
（−ｊ加したもの等が挙げられる。

かかるポリアミンは、Ｈ２Ｎ　＋　ＣＨ２ＣＨ２Ｎ−−
Ｈ＋ｎ−Ｈ（ｎは２〜１５、ＡＩましくは３〜１０であ
る〕等である。

また脂肪酸は、）父素数が６〜２５．好ましくは８〜１
９である、例えばカメロン酸、カプリン醜。

ラウリン酸、ぺ／タデカン酸、マルガリン酸、ステアリ
ン酸、ヤシ脂肪酸、牛脂脂肪酸等である。

これらのポリエチレンポリアミンと脂肪酸を反応させる
場合、減圧下または窒素ガス気流下において、アミド基
を分子内に１〜３個、好ましくは１〜２個含有するよう
に反応させるものである。

またアルキレンオキシドはエチレンオキシド、プロピレ
ンオキシド、ブチレンオキシド等であり、これらは？ｌ
ｊ独であっても、２種以上であっても良く、２種以上の
場合その配列はブロック重合型又はランダム重合型のい
ずれでも良いが、特にエチレンオキシドを分−ｆ・末端
にブロック［６したものが有効である。

」、記付加物は、エチレンオキシドの含有率が全アルキ
レンオキシドの６０〜９５瓜量％、＆ｆましくは８０〜
９５屯量６％であり、この範囲の時適度な親油性が増し
、添加剤が石炭粒子に吸着し、より吸着層を厚くするこ
とで石炭粒子同志の凝集、沈降を防止し、安定性が向上
する。

エチレンオキシドの含有率が、９５毛量％を超えた場合
、分散効果が悪く石炭粒子が凝集、沈降する。エチレン
オキシドの含有率が、６０重量％に満たない場合、分散
効果がやや劣り、特に安定性に問題がある。

さらに上記付加物は、分子竜が１６．０００〜３０万の
範囲が好ましく、３０万を超えた場合、分散効果が劣り
、１６．０００に満たない場合、石炭粒子に対する吸着
層が薄くなり、安定性に問題が生じる。

本発明添加剤の■成分としては、」；記のポリエチレン
ポリアミンと脂肪酸を反応させて得られるポリエチレン
ポリアミン脂肪酸アミド化合物等が挙げられる。

本発明添加剤における（り成分と■成分との配合比、■
成分／■成分は、重４％で５０１５０〜９５１５、好ま
しくは６０／４０〜９０／１０であり、■成分を配合す
ることによって、低粘度かつス１命の長い高濃度石炭−
水スラリーを得ることができる。■成分の量が多すぎる
とスラリーがゲル化し全く効果がず！−られないため、
上記配合比率を守ることが特に毛穴である。

次に、添加剤の使用ｊｌｌは１石）に−水スラリーに対
して０．０１〜５．０重量％、好ましくは０．０３〜２
．０ｆｆ（ＩＡ％であり、コ（Ｆ）　ｆ３：　テ千災し
ｆ＝効果を発揮する。

−・般に添加剤を用いなければ、石ＩＲ−水スラリーは
１石炭製度が５０毛量％１ｉｒｉ後で流動性が無くなる
が、本発明の添加剤を使用すれば著しく粘度が低下する
ため、石炭濃度６０重量％以上、特に６４毛量％以上に
おいても流動性を有するものとなり、スラリーの経時変
化も全く見られず、１ケ月間静置しておいても石炭のＩ
Ｍ来及び沈降も生じておらず、タンク内からポンプによ
って容易に払い出すことができる。

さらにクリーン化した石炭を用いた石炭−木スラリーの
場合、石炭濃度が数ポイント上ガする。

添加剤を使用して製造される石炭−水スラリーは湿式に
て製造され、具体的には粉砕機へ石炭と水と添加剤を加
え石ｊＲを粉砕しながら製造する。

この時の添加剤は、最初に−・括添加しても良く、また
途中において多段に分割添加しても良い。

また−度、低Ｃ度で石炭と水を粉砕機に入れ、低濃度の
スラリーを製造した後、脱水してそこへ添加剤を添加し
て混合する方法でも良い。

しかし本発明は、これらの特定の製造方法に限定される
ものではなく１石炭を水中で粉砕する工程を含む製造方
法すべてを対象としたものである。

石炭−水スラリーの製造で使用される石炭は、無煙炭、
瀝青炭、亜瀝青炭、褐）に、又はそれらをクリーン化し
た石炭等、どのような石炭であっても良い。

クリーン化した石炭とは１石炭中より無機物、例えば灰
及びイオウ等を除去したものである。

石炭をクリーン化する方法としては、例えば用液分敲方
υ２、Ｏｉｌ　Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ法（以下Ｏ
Ａ法という）、浮Ｍ選炭法等がある。しかしながらこれ
ら以外の方法でも良く、特に限定するものではない。

