JPH03200893A

JPH03200893A - 高濃度石炭―水スラリー用分散剤

Info

Publication number: JPH03200893A
Application number: JP33856489A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Okada; 岡田　年廣; Hidekazu Yoshida; 英一吉田; Junichi Yamada; 順一山田; Hiroto Arai; 新井　博人
Original assignee: NIPPON KOMU KK; Lion Corp; Japan Com Co Ltd
Current assignee: NIPPON KOMU KK; Lion Corp; Japan Com Co Ltd
Priority date: 1989-12-28
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1991-09-02

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、新規な高濃度石炭−水スラリー用分散剤、さ
らに詳しくは、高濃度の石炭微粉末を含有する分散安定
性に優れ、かつ低粘度で流動性の良好な水スラリーを与
える分散剤に関するものである。

従来の技術近年、石油価額の高騰や石油資源の枯渇によるエネルギ
ー資源の多様化などから、石炭の利用が注目されている
。この石炭は固体燃料であり、ハンドリングの点で難点
があるので、これを微粉砕して水スラリーとすることに
よって、パイプ輸送が可能となり液体燃料と同様に取扱
うことができるが、輸送効率を向上させるために、高濃
度化することが必要である。

しかしながら、石炭微粉末をそのまま水中に分散させた
のみでは５０重量％以上の高濃度スラリーを得ることは
困難である上、スラリーを放置しておくと石炭微粉末が
スラリー中に沈降して不均一となり貯蔵安定性を欠く。

このため、通常、スラリー中に分散安定剤を添加して、
高濃度化及び分散安定性を改善することが行われている
。このような分散安定剤としては、例えばす７タレンス
ルホン酸塩ホルマリン縮合物（特開昭５６−２１６３６
号公報）、ポリスチレンスルホン酸塩（特開昭６２−５
９０号公報）、分子量２．０００〜５００．０００、好
ましくは４．０００−１００．０００のポリスチレンの
部分スルホン化物又はその塩（特開昭６３−２７８９９
７号公報）などが知られている。

また、石炭−水スラリーの安定性を改良する方法として
、例えば石炭にアニオン系分散剤を添加して粉砕したの
ち、安定化剤としてノニオン系添加剤を添加する方法（
特開昭６３−２０５３９３号公報）、低分子量のポリス
チレンスルホン酸塩と高分子量のポリスチレンスルホン
酸塩とを併用する方法（特開昭６３−３０５９６号公報
）、分子量４００〜１０，０００のポリスチレンと分子
量４０．０００〜ｓｏｏ、ｏｏｏのポリスチレンとの混
合物をスルホン化して分子量分布を広くしたポリスチレ
ン部分スルホン酸塩を用いる方法（特開昭６３−２８９
０９６号公報）などが提案されている。

しかしながら、これらの分散剤については、必ずしも十
分に満足しうるものではなく、高濃度の石炭微粉末を含
有し、しかも長期間にわたって十分な安定性を有する水
スラリーを与える分散安定剤の開発が強く望まれていた
。

他方、ポリスチレンのスルホン化方法についても種々の
研究がなされており、スルホン化条件を変えることによ
って、種々の性状の異なるポリスチレンスルホン酸塩を
得ることが知られている。

発明が解決しようとする課題本発明はポリスチレンスルホン酸塩系化合物を主体とし
た、高濃度の石炭微粉末を含有する分散安定性に優れ、
かつ低粘度で流動性の良好な水スラリーを与えるための
高濃度石炭−水スラリー用分散剤を提供することを目的
としてなされたものである。

課題を解決するための手段本発明者らは、高濃度石炭−水スラリー用分散剤として
ポリスチレンスルホン酸塩に着目し、鋭意研究を重ねた
結果、ポリスチレンスルホン酸塩の分子量と原料ポリス
チレンの分子量に対するポリスチレンスルホン酸塩の分
子量の倍率が、スラリー性状に著しく影響を及ぼし、該
倍率及び分子量が特定の範囲にあるポリスチレンスルホ
ン酸塩を含有する分散剤が前記目的に適合しうろことを
見い出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。

