JPH04103692A - 石炭―水スラリー用添加剤 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭−水スラリー用添加剤、詳しくは、石炭
粉末を高濃度で、流動性良く安定に水に分散させるため
の石炭−水スラリー用添加剤に関し、特に輸送パイプや
バーナチップの摩耗を少なくする石炭−水スラリー用添
加剤に関する。

〔従来の技術〕

近年、石油資源の枯渇化が懸念されてきており、その代
替品として石炭が再び注目されている。しかしながら、
石炭は固体であるためハンドリングが煩雑なことや港湾
での荷揚げの際の炭塵飛散による環境汚染や貯炭時の自
然発火等の問題がある。

そのため、微粉炭を高濃度に水に分散させ流体化させた
石炭−水スラリ−（以下、ｒｃＷＭＪという）が、石油
と同様のハンドリングを可能にし、パイプライン輸送が
可能で、貯蔵時の安定性も良く、直接燃焼できる技術と
して、一部実用化されている。

ＣＷＭは、分散微粉炭濃度が高いこと、かつ流動性及び
安定性に優れたものであることが求められ、該特性を付
与するために種々の添加剤が開発されているが、ＣＷＭ
の実用化に際して、小規模なパイロットプラントにおけ
る試験段階では考えられなかった問題が明らかになって
きた。

例えばＣＷＭ用添加剤として、ナフタレンスルホン酸塩
やそのホルマリン縮金物（特開昭５６−２１６３６号公
報）、ポリジシクロペンタジェンスルホン酸塩（特開昭
６０−９６６８９号公報）やポリスチレンスルホン酸塩
（特開昭５７−１４５１８７号公報）などのアニオン系
添加剤を使用したＣＷＭは、パイプラインやバーナチッ
プの摩耗が激しいため実用段階で問題となっている。

またポリアルキレンイミンのアルキレンオキシド付加物
（特開昭５８−４９７９５号公報）やポリエーテルポリ
オール型の非イオン系添加剤（特開昭５７−５６０３４
号公報）を使用したＣＷＭは摩耗は比較的少ないが、高
温下に保持すると粘度が上昇し、パイプライン輸送でき
なくなるという欠点がある。さらに該添加剤を使用した
ＣＷＭは安定性が不十分である。例えば１ケ月間静置す
ると微粉炭が沈降して自己流動性を