JPH0316996B2

JPH0316996B2 -

Info

Publication number: JPH0316996B2
Application number: JP13871883A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kyonaga; Michiro Narita; Toshio Kadoi
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1983-07-30
Filing date: 1983-07-30
Publication date: 1991-03-06
Also published as: JPS6032891A

Description

【発明の詳細な説明】

(イ) 技術分野本発明は低粘度で流動性が良く、ポンピング可
能な炭素質微粉体の高濃度水スラリーを製造可能
にする分散剤に関する。 (ロ) 従来技術近年の著しい石油価格の高騰に加えて原油埋蔵
量の低下、あるいは外交戦略に使用するなどエネ
ルギー源の枢要を石油に依存する体制から、石
油、石炭、原子力、天然ガス、水力など多種多様
のエネルギーをそれぞれの利点を生かして使用す
るように変化しつつある。特に、石炭及び従来エ
ネルギー源としての利用の少なかつた石油の蒸留
残渣である石油コークスは単位熱量当りの価格が
安く、エネルギーに変えるための既存技術も多い
ため、重要なエネルギー源として注目されるよう
になつた。しかし、石炭及び石油コークスは固体であるた
めに輸送、貯蔵、燃焼など取扱上並びに使用上、
多くの問題点を有している。これら炭素質固体を
燃料とする場合、燃焼速度や燃焼効率を向上させ
るために、通常微粉化するが、炭素質微粉体の取
り扱いは公害の発生、自然発火の危険などがあ
り、石炭の場合はさらに、採炭地からの搬出、貨
車や船への積み下し、貯炭場への積み付けなど輸
送上解決すべき多くの問題がある。この輸送上の
問題解決とハンドリングコストの低減を図る一方
法として、炭素質微粉体を水、メタノール、燃料
油などの液体中に分散させてパイプライン輸送す
る方法が提案されている。炭素質微粉体を水に分散させた炭素質微粉体水
スラリーは媒体の水が比較的入手しやすく非常に
安価であるため実用価値が高く、石炭を水スラリ
ーにして輸送する方法は一部で実用化されてい
る。しかし、この炭素質微粉体水スラリーは炭素
質微粉体濃度を高くすると流動性を急速に失い、
湿潤微粉体の集塊物に変わるため、従来、その濃
度を50数％以上にすることができなかつた。炭素
質微粉体水スラリーの輸送コストの低減および燃
焼性の向上を図るためには、高濃度でかつ流動性
の良い炭素質微粉体水スラリーを得ることが必要
である。炭素質微粉体水スラリーに分散作用を示
す界面活性剤を添加することにより、分散状態が
改善され、炭素質微粉体の濃度を高めることがで
きる。しかしながら、アルキルベンゼンスルホン
酸塩のような一般の低分子量界面活性剤あるいは
ポリメタクリル酸のようなカルボン酸系高分子化
合物では、その性能が不十分であり、炭素質微粉
体の種類により差があるが、固型分濃度が65％程
度を越えると流動性が極度に低下し、実用に適す
るものが得られない。 (ハ) 発明の目的本発明の目的は、炭素質微粉体の水スラリーに
添加した場合に流動性が改善され、特に固型分濃
度が65％以上の高濃度であつても良好な流動性を
示し、ポンピングが容易な炭素質微粉体水スラリ
ーを製造することのできる分散剤を提供するにあ
る。 (ニ) 発明の構成本発明に係る炭素質微粉体を含有する水スラリ
ー用分散剤は、分散剤の有効成分として、(A)共重
合性二重結合を有する芳香族スルホン酸又はその
塩20〜90モル％及び(B)共重合性脂肪族不飽和スル
ホン酸又はその塩10〜80モル％を構成単量体成分
として含有し、任意に５モル％以下の多官能性単
量体を含有する水溶性アニオン共重合体を含むこ
とを特徴とする。 (ホ) 実施態様本発明の分散剤が適用できる炭素質微粉体は、
エネルギー源として使用できるものであれば特に
制限がなく、例えば、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、
無煙炭等の各種の石炭、これら各種の石炭から製
造されたコークス、石油コークス、化学プラント
から副生するカーボンブラツク、有機物を炭化し
て得られるカーボンブラツクなどを必要に応じて
粉砕して得られる炭素質微粉体が挙げられる。炭
素質微粉体の粒度は実質的に粒径１mm以上のもの
がなければ使用できるが、一般に粒度が小さい
程、炭素質微粉体水スラリーの分散安定性が良く
なる傾向があるので、200メツシユパス（約74μ
