JPS638484A - 炭素質固体・水スラリ−組成物 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、流動性が良好で、安定性に優れ、直接燃焼の
可能な低コストの炭素質固体・水スラリー組成物に関す
るものである。

〔従来の技術〕

近年、石油供給の不安定化のため、石炭、オイルコーク
ス、石油系ピッチなどの炭素質固体を有効利用する技術
開発が進められている。たとえば、これらの炭素質固体
の有効利用技術としては、熱分解、ガス化、燃焼あるい
は鉄鋼業における高炉吹込重油の代替燃料、セメントキ
ルンの重油の代替燃料など種々のものが考えられる。し
かしこのような各種利用技術において、炭素質固体は常
温で固体であるために、ハンドリングが困難である上、
粉塵飛散による公害発生や粉！！爆発の危険があるなど
の短所があり、利用が困難になっている。

したがってこうした炭素質固体の流体化を図り、ハンド
リングを容易にし公害発生や危険を防止することが望ま
れる。一方、炭素質固体の輸送コストを下げるためにも
、流体化して輸送するのが効果的である。

以上のような目的のために、炭素質固体を流体化する方
法として、スラリー化するのが効果的であるが、このス
ラリーを熱分解、ガス化、燃焼あるいは高炉への吹込、
セメントキルンの燃料などに利用するためには、スラリ
ーを高濃度化するとともに、スラリー中に懸濁する固形
物粒子が沈降して固液分離が起こることを防止する必要
がある。

従来、安定な石炭・水スラリー組成物として、粒径調整
された石炭、増粘剤、界面活性剤および水からなるスラ
リー組成物、石炭、特定の陰イオンのアルカリ金属塩、
界面活性剤および水からなるスラリー組成物、特開昭５
９−１００１９１号公報に示されるように、固体燃料、
リグニンスルホン酸のアルカリ金属塩、カルボキシメチ
ルセルロースのアルカリ金属塩（ＣＭＣ）および水から
なるスラリー組成物、特開昭５９−４６９１号公報に示
されるように、炭素質物質、ナフタリンスルホン酸塩、
カラヤガムおよび水からなるスラリー組成物が知られて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記の従来技術による石炭・水スラリーは、実用
面において満足な安定性が得られず、かつ分散剤のコス
トが高（、かつ安定化剤の添加量も多いので、コストが
嵩むという問題点を存していた。

本発明者らは上記の諸点に鑑み、炭素質固体・水スラリ
ー組成物について鋭意研究を進めた結果、カルボキシメ
チルセルロースのアルカリ金属塩、ヒドロキシエチルセ
ルロースまたはポリアクリル酸ナトリウムからなる群か
ら選ばれる安定化剤の１種または２種以上と分散剤との
組合せが、安定化効果が顕著であり、しかも安定他剤添
加率が減少することを知見し、これに基づいて特願昭６
０−１８３３４０号、特願昭６０−１８３３４１号、特
願昭６１−２６６０号として特許出願した。

しかしながら、その後の研究の結果、炭素質固体の種類
、特に炭種によっては、石炭中から溶出してくる＠機金
属塩や、それらに帰因するスラリーのｐＨの変化などに
よって安定化効果が減少することを知見した。そこでこ
うした炭種に対しても有効な分散剤と安定化剤との組合
せについて研究を進めた結果、次の組合せの場合、比較
的炭種の違いによらず、安定化効果が得られることを知
見した。

すなわち、分散剤として、−Ｓ式 ＣＨｚ　−Ｃ（Ｃ１ｌｚ）Ｃｏｏ　＠　ＸＯ←＝Ｙ（た
だし、式中Ｘは炭素数２〜４のアルキレン基、ｎは平均
で１〜１００の数であり、Ｙは水素、炭素数１〜５のア
ルキル基、フェニル基または炭素数１〜９のアルキル基
を１〜３個置換基として持つアルキルフェニル基を示す
、）で表わされるポリアルキレングリコールモノメタク
リレート系単量体（１）と、一般式Ｇ　Ｈｚ−Ｃ（ＣＨ
ｓ）Ｃ００２５０３Ｍ（ただし、式中Ｚは炭素数１〜４
のアルキレン基、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土
類金属、アンモニウム基またはアミン塩基を示す、）で
表わされるスルホアルキルメタクリレート系単量体（ｎ
）とを必須成分とし、該単量体（＋）と該単量体（ＩＩ
）とのモル比が１：５から１５００の範囲にあり、かつ
該単量体（１）と該単量体（ＩＩ）の合計が全単量体中
５０モル％以上である原料単量体より得られる水溶性共
重合体からなる分散剤（以下、分散剤Ｎ−１という）を
用い、安定化剤として、粘土鉱物、特にモンモリロナイ
ト族のベントナイトあるいはパリゴルスカイトなど、ま
たは多糖類、特に微生物多糖のキサンタンガムからなる
物質を用い、上記の分散剤と安定化剤とを組み合せると
、安定化の効果が顕著であり、しかも炭種の違いによる
溶出無機塩の種類、濃度の差やｐＨの差にあまり影響さ
れることな（安定化効果が得られることを知見した。

