JPS6272788A

JPS6272788A - 炭素質微粉体の水スラリ−用分散剤

Info

Publication number: JPS6272788A
Application number: JP60212097A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shimizu; 康博清水; Mitsuko Nakayama; 光子中山; Mitsuo Sugiyama; 杉山　三男
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1987-04-03

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】技批光更本発明は１石炭や石油コークスに代表されるような炭素
質微粉体の水スラリーに用いられる分散剤に関する。

丈來及延石油価格の高騰やエネルギー資源の多様化の観点から、
近年、石炭の利用が注目されている。

石炭は固体燃料でありハンドリングの点で難点があるの
で、これを微粉砕して水スラリーとすることが提案され
てきた。石炭や石油コークスのような固体燃料を水スラ
リーとすることにより、パイプ輸送が可能となり液体燃
料と同様に取り扱うことができる。水スラリーは、脱水
処理することなくそのままボイラ等で燃焼したり、ある
いは輸送効率の観点から高濃度化することが必要となる
。しかし、石炭や石油コークスなどの炭素質微粉体をそ
のまま水中に分散しただけでは５０％以上の高濃度スラ
リーを得ることは困難であり、また、静置しておくと炭
素質微粉体が沈降して不均一になり貯蔵安定性の点でも
問題がある。

そこで、スラリー中に分散安定剤を添加して高濃度化お
よび分散安定性を改善することが提案されてきている。

このような分散安定剤としては、たとえば、ナフタレン
スルホン酸ホルマリン縮金物（特開昭５６−２１６３６
号公報）、アクリル酸またはメタクリル酸と他のビニル
モノマーとの共重合物（特開昭５６−５７８９０号公報
）、活性水素基を有する化合物にエチレンオキシドとプ
ロピレンオキシドとを特定割合で付加させた化合物（特
開昭５８−２２３４３０号公報）、分子内に活性水素基
を有する化合物のアルキレンオキシド付加物を架橋した
架橋ポリエーテル化合物（特開昭５８−１１８８９３号
公報）、スルホン化コールタールまたはホルムアルデヒ
ド縮合物（特開昭５８−２３８８９号公報）、スチレン
スルホン酸とビニル化合物との共重合物の塩のような水
溶性芳香族重合物、およびα−オレフィンと無水マレイ
ン酸やアクリル酸などとの共重合物のような水溶性脂肪
族重合物を含む添加剤（特開Ｊｉ５９−１６６５９１号
公報）、スチレンスルホン酸の重合体（特開昭５７−１
４５１８７号公報）、スチレンスルホン酸とエチレン系
不飽和単量体との共重合体（特開昭５９−１７９５９２
号公報）が報告されている。

しかしながら、これら従来の分散剤は相応の効果が見受
けられるものの、スラリーの高濃度化および静置安定性
のいずれにおいても未だ不十分であり、いっそうの改善
がまたれていた。

見訓段且血本発明は、炭素質微粉体の水スラリーに添加されたとき
、スラリーの流動性の向上を向上してその高濃度化を実
現し、しかも、優れた静置安定性が得られる分散剤を提
供するものである。

光１１口１皮本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤は、以下の
（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを含有することを特徴とする
。

（Ａ）成分二次の（Ａ１）および（Ａ２）の重合体の中
から選ばれる１種または２種以上のスルホン酸基含有芳
香族炭化水素系重合体（Ａ１）：　（ａ）重合性芳香族スルホン酸系モ：　　
　　　　　　　　　　ツマ一群および（ｂ）重合性炭化
水素□　　　　　　　　　　　　系モノマー群の中から
選ばれた１種：　　　　　　　　　　　　　または２種
以上のモノマーを重合して得られる重合体であって、前
記（ａ）成分を必須成分として含む重合体（Ａ’）：重合性炭化水素系モノマー群の中から選ばれ
た１種または２種以上のモノマーを重合して得られるポリマーであって、重合性芳香族系モノマーを少なくとも１種必須成分として含むポリマーをスルホン化して得られる重合体（Ｂ）成分：低分子量スルホン酸またはその塩以下１本
発明についてさらに詳細に説明する。

