JPH10259389A - High-concentration solid-water slurry and its production - Google Patents

High-concentration solid-water slurry and its production

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JPH10259389A
JPH10259389A JP6412897A JP6412897A JPH10259389A JP H10259389 A JPH10259389 A JP H10259389A JP 6412897 A JP6412897 A JP 6412897A JP 6412897 A JP6412897 A JP 6412897A JP H10259389 A JPH10259389 A JP H10259389A
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JP
Japan
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slurry
water slurry
solid
water
stress
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JP6412897A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Tamura
俊雄 田村
Kenichiro Hayashi
憲一郎 林
Hiroki Usui
洋基 薄井
Takashi Saeki
隆 佐伯
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Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/326Coal-water suspensions

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-concn. carbonaceous solid-water slurry having a high flowability and excellent storage and transport stabilities and a process for producing the same. SOLUTION: This slurry exhibits a max. stress of 0.3-10 Pa in a linear zone when measured at a frequency of 1 Hz in the stress sweep test of dynamic viscoelasticity measurement, and the strain giving the max. stress in the linear zone is 2% or higher. In addition, the modulus of Maxwell element obtd. by analyzing values of a creep recovery test measured in a linear elasticity zone in a static viscoelasticity measurement of a slurry on the assumption of a four- constant mathematical model based on Hook's elasticity and Newtonian viscosity is 8-70 Pa, and the modulus of Voigt element is 3-70 Pa.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高濃度固体−水ス
ラリー及びその製造方法に関する。より詳しくは固体粉
末を水中に分散させ、高濃度固体でも高い流動性と優れ
た貯蔵安定性及び輸送安定性を有する高濃度固体−水ス
ラリーおよびその製造方法に関する。
The present invention relates to a high-concentration solid-water slurry and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a high-concentration solid-water slurry having a solid powder dispersed in water and having high fluidity and excellent storage stability and transport stability even in a high-concentration solid, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業界において、石炭、セメント、塗
料、各種ポリマーなどのスラリーが幅広く使用されてお
り、通常、高濃度であること、パイプラインで輸送する
ために粘度が低く、高い流動性があること、輸送中や貯
蔵中に分散質粒子が分離や沈降を起こさない安定性があ
ることなどが求められている。特に、従来、エネルギー
源として広く使用されてきた石油は、近年、価格の上昇
が著しく、またその枯渇が心配されている。そこで安価
でかつ安定供給の可能な他のエネルギー資源の開発が課
題となっており、石炭、石油コークスのような炭素質固
体の利用が見直されてきている。しかしながら、石炭や
石油コークスは常温では固体であるため、パイプライン
輸送ができず、取り扱いが困難である上、粉塵飛散によ
る公害の発生や粉塵爆発の危険性があるなどの短所があ
り、その利用技術に困難を伴っていた。従って、こうし
た炭素質固体の流動化を図り、パイプライン輸送が可能
な上、取り扱いが容易でありかつ公害の発生や粉塵爆発
の危険性を防止することのできる炭素質固体の流動化技
術が望まれている。この流動化技術のひとつとして、炭
素質固体を微粉末化して水中に分散させた高濃度炭素質
固体−水スラリーとする液体燃料化技術の実用化が進め
られている。一般に炭素質固体−水スラリーの製造にお
いて、炭素質固体の濃度を上げるとスラリーの粘度が著
しく高くなりスラリーの流動性が失われ、取り扱いやパ
イプラインの輸送が困難となる。また逆にスラリーの粘
度を下げるために炭素質固体の濃度を下げると、輸送効
率や燃焼効率が低下するだけでなく、液体燃料としての
経済性が失われる。これらの高濃度化および低粘度化の
技術的課題については、近年の分散剤技術の発達により
ほぼ解決されつつある。しかしながら、高濃度炭素質固
体−水スラリーを船舶、タンクローリーによって輸送す
るような過酷な振動条件下にさらしたり、タンク内で長
期間にわたって貯蔵した場合、炭素質固体粒子の沈降現
象が見られる。このような炭素質固体粒子の沈降は、高
濃度炭素質固体−水スラリーの実用化において様々なト
ラブルを招くため、炭素質固体粒子の沈降を防止する安
定化技術が求められている。一般に、炭素質固体粒子の
分散系を安定化させるためには、安定化剤を添加するの
が通常であり、種々の安定化剤の研究がなされている。
安定化剤として、これまでに、セルロース系の半合成糊
料、無機鉱物質、粘土質、天然多糖類、各種イオンなど
が報告されている。しかしながら、これらの安定化剤を
用いても、実ラインの使用では充分な安定性が確保され
なかったり、高濃度炭素質固体−水スラリーの流動性が
そこなわれたりする問題があった。
2. Description of the Related Art In the industry, slurries of coal, cement, paints, various polymers, etc. are widely used. Usually, the slurries have a high concentration, a low viscosity for transportation by pipeline, and a high fluidity. For example, it is required that the dispersoid particles have stability so as not to separate or settle during transportation or storage. In particular, oil, which has been widely used as an energy source in the past, has seen a remarkable rise in price in recent years, and its depletion has been concerned. Therefore, the development of other energy resources that are inexpensive and can be supplied stably has become an issue, and the use of carbonaceous solids such as coal and petroleum coke has been reviewed. However, coal and petroleum coke are solid at room temperature, so they cannot be transported by pipeline, are difficult to handle, and have the disadvantages of causing pollution due to dust scattering and dust explosion. The technology was difficult. Therefore, a fluidizing technology for carbonaceous solids that can fluidize such carbonaceous solids, can be transported by pipeline, is easy to handle, and can prevent the occurrence of pollution and the danger of dust explosion is desired. It is rare. As one of the fluidization techniques, practical application of a liquid fuel conversion technique of forming a high-concentration carbonaceous solid-water slurry in which carbonaceous solids are finely powdered and dispersed in water has been promoted. Generally, in the production of a carbonaceous solid-water slurry, when the concentration of the carbonaceous solid is increased, the viscosity of the slurry becomes extremely high, the fluidity of the slurry is lost, and handling and transportation of the pipeline become difficult. Conversely, when the concentration of the carbonaceous solid is reduced to lower the viscosity of the slurry, not only the transport efficiency and the combustion efficiency are reduced, but also the economy as a liquid fuel is lost. These technical problems of high concentration and low viscosity have been almost solved by the recent development of dispersant technology. However, when the high-concentration carbonaceous solid-water slurry is subjected to severe vibration conditions such as transported by ship or tank lorry, or stored in a tank for a long period of time, sedimentation of carbonaceous solid particles is observed. Such sedimentation of carbonaceous solid particles causes various troubles in practical use of a high-concentration carbonaceous solid-water slurry, and therefore, a stabilization technique for preventing sedimentation of carbonaceous solid particles is required. Generally, in order to stabilize a dispersion system of carbonaceous solid particles, a stabilizer is usually added, and various stabilizers have been studied.
As the stabilizing agent, a cellulose-based semi-synthetic paste, an inorganic mineral, clay, a natural polysaccharide, various ions, and the like have been reported. However, even if these stabilizers are used, there is a problem that sufficient stability cannot be ensured by using an actual line, or the fluidity of a high-concentration carbonaceous solid-water slurry is impaired.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】すなわち本発明は、高
い流動性と優れた貯蔵安定性および輸送安定性を有する
高濃度固体−水スラリーおよびその製造方法を提供する
ことにある。さらに本発明は、高い流動性と優れた貯蔵
安定性および輸送安定性を有する高濃度炭素質固体−水
スラリーおよび、その製造方法を提供することにある。
That is, an object of the present invention is to provide a high-concentration solid-water slurry having high fluidity and excellent storage stability and transport stability, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a high-concentration carbonaceous solid-water slurry having high fluidity and excellent storage stability and transport stability, and a method for producing the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決すべく、高濃度炭素質固体−水スラリーについ
て鋭意検討を行った。その結果、本発明者らは、特定の
粘弾性特性値を有する高濃度炭素質固体−水スラリー
が、高濃度でも良好な流動性を示し、かつ貯蔵時および
輸送時の安定性に優れていることを見いだし、本発明を
完成したものである。したがって、本発明は、固体粒子
および水を含む高濃度固体−水スラリーであって、スラ
リーの動的粘弾性測定法の応力掃引試験において、振動
周波数1Hzで観測される線形弾性領域の最大応力が、
0.3〜10Paであり、かつ線形弾性領域の最大応力
を与える歪みが、2%以上である高濃度固体−水スラリ
ーおよびその製造方法を提供するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present inventors have intensively studied a high-concentration carbonaceous solid-water slurry. As a result, the present inventors have found that a high-concentration carbonaceous solid-water slurry having a specific viscoelastic property value shows good fluidity even at a high concentration, and has excellent stability during storage and transportation. Thus, the present invention has been completed. Therefore, the present invention relates to a high-concentration solid-water slurry containing solid particles and water, and in a stress sweep test of a dynamic viscoelasticity measurement method of a slurry, the maximum stress in a linear elastic region observed at a vibration frequency of 1 Hz is obtained. ,
An object of the present invention is to provide a high-concentration solid-water slurry having a strain of 0.3 to 10 Pa and giving a maximum stress in a linear elastic region of 2% or more, and a method for producing the same.

【0005】さらに、本発明は、静的粘弾性測定法のう
ち線形弾性領域内で測定されるクリープ・リカバリー試
験値をフック弾性とニュートン粘性による4定数力学モ
デルを仮定して解析したマックスウェル要素の弾性率が
8〜70Paであり、かつフォークト要素の弾性率が3
〜70Paである高濃度固体−水スラリーおよびその製
造方法を提供するものである。
Further, the present invention provides a Maxwell element obtained by analyzing a creep recovery test value measured in a linear elastic region in a static viscoelasticity measurement method assuming a four-constant dynamic model based on hook elasticity and Newtonian viscosity. Has an elastic modulus of 8 to 70 Pa and a Voigt element has an elastic modulus of 3
The present invention provides a high-concentration solid-water slurry having a pressure of up to 70 Pa and a method for producing the slurry.

