JPS6272789A - 炭素質微粉体の水スラリ−用分散剤 - 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】 技遵九鰻 本発明は、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。

従来技術 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、石炭等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１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
は困難であった。。

そこで、スラリー中に分散剤を添加し、流動性を向上し
て高濃度化を図ることが提案されている。このような分
散剤としては、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）、アクリル酸、
メタクリル酸とマレイン酸との共重合物（特開昭５６−
５７８９１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金物（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（特開昭５９−１
６６５９１号公報）、スチレンスルホン酸の重合体（特
開昭５７−１４５１８７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スラリーの高濃度
化が不十分であり、経済性の観点からも実現性に乏しく
、いっそうの改善がまたれていた。

また、分散剤中の一成分としてポリリン酸塩を用いるこ
とも提案されているが（特開昭６０−２３４８７号公報
等）、十分な添加効果を得ることができない。

月割フロＬ蝮 本発明は、炭素質微粉体の水スラリーに添加されて、ス
ラリーの流動性を向上し、その高濃度化を実現すること
ができる分散剤を提供するものである。

充遭ｄ緩 （オ１．。ヶ□。。。っ１．−□１う 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 （Ａ２）：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 七ツマ−を重合して得られるポリマ ーであって、重合性芳香族系上ツマ −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：ホスホン酸、アミノホスホン酸。

アミノカルボン酸またはこれらの塩の少なくとも１種 以下、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
炭化水素系モノマー （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、（Ａ１）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価金厘、
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０８０１〜３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）成分のホスホン酸、アミノホスホン酸、アミノカ
ルボン酸またはその塩の代表例としては、以下の一般式
（Ｉ）〜（ＶＩ）のものが挙げられる。

（１）ホスホン酸またはその塩 （２）アミノホスホン酸 （Ｘ　：　Ｈ＋　Ｎ　ａ　＋　Ｋ　ｔ　Ｎ　Ｈ４）（Ｘ
：Ｈｔ　Ｎａ、　ＫＷ　ＮＨ４） Ｘ （Ｘ　：　Ｈ，Ｎ　ａ　、　Ｋ、　ＮＨ，）（３）アミ
ノカルボン酸 （Ｘ　：　Ｈ、Ｎ　ａ　、Ｋ　、Ｎ　Ｈ４）（Ｘ　：　
Ｈ，Ｎａ、　Ｋ、　Ｎ１（４）なお、ホスホン酸に代え
て縮合リン酸塩を使用した場合は十分な効果が得られず
、また、縮合リン酸塩は加水分解されやすいので長期使
用に耐えない。

（Ａ）成分と（８）成分との配合は、重量比で（Ａ）成
分／（Ｂ）成分＝　２０／８０〜９７／３の範囲が適当
であり、好ましくは３０／７０〜９５１５の範囲である
。

本発明の分散剤は、少ない添加量で所期の効果を得るこ
とができ、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す
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　Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ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ｌｌｌ
ｌ１１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６０〜１００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１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濃度は、微粉体の種類、
平均粒径１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。

見胛ム羞困 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）ホスホン酸、アミノホスホ
ン酸またはアミノカルボン酸とを併用することにより、
従来よりも高濃度で、流動性の良好な炭素質微粉体水ス
ラリーを得ることができる。

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　、　ＯＯＯｒｐｍで１０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を評価した。

（１）流動性 ブルックフィールド型粘度計を使用して、２５℃にて粘
度を測定した。

Ｏ：良　好 △：不十分 ×：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　１
、。

散剤を用いた水界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Ｎα３３）１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ＮＱ３４゜３５）、公
知の分散剤の代表例（実験Ｎα３６〜３８）・（こつい
ての測定結果を示した。

（以下余白） 表−１ ・　　　　　　の粒 （以下余白） 表−２ （以下余白）

Claims (1)

1. 【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）：ホスホン酸、アミノホスホン酸またはアミノカ
   ルボン酸あるいはこれらの塩の少なくとも１種とを含有
   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。