（Ａ）成分の重合体は、分子内にスルホン酸基を含む芳
香族炭化水素を構成単位として含むものである。そして
、このスルホン酸基がモノマーに由来するもの、即ち、
スルホン酸基を含む芳香族炭化水素モノマーを単独であ
るいは他のモノマーとともに重合せしめたものが、（Ａ
１）の重合体である。一方、モノマーを重合して重合体
を得たのちに、重合体中の芳香族基にスルホン酸基を導
入したものが、　（Ａ２）の重合体である。

（Ａ１）の重合体は、以下の（ａ）群および（ｂ）群の
中から選ばれた１種以上のモノマーからなる重合体であ
って、少なくとも（ａ）群モノマーに由来する構成単位
を含むものである。

（ａ）重合性芳香族スルホン酸系モノマー（ｂ）重合性
炭化水素系上ツマ− （Ａ１）の重合体中における（ａ）群の芳香族スルホン
酸系モノマーの占める割合は、４０〜１００モル％が好
ましく、より好ましくは５０〜１００モル％である。こ
のように（ｂ）群のモノマーを用いることなく、（ａ）
群の芳香族スルホン酸系モノマーだけで、（Ａ２）の重
合体を構成することもできる。

（ａ）群モノマーの具体例としてはスチレンスルホン酸
、α−メチルスチレンスルホン酸、ビニルトルエンスル
ホン酸、ビニルナフタレンスルホン酸、またはこれらの
塩が挙げられる。塩を形成する対イオンとしては、ナト
リウム、カリウムなどの１価金属、マグネシウム、カル
シウムなどの２価金属、アルミニウムなどの３価金属、
アンモニウム、有機アミンなどが例示され、これらの中
でもナトリウム、カリウム、アンモニウムが好ましい。

（ｂ）群モノマーの具体例としては、スチレン、α−メ
チルスチレン、ビニルトルエン、エチレン、ブテン、ブ
タジェン、ジイソブチレンが挙げられる。

（ａ）群モノマーと（ｂ）群モノマーとの共重合体とし
ては、スチレンスルホン酸・スチレン共重合体、スチレ
ンスルホン酸・ブタジェン共重合体、スチレンスルホン
酸・ブテン共重合体、α−メチルスチレンスルホン酸・
エチレン共重合体、α−メチルスチレンスルホン酸・ジ
イソブチレン共重合体が例示される。

（Ａ１）の重合体の分子量は、重量平均分子量で７００
〜７０万が適当であり、好ましくは１０００〜５０万で
ある。

（Ａ２）の重合体は、炭化水素系モノマーの少なくとも
１種のポリマーであって、芳香族系モノマーを少なくと
も１種を必須成分として含むポリマーのスルホン化物、
またはその塩である。

この芳香族系モノマーとしては、スチレン、α−メチル
スチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、インデ
ンなどが挙げられ、また、芳香族系以外の炭化水素系モ
ノマーとしては、エチレン、ブテン、ブタジェン、ジイ
ソブチレンが挙げられる。これらモノマーの重合体中に
占める芳香族系モノマーの割合は３０〜１００モル％が
適当であり、好ましくは５０〜１００モル％である。こ
の重合体の具体例としては、ポリスチレン、スチレン・
エチレン共重合体、スチレン・ジイソブチレン共重合体
、スチレン・ビニルトルエン・α−メチルスチレン・イ
ンデン共重合体のような石油樹脂が挙げられる。このよ
うな重合体をスルホン化し、またはさらに塩とすること
により（Ａ２）の重合体が得られる。スルホン化は、無
水硫酸、クロルスルホン酸、無水硫酸・ルイス塩基錯体
などのスルホン化剤を用い、任意のスルホン化方法を適
用することにより行うことができる。（Ａ２）の重合体
の分子量は、重量平均分子量で７００〜７０万が適当で
あり、好ましくは１０００〜５０万である。（Ａ２）の
重合体の塩としては、（Ａ１）の重合体と同じものが例
示される。

