JPS59120234A - 石炭−水スラリ−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】 この発明は石炭粉末を水に安定にかつ商ａ夏で分散させ
るための石炭−水スラリー用添加剤に関する。

石炭はその形状か固体であるため（こ永い間石油に燃料
としての王座をゆずっていたが、石油ショックを機に石
炭の見直しか行なわれ、石炭石油混合燃料（ＣＯＮｉ）
で代表されるよう（こ、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、約半分か浦であるという欠点を避げて通ること
がてきす、さら（こ別のスラリー燃料の開発か望まれて
いる。

近年、水を媒体と１７で用い、高ａ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輸送や浦タンノ
ｙ−などによる輸送にも適したものとし、さらに各種ホ
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＾くかつ低精度であって、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くれ
たものであることである。また、機械的な剪断力が加わ
ったときて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ＩＪ−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て（こ知られている。

しかし、これら公知の添加剤のなかで、イイ炭濃度ない
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はとんとみられない
。たとえは、米国特許第２，３４６，１５１号明細摺、
椅公昭５５−４５６００号公報および特開昭５４−１６
５１１号公報などに開示されるりん酸エステノペ各種ア
ミン類、アルキレンオキシドとアルキルフェノールやナ
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ｌこ劣り高ａ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５３−５
８１号公報に提案されるリクニンスルホン酸塩、特開昭
５Ｃ３−２１６３６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かあり、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−Ｉ
Ｊ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った。

この発明は、上Ｈ己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り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ばＡ）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（以−ド、Ａ）成分という）
、Ｂ）α−オレフィン類（以下、Ｂ）成分という）およ
びＣ）アクリルアミド類、アクリル酸エステル類、ビニ
ルエーテル類、ビニルエステル類、ビニルピ１，１シン
類およさビニルスルホン酸類のアルカリ金属塩、アンモ
ニウム塩または低級アミン塩から選はれた１植または２
棟以上（以下、Ｃ）成分という）を構成単位とする共重
合体を有効成分として含有する石炭−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１・機能
によって菌濃度スラリーの調製が可能となり、たとえは
石炭粉末が６０〜８０虫量％もの筒ｒｍＵ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
ーは経口的な凝集や沈降が抑えられた静置安定性にずく
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くれたものとなる
。

このような対剪断力安定性にすぐれるスラリーば、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
つことかできるため、非常（こ有利である。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は少なくとも３
種の構成単位からなる共重合体である。

その構成比ばＡ）成分が３０〜９０モル％、ｉｓ）成分
が９〜６９モル％およびＣ）成分カ月〜３０モル％であ
り、好ましくはＡ）成分が５０〜８５モ／ｌｚ％、Ｂ）
成分力】０〜４５モル％およヒｃ）成分が５〜２０モル
％である。

構成比が前記範囲をはずれると前記共重合体を有効成分
とするこの発明の添加剤を添加して待１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１，０００〜ｓＯ，ＯＯＯてあり、好
ましくは２，０００　ヘ２０．ＯＯＯテある。

この発明にお（ブる共重合体を構成するＡ）成分はアク
リル酸もしくはメタクリル酸のｎ’Ｊ　記いずれかの塩
であるが、このような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
けられる。低級アミンとしでれ１、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、モノインプロパツ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、ジフチルアミン、ジェタノールアミン、ジイソプ
ロパツールアミン、モルホリンなとの第二アミン、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
、トリフナルアミ／、トリエタノールアミン、トリイソ
プロパツールアミン、なとの第三アミンかあけられる。

Ｉり成分であるα−オレフィン類として（っ、炭素数２
〜３２のα−オレフィンでジエンやトリエンも含まれる
。また、フェニル基やアルキル基置換フェニル基で置換
したものも含まれる。具体Ｂ′Ｊにはエチレン、プロピ
レン、１−ブテン、インフチレン、■−ヘキセン、ジイ
ソフチレン、］−オクテン、１−ドデセン、ブタジェン
、スチレン、Ｐ−メナルスチレンなどがあげられる。

（−）成分のうち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
などか、アクリル酸エステル類としてはアクリル酸もし
くはメタクリル酸の炭素数１〜２０のアルキルエステル
のはかアリルエステル、オレイルエステル、ヒドロキシ
エチルエステル、ヒドロキ／プロビルエステノヘクリシ
ンル］ステル、ポリエチレンクリコールエステル、ボリ
ブロビレンクリニフールエステルなとかあけられる。

