NO840051L

NO840051L - Vandig oppslemming av et fast brensel og fremgangsmaate og middel for fremstilling derav

Info

Publication number: NO840051L
Application number: NO840051A
Authority: NO
Inventors: Mait Mihkel Mathiesen; Lars Ingemar Gillberg; Karl Martin Edvin Hellsten; Gunvor Birgit Tora Karlsson
Original assignee: Carbogel Ab; Berol Kemi Ab
Priority date: 1982-05-07
Filing date: 1984-01-06
Publication date: 1984-01-06
Also published as: DK4684D0; AU1515183A; WO1983004046A1; DE3368678D1; IT8320982A1; FI76589B; CA1199176A; DK4684A; DE3366402D1; FI840041A; ZA833257B; DK160434C; IL68608A0; DE3365101D1; AU557408B2; JPS59500970A; DK160434B; FI76590B; DK158792C; EP0108105B1

Abstract

Det er beskrevet en vandig oppslemming av et fast brensel og en fremgangsmåte og et middel for fremstilling av denne oppslemming. Den vandige oppslemming omfatter en høykonsentrert oppslemming av et pulverisert, karbonholdig materiale som har en partikkelstørrelse på høyst 0,5 mm, og 0,02-2 vekt-% av minst to overflateaktive additiver. Oppslemmingens faststoffinnhold er 65-90 vekt-%, fortrinnsvis 70-80 vekt-%. Oppslemmingen er kjennetegnet ved at de overflateaktive additivene innbefatter som en største del, et vannoppløselig ikke-ionisk overflateaktivt middel som er et alkylenoksydaddukt med en hydrofob del og en hydrofil del, idet den hydrofile delen består av minst en polyalkylenoksydkjede med en lengde på minst 40, fortrinnsvis 50-150 etylenoksydenheter; og, som en mindre del, et ionisk overflateaktivt middel.Det ioniske overflateaktive midlet har fortrinnsvis den generelle formel:. hvor Rj^ og Rer hydrogen eller en alkylgruppe med 1-22 karbonatomer, forutsatt at summen. av antallet av karbonatomer i R^ oger minst 6, og Zbetegner gruppen -OH, -CHShrRXeller -CH^R-jR^Rj-X , hvor R, Rog Rer alkyl- og/eller hydroksyalkylgrupper med 1-4 karbon-; atomer og X er et anion, og n er 40-200. '

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en vandig oppslemming

av et fast brensel i form av et pulverisert karbonholdig materiale av et ikke-ionisk og et ionisk overflateaktivt additiv. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte og et middel for fremstilling av en slik vandig oppslemming.

Med den her benyttede betegnelse "fast brensel" menes forskjellige typer av karbonholdige materialer, slik som bitu-minøst, antrasittisk, sub-bituminøst og lignittisk kull, trekull, petroleumkoks eller andre faste raffineri-biproduk-ter, eller blandinger derav.

Nå tids varmeproduksjon er stort sett basert på forbrenning

av flytende eller gassformige brensler, og eksisterende anlegg for dette er tilpasset til transport, lagring og forbrenning av brensel i disse fysikalske former. Overgang til stykkull ville innebære omfattende ombygninger og ny-investeringer, og det er derfor naturlig at en stor interesse har blitt vist forskjellige prosesser for omdannelse av kull til flytende eller gassformige brenselprodukter.

I tilegg til en kjemisk omdannelse, av kull til metanol

eller hydrokarboner, har det også vært foreslått å fremstille en oppslemming av kullpulver i forskjellige væsker, slik som metanol, olje, blandinger av vann og olje, eller vann alene. Av disse alternativer gir en oppslemming av kull og vann langt større praktiske og økonomiske fordeler enn de andre, hovedsakelig på grunn av at denne oppslemming har et høyt flammepunkt og at råmaterialomkostningene for det flytende bærermediet vil bli lave.

Det er mange krav som stilles til en kull/vann-oppslemming, men det viktigste krav er at oppslemmingen har et høyt karboninnhold og er homogen også etter en tids lagring. Videre, det er viktig at oppslemmingens viskositet er lav

for å lette pumping og findeling av oppslemmingen i forbren-ningskammeret. Oppslemmingen må også ha en lav følsom overfor pH-variasjoner samt en lav korroderbarhet overfor tanker, rørledninger, pumper og dyser.

Det er allerede kjent å fremstille oppslemminger av pulveriserte faste brensler og å stabilisere disse oppslemminger i større eller mindre grad ved hjelp av forskjellige additiver. Et eksempel på tidligere kjent teknikk er US patent nr. 4.217.109 som beskriver en kull/vann-oppslemming inneholdende et dispergeringsmiddel som ved selektiv adsorpsjon bevirker at kullpartikler og partikler av annet materiale blir ladet forskjellig hvorved rensing av kullet og også stabilisering av suspensjonen lettes. Dispergeringsmidlet ifølge US patentet velges blant polyelektrolytter eller polyfosfater.

Videre er det allerede kjent fra den publiserte PCT-søknad PCT/US80/01419 å fremstille en høykonsentrert oppslemming

av kull i vann ved regulering av kullets partikkelstørrelses-fordeling på en spesiell måte og å tilsette overflateaktive kjemikalier som gir kullpartiklene en spesiell overflate-ladning. De benyttede overflateaktive kjemikaliene er kommersielt tilgjengelige dispergeringsmidler.Egenskapene til oppslemmingen er sterkt avhengig av en kombinasjon av en nøyaktig partikkelstørrelsesfordeling og overflate-ladningen til enkeltpartiklene, som oppnås ved tilsetning av nøyaktige mengder dispergeringsmiddel. I praksis er det imidlertid meget vanskelig i kommersiell målestokk og på reproduserbar måte å oppnå den nødvendige nøyaktige partikkelstørrelsesfordeling, eller å bibeholde oppslemmingens egenskaper ved en økende ionisk forurensning av oppslemmingen på grunn av f.eks. korrosjon av apparaturen eller utluting av kullet.

I tillegg er det allerede kjent fra fransk patent nr. 1.308.112 å bevirke en viskositetsreduksjon hos lavkonsentrerte kull-suspensjoner ved bruk av et alkylenoksydaddukt hvori den hydrofile del fortrinnsvis består av 5-35 etylenoksydenheter.

Britisk patent nr. 1.429.934 angår en fremgangsmåte for dispergering av et partikkelformig materiale i en væske ved bruk av en blokk-kopolymer som er bygget opp av blokker som er oppløselige henholdsvis uoppløselige i væsken. Poly(t-butylstyren) er nevnte som et eksempel på en oppløselig blokk. Det partikkelformige materialet er meget finkornet og har fortrinnsvis en partikkelstørrelse fra 50 Å til 10 |im. Et eksempel på et partikkelformig materiale er kjønrøk. ,

US patent nr. 4.358.293, publisert 9. november 1982 og

den tilsvarende EPC-søknad 82300448.6, publikasjon nr.

0 057 576, publisert 11. august 1982, beskriver vandige kulldispersjoner hvori ikke-ioniske overflateaktive midler med minst 100 gjentagende etylenoksydenheter, er benyttet som dispergeringsmidler.

Foreliggende oppfinnelse har som et formål å forbedre viskositeten og stabiliteten til høykonsentrerte vandige oppslemminger av pulveriserte karbonholdige, faste brensler.

Med høykonsentrerte vandige oppslemminger menes her vandige oppslemminger som har et faststoffinnhold på 65-90 vekt-%, fortrinnsvis 70-80 vekt-%.