（Ａ）成分のスルホン酸基含有芳香族炭化水素系重合体
は、　（Ａ１）の重合体と（Ａ２）の重合体を任意の割
合で混合して用いることもできる。

本発明の（Ａ）成分は、その重合時に架橋剤を用いるこ
とができ、架橋剤としてはジビニルベンゼン、メチレン
ビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレ
ート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ポリエ
チレングリコールジメタクリレート、トリメチルロール
プロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパント
リメタクリレート、ジアリルフタレートなどが例示でき
る。架橋剤は、０〜５モル％用いるのが適当であり、好
ましくは０．０１〜３モル％である。架橋剤の配合量が
多くなりすぎると水溶性が低下し、好ましくない。

（Ｂ）成分の低分子量スルホン酸としては、分子量が９
６（メタンスルホン酸）〜５００のものが適当であり、
その具体例としては以下のものが例示される。

（１）アルキルまたはアルケニルスルホン酸メタンスル
ホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ＣＧ
−０２４のα−オレフィンスルホン酸、０６〜Ｃ２４の
インナーオレフィンスルホン酸（２）アリールまたはアルキルアリールスルホン酸ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン
酸、ナフタレンスルホン酸、メチルナフタレンスルホン
酸、ブチルナフタレンスルホン酸、石油スルホン酸（３）エステル系スルホン酸ジブチルスルホサクシネート；ジ２−エチルへキシルス
ルホサクシネート；ジドデシルスルホサクシネート；α
−スルホ牛脂脂肪酸メチルエステル、α−スルホヤシ脂
肪酸エステルなどのα−スルホ脂肪酸エステル（４）その他 α−スルホ牛脂脂肪酸、α−スルホヤシ脂肪酸などのα
−スルホ脂肪酸また、低分子量スルホン酸塩としては、上記スルホン酸
のＮａ塩、Ｋ塩、アンモニウム塩、カルシウム塩、マグ
ネシウム塩などが用いられる。

（Ａ）成分と（Ｂ）成分との配合は、重量比で（Ａ）成
分／（Ｂ）成分＝　２０／８０〜９７１３の範囲が適当
であり、好ましくは３０／７０〜９５１５の範囲である
。

この比率が９７７３より大きいと静置安定性が劣り、ま
た、２０／＆０より小さいと分散性が劣る。

本発明の分散剤は、炭素質微粉体の水スラリー中に、０
．０５〜３重量％、好ましくは０．１〜２重量％の範囲
で含まれるように添加するのが適当である。

炭素質微粉体としては、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐
炭などの石炭；石油コークス、化学プラントから副生ず
るカーボンブラック、有機物を炭化して得られるカーホ
ンブラック、木炭などエネルギー源として用いられもの
が使用される。

また、石炭のように灰分を多く含むものは、浮選法、水
中造粒法（Ｏｉｌ　Ａｇｇｌｏｎ＋ｅｒａｔｉｏｎ法）
などを適用して脱灰ならびに脱硫処理を施し、クリーン
化することが好ましい。これらの炭素質は、実質上１ｍ
ｍ以上のものが含まれないように微粉化されるが、燃料
としての燃焼性を考慮して７４μｍ以下の含有量が５０
重量％以上とすることが好ましく、さらに好ましくは６
０〜１００重量％である。

