JPS6055087A - 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１石炭粉末の水ス２り費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ｍａｔ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
意が多く且つ、偏在せず１世界中に存在する石炭の有効
利用が見直されてきている。しかしながら石炭の場合は
１石油とは＾なり、＃ｉＵ体であるため、パイプツイン
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１石炭は一般に石油に比べ、多菫の灰分を含ん
でおり１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、取り扱い上の欠点を改善するため
に１石炭を粉末化し、水中に分散させてスラリー状にし
て、使用する方法が植々検討されている。しかしながら
、この場合も石炭一度を上げると、！しく増粘し、流動
性を失い。

石炭ａｙｕｔを下げると、輸送効率が低下し、更に脱水
１機にも費用がかかることになり、実用的でない。これ
ｅよ１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ｆｉ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、小さいほど分数安定性が良
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。＃Ｌａ’、火力発電所で燃焼されている
微粉炭は２００メツシュ８０％バス、卸も約７４ミクロ
ン程贋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１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１石炭粒子を
バラバラにはぐず作用や、′石炭粒子が互いに凝集する
のを防ぐ作用などを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（％願昭５４−９５１７３号明細書参照）。

しかしこのような分散剤では流動性は向上するが静置し
た場合沈降物が圧密しハードケーキ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Ｒ，動性に優れた効果をもつ
分散安定剤を児い出し本発明を完成した。

即ち本発明は（＆］ボリアン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瀘の４
０〜？５重撤％でありさらに分子菫が５，０００〜２０
０，０００であるポリエーテル化合物又はその誘導体、
および（ｔ）Ｊアゼン化合物あるいはアイド化合物から
選ばれる含−素化合物の１＃１１又ｔよ２種以上を必須
成分としてｔ有しざらに必賛に応じて（（＋３脂肪族ア
ルコール、ソルビタンＢ’ｔｌｌｉｌｊ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１１ｉ１又は
２種以上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４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の（ａＪ酸成分して用いるポリアミ
ン化合物にエチレンオキシドを含むアルキレンオキシド
を付加したポリエーテル化合物又はその誘導体の原料と
なるボリアイン化合物としてはエチレンジアイン、グμ
ビレンジアミン、ジエチレントリアイン、トリエチレン
ナト２ミン、テト２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オンが挙げられる。

ポリエーテル化合物はボリアイ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と
のブロック又は一部ブーツ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ｇｏ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。

ポリエーテル化合物又はその誘導体の分子菫はｓ、ｏ　
ｏ　ｏ〜２００，０００であり好ましくは１０ｊ０００
〜１００，０００さらに好ましくはｓ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ
〜ａ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏの範囲である。またｇｏ鎖の部分
の合計の重量は全分子菫の４０〜９ＢＷＬｊ、ｉ％であ
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してはポリエー
テル化合物の末端水酸基の硫酸化物。

リン酸化物、カルボキシアルキル化物、脂肪酸エステル
化物あるいは癲素原子の一部をカチオン化したものが挙
げられる。そのなかでも特に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ｖｊ酸としては
炭素数７〜２５１１Ｊであることが好ましいが、二重結
合の数、枝分かれ等は性能上影響がない。カチオン化物
としては、ポリエーテル化合物をジアルキル硫酸やハロ
ゲン化アルキルなどによりカチオン化した化合物や酢酸
、アルキルベンゼンスルホン酸等により中和したカチオ
ン化物が挙げられる。

本発明の（ｂＪ酸成分してはアミド化合物あるいはアミ
ド化合物から選ばれる含窒水化合物の１植又は２植以上
が用いられる。含窒水化合物のうち、アイン化合物とし
ては１級アインたとえばオクチルアミン、２ウリル７オ
ン、牛脂アンン、２級アンンたとえばジエチルアイン、
ジステアリルアンン、モルホリン等％５級ア々ンたとえ
ばジメチルステアリルア電ン、ジメチル２ウリルアミン
、芳香族アミンたとえばアニリン、ジベンジルアンン、
トルイジン等及びボリア省ン化合物としてポリアルキレ
ンボリアにン、アルキル（又はアルケニル）ポリアルキ
レンポリ７ンン、ポリエチレンイオン等があり、例とし
てはエチレンジア叱ン、トリエチレンテトライン、２ウ
リルプｐピレンシフ擢ン、ステアリルトリエチレンナト
２ンン、ステアリルテトラエチレンペンタオン、ステア
リルペンタエチレンへキサミンがある。　′ れらアミド化合物を酸性化合物で中和することによって
生成するアンン塩及び公知の方法により４Ｍ化した４級
アンモニウム塩も有効セある。