このようなりリーン化した石炭を使用すれば、クリーン
化していない石炭にくらべて、本発明の添加剤の効果は
著しく優れ、数ポイント高Ｃ酸の石炭−木スラリーを得
ることができる。

さらにクリーン化した石炭を使用した場合１本効果以外
にも燃焼時のボイラー腐蝕が抑Ｍされ、灰の除去設備、
脱硫設備への負担が軽減される等のメリットがＪ１常に
大きい。

また使用される石炭粒度は、どのような粒度であっても
良いが、現在火力発電所で燃焼される微粉）又は２００
メツシユパス７　Ｑ　Ｂ　７．：％以」−のものである
から、この粒度が目安である。

しかし本発すＩの添加剤は粒度によって、影πされるも
のではなく、どのような粒径に対してもＩＪ２れた効果
を発揮する。

（発明の効果） 本発明に従って得られる添加剤は１石炭を水中に安定に
分散させる効果に便れており、それらを石炭−水スラリ
ーに添加した場合、スラリーの経時変化及び１ケ月間静
置後の石１にの凝集、沈降等が仝〈認められず、タンク
内からポンプによって容易に払い出すことがＩｌｆ能な
低粘度、かつ寿命の反い自己流動性高濃度石炭−水スラ
リーが１：ｌられる。

すなわち本発明者のみが研究開発した他に例を見ない■
成分と［株］成分とを、Ｊ４ｉめて限定した範囲におい
て組合せて（Ｊｒ用したときのみ、優れた効果を発揮す
ることを見出したものである。

このように１本発明に従ってＩ！Ｉられる添加剤が（Ｕ
れた性能をイ１する理由を考察すれば、■成分のポリエ
チレンポリアミン脂肪酸アミドのアルキレンオキシド付
加物が高分子量であるため、石炭粒子を包みこむ吸着層
が厚くなり安定性が向■−すると〕（に、出発物質が疎
水基を有するため石炭スラリー中の水と石炭が凝集する
作用を防止し１分散ｆ１が向」−するものと考えられる
。

また、蛋〉成分のポリエチレンポリアミン脂肪酸アミド
を１Ｊｌ用することにより、石炭粒子に吸着しているポ
リエチレンポリアミン脂肪酸アミドのアルキレンオキシ
ド付加物の剥離を防止すると共に。

ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミドｒ）身が石炭粒子
に吸着し、より吸着層をｄくすることで、石炭粒子−同
、どのネットワーク構造を長期に渡って■持でさること
から、寿命の長い高濃度石炭−水スラリーがｆｉｌられ
るものと考えられる。

しかしながら従来の添加剤１例えば分子・量２゜０００
〜５ガのポリフルキレングリコール鎖をＩＪする化合物
のプロピレンオキシドエチレンオキシド付加物は、分散
効果が仝〈劣り品膿度石炭−木スラリーはｆｉｌられな
かった。

また４、Ｖ　ｔｌｌｉ　Ｉ￥（６１−２２５２１４号及
び特開ｊ眉６２−１５２９１　号に記載されているポリ
アミドのアルキレンオキシト付加物とアルカリ性物質の
併用、又はアルキルポリアルキレンポリアミンのアルキ
レンオキシトイ・１加物とアミン化合物又はアミド化合
物の併用でも、スラリーの経時粘度［：ｙｌ及び凝集物
の発生が認められ、製造直後の流動性を長期間持続する
高濃度石炭−木スラリーはｆ’）られなかった。