炭素質微粉体の水スラリーは、乾式粉砕法または湿式粉
砕法により炭素質を粉砕して水スラリー化することに得
ることができ、分散剤は最終水スラリーに含まれるよう
に適宜の工程で添加することができる。たとえば、乾式
粉砕法で炭素質微粉体を得た場合は、分散剤を水に溶解
または分散させ、これに微粉体を加えて適当な混合装置
により高濃度水スラリーを調製すればよい。また、湿式
粉砕法を採用する場合は、湿式粉砕に用いる水中に分散
剤を予め添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。

水スラリー中の炭素質微粉体の閃度は、微粉体の種類、
平均粒径、粒度分布などにもよるが。

本発明の分散剤を添加することにより十分に高めること
ができ、たとえば８０重量％程度まで可能である。

見匪互羞果本発明の分散剤によれば、（Ａ）スルホン酸基含有芳香
族炭化水素系重合体と（Ｂ）低分子量スルホン酸とを併
用することにより、炭素質微粉体水スラリーの流動性お
よび静置安定性を相剰的に改善することができる。よっ
て、従来よりも高濃度の水スラリーが得られるとともに
、長期に亘って安定に貯蔵することができる。

本発明の分散剤を添加した炭素質微粉体水スラリーは、
電力や一般産業用のボイラー燃料としてのみならず、製
鉄分野における高炉や冶金炉で使用されるコークスの節
減のための助燃剤などとしても有用である。

実施例所定の分散剤を水に溶解し、これに炭素質微粉体を所定
量（乾燥基準）になるように室温にて少量づつ加えた。

全量加え終った後、ホモミキサー（特殊機化工業製）に
て３，０ＯＯｒｐｎ＋で１θ分間攪拌して高濃度水スラ
リーを約５００ｇ調製した。

次に、このスラリーの流動性および静置安定性を評価し
た。

（１）流動性２５℃にて粘度を測定した。

○：良　好 △：不十分Ｘ：不　良（２）静置安定性スラリーを内径６ｃｍの５００ｍ　Ｑシリンダーに全呈
入れ、直径５■、長さ４０ｃｍで重量を５０Ｋに調整し
たガラス捧を上記スラリーの表面から自然落下させ、シ
リンダーの底部に到達するまでの時間を調製直後と室温
で１ヶ月静置後の２回測定して、捧貫入時間とした。計
測は最長１８０秒までとし、これ以上要するものはこの
時の底部からの高さを、圧密層の高さとして測定した。

Ｏ：良　好 ×：不　良水スラリーの調製に用いた炭素質微粉体の粒度分布を表
−１に、また石炭の分析値を表−２に示した。

本発明の分散剤の（Ａ）成分の性状を表−３に、また、
（Ｂ）成分の性状を表−４に示した。

（Ａ）成分および（Ｂ）成分を配合した本発明の分散剤
を用いた水スラリーの測定結果を表−５に示した。なお
、表−６に比較例として、分散剤無添加のもの（実験Ｎ
α３３）、本発明の（Ａ）成分または（Ｂ）成分を単独
で使用したもの（実験Ｎα３４゜３５）、公知の分散剤
の代表例（実験Ｎ０３６〜３８）についての測定結果を
示した。

表−１

Claims

【特許請求の範囲】１、（Ａ）：次の（Ａ＾１）および（Ａ＾２）の重合体
の中から選ばれる１種または２種以上のスルホン酸基含
有芳香族炭化水素系重合体（Ａ＾１）：（ａ）重合性芳
香族スルホン酸系モノマー群および（ｂ）重合性炭化水
素系モノマー群の中から選ばれた１種または２種以上の
モノマーを重合して得られる重合体であって、前記（ａ
）成分を必須成分として含む重合体（Ａ＾２）：重合性炭化水素系モノマー群の中から選ば
れた１種または２種以上のモノマーを重合して得られる
ポリマーであって、重合性芳香族系モノマーを少なくと
も１種必須成分として含むポリマーをスルホン化して得
られる重合体と、（Ｂ）：低分子量スルホン酸またはその塩とを含有することを特徴とする炭素質微粉体の水スラリ
ー用分散剤。