アイン庫としてはたとえば上記アミド化合物の酢＃を塩
、珈峡珈、硫酸塩等が挙げられ、また４級アンモニウム
塩としては上記アイン化合物をアルキルハライドやジメ
チル硫酸などにより公知の方法でカチオン化反応した化
合物があり、例としてはラウリルトリメチルアンモニラ
ムク０２イド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロ
２イド等が挙げられる。

又、アミド化合物としてはカルボン酸とアンモニア又は
上ｍｌｌアン化合物との反応物があり。

鍔としてはステアリン酸アオド、エチレンジアミノツク
リン酸七ノア建ド、トリエチレンナト２蜜ンステアリン
酸ジアンド等が挙げられる。

又本発明の分数安定剤に必要に応じて使用される（０）
成分のうち脂肪族アルコールは具体的には炭素数６〜１
２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。ノルビタン
Ｂｈｖｉ戚エステルとしてはソルビタンモノラウレート
、ソルビタンモノパルミｆ　）、ソルビタンモノオレエ
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（（０）成分のうちシリコーン化合物としてはポリ
ジメチルシはキサン、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０．
０１〜５．０１崖％、好ましくは０．０５〜２．０　ｆ
ｉＪｉ％添加することにより、水中に石炭粒子を分散さ
せ５る。

本発明の分散安定剤中（ｂ）成分、（Ｏ）成分はいずれ
も（ａＪ酸成分ポリエーテル化合物又はその時導体に対
しｓＯ重１％以下好ましくは１５〜ｓｊｉ量％であり、
（ａ）成分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Ｓ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、石炭潤度が３０重量％を超えると粘度が急撤に
上昇してくる。一方１本発明の分数安定剤を所定電添加
すると、石炭粒子が分散し、流動性が著しく向上し高磯
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
た場合に沈降してハードクーキを形成しないという貯賦
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一度はあｆ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ａｉｒ＃４．粘度により異なるが、一般に５０〜８５
菖電％、好ましくは５０〜７８Ｎｇ％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、グロ
ビ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（％開昭５７−１０２
９９４号公報、％關昭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Ｋは比較的添加蓋を多くする必要があ
り、又石炭の粒度分布やｖ＠義条件等により大きく左右
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蓋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ボリアば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又はその誘導体を
必須成分とし、これとアミド化合物あるいはアミド化合
物から選ばれる含窒素化合物の１槍又は２種以上を併用
し、又更には脂肪族アルコール、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株以上を必要に
応じて併用することにより比較的少ない添加意で優れた
効果を発揮し、又粒度分布や！ｌ贅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（＆）成分と比べ低分子量の（ｂ）　、（ｏ）成
分が石炭表面の孔げき部へ吸着し孔げき部を疎水化する
ことにより分数のために必要な水が浸入するのを妨げ（
１１成分単独に比べ飛躍的に分散安定性を向上させるこ
とになるためと考えられる。

本発明に使用する石炭は無煙炭、瀝！炭、亜ａＷ災、褐
炭等の櫨々のＡｉ１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
メツシユバス率が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、分散安定剤を水に浴屏又は分散させて、それに石灰
を加え適尚な混合装置又は粉砕装置によりａｉ４ｇ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。ｆｆｌ
えは、本発明の水ス２り一用分散安定剤七本発ｔＪ［ら
が既に発明した特開昭５４−２００９０、同５ｙ−２１
６５６、同５６−５７８８９、同５４−５７８９０、Ｉ
Ｗ１５６−５７８９１、同５７−１９０２４、同５７−
１２４８９１、同５７−１５５１９２号公報に記載され
ている石炭粉末の水スラリー用分散安定剤やりゲニンス
ルホン＃Ｒ塩その他のリグニン銹導体と併用すれば一層
優れた分散能が得られる。

また他の界面活性剤、たとえば脂肪酸セラクン、アルキ
ル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジ
アルキルスルホコハク戚エステル塩等のアニン界面活性
剤または、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、オキ
シエチレンソ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等と本発明の分散安
定剤を併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た石炭の水スラリーに
オレイン酸等の脂肪酸、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イエり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ｔ−植々の方法で除去し、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Ｎ朋を応用して補果剤、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
に油乃主はエマルシヨンを龜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−
３７９０１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、
Ａ重油ｓ　８Ｍ曲、ａＺ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
る糸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龜加することで得られる石炭粉末
の水スラリーは高盪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＊遺時の泡が
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 ｌ）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プレアソール
炭“’　４２　ａ　＆　（７，０％の水分を含んでいる
ため純分として４０（１）を一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Ａ重
油ｔ−２０ｊ’加え、一温にてラボデイスノ（−−１７
−ｃ−ｙ （特殊機化工業製）にてｊ　０００　ｒｐｍで６０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メツシユのフルイに通し灰分を除去し、１０５ｃに
て乾燥させて脱灰・脱水された造粒物（脱灰炭Ａと盲う
）ｔ−得た。このものの残存灰分の含量は４，８　ｗｔ
％（石炭基準）であった。

