JPS59145292A - 石炭粉末の水スラリ−用分散安定剤 - 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】 本発明は、石炭粉末の水スラリー用の分散安定剤に関す
る。更に詳しくは石炭粉末を水中に分散させパイプライ
ン輸送可能な状態に分散安定化させる分散安定剤に関す
る。

近年、エネルギー源として、最も多く使用されてきた石
油が、その埋蔵量の限界や、それに伴う価格の高騰など
から、エネルギー源の多様化及び、安定的な供給の確保
が重要な問題となっている。このようなことから、埋蔵
量が多く且つ、偏在せず、世界中に存在１する石炭の有
効利用が見直されてきている。しかしながら石炭の場合
は、石油とは異なり、固体であるため、パイプラインに
よる輸送が不可能であり、取り扱い上著しく不利である
。更に、石炭は一般に石油に比べ、多量の灰分を含んで
おり、発熱量の低下、フライアッシュの処理等の問題も
ある。

このようなことより、取り扱い上の欠虞を改善するため
に、石炭を粉末化し、水中に分散させてスラリ’状にし
て、使用する方法が種々検゛討されている。しかしなが
ら、この場合も石炭濃度を上げると、著しく増粘し、流
動性を失い、石炭濃度を下げると、輸送効率が低下し、
更に脱水工程にも費用がかかることになり、実用的でな
い。これは、石炭−水スラリー中の石炭粒子同志が水中
で凝集することにより、粘度の増大及び流動性の減少を
起こさせるからである。

水スラリー中の石炭粒子は、小さいほど分散安定性が良
いが、微粉砕の費用は微粉砕の程度が大きくなるにつれ
て大きくなる。現在、火力発電所で燃焼されている微粉
炭は２００メソシユ、８０％パス、即ち約７４ミクロン
程度の粒子径であるので、この粒子が微粉炭の粒度の一
つの目安として使用されることが予想される。石炭−水
スラリーに、分散剤である界面活性剤を加えると、石炭
粒子と水との界面に界面活性剤が吸着し、石炭粒子をバ
ラバラにほぐす作用や、石炭粒子が互いに凝集するのを
防ぐ作用など暑起こし良好な分散状態を作り出すことが
期待される。

本発明者らはすでにそのような効果をもつ分散剤を開発
済みである（特願昭５４−９５’　１７’３しハードケ
ーギを生成するため実用上は必ずしも満足すべきもので
はなかった。

本発明者らはかかる従来の石炭−水スラリーの欠点であ
る静置安定性の改良と流動性の向上をはかるべく鋭意研
究した結果、静置安定性と流動性に優れた効果をもつ分
散安定剤を見い出し本発明を完成した。

即ち本発明はポリアミン化合物にエチレンオキシドを必
須として含むアルキレンオキシドを付加しかつポリオキ
シエチレン鎖の部分の合計　゛の重量が全分子量の４０
〜９５重量係でありさらに分子量が５．’ＯＯＯ〜１０
０．　ＯＯＯであるポリエーテル化合物誘導体単独もし
くは、それらとさらに第２成分として脂肪族アルコール
、ソルビタン脂肪酸エステル及びシリコーン化合物から
なる群から選ばれる１種又は２種以上とを有効成分とし
て含むことを特徴とする石炭粉末の水スラリー用分散安
定剤である。又、本発明の分散安定剤は浮遊選鉱法ある
いは水中造粒法により脱灰された石炭にも有効であるこ
とを特徴とする石炭粉末の水スラリー用分散安定剤であ
る。

本発明の分散安定剤はポリアミン化合物にエチレンオキ
シドを含むアルキレンオキシドを付加してポリエーテル
化合物とし、この末端の水酸基を脂肪酸でエステル化し
て得られるポリエーテル化合物誘導体を必須成分として
用いるものである。

ここで用いられるポリアミン化合物としてはエチレンジ
アミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、
トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等
のポリアルキレンポリアミン及びポリエチレンイミンが
挙げられる。

