JPH0216800B2

JPH0216800B2 -

Info

Publication number: JPH0216800B2
Application number: JP57230549A
Authority: JP
Inventors: Taizo Igarashi; Masahiko Yamamoto; Tosha Yazawa; Koji Kawase
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1982-12-25
Filing date: 1982-12-25
Publication date: 1990-04-18
Also published as: JPS59120232A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は石炭粉末を水に安定にかつ高濃度で
分散させるための石炭−水スラリー用添加剤に関
する。石炭はその形状が固体であるために永い間石油
に燃料としての王座をゆずつていたが、石油シヨ
ツクを機に石炭の見直しが行なわれ、石炭石油混
合燃料（COM）で代表されるように、石炭を粉
末とし、媒体と混合することにより石炭を流体と
して取り扱おうという試みが盛んに行なわれてい
る。しかし、石炭石油混合燃料の場合には、約半
分が油であるという欠点を避けて通ることができ
ず、さらに別のスラリー燃料の開発が望まれてい
る。近年、水と媒体として用い、高濃度に石炭を分
散させた流体としてのスラリーをパイプライン輪
送や油タンカーなどによる輸送にも適したものと
し、さらに各種ボイラーにおける石油の代替燃料
として用いようとする試みがなされている。この
スラリーの場合には、媒体が水であるところか
ら、スラリーとして次の性質を持つことが好まし
い。すなわち、石炭濃度が高くかつ低粘度であつ
て、しかも石炭粉末の凝集や沈降のおこらない長
期安定性にすぐれたものであることである。ま
た、機械的な剪断力が加わつたときでもスラリー
の安定性を保ちうるものであることが望まれる。ところで、従来、石炭−水スラリーの特性を改
質するために、スラリー中に防錆剤、抗酸化剤、
分散剤などの各種の添加剤を添加することはすで
に知られている。しかし、これら公知の添何剤の
なかで、石炭濃度ないし粘度に非常に好結果を与
え、またこの特性とスラリーの安定性とを共に満
足させるものはほとんどみられない。たとえば、
米国特許第2346151号明細書、特公昭55−45600号
公報および特開昭54−16511号公報などに開示さ
れるりん酸エステル、各種アミン類、アルキレン
オキシドとアルキルフエノールやナフトールその
他酸性りん酸塩との反応物、ポリメタクリル酸の
如きポリカルボン酸の塩の如き添加剤では、粘度
低下機能に劣り高濃度スラリーを得ることが難し
い。また、特開昭52−71506号公報や特開昭53−581
号公報に提案されるリグニンスルホン酸塩、特開
昭56−21636号公報に提案されるナフタレンスル
ホン酸塩やナフタレンスルホン酸のホルムアルデ
ヒド縮合物の塩などは、前記の添加剤に較べると
粘度低下機能がありスラリーの安定性にも多少寄
与するが、これら特性はなお改良の余地があり、
しかも得られるスラリーに機械的な剪断力を加え
たときその安定性が極端に低下する欠点があるこ
とから、実用化するにはいまひとつ満足できるも
のとはいえなかつた。この発明は、上記提案のものに較べて改善され
た粘度低下機能を有しかつスラリーの静置安定性
および対剪断力安定性にも好結果を与える工業的
有用な添加剤を提供せんとするもので、その要旨
とするところは、アクリル酸もしくはメタクリル
酸のアルカリ金属塩、アンモニウム塩または低級
アミン塩およびアクリルアミド類を構成単位とす
る共重合体を有効成分とする石炭−水スラリー用
添加剤にある。かかる有効成分によると、そのすぐれた粘度低
下機能によつて高濃度スラリーの調製が可能とな
り、たとえば石炭粉末が60〜80重量％もの高濃度
の石炭−水スラリーを容易に得ることができると
ともに、このスラリーは経日的な凝集や沈降が抑
えられた静置安定性にすぐれたものとなる一方、
機械的な剪断力を受けても圧密化することのない
対剪断力安定性にもすぐれたものとなる。このような対剪断力安定性にすぐれるスラリー
は、これを海外で製造し長距離パイプラインや長
期間の船舶による輸送ののち日本で消費すること
を想定した場合、輸送中の機械的剪断力に対して
スラリーの安定性を充分に保つことができるた
め、非常に有利である。このように、この発明の
添加剤を用いて調製された石炭−水スラリーは、
パイプライン輸送その他の輸送が容易で経済的で
あり、また燃焼装置への供給が容易となるなどの
利点が得られる。この発明の添加剤に含有される有効成分である
共重合体の構成比は、アクリル酸もしくはメタク
リル酸のアルカリ金属塩、アンモニウム塩または
低級アミン塩が70〜99モル％、好ましくは85〜95
モル％であり、アクリルアミド類が１〜30モル
％、好ましくは５〜15モル％である。共重合体の
構成比が前記範囲をはずれるとこれを有効成分と
