JPS6042492A - 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７Ｊ（”ｌ’に分散させ
パイプライン輸送可能な状！１弓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、最も多くイ史几］されてき
た石油が、その埋ｊ代量の１恨界や、それに伴う価格の
高腋なとから、エネルギー源の多様化及び、安定的な供
給の頷保が重要なＩＵＪ題となっている。このようなこ
とから、　１！、ｔ！　ｉｉ°戊歌力・多く且つ、偏在
せず、ＬＩｔ界中に存在する石炭の有効利用が見向され
てきている。し力・しなカニら石ｊンサの場合は、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、取シ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、フライアッシーの処理等の問題もある。

このＪ：うなことより、取り扱い上の欠点を改善するだ
めに、石炭を粉末化し、水中に分散させてスラリー状に
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：ｌ’、：ｉ−
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秤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わ
）炭は２００メツ／−１８０％パス、即ち約７／Ｉミク
ロン程度のわ゛ｆ子ｊ子であるので、このＡ）′ｒ、子
が微粉炭の民度の一つの目安ど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１赤子と水との界面に界面活性剤か
（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とを起こし良好な分
散状態を作り出すことか期待される。

本発明者らはすてにそのような効果をもつ分散剤を開発
済みである（特開昭５４　４）　５　］　７３号明細相
参Ｑ、　）。しかしこのような分散剤では流動１生は向
上するが静置した場合沈降物が圧密し・・−１・ケーキ
を生成するだ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ｌ）　−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
扁研究した結果、静置安定性と流動性に優れた効果をも
つ分散安定剤を見出し本発明を完成した。

即ち本発明は窒素原子数２１０個υ上をイラするポリア
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
レンオキシドをイ」加しかつボリオギ／エチレン鎖の部
分の合計の重量が全分子量の１１０〜９５」量％てあり
さらに分子量が６１万以」二であるポリエーテル化合物
誘導体を含む石炭粉末の水スラリー用分散安定散であり
、これらとさらに第２成分として脂肪族アルコール、ノ
ルビクン脂肪酸エステル及ヒンリコーノ化合物からなる
群から選はれる１種又は２種以上を含むことを特徴とす
る石炭わＪ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（＼゛ｆ
、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窒素原子数２１０個以コニヲ有す
る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／１・を付加したポリエーテル化合物又はその誘
導体である。

ここで用いられるポリアミン化合物としては、ポリエチ
レンイミンやポリプロピレンイミン、または、アルコー
ル頚、フェノール類、アミレ類、カルボン酸類などの活
性水素を有する物質（てエチレンイミンやプサピレンイ
ミンを４＝１加重合し窒素原子数を２１０個以上にしだ
ものやジハロゲノアルカンのアミノリンスまだはアミノ
リンスによって得られる窒素原子数２１゛０個以」二の
ものをいう。これらのポリアミン化合１勿はそのすぐれ
た反応性のために各種誘導体を合成できそれら誘導体も
窒素原子数か２１０個以４二てあれば本発明化合物の出
発物質とすることかてきる。

以下にそれら誘導体の例を示す。

ａ）イソ／アネート類、チオイノ７アネート類との反応
生成物 ■〕）アルデヒド４コ１、ケトン類との反応生成物Ｃ）
アルキルノ・ライトとの反応生成物ｄ）活性二重結合を
有するものとの反応生成物 Ｃ）エポキシ化合物、エピハロヒドリ／との反応生成物 ｆ）カルボン酸、酸；ＩＩ！’ｉ水物、アンル・・ライ
ト等の反応生成物 ｇ）／アナマイト類、グアニジ７類、尿素との反応生成
物 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
キシドを伺加することにより容易にイ４ｆることかでき
る。そのうり特にエチレンオキシドどプロピレンオキシ
ドをブロック又は一部ブロック状の（−１加物か好まし
くその伺加の順序はいずれが先でもよいか、プロピレン
オキ／１・（以後１）　Ｏと略記する。）を先に付加さ
ぜた後エチレンオキ７ド（以後Ｅ　Ｏと略記する。）を
イ」加させた場合が良好な分散安定性を示す。

ポリエーテル化合物及びその誘導体の分子４ｉ′Ｌは６
１３以上である。まだＥ　Ｏ鎖の部分の合訓の重量は全
分子量のＡＯ〜９５重量％てあり好ましくは８０〜９５
重量％である。