また、ビニルエーテル類としては、フチルビニルエーテ
ル、エナルビニルエーデル、イソプロピルビニルエーテ
ル、［−フチルビニルエーテル、２−エチルへキシルビ
ニルエーテル、フェニルビニルエーテルなどが、ビニル
エステル類としては、酢酸ビニル、カブ１コン酸ヒニル
、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニルなとか、ビニ
ルピリジン類としては、２−ビニルピリジン、４−ビニ
ルピリジンなどが、ビニルスルポン酸類のアルカリ金属
塩、アンモニウム塩または低級アミン塩としては、ビニ
ルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸
などのＡ）成分において示したと同様の塩かあけられる
。

この発明における前記共重合体は、−１−述したＡ）成
分、Ｂ）取分およびＣ）成分の単量体を共重合させるこ
とによって得られる１、また、アクリル酸もしくはメタ
クリル酸とＩり成分と（＝）成分を共重合させたのち力
セイアルカリ、アンモニアまたは低級−７”−Ｅ、ンを
用いて中和することによっても得らねる。

また、アクリル酸エステル類と１３）＋ｍ分とを共重合
させたのちエステルの一部をけん化するか、ある（書−
↓アクリル酸エステル類とＬＳ）　Ｗ分古Ｃ）成分（ア
クリル酸エステルを除く）とを共重合させたのちエステ
ル部分の一部または全部をけん化することによ・つても
得られる。

この発明の主眼は前記共重合体か７−ｉ炭−水スラリー
の粘度を低下さぜ、静置安定性を賦与するのみ４にらす
、符に対剪断力安定性を賦与するところにある。

この発明の７．ｘ加イ１ｊにおいては、十に述べた有効
成分のなかから、その−柚もしくは二徨以」二を選択し
で、これをそのままあるいは水、アルコールなとの媒体
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ぜるようにしてもよい
。

石炭−水スラリー中への添加量１ｚｌ１、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
体の種類などによって異なるか、一般的には、有効成分
が、スラリー中０．０１〜５ｕｌｕ１ｊ％、とくに好適
には００５〜１．０重量％となるようにするのかよい。

添加ばか多くなる（こしたがって粘度低下効果か犬でま
た安定性の［ｈｊでも好結果か得られる。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１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って適宜の方法を
選択ずれはよい。たとえは、乾式粉砕法では、粉砕粉末
を分散させるへ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かよい。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
１弱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で、水中粉砕ないし通常
のインペラー攪拌を行なったたけでは、安定なスラリー
を得にくいときに（１、強いぜん断力を持ったホモジナ
イザ−、ラインミキ→）−などのｊｈ　ＰＩ’　ｆｂを
使用Ｉ−て？■合するのかよい５、ζ−の発明に過用さ
れる石炭は、亜７歴１ｊ炭、？歴丙炭、尖１（燻炭なと
いずれであってもよくとくに制限０クナいか、孔隙の少
ない石炭の方か好ましい。また、このイイ炭を乾式法や
湿式粉砕法で粉砕して水スラリー用の粉末とするか、こ
の粉末ね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、閉基などのドラフ
ルをおこさブｆいように、興宮２００メツシュパスか５
０＠亀％以十となるのか好ましく、′７０重知９以上と
なれはさらに好ましい。

つきに、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ｂ）成分とＣ）成分
とを常圧−トもしくは加圧下でラジカル共重合させ、共
重合後、塩形成処理を施して下記の第１表に示される試
料部、１〜１２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とは数平均分子都を意味す
る。

第　　１　　表 第　１　表　（つつき） 比較例 手記第２表（こ示す試料部１３〜２０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。

