JPH0576996B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭濃度が高いにもかかわらず、低
粘度で流動性に優れた石炭／水スラリー組成物に
関するものである。 〔従来の技術〕 近年の石油代替エネルギーとしての石炭用途開
発は、エネルギー源としての石油が長期的供給安
定性に不安があること、ハンドリングコストを含
めても石油より経済的であると考えられることか
ら、世界的に推進されている。石炭のハンドリン
グの主たる問題点は、固体である為パイプライン
輸送やタンク貯蔵が困難であること、灰分を有す
ること等であるが、これらの点を考慮したハンド
リング技術として、石炭／重油スラリー
（COM）、石炭／水スラリー（CWMあるいは
CWS）、石炭／メタノールスラリー
（Methacoal）等のスラリー組成物が検討されて
いる。これらスラリー組成物の媒体としては、安
価かつ供給の容易な水を利用する方法が実用的で
あり、研究の中心となつている。 石炭は、分子中に水酸基やカルボン酸基等の親
水性の基を有してはいるものの、全体としては疎
水性であり、多量の石炭微粉末を水と混合した場
合、水に良く湿潤しないために均一な分布状態と
はならず、流動性が著しく悪いスラリーとなり、
現状においては最大でも60％程度の石炭濃度のス
ラリーが得られるにすぎない。石炭／水スラリー
が燃料として有効に働らく為には、水の蒸発潜熱
を考慮に入れ、少なくとも石炭濃度として70％以
上のものが一般に要望されている。これを達成す
る為に、適正な石炭の微粒分布状態と、石炭と水
の間に介在し、石炭の分散を保持しかつ流動性を
向上することのできる界面活性剤であるところの
添加剤の検討がなされている。 従来、高濃度石炭／水スラリーを得る目的で使
用検討された添加剤としては、リグニンスルホン
酸塩（特開昭57−96090など）、多環系芳香族スル
ホン酸塩ホルマリン縮合物（特開昭57−145193な
ど）、あるいはポリエーテル化合物（特開昭57−
147595など）等がある。これらは、それぞれに特
徴ある添加剤ではあるが、70％の石炭濃度のスラ
リーにするには、比較的多量の添加を要すると
か、流動性の面で不十分であるといつた問題点が
ある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 添加剤による高濃度石炭／水スラリーの作製は
添加剤コストがスラリーとしてのトータルコスト
を上昇せしめ、石油代替としてのコストメリツト
を無くする様では意味が無く、したがつて添加剤
が安価であるか、あるいは少量の添加で目的のス
ラリーを与えるものである事が要求される。 本発明の目的は、即ち、この要求に合致し、重
油並みの輸送と燃焼が可能な石炭／水スラリー組
成物を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、下記化合物の存在下に、水性
媒体中に、少なくとも60重量％の石炭を、低粘度
で微粒懸濁させたことを特徴とする、高濃度石
炭／水スラリー組成物が提供される。 化合物：ポリブタジエン系またはポリイソプレ
ン系化合物の二重結合部炭素をスルホ
ン化して得られるスルホン酸またはス
ルホン酸塩。 本発明においては、好ましくは、水性媒体中
に、添加剤としての下記化合物を、石炭に対し
0.1〜1.0重量％存在させ、全量中60重量％以上の
石炭を、200メツシユ（74μｍ）パス約70％以上
の粒径で、低粘度に懸濁した石炭／水スラリー組
成物が提供される。 本発明において添加剤として使用する化合物
は、ポリブタジエン系あるいはポリイソプレン系
化合物の二重結合部炭素を、スルホン化して得ら
れるスルホン酸あるいはスルホン酸塩である。 添加剤は、そのイオン性、親水基の種類、疎水