For å realisere dette formål, er det i den vandige oppslemming inkorporert overflateaktive additiver i konsentrasjoner på 0,02-2,0 vekt-% av den totale oppslemming, idet en større del av nevnte overflateaktive additiver omfatter et ikke-ionisk middel som er et alkylenoksydaddukt med en hydrofob del og en hydrofil del, hvor den hydrofile delen inneholder minst en polyalkylenoksydkjede som har en lengde på 40-

200, fortrinnsvis 50-150 alkylenoksydenheter, og idet en mindre del av nevnte overflateaktive additiver omfatter et ionisk middel.

Det ikke-ioniske middel er fortrinnsvis en forbindelse

med formelen:

hvor R betegner en alifatisk gruppe eller acylgruppe omfattende 10-24 karbonatomer eller en substituert arylgruppe omfattende 12-54 karbonatomer; og n er minst 40, men mindre enn 100, eller n er 40-200, hvor i siste tilfellet forholdet for etylenoksyenheter til antallet av karbonatomer i gruppen R er 3,5-6,0 når R er en alifatisk gruppe eller acylgruppe og 3,0-5,5 når R er en substituert arylgruppe.

Med betegnelsen "overflateaktiv" menes her at en 0,1% opp-løsning av alkylenoksydadduktet i vann med en temperatur på 20°C har en overflatespenning under 50 dyn/cm, målt ifølge Du Noiiy-ringmetoden.Alkylenoksydaddukter med en overflatespenning på 40-49 dyn/cm er spesielt egnet.

Som omtalt ovenfor er størstedelen av det overflateaktive middel ikke-ionisk, dvs. det inneholder ikke noen ladninger. I tillegg til det ikke-ioniske middel er det tilstede et ionisk middel hvis hydrofobe del, gjennom elektrostatisk tiltrekning, utviser sterkere adsorpsjon overfor brenselpartiklene. Avhengig av om overflaten til det karbonholdige brensel utviser negative eller positive ladninger, oppnås slik sterkere adsorpsjon gjennom elektrostatisk tiltrekning ved å gjøre det overflateaktive middel, ved dets hydrofobe del, kationisk eller anionisk. Ved å inkludere et ionisk middel fremmes adsorpsjonen til det ikke-ioniske overflateaktive middel. Dette tillater en reduksjon av den totale nødvendige mengde overflateaktive additiver sammenlignet med det tilfellet hvor bare ikke-ioniske overflateaktive additiver benyttes. Den forøkede effektivitet oppnådd ved kombinasjonen av overflateaktive midler kan alternativt utnyttes for å redusere vanninnhold eller forbedre stabiliteten til den vandige oppslemming.Valget av ionisk middel og de relative mengder derav som skal benyttes, foretas i overensstemmelse med overflateegenskapene til de faste brenselpartiklene. Dersom overflaten utviser overveiende negative ladninger velges et kationisk overflateaktivt middel og i det motsatte tilfellet velges et anionisk over flateaktivt middel. Mengden av ionisk overflateaktivt middel som benyttes i forhold til mengden av ikke-ionisk overflateaktivt middel er avhengig av graden av partikkel-overflateladning. Vanligvis tilsettes det ioniske middel i en mengde på 0,1-33, fortrinnsvis 0,5-25 og mer foretrukket 2-8% av den totale mengde av overflateaktive additiver.

Kombinasjonen av et slikt ikke-ionisk overflateaktivt middel og et ionisk overflateaktivt middel gjør det mulig å oppnå

en sterisk stabilisering av den høykonsentrerte brenseloppslemming ved at den hydrofobe delen til det ikke-ioniske overflateaktive middel adsorberes til brenselpartiklenes overflater, mens den hydrofile delen, polyalkylenoksydkjeden, til alkylenoksydadduktet binder et vannlag til brenselpartiklenes overflate. Dersom overflaten av hver partikkel dekkes med adsorbert alkylenoksydaddukt, vil hver brenselpartikkel i den vandige oppslemming være omgitt av et slikt bundet vannlag eller -hylster. Dette vannlag rundt hver brenselpartikkel reduserer den vandige oppslemmings indre friksjon slik at partiklene kan utøve en glidende bevegelse forbi hverandre som forblir upåvirket av tiltrekningskreftene mellom partiklene. Tilstedeværelsen av mindre mengder av et ionisk overflateaktivt middel fremmer adsorpsjonen av det ikke-ioniske overflateaktive middel og fremmer videre den steriske stabilitet.

De karakteristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår fra kravene.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen fremstilles således en vandig oppslemming av et fast brensel i form av et pulverisert karbonholdig materiale og 0,02-2 vekt-% overflateaktive additiver, idet faststoffinnholdet i oppslemmingen er 65-

90 vekt-%, og den vandige oppslemming er kjennetegnet ved at nevnte additiver omfatter, som en største del, (1) et vannoppløselig, ikke-ionisk overflateaktivt middel som er et alkylenoksydaddukt med en hydrofob del og en hydrofil del, hvor den hydrofile delen har minst en polyalkylenoksyd-kjerde med en lengde på 40-200 alkylenoksydenheter, og som en mindre del, (2) et ionisk overflateaktivt middel. Ifølge et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av en vandig oppslemming av et fast brensel i form av et pulverisert, karbonholdig materiale og 0,02-2 vekt-% overflateaktive additiver, idet faststoffinnholdet i oppslemmingen er 65-90 vekt-%, og fremgangsmåten er kjennetegnet ved følgende trinn: a) våtmaling av et karbonholdig utgangsmateriale sammen med vann ved et faststoffinnhold på 20-50 vekt-% i minst et maletrinn; b) separering, om nødvendig, uorganisk materiale i det karbonholdige utgangsmaterialet fra det karbonholdige materialet i utgangsmaterialet; c) avvanning av det karbonholdige materialet til et faststoffinnhold som er vesentlig lik faststoffinnholdet

i den sluttelige oppslemming;

d) tilsetning til og fordeling i det avvannede karbonholdige materialet av nevnte additiver omfattende, som en

største bestanddel, (1) et vannoppløselig, ikke-ionisk overflateaktivt middel som er et alkylenoksydaddukt med en hydrofob del og en hydrofil del, hvor den hydrofile delen har minst en polyalkylenoksydkjede med en lengde på 40-200 alkylenoksydenheter og, som en minste bestanddel, (2) et ionisk overflateaktivt middel.

Ifølge et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse

er det tilveiebragt et middel for fremstilling av en vandig oppslemming av et fast brensel i form av et pulverisert karbonholdig materiale og 0,02-2 vekt-% vannoppløselige, overflateaktive additiver, idet oppslemmingens faststoffinnhold er 65-90 vekt-%, kjennetegnet ved at nevnte middel omfatter et ionisk overflateaktivt middel med den generelle formel:

hvor R^og R ? er hydrogen eller en alkylgruppe med 1-22 karbonatomer, forutsatt at summen av antallet av karbonatomer i R^ ogR2er minst 6, og Z, betegner gruppen -S03H, -CH2NHR3R4X~ eller -Cf^NR^R^", hvor R3 , R4og R,- er alkyl- og/eller hydroksyalkylgrupper med 1-4 karbonatomer og X er et anion, og n er 40-200.

Det skal fremheves at foreliggende oppfinnelse, som tidligere nevnt, angår konsentrerte vandige oppslemminger,

dvs. oppslemminger med et faststoffinnhold på minst 65-

90 vekt-%, fortrinnsvis 70-80 vekt-%. Dette betyr at vannet kun utgjør en mindre del av oppslemmingen og er tilstede i et innhold under 35 vekt-%, fortrinnsvis 20-30 vekt-%. Oppfinnerne har oppdaget at mange av egenskapene og de påståtte fordelene oppnådd ved tidligere teknikk angår relativt lavkonsentrerte oppslemminger med et vanninnhold på minst ca. 40 vekt-%, og at det ikke er mulig å øke faststoffinnholdet til over 65 vekt-% og samtidig bibeholde tilstrekkelig pumpbarhet og stabilitet for oppslemmingen .