【0006】さらに本発明者らは、前記特徴を有する高
濃度固体−水スラリーを容易に製造することのできる添
加剤として、(メタ)アクリル酸系(共)重合体(塩)
の重合方法を鋭意検討した結果、低粘度から中粘度の広
い粘度範囲の攪拌に有効な、特定の攪拌翼の反応機を用
いることにより、工業的に効率よく、容易に、しかも安
価に製造しうる重合方法を見いだし、本発明を完成した
ものである。したがって、本発明は、さらに特定の攪拌
翼の反応機で重合された(メタ)アクリル酸系(共)重
合体(塩)を用いることにより、スラリーの動的粘弾性
測定法の応力掃引試験において、振動周波数1Hzで観
測される線形弾性領域の最大応力が、0.3〜10Pa
であり、かつ線形弾性領域の最大応力を与える歪みが、
2%以上である高濃度固体−水スラリーの製造方法を提
供するものであり、さらに、本発明は、特定の攪拌翼の
反応機で重合された(メタ)アクリル酸系(共)重合体
(塩)を用いることにより、スラリーの静的粘弾性測定
法のうち線形弾性領域内で測定されるクリープ・リカバ
リー試験値をフック弾性とニュートン粘性による4定数
力学モデルを仮定して解析したマックスウェル要素の弾
性率が8〜70Paであり、かつフォークト要素の弾性
率が3〜70Paである高濃度固体−水スラリーおよび
その製造方法を提供するものである。
Further, the present inventors have proposed a (meth) acrylic acid (co) polymer (salt) as an additive capable of easily producing a high-concentration solid-water slurry having the above characteristics.
As a result of diligent study of the polymerization method, by using a specific stirring blade reactor effective for stirring in a wide viscosity range from low viscosity to medium viscosity, industrially efficient, easy and inexpensive production is possible. The present invention has been completed by finding a suitable polymerization method. Accordingly, the present invention further provides a method for measuring the dynamic viscoelasticity of a slurry by using a (meth) acrylic acid-based (co) polymer (salt) polymerized in a specific stirring blade reactor. The maximum stress in the linear elastic region observed at a vibration frequency of 1 Hz is 0.3 to 10 Pa
And the strain giving the maximum stress in the linear elastic region is
The present invention also provides a method for producing a high-concentration solid-water slurry of 2% or more, and the present invention further provides a (meth) acrylic acid-based (co) polymer ( (Salt), the Maxwell element obtained by analyzing the creep recovery test value measured in the linear elastic region in the static viscoelasticity measurement method of the slurry, assuming a four-constant dynamic model based on hook elasticity and Newtonian viscosity And a high-concentration solid-water slurry having an elastic modulus of 8 to 70 Pa and an elastic modulus of the Voigt element of 3 to 70 Pa, and a method for producing the same.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明では、高濃度固体−水スラ
リーの動的粘弾性測定法の応力掃引試験において振動周
波数1Hzで観測される線形弾性領域の最大応力が0.
3〜10Paとすることが好ましい。この線形弾性領域
の最大応力を限定するのは線形弾性領域の最大応力が
0.3Paより小さいと貯蔵時及び輸送時の安定性が著
しく低下するため好ましくなく、また、線形弾性領域の
最大応力が10Paを超えるとスラリーの流動性が経時
的に低下するため好ましくない。さらに本発明では、線
形弾性領域の最大応力を与える歪みが2%以上であるこ
とが好ましい。この線形弾性領域の最大応力を与える歪
みを限定するのは、歪みが2%未満では貯蔵時及び輸送
時の安定性が低下するからである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the maximum stress in a linear elastic region observed at a vibration frequency of 1 Hz in a stress sweep test of a dynamic viscoelasticity measurement method of a high-concentration solid-water slurry is 0.
The pressure is preferably 3 to 10 Pa. It is not preferable to limit the maximum stress in the linear elastic region because if the maximum stress in the linear elastic region is less than 0.3 Pa, the stability during storage and transportation is significantly reduced, and the maximum stress in the linear elastic region is not preferable. If the pressure exceeds 10 Pa, the fluidity of the slurry decreases over time, which is not preferable. Further, in the present invention, it is preferable that the strain giving the maximum stress in the linear elastic region is 2% or more. The reason for limiting the strain that gives the maximum stress in the linear elastic region is that if the strain is less than 2%, the stability during storage and transportation decreases.

【0008】本発明では、線形弾性領域の最大応力と最
大応力を与える歪みは応力制御方式を用いたレオロジー
測定装置により測定するのが好ましい。該装置の具体的
な例を挙げると、レオストレスRS100(HAAKE
社製)がある。
In the present invention, the maximum stress in the linear elastic region and the strain giving the maximum stress are preferably measured by a rheology measuring device using a stress control method. As a specific example of the device, Rheostress RS100 (HAAKE
Company).

【0009】応力制御方式のレオロジー測定装置を使用
する場合、線形弾性領域の最大応力および線形弾性領域
の最大応力を与える歪みは、例えば、次のような方法で
測定する。固体−水スラリーの固体濃度もしくは粘度
を、通常利用しようとしている性状値となるように調製
する。該スラリーを以下の原理に基づいて測定し、線形
弾性領域の最大応力と最大応力を与える歪みを求める。
ここでは正弦的応力(τ)をスラリーに与え、それによ
って生じる歪み(γ)と位相差(δ)を測定する。式
(1)で示される正弦的応力をスラリーに与えると、含
まれる粘性的性質の大きさに応じて、応答する正弦的歪
みの位相が式(2)で示されるようにδだけずれる。
When a stress control type rheology measuring device is used, the maximum stress in the linear elastic region and the strain giving the maximum stress in the linear elastic region are measured by, for example, the following method. The solid concentration or viscosity of the solid-water slurry is adjusted so as to have the property value to be usually used. The slurry is measured based on the following principle, and the maximum stress in the linear elastic region and the strain giving the maximum stress are obtained.
Here, a sinusoidal stress (τ) is applied to the slurry, and the resulting strain (γ) and phase difference (δ) are measured. When the sinusoidal stress represented by the equation (1) is applied to the slurry, the phase of the sinusoidal strain that responds is shifted by δ as shown in the equation (2) according to the magnitude of the viscous property involved.

【0010】[0010]

【数1】 (Equation 1)

【0011】応力と歪みの比は弾性率と定義され、応力
と歪みがともに複素数になるので弾性率も複素数とな
る。さらに、複素弾性率(G*)は、歪みと応力の位相差
から式(3)の関係で示されるように弾性成分(G′)
と粘性成分(G″)に分けることができる。
The ratio of stress to strain is defined as the modulus of elasticity. Since both stress and strain are complex numbers, the modulus of elasticity is also a complex number. Further, the complex elastic modulus (G *) is calculated from the phase difference between the strain and the stress, as shown by the relationship of equation (3), as the elastic component (G ').
And a viscous component (G ″).

【0012】[0012]

【数2】 (Equation 2)

【0013】また、複素弾性率は、式(4)の関係で示
されるように応力の最大値と歪みの最大値の商として算
出され、貯蔵弾性率(G′)と損失弾性率(G″)は式
(5)、式(6)の関係で示されるように三角関数を用
いて算出する。
The complex elastic modulus is calculated as the quotient of the maximum value of the stress and the maximum value of the strain, as shown by the relationship of equation (4), and the storage elastic modulus (G ') and the loss elastic modulus (G "). ) Is calculated using a trigonometric function as shown by the relations of Expressions (5) and (6).

【0014】[0014]

【数3】 (Equation 3)

【0015】粘弾性物質は、臨界歪みまでは応力に依存
する線形挙動を示すが、臨界歪みを超えると内部構造の
破壊により非線形的となり貯蔵弾性率が減少する。スラ
リーに線形弾性領域から非線形領域となるまでの大きさ
の正弦的応力を徐々に与えることで貯蔵弾性率が減少す
る領域を出現させ、線形弾性領域の最大応力と最大応力
を与える歪みを決定する。通常、図1に示すような応力
(τ)と貯蔵弾性率(G′)の関係が得られ、図2に示
す解析手法により横軸に平行な線形弾性領域の接線と非
線形領域の接線の交点に対応する応力のa点を線形弾性
領域の最大応力とし、その応力に対応する歪みのb点を
最大応力を与える歪みとする。
The viscoelastic material exhibits a linear behavior depending on stress up to the critical strain. However, when the viscoelastic material exceeds the critical strain, the viscoelastic material becomes nonlinear due to the destruction of the internal structure, and the storage elastic modulus decreases. By gradually applying a sinusoidal stress of a magnitude from the linear elastic region to the nonlinear region to the slurry, a region where the storage elastic modulus decreases appears, and the maximum stress in the linear elastic region and the strain that gives the maximum stress are determined. . Normally, the relationship between stress (τ) and storage modulus (G ′) as shown in FIG. 1 is obtained, and the intersection of the tangent of the linear elastic region and the tangent of the nonlinear region parallel to the horizontal axis is obtained by the analysis method shown in FIG. Is set as the maximum stress in the linear elastic region, and point b of the strain corresponding to the stress is set as the strain giving the maximum stress.

【0016】さらに、本発明では、静的粘弾性測定法の
うち線形弾性領域内で測定されるクリープ・リカバリー
試験値をフック弾性(スプリング)とニュートン粘性
(ダッシュポット)が直列に結合したマックスウェル要
素と、並列に結合したフォークト要素とがさらに直列に
配置された4定数力学モデルを、以下のレオロジー方程
式に従って解析された各定数値が次の範囲内であること
が好ましい。すなわち、マックスウェル要素の弾性率が
8〜70Paであり、かつフォークト要素の弾性率が3
〜70Paである。各要素の弾性率の範囲を限定するの
は下限値より小さいと貯蔵時及び輸送時の安定性が著し
く低下するため好ましくなく、また、上限値を超えると
スラリーの流動性が経時的に低下するため好ましくな
い。
Further, according to the present invention, in the static viscoelasticity measurement method, a creep recovery test value measured in a linear elastic region is determined by Maxwell in which hook elasticity (spring) and Newtonian viscosity (dashpot) are connected in series. It is preferable that each constant value obtained by analyzing a four-constant dynamic model in which an element and a Voigt element connected in parallel are further arranged in series according to the following rheological equation is within the following range. That is, the elastic modulus of the Maxwell element is 8 to 70 Pa, and the elastic modulus of the Voigt element is 3 Pa.
7070 Pa. It is not preferable to limit the range of the elastic modulus of each element if the value is smaller than the lower limit because the stability during storage and transportation is significantly reduced, and if the value exceeds the upper limit, the fluidity of the slurry decreases with time. Therefore, it is not preferable.