本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、安価で
流動性および安定性の良好な炭素質固体・水スラリー組
成物の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の炭
素質固体・水スラリー組成物は、つぎのｌａｌ〜ｆｄ＋
の４成分、すなわち、ｆａ）　　石炭、オイルコークス
、石油系ピッチなどの炭素質固体粉末、 （′ｂ）一般式 ％式％ （ただし、式中Ｘは炭素数２〜４のアルキレン基、ｎは
平均で１〜１００の数であり、Ｙは水素、炭素数１〜５
のアルキル基、フェニル基または炭素数１〜９のアルキ
ル基を１〜３個置換基として持つアルキルフェニル基を
示す、） で表わされるポリアルキレングリコールモノメタクリレ
ート系単量体（１）と、 一般式 ％式％ （ただし、式中Ｚは炭素数１〜４のアルキレン基、Ｍは
水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム
基またはアミン塩基を示す。） で表わされるスルホアルキルメタクリレート系単量体（
１１）とを必須成分とし、該単量体（１）と該単量体（
■）とのモル比が１：５から１フ５００の範囲にあり、
かつ該単量体（１）と該単量体（ＩＩ）の合計が全単量
体中５０モル％以上である原料単量体より得られる水溶
性共重合体からなる分散剤、 （Ｃ１粘土鉱物または多Ｐ！類からなる群から選ばれる
安定化剤の１種または２種以上、 （ｄｌ　　水、 を主成分とすることを特徴としている。

また本発明の炭素質固体・水スラリー組成物の各組成の
割合は、 ｆａ）　　石炭、オイルコークス、石油系ピッチなどの
炭素質固体粉末２４０〜９０重量％、望ましくは６５〜
７５重量％ （ｂｌ　　分散剤：　０．０１〜５重量％、望ましくは
０．２〜１．０重量％ ｔｅｌ　　安定化剤：　０．０００１〜２．０重量％、
望ましくは０．００１−０．５重量％ （ｄｌ　　水：１０〜６０重量％、望ましくは２５〜３
５重量％ である。

分散剤として有効な水溶性共重合体は、単量体（１）お
よび単量体（ＩＩ）を必須成分とし、単量体（１）と単
量体（ＩＩ）とのモル比が１：５からｔ：ｓｏｏ、より
好ましくは１：２０〜１：２００の範囲にあり、かつ単
量体（１）と単量体（■）の合計が全単量体中５０モル
％以上である原料単量体より得られるものが用いられる
。

単量休日）は、前記一般式で表わされるものであり、公
知の方法で得ることができる。単量体（１）の例として
は、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリ
プロピレングリコールモノメタクリレート、ポリブチレ
ングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエチレ
ングリコールモノメタクリレート、メトキシポリプロピ
レングリコールモノメタクリレート、メトキシポリブチ
レングリコールモノメタクリレート、エトキシポリエチ
レングリコールモノメタクリレート、エトキシポリプロ
ピレングリコールモノメタクリレート、エトキシポリブ
チレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエ
チレングリコール・ポリプロピレングリコールモノメタ
クリレート等を挙げることができ、これらの１種または
２種以上を用いることができる。

また、単量体（ｎ）は、同じく前記一般式で表わされる
ものであり、これも公知の方法で得ることができる、単
量体（■）の例としては、２−スルホエチルメタクリレ
ート、３−スルホプロピルメタクリレート、２−スルホ
プロピルメタクリレート、１−スルホプロパン−２−イ
ルメタクリレート、４−スルホエチルアクリレートやそ
れらのナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、マ
グネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属塩、ア
ンモニウム塩または有機アミン塩を挙げることができ、
これらの１種または２種以上を用いることができる。

単量体（＋）と単量体（ＩＩ）の使用割合は、モル比で
１：５から１：５００の範囲であり、この範囲の比率を
はずれた割合で使用すると、分散性能に優れた共重合体
が得られない。