Det er nå imidlertid overraskende funnet at disse problemer kan elimineres ved tilsetning av en kombinasjon av et ikke-ionisk, vannoppløselig overflateaktivt middel som er et alkylenoksydaddukt med en hydrofob del og en hydrofil del, idet den hydrofile delen har minst en polyalkylenoksydkjede med en lengde på minst 40 alkylenoksydenheter, dvs. den hydrofile del har minst en hydrofil kjede som har en gitt minimum-lengde; og et ionisk overflateaktivt middel. Det er funent at denne minimumlengde av den hydrofile kjeden er en absolutt nødvendig betingelse for oppnåelse av en stabil og lavviskøs, dvs. pumpbar oppslemming ved et fast-stoff innhold på over 65 vekt-%. Det er faktisk ingen øvre grense for lengden av den hydrofile kjeden, men av praktiske og økonomiske grunner er det i sammenheng med foreliggende oppfinnelse foretrukket å begrense kjede-lengden til høyst 200 alkylenoksydenheter. De beste resultatene med foreliggende oppfinnelse har blitt oppnådd med alkylenoksydaddukter inneholdende 50-150 alkylenoksydenheter i den hydrofile kjeden. Videre er det spesielt foretrukket at alkylenoksydenhetene i den hydrofile kjeden består av etylenoksydenheter.

Oppslemmingens stabilitet, dvs. dens motstandsdyktighet overfor separering av vannet fra de faste stoffene under lagring og transport av oppslemmingen, innbefattende vibrasjon av oppslemmingen og oppslemmingens reologiske egenskaper, når et optimum i det foretrukne området for alkylenoksydenheter i den hydrofile kjeden. Således, dersom den hydrofile kjeden er for kort (antallet av alkylenoksydenheter er under 40), vil separering og sedimentering forekomme dersom oppslemmingen har blitt utsatt for vibrasjon i noen dager. Det er også funnet at oppslemmingens reologi for-ringes etter hvert som lengden av den hydrofile kjeden økes over 200 eller endog 150 alkylenoksyenheter.

I tillegg til den hydrofile del som beskrevet ovenfor, omfatter også det ikke-ioniske overflateaktive middel ifølge oppfinnelsen en hydrofob del som er tilpasset for adsorpsjon på overflaten av det pulveriserte karbonholdige materialet.

Det ikke-ioniske overflateaktive middel kan oppnås ved tilsetning av alkylenoksyd med 2-4 karbonatomer på en slik måte til en organisk forbindelse som er bygget opp av hydrogen og karbon og, eventuelt, oksygen eller svovel,

og med 1-20 hydrogener som er reaktive med etylenoksyd,

propylenoksyd eller butylenoksyd, at det oppnås et ikke-ionisk overflateaktivt middel med en alkylenoksydkjede som har minst 40 alkylenoksydenheter. Forbindelser av denne type kan uttrykkes med den generelle formel:

hvor R er en rest av den organiske forbindelsen, Y er oksygen eller svovel, A er en alkylenoksydgruppe med 2-4 karbonatomer, n er et helt tall på 40-200, fortrinns-

vis 50-150, og m er et helt tall på 1-20, hvor minst 40 gjentagende alkylenoksydenheter, f.eks. etylenoksydenheter, danner en kjede.

Dersom R er avledet fra en lavmolekylær forbindelse eller

fra en forbindelse med utilstrekkelig hydrofob karakter,

vil det være nødvendig å tilsette propylenoksyd og/eller butylenoksyd for dannelse av en blokk, for derved å oppnå

en tilstrekkelig stor hydrofob rest for å gi tilstrekkelig overflateaktivitet til sluttforbindelsen.

En annen mulighet er å modifisere forbindelse I ved inn-føring av en hydrofob gruppe, og i dette tilfellet bør det imidlertid observeres at den nye sluttforbindelsen må inneholde minst en polyalkylenglykolkjede bygget opp av minst 4 0 etylenoksydgrupper.

Den organiske forbindelsen til hvilken alkylenoksyd tilsettes, kan være en mono- eller polyfunksjonell hydroksyl- og/eller karboksylforbindelse inneholdende 1-40 karbonatomer, eller en oligomer eller polymer forbindelse med flere hydroksyl-og/eller karboksylgrupper. Eksempler på egnede monofunk-sjonelle hydroksyl- og karboksylforbindelser er metanol, etanol, propanol, butanol, heksanol, cykloheksanol, eddik-syre, propionsyre, butansyre, heksansyre og 2-etylheksan-syre. Eksempler på polyfunksjonelle hydroksyl- og karboksylforbindelser er glyserol, trimetylolpropan, butylenglykol, butantriol, heksantriol, pentaerytritol, sorbitol, sorbitan, sakkarider slik som sakkarose, glukose, arabinose, fruktose, mannose, dekstrose, laktose og maltose, ravsyre, glutarsyre, adipinsyre, sebasinsyre, ftalsyre, isoftalsyre, dodekan-dikarboksylsyre og resorcinol.

Spesielt foretrukne ikke-ioniske alkylenoksydaddukter basert på polyfunksjonelle forbindelser er de såkalte blokk-kopoly-merene som er bygget opp av blokker bestående av etylenoksyd, propylenoksyd og, eventuelt, butylenoksyd. Molekylvekten til propylenoksyd- alternativt butylenoksyddelen eller -delene bør fortrinnsvis ligge i området 1500-4000, mens polyetylenoksyddelen eller -delene fortrinnsvis bør ha en molekylvekt på 2000-10000.

Andre eksempler på forbindelser som omfattes av formel

I er alkoksylerte svovelforbindelser med den generelle formel:

hvor R 3 representerer en hydrokarbongruppe med 1-24 karbonatomer eller, fortrinnsvis, gruppen (A) H, hver A representerer en alkylenoksydgruppe med 2-4 karbonatomer, og n = minst 40, fortrinnsvis 50-200.

I det tilfellet at den organiske forbindelsen er en karboksyl-syre med 10-24 karbonatomer eller en aromatisk hydroksyl-forbindelse med 12-54 karbonatomer, er de hydrofobe gruppene tilstrekkelig store til å gi forbindelsen en tilstrekkelig overflateaktivitet, og av denne grunn er det ikke nødvendig med en økning av den hydrofobe delen ved tilsetning av propylenoksyd og/eller butylenoksyd. Disse forbindelser kan illustreres ved den generelle formel:

hvor R representerer en alifatisk gruppe eller acylgruppe

med 10-24, fortrinnsvis 14-24 karbonatomer eller en substituert arylgruppe med totalt 12-54, fortrinnsvis 14-42 karbonatomer og n er 40-200. Spesielt foretrukket er slike forbindelser hvor n er minst 40, men mindre enn 100, eller hvor n er 40-200, hvor i det siste tilfellet forholdet for etylenoksyenheter til antallet av karbonatomer i gruppen R er 3,5-6,0 når R er en alifatisk gruppe eller acylgruppe og 3,0-5,5 når R er en substituert arylgruppe.

Eksempler på egnede organiske forbindelser av denne type

er decylalkohol, laurylalkohol, myristylalkohol, cetyl-alkohol, stearylalkohol, eikosylalkohol, oleylalkohol, cyklododekanol, cykloheksandekanol, oktylfenol, nonylfenol, dodecylfenol, heksadecylfenol, dibutylfenol, dioktylfenyl, dinonylfenol, didodecylfenol, diheksadecylfenol, trinonyl-fenol, kaprinsyre, laurinsyre, myristinsyre, palmitinsyre, stearinsyre, oleinsyre, linolsyre og arachidinsyre.

