JPS59120233A - 石炭−水スラリ−用添加剤 - 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】 この発明は石炭粉末を水に安定にかつ高慮度で分散さぜ
るための石炭−水スラリー用添加剤に関する。

石炭はその形状が固体であるために永い間石油に燃料と
しての王座をゆすっていたが、石油ショックを機に石炭
の見直しが行なわれ、石炭石油混合燃料（ＣＯＭ）で代
表されるように、石炭を粉末とし、媒体と混合すること
により石炭を流体として取り扱おうという試みが盛んに
行なわれている。（７かし、石炭石油混合燃料の場合に
は、約半分が油であるという欠点を避けて通ることがで
きず、さらに別のスラリー燃料の開発か望まれている。

近年、水を媒体として用い、高濃度に石炭を分散させた
流体としてのスラリーをパイプライン輸送や浦タンカー
などによる輸送にも適Ｉ、たものとし、さらに各種ボイ
ラーにおける石油の代替燃料として用いようとする試み
がなされている。このスラリーの場合には、媒体が水で
あるところから、スラリーとして次の性質を持つことが
好ま１７い。

すなわち、石炭濃度が高くかつ低粘度であって、しかも
石炭粉末の凝集や沈降の１３こらない長期安定性にすぐ
れたものであることである。また、機械的な剪断力が加
わったときてもスラリーの安定性を保ちうるものである
ことが望まれる。

ところで、従来、石炭−水スラリーの特性を改質するた
めに、スラリー中に防錆剤、抗酸化剤、分散剤などの各
種の添加剤を添加することはすでに知られている。（７
かし、これら公知の添加剤のなかて、石炭計度ないし粘
度に非常に好結果を）え、またこの特性上スラリーの安
定性とを共に満足させるものはほとんどのられない。た
とえは、米国特許第２，３４６，１５１号明細書、特公
昭５５４５６００号公報および特開昭５４−１６５１１
号公報などに開示されるりん酸エステル、各種アミン類
、アルキレンオキンドとアルギルフェノールやナフトー
ルその他酸性りん酸塩との反応物、ポリメタクリル酸の
如きポリカルボン酸の塩の如き添加剤では、粘度低下機
能に劣り高濃度スラリーを得ることが難しい。

また、特開昭５２−７１５０６号公報や特開昭５３−５
８１号公報に提案されるリグニンスルボン酸塩、特開昭
５６−２１６３６号公報に提案されるナフタレンスルホ
ン酸塩やナフタレンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合
物の塩などは、前記の添加剤に較べると粘度低下機能が
ありスラリーの安定性にも多少寄与するが、これら特性
はなお改良の余地があり、しかも得られるスラリーに機
械的な剪断力を加えたときその安定性が極端に低ひとつ
満足できるものきはいえなかった。

この発明は、上記提案のものに較べて改善された粘度低
下機能を有しかつスラリーの静置安定性および対剪断力
安定性にも好結果を与える工業的有用な添加剤を提供せ
んとするもので、その要旨とするところは、アクリル酸
もしくはメタクリル酸のアルカリ金属塩、アンモニウム
塩または低級アミン塩、アクリル酸エステルもしくはメ
タクリル酸エステルおよびアクリルアミド類を構成単位
とする共重合体を有効成分として含有する石炭−水スラ
リー用添加剤にある。

かかる有効成分によると、そのすぐれた粘度低下機能に
よって高濃度スラリーの調製かり能となり、たとえは石
炭粉末が６０〜８０重量％もの高濃度の石炭−水スラリ
ーを容易に得ることができるとともに、このスラリーは
経口的な凝集や沈降か抑えられた静置安定性にすぐれた
ものとなる一方、機械的な剪断力を受けても圧密化する
ことのない対剪断力安定性にもすぐれたものとなる。

このような対剪断力安定性にすぐれるスラＩＪ　＋は、
これを海外で製造し長距離／＜’イブラインや長期間の
船舶による輸送ののち日本で消費することを想定した場
合、輸送中の機械的剪断力に対してスラリーの安定性を
充分に保つことができるため、非常に有利である。この
ように、この発明の添加剤を用いて調製された石炭−水
スラリーは、／　ｓｏイブライン輸送その他の輸送が容
易で経済的であり、また燃焼装置への供給が容易となる
などの利点が得られる。

この発明の添加剤に含有される有効成分である前記共重
合体の構成比は、アクリル酸もしくはメタクリル酸の前
記いずれかの塩が５０〜９８モル％、好ましくは７０〜
９５モル％であり、アクリル酸エステルもしくはメタク
リル酸エステルか１〜２０モル％、好ましくは３〜１５
モル％、アクリルアミド類が１〜３０モル％、好ましく
は３〜１５モル％である。

共重合物の構成比が前記範囲をはずれるとこれを有効成
分とするこの発明の添加剤を添加して得られる石炭−水
スラリーの性質が満足するものとはならない。前記共重
合物の数平均分子量は１，０００〜５０，０００であり
、好ましくはＬＯ００〜１０．０００である。