【0017】応力制御方式のレオロジー測定装置を用い
る場合、線形弾性領域内でのクリープ・リカバリー試験
は、例えば、次のような方法で測定する。固体−水スラ
リーの固体濃度もしくは粘度を、通常利用しようとして
いる性状値となるように調製する。クリープ試験でスラ
リーに与える応力の大きさは、該スラリーの降伏応力以
下で、かつクリープ試験中に降伏応力を与える歪みを超
えない大きさとし、瞬間時にスラリーに一定の応力を与
え、応答で得られる変形を時間の関数として測定する。
リカバリー試験はクリープ試験に続けて行い、クリープ
試験で印加していた応力を瞬間時にゼロとし、回復可能
な変形量がほぼ回復するまで行う。クリープ・リカバリ
ー試験では、通常、図3に示すような時間tと歪みγの
関係をが得られる。図5に示した4定数力学モデルの各
定数値の解析方法は、図4に示す解析手法図とレオロジ
ー方程式を用いて次の手順で解析する。
When a stress control type rheology measuring device is used, the creep recovery test in the linear elastic region is measured by, for example, the following method. The solid concentration or viscosity of the solid-water slurry is adjusted so as to have the property value to be usually used. The magnitude of the stress applied to the slurry in the creep test is not more than the yield stress of the slurry and does not exceed the strain that gives the yield stress during the creep test, and a constant stress is applied to the slurry at the moment to obtain a response. Deformation is measured as a function of time.
The recovery test is performed after the creep test. The stress applied in the creep test is instantaneously reduced to zero, and the recovery is performed until the recoverable deformation is almost recovered. In the creep recovery test, normally, a relationship between the time t and the strain γ as shown in FIG. 3 is obtained. The analysis method of each constant value of the four-constant dynamic model shown in FIG. 5 is analyzed by the following procedure using the analysis method diagram and the rheological equation shown in FIG.

【0018】予め試験条件としてクリープ応力τおよび
クリープ時間tが与えられているので、応力を与えた時
の歪みの初期値γ3から式(7)に示す関係よりマック
スウェル要素の弾性率E3を求める。
Since the creep stress τ and the creep time t are given as test conditions in advance, the elastic modulus E3 of the Maxwell element is obtained from the initial value γ3 of the strain when the stress is applied, according to the relationship shown in equation (7). .

【0019】[0019]

【数4】 (Equation 4)

【0020】次にリカバリー後の歪みγ1を求め式
(8)にてマックスウェル要素の粘性率η1を求める。
Next, the strain γ1 after the recovery is obtained, and the viscosity η1 of the Maxwell element is obtained by the equation (8).

【0021】[0021]

【数5】 (Equation 5)

【0022】次にγ1の変化と平行となったγ2と、γ
2に対応する遅延時間λを求め、式(9)に示す関係よ
りフォークト要素の弾性率E2を求める。
Next, γ2, which is parallel to the change of γ1, and γ
Then, the delay time λ corresponding to 2 is obtained, and the elastic modulus E2 of the Voigt element is obtained from the relationship shown in Expression (9).

【0023】[0023]

【数6】 (Equation 6)

【0024】次に式(10)に示す関係からフォークト
要素の粘性率η2を求める。
Next, the viscosity η2 of the Voigt element is determined from the relationship shown in the equation (10).

【0025】[0025]

【数7】 (Equation 7)

【0026】本発明において高濃度固体−水スラリー
は、無機質および/または有機質の分散質を、水中に分
散させたものである。
In the present invention, the high-concentration solid-water slurry is obtained by dispersing inorganic and / or organic dispersoids in water.

【0027】本発明で用いる分散質の例を挙げると、無
機質固体としては、炭酸カルシウム、クレー、アルミ
ナ、ジルコニア、酸化チタン等の無機顔料やセメント、
石膏等がある。有機質固体としては、石炭、コークス、
ピッチ、木炭、染料、カーボンブラック、塗料、マイク
ロカプセル、各種ポリマーのほか、アントラキノン等の
有機顔料等が挙げられる。このうち、石炭は、種類、産
地、水分含有量や化学組成に関わりなく、いかなる石炭
も利用でき、例えば無煙炭、歴青炭、亜歴青炭、褐炭等
などいずれであってもよく、また、これらをクリーン化
した石炭でも、改質した石炭でもよく特に制限はない。
Examples of the dispersoid used in the present invention include inorganic pigments such as calcium carbonate, clay, alumina, zirconia, and titanium oxide, cement, and the like.
There is plaster etc. Organic solids include coal, coke,
Pitch, charcoal, dye, carbon black, paint, microcapsules, various polymers, organic pigments such as anthraquinone, and the like can be mentioned. Among them, coal, regardless of the type, place of origin, moisture content and chemical composition, any coal can be used, for example, anthracite, bituminous coal, sub-bituminous coal, lignite, etc., may be any, There are no particular restrictions on whether these are clean coals or modified coals.

【0028】本発明において高濃度固体−水スラリーの
製造に添加剤を使用してもよい。添加剤としては特に限
定されるものではないが、例えば、ポリ(メタ)アクリ
ル酸系(共)重合体(塩)、エチレン、イソブチレン、
アミレン、ヘキセン、ジイソブチレンなどのオレフィン
類と無水マレイン酸で代表されるα,β−不飽和ジカル
ボン酸無水物との共重合体(塩)、ポリマレイン酸
(塩)等のポリカルボン酸塩系重合体、ナフタレンスル
ホン酸(塩)、リグニンスルホン酸(塩)、およびこれ
らのホルマリン縮合物、ポリスチレンスルホン酸
(塩)、ポリ脂肪族ジエンスルホン酸(塩)、スチレン
スルホン酸−無水マレイン酸共重合体(塩)、スチレン
−スチレンスルホン酸共重合体(塩)等のポリスルホン
酸塩系重合体、キサンタンガム、グアーガム等の天然高
分子多糖類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース等のセルロース誘導体、モンモリロナ
イト、アタパルジャイト、ベントナイト、カオリナイ
ト、セピオライト等の粘土鉱物等があるが、好ましくは
ポリ(メタ)アクリル酸系(共)重合体(塩)である。
In the present invention, additives may be used for producing a high-concentration solid-water slurry. The additive is not particularly limited, but for example, poly (meth) acrylic acid (co) polymer (salt), ethylene, isobutylene,
Polycarboxylates such as copolymers (salts) of olefins such as amylene, hexene, diisobutylene and α, β-unsaturated dicarboxylic anhydrides represented by maleic anhydride, and polymaleic acid (salts) Coalesce, naphthalenesulfonic acid (salt), ligninsulfonic acid (salt), and formalin condensate thereof, polystyrenesulfonic acid (salt), polyaliphatic dienesulfonic acid (salt), styrenesulfonic acid-maleic anhydride copolymer (Salts), polysulfonate polymers such as styrene-styrenesulfonic acid copolymers (salts), natural polysaccharides such as xanthan gum and guar gum, cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose, montmorillonite, attapulgite and bentonite Minerals such as, kaolinite, sepiolite, etc. However, a poly (meth) acrylic acid (co) polymer (salt) is preferred.

【0029】本発明において(メタ)アクリル酸系
(共)重合体(塩)を構成する(メタ)アクリル酸系単
量体とは、例えば、アクリル酸、アクリル酸ナトリウ
ム、アクリル酸カリウム、アクリル酸カルシウム、アク
リル酸アンモニウム、メタクリル酸、メタクリル酸ナト
リウム、メタクリル酸カリウム、メタクリル酸カルシウ
ム、メタクリル酸アンモニウム等のアクリル酸(塩)ま
たはメタクリル酸(塩);アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、2−ヒドロキシエチルアクリレート、メタク
リル酸メチル、メタクリル酸エチル、2−ヒドロキシエ
チルメタクリレート等のアクリル酸またはメタクリル酸
のアルキルエステル類;下記一般式(I)で表される
In the present invention, the (meth) acrylic acid monomer constituting the (meth) acrylic acid (co) polymer (salt) includes, for example, acrylic acid, sodium acrylate, potassium acrylate, acrylic acid Acrylic acid (salt) or methacrylic acid (salt) such as calcium, ammonium acrylate, methacrylic acid, sodium methacrylate, potassium methacrylate, calcium methacrylate, ammonium methacrylate; methyl acrylate, ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl Acrylic acid or alkyl esters of methacrylic acid such as acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate; represented by the following general formula (I)

【0030】[0030]

【化1】 Embedded image

【0031】アルキルポリオキシアルキレン(メタ)ア
クリレート;2−スルホエチル(メタ)アクリレート、
3−スルホプロピル(メタ)アクリレート等のスルホア
ルキル(メタ)アクリレート類等を挙げることができ、
これらの1種または2種以上を用いることができる。
Alkyl polyoxyalkylene (meth) acrylate; 2-sulfoethyl (meth) acrylate,
Sulfoalkyl (meth) acrylates such as 3-sulfopropyl (meth) acrylate and the like can be mentioned,
One or more of these can be used.

【0032】さらに、必要により本発明の効果を損なわ
ない範囲で、(メタ)アクリル酸系単量体に他の共重合
可能な単量体を併用することができる。この、他の単量
体としては、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、
アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、2−アクリル
アミド−2−メチルプロパンスルホン酸等の各種スルホ
ン酸ならびにそれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモ
ニウム塩および有機アミン塩、スチレン、p−メチルス
チレンなどの芳香族ビニル化合物、酢酸ビニル、酢酸プ
ロペニル、塩化ビニル等を挙げることができ、これらの
1種または2種以上を用いることができる。
Further, if necessary, other copolymerizable monomers can be used in combination with the (meth) acrylic acid monomer as long as the effects of the present invention are not impaired. This other monomer includes vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid,
Various sulfonic acids such as allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and their monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts and organic amine salts, styrene, p-methylstyrene And vinyl acetate, propenyl acetate, vinyl chloride and the like, and one or more of these can be used.

【0033】本発明において、(メタ)アクリル酸系
(共)重合体(塩)を製造するには、前記単量体を重合
開始剤を用いて共重合させればよい。共重合は、溶媒中
での重合や塊状重合、懸濁重合、乳化重合等の公知の方
法により行うことができる。溶媒中のでの重合は、回分
式でも連続式でも行うことができる。その際使用される
溶媒としては、例えば水、メチルアルコール、エチルア
ルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコー
ル、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、n−ヘキサ
ン、ジオキサン等の芳香族あるいは脂肪族あるいは複素
環式脂肪族炭化水素、酢酸エチル等のエステル化合物、
アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物等が挙
げられる。中でも、原料単量体および得られる水溶性共
重合体の溶解性ならびに該共重合体の使用時の便利さか
らは、水および炭素数1〜4の低級アルコールよりなる
群から選ばれた少なくとも1種を用いることが好まし
い。
In the present invention, in order to produce a (meth) acrylic acid (co) polymer (salt), the above monomers may be copolymerized using a polymerization initiator. The copolymerization can be performed by a known method such as polymerization in a solvent, bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization and the like. Polymerization in a solvent can be carried out batchwise or continuously. Examples of the solvent used in this case include water, lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol; and aromatic, aliphatic, and heterocyclic aliphatic carbons such as benzene, toluene, cyclohexane, n-hexane, and dioxane. Hydrogen, ester compounds such as ethyl acetate,
Examples thereof include ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone. Above all, at least one selected from the group consisting of water and lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms in view of the solubility of the raw material monomers and the resulting water-soluble copolymer and the convenience of using the copolymer. Preferably, a seed is used.