For ytterligere å illustrere det spesielle overflateaktive middel ifølge oppfinnelsen, gis følgende eksempler på egnede forbindelser.

hvor R^betegner en alkylgruppe, R^betegner en alkylgruppe eller hydrogen og n er enten minst 40, men mindre enn 100, hensiktsmessig minst 50, men mindre enn 100, og fortrinnsvis 50-90, eller n er 40-200, fortrinnsvis 50-150, hvor

i det siste tilfellet forholdet for etylenoksyenheter til antallet av karbonatomer i den substituerte fenylgruppen er 3,0-5,5. Disubstituert forbindelse er spesielt foretrukket og spesielt de hvoriR^og R2er nonylgrupper.

Ytterligere eksempler på alkylenoksydaddukter som kan benyttes med foreliggende oppfinnelse er polyalkylfenol-polymetylen- eller polyalkylnaftalenpolymetylenforbindelser hvori noen eller alle OH-grupper er alkoksylerte med 40-200 alkylenoksydgrupper, fortrinnsvis etylenoksydgrupper. Når alle OH-gruppene har blitt alkoksylert, viser polyalkylfenolpolymetylenforbindelsene den generelle formel IV:

hvor R = alkylgruppe med 1-2 0 karbonatomer

n = 40-200

m = 1-20

Det ioniske overflateaktive middel kan i prinsippet fritt velges fra kjente ioniske overflateaktive forbindelser. Noen av de mest passende typer av anioniske forbindelser som generelt er tilgjengelig er de med følgende formler: hvor R betegner en hydrofob gruppe med 8-22 karbonatomer og n er tallet 1 eller 2; eller et salt derav med et alkalimetall, et jordalkalimetall, en ammonium- eller en organisk ammoniumforbindelse. Blant de anioniske overflateaktive midlene kan spesielt alkylarylsulfonater med følgende formel nevnes: hvor R^, R2og R^uavhengig av hverandre betegner en alkylgruppe med 1-18 karbonatomer eller hydrogen, forutsatt at det totale antall karbonatomer i alkylgruppene er 6-22; eller et salt derav med et alkalimetall, et jordalkalimetall, en ammonium- eller en aminforbindelse.

Andre egnede anioniske overflateaktive midler er alifatiske, f.eks. alkyl, sulfater og fosfater som kan illustreres ved den generelle formel:

hvor R er en rett eller forgrenet, mettet eller umettet alifatisk gruppe med 10-22 karbonatomer og n er tallet 1 eller 2; eller et salt derav med et alkalimetall, et jordalkalimetall, en ammonium- eller en aminforbindelse. Som spesifikke eksempler på alkylsulfater kan nevnes laurylsulfat, myristylsulfat, stearylsulfat og oleyl-sulfat.

Ytterligere anioniske overflateaktive forbindelser er enten sulfater og eterfosfater med de generelle formler:

hvor R er en rett eller forgrenet, mettet eller umettet

alifatisk gruppe med 8-22 karbonatomer, en monoalkyl-, dialkyl- eller trialkyl-substituert fenylgruppe inneholdende totalt 6-27 karbonatomer i alkylgruppene, eller en alkyl-cykloalkylgruppe inneholden totalt 8-22 karbonatomer, (OC H_ ) er en alkylenglykolkjede hvor n betegner

n 2 n p

tallene 2, 3 og/eller 4, p er et helt tall 1-10, R 1 betegner hydrogen eller hvilken som helst av de ovenfor defi-nerte grupper R eller R(0C n H. ) p; eller et salt derav

^ ^ n 2n p

med et alkalimetall, jordalkalimetall, en ammonium- eller en aminforbindelse.

Egnede kationiske overflateaktive midler er de som utviser minst en lang hydrofob kjede festet til den tertiære eller kvartære nitrogengruppen. De må være oppløselige eller dispergerbare i vann.

Eksempler på slike kationiske overflateaktive midler er kvartære ammoniumforbindelser inneholdende en eller to hydrofobe grupper med 8-22 karbonatomer ifølge den generelle formel:

hvorR^betegner en rett elelr forgrenet, mettet eller umettet alifatisk gruppe inneholdende 8-22 karbonatomer eller en usubstituert eller substituert fenylalkylgruppe inneholdende totalt 7-22 karbonatomer i fenylalkylgruppen, eller en alkyl-cykloalkylgruppe inneholdende totalt 8-22 karbonatomer, R^og R^betegner uavhengig av hverandre en metyl-, etyl- eller hydroksyetylgruppe og R^ betegner en R^- eller R^-gruppe. A er et anion.

Andre egnede kationiske midler er tertiære ammoniumfor bindelser med den generelle formel:

hvor R^, R^og R^har samme betydning som i den ovenfor angitte formel angående kvartære ammoniumforbindelser.

Spesielt egnede ioniske overflateaktive midler er de som inneholder en ionisk gruppe ved den hydrofobe delen av forbindelsen, dvs. umiddelbart tilstøtende til eller inkorporert i, den hydrofobe del av forbindelsen, og en fri til-knyttet ikke-ionisk alkylenoksydkjede. Slike ioniske forbindelser hjelper til å fremme den steriske stabilitet siden de inneholder en vannoppløselig etylenoksydkjede.

Eksempler på andre spesielt egnede ioniske overflateaktive midler er beskrevet ved formelen: hvor R 1 og R 2 uavhengig av hverandre betegner en alifatisk gruppe inneholdende 1-24 karbonatomer, eller gruppen:

hvor B betegner en oksyalkylengruppe med 3-4 karbonatomer,

A betegner en oksyetylengruppe, m er et antall 0-50 og

n er et helt tall 2-150, fortrinnsvis 5-100, mest foretrukket 10-90; eller en kvartær forbindelse derav. Gruppene R 1 , R 2 og (B)m(A) H er justert i forhold til hverandre

slik at det oppnås et overflateaktivt middel.

Andre forbindelser av en nær beslektet type er de som repre-senteres ved følgende formel:

hvor R^er en alifatisk gruppe med 8-24 karbonatomer eller gruppen H(A) a (B)i, d, A er en oksyetylengruppe, B er en oksyalkylengruppe med 3-4 karbonatomer, a er minst 40, fortrinnsvis 50-150, b er et antall fra 10 til 25, n er et antall fra 2 til 6 og m er et antall fra 1 til 3. Eksempler på slike forbindelser er reaksjonsprodukter fra alkylendiaminer, dialkylentriaminer eller trialkylentetra-aminer til hvilke propylenoksyd og/eller butylenoksyd og etylenoksyd er addert slik at det nås en molekylvekt på

ca. 14000-2000 og et etylenoksydinnhold på ca. 70-80 vekt-%.

Ytterligere egnede forbindelser er de med den generelle formel:

hvor R1og R2er hydrogen eller en alkylgruppe med 1-22 karbonatomer, forutsatt at summen av antallet av karbonatomer i R1 og R2er minst 6, og Z, betegner gruppen -S03H, -CH2NHR3R4X" eller -Cf^NR^R^", hvor R , R4ogR5er alkyl- og/eller hydroksyalkylgrupper med 1-4 karbonatomer og X er et anion, og n er 40-200, fortrinnsvis 50-150 og mest foretrukket 60-90; eller et salt derav.

I disse sistnevnte forbindelser er R^ogR2vanligvis hydrogen eller en butyl-, oktyl-, nonyl- eller dodecyl-gruppe. Disse forbindelser viser i kombinasjon med ikke-ioniske overflateaktive etylenoksydaddukter, meget gun stige egenskaper og det er mulig å fremstille en vandig fast brenseloppslemming med denne kombinasjon som viser en meget høy faststoffkonsentrasjon, tilfredsstillende stabilitet og lav viskositet.

Forbindelser med formel IX kan fremstilles ved metoder

som er i og for seg kjente for fagmannen.

Når den ioniske bestanddel er en kationisk forbindelse,

er den mest foretrukne kombinasjon en som inneholder en tertiær eller kvartær nitrogenforbindelse.