なお、これら単量体＜１）と単量体（■）以外に、全単
量体中５０モル％未満の範囲で、これらの単量体と共重
合可能な単量体（ＩＩＩ）を用いることができる。この
単量体（ＩＩＩ）の例としてはアクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸な
らびにこれらの酸の一価金属塩、二価金属塩、アンモニ
ウム塩、を機アミン塩およびこれらの酸とアルコールと
から得られる例えば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ
）アクリル１ｊ１２−ヒドロキシエチルなどのエステル
：ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、了りルスル
ホン酸、メタリルスルホン酸、２−アクリルアミド２−
メチルプロパンスルホン酸、２−スルホエチルアクリレ
ートなどのｉｔ体（［）以外の各種スルホン酸ならびに
それらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩およ
び有機アミン塩＝（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロ
ール（メタ）アクリルアミドなどの各種（メタ）アクリ
ルアミド：スチレン、ｐ−メチルスチレンなどの芳香族
ビニル化合物：酢酸ビニル、酢酸プロペニル、塩化ビニ
ル等を挙げることができ、これらの１種または２種以上
を用いることができる。

これら単量休日）および単量体（■）と共重合可能な単
量体（ＩＩりの使用量は金華量体中５０モル％未満の範
囲であり、この範囲を超えて多量に使用すると、得られ
る共重合体の分散性能が低下する。

また、共重合体の分子量は広い範囲のものが使用できる
が、石炭−水スラリー用分散剤としての性能を考慮すれ
ば、１０００〜５０万の範囲、特に５０００〜３０万の
範囲が好ましい。

また安定化剤としては、粘土鉱物、とりわけ、モンモリ
ロナイト族、あるいは／および多糖類、とりわけ、キサ
ンタンガムを用いるのが望ましい。

しかし粘土鉱物、すなわち含水アルミナ珪酸塩として、
モンモリロナイト族以外にカオリン族、イライト族など
を用いることも可能であり、また多糖類として、微生物
多糖以外にグリコサアミノグリカン、マンナン類などを
用いることも可能である。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例を挙げて説明する。

比較例１ 第１表に示す性状の石炭を予め２１以下に粗粉砕した後
、第２表に示す各種分散剤を対石炭当り０．６重量％と
なる量、水に添加し、この水溶液と粗粉砕炭を湿式ミル
に連続的に供給して粉砕混合し、石炭１度７０重量％、
粒度が２００　ｍｅｓｈ　ｐａｓｓ（７４μｍ以下）８
０±２重量％のスラリーを製造した。このスラリーを図
面に示す静置槽１に投入した後、上、中、下層のサンプ
リング取出口２．３．４より定期的に少量のサンプルを
セリ出し、濃度分析を行い、沈降分離の状況を調べた。

５は石炭・水スラリーである。なお数値の単位はｍｓで
ある。

試験結果を第４表の一部（安定化剤の添加率の０の部分
）に示す、なお静置槽試験の結果、上層と下層から取り
出したスラリーサンプルの濃度分析値の差が２重量％以
内である期間を安定肋間とした。

（以下余白） 第　　１　　表 （注１）　エトキシポリエチレングリコール・ポリプロ
ピレングリコールモノメタクリ レート（平均１分子あたり、１５個の エチレンオキシド単位と５個のプロピ レンオキシド単位を含むもの） （注２）　エトキシポリエチレングリコール・ポリプロ
ピレングリコールモノメタクリ レート（平均１分子あたり、２０個の エチレンオキシド単位と１０個のプロ ピレンオキシド単位を含むもの） （注３）　　２−スルホエチルメタクリレートのナトリ
ウム塩と２−スルホエチルメタク リレートのカルシウム塩との１：ｌ　（モル比）混合物 （注４）　比較例として用いた分散剤 実施例１ 比較例１の方法と同様にして製造したスラリー（同様に
分散剤を添加したもの）を攪拌槽に入れ、これに第３表
に示す各種安定化剤を対石炭当り０．００５、ｍｉ％、
０．０１重量％、０．０２重量％、０．０５重量％、０
．１重量％、０．３重量％添加混合し、安定化処理した
スラリーを図面に示す静置槽ｌに投入し、沈降分離の状
況を調べた。試験結果を第４表に示す。

第３表 （以下余白） 第　　　４　　　表 実施例２ 第５表に示す性状の石炭を予め３ｍ−以下９０％の粒度
に粗粉砕した後、対石炭当り０．５重量％のメタクリレ
ート系アニオン性分散剤（第２表１Ｄ−１）とともに湿
式ミルに供給し、粉砕混合して６７重重景スラリーを製
造した。さらにこのスラリーにパリゴルスカイトを対石
炭当り０．２重量％添加混合した後、物性測定ならびに
図面に示す静置槽１による安定性の評価を行った。結果
を第６表に示す 第５表 実施例３ 対石炭当り０．５重量％のメタクリレート系アニオン性
分散剤（第２表１ｔＤ−２）を用いて、実施例２と同様
にして６７重量％のスラリーを製造した。その結果を第
６表に示す。