【0034】溶媒として水を用いる重合方法の場合に
は、重合開始剤としてアンモニウムまたはアルカリ金属
の過硫酸塩、過酸化水素、あるいは2,2’アゾビス
(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライ
ド、2,2’アゾビス[2−メチル−N−(フェニルメ
チル)−プロピオンアミジン)ジハイドロクロライド等
のアゾ系開始剤等の水溶性の重合開始剤が使用される。
この際、亜硫酸水素ナトリウム等の促進剤を併用するこ
ともできる。また溶媒として低級アルコール、芳香族炭
化水素、脂肪族炭化水素、エステル化合物、ケトン化合
物を用いる場合には、重合開始剤として、ベンゾイルパ
ーオキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキシ
ド、クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキ
シド、アゾビスイソブチロニトリル等の脂肪族アゾ化合
物等が用いられる。この際、アミン化合物等の促進剤を
併用することもできる。さらに、水−低級アルコール混
合溶媒を用いる場合には、上記の種々の重合開始剤ある
いは重合開始剤と促進剤の組み合わせの中から適宜選択
して用いることができる。重合開始剤の量は、単量体混
合物に対して0.01〜10重量%、好ましくは0.1
〜5重量%である。また、促進剤を併用する場合には、
単量体混合物に対して0.01〜10重量%、好ましく
は0.1〜5重量%である。
In the case of a polymerization method using water as a solvent, ammonium or alkali metal persulfate, hydrogen peroxide, or 2,2 ′ azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride is used as a polymerization initiator. And water-soluble polymerization initiators such as azo initiators such as 2,2 'azobis [2-methyl-N- (phenylmethyl) -propionamidine) dihydrochloride.
At this time, an accelerator such as sodium hydrogen sulfite can be used in combination. When a lower alcohol, an aromatic hydrocarbon, an aliphatic hydrocarbon, an ester compound or a ketone compound is used as a solvent, a peroxide such as benzoyl peroxide or lauroyl peroxide or a hydrochloride such as cumene hydroperoxide is used as a polymerization initiator. Aliphatic azo compounds such as peroxide and azobisisobutyronitrile are used. At this time, an accelerator such as an amine compound may be used in combination. Further, when a water-lower alcohol mixed solvent is used, it can be appropriately selected from the above various polymerization initiators or a combination of the polymerization initiator and the accelerator. The amount of the polymerization initiator is from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 10% by weight, based on the monomer mixture.
~ 5% by weight. Also, when using an accelerator together,
It is 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, based on the monomer mixture.

【0035】重合温度は、用いられる溶媒や重合開始剤
により適宜定められるが、通常、0〜150℃、好まし
くは30〜120℃の範囲で行われる。
The polymerization temperature is appropriately determined depending on the solvent and the polymerization initiator used, but is usually in the range of 0 to 150 ° C., preferably 30 to 120 ° C.

【0036】本発明において(メタ)アクリル酸系
(共)重合体(塩)を、炭素質固体−水スラリー用の添
加剤として使用する場合、(メタ)アクリル酸系(共)
重合体(塩)の重量平均分子量は、1000〜3000
000好ましくは5000〜2000000であり、こ
れらの1種または2種以上用いることができる。分子量
は公知の方法により調整することができる。
In the present invention, when the (meth) acrylic acid (co) polymer (salt) is used as an additive for a carbonaceous solid-water slurry, the (meth) acrylic acid (co)
The weight average molecular weight of the polymer (salt) is 1000 to 3000
000, preferably 5,000 to 2,000,000, and one or more of these can be used. The molecular weight can be adjusted by a known method.

【0037】分子量の調整方法としては例えば、重合開
始剤量により調整する方法、連鎖移動剤により調整する
方法、重合濃度や重合温度により調整する方法等があ
る。また、単量体成分、重合開始剤および/または連鎖
移動剤の仕込み方法や投入法によっても分子量を調整す
ることができる。
As a method for adjusting the molecular weight, there are, for example, a method of adjusting with the amount of polymerization initiator, a method of adjusting with a chain transfer agent, a method of adjusting with a polymerization concentration and a polymerization temperature, and the like. The molecular weight can also be adjusted by the method of charging or charging the monomer component, the polymerization initiator and / or the chain transfer agent.

【0038】本発明において、(メタ)アクリル酸系
(共)重合体(塩)を合成する場合、重合液の濃度、温
度、溶媒の種類にもよるが、反応時間と共に重合液の粘
度が数センチポイズから数千センチポイズまで変化す
る。反応の経過に伴う重合液粘度の増加は、攪拌効率を
著しく低下させ(共)重合性を困難にさせる。パドル、
タービン、三枚後退翼等に代表される従来の低粘度用一
般翼は、中粘度から高粘度領域への適用が難しく、ダブ
ルヘリカルリボン翼に代表される高粘度用攪拌翼は、低
粘度領域での攪拌には不適である。一般に、攪拌翼の混
合特性はn・θm−Re曲線で表わされ、nとθmとの
間には式(11)に示される関係がある。
In the present invention, when synthesizing a (meth) acrylic acid-based (co) polymer (salt), the viscosity of the polymerization solution increases with the reaction time depending on the concentration of the polymerization solution, the temperature and the type of the solvent. It varies from centipoise to thousands of centipoise. The increase in the viscosity of the polymerization solution with the progress of the reaction significantly lowers the stirring efficiency and makes (co) polymerization difficult. paddle,
Conventional low-viscosity general blades, such as turbines and three-blade sweep blades, are difficult to apply to medium-viscosity to high-viscosity regions, and high-viscosity stirring blades, such as double helical ribbon blades, are used in low-viscosity regions. Is not suitable for stirring at Generally, the mixing characteristics of the stirring blade are represented by an n · θm-Re curve, and there is a relationship between n and θm as shown in equation (11).

【0039】[0039]

【数8】 (Equation 8)

【0040】本発明に用いる特定の攪拌翼は、両対数軸
で表された混合特性曲線すなわちn・θm−Re曲線
が、式(12)の関係で示される攪拌レイノルズ数(R
e)が50以下の流動域において、混合を完了するに必
要な時間(θm)に攪拌翼回転速度(n)を乗じた値が
400以下の領域を通過し、その領域内でのn・θmの
平均変化率が−1.2以上の特性値を有する攪拌翼を備
えた反応機であればいかなる構成のものでもよい。(メ
タ)アクリル酸系(共)重合体(塩)の重合反応に、上
記特性値を有する攪拌翼を備えた反応機を用いれば、低
粘度から中粘度の広い範囲で攪拌効率が著しく低下する
ことがないため、請求項で定義した特性を持つスラリー
を調製するための添加剤としての(メタ)アクリル酸系
(共)重合体(塩)が工業的に効率よく、容易に、しか
も安価に製造することができる。
The specific stirring blade used in the present invention has a mixing characteristic curve represented by a logarithmic axis, that is, an n · θm-Re curve, whose stirring Reynolds number (R) represented by the relationship of equation (12).
e) In a flow region where the mixing time is not more than 50, the time required to complete the mixing (θm) multiplied by the stirring blade rotation speed (n) passes through a region of 400 or less, and n · θm in that region Any configuration may be used as long as the reactor is equipped with a stirring blade having an average rate of change of -1.2 or more. When a reactor equipped with a stirring blade having the above characteristic value is used for the polymerization reaction of the (meth) acrylic acid (co) polymer (salt), the stirring efficiency is significantly reduced in a wide range from low to medium viscosity. Therefore, the (meth) acrylic acid (co) polymer (salt) as an additive for preparing a slurry having the properties defined in the claims is industrially efficient, easy, and inexpensive. Can be manufactured.

【0041】本発明に使用できる攪拌機を備えた槽型反
応機を例示すれば図6〜図8に示す通りである。攪拌翼
を簡単に説明するが、本発明に使用できる槽型反応機の
範囲を限定するものではない。
Examples of a tank-type reactor equipped with a stirrer that can be used in the present invention are as shown in FIGS. The stirring blade will be described briefly, but does not limit the range of the tank type reactor that can be used in the present invention.

【0042】図6に示した攪拌翼は、槽の中心に設けら
れている回転軸に対して左右対称で実質的に平板形状で
あり、かつ該平板に格子状の反応物通過孔を備えてい
る。
The stirring blade shown in FIG. 6 is symmetrical with respect to a rotation axis provided at the center of the tank, has a substantially flat plate shape, and has a grid-like reactant passage hole in the flat plate. I have.

【0043】図7に示した攪拌翼は、上段翼は、槽の中
心に設けられている回転軸に対して左右対称で実質的に
平板形状であり、下段翼は回転軸に対して回転対称であ
り、下段翼の主要部と上段翼は同一平面上になく、かつ
下段翼先端部に回転軸と平行である後退翼と、上段翼先
端部下方に突出するフィンを備えている。
In the stirring blade shown in FIG. 7, the upper blade is bilaterally symmetric with respect to the rotation axis provided at the center of the tank and is substantially flat, and the lower blade is rotationally symmetric with respect to the rotation axis. The main part of the lower wing and the upper wing are not on the same plane, and are provided with a retreat wing parallel to the rotation axis at the tip of the lower wing and a fin projecting below the tip of the upper wing.

【0044】図8に示した攪拌翼は、槽上部の上部中心
に設けられた回転軸と内壁に沿って延びた棒状の枠に支
えられた1対の螺旋帯状攪拌翼を備えている。
The stirring blade shown in FIG. 8 includes a rotating shaft provided at the center of the upper part of the tank and a pair of spiral band stirring blades supported by a rod-shaped frame extending along the inner wall.