Konsentrasjonen av de overflateaktive midlene i den vandige oppslemming ifølge oppfinnelsen beløper seg totalt til 0,02-2 vekt-% basert på den vandige oppslemming. Fortrinnsvis er konsentrasjonen av de overflateaktive forbindelsene ifølge oppfinnelsen 0,05-0,8 vekt-% av oppslemmingen.

I tillegg til de ovenfor nevnte spesifikke overflateaktive forbindelser ifølge oppfinnelsen kan oppslemmingen også innbefatte andre konvensjonelle additiver slik som anti-mikrobielle midler, anti-skummingsmidler, pH-modifiserende additiver og konvensjonelle stabilisatorer som øker effek-ten til de overflateaktive forbindelsene ifølge oppfinnelsen eller gir en ytterligere effekt.

Tilsetningen av konvensjonelle stabilisatorer er spesielt egnet når den hydrofile del av dispergeringsmidlet er relativt kort. Eksempler på konvensjonelle stabilisatorer er beskyttende kolloider, slik som xantangummi, cellulose-derivater slik som karboksymetylcellulose, etylhydroksy-etylcellulose, hydroksyetylcellulose, leirer slik som attapulgitt, sepiolitt, bentonitt, aluminiumhydroksyd, silisiumdioksydgel, cellulosesuspensjoner, kjønrøk, stivelse og stivelsesderivater.

Dersom ytterligere additiver skal anvendes i tillegg til

de spesifikke overflateaktive forbindelsene, er regelen at den konvensjonelle stabilisator bør tilsettes opptil en konsentrasjon på høyst 1 vekt-%, fortrinnsvis høyst 0,2 vekt-%, mens anti-skummingsmidlet bør tilsettes opptil en konsentrasjon på høyst 0,1 vekt-%, alt basert på vekten av oppslemmingen. Det pH-modifiserende additiv som fortrinnsvis er et alkalimetallhydroksyd, slik som natriumhydroksyd, tilsettes i en slik mengde at oppslemmingens pH-verdi bevirkes til å ligge på den alkaliske siden, f.eks. over pH 10, for derved å eliminere korrosjons-problemer i transport- og lagringsutstyret.

Videre, den vandige oppslemming ifølge oppfinnelsen inneholder som hovedkomponent et fast brensel i form av et pulverisert, karbonholdig mteriale. Som tidligere nevnt velges det karbonholdige materialet blant bituminøst kull, antrasittisk kull, sub-bituminøst kull, lignittisk kull, trekull og petroleumkoks. Dersom man ser bort fra fast-stoff innholdet som er betinget av additivene, kan innehol-det i oppslemmingen av pulverisert, karbonholdig materiale være lik faststoffinnholdet i oppslemmingen, dvs. det er 65-90 vekt-%, fortrinnsvis 70-80 vekt-%, basert på oppslemmingens totalvekt. Det pulveriserte karbonholdige materialet behøver ikke utsettes for noen behandling for å øke det hydrofobisitet.

Partikkelstørrelsen på det pulveriserte karbonholdige materialet spiller en viktig rolle hva angår stabiliteten til oppslemmingen ifølge foreliggende oppfinnelse. For å

komme frem til en optimal partikkelstørrelse må det tas flere hensyn. For det første må urene, faste brensler slik som kull, konsentreres for å eliminere uorganiske urenheter fra det organiske materialet. Partikkelstørrel-sen må tilpasses slik at den vil tillate tilfredsstillende frigjøring av urenhetene. For det annet bør brenseloppslem-minger fortrinnsvis har en partikkelstørrelse som ikke overskrider 100-200 \ im for å sikre fullstendig forbrenning av brenselpartiklene i flammen. Det er også ønskelig

å holde nede den fraksjon av partiklene som er større enn 100 |im for derved å minimalisere slitasje av brenneren og lignende utstyr for håndtering av oppslemmingen. For det tredje må partikkelstørrelsesfordelingen naturligvis være slik at den i størst mulig grad medfører et minimum vanninnhold, minimum viskositet og maksimum stabilitet for oppslemmingen.

På grunn av de gunstige egenskaper til den spesielle overflateaktive forbindelsen ifølge foreliggende oppfinnelse,

er det sistnevnte vilkår angående partikkelstørrelsesfor-delingen ikke så kritisk som tilfellet normalt er i høy-konsentrerte vandige oppslemminger av faste brensler, og oppfinnelsen tillater visse svingninger i partikkelstør-relsesf ordelingen som tilfellet normalt er under kommersielle produksjonsbetingelser, uten uheldig innvirkning på oppslemmingens viskositet eller stabilitet. Det er mer spesielt funnet at for foreliggende oppfinnelse bør partikkel-størrelsen ligge i området 0, 1-350 (im, fortrinnsvis 1-250 |im. For maksimale resultater bør imidlertid partik-kelstørrelsen ikke overskride ca. 200 um.

For noen anvendelser slik som brenning av brenseloppslemmingen i et virvelsjikt eller injeksjon av brenseloppslemmingen i masovner, er partikkelstørrelsen for det pulveriserte, karbonholdige materialet ikke spesielt kritisk,

og brenseloppslemmingen kan innbefatte relativt store partikler uten å bevirke noen vanskeligheter. Man bør imidlertid ikke overskride en partikkelstørrelse på ca. 0,5

mm på grunn av risikoen for partikkelsedimentering som kan oppstå dersom partiklene er for store.

Oppfinnelsen har ovenfor blitt beskrevet under henvisning til det trekk derav som angår en vandig oppslemming av et fast brensel.

Fremgangsmåten for fremstilling av en vandig oppslemming ifølge foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives i forbindelse med et fast brensel i form av bituminøst kull.

Den grunnleggende teknologi er den samme for andre faste brensler slik som sub-bituminøst, antrasittisk og lignittisk kull, trekull og petroleumkoks og andre faste raffineri-biprodukter osv., eller kombinasjoner derav, selv om disse brenseltyper ikke i hvert henseende behandles på samme måte. Visse faste brensler krever således ikke det rensings-trinn som er beskrevet og benyttet for kullet referert til nedenfor, mens noen brensler som har affinitet for vann (trekull, lignitt osv.) krever en overflatebehandling for å øke de hydrofobe egenskapene, og i noen tilfeller nødvendiggjør forskjellene i mekaniske egenskaper for forskjellige kulltyper et måleutstyr som er forskjellig fra det utstyr som er beskrevet nedenfor for bituminøst kull.

Et passende utgangsmateriale er bituminøst kull som har

blitt knust i en viss grad og underkastet primær konsentrasjon på konvensjonell måte, slik at innholdet av uorganisk stoff i kullet, eksklusive fuktighet, har blitt redusert til ca. 5-20 vekt-%. Det resulterende produkt reduseres deretter på konvensjonell måte til en partikkelstørrelse egnet for et første maletrinn som fortrinnsvis er en våt-malingsoperasjon i en kule- eller stangmølle.

Ved dette første maletrinn oppnås tre mål:

1. Maling til en maksimum partikkelstørrelse som gir en tilstrekkelig frigjøring av uorganiske urenheter i

kullet.

2. Maling til en maksimum partikkelstørrelse egnet for den tiltenkte bruk, dvs. en størrelse som kan brenne

ut fullstendig i reaksjonssonen, f.eks. en flamme.

3. Maling til en partikkelstørrelsesfordeling egnet for brenslets reologiske egenskaper.

Betingelsene som må oppfylles for å oppnå malene 1 og 2

gis dels av kullets mineralogi og dels av anvendelsesmetoden.

Som nevnt ovenfor bør en partikkelstørrelse på ca. 0,5

mm ikke overskrides, og normalt overskrider den ikke 350 (im. Vanligvis er det foretrukket at den maksimale partikkelstørrelse er ca. 100-200 um.