この発明における共重合体を構成するアクリル酸もしく
はメタクリル酸の前記いずれかの塩を形成するものとし
てアルカリ金属としては、リチ１クム、プ用・リウム、
カリウムがあけられる。低級アミンとしては、メチルア
ミン、エチルアミン、プロピルアミン、メチルアミン、
モノエタノールアミン、モノイソプロパツールアミンな
どの第一アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ
ブ■コピルアミン、ジブチルアミン、ジェタノールアミ
ン、ジインプロパツールアミン、モルホリンなどの第二
アミン、トリメチルアミン、１・１１エチルアミン、ト
リプロピルアミン、トリフチルアミン、トリエタノール
アミン、トリイソプロパツールアミン、などの第三アミ
ンがあけられる。

また、前記共重合体を構成するアクリル酸エステルもし
くはメタクリル酸エステルとしては、アグリル酸もしく
はメタクリル酸のメチルエステル、エチルエステ／ｌｚ
、イソプロピルエステル　１１−　メチルエステル、し
−メチルエステル、ラウリルエステル、スデアリルエス
テルなどがあけられる。

アクリルアミド類としてはアクリルアミド、メタクリル
アミド、ジアセトンアクリルアミドなどがあけられる。

この発明における共重合体は前記３種の単量体のそれぞ
れ１種または２種以上を共重合させることによって得ら
れる。あるいは、アクリル酸もしくはメタクリル酸、ア
クリル酸エステルもしくはメタクリル酸コースチルおよ
びアクリルアミド類を共重合させたのちカセイアルカリ
、アンモニア、低級アミン等を用いて中和しても得られ
る。

また、アクリル酸エステルもし、くはメタクリル酸エス
テルとアクリルアミド類とを共重合させたのち力セイア
ルカリを用いてエステル部分を一部けん化することによ
っても得られる。

この発明の主眼は、前記共重合体が石炭−水スラリーの
粘度を低下させ、静置安定性を賦与するのみならず、特
に対糖断力安定性を賦与するところにある。

この発明においては上述のようにして得られプこ　　　
　　　　　：□ 有効成分のなかから、その一種もしくは二種以、Ｌ。

を選択して、これをそのままあるいは水、アルコールな
どの媒体に含ませた状態で使用に供することができる１
、かかる添加剤には、必要に応じてケル化剤、防活剤、
防腐剤の如き公知のスラリー用添加剤を含ませるように
してもよい。

石炭−水スラリー中への添加量は、そのスラリー特性、
つまり石炭粉末の粒度や濃度あるいは有効成分自体の種
類などによって異なるが、一般的には、有効成分が、ス
ラリー中０．０１〜５重１％、とくに好適には０．０５
〜１．０重針％となるようにするのがよい。添加量が多
くなるにしまたがって粘度低下効果が大でまた安定性の
面でも好結果が得られる。しかし、一定量を越えるとそ
れ以上の効果は期待できないので経済的に不利である。

添加方法は任意であり、石炭粉末を乾式粉砕法と湿式粉
砕法とのいずれの方法で得るかによって適宜の方法を選
択すればよい。たとえば、乾式粉砕法では、粉砕粉末を
分散させるべき水中に予めこの発明の添加剤を添加混合
し、これに粉砕粉末を加えて混合するのがよい。一方、
湿式粉砕法では、湿式粉砕のために用いる水中に予め添
加するようにしてもよい１７、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。

なお、この発明の添加剤を用いて、水中粉砕ないし通常
のインペラー攪拌を行なったたけては、安定なスラリー
を得にくいときには、強いヒん断力を持ったホモジナイ
ザー、ラインミキサーなどの攪拌機を使用して混合する
のがよい。

この発明に適用される石炭は、ｉｌＦ、ｉ歴青炭、瀝青
炭、無煙炭などいずれであってもよくとくに制限はない
か、孔隙の少ない石炭の方が好ましい。また、この石炭
を乾式法や湿式粉砕法で粉砕して水スラリー用の粉末と
するが、この粉末粒度もとくに規定されない。しかし、
パイプライン輸送、バーナー燃焼において摩耗、閉塞な
どのトラブルをおこさないように、通常２００メツシユ
バスが５０重量ん以−Ｌとなるのが好ましく、７０重社
％以」−となればさらに好ましい。

つぎに、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。

実施例 アクリル酸もしくはメタクリル酸とアクリル酸エステル
もしくはメタクリル酸エステルとアクリルアミド類とを
ラジカル共重合させ、共重合後、塩形成処理を施して下
記の第１表に示される試料、４６１〜６からなるこの発
明の石炭−水スラリー用添加剤を得た。第１表中Ｍ　ｗ
とは数下均分子量を意味する。