【0045】さらに、本発明に用いる特定の反応機を例
示すれば図9、図10のようになる。攪拌翼は槽の中心
部に設けられる回転軸に備えられ、下側に通過孔のない
実質的平板状のパドル部分と、上側に格子状の反応物通
過孔を有するグリッド部分を高さ方向に一体化した形状
をなしている。攪拌翼の枚数は、軸の回転が滑らかに行
うことさえ確保されれば1を除く奇数の枚数であっても
良いが製作の容易さからは2枚程度を対称に設けること
が望ましい。攪拌翼を構成する下側パドル部分の長さ
は、攪拌翼下端より攪拌翼高さの1/10〜2/3、好
ましくは1/5〜1/2であり、その横幅は通常、槽内
径の0.4〜0.95倍、好ましくは0.5〜0.9倍
である。さらに攪拌翼下端と槽底の間隔は狭い方が好ま
しい。攪拌翼を構成する上側グリッド部分の反応物通過
孔の形状は、槽底部からの吐出流をせん断、細分化を行
うことができ機械的強度が保てるならばどのような形状
でもよく、例えば円形、楕円形、正方形、長方形、三角
形、星形、三日月形等があるが、好ましくは長方形であ
る。攪拌翼の高さには特に制限がなく、槽の高さを考慮
して決定される。
FIGS. 9 and 10 show specific reactors used in the present invention. The stirring blade is provided on a rotating shaft provided at the center of the tank, and a vertically flat paddle portion having no passage hole on the lower side and a grid portion having a lattice-like reactant passage hole on the upper side are arranged in the height direction. It has an integrated shape. The number of agitating blades may be an odd number excluding one as long as the rotation of the shaft can be performed smoothly, but it is desirable to provide about two symmetrically from the viewpoint of ease of manufacture. The length of the lower paddle portion constituting the stirring blade is 1/10 to 2/3, preferably 1/5 to 1/2 of the height of the stirring blade from the lower end of the stirring blade. 0.4 to 0.95 times, preferably 0.5 to 0.9 times. Further, it is preferable that the distance between the lower end of the stirring blade and the bottom of the tank is narrow. The shape of the reactant passage hole in the upper grid portion constituting the stirring blade may be any shape as long as the discharge flow from the tank bottom can be sheared and subdivided and the mechanical strength can be maintained, for example, circular, There are an elliptical shape, a square shape, a rectangular shape, a triangular shape, a star shape, a crescent shape and the like, but a rectangular shape is preferable. The height of the stirring blade is not particularly limited, and is determined in consideration of the height of the tank.

【0046】さらに、本発明に用いる特定の反応機を例
示すれば図11、図12のようになる。攪拌翼は槽の中
心部に設けられる回転軸に、上段翼および下段翼で備え
られている。上段翼は左右対称で実質的に平板よりな
り、その横幅は通常槽内径の0.3〜0.6倍であり、
好ましくは0.4〜0.5倍である。上段翼の先端部に
は上方および/または下方に突出するフィンが備えられ
てもよく、その形状は左右対称であり、その横幅は通常
上段翼片側の1/4〜1/2である。また上段は格子状
のものであってもよい。下段翼は、回転軸に対して回転
対称で実質的に平板であるが、下段翼先端に回転軸と平
行に折り曲げられた後退翼を形成してもよい。折り曲が
り具合は左右対称であり、通常折り曲げ幅は下段翼片側
横幅の1/3〜1/2である。折り曲がり角度は通常3
0〜60°、好ましくは45°程度である。下段翼横幅
の最短距離は、通常槽内径の0.3〜0.7倍、好まし
くは0.5〜0.6倍であり、上段翼の横幅と同等また
はそれより大であってもよい。下段翼も先端部には上方
に突出するフィンが備えられてもよく、その形状は左右
対称であり、その横幅は通常上段翼片側の1/4〜1/
2である。下段翼下端と槽底との距離は通常槽内径の
0.01〜0.06倍である。上段翼、下段翼ともその
高さには特に制限がなく、槽の高さを考慮して決定され
る。上段翼と下段翼の実質的平板は同一平面上になく通
常30〜90°、好ましくは45°の角度をなしてい
る。上段翼が下端にフィンを有する場合は上段翼のフィ
ンの下端が、下段翼の上端より下に、下段翼が上端にフ
ィンを有する場合は下段翼のフィンの上端が上段翼の上
端より上になるように両翼が位置することが好ましい。
FIGS. 11 and 12 show specific reactors used in the present invention. The stirring blade is provided on the rotating shaft provided at the center of the tank with an upper blade and a lower blade. The upper wing is bilaterally symmetric and substantially made of a flat plate, and its width is usually 0.3 to 0.6 times the inner diameter of the tank,
Preferably it is 0.4 to 0.5 times. A fin projecting upward and / or downward may be provided at the tip of the upper wing, and the fin is symmetrical in shape, and its width is usually 1 / to の of one side of the upper wing. Further, the upper stage may be in a lattice shape. Although the lower wing is rotationally symmetric with respect to the rotation axis and is substantially a flat plate, a swept wing bent at the tip of the lower wing in parallel with the rotation axis may be formed. The bending degree is symmetrical, and the bending width is usually 1/3 to 1/2 of the lateral width on one side of the lower wing. Bending angle is usually 3
It is 0 to 60 °, preferably about 45 °. The shortest distance of the width of the lower blade is usually 0.3 to 0.7 times, preferably 0.5 to 0.6 times the inner diameter of the tank, and may be equal to or larger than the width of the upper blade. The lower wing may also be provided with a fin protruding upward at the tip, its shape is bilaterally symmetric, and its width is usually 1/4 to 1/1 of one side of the upper wing.
2. The distance between the lower end of the lower blade and the tank bottom is usually 0.01 to 0.06 times the inside diameter of the tank. The height of the upper and lower wings is not particularly limited, and is determined in consideration of the height of the tank. The substantially flat upper and lower blades are not coplanar and usually form an angle of 30 to 90 °, preferably 45 °. When the upper wing has a fin at the lower end, the lower end of the fin of the upper wing is below the upper end of the lower wing, and when the lower wing has a fin at the upper end, the upper end of the fin of the lower wing is above the upper end of the upper wing. It is preferable that both wings are positioned so as to be as follows.

【0047】さらに、本発明に用いる特定の反応機を例
示すれば図13、図14のようになる。攪拌翼は槽上部
中心に設けられる回転軸から槽内壁に延び、さらに内壁
に沿って槽底中心部にまで延びるほぼ棒状の枠に支えら
れた1対の螺旋帯状翼を備えている。枠を構成する部材
の形状は、螺旋帯状翼が支えられ、重合液を攪拌する機
械的強度が保てるならばどのような形状でもよく、例え
ば板状、四角柱状、三角柱状等があり、さらに枠を構成
する部材に内壁側および/または槽中心に向けた複数の
アーム状突起物あるいは枠同士を結ぶ複数の梁等が付属
していてもよい。高さ方向の枠を構成する部材の幅は槽
内径の0.04〜0.16倍、好ましくは0.06〜
0.1倍であり、その本数は、軸の回転が滑らかに行な
われることさえ確保されれば1を除く奇数の本数であっ
ても良いが製作の容易さからは2本程度を対称に設ける
ことが望ましい。高さ方向の枠を構成する部材の槽中心
から部材中心までの距離は、槽中心から槽内壁までの
0.6〜0.9倍、好ましくは0.7〜0.8倍であ
る。反応槽の直胴区間に設置される螺旋帯状翼の形状
は、従来の螺旋帯状翼とほぼ同形であり、その帯状幅は
槽内径の0.07〜0.2倍、好ましくは0.08〜
0.15倍である。さらに、螺旋を構成するピッチは、
0.7〜1.5、好ましくは0.9〜1.3である。反
応槽の槽底に設置される螺旋帯状翼の形状は、槽底中心
から円周方向に対して一定の角度をなしながら鏡板に沿
って滑らかに直胴区間の螺旋帯状翼に接続できる形状を
しており、その帯状幅は直胴区間に設置される螺旋帯状
翼と同等である。
FIGS. 13 and 14 show specific reactors used in the present invention. The stirring blade has a pair of spiral band-shaped blades supported by a substantially rod-shaped frame extending from a rotation shaft provided at the center of the upper portion of the tank to the inner wall of the tank and extending along the inner wall to the center of the tank bottom. The shape of the member constituting the frame may be any shape as long as the spiral band-shaped wing is supported and mechanical strength for stirring the polymerization liquid can be maintained, for example, a plate shape, a square pillar shape, a triangular pillar shape, and the like. May be provided with a plurality of arm-shaped projections directed to the inner wall side and / or the center of the tank or a plurality of beams connecting the frames. The width of the member constituting the frame in the height direction is 0.04 to 0.16 times the inner diameter of the tank, and preferably 0.06 to 0.16 times.
The number is 0.1 times, and the number may be an odd number other than 1 as long as the rotation of the shaft is performed smoothly, but about 2 are provided symmetrically for ease of manufacture. It is desirable. The distance from the center of the tank to the center of the member constituting the frame in the height direction is 0.6 to 0.9 times, preferably 0.7 to 0.8 times, the distance from the center of the tank to the inner wall of the tank. The shape of the spiral wings installed in the straight body section of the reaction tank is almost the same as that of the conventional spiral wings, and the width of the wings is 0.07 to 0.2 times the inner diameter of the tank, and preferably 0.08 to 0.2 times.
It is 0.15 times. Furthermore, the pitch of the spiral is
It is 0.7 to 1.5, preferably 0.9 to 1.3. The shape of the spiral band wing installed on the bottom of the reaction tank is such that it can be connected to the spiral band wing in the straight body section smoothly along the head plate while making a certain angle from the center of the tank bottom to the circumferential direction. The width of the wing is the same as that of the helical wing installed in the straight body section.

【0048】本発明において高濃度炭素質固体−水スラ
リーの製造方法は、炭素質固体を、公知の湿式または乾
式粉砕法で、通常、200メッシュパス50重量%以
上、好ましくは70〜90重量%に粉砕して使用する。
また、スラリー濃度は、微粉状のドライベースで、通
常、40重量%以上、好ましくは50〜90重量%であ
る。40重量%未満の場合は、経済性、輸送効率および
燃焼効率等の面から実用的でない。
In the present invention, the method for producing the high-concentration carbonaceous solid-water slurry is as follows. Used for grinding.
The concentration of the slurry is usually 40% by weight or more, preferably 50 to 90% by weight, based on a fine powdery dry base. If it is less than 40% by weight, it is not practical in terms of economy, transportation efficiency and combustion efficiency.

【0049】本発明において炭素質固体−水スラリー用
添加剤の使用量は、特に限定されるものではないが、請
求項で定義した粘弾性特性を炭素質固体−水スラリーに
付与するには、炭素質固体重量(ドライベース)当り
0.005〜2重量%、好ましくは0.01〜1重量%
の使用量が適当である。炭素質固体−水スラリー用添加
剤を使用する場合は、予め炭素質固体に添加剤を混合し
ておいてからスラリー化してもよく、また水の中に予め
添加剤を溶解させておいたものを用いてもよい。もちろ
ん添加剤の所定量を全量一度に混合しても、また分割し
て用いてもよい。さらに、添加剤の性質上、スラリー化
装置としては、炭素質固体を水にスラリー化するための
ものならいかなるものでもよい。これらの添加方法及び
スラリー化方法により、本発明の範囲が限定を受けるも
のではない。
In the present invention, the use amount of the carbonaceous solid-water slurry additive is not particularly limited, but in order to impart the viscoelastic properties defined in the claims to the carbonaceous solid-water slurry, 0.005 to 2% by weight, preferably 0.01 to 1% by weight, based on the carbonaceous solid weight (dry base)
Is appropriate. When an additive for a carbonaceous solid-water slurry is used, the additive may be mixed with the carbonaceous solid in advance and then slurried, or the additive is dissolved in water in advance. May be used. Of course, a predetermined amount of the additive may be mixed at a time or may be divided and used. Furthermore, due to the nature of the additive, any slurrying device may be used as long as it can slurry carbonaceous solids in water. The scope of the present invention is not limited by these addition methods and slurrying methods.