Med hensyn til partikkelstørrelsesfordelingen, er det et velkjent faktum at størrelsesfordelingen for et partikkel-aggregat kan optimaliseres for å minimalisere partikkel-aggregatets poreantall, dvs. det volum som ikke er opptatt av fast stoff. Foreliggende oppfinnelse settes absolutt intet krav til noen spesiell fordeling for oppnåelse av en sammensetning som har et lavt vanninnhold, lav viskositet og tilfredsstillende stabilitet.Undersøkelser av en rekke kulltyper viser at avhengig av både kulltypen og målemetoden, kan forskjellige sammensetninger av par-tikkelformer identifiseres i partikkelaggregatet etter maleoperasjonen. Dette betyr at det for hver kulltype og for hver maleoperasjon, dvs. den malekrets og de mølle-typer som er innbefattet deri, foreligger en gitt størrel-sesfordeling som gir et optimalt vanninnhold og viskositet og som kan fastlegges av en ekspert.

Dessuten kan partikkelgeometriene til sammensetningen på-virke reologien og stabiliteten. Således er det mulig å velge visse mølletyper for malekretsen for å tilveie-bringe en dominans av f.eks. ekviaksiale korn eller skive-og flaklignende korn, for derved å innvirke på sammenset-ningens sluttelige egenskaper på en måte som er gunstig for hver spesifikk anvendelse.

Det er imidlertid et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse at de stabiliserende og viskositetsreduserende kjemiske additiver for fremstilling av nyttige brensler med lave vanninnhold, ikke er kritisk avhengig av spesifikke størrelsesfordelinger. På den annen side er det ifølge kjente prinsipper gunstig å fremstille slike størrelses-fordelinger som gir et maksimum innhold av fast stoff i sammensetningen, og ytterligere fordeler kan oppnås ved å regulere partikkelformene.

Tendensen som forskjellige mølletyper har til å gi forskjellige partikkelgeometrier kan eksemplifiseres som følger:. - Hammermølle: Dominans av ekviaksiale partikler ved maling av bituminøst kull. - Våtmaling i stang- Dominans av uregelmessige spisse-mølle: og nålformede partikler ved maling av bituminøst kull. - Szego-mølle: Flate, flakformede partikler ved (fra General Com- maling av bituminøst kull.

minution, Inc.

Toronto, Canada)

Noen eksempler på egnede størrelsesfordelinger er følgende:

1. Bituminøst kull fra United Coal Companies, Virginia,

USA (Widow Kennedy Seam)

Følgende partikkelstørrelsesfordeling har resultert i ferdige sammensetninger inneholdende en fast fraksjon på opptil 83,5% (total fraksjon av fast stoff, vekt-% tørrstoff): 2. Bituminøst kull fra Cape Breton Development Co., Nova Scotia, Canada (Harbour Seam)

Følgende partikkelstørrelsesfordeling har resultert i ferdige sammensetninger inneholdende en faststoff-fraksjon på opptil 78% (vekt-% tørrstoff):

I det mest typiske tilfellet bruker det første maletrinnet våtmaling i en kulemølle og/eller stangmølle. Dette ute-lukker ikke bruken av andre konvensjonelle mølletyper som er kjent for fagmannen og kan velges avhengig av de karakteristiske maleegenskapene til hver kulltype. Malekretsen som omfatter en eller flere møller og klassifiseringsutstyr, er konstruert på en slik måte at betingelsene 1-3 som nevnt tidligere, oppfylles. For å oppnå en egnet størrelsesfor-deling må malekretsen være konstruert på en spesiell måte fordi det er bare i eksepsjonelle tilfeller at passasjen gjennom en mølle eller flere møller av samme type resulterer i en egnet fordeling. I de fleste tilfeller oppnås de beste resultater med en malekrets basert på en oppdeling i forskjellige fraksjoner, hvorved kullets naturlige tendens til å gi en spesifikk størrelsesfordeling kan motvirkes.

En av de vanskelighetene som møtes i disse maleoperasjoner ligger i at deres partikkelstørrelsesfordeling gir en konsentrasjon av partikler i det mellomliggende området slik at fordelingen vil bli for snever, hvilket betyr at volum-konsentrasjonen av fast stoff vil være utilstrekkelig.

Dette kan unngås ved å konstruere møllekretsen f.eks. på følgende måte.

Kull innføres sammen med vann i en kulemølle for våtmaling. Maleproduktet som er grovere enn sluttproduktet fra det første maletrinnet, føres til en sikt som tillater at materialet hvis partikkelstørrelse er under den ønskede maksimale størrelsen, passerer. Grovt materiale som ikke passerer gjennom sikten, føres til en annen kulemølle hvor størrelsesreduksjon bevirkes for å øke den fine fraksjonen i det sluttelige maleproduktet. En hydrosyklon anordnet etter kulemøilen separerer maleproduktet fra kulemøllen i en fin og en grov fraksjon, og det grovere materialet resirkuleres til kulemøllen. Den fine fraksjonen resirkuleres til sikten, hvorved det sluttelige maleproduktet oppnås og har en maksimal størrelse bestemt av sikten og som inneholder både grovere og finere partikler i det ønskede området.

Det ovenfor angitte eksempel er langt fra den eneste mulige løsning på en malekrets for det første maletrinnet og er kun ment for å vise hvordan et egnet maleprodukt kan oppnås ved bruk av konvensjonell maleteknologi. En fagmann som kjenner de ovenfor beskrevne prinsipper som gjelder for partikkelstørrelser og partikkelstørrelsesfordelinger, og kjenner egenskapene til den type kull som er til rådighet, kan utprøve og konstruere funksjonsdyktige møllekretser basert på kjente mølletyper.

Maleprodukter fra det første maletrinnet, som er suspendert

i en vandig fase, kan deretter om nødvendig føres til en separeringsprosess hvor uorganiske komponenter separeres fra vesentlig organiske faste brenselkomponenter.Sepa-reringsprosessen består i alminnelighet av skumfIotasjon i ett eller flere trinn, hvorved enten

i) organiske komponenter heves under anvendelse av deres naturlige floterbarhet eller, dersom dette skulle være utilstrekkelig, ved hjelp av en fIotasjonsreagens slik som kerosin eller brenselolje som fremmer floter-barheten. Samtidig kan pyritt passiveres ved tilsetning av f.eks. FeCl^, kalsiumioner eller andre additiver som reduserer pyrittens affinitet til luftbobler.

En rensing utført på denne måten er funnet å gi, avhengig av kulltypen, askeinnhold på 1-5% i kullkonsentra-ter; eller

ii) flotasjonen utføres omvendt slik at kullet passiveres

og uorganiske komponenter floteres av ved hjelp av hydrofobgjørende additiver som selektivt gjør uorganiske additiver hydrofobe.

Flotasjon kan også utføres i deltrinn mellom mellomliggende maletrinn for mellomprodukter for frigjøring av ytterligere uorganisk stoff og økning av renheten til sluttkonsentratet.

Foruten flotasjon kan renseprosessen også innbefatte andre fysikalske separeringsprosesser, slik som høyintensiv mag-netisk separering og andre kjente renseprosesser som kan benyttes for fine partikler i den våte fasen.

Flotasjon kan resultere i visse endringer i partikkelstør-relsesf ordelingen , sammenlignet med maleproduktet fra det første maletrinnet. Et annet maletrinn for en gitt del-strøm av konsentratpartikler må derfor utføres i visse tilfeller, primært for å kompensere for tapet av de fineste partiklene i partikkelaggregatet.

Valget av mølletype vil avhenge av nødvendigheten for maling av en gitt delmengde av materialet, vanligvis 5-25% av den totale mengden, til en gitt maksimumpartikkelstørrelse, og representerer ingen vanskeligheter for fagmannen som kjenner den ønskede sluttelige partikkelstørrelsesfordel-ing .