するこの発明の添加剤を添加して得られる石炭−
水スラリーの性質が満足するものとはならない。
共重合物の数平均分子量は1000〜50000であり、
好ましくは1000〜10000である。前記共重合物を構成するアクリル酸もしくはメ
タクリル酸の前記塩を形成するものとしてアルカ
リ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウ
ムがあげられる。低級アミンとしては、メチルア
ミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルア
ミン、モノエタノールアミン、モノイソプロパノ
ールアミンなどの第一アミン、ジメチルアミン、
ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルア
ミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノール
アミン、モルホリンなどの第二アミン、トリメチ
ルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミ
ン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、
トリイソプロパノールアミンなどの第三アミンが
あげられる。また、前記共重合体を構成するアクリルアミド
類としてはアクリルアミド、メタクリルアミド、
ジアセトンアクリルアミドなどがある。この発明における共重合体は、アクリル酸もし
くはメタクリル酸の前記いずれかの塩とアクリル
アミド類との共重合によつて、あるいはアクリル
酸もしくはメタクリル酸とアクリルアミド類とを
共重合させたのちカセイアルカリ、アンモニア、
低級アミン等を用いて中和することによつて得ら
れる。また、アクリル酸エステルもしくはメタクリル
酸エステルとアクリルアミド類との共重合物また
はアクリル酸もしくはメタクリル酸とアクリル酸
エステルもしくはメタクリル酸エステルとメタク
リルアミド類との三元共重合体のエステル部分を
アルカリけん化することによつても得られる。さ
らに、アクリルアミド類の重合体もしくは共重合
体をアルカリを用いて部分的にけん化することに
よつても得られる。前記のアクリル酸エステルもしくはメタクリル
酸エステルとしてはアクリル酸もしくはメタクリ
ル酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピ
ルエステル、ブチルエステル、ヘキシルエステ
ル、オクチルエステルなどがあげられる。この発明の主眼は、前記共重合体が石炭−水ス
ラリーの粘度を低下させ、静置安定性を賦与する
のみならず、特に対剪断力安定性を賦与するとこ
ろにある。この発明の添加剤においては、上に述べた有効
成分のなかから、その一種もしくは二種以上を選
択して、これをそのままあるいは水、アルコール
などの媒体に含ませた状態で使用に供することが
できる。かかる添加剤には、必要に応じてゲル化
剤、防錆剤、防腐剤の如き公知のスラリー用添加
剤を含ませるようにしてもよい。石炭−水スラリー中への添加量は、そのスラリ
ー特性、つまり石炭粉末の粒度や濃度あるいは有
効成分自体の種類などによつて異なるが、一般的
には、有効成分が、スラリー中0.01〜５重量％、
とくに好適には0.05〜1.0重量％となるようにす
るのがよい。添加量が多くなるにしたがつて粘度
抵下効果が大でまた安定性の面でも好結果が得ら
れる。しかし、一定量を越えるとそれ以上の効果
は期待できないので経済的に不利である。添加方法は任意であり、石炭粉末を乾式粉砕法
と湿式粉砕法とのいずれの方法で得るかによつて
適宜の方法を選択すればよい。たとえば、乾式粉
砕法では、粉砕粉末を分散させるべき水中に予め
この発明の添加剤を添加混合し、これに粉砕粉末
を加えて混合するのがよい。一方、湿式粉砕法で
は、湿式粉砕のために用いる水中に予め添加する
ようにしてもよいし、湿式粉砕中もしくは粉砕後
に添加するようにしてもよい。なお、この発明の添加剤を用いて、水中粉砕な
いし通常のインペラー撹拌を行なつただけでは、
安定なスラリーを得にくいときには、強いせん断
力を持つたホモジナイザー、ラインミキサーなど
の撹忰機を使用して混合するがよい。この発明に適用される石炭は、亜瀝青炭、瀝青
炭、無煙炭などいずれであつてもよくとくに制限
はないが、孔隙の少ない石炭の方が好ましい。ま
た、この石炭を乾式法や湿式粉砕法で粉砕して水
スラリー用の粉末とするが、この粉末粒度もとく
に規定されない。しかし、パイプライン輸送、バ
ーナー燃焼において摩耗、閉塞などのトラブルを
おこさないように、通常200メツシユパスが50重
量％以上となるのが好ましく、70重量％以上とな
ればさらに好ましい。つぎに、この発明の実施例を記載してより具体
的に説明する。実施例アクリル酸もしくはメタクリル酸とアクリルア
ミド類を常圧下もしくは加圧下でラジカル共重合
させ、共重合後、中和して塩を形成させ下記の第
１表に示される試料No.１〜７からなるこの発明の
石炭−水スラリー用添加剤を得た。第１表中Mw
とは数平均分子量を意味する。