以下）が50重量％以上のものが好ましく、特に65
〜95重量％の範囲内にあるものが望ましい。本発明の炭素質微粉体水スラリー用分散剤は共
重合性二重結合を有する芳香族スルホン酸又はそ
の塩(A)と、共重合性脂肪族不飽和スルホン酸又は
その塩(B)を主要な単量体成分とし、任意成分とし
て多官能性単量体(C)や他の共重合性単量体を含む
水溶性アニオン共重合体を有効成分とする。炭素質微粉体を水中に、特に高濃度に分散させ
良好な安定性を保持し、スラリーの粘度を低下さ
せて良好な流動性を得るために、分散剤には炭素
質微粉体に吸着し、その表面に適度の厚さの含水
吸着層を形成することが要求される。従つて、分
散剤は炭素質微粉体に対する適度な親和性と、水
に対する適度な親和性、すなわち水溶性を有する
ことが重要である。そのため、本発明に用いる水
溶性アニオン共重合体中の成分Ａの割合は20〜95
モル％の範囲が適当であり、特に40〜90モル％の
範囲が好ましい。Ａ成分の含有量がこの割合より
少ない場合は共重合体と炭素質微粉体との間の親
和性が小さく、分散剤の効果が不十分であり、一
方、多い場合は親和性が大き過ぎるため、炭素質
微粉体粒子の表面に強く吸着し、吸着層の厚さが
薄くなるので、分散剤の効果が十分に発揮されな
い。共重合体中の成分Ｂは共重合体の炭素質微粉
体に対する親和性と水溶性をコントロールする必
須の成分であり、その割合は５〜80モル％が適当
であり、好ましくは10〜60モル％の範囲である。
本発明に用いる共重合体の分子量は約1000〜50万
が適当であり、約3000〜40万の範囲が好ましい。
また、共重合体の分子構造も炭素質微粉体に対す
る吸着状態に影響を与え、直鎖状構造よりも多分
枝鎖構造の方が効率よく吸着するため、分散剤と
しての効果が大きい傾向があるので、水溶性を維
持できる範囲内で任意成分の多官能性単量体を架
橋成分として含む共重合体が好ましい。本発明で
用いる共重合体は酸型でも塩型でもよいが、好ま
しくは少なくともスルホン酸基の半分以上が中和
された塩である。このような共重合体中に含まれ
るカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウムな
どのアルカリ金属イオン、マグネシウム、カルシ
ウムなどのアルカリ土類金属イオン、アンモニウ
ムイオン及び有機アンモニウムイオンが適当であ
り、好ましくはナトリウム、カリウム及びアンモ
ニウムの各イオンである。本発明に用いる共重合体を構成する成分Ａは、
共重合性二重結合と芳香族スルホン酸骨格を有す
る不飽和芳香族スルホン酸又はその塩であり、具
体例としてスチレンスルホン酸、α−メチルスチ
レンスルホン酸、ベンゼン核にメチル基を有する
メチル置換スチレンスルホン酸、ビニルナフタリ
ンスルホン酸及びそれらの塩が挙げられる。これ
らの中でも、入手の容易さからスチレンスルホン
酸及びその塩が好適である。塩を形成するカチオ
ンは共重合体を構成するカチオンと本質的に同一
である。本発明で用いる共重合体を構成する成分Ｂは共
重合性二重結合を有する脂肪族不飽和スルホン酸
又はその塩であり、ビニルスルホン酸、アリルス
ルホン酸、メタリルスルホン酸などのオレフイン
スルホン酸、アクリル酸２−スルホエチル、メタ
クリル酸２−スルホエチル、アクリル酸３−スル
ホプロピルなどのスルホ基含有不飽和モノカルボ
ン酸エステル、２−アクリルアミドエタンスルホ
ン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパン
スルホン酸などのスルホ基含有不飽和モノカルボ
ン酸アミド、アリルオキシエタンスルホン酸、ア
リルオキシプロパンスルホン酸などのスルホ基含
有アリルエーテル及びこれらの塩が含まれる。不
飽和脂肪族スルホン酸の塩を構成するカチオン
は、水溶性アニオン共重合体を構成するカチオン
と本質的に同じである。本発明に用いる共重合体
はその分散剤としての性能を低下させない限度に
おいて、成分Ｂの一部を他の共重合し得る単量体
に置換えることができる。本発明に用いる共重合体は前記成分Ａ及びＢを
必須成分とし、所望により多官能性単量体を成分
Ｃとして含有することができる。成分Ｃは架橋剤
として作用し、得られる共重合体の分子構造を多
分枝鎖状に変え、また平均分子量を高くするの
で、分子構造と平均分子量を考慮して適宜使用さ
れる。成分Ｃは重合反応において広く架橋剤とし
て使用される多官能単量体であれば、特に制限さ
れることなく、使用できる。このような単量体の
例として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、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレ
ートなどが挙げられる。共重合体中の成分Ｃの割
合は多過ぎると水溶性が低下し、水膨潤性あるい
は水不溶性の共重合体となり、少ないときは成分
Ｃを含まない共重合体と同様の性能を示すように
なる。従つて、共重合体中の成分Ｃの割合は零又
は約５モル％以下が適当であり、好ましくは0.01
〜３モル％の範囲である。本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤は
前記の成分Ａ及びＢを必須成分とし、所望により
架橋剤として成分Ｃを含有する水溶性アニオン共
重合体を有効成分とするが、任意に分散性能を有
する界面活性剤を含有することができる。このよ
うな界面活性剤の例として、アルキルベンゼンス
ルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル硫酸エステル塩などのアニオン界面活性剤及び
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキ
シエチレンアルキルフエニルエーテル、ポリオキ
シエチレン脂肪酸アミドなどの非イオン界面活性
剤が挙げられる。また酸化アルキレン共重合体、
例えば、ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチ
レンエーテル、ポリエチレンイミンに酸化プロピ
レンと酸化エチレンを付加して得られるポリエー
テルなどの分散性能を有する比較的分子量の大き
いポリエーテル化合物を併用することもできる。
これらの分散性能を有する任意成分は水溶性アニ
オン共重合体100重量部当り約100重量部以下、好
ましくは約60重量部以下が適当である。本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤は
その製造上、輸送上、貯蔵上及び使用上の事情に
より粉末状、塊状、ペースト状、液状など任意の
形態が採用できるが、特に粉末状が好適である。本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤は
分散安定性、粘度低下（流動性向上）などの分散
性能がすぐれているため、従来の水スラリー用分
散剤よりも少ない使用量で同程度の分散安定性及
び流動性が得られ、また従来よりも高濃度の水ス
ラリーが製造できるなどの利点を有する。従つて
炭素質微粉体の水スラリーを製造するための分散
剤の使用量は水スラリー中0.05〜３重量％、好ま
しくは0.1〜２重量％の範囲が適当である。また、
本発明の分散剤を用いれば、炭素質微粉体の種
類、平均粒径、粒度分布などにより異なるが、水
スラリー中の炭素質微粉体の濃度が80重量％近く
で分散安定性がよく、粘度が低くて流動性のよい
ものを製造することができる。水スラリー中の炭
素質微粉体の濃度は好ましくは60〜75重量％であ
る。炭素質微粉体、分散剤、水の混合順は任意であ
り、炭素質微粉体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つて適宜の方法を選べ
ばよい。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。 (ヘ) 実施例次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定さ
れるものではない。実施例において使用した炭素
質微粉体の種類と粒度を表−１に、使用した石炭
の一般的性状を表−２に、及び使用した共重合体
の種類を表−３に示す。

【表】

【表】実施例所定量の分散剤を水に溶解させ、これに炭素質
微粉体を所定量（乾燥基準）になるよう室温にて
少量ずつ加えた。全量加え終つた後、ホモミキサ
ー（特殊機化工製）にて3000rpmで10分間撹拌し
て高濃度水スラリーを約500ｇ調製し、25℃にて
粘度を測定した。測定結果を分散剤の種類とともに表−４ないし
表−７に示す。表中、エトキシレートはポリオキ
シエチレンアルキルエーテル（アルキル基の炭素
数12〜15、酸化エチレン付加モル数９）である。
粘度の低いものが流動性のよいことを示す。実験
No.１は参考データであり、実験No.２，３，10，31
及び34は比較データである。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１共重合体を構成する単量体成分として、(A)共
重合性二重結合を有する芳香族スルホン酸又はそ
の塩20〜90モル％及び(B)共重合性脂肪族不飽和ス
ルホン酸又はその塩10〜80モル％を含有する水溶
性アニオン共重合体を有効成分とする炭素質微粉
体の水スラリー用分散剤。