Konsentratet fra det første maletrinnet, eller fra det andre maletrinnet, dersom et slikt anvendes, har et fast-stoff innhold på ca. 20-50 vekt-%, vanligvis ca. 25 vekt-%. Konsentratet må derfor avvannes til et vanninnhold som fortrinnsvis er en eller to prosentenheter lavere enn vann-innholdet i den sluttelige sammensetning fordi additivene som benyttes fortrinnsvis tilsettes i form av vandige oppløsninger.

Avvanning utføres normalt i to trinn, dvs. fortykning fulgt av filtrering i enten et vakuumfilter eller en filter-presse. I noen tilfeller kan et flokkuleringsmiddel være tilstede i fortykkeren, forutsatt at det ikke samvir-ker med additivene for sammensetningen ifølge oppfinnelsen .

Når ekstremt lave vanninnhold er ønsket, f.eks. under 20 vekt-%, kan avvanning fullføres ved innblanding av et tørt, malt og tilstrekkelig rent kullprodukt.

Etter avvanning tilsettes det til den resulterende filterkaken ett eller flere additiver innbefattet i det minste den overflateaktive forbindelsen ifølge oppfinnelsen.

Som nevnt ovenfor tilføres additivet i form av en vandig oppløsning som innblandes i filterkaken. Blandeprosessen og -apparaturen er konstruert på en slik måte at blandingen vil bli så homogen som mulig og slik at partikkel-overflåtene dekkes så fullstendig som mulig av additivet.

Etter at avvanningen er foretatt og additivet er tilført, er sammensetningen pumpbar og pumpes til lagringstanken for videre transport til brukeren.

Bruken av brenseloppslemmingen ifølge foreliggende oppfinnelse bør være åpenbar, men utover de innlysende transport-og håndteringsanvendelsene (brenseloppslemmingen er pumpbar, f.eks. for transport i rørledninger), skal spesielt nevnes

følgende anvendelser.

Brenseloppslemmingen kan brennes direkte i industribrennere, oppvarmingsanlegg eller kombinerte kraft- og oppvarmingsanlegg for produksjon av damp eller varmt vann. Brenseloppslemmingen ifølge oppfinnelsen kan erstatte konvensjonelle brensler som brukes idag, slik som olje eller kullpulver, hvorved det oppnås en bedre brenseløkonomi samt betydelige fordeler med hensyn til håndtering og transport.

Forbrenning og forgassing av brenseloppslemmingen ifølge oppfinnelsen kan foregå i anlegg som opererer under trykk, og dette resulterer i en bedre brenseløkonomi når brenseloppslemmingen anvendes istedenfor olje og i forbedret håndtering når brenseloppslemmingen anvendes istedenfor konvensjonelle faste brensler. Forgassing i reaktorer under trykk av Texaco-typen, forbrenning i trykksatte virvelsjikt, og injeksjon av brenseloppslemmingen ved blestdysenivået i masovner kan nevnes som eksempler.

Av spesiell viktighet for brukbarheten av brenseloppslemmingen ifølge oppfinnelsen er følgende egenskaper.

Brenseloppslemmingen kan forstøves, dvs. dispergering av brenslet i brennerdyser eller lignende resulterer i et minimum antall aggregater av enkeltpartikler.' En slik aggregering motvirkes fremfor alt ved det spesielle dispergeringsmidlet ifølge oppfinnelsen.

Brenseloppslemmingen er pumpbar også ved forøkede skjær-hastigheter ved injeksjon gjennom forskjellige typer av spredere og ved høye trykk når oppslemmingen injiseres mot trykksatte reaktorer.

Brenseloppslemmingen har et lavt vanninnhold hvilket er

av stor betydning for forbrenningsprosesser og spesielt

viktig i forgassingen i forbindelse med produksjon av syn-tesegass der langt høyere utbytter oppnås idet vanninn-holdet i brenslet kan holdes betydelig under 30 vekt-%.

Som et resultat av rensingstrinnet i produksjonsprosessen, har brenseloppslemmingen bare et lavt innhold av uorganiske urenheter, slik som svovelforbindelser og andre mineral-komponenter.

For ytterligere å illustrere oppfinnelsen og dens fordeler gis følgende eksempler som imidlertid ikke er ment å begrense oppfinnelsen. Det pulveriserte karbonholdige materialet som benyttes i eksemplene 1 og 2 besto av bituminøst kull fra den østre del USA, mer spesielt fra United Coal Companies, Virginia, USA (Widow Kennedy Seam). Sammensetningen av dette kull er blitt spesifisert tidligere. Etter våtmaling i en stangmølle og kulemølle ble det oppnådd partikler som hadde en partikkelfordeling som også er nevnt tidligere. Det spesifikke overflateareal til kullpulveret var 4,5 m<2>/g, bestemt ifølge BET-metoden ved nitrogenadsorpsjon.

Eksempel 1

Det ble fremstilt en oppslemming fra

- 68,0 vektdeler kullpulver

0,35 vektdeler av en 75/25 blanding av overflateaktive midler omfattende etoksylert (100 EO) dinonylfenol og kvartær, etoksylert kokosolje-amin

- 31,65 vektdeler vann.

For fremstilling av oppslemmingen ble det tørre kullpulveret blandet med vannet, hvoretter den vandige oppløsningen av 75/25-blandingen av ikke-ionisk og ionisk overflateaktivt middel ble tilsatt for å gi en oppslemming med et totalt faststoffinnhold på 68%.

Reologiske data for oppslemmingen ble bestemt ved hjelp av et Contraves Reomat 115-viskosimeter. Resultatet oppnådd i løpet av 2,21 minutters akselerasjon fra 0 til 450 s \ 5,0 minutter ved 450 s og retardasjon i løpet av 2,21 minutter er vist i tabell 1.

Eksempel 2

Det ble fremstilt en oppslemming fra:

- 81,0 vektdeler kull

0,77 vektdeler av 75/25-blandingen av overflateaktive

midler ifølge eksempel 1

- 18,23 vektdeler vann

For å fremstille oppslemmingen gikk man frem på samme måte som i eksempel 1. De reologiske egenskapene fremgår fra tabell 2.

Oppslemminger fremstilt ifølge eksempel 1 og eksempel 2 ovenfor, ble testet i praksis ved statisk og vibrerende lagring og transport med skip i en periode på 4 uker.

Ingen separering av vannet fra de faste stoffene kunne observeres.

Eksempler 3- 8

Det ble fremstilt en oppslemming av kull og vann med et kullinnhold på 72 vekt-% ved inkorporering av 0,5 vekt-%

av oppslemmingen av en dinonylfenolpolyetylenglykoleter med 80 oksyetylenenheter og en ionisk forbindelse i et molar-forhold mellom den ioniske forbindelse og dinonylfenolpolyetylenglykoleter på 0,01. Den benyttede ioniske forbindelse var som angitt i nedenstående tabell.

Det benyttede kull var et øst canadisk sterkt flyktig bitu-minøst kull fra Cape Breton og hadde en partikkelstørrelses-fordeling som tidligere angitt. Oppslemmingen ble grundig blandet og ble deretter holdt ved 20°C i 24 timer, hvoretter viskositeten ble målt i et Contraves Rheomat 115-viskosimeter med konsentrisk sylinder under anvendelse av målesystem 125 (DIN-standard) ved akselerasjon av prøvene fra 0 til 1008 s<1>i løpet av 5 minutter. Viskositeten ble beregnet ved 492 og 1008 s<_1>.

Følgende resultater ble oppnådd:

Eksempel 9

På samme måte som i eksempel 3 ble det fremstilt en oppslemming av kull og vann, men istedenfor dinonylfenolpolyetylen-glykoleteren ble det benyttet en ikke-ionisk forbindelse oppnådd fra

i en mengde på 1,12 vekt-% av oppslemmingen. Oppslemmingens viskositet var 0,580 Pas og 0,413 ved en skjærhastighet på

492 s<_1>og 1008 s<_1>, respektivt. De tilsvarende verdier uten tilstedeværelsen av en ionisk forbindelse var 0,835

Pas og 0,470 Pas.