基の種類、親水基と疎水基の結合構造、親水基と
疎水基の量比、分子量等によつてその性能が大き
く左右されるけれども、本発明に有用な前記化合
物は、特に、疎水基の種類、親水基と疎水基の結
合構造の特異性によつて、目的とする性能を達成
するものである。 本発明に有用な前記化合物の合成は、分子量
1000〜200000のポリブタジエン系あるいはポリイ
ソプレン系化合物を、通常のスルホン化剤を使用
し、無溶媒あるいは有機溶媒中にて、室温あるい
は加熱下にスルホン化して得られる。 スルホン化は、反応して得られるスルホン酸あ
るいはスルホン酸塩が、水に可溶になる様、被ス
ルホン化物とスルホン化剤との比を調整する必要
がある。スルホン化反応は、ポリブタジエン系あ
るいはポリイソプレン系の化合物の、二重結合部
の中のどちらかの炭素におきるが、被スルホン化
物が、他に反応性の官能基を有する場合は、そこ
においても反応する。本発明に用いられる化合物
が、高濃度石炭／水スラリー用の分散剤として有
効に働らくためには、反応可能な部所の内50％以
上がスルホン化されている化合物であることが望
ましい。 被スルホン化物であるポリブタジエン系の化合
物としては、１，２−ポリブタジエン、１，４−
ポリブタジエン、１，２−ポリブタジエングリコ
ール、１，４−ポリブタジエングリコール、およ
びスチレン等その他のモノマーとブタジエンとの
共重合物等が含まれる。同じくポリイソプレン系
の化合物としては、１，２−ポリイソプレン、
１，４−ポリイソプレン、３，４−ポリイソプレ
ン、およびスチレン等その他のモノマーとイソプ
レンとの共重合物等が含まれる。共重合の場合、
本発明の目的の化合物を得るためには、ブタジエ
ンあるいはイソプレンは少なくとも50モル％以上
共重合することが望ましい。 スルホン化剤としては、無水硫酸、発煙硫酸、
硫酸、クロルスルホン酸、あるいはこれらのアダ
クトが使用できる。 溶剤としては、それ自身スルホン化を受けな
い、ハロゲン化炭化水素系のものとか、ジオキサ
ン等が使用できる。 石炭は、脱灰した石炭あるいは脱灰していない
石炭で、しかもいずれの炭種のものでも使用する
ことができる。また石炭は、粗粉砕した後、添加
剤を含む水を加え湿式粉砕機にて微粉砕スラリー
とするか、あらかじめ乾式粉砕機にて微粉砕した
後、添加剤を含む水と混合スラリーとするいずれ
の方法をとつてもよい。スラリー中の石炭粒径
は、200メツシユ（74μｍ）フルイ通過量として
約70％以上、好ましくは約80％以上にすることが
望ましい。一般には、石炭粒径は微粒である程、
燃焼の際に着火性が向上するが、スラリー性状と
しては、表面積が増加することにより、添加剤量
を増さないと高粘度になるかあるいは凝集をおこ
す等、負の面も出てくる。しかし、本発明組成物
においてはこの様な問題は少ない。使用する石炭
の濃度は、石炭／水スラリー中約60％以上、好ま
しくは70〜75％である。水は、流動化は媒体とし
て一番安価なものであるが、燃焼の際蒸発潜熱を
奪いカロリーロスとなる。更にその量が増せば滅
火の原因ともなりうるため、できる限り少い水量
が望ましい。この点から、一般的に70％以上の石
炭濃度が指向されており、本発明ではこの濃度が
達成され、しかも低粘度のスラリーを与える。低
粘度であることは、輸送が容易であるばかりでな
く、通常の燃焼装置で噴霧燃焼が可能となること
を意味する。 なお、本発明の石炭／水スラリー組成物中に
は、脱気、防錆、防腐、凍結防止や安定性改良を
目的とする薬剤の添加も可能である。 本発明に用いられる化合物は、石炭以外の微粉
固体、例えば、石油コークス、石油系ピツチ、石
炭系ピツチ、染料、顔料、塗料、農薬、砥粒体あ
るいは磁性金属等の、水系あるいは有機溶媒系で