【表】比較例下記第２表に示す試料No.８〜13をそれぞれこの
発明とは異なる石炭−水スラリー用添加剤とし
た。

【表】

【表】上記実施例および比較例の各添加剤を用いて、
以下の試験例１、２に従つて実際に石炭−水スラ
リーを調製し、このスラリーの粘度（25℃）、静
置安定性ならびに剪断力による安定性の影響を調
べた。この試験に用いたワンボー炭（オーストラ
リア産）およびバルマー炭（カナダ産）の工業分
析値は次のとおりである。ワンボー炭バルマー炭固有水分(重量%) 3.0 1.5 灰分(重量%) 14.0 17.0 揮発分(重量%) 32.0 20.0 固定炭素(重量%) 50.2 62.0 なお、得られた石炭−水スラリーの粘度（25
℃）はＢ型粘度計により測定し、静置安定性は次
の方法で調べた。すなわち、直径５cm、高さ20cm
のステンレス製シリンダーの底部より６cmと12cm
の位置に止栓つき取り出し口を設け、得られた石
炭−水スラリーを上記シリンダー底部から18cmの
ところまで入れ、室温で１週間静置した。つぎ
に、シリンダー底部から12cmより上の上層部分、
６〜12cmの中層部分および６cmより下の下層部分
に分け、各層の固形分を105℃の乾燥器中に１時
間放置する乾燥減量法で測定した。また、剪断力による安定性は次の方法によつて
判断した。すなわち、得られた石炭−水スラリー
を直径10.5cm、高さ15cmの１のビーカーの中へ
800mlの線まで入れ、羽根径２cmのインペラーを
400mlの位置にセツトし、200rpmで24時間撹拌し
た。撹拌停止後、インペラーをとり去り、そのま
まの状態で10日間静置した。10日間静置後、ビー
カーを傾けてスラリーを流し出し、すべてが流れ
出た場合、底部に固い沈降物が生成してスパチユ
ラ等でも容易りとり出すことができない状態の場
合を、それぞれ◎、×で表わし、◎の場合には剪
断力に対して強いスラリーが得られたと判定し
た。試験例１ワンボー炭を乾式粉砕して200メツシユパスが
70重量％の石炭粉末を得た。この粉末の水分量は
４重量％（付着水を含めて）であつた。つぎに、
１のビーカーに前記実施例および比較例の各添
加剤をそれぞれ所定量溶解させた水溶液135.4ｇ
をとり、特殊機化工業(株)製ホモミキサーーＭ型を
用いて、300〜500rpmでゆつくり撹拌しながら上
記の石炭粉末364.6ｇを徐々に加え、加え終つて
からホモミキサーの回転数を5000rpmにあげて10
分間撹拌することにより、固形分70重量％の石炭
−水スラリーを得た。つぎの第３表は、この発明の添加剤として試料
No.１〜７および比較例の添加剤として試料No.８〜
13を用いたときの上記実施例１の結果である。表
中、添加量はスラリー中に占める添加剤（固型
分）の割合で示した。また、参考例とは添加剤を
全く用いなかつたときの結果であり、さらに表中
の（＊）はスラリーの粘度が非常に高いため、シ
リンダーの取り出し口からスラリーを取り出すこ
とができず、測定不能であつたことを示す。

【表】

【表】試験例２容量５のボールミル（ボール充填率30容量
％）に粒径約２mmに粗粉砕した水分含量４重量％
（付着水も含めて）のバルマー炭364.6ｇをとり、
これに前記の添加剤をそれぞれ所定量溶解させた
水溶液121.5ｇを加え、30分間粉砕することによ
り、石炭粉末の粒度が200メツシユパス80重量％
とされた固形分72重量％の石炭−水スラリーを得
た。つぎの第４表は、この発明の添加剤として試料
No.２と５および比較例の添加剤として試料No.８と
13を用いたときの上記実施例２の結果である。表
中、添加剤の添加量、参考例および（＊）に関し
ては第３表の場合と同様である。

【表】以上の試験結果から明らかなように、この発明
の添加剤を使用することにより、高濃度でかつ低
粘度で、しかも静置安定性のみならず対剪断力安
定性にもすぐれる均質な石炭−水スラリーが得ら
れることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

１アクリル酸もしくはメタクリル酸のアルカリ
金属塩、アンモニウム塩または低級アミン塩およ
びアクリルアミド類を構成単位とする共重合体を
有効成分とする石炭−水スラリー用添加剤。