Eksempel 10

Det ble fremstilt to oppslemminger. En oppslemming ble fremstilt under anvendelse av etoksylert(80EO)dinonylfenol (overflateaktivt middel A) som overfalteaktivt middel og den andre oppslemmingen ble fremstilt under anvendelse av en blanding av det ovenfor nevnte overflateaktive middel og et etoksylert dinonylfenol(80EO)-metyl-dimetylamin (overflateaktivt middel B) i mengdeforholdene 96 vekt-% overflateaktivt middel A og 4 vekt-% overflateaktivt middel B. Oppslemmingene ble fremstilt på følgende måte: Til et 250 ml begerglass inneholdende vann og overflateaktivt middel ble det tilsatt et pulverisert, sterkt flyktig bituminøst kull fra Cape Breton Development Co., Sydney, Nova Scotia (Harbour seam). Blandingen ble omrørt med

en propell ved en hastighet på 2100 omdr./min. i 15 minutter. Et anti-skummingsmiddel ble tilsatt. Blandingen ble omrørt ytterligere med propellen nå med en hastighet på 250 omdr./min. i ytterligere 15 minutter. 24 timer senere ble dens reologi bestemt i et Contraves Rheomat 115-viskosimeter med konsentrisk sylinder under anvendelse av målesystem 125 (DIN-standard). Prøven ble akselerert til en skjærhastighet fra 0 til 451,5 s ^ og viskositeten ble beregnet ved 100 s ^.

Prøvene hadde følgende sammensetning:

Viskositeten til prøvene var:

Viskositet til oppslemmingen inneholdende

kun overflateaktivt middel A ,0,73 Pas Viskositet til oppslemmingen inneholdende

en blanding av overflateaktive midler

A og B 0,63 Pas

Eksempel 11

Det ble fremstilt oppslemminger ved bruk av forskjellige

mengder av blandinger av overflateaktivt middel fremstilt ved blanding av etoksylert(80EO)-dinonylfenol (overflateaktivt middel A) og etoksylert(80EO)dinonylfenolsulfonat-natriumsalt (overflateaktivt middel B) i mengdeforholdene 0,00; 0,34 og 0,72 vekt-%, respektivt, av overflateaktivt middel B i forhold til den totale mengde av tilsatt overflateaktivt middel.

Den samme type kullpulver som beskrevet i eksempel 10 ble benyttet. Oppslemmingene hadde en tetthet på 1,19 g/cm<3>og et fuktighetsinnhold på 26,6 vekt-% og ble fremstilt og bestemt ifølge metoden beskrevet i eksempel 10.

Resultatene er vist i nedenstående tabell:

Fra tabellen fremgår det at viskositeten og mengden av overflateaktivt middel som skal til for å gi minimal viskositet, minsket med inkorporeringen av en ionisk forbindelse (overflateaktivt middel B) i overflateaktivt middel-blandingen.

Claims

1. Vandig oppslemming av et fast brensel i form av et pulverisert, karbonholdig materiale og 0,02-2 vekt-% overflateaktive additiver, hvor oppslemmingens faststoffinnhold er 65-90 vekt-%, karakterisert ved at additivet omfatter, som en største del, (1) et vann-oppløselig, ikke-ionisk overflateaktivt middel som er et alkylenoksydaddukt med en hydrofob del og en hydrofil del, idet den hydrofile del har minst en polyalkylenoksydkjede med en lengde på 40-200 alkylenoksydenheter og, som en mindre del, (2) et ionisk overflateaktivt middel.

2. Oppslemming ifølge krav 1, karakterisert ved at de ioniske ladningene hos det ioniske overflateaktive middel befinner seg ved dets hydrofobe del.

3. Oppslemming ifølge krav 2, karakterisert ved at det ioniske overflateaktive middel har den generelle formel:

hvor R^ og R^ er hydrogen eller en alkylgruppe med 1-22 karbonatomer, forutsatt at summen av antallet av karbonatomer i R^ og R^ er minst 6, og Z, betegner gruppen -SO^ H, -CH_NHR-.R .X~ eller -CH„NR-,R, RCX~, hvor R_ , R, og Rr er Z J 4 2 . 3 4 d o 4 b alkyl- og/eller hydroksyalkylgrupper med 1-4 karbonatomer og X er et anion, og n er 40-200.

4. Oppslemming ifølge krav 1, karakter i- sert ved at det ikke-ioniske overflateaktive middel har den generelle formel:

hvor R betegner en alifatisk gruppe eller acylgruppe omfattende 10-24 karbonatomer eller en substituert arylgruppe omfattende 12-54 karbonatomer; og n er minst 40, men mindre enn 100, eller n er 40-200, hvor i det siste tilfellet forholdet for etylenoksyenheter til antallet av karbonatomer i gruppen R er 3,5-6,0 når R er en alifatisk gruppe eller acylgruppe og 3,0-5,5 når R er en substituert arylgruppe.

5. Oppslemming ifølge krav 4, karakterisert ved atner 50-150.

6. Oppslemming ifølge krav 1, karakterisert ved at de overflateaktive additivene er inkorporert i oppslemmingen i en mengde på 0,05-0,8 vekt-% av oppslemmingen.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av en vandig oppslemming av et fast brensel i form av et pulverisert, karbonholdig materiale og 0,02-2 vekt-% overflateaktive additiver, hvor oppslemmingens faststoffinnhold er 65-90 vekt-%, karakterisert ved følgende trinn a) våtmaling av et karbonholdig utgangsmateriale sammen med vann ved et faststoffinnhold på 20-50 vekt-% i minst et maletrinn; b) separering, om nødvendig, av uorganisk materiale i det karbonholdige utgangsmaterialet fra det karbonholdige materialet i nevnte utgangsmateriale; c) avvanning av det karbonholdige materialet til et faststoffinnhold som er vesentlig lik faststoffinnholdet i den sluttelige oppslemming: d) tilsetning til og fordeling i det avvannede karbonhol dige materialet av nevnte additiver omfattende, som en største bestanddel, (1) et vannoppløselig, ikke-ionisk overflateaktivt middel som er et alkylenoksydaddukt med en hydrofob del og en hydrofil del, hvor nevnte hydrofile del har minst en polyalkylenoksydkjede med en lengde på 40-200 alkylenoksydenheter og, som en minste bestanddel, (2) et ionisk overflateaktivt middel.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at de overflateaktive additivene tilsettes i trinn d) i en mengde på 0,05-0,8 vekt-% av oppslemmingen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved tilsetning til det avvannede karbonholdige materialet, i tillegg til alkylenoksydadduktet, av ytterligere additiver valgt blant stabilisatorer, anti-skummingsmidler, pH-modifiserende additiver og anti-mikrobielle midler.

10. Middel for fremstilling av en vandig oppslemming av et fast brensel i form av et pulverisert karbonholdig materiale og 0,02-2 vekt-% overflateaktive additiver, hvor oppslemmingens faststoffinnhold er 65-90 vekt-%, karakterisert ved at midlet omfatter et ionisk overflateaktivt middel med den generelle formel:

hvorR^ og R~ er hydrogen eller en alkylgruppe med 1-22 karbonatomer, forutsatt at summen av antallet av karbon atomer i og R2 er minst 6, og Z, betegner gruppen -S03 H, -CH2 ^JHR3 R4 X~ eller -CH2 NR3 R4 R5 X~, hvor R , R4 og R5 er alkyl- og/eller hydroksyalkylgrupper med 1-4 karbonatomer og X er et anion, og n er 40-200.