第　２　表　（つつき） 上記実施例および比較例の各添加剤を用いて、以下の試
躾例１，２に従って実際に石炭−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皆を調べた。この試験に用いたワ
ンボー炭（オーストラリアｔｒ）およびバルマー炭（カ
ナダＨ：）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 ＩＭＩ　ｆＴ水分（ｌ　Ｅｉ１％）　　　　３．０　　
　　１．５灰　　分（重量％）　　　１４，０　　　１
７．０１す５発分（小話％）　　３２，０　　２０．０
固定炭素（虫ｉ＃％）５０，２　　　６２．０なお、（
昇られたろ炭−水スラリーの粘Ｊ隻（２５”Ｃ）は１３
型粘反計により測定し、静置安定性（弓、次の方法で調
べた。すなわち、直径５０、高さ２０ａｒ＋のスデンレ
ス製シリンターの底部より６ｃｍと１２ｃｍのイ立１ｙ
！、に市１全つき取り出し［−］を設け、得られた石炭
−水スラリーを＋、記ソノリンター底部から１８罐のと
ころまで入れ、室温で１週間静置した。、一つきに、ン
リンター底部から１２ｍより」二のに層部分、６〜１２
Ｃｎｌの中層部分および６ｍよりトの下層部分に分け、
各層の固形分を１０５°Ｃ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って判断した
。すな：わち、得られた石炭−水スラＩＪ　−を直径］
、　０．５　ｏｎ、高さ１５ｃツノｌの１βのビーカー
の中へ８００ｍ１の線まで入れ、羽根径２　ａｎのイン
ペ５−　＠　４００　ｍｔの位置にセットし、２　Ｑ　
Ｑ　ｒｐｍて２４時間攪拌した。１ｖＬ拌停止り後、イ
／ベラ−をとり去り、そのままの状態で１０１１間静置
した。１０１」間静置後、ビーカーを傾けてスラリーを
流し２出し、すべてが流れ出た場合、ｒａ部（ζ固い沈
降物が生成してスパチュラ等でも容易にとり出すことが
できない状態の場合を、それぞれ（少、×で表わし、（
′ｌ）の場合には剪断力に対し−Ｃ強いスラリーか得ら
れたと判定した。

試験例１ ワンボー炭を乾式粉砕して２００メツツユバスが７０重
量％の石炭粉末を得た。この粉末の水分量は４重量％（
付看水を含めこ）であった。つきに、１１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Ｍ溶
解さげた水溶液１３５４ｇをとり、９、す殊機化工業（
株）製ホモミキサーへ１型を用いて、３００〜５００　
ｒｐＨ＋でゆっくり４１Ｇ−ｚ’拌しながら上記の石炭
粉末３６４．６ｇを徐々に加え、加え終ってからホモミ
キサーの回転数を５，０００ＩＰｍにあけて１０分間攪
拌することにより、固形分７０小知％の石炭−水スラリ
ーを幇だ。

つきの第３表は、この発明の添加剤として試料４６、１
〜１２および比較例のｆ会加削として試料ｊ６１３〜２
１を用いたときの」二記試験例１の結果である。

表中、添加１旧まスラリー中に占めるＩ恣加削（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
なかったときの結果であり、さら（こ表中の（米）はス
ラリーの粘度が非富に：］（＋”−ため、シリ／ターの
取り出し［−１からスラリーを収り出づ−ことかできす
、測定不能“−〔あったことを示す。

Ｘ ／ 第　　３　　表 し蓼万中口直％ 試ｇＪ灸イクリ２ ’＋＝ａｓ＃のボールミル（ポール充填率３０容最％）
に粒径約２　ｒｕｍに粗粉砕した水分含量４重量％（付
看水も含めて）のバルマー炭３６４．６ｇをとり、これ
にｉｉす記の添加剤をそれぞれ所定量ｌ谷解させた水溶
液１２１．５！／を加え、３０分［ｂＪ粉イ伜すること
により、石炭粉末の粒度か２００メッンユバス８０＠惜
％とされた固形分７２重量％の石炭−／ｊ（スラリーを
得た。

つきの第４表１．ワ１２、この発明の添加剤として試料
＆、　２と５および比較例の添加剤として試料属１３と
１６を用いたときの上記試験例２の結果である。

表中、添加剤の添加は、参考例および沫）に関してＱ１
第３表の場合と同様である。

以」−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、高濃度でかつ低精度で、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−水スラリーか得られることかわかる。

特許出願人　日本油脂株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ）　　アクリル酸もしく（ハメタクリル酸のア
   ルカリ金属塩、アンモニウム塩または低級アミン塩、Ｌ
   ％）α−オレフィン類およびＣ）アクリル−７゛ミド類
   、アクリル隈エステル類、ビニルニーデル類、ヒニル］
   ニスプル類、ビニルピリシン類およびビニルスルホン酸
   類のアルカリ金属塩、７′ンモニウム塩または低級アミ
   ン塩から選はれた１種または２種以上を構成単位とする
   共重合体を有効成分と１−て金相′する石炭−水スラリ
   ー用添加剤。