実施例４ 対石炭当り０．５重量％のメタクリレート系アニオン性
分散剤（第２表１Ｄ−３）を用いて、実施例２と同様に
して６７重量％のスラリーを製造した。その結果を第６
表に示す。

比較例２ 第５表に示す性状の石炭を予め３ｆｌ以下９０％の粒度
に粗粉砕した後、対石炭当り０．８重量％のりゲニンス
ルホン酸ナトリウム水溶液を用いて６６重重景スラリー
を製造し、さらにパリゴルスカイトを対石炭当り０．２
重量％添加混合した後、物性測定ならびに図面に示す静
置槽１による安定性の評価を行った。結果を第６表に示
す。

（以下余白） 第６表 実施例５ 第７表に示す性状の石炭を予め２１■以下９０％の粒度
に粗粉砕した後、スラリー濃度４５重量％となるよう水
とともに湿式ボールミルに供給し、粒度が２００ｍｅｓ
ｈ以下８４％となるように粉砕し、さらに２００μｍ以
上の粒子を振動ふるいで除去した。次にこのスラリーを
ベルトフィルターにより脱水し全水分を２５％とした後
、これに対石炭当り０．５重量％のメタクリレート系ア
ニオン性分散剤（第２表１ｔＤ−３）と対石炭当り０．
０２重量％のキサンタンガムならびにスラリー濃度が６
７重量％となる量の水を添加しなから混練機で混合し、
高濃度スラリーを製造した。

製品スラリーの物性測定結果ならびに図面に示す静置槽
１により安定性の評価を行った結果を第８表に示す。

第７表 比較例３ 第７表に示す性状の石炭を予め２１以下９０％の粒度に
粗粉砕した後、スラ’Ｊ−？Ｆａ度４５重量％となるよ
う水とともに湿式ボールミルに供給し、粒度が２００ｍ
ｅｓｈ以下８３％となるように粉砕し、さらに２００μ
ｍ以上の粒子を振動ふるいで除去した。次にこのスラリ
ーをベルトフィルターにより脱水し全水分を２５％とし
た後、これに対石炭当り０．５重量％のりゲニンスルホ
ン酸ナトリウム（第２表１１１ＩＩＤ−４）と対石炭当
り０．０２重量％のキサンタンガムならびにスラリー濃
度が６５重量％となる量の水を添加しなから混練機で混
合し高濃度スラリーを製造した。

製品スラリーの物性測定結果ならびに図面に示す静置槽
１により安定性の評価を行った結果を第８表に示す。

第８表 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、安定化剤の添加
量を少なくすることができ、しかも炭素質固体の種類が
違っても、長期間安定した効果を得ることができ、コス
トの低減を図ることができるという優れた効果が奏せら
れる。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例および比較例で用いた静置槽の説明図であ
る。 １・−静置槽　２．３．４−サンプリング取出口５−・
石炭・水スラリー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　つぎの（ａ）〜（ｄ）の４成分、すなわち、（ａ）
   石炭、オイルコークス、石油系ピッチなどの炭素質固体
   粉末、 （ｂ）一般式 ＣＨ＿２＝Ｃ（ＣＨ＿３）ＣＯＯ−（ＸＯ）−ｎＹ（た
   だし、式中Ｘは炭素数２〜４のアル キレン基、ｎは平均で１〜１００の数であ り、Ｙは水素、炭素数１〜５のアルキル 基、フェニル基または炭素数１〜９のア ルキル基を１〜３個置換基として持つア ルキルフェニル基を示す。） で表わされるポリアルキレングリコールモノメタクリレ
   ート系単量体（ I ）と、 一般式 ＣＨ＿２＝Ｃ（ＣＨ＿３）ＣＯＯＺＳＯ＿３Ｍ（ただし
   、式中Ｚは炭素数１〜４のアル キレン基、Ｍは水素、アルカリ金属、ア ルカリ土類金属、アンモニウム基または アミン塩基を示す。） で表わされるスルホアルキルメタクリレート系単量体（
   II）とを必須成分とし、該単量体（ I ）と該単量体（
   II）とのモル比が１：５から１：５００の範囲にあり、
   かつ該単量体（ I ）と該単量体（II）の合計が全単量
   体中５０モル％以上である原料単量体より得られる水溶
   性共重合体からなる分散剤、 （ｃ）粘土鉱物または多糖類からなる群から選ばれる安
   定化剤の１種または２種以上、 （ｄ）水、 を主成分とすることを特徴とする炭素質固体・水スラリ
   ー組成物。