【0050】また、本発明において炭素質固体−水スラ
リー用添加剤には、必要に応じてキレート剤、を併用す
ることができる。キレート剤としては、シュウ酸、マロ
ン酸、コハク酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、
グルクロン酸、グリコール酸、ジグリコール酸、イミノ
二酢酸、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ピ
ロリン酸、トリポリリン酸、ヘキサメタリン酸、グリシ
ン、アラニン等およびそれらのアルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等を挙げるこ
とができる。特にピロリン酸、トリポリリン酸、ヘキサ
メタリン酸、グリシン、アラニン等およびそれらのアル
カリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ア
ミン塩よりなる群から選ばれた少なくとも1種のものが
好ましい。その添加量は、炭素質固体に対して0.05
〜3重量%、好ましくは0.1〜2重量%である。
In the present invention, a chelating agent may be used in combination with the carbonaceous solid-water slurry additive, if necessary. Chelating agents include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, lactic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid,
Glucuronic acid, glycolic acid, diglycolic acid, iminodiacetic acid, nitrilotriacetic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, glycine, alanine, etc. and their alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts And amine salts. In particular, at least one selected from the group consisting of pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, glycine, alanine and the like and their alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts and amine salts is preferred. The addition amount is 0.05% with respect to the carbonaceous solid.
To 3% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight.

【0051】本発明において炭素質固体−水スラリー用
添加剤には、さらに必要に応じてpH調整剤、防錆剤、
防食剤、酸化防止剤、消泡剤、静電気帯電防止剤、可溶
化剤等を添加することができる。本発明の炭素質固体−
水スラリー用添加剤をpH調整剤と併用する場合には、
炭素質固体−水スラリーのpHが通常4以上、好ましく
は7〜10の範囲で用いられる。
In the present invention, the carbonaceous solid-water slurry additive may further include a pH adjuster, a rust inhibitor,
Anticorrosives, antioxidants, defoamers, antistatic agents, solubilizers and the like can be added. Carbonaceous solid of the present invention-
When the water slurry additive is used in combination with the pH adjuster,
The pH of the carbonaceous solid-water slurry is usually 4 or more, preferably 7 to 10.

【0052】[0052]

【実施例】次に、本発明の、高濃度固体−水スラリーに
ついて実施例および比較例を挙げてさらに詳しく説明す
るが、本発明は、これらの実施例に限定されるものでは
ない。なお、下記例中特にことわりのない限り部および
%は重量部および重量%を表すものとする。
Next, the high-concentration solid-water slurry of the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples, parts and% represent parts by weight and% by weight, respectively, unless otherwise specified.

【0053】(合成例1)図6に示す反応機(Re数5
0におけるn・θm値:150)を用いて行った。反応
槽は内径100mm、高さ170mm、容量1リットル
で、温度計、攪拌機、ガス導入管および還流冷却器を備
えた円筒縦型ガラス製反応機である。攪拌翼の幅は75
mm、高さ140mmのものを使用した。反応槽に水2
25部を仕込み、攪拌翼の回転数を250rpmとし、
攪拌下で反応槽内を窒素置換し、窒素雰囲気中で95℃
まで加熱した。次いで、フェノキシポリエチレングリコ
ールモノアクリレート(エチレンオキサイドの平均付加
モル数20)71.6部とアクリル酸251.6部およ
び水103部からなる混合物と、連鎖移動剤としてメル
カプトプロピオン酸7.6部および水53部からなる混
合物と、過硫酸アンモニウム8部および水25部からな
る混合物を、それぞれ3時間かけてポンプで反応槽内に
添加した。添加終了後、さらに4部の過硫酸アンモニウ
ムを水12.5部に溶解させたものを1.5時間かけて
添加した。添加完了後、0.5時間95℃に温度を保持
して重合反応を完了させた。その後水酸化ナトリウム水
溶液にて完全中和を行い、重量平均分子量5000の共
重合体(a)を得た。
(Synthesis Example 1) The reactor shown in FIG.
N · θm value at 0: 150). The reaction tank is a cylindrical vertical glass reactor having an inner diameter of 100 mm, a height of 170 mm, a capacity of 1 liter, and equipped with a thermometer, a stirrer, a gas inlet tube and a reflux condenser. The width of the stirring blade is 75
mm and a height of 140 mm were used. Water 2 in the reaction tank
25 parts, the rotation speed of the stirring blade was set to 250 rpm,
The atmosphere in the reaction vessel was replaced with nitrogen under stirring, and 95 ° C. in a nitrogen atmosphere.
Until heated. Next, a mixture consisting of 71.6 parts of phenoxy polyethylene glycol monoacrylate (average number of moles of ethylene oxide 20), 251.6 parts of acrylic acid and 103 parts of water, 7.6 parts of mercaptopropionic acid as a chain transfer agent and water A mixture consisting of 53 parts and a mixture consisting of 8 parts of ammonium persulfate and 25 parts of water were each added to the reactor by a pump over 3 hours. After the addition was completed, a solution obtained by dissolving 4 parts of ammonium persulfate in 12.5 parts of water was added over 1.5 hours. After completion of the addition, the temperature was maintained at 95 ° C. for 0.5 hour to complete the polymerization reaction. Thereafter, complete neutralization was performed with an aqueous sodium hydroxide solution to obtain a copolymer (a) having a weight average molecular weight of 5000.

【0054】(合成例2)図7に示す反応機(Re数5
0におけるn・θm値:35)を用いて行った。反応槽
は内径100mm、高さ170mm、容量1リットル
で、温度計、攪拌機、ガス導入管および還流冷却器を備
えた円筒縦型ガラス製反応機で、内部にバッフルが2本
付いている。攪拌翼は、上段翼横幅54mm、高さ60
mm、フィン横幅8mm、フィンの突き出し長さ15m
m、突き出たフィンと下段翼との重なり長さ5mm、下
段翼との交叉角45°、下段翼の軸の中心から折り曲げ
点までの距離20mm、折り曲げ角45°、下段翼の回
転半径30mm、高さ44mmのものを使用した。下段
翼下端と槽底との距離は4mmである。反応槽に水20
5部を仕込み、攪拌翼の回転数を200rpmとし、攪
拌下に反応槽内を窒素置換し、窒素雰囲気中で95℃ま
で加熱した。次いで、フェノキシポリエチレングリコー
ルモノアクリレート(エチレンオキサイドの平均付加モ
ル数30)13.2部とアクリル酸141.2部および
水364部からなる混合物と、2,2’アゾビス(2−
メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライド0.
1部および水50部からなる混合物を、それぞれ3時間
かけてポンプで反応槽内に添加した。添加終了後、さら
に0.05部の2,2’アゾビス(2−メチルプロピオ
ンアミジン)ジハイドロクロライドを水25部に溶解さ
せたものを1.5時間かけて添加した。添加完了後、
0.5時間95℃に温度を保持して重合反応を完了させ
た。その後水酸化カリウム水溶液にて完全中和を行い、
重量平均分子量1000000の共重合体(b)を得
た。
(Synthesis Example 2) The reactor shown in FIG.
N · θm value at 0: 35). The reaction tank is a cylindrical vertical glass reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a gas inlet tube and a reflux condenser, having an inner diameter of 100 mm, a height of 170 mm, and a capacity of 1 liter, and has two baffles inside. The stirring blade has an upper blade width of 54 mm and a height of 60 mm.
mm, fin width 8mm, fin protrusion length 15m
m, the overlapping length of the protruding fin and the lower wing is 5 mm, the intersection angle with the lower wing is 45 °, the distance from the center of the axis of the lower wing to the bending point is 20 mm, the bending angle is 45 °, the turning radius of the lower wing is 30 mm, The one having a height of 44 mm was used. The distance between the lower end of the lower blade and the tank bottom is 4 mm. Water 20 in the reaction tank
Five parts were charged, the rotation speed of the stirring blade was set to 200 rpm, the inside of the reaction vessel was replaced with nitrogen under stirring, and heated to 95 ° C. in a nitrogen atmosphere. Next, a mixture of 13.2 parts of phenoxy polyethylene glycol monoacrylate (average number of moles of ethylene oxide 30), 141.2 parts of acrylic acid and 364 parts of water, and 2,2 ′ azobis (2-
Methylpropionamidine) dihydrochloride
A mixture consisting of 1 part and 50 parts of water was pumped into the reactor over 3 hours each. After the addition was completed, a solution prepared by dissolving 0.05 parts of 2,2 ′ azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride in 25 parts of water was added over 1.5 hours. After the addition is complete,
The temperature was maintained at 95 ° C. for 0.5 hour to complete the polymerization reaction. After that, complete neutralization with potassium hydroxide aqueous solution,
A copolymer (b) having a weight average molecular weight of 1,000,000 was obtained.

【0055】(合成例3)図8に示す反応機(Re数5
0におけるn・θm値:45)を用いて行った。反応槽
は内径100mm、高さ170mm、容量1リットル
で、温度計、攪拌機、ガス導入管および還流冷却器を備
えた円筒縦型ガラス製反応機である。螺旋帯状翼の幅1
0mm、螺旋帯状翼のピッチ95mm、枠幅8mm、枠
間の距離65mmのものを使用した。反応槽に水200
部を仕込み、攪拌翼の回転数を170rpmとし、攪拌
下に反応槽内を窒素置換し、窒素雰囲気中で95℃まで
加熱した。次いで、ステアリロキシポリエチレングリコ
ールモノメタクリレート(エチレンオキサイドの平均付
加モル数25)71.6部とメタクリル酸139.3部
とアクリル酸116.6部および水103部からなる混
合物と、過硫酸アンモニウム5部および水25部からな
る混合物を、それぞれ3時間かけてポンプで反応槽内に
添加した。添加終了後、さらに2部の過硫酸アンモニウ
ムを水12.5部に溶解させたものを1.5時間かけて
添加した。添加完了後、0.5時間95℃に温度を保持
して重合反応を完了させた。その後アンモニア水溶液に
て完全中和を行い、重量平均分子量100000の共重
合体(c)を得た。
(Synthesis Example 3) The reactor shown in FIG.
N · θm value at 0: 45). The reaction tank is a cylindrical vertical glass reactor having an inner diameter of 100 mm, a height of 170 mm, a capacity of 1 liter, and equipped with a thermometer, a stirrer, a gas inlet tube and a reflux condenser. Spiral band width 1
0 mm, a spiral band-shaped blade pitch of 95 mm, a frame width of 8 mm, and a distance between the frames of 65 mm were used. Water 200 in the reaction tank
The reactor was charged, the rotation speed of the stirring blade was set to 170 rpm, the inside of the reaction vessel was replaced with nitrogen under stirring, and heated to 95 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, a mixture of 71.6 parts of stearyloxypolyethylene glycol monomethacrylate (average number of moles of ethylene oxide 25), 139.3 parts of methacrylic acid, 116.6 parts of acrylic acid and 103 parts of water, 5 parts of ammonium persulfate and A mixture of 25 parts of water was pumped into the reactor over 3 hours. After the addition was completed, a solution of 2 parts of ammonium persulfate dissolved in 12.5 parts of water was added over 1.5 hours. After completion of the addition, the temperature was maintained at 95 ° C. for 0.5 hour to complete the polymerization reaction. Thereafter, complete neutralization was performed with an aqueous ammonia solution to obtain a copolymer (c) having a weight average molecular weight of 100,000.