の分散に応用することも考えられる。 〔実施例〕 次に、本発明を実施例により更に説明する。な
お、実施例中の部及び％は、特記しない限り、重
量を基準とする。 実施例 １ 太平洋炭（揮発分42.3％、灰分14.9％、全S0.19
％）を、ハンマーミルで2300r.p.m.の回転数で粉
砕し、200メツシユパス50％、平均粒子径70μｍ
のものを得た。 次に、本発明の添加剤を表１に示す配合にて、
総量で0.7部を水60部に溶解後、140部の上記石炭
粗粒を加え、ニーダーにて充分混練後、ボールミ
ルにて60r.p.m.で２時間湿式粉砕し、流動性良好
な石炭／水スラリー200部を得た。 添加剤の比較例として、リグニンスルホン酸ナ
トリウム、ナフタリンスルホン酸ナトリウムホル
マリン縮合物、またはポリエチレングリコール
（分子量20000）を、それぞれ1.4部加え調製した
結果を表１に示す。 なお、表中の記号については、表２の後に記
す。表中の物性値は、それぞれ下記の方法にて測
定した。 200メツシユパス％ 作製した石炭／水スラリー３ｇを、水にて50倍
に希釈し、最低200メツシユのふるい上に流し込
み、振とう開始後１の水にて洗い、ふるい上の
石炭を乾燥秤量し算出する（振とう時間10分）。 測定機：ふるい振とう機VSS−50（筒井理化学
器機製） 粘 度 作製した石炭／水スラリー３mlを、カツプに入
れELD−ST型ローターにて３分後の粘度を測定
した。回転数20r.p.m.（7sec^-1）、測定温度30℃。 静置安定性 作製した石炭／水スラリー約200mlを、メスシ
リンダーに入れて静置し、１週間後の状態を棒貫
入し、観察した。

【表】

【表】 実施例 ２ 南アフリカ炭（揮発分33.3％、灰分9.6％、全
S0.6％）を、微粉砕型ハンマーミルで粉砕し、
200メツシユパス78％のものを得た。 次に、本発明の添加剤を、表２に示す配合にて
総量で0.7部を水60部に溶解後、140部の上記石炭
微粉を加え、オートホモミキサー（特殊機化製）
にて4000r.p.m.で５分間混合し、流動性良好な石
炭／水スラリー200部を得た。 物性値を、実施例１に示す方法にて測定した。
同様に、添加剤の総量で0.75部あるいは1.05部を
水50部に溶解後、150部の上記石炭微粉を加えて
調製した場合も、流動性良好なスラリーが得られ
た。 添加剤の比較例として、表１に例示のものを、
それぞれ1.4部加えて調製した結果を示した。

【表】

【表】 尚、表１及び表２において各記号は下記の意味
を有する。 １，２−PB：１，２−ポリブタジエン １，４−PB：１，４−ポリブタジエン １，２−PBG：１，２−ポリブタジエングリ
コール St−１，２−PBG：スチレン共重合１，２−
ポリブタジエン １，４−PIP：１，４−ポリイソプレン St−１，４−PIP：スチレン共重合１，４−ポ
リイソプレン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記化合物の存在下に、水性媒体中に、少な
   くとも60重量％の石炭を、低粘度で微粒懸濁させ
   たことを特徴とする、高濃度石炭／水スラリー組
   成物。 化合物：ポリブタジエン系またはポリイソプレ
   ン系化合物の二重結合部炭素をスルホ
   ン化して得られるスルホン酸またはス
   ルホン酸塩。 ２ 組成物を構成する石炭の粒径が、200メツシ
   ユ（74μｍ）パス約70％以上である特許請求の範
   囲第１項記載の組成物。 ３ 石炭に対し、0.1〜1.0重量％の特許請求の範
   囲第１項の化合物を用いて得られる特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の組成物。