本発明のポリエーテル化合物の誘導体とじては、ポリエ
ーテル化合物の末端水素基の硫酸化物、リン酸化物、カ
ルボキノアルキル 肪酸エステル化物あるいは窒素原子の一部をカチオン化
したものが考えられる。そのなかでも効ニ脂肪酸エステ
ル化物とカチオン化物が好ましい。

脂肪酸エステル化の場合、用いられる脂肪酸としては炭
素数７〜２３個であることが好ましいか二重結合の数、
枝分かれ等は性能上影響カーない。

カチオン化物としては、ポリエーテル化合′（勿をジア
ルキル硫酸や）・ロゲク化アルキルよりカチオン化した
化合物や酢酸、アルキルベンセンスルホン 化物が考えられる。

父本発明の分散安定剤のｒＲ２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）］旨肋族アルコー
ルが用いられ、例えばオクグールアルコール、２−エチ
ルへキ／ルアルコール、ラウリルアルコール等か挙げら
れる。ノルヒタン脂肪酸ニスデルとしてはンルビタ／モ
ノラウレート、ノルビタンモノノ９ルミデート、ノルビ
タンモノオレエート、ノルビタンモノステアレート９が
挙げられる。又同じ＜　（＋））成分のうち／リコーン
化合物としてはポリジメチル／ロキザン、ジノチルノリ
コーン油、フルオロン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重計％、好−ましくけ０．０５〜２０重量％添
力１１することにより、水中に石炭粒子を分散さぜうる
。

本発明の分散安定剤の第２成分のｊｊａ肪族アルコール
、ソルビクン脂肪酸エステルあるいはシリコーン化合物
は同時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−の流動性は、一般に石炭粉末の種類及
びＡ１）度などによって異なるか、分ｊｊＪｌ。

安定剤を添力ｏ　Ｌない場合は、石炭６１度が３０邪沿
％を超えると粘度が急激に十ゲ１してくる。一方、本発
明の分散安定剤を所定ｊ７１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−水スラリーを構成する
石炭濃度はあ１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べき
効果を得るためには比較的添加量を多くする必要があり
、又石炭の粒度分布や調製条件等によシ大きく左右され
るものでアシ、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／こめその表面積の増大
とともに必要添加１７二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、比φ′〉的少ない添加量で優れ
た効果を発挿し、又粒子り分布や調製条件等に左右され
ない画期的な性能を有するものである。

本発明に使用する石炭は無煙炭、瀝宵゛炭、亜瀝青炭、
褐炭的・の圃々のｊノ２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′￥ｋ　７５１にて使用されている一般
的な粒）Ｉｆは２’００メツシユ、パス率が７０〜９０
％の粒度のものである。

石炭、分散Ｗ、６定剤、水の混合ｊ）５１としては、何
れでもよいが、分散安だ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ｆ１フ又は粉砕装置によ
９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、
カチオン界面活性剤あるいは非イオン界面活性剤と使用
することができる。

本発明の水スラリー用分散安定剤を本発明者らがすでに
発明し特許出願中（特開昭５６−２００９０．５６　２
］１”＋３６．５６　５７８８９．５６　５７８９０．
５６−５７８９１　、５７　１９０２４　、５７−１３
：う　１９２　）　の明細用に記載されている石炭粉末
の水スラリー分散安定剤と（Ｊｆ用すれば一層優れた分
散能か得られる。

また他の界面活性剤、たとえば脂肪酸セッケン、アルキ
ル価酸エステル塩、アルキル−・ンゼンスルホン酸塩、
ジアルキルスルホコハクｒｌタエステル塩等のアニオン
界面活註剤寸たはポリオキシエチレンアルキルニーデル
、オキシエチレンノルビタン脂肪酸エステル、グリセリ
ン脂肪酸エステル等の非イオン界面活性剤や、アルギル
アミン塩、４級アンモニウ１１塩などのカチオン界面活
性剤とイノ１用しても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／ζ石炭の水スラリーに
オレイン酸等の脂肪酸、アルキルアミン、トリエチレン
テトラミン、モノアルキルテトラエチレンペンタミン等
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、トリプチルホスフ：ｒ、ｌ−等のリン酸エステルあ
るいはアルミニウムステアレー１−肴の金属セッケンな
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、石炭中の灰分を神々の方法で除去し、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削さ
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１、起泡剤を用い灰分を水中にと
どめ泡沫に石炭を吸メ゛３し回収する方法や、石炭スラ
リーに油乃至はエマル／ヨンを添加攪拌し石炭質を選択
的に造イ１７により回収する水中造４１′ｆ法等（例え
ば特開昭５２−３７９０．１号）が注ｌ］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、Ａ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散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」１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ａＪ能である。又本発明の分
散安定剤を用いて得だ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。