【0056】(合成例4)反応槽は内径100mm、高
さ170mm、容量1リットルで、温度計、攪拌機、ガ
ス導入管および還流冷却器を備えたガラス製反応機であ
る。攪拌翼の幅は50mm、高さ10mmの3枚後退翼
(Re数50におけるn・θm値:530)を使用し
た。反応槽に水300部を仕込み、攪拌翼の回転数を3
00rpmとし、攪拌下に反応槽内を窒素置換し、窒素
雰囲気中で95℃まで加熱した。次いで、ラウロイロキ
シポリエチレングリコールモノメタクリレート(エチレ
ンオキサイドの平均付加モル数15)13.2部と、メ
タクリル酸139.3部とアクリル酸116.6部及び
水103部からなる混合物と、連鎖移動剤としてメルカ
プトプロピオン酸3.6部および水57部からなる混合
物と、過硫酸アンモニウム2部および水25部からなる
混合物を、それぞれ3時間かけてポンプで反応槽内に添
加した。添加終了後、さらに1部の過硫酸アンモニウム
を水12.5部に溶解させたものを1.5時間かけて添
加した。添加完了後、0.5時間95℃に温度を保持し
て重合反応を完了させた。その後水酸化ナトリウム水溶
液にて完全中和を行い、重量平均分子量30000の共
重合体(d)を得た。
(Synthesis Example 4) The reaction vessel was a glass reactor having an inner diameter of 100 mm, a height of 170 mm, a capacity of 1 liter, and provided with a thermometer, a stirrer, a gas inlet tube and a reflux condenser. Three retreating blades (width: 50 mm, height: 10 mm, n · θm value at Re number: 50: 530) were used. Charge 300 parts of water into the reaction tank, and rotate the stirring blade at 3 rpm.
The reaction vessel was purged with nitrogen while stirring, and heated to 95 ° C. in a nitrogen atmosphere. Next, 13.2 parts of lauroyloxy polyethylene glycol monomethacrylate (average number of moles of ethylene oxide 15), a mixture of 139.3 parts of methacrylic acid, 116.6 parts of acrylic acid and 103 parts of water, and a chain transfer agent A mixture consisting of 3.6 parts of mercaptopropionic acid and 57 parts of water and a mixture consisting of 2 parts of ammonium persulfate and 25 parts of water were each added to the reactor by a pump over 3 hours. After the addition, 1 part of ammonium persulfate dissolved in 12.5 parts of water was further added over 1.5 hours. After completion of the addition, the temperature was maintained at 95 ° C. for 0.5 hour to complete the polymerization reaction. Thereafter, complete neutralization was performed with an aqueous sodium hydroxide solution to obtain a copolymer (d) having a weight average molecular weight of 30,000.

【0057】(実施例1〜4、比較例1)高濃度石炭−
水スラリーの製造は、ステンレス製のボールミルに表1
に示す性状のA炭、水および得られた各共重合体(a)
〜(d)を所定量仕込んだ後、レーザー回折型粒度分布
計(日機装製FRA)でスラリーの粒度を測定しなが
ら、200メッシュ以下の粒子の量がほぼ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(特殊機化工業製)にて5000r
pmで10分間攪拌して高濃度石炭−水スラリーを得
た。得られた高濃度石炭−水スラリーの性能は、下記に
示す薄井らの試験方法(Usui,H., T.Saeki and T.Mori,
Proc,5th Int. Conf. on Bulk Materials Strage, Han
dling and Transportaition, Newcastle, 39 (1995)等
により評価した。評価結果を表2〜4に示した。
(Examples 1 to 4, Comparative Example 1) High-concentration coal
Water slurry is manufactured using a stainless steel ball mill as shown in Table 1.
A charcoal, water and each of the obtained copolymers (a) having the properties shown in
After charging a predetermined amount of (d), the slurry was pulverized while measuring the particle size of the slurry with a laser diffraction type particle size distribution meter (FRA manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) until the amount of particles having a size of 200 mesh or less became approximately 80%. After pulverization, take out the slurry from the ball mill and use a homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo) at 5000r.
The mixture was stirred at pm for 10 minutes to obtain a high-concentration coal-water slurry. The performance of the resulting high-concentration coal-water slurry was determined by the test method of Usui, H., T. Saeki and T. Mori,
Proc, 5th Int.Conf. On Bulk Materials Strage, Han
It was evaluated by dling and Transportaition, Newcastle, 39 (1995) and the like. The evaluation results are shown in Tables 2 to 4.

【0058】[0058]

【表1】 [Table 1]

【0059】[0059]

【表2】 [Table 2]

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】[0061]

【表4】 [Table 4]

【0062】[スラリー性能の試験法] (1)スラリー粘度;得られたスラリーを共軸二重円筒
回転粘度計(HAAKE社製RV2)を使用し、室温下
25℃でせん断速度100sec-1での見かけ粘度を測
定した。
[Test Method for Slurry Performance] (1) Slurry viscosity: The obtained slurry was subjected to a coaxial double cylinder rotational viscometer (RV2 manufactured by HAAKE) at room temperature at 25 ° C. and a shear rate of 100 sec −1 . Was measured for apparent viscosity.

【0063】(2)応力掃引試験による動的粘弾性の測
定および解析法;応力制御型粘弾性測定装置(HAAK
E社製RS100)を使用し、25℃に調整された測定
容器に得られたスラリーをセットし80分静置した後、
振動周波数1Hz下で除々に応力を印加する。図1に示
すような応力τと貯蔵弾性率G′の関係を測定し、図2
に示す方法により横軸に平行な線形弾性領域の接線と非
線形領域の接線の交点に対応する応力のa点を線形弾性
領域の最大応力とし、その応力に対応する歪みのb点を
最大応力を与える歪みとして求めた。
(2) Method of measuring and analyzing dynamic viscoelasticity by stress sweep test; stress control type viscoelasticity measuring device (HAAK)
Using E100 company RS100), the obtained slurry was set in a measurement container adjusted to 25 ° C., and allowed to stand for 80 minutes.
Stress is gradually applied at a vibration frequency of 1 Hz. The relationship between the stress τ and the storage elastic modulus G ′ as shown in FIG. 1 was measured, and FIG.
The point a of the stress corresponding to the intersection of the tangent of the linear elastic region parallel to the horizontal axis and the tangent of the nonlinear region is defined as the maximum stress in the linear elastic region, and the point b of the strain corresponding to the stress is defined as the maximum stress by the method shown in The distortion was determined.

【0064】(3)クリープ・リカバリー試験による静
的粘弾性の測定および解析法;応力制御型粘弾性測定装
置(HAAKE社製RS100)を使用し、25℃に調
整された測定容器に得られたスラリーをセットし80分
静置した後、クリープ試験はスラリーに降伏応力以下
で、かつ試験中に降伏応力を与える歪みを超えない一定
の大きさの応力を瞬間時に与え、応答で得られる変形を
時間の関数として測定する。リカバリー試験はクリープ
試験に続けて行い、クリープ試験で印加していた応力を
瞬間時にゼロとし回復可能な変形量がほぼ回復するまで
行う。図3に示すような時間tと歪みγの関係を得る。
図5に示した4定数力学モデルの各定数値の解析方法
は、図4に示す解析手法図とレオロジー方程式を用いて
次の手順で解析する。予め試験条件としてクリープ応力
τおよびクリープ時間tが与えられているので、応力を
与えた時の歪みの初期値γ3から式(7)に示す関係よ
りマックスウェル要素の弾性率E3を求める。
(3) Measurement and analysis method of static viscoelasticity by creep recovery test; obtained using a stress control type viscoelasticity measuring device (RS100, manufactured by HAAKE) in a measuring container adjusted to 25 ° C. After setting the slurry and allowing it to stand for 80 minutes, the creep test applies a certain amount of stress to the slurry at a moment below the yield stress and not exceeding the strain that gives the yield stress during the test. Measure as a function of time. The recovery test is performed after the creep test, and the stress applied in the creep test is set to zero at the moment, until the recoverable deformation is almost recovered. The relationship between the time t and the distortion γ as shown in FIG. 3 is obtained.
The analysis method of each constant value of the four-constant dynamic model shown in FIG. 5 is analyzed by the following procedure using the analysis method diagram and the rheological equation shown in FIG. Since the creep stress τ and the creep time t are given as test conditions in advance, the elastic modulus E3 of the Maxwell element is calculated from the initial value γ3 of the strain when the stress is applied, according to the relationship shown in Expression (7).

【0065】[0065]

【数9】 (Equation 9)

【0066】次にリカバリー後の歪みγ1を求め式
(8)にてマックスウェル要素の粘性率η1を求める。
Next, the strain γ1 after the recovery is obtained, and the viscosity η1 of the Maxwell element is obtained by the equation (8).

【0067】[0067]

【数10】 (Equation 10)

【0068】次にγ1の変化と平行となったγ2と、γ
2に対応する遅延時間λを求め、式(9)に示す関係よ
りフォークト要素の弾性率E2を求める。
Next, γ2, which is parallel to the change of γ1, and γ
Then, the delay time λ corresponding to 2 is obtained, and the elastic modulus E2 of the Voigt element is obtained from the relationship shown in Expression (9).

【0069】[0069]

【数11】 [Equation 11]

【0070】次に式(10)に示す関係からフォークト
要素の粘性率η2を求めことができる。
Next, the viscosity η2 of the Voigt element can be obtained from the relationship shown in equation (10).

【0071】[0071]

【数12】 (Equation 12)

【0072】[スラリー安定性の試験法] (1)静置安定性の評価;得られたスラリーを内径23
mm、高さ150mmのプラスチック製円筒容器に入れ
て密閉し、室温で1カ月間静置した後容器ごと凍結さ
せ、容器底部より全スラリーの10体積%に相当する部
分を切り取り、スラリーの濃度を測定した。調製時のス
ラリー濃度との差から次に示す基準で評価して安定性を
求めた。
[Test Method of Slurry Stability] (1) Evaluation of stability at rest;
mm, sealed in a plastic cylindrical container having a height of 150 mm, allowed to stand at room temperature for one month, and then frozen together with the container. A portion corresponding to 10% by volume of the entire slurry was cut off from the bottom of the container to reduce the concentration of the slurry. It was measured. The stability was determined by evaluating the difference from the slurry concentration at the time of preparation according to the following criteria.