（実施例） 以下に本発明の実施例を示す。

尚、実施例中ｒ％１は、ｒ重量％Ａを表す。

実施例１゜ 酊青＋Ｑと第１表に示す添加剤を用いて次の２踵の力Ｖ
、で石炭−木スラリーを製造した。

石炭は乾式ミルで粒径的２１に粉砕したものを用いた。

（Ａ）υ、　：　１１砕１５（約３■以下）と水と添加
剤を所定量ポールールに投入して、石炭粒 度が２００メツシュ通過量８０％にな るまで粉砕した。

（Ｂ）υ、：ＩＩ４＋炭（約３１以下）と水を所定ｔ、
ボールミルに投入して１石炭製度４０％ で、石炭粒度が２００メツシュ通過漬 ８０％のスラリーを製造した。

この後、所定濃度まで脱水し、そこへ 添加剤を加え、ラボデイスパーにテ纜 拌しスラリーを得た。

Ｎ２逍したスラリーは以下に示す試験方法によりＪｆ価
した。

１）スラリー粘度： ２５℃にてハーケ回転粘度計、 ズリ速度１００ｓｅｃ−’で測定した。

２）スラリーの寿命： ポット法にて測定した。

すなわち製造したスラリーを２５０　　鵬党の広口ビン
に入れて１ケ月間静置した後、ポリビンからスラリーを
自然落下によって払い出し、５■の篩を通過させる。

この時ポリビン内に残った峻および５ｍｍ篩」二のスラ
リー量を′凝集量として？ｉ鴫定し、仝スラリーに対す
る凝集率（％）を求めた。

また１ケ月ｆｆ１Ｊ静置後のスラリー粘度も測定した。

凝集量が小さく、粘度が製造直後と変っていないスラリ
ー程、ノｊ命の長い良好なスラリーである。

Ｊｆ価結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように未発ＩＩ＋に従い。

（Ａ）？Ｊまたは（Ｂ）法で石炭−水スラリーを湿式製
造することにより、石炭濃度７９％で粘度がａｏｏｃｐ
の流動性の良い石炭−水スラリーが得られた。

またスラリーは１ケ月間静置した後も凝集物がほとんど
なく、スラリー粘度もほとんど上昇しておらず、ノＩ命
の長い高濃度石炭−水スラリーを得ることができた。

・力、未発ＩＪ＋の必須要件を満たさない比較例の場合
、石炭濃度７４％で、粘度がｔｏｏｏ〜２５００ｃｐで
あり、また１ケ月間静置後の凝集率は７０〜１００り６
に達し、Ｊ４ｉめて流動性が悪かった。

実施例２゜ 石炭は実施例１同様のものを用い、添加剤は第１表に示
したものを用いた。

石炭−水スラリーの製造方法は脱灰した石炭を用いて、
次の２種の方法で実施した。

（Ｃ）７Ｊ、＝ＯＡυ、によってクリー／′化した石炭
と水と添加剤を所定Ｉ−−ボールミルに投入して１石炭
粒度が２００メツシュ通過 、Ｑ、　８０％になるまで粉砕した。

（Ｄ）７．ｈ：粗砕炭（約３ｍｍ以下）と水を所定量ボ
ールミルに投入して１石１＆　６度１５％で１石１に粒
度が２００メツシュ通過量８０％のスラリーを製造した
。

このスラリーを浮選法にて脱灰し、所 定濃度まで脱水した・ そこへ添加剤を加え、ラボデイスパー にて攪拌しスラリーを得た。

製造したＦ１終スラリーは実施例１と同様の試験方Ｖ、
により評価した。

２ｆ価結果を第３表に示す。

第３表から１１らかなように本発明に従い、（Ｃ）？に
またはＣＤ）法で石炭−木スラリーを湿式製造すること
により、石炭濃度８１％で粘度が１０００ｃｐの１ｉ動
性の良い石炭−水スラリーがｆ！Ｉられた。

またスラリーは１ケ月間静置した後も凝集物がほとんど
なく、スラリー粘度もほとんど１ニジｌしておらず、寿
命の長い高濃度石炭−水スラリーを得ることができた。

一方１本発明の必須要件を満たさない比較例の場合、石
炭濃度７７％で１０００〜２５００ｃｐであり、また１
ケ月間静置後の凝集率は７０〜１００％に達し、ポンプ
からの払い出しに不適当であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）石炭を水の存在下で粉砕して高濃度石炭−水スラ
   リーを製造する際に添加される添加剤であって、 ［ａ］ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミドのアルキレ
   ンオキシド付加物と ［ｂ］ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミドとを必須成
   分として含有することを特徴とする高寿命高濃度石炭−
   水スラリー用添加剤。 （２）ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミドが、ポリエ
   チレンポリアミン；▲数式、化学式、表等があります▼ 〔ｎは２〜１５、好ましくは３〜１０である〕と炭素数
   ６〜２５、好ましくは８〜１９の脂肪酸を反応させて得
   たアミド基を分子内に１〜３個、好ましくは１〜２個含
   有する化合物である特許請求の範囲第（１）項記載の高
   寿命高濃度石炭−水スラリー用添加剤。 （３）ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミドのアルキレ
   ンオキシド付加物が、エチレンオキシドを含み、その含
   有率が全アルキレンオキシドの６０〜９５重量％、好ま
   しくは８０〜９５重量％である特許請求の範囲第（１）
   又は （２）項記載の高寿命高濃度石炭−水スラリー用添加剤
   。 （４）ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミドのアルキレ
   ンオキシド付加物が、分子量１６，０００〜３０万であ
   る特許請求の範囲第（１）、（２）又は（３）項記載の
   高寿命高濃度石炭−水スラリー用添加剤。 （５）［ａ］成分／［ｂ］成分の配合比が、重量で５０
   ／５０〜９５／５、好ましくは６０／４０〜９０／１０
   である特許請求の範囲第（１）、 （２）、（３）又は（４）項記載の高寿命高濃度石炭−
   水スラリー用添加剤。 （６）石炭濃度が６０重量％以上、好ましくは６４重量
   ％以上である特許請求の範囲第（１）、（２）、（３）
   、（４）又は（５）項記載の高寿命高濃度石炭−水スラ
   リー用添加剤。 （７）石炭がクリーン化した石炭である特許請求の範囲
   第（１）、（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）
   項記載の高寿命高濃度石炭−水スラリー用添加剤。