すなわち、本発明は、ポリスチレンスルホン酸塩を含有
する高濃度石炭−水スラリー用分散剤において、該ポリ
スチレンスルホン酸塩がポリスチレンのスルホン化物の
塩から成り、かつその重量平均分子量が５．０００〜５
０．０００で、原料ポリスチレンの重量平均分子量の１
．７〜５．０倍の範囲にあることを特徴とする高濃度石
炭−水スラリー用分散剤を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明分散剤に用いられるポリスチレンスルホン酸塩は
、ポリスチレンのスルホン化物の塩から成るものであっ
て、重量平均分子量がｓ、ｏｏｏ〜５０．０００、好ま
しくは７．０００〜４０．０００の範囲にあり、かつ原
料ポリスチレンの重量平均分子量の１．７〜５．０倍、
好ましくは１．８〜３．０倍の範囲にあることが必要で
ある。該重量平均分子量が５．０００未満の場合や５０
．０００を超える場合には、スラリー粘度が増大して流
動性が悪くなるし、また原料ポリスチレンの重量平均分
子量の１．７倍未満ではスラリー安定性に劣り、一方５
．０倍を超えるとスラリー粘度が高くなり、流動性が低
下する傾向がみられる。

該ポリスチレンスルホン酸塩の原料となるポリスチレン
については特に制限はなく、公知のラジカル重合、熱重
合、アニオン重合、カチオン重合などによって得られる
いずれのポリスチレンも使用することができる。ポリス
チレンのスルホン化は、通常クロロホルム、四塩化炭素
、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素などの不活
性溶媒中において、無水硫酸、発煙硫酸、クロルスルホ
ン酸などのスルホン化剤を用いて行われる。このように
して得られたポリスチレンのスルホン化物を適当な塩基
を用いて中和することにより、所望のポリスチレンスル
ホン酸塩が得られる。

このポリスチレンスルホン酸の塩としては、例えば−価
の塩としてリチウム、ナトリウム、カリウムなどの金属
塩、アンモニウム塩、あるいはモノ、ジ又はトリエタノ
ールアミン、モルホリン、エチルアミン、ブチルアミン
、ヤシ油アミン、牛脂アミンなどの有機アミン塩などを
、二価の塩としてカルシウム、マグネシウム、バリウム
などのアルカリ土類金属塩、エチレンジアミン、ヘキサ
メチレンジアミンなどの有機アミン塩などを挙げること
ができる。

前記ポリスチレンスルホン酸塩の分子量は、スルホン化
反応時の溶媒の使用量が少ないほど、反応温度が高いほ
ど、スルホン化剤の使用量が多いほど、かきまぜか弱い
ほど大きくなる傾向があるので、これらのスルホン化反
応条件をコントロールすることにより、所望の分子量を
有するポリスチレンスルホン酸塩を得ることができる。

本発明分散剤は、前記ポリスチレンスルホン酸塩を１種
含有するものであってもよいし、２種以上含有するもの
であってもよく、また所望に応じ、水酸化ナトリウム、
炭酸ナトリウム、第一リン酸ナトリウム、第ニリン酸ナ
トリウム、アンモニア、アルカノールアミン類などのｐ
Ｈ調整剤、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、
トリポリリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウムなど
の無機分散剤、ナフタリンスルホン酸のホルムアルデヒ
ド縮金物の塩やリグニンスルホン酸塩などの公知の有機
分散剤などと、該ポリスチレンスルホン酸塩とを組み合
わせたものであってもよい。

本発明分散剤は、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭など
の石炭の微粉末水スラリーに適用することができる。こ
の場合、該分散剤の使用量は、通常ポリスチレンスルホ
ン酸塩量が石炭微粉末水スラリーに対して、０．０５〜
３．０重量％の範囲になるように選ばれる。

本発明分散剤を添加して石炭微粉末スラリーを形成させ
る場合、該分散剤は石炭微粉末と水との混合物にそのま
ま添加してもよいし、５〜５０重量％程度の濃度の水溶
液として添加してもよい。

また、石炭微粉末と水との混合物は、例えば前記石炭を
クラッシャーやボールミルなどの粉砕機を用いて所望の
粒度にまで乾式粉砕したのち、この石炭微粉末に、その
中の含有水分量及び分散剤中の水分量を考慮して、最終
高濃度水スラリー中の石炭微粉末濃度が５５〜７５重量
％程度となるように水を添加し、ニーダ−、コニーダー
、バンバリーミキサ−などの混練機を用いて均一に混合
する方法、該石炭をボールミルやロッドミルなどの粉砕
機を用いて、所要量を超える水の存在下で所望の粒度に
まで粉砕したのち、これを分散剤中の水分量を考慮して
最終高濃度水スラリー中の石炭微粉末濃度が５５〜７５
重量％の範囲内になるように脱水する方法、石炭と水と
を所定濃度となるように混合してボールミル、ロッドミ
ルなどの各種粉砕機を用いて所望の粒度にまで粉砕して
均一混合物を得る方法などによって調製することができ
る。