【0073】 ◎:1.5%以下 ○:1.5〜2.5% △:2.5〜3.5% ×:3.5%以上 (2)せん断安定性の評価;得られたスラリーを外筒半
径55mm、外筒高さ180mm、内筒半径20mm、
内筒高さ163mmの共軸二重円筒回転型容器中に入れ
て密閉し、室温でスラリーに1sec-1のせん断速度で
5日間せん断を与えた後、直径3mmのステンレス棒の
先端に直径10mm、厚さ1mmの真鍮製円板の付いた
重さ30gの試験棒を用いて、棒貫入法により容器底部
の沈降物の高さを測定した。沈降物層の高さを次の基準
で評価して安定性を求めた。
◎: 1.5% or less ○: 1.5 to 2.5% Δ: 2.5 to 3.5% ×: 3.5% or more (2) Evaluation of shear stability; obtained slurry The outer cylinder radius is 55 mm, the outer cylinder height is 180 mm, the inner cylinder radius is 20 mm,
The container was sealed in a coaxial double cylindrical rotary container having an inner cylinder height of 163 mm, sealed, and subjected to shearing at room temperature at a shearing rate of 1 sec -1 for 5 days. The height of the sediment at the bottom of the container was measured by a rod penetration method using a test rod weighing 30 g with a brass disk having a thickness of 1 mm. The height of the sediment layer was evaluated according to the following criteria to determine the stability.

【0074】 ○:沈降物なし △:沈降物1cm以下 ×:沈降物1cm以上:: No sediment Δ: Sediment 1 cm or less ×: Sediment 1 cm or more

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明の粘弾性特性値を示す各種高濃度
固体−水スラリーは、高い流動性と貯蔵および輸送安定
性に優れている。従って、本発明は、石炭−水スラリ
ー、セメントスラリー、無機粒子スラリー、染料スラリ
ー、塗料スラリー、ポリマー粒子スラリー等の種々の用
途に有効に適用できるものである。
The high-concentration solid-water slurries exhibiting the viscoelastic characteristic values of the present invention have high fluidity and excellent storage and transport stability. Therefore, the present invention can be effectively applied to various uses such as coal-water slurry, cement slurry, inorganic particle slurry, dye slurry, paint slurry, and polymer particle slurry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の動的粘弾性測定法の応力掃引試験で得
られる特性図である。
FIG. 1 is a characteristic diagram obtained in a stress sweep test of the dynamic viscoelasticity measurement method of the present invention.

【図2】本発明の動的粘弾性測定法の応力掃引試験で得
られる特性値の解析手法図である。
FIG. 2 is an analysis method diagram of characteristic values obtained in a stress sweep test of the dynamic viscoelasticity measurement method of the present invention.

【図3】本発明の静的粘弾性測定法のクリープ・リカバ
リー試験で得られる特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram obtained by a creep recovery test of the static viscoelasticity measurement method of the present invention.

【図4】本発明で仮定した4定数力学モデル各定数値の
解析手法図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an analysis method of each constant value of a four-constant dynamic model assumed in the present invention.

【図5】本発明で仮定した粘弾性体の4定数力学モデル
である。
FIG. 5 is a four-constant dynamic model of a viscoelastic body assumed in the present invention.

【図6】本発明のスラリーを容易に製造することのでき
る添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える実験
室用小型反応機の一例の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an example of a small laboratory reactor equipped with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【図7】本発明のスラリーを容易に製造することのでき
る添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える実験
室用小型反応機の一例の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an example of a small laboratory reactor equipped with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【図8】本発明のスラリーを容易に製造することのでき
る添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える実験
室用小型反応機の一例の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of an example of a small laboratory reactor equipped with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【図9】本発明のスラリーを容易に製造することのでき
る添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える槽型
反応機の一例の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of an example of a tank reactor provided with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【図10】本発明のスラリーを容易に製造することので
きる添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える槽
型反応機の一例の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of an example of a tank-type reactor equipped with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【図11】本発明のスラリーを容易に製造することので
きる添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える槽
型反応機の一例の断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of an example of a tank reactor provided with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【図12】本発明のスラリーを容易に製造することので
きる添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える槽
型反応機の一例の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of an example of a tank reactor provided with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【図13】本発明のスラリーを容易に製造することので
きる添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える槽
型反応機の一例の断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of an example of a tank reactor provided with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【図14】本発明のスラリーを容易に製造することので
きる添加剤を製造するに用いる特定の攪拌翼を備える槽
型反応機の一例の断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of an example of a tank-type reactor equipped with a specific stirring blade used for producing an additive capable of easily producing the slurry of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 槽型反応機 2 回転軸 3 攪拌翼 4 上段攪拌翼 5 フィン 6 下段攪拌翼 7 後退翼 8 螺旋帯状攪拌翼 9 反応物通過孔 10 枠 11 アーム 12 梁 13 バッフル 14 ジャケット 15 温度計 16 ガス導入管 17 単量体導入管 18 開始剤導入管 19 連鎖移動剤等導入管 20 還流冷却器 21 攪拌機 QbQ 加熱浴 REFERENCE SIGNS LIST 1 tank reactor 2 rotating shaft 3 stirring blade 4 upper stirring blade 5 fin 6 lower stirring blade 7 receding blade 8 spiral band stirring blade 9 reactant passage hole 10 frame 11 arm 12 beam 13 baffle 14 jacket 15 thermometer 16 gas introduction Pipe 17 Monomer introduction pipe 18 Initiator introduction pipe 19 Chain transfer agent etc introduction pipe 20 Reflux cooler 21 Stirrer QbQ heating bath

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体粒子及び水を含む高濃度固体−水ス
ラリーであって、スラリーの動的粘弾性測定法の応力掃
引試験において振動周波数1Hzで測定される線形領域
の最大応力が0.3〜10Paで、かつ線形領域の最大
応力を与えるスラリーの歪みが2%以上である高濃度固
体−水スラリー。
1. A high-concentration solid-water slurry containing solid particles and water, wherein a maximum stress in a linear region measured at a vibration frequency of 1 Hz in a stress sweep test of a dynamic viscoelasticity measurement method of the slurry is 0.3. A high-concentration solid-water slurry having a pressure of ス ラ リ ー 10 Pa and a strain that gives a maximum stress in a linear region of 2% or more.
【請求項2】 固体粒子及び水を含む高濃度固体−水ス
ラリーであって、スラリーの静的粘弾性測定法のうち線
形弾性領域内で測定されるクリープ・リカバリー試験値
をフック弾性とニュートン粘性による4定数力学モデル
を仮定して解析したマックスウェル要素の弾性率が8〜
70Paであり、かつフォークト要素の弾性率が3〜7
0Paである高濃度固体−水スラリー。
2. A high-concentration solid-water slurry containing solid particles and water, wherein a creep-recovery test value measured in a linear elastic region in a static viscoelasticity measurement method of a slurry is determined by a hook elasticity and a Newtonian viscosity. The elastic modulus of Maxwell elements analyzed assuming a four-constant dynamic model by
70 Pa, and the elastic modulus of the Voigt element is 3 to 7
High concentration solid-water slurry with 0 Pa.
【請求項3】 固体粒子が炭素質固体粒子であることを
特徴とする請求項1または請求項2に記載の高濃度固体
−水スラリー。
3. The high-concentration solid-water slurry according to claim 1, wherein the solid particles are carbonaceous solid particles.
【請求項4】 両対数軸で表されたn・θm−Re曲線
が、攪拌レイノルズ数Reが50以下かつn・θmが4
00以下の領域を通過し、かつその領域内での曲線の平
均変化率が−1.2以上の特性値を有する攪拌翼を備え
た反応機にて重合して得られる(メタ)アクリル酸系
(共)重合体(塩)を用いることを特徴とする高濃度固
体−水スラリーの製造方法。
4. An n · θm-Re curve represented by a logarithmic axis shows that the stirring Reynolds number Re is 50 or less and n · θm is 4
(Meth) acrylic acid system obtained by polymerization in a reactor equipped with a stirring blade having a characteristic value of -1.2 or more, which passes through a region of not more than 00 and has an average rate of change of a curve of not less than -1.2 in that region. A method for producing a high-concentration solid-water slurry, comprising using a (co) polymer (salt).
【請求項5】 回転軸に対して左右対称で実質的に平板
形状であり、且つ該平板に反応物通過孔を有する攪拌翼
を備えた反応機にて重合して得られる(メタ)アクリル
酸系(共)重合体(塩)を用いることを特徴とする高濃
度固体−水スラリーの製造方法。
5. A (meth) acrylic acid obtained by polymerization in a reactor provided with a stirring blade having a stirring blade having a reactant passage hole in the flat plate which is bilaterally symmetric with respect to the rotation axis and has a reactant passage hole in the flat plate. A method for producing a high-concentration solid-water slurry, comprising using a system (co) polymer (salt).
【請求項6】 上段翼は、回転軸に対して左右対称で実
質的に平板形状であり、下段翼は、回転軸に対して回転
対称であり、下段翼の主要部と上段翼は同一平面上にな
く、かつ下段翼は先端部に後退翼を有するものである二
段翼を備えた反応機にて重合して得られる(メタ)アク
リル酸系(共)重合体(塩)を用いることを特徴とする
高濃度固体−水スラリーの製造方法。
6. The upper wing is symmetrical with respect to the rotation axis and substantially in the form of a flat plate, the lower wing is rotationally symmetric with respect to the rotation axis, and the main part of the lower wing and the upper wing are in the same plane. Use a (meth) acrylic acid-based (co) polymer (salt) obtained by polymerization in a reactor equipped with a two-stage wing that has a retreat wing at the tip and the lower wing is not on the top A method for producing a highly concentrated solid-water slurry.
【請求項7】 反応機上部中心に設けられた回転軸と内
壁に沿って延びた棒状の枠に支えられた少なくとも1対
の螺旋帯状攪拌翼を備えた反応機にて重合して得られる
(メタ)アクリル酸系(共)重合体(塩)を用いること
を特徴とする高濃度固体−水スラリーの製造方法。
7. A polymer obtained by polymerization in a reactor provided with at least one pair of spiral band-like stirring blades supported by a rotating shaft provided at the center of the upper part of the reactor and a rod-like frame extending along the inner wall ( A method for producing a high-concentration solid-water slurry, comprising using a (meth) acrylic acid (co) polymer (salt).
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