ｌ）浮遊選鉱法による脱灰炭の製造法 ｌ）と同様にグレアンール炭”’４２８．９を両温にて
水に分散させ、ノくイン油０．５Ｉｉとともにｒ−ｗ型
浮遊選鉱機に入れ浮選処理を行なう。そして池とともに
回収した脱灰石炭スラＶ−ｔ−減圧脱水し脱灰炭Ｂを得
る。

このものの残存灰分の含量は４．０ｗｔ％（石炭基準）
であった。

督１　ブレアソール炭 発熱菫　６７２０Ｋｏａｌ／ｋｐ　（Ｊｒ８　Ｍ８８１
４）灰　分　７．１　％　（ＪＩＳ　Ｍ８８１２）水分
　７．０％　（ＪＩ８　Ｍ８８１１）固定炭素　５？、
７％　（Ｊｌ　Ｍ８８１２）表１　供試炭一覧表 （２）　水スラリーの調製及び流動性の秤価表２４４化
合物１，１３５．９％表３Ａ３化合物０．１９　Ｎ及び
表４ム１化合物０．１？Ｊを１００１の水に分散させこ
の混合物に衆１の供試炭Ａ１のプレアソール炭３９７．
８　＆を室温にて小量ずつ加える。全菫加え終った後、
ホモオキサ−（特殊機化工業Ｒ）にて５００口ｒｐｍで
５分間攪拌して石炭水スラリーをａｉｉａした。

２５Ｃにて粘度を測定すると、５１０センチポイズであ
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又はその訪導体
（ａ成分）、表６に示す（ｂ）成分並びに表４に示す（
０３成分を各植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５及び６に記した。

粘度の低いものが流動性の良い挙を示している。

（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５０日及び６０
日間靜装置た後、直径５■のステンレス伸（電瀘５０Ｉ
）をスラリー中に靜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５及び６に示した。

表３（ｂ）成分 表４（ｏ）成分 表５．６の（注） 畳１　表１参照 妊２表２参照 畳６　対ドライベース石炭 蒼４表５参照 靜５　ドライベース石炭 督６　表４参照 簀７　ドライベース石炭 肴８対ドライベース石炭 養９０：流動性良好 Δ：ペースト状でありわずかに流動する。

×；流動性なし 蒼１００：安定性良好（石炭の圧密なし）Δ：やや良好
（石炭の圧ｖＢ微小） ×：不良　（石炭の圧密大） 出願人代理人　古　谷　馨

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　ａ）　ボリアイ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蓋が全分子量の４０〜９
   ５重蓋％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又はその誘導体、及び ｂ）アミド化合物あるいはアミド化合物から選ばれる會
   窪素化合物の１１ｆｌ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
   。 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はツク状又
   は一部プレツク状の付加物である特許請求の範囲ｌｌ１
   １項記載の石炭粉末の水ス２り一用分散安定剤。 −１＋　ハラリ 五　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％ｉＦ＋８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
   用分紋安定剤。 ４、　ボリアイン化合物が、ポリアルキレンボリア建ン
   又はポリエチレンイ建ンである請求の帷囲継１積、第２
   項又は菖５項記載の石炭粉末の水スラリー用分散安定剤
   。 玩　ポリエーテル化合物の誘導体がポリエーテル化合物
   に脂肪ｆＲを反応′Ｓせた化合物又はポリエーテル化合
   物の窒素原子をカチオン化して得られる化合物である％
   ＃ＦＦ請求の範囲第１項ないしｊＩ４項のいずれか一項
   に記載の石炭粉末の水ス２り一用分散安定剤。 ６−　ａ）　ボリアイ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Ｉｔ倉が全分子量の４０
   〜９ｓ重菫％であり、さらに分子量が５，０００〜２０
   ０，０００であるポリエーテル化合物又はその誘導体ｂ
   ）アゼン化合物あるいはアイド化合物から選ばれる含窒
   素化合物の１種又は２種以上、及び ｏ）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１Ｍ又は２種以上 を有効成分として含むことを％黴とする石炭粉末の水ス
   ラリー用分散安定剤。