ポリエーテル化合物はポリアミン化合物に通常の方法に
よりエチレンオキサイドを必須として含むアルキレンオ
キシドを付加することにより容易に得ることができる。

そのうち特にエチレンオキシドとプロピレンオキシドを
ブロック又は一部ブロック状の付加物が好ましくその付
加の順序はいずれが先でもよいが、プロピレンオキシド
（以後ＰＯと略記する。）を先に付加させた後エチレン
オキシド（以後ＥＯと略記する。）を付加させた場合が
良好な分散安定性を示す。

次にこれらのポリエーテル化合物に脂肪酸を通常の方法
により反応させてポリエーテル化合物誘導体が得られる
が、その際使われる脂肪酸は、炭素数７〜２３個である
ことが好ましいが二重結合の数、技分かれ等は性能上影
響はない。

ポリエーテル化合物誘導体の分子量は５．０００〜２０
０、０００であり好ましくは１０．　ＯＯＯ〜ｉ　ｏ　
ｏ、　ｏ　ｏ　。

さらに好ましくは３０．０００〜８０．　ＯＯＯの範囲
である。

纒 またＥＯ＃Ｉの部分の合計の重量は全分子量の４０〜９
５重量％であり好ましくは８０〜９５重量％である。

又本発明の分散安定剤の第２成分のうち脂肪族アルコー
ルは具体的には炭素数６〜１２の脂肪族アルコールが用
いられ、例えばオクチルアルコール、２−エチルヘキシ
ルアルコール、ラウリルアルコール等が挙げられる。ソ
ルビタン脂肪酸エステルとしてはンルビタンモノラウレ
ート、ンルビタンモノバルミテート、ソルビタン手ノオ
レエート、ソルビタンモノステアレート等が挙げられる
。又同じ＜（ｂ）成分のうちシリコーン化合物としては
ポリジメチルシロキサン、ジメチルシリコーン油、フル
オロシリコーン油等が挙げられる。

かかる本発明の分散安定剤は、水スラリーに対して００
１〜５０重量％、好ましくは０．０５〜２．０重量係添
加することにより、水中に石炭粒子を分散させうる。

本発明の分散安定剤の第２成分の脂肪族アルコール、ソ
ルビタン脂肪酸エステルあるいはシリコーン化合物は、
ポリエーテル化合物誘導体に対し、３０重量％以下、好
ましくは１５〜５重量％であり、ポリエーテル化合物誘
導体と共に石炭スラリーに加えてもよく、又別個に石炭
スラリーに加えてもよい。

石炭−水スラリーの流動性は、一般に石炭粉末の種類及
び粒度などによって異なるが、分散安定剤を添加しない
場合は、石炭濃度が３０重量係を超えると粘度が急激に
上昇してくる。一方、本発明の分散安定剤を所定量添加
すると、石炭粒子が分散し、流動性が著しく向上し高濃
度のスラリーとすることができると同時に長時間放置し
た場合に沈降して／％−ドケーキを形成しないという貯
蔵安定性に優れたスラリーとすることができる。石炭−
水スラリー乞構成する石炭濃度はあまり小さいと輸送効
率が悪くなり、脱水工程にも費用がかかり、意義がなく
なる。

又、あまり大きいと、粘度が高くなりすぎるので、石炭
の種類、粘度により異なるが、一般に３０〜８５、好ま
しくは５０〜７８重量％である。

従来、石炭の水スラリーの分散安定剤として種々の化合
物が提案されており、本発明に類似のものとしては、例
えば活性水素を有する化合物にエチレンオキシド、プロ
ピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したポリ
エーテル化合物が提案されている（特開昭５７−１０２
９９４号公報、特開昭５７−１４７５９５号公報）。し
かしながら、これらの従来の分散安定剤では満足すによ
り大きく左右されるものであり、又湿式粉砕時に添加し
た場合粉砕が進行するに従って流動性が低下するためそ
の表面積の増大とともに必要添加量を増加させることが
必要であった。

本発明の分散安定剤はポリアミン化合物にアルキレンオ
キシドを付加したポリエーテル化合物を脂肪酸によりエ
ステル化することで比較的少ない添加量で優れた効果を
発揮し、又粒度分布や調整条件等に左右されない画期的
な性能を有するものである。

これは分子末端に疎水基であるアルキル基をエステル結
合により導入するこ、とにより石炭表面の疎水部との親
和性が良好となり、石炭表面への吸着が飛躍的に改良さ
れるためであろうと考えられる。

本発明の分散安定剤には更に第２成分として示された特
定の化合物を併用することにより、その相剰的作用によ
り更に低粘度で流動性の良好なものとすることができる
。

本発明に使用する石炭は無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐
炭等の種々の炭種のものが用いられるがこれを微粉砕し
て用いる。この石炭粉末の粒度はボイラーへの直接燃焼
の可能な粒度であればよいが、現在このような目的で火
力発電所にて使用されている一般的な粒度は２００メソ
シユ、パス率が７０〜９０％の粒度のものである。

石炭、分散安定剤、水の混合順としては、何れでもよい
が、分散安定剤を水に溶解又は分散させて、それに石炭
を加え適当な混合装置又は粉砕装置により調製すればよ
い。

かかる本発明の分散安定剤は他の陰イオン界面活性剤や
非イオン性界面活性剤を併用することができる。例えば
、本発明の石炭粉末の水スラリー用分散安定剤を、本発
明者らが既に発明し特許出願中（特願昭５４〜９５１７
３号）の明細書に記載されている石炭粉末の水スラリー
用分散剤であるナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物
あるいはポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル
等の非イオン性界面活性剤と併用すれば、一層優れた分
散能が得られる。

更に、本発明の分散安定剤を用いた石炭の水スラリーに
オレイン酸等の脂肪酸、シアミルアミン等のアミン化合
物、ステアリルアマイド等のアマイド化合物、トリブチ
ルホスフェート等のリン酸エステルあるいはアルミニウ
ムステアレート等の金属石鹸などを加えることによって
、気泡の混入の少ない安定なスラリーとすることができ
る。

現在、石炭中の灰分を種々の方法で除去し、脱灰炭水ス
ラリーとして重油専焼ボイラーで燃焼することが検討さ
れている。この際の石炭脱灰法としては、浮遊選鉱法の
原理を応用して補集剤、起泡剤を用い灰分を水中にとど
め泡沫に石炭を吸着し回収する方法や、石炭スラリーに
油乃至はエマルションを添加攪拌し石炭質を選択的に造
粒により回収する水中造粒法等（例えば特開昭５２−３
７９０１号）が注目されている。かかる本発明の分散安
定剤はこのような方法で脱灰された石炭スラリーに対し
ても極めて良好な分散安定性を示す。又、この場合、石
炭スラリー中に炭化水素油（例えばディーゼル油、へ重
油、Ｂ重油、Ｃ重油等）が混入することも考えられるが
本発明の分散安定剤はかかる炭化、水素油の共存する系
でも分弊効果を失うことなく優れた性能を示す。

本発明の分散安定剤を添加することで得られる石炭粉末
の水スラリーは高濃度でも粘度の上昇が少なく流動性が
良好で且つ長期間保存後にもハードケーキを生成せず良
好な分散安定性を保つためパイプライン輸送、タンク貯
蔵、ボイラー直接燃焼が可能である。又本発明の分散安
定剤を用いて得た石炭粉末の水スラリーは製造時−の泡
が少なく、スラリーの体積増加が少なく、又気泡による
増粘を防止し良好な性状のものとすることができる。

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例により限定されるものではない。

実施例 （１）脱灰炭の調製法 １）水中造粒法による脱灰炭の製造法 ２００メツシュ８０％パスの下記の組成の＊ｌ 大同炭　４２８ｆ（７，０％の水分を含んでいるため純
分として４００ｇ）を室温にて水に分散させ攪拌して石
炭、水スラリーを得る。

この混合物に対してへ重油を２０ｙ加え、室温にてラボ
ディスパー（特殊機化工業製）にて１０００　ｒｐｍで
３０分攪拌し脱灰造粒化させる。このようにして得られ
た混合物を８メソシユのフルイに通し灰分を除去し、１
０５°Ｃにて乾燥させて脱灰・脱水された造粒物（脱灰
炭Ａと言う）を得た。このものの残存灰分の含量は４．
８ｗ　ｔ％（石炭基準）明、Ｉｊｌｌｌ書のα！（１，
ＦＣ・内容に変更なし）、であった。

１１）浮遊選鉱法によるＪｌ膓灰炭６製造法１）と同様
に大量産　４２８ｙを室温にて水に分Ｉｔ々させ、パイ
ン油１１．５１とともにＦ−Ｗ型浮遊選鉱機に入れ浮選
処、Ｉ！ｌ！ｋｒ行なう。

そして泡とともに回収した脱灰石炭スラリーを減圧脱水
し脱灰炭Ｂをイ（する。このものの残存灰分の含量は４
．ｏｗｔ％（石炭基準）であった。

＊ｌ　大量産 発熱３ｋ　７４．５０　ＫｃａｌＡｇ　（Ｊ　■Ｓへ４
．８８１４）灰　　分　　　８．９％　　　　（ＪＩＳ
　Ｍ８８１２）水　　分　　　７．０％　　　　（ＪＩ
Ｓ　Ｍ８８１１）固定炭素　６００チ　　　　（ＪＩＳ
　Ｍ８８ｉ２）（２）水スラリーの調製及び流動性の評
価表２、Ｎｏ、１０化合物１６８ｇを９７７２の水に分
散させこの混合物に表１の供試炭鳩１の大量産３８７ｆ
を室温にて小量ずつ加える。

全量加え終った後、ホモミキサー（特殊機化工業製）に
て５’ＯＯＯｒｐｍで５分間攪拌して石炭水スラリーを
調製した。

２５°Ｃにて粘度を測定すると、１８５０センチＰイズ
であり、流動性は良好であった。又同様条件にて表１に
示す供試炭、表２に示すポリエーテル化合物誘導体（ａ
成分）、表３に示す第２成分を各種紐み合わせて行った
他の実施例及び比較例も含めてその結果を表４及び５に
記した。粘度の低いものが流動性の良い事を示している
。

（３）　　水スラリーの安定性の評価 スラリーの安定性は該スラリーを製造後３０日及び６０
日間静置した後、直径５騎のステンレス棒（重量５０ｙ
）をスラリー中に静かに入れその沈降状態を観察した。

（２）で調製したスラリーは安定性が良好であり６０日
経過後も圧密はほとんどなかった。他の実施例及び比較
例も含めてその結果を表４及び５に示した。

１１ｒｌｔニー＝−＞の浄書（内容に変更なし）表３　
第２成分 １事件の表示 昭和５８年特許願第１９０７０号 ２発明の名称 石炭粉末の水スラリー用分散安定剤 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 （０９１）花王石鹸株式会社 ４代理人 昭和５８年５月３１日　　　（発送日）６補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７補正の内容 ６０７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　ポリアミン化合物にエチレンオキシドを必須として
   含むアルキレンオキシドを付加し、かつポリオキシエチ
   レン鎖の部分の合計の重量が全分子量の４０〜９５重量
   ％であり、さらに分子量が５．０００〜２００．０００
   であるポリエーテル化合物に脂肪酸を反応させて得たポ
   リエーテル化合物誘導体を有効成分として含むことを特
   徴とする石炭粉末の水スラリー用分散安定剤。 ２　ポリエーテル化合物誘導体が、エチレンオキシドと
   エチレンオキシド以外のアルキレンオキシドとのブロッ
   ク状又は一部ブロック状の付加物である特許請求の範囲
   第１項記載の石炭粉末の水スラリー用分散安定剤。 ３、　ポリエーテル化合物中のアルキレンオキシドがエ
   チレンオキシ、ドとプロピレンオキシドである特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の石炭粉末の水スラリー用
   分散安定剤。 ４　ポリアミン化合物が、ポリアルキレンポリアミン又
   はポリエチレンイミンである特許請求の範囲第１項ない
   し第３項記載の石炭粉末の水スラリー用分散安定剤。 ５、ａ）　　ポリアミン化合物（ニエチレンオキシドを
   必須として含むアルキレンオキシドを付加し、かつポリ
   オキシエチレン鎖の部分の合計の重量が全分子量の４０
   〜９５重量％であり、さらに分子量が５．０００〜２０
   ０．０　’００であるポリエーテル化合物に脂肪酸を反
   応させて得たポリエーテル化合物誘導体、及びｂ）脂肪
   族アルコール、ソルビタン脂肪酸エステル又はシリコー
   ン化合物の１種又は２種以上を 有効成分として含むことを特徴とする石炭粉末の水スラ
   リー用分散安定剤。