／ 第　　　１　　　表 比較例 手記＠２表に示す試料４７〜１２をそれぞれこの発明と
は異なる石炭−水スラリー用添加剤とした。

第　　　２　　　表 上記実施例および比較例の各添加剤を用いて、以下の試
験例１，２に従って実際に石炭−水スラリーを詞」製し
、このスラリーの粘度＜　２　ｓ℃）、静置安定性なら
びに剪断力による安定性の影響を調べた。この試験に用
いたワンボー炭（オーストラリア産）およびバルマー炭
（カナタ産）のニＬ業分析値は次のとおりである。

ワンホー炭　　　バルマー炭 固有水分（重量％）　　　　３．０　　　　　１．５灰
　　分（重＠％Ｊ　　　　１４．０　　　　　１７．０
揮発分（重量％）　　、３．２．０　　　２０．０固定
炭素（重置％）　　　５０，２　　　　６２．０なお、
得られた石炭−水スラリーの粘度（２５℃〕はＢ型粘度
計により測定し、静置安定性は次の方法で調べた。すな
わち、直径５　ｃｍ　、高さ２０ａｎのスデンレス製シ
リンターの底部より６　ｃｍと１２引の位置に止栓つき
取り出し口を設け、得られた石炭−水スラリーを上記シ
リンターの底部から１８ｃｍのところまで入れ、室温で
１週間静置した。つきに、シリンター底部から１２Ｃ１
１より上の上層部分、６〜１２ｃｍの中層部分および６
ｃｍよりドの下層部分に分け、各層の固形分を１０５℃
の乾燥型中に１時間放置する乾燥減量法で測定した。

また、剪１ｇｆ力による安定性は次の方法によって判断
した。すなわち、得られた石炭−水スラＩＪ−を直径１
０，５０、高さ１５ｃｍの１でのビーカーの中へ８００
　ｍｌの線まで入れ、羽根径２Ｃ：ｍのインペラーを４
００−の位置ζこセントし、２００　ｒｐｍで２４時間
攪拌した。攪拌停止後、インペラーをとり去り、そのま
まの状態で１０日間静置した。１０日間静置後、ビーカ
ーを傾けてスラリーを流し出し、すべてが流れ出た場合
、底部に固い沈降物が生成してスパチュラ等でもｊ≠易
にとり出すことができない状態の場合を、それぞれ◎、
×て表わし、◎の場合には剪断力に対して強いスラリー
が得られたと判定した。

試験例１ ワンボー炭を乾式粉砕して２００メツシユパスか７０重
量％の石炭粉末を得た。この粉末の水分量は４重量％（
付着水を含めて）であった。つきに、１１のビーカーに
前記実施例および比較例の各添加剤をそれぞれ所定量溶
解させた水溶液１３５．４ｇをとり、特殊機化、Ｌ業（
株）製ホモミキサーＭ型を用イテ、３００〜５００　ｒ
ｐｍでゆっくり扮１拌しながら」−記の石炭粉末３６４
．６．ＩＩ？を徐々に加え、加え終ってからホモミキサ
ーの回転数を５．００Ｏｒ　ｐｍ−ｉこあげて１０分間
攪拌することにより、固ノ（３分７０重量％の石炭−水
スラリーを得た。

つぎの第３表は、この発明の添加剤として試料、４６１
〜６および比較例の添加４りとして試料４６７〜１２を
用いたときの上記試験例１の結果である。

表中、添加量はスラリー中に占める添加フ１す（固型分
〕の割合て示（７た。また、参考例とは添加イＩ］を全
く用いなかったときの結果であり、さらに表中の（＊）
はスラリーの粘度が非常に高いため、シリンターの取り
出し口からスラリーを取り出ずことができす、測定不能
であったことを示す。

（×）重量％ 試験例２ 容量５１のボールミル（ボール充填率３０谷駈％ンに粒
径約２馴に粗粉砕した水分含は４重量％（付右水も含め
て）のバルマー炭３６４．６．９をとり、これに前記の
添加剤をそれぞれ所定量溶解させた水溶液１２１．５．
９を加え、３０分間粉砕することにより、石炭粉末の粒
度が２００メンンユパス８０重屓％とされた固形分７２
重砒％の石炭−水スラリーを得た。

つきの第４表は、この発明の添加剤として試料７１６１
と４および比較例の添加剤として試料、ブロアと１２を
用いたときの上記試験例２の結果である。

表中、添加剤の添加量、参考例および沫ンに関しては第
３表の場合と同様である。

以上の試験結果から明らかなように、この発明の添加剤
を使用することにより、高濃度でかつ低粘度で、しかも
静置安定性のみならす対剪断力安定性にもすぐれる均質
な石炭−水スラリーが得られることがわかる。

特許出願人　　　日本油脂株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　アクリル酸もしくはメタクリル酸のアルカリ
   金属塩、アンモニウム塩または低級アミン塩、アクリル
   酸エステルもしくはメタクリル酸エステルおよびアクリ
   ルアミド類を構成単位とする共重合体を有効成分として
   含有する石炭−水スラリー用添加剤。