さらに、高濃度石炭−水スラリーは、このようにして得
られた石炭微粉末と水との混合物に、本発明分散剤を添
加し、ニーダ−、コニーダー、バンバリーミキサ−、エ
クストルーダーなどの混練機を用いて混練し、均質に分
散させることにより調製することができる。

発明の効果本発明の高濃度石炭−水スラリー用分散剤を用いること
により、高濃度の石炭微粉末を含有する分散安定性に優
れた水スラリーを得ることができる。この高濃度水スラ
リーは粘度が低くて流動性がよく、ポンプ輸送が可能な
ため輸送コストが低く、かつ燃焼などの使用時に脱水し
なくてもよく、たとえ脱水して使用する場合でも脱水量
が少なくて済むので経済的である。

実施例次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

なお、各特性は次のようにして求めた。

（１）　　ポリスチレンの重量平均分子量標準物質とし
て標準ポリスチレンを用い、分離カラムに東ソー（株）
製ＴＳＫ　Ｇ１０００ＨｘＬ（７，８＋１ｍ１ＤＸ　３
０ｃｍ）を使用し、紫外線検出器（波長２６６ｎｍ）を
用いてＧＰＣ法により求めた。なお、試料中にスチレン
が検出された場合は、スチレンを除外して重量平均分子
量を求めた。

（２）ポリスチレンスルホン酸塩の分子量標準物質とし
て、標準ポリスチレンスルホン酸ナトリウムを用い、分
離カラムとして東ソー（株）製ＴＳＫ　Ｇ３０００ＳＷ
　（７，５ｍｍ１ＤＸ　３０ｃ＋ｍ）とＴＳＫ　Ｇ４０
００ＳＷ（７，５ｍｍ１ＤＸ　３０ｃｍ）を使用し、紫
外線検出器（測定波長２３８ｎｍ）を用いてＧＰＣ法に
より求めた。なお、試料中にスチレンスルホン酸塩が検
出された場合は、スチレンスルホン酸塩を除外して、重
量平均分子量を求めた。

（３）粘度ハーグの粘度計により、１００ｓｅｃ−’ｄｏｗｎ時の
粘度を測定した゛。

（４）安定性２５０１１１Ｑの広口ポリびんにスラリーを入れ、２５
℃でｌＯ日間静置したのち、１６＃のふるい上にあけた
際のふるい上の量（スラリー全量に対する重量％）を求
めるとともに、ポリびんに残ったスラリーの硬さをスパ
チュラでかきまぜた際の感触を次に示す基準で評価して
、安定性を求めた。

○ニスラリーが柔らかい △ニスラリーが硬い ×ニスラリーが極めて硬いまた、石炭として第１表に示す性状を有するワークワー
ス炭を用いた。

第表実施例１ステンレス鋼製ボールを充てん率５０％で収容する６Ｑ
　　（内径１９ｃｍ）のステンレス鋼製ボールミルに、
スラリーに対して０．４重量％のＭ２表に示すポリスチ
レンスルホン−塩、水４６５ｇ及び粒径３ｍｒｍ以下に
粉砕したワークワース炭１００ｈを仕込んだのち、６５
ｒｐｎＩで回転させ、レーザー回折型粒度分布計でスラ
リーの粒度（粒径７４μｍ以下の粒子の数）を測定しな
がら、粒径７４μｍ以下の粒子量が８０％になるまで粉
砕した。

粉砕後、ボールミルからスラリーを取り出し、ホモミキ
サーにより４０００ｒｐｍで１０分間かきまぜたのち、
スラリーの粘度及び安定性を求めた。その結果を第２表
に示す。

実施例２〜５、比較例１，２実施例１のポリスチレンスルホン酸ナトリウムの代りに
、第２表に示す各種のポリスチレンスルホン酸ナトリウ
ムを用いた以外は、実施例１と同様にしてスラリーを調
製した。その結果を第２表に示す。

実施例６〜９、比較例３．４実施例１のポリスチレンスルホン酸ナトリウムの代りに
、第３表に示す各種ポリスチレンスルホン酸ナトリウム
をスラリーに対し、０．３重量％用いた以外は、実施例
１と同様にしてスラリーを調製した。その結果を第３表
に示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１　ポリスチレンスルホン酸塩を含有する高濃度石炭−
水スラリー用分散剤において、該ポリスチレンスルホン
酸塩がポリスチレンのスルホン化物の塩から成り、かつ
その重量平均分子量が５，０００〜５０，０００で、原
料ポリスチレンの重量平均分子量の１．７〜５．０倍の
範囲にあることを特徴とする高濃度石炭−水スラリー用
分散剤。