（１）脱灰炭の調製法 Ｉ）水中造粒法による脱灰炭の製造法 ２００メンンユ８０％パスの下記の組成のコールバレー
炭米’４２８ｙ＜７１ｏ％の水分を含んでいるため純分
として４００！ｌ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２０
９加え、室温にてラボディスパー（特殊機化工業製）に
てｌ　０００’　ｒｐｍで３０分攪拌し脱灰造１１シ、
化させる。このようにして得られた混合物を８メソシー
のフルイに通し灰分を除去し、１００°Ｃにて乾燥させ
て脱灰・砿水された造粒物（脱灰炭Ａと言う）を得だ。

このものの残存灰分の合計は／１．８Ｗ１％（石炭基準
）であった。

１１）浮遊選鉱法による脱灰炭の製造法１）と同様にコ
ールバレー炭”４２８　！を室温にて水に分散させ、パ
イン油ｏ５７゛とともにＦ　７　Ｗ型浮遊選鉱機に入れ
浮選処理このものの残存灰分の含量／Ｉ、　Ｏｗｔ％（
石炭、。

基部）であった。

ε（で！　コールバレー炭 発熱量６５００１（ｃａｌ／に９（Ｊ　Ｉｓ　Ｍ８８１
４）灰　分　０９％　（ＪＩＳ　Ｍｓｓ＋ｚ）水　分　
７０％　（ＪＩＳ　Ｍ８８］１）固定炭素　４９８％　
（Ｊｌ、Ｓ　Ｍ８８］２）表１　供試炭一覧表 （２）　水スラリーの調製及び流動性の評価表２のＮｏ
、　８の化合物１９７を９０１グの水に分散させこの混
合物に表１の供試炭Ｎｏ、　１のコールバレー炭４０８
７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５０００ｒｐｍ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、３３０センチボイズで
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、表３
に示す第２成分を各種組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及び表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陥のステンレス杯（重量５０グ
）をスラリー中に静かに入れその沈降状態を観察し／ヒ
。（２）で調製したスラリーは安定性が良好であり６０
Ｉ］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及び表５に示した。

表４．５の注 ※１　表１記載の歯、のものを使用 ※２　表２記載のＮαのものを使用 ※３　対ドライペニス石炭 ※４　表３記載のＮｏ、のものを使用 ※５　対ドライペニス石炭 ※６　対ドライベース石炭 ※７０：流動性門灯 △、ペースト状でアシわずかに流動す る。

×、流動性なし ※８０：安定性良好 （石炭の圧密なし） △：やや良好 （石炭の圧密微小） ×：不良 （石炭の圧密犬） 特許出願人　花王石鹸株式会社 代、埋入　望月政部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　窒素原子数２１０個以上を有する月ζ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７Ｉクリオキシエチレン鎖の部分の重
   量が全分子量の４０〜９５重量％でありさらに分子量が
   ６１万以上であるポリエーテル化合物又はその誘導体を
   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
   一部ブロック状のイ」加′吻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７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
   （ｄポリエチレンイミノである！持８乍Ｒ青′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　ポリエーテル化合物誘導体がポリエーテル化合物に
   脂肪酸を反応させた化合物であるととを特徴とする特許
   請求の範囲第１項〜第４項記載の水スラリー用分散安定
   剤。 ６　ポリエーテル化合物誘導体がポリエーテル化合物の
   窒素原子をカチオン化することによって得られる化合物
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項
   記載の水スラリー用分散安定剤。。 （ａ）　窒素原子数２１０個以上を有するポリアミン化
   合物にエチレンオキ７ドを必須として６　ｔｒアルキレ
   ンオキ／ドを牛１加しかつボリオキシエチレン鎖の部分
   の重量力；全分子量の・１０〜９５重量％でありさらに
   分子量が６１万以上でちるポリエーテル化合物又はその
   誘導体及び （ｂ）　脂肪族アルコール、ハレビタンＢ旨ＩＫ　酸エ
   ステル又はシリコーン化合物の１種又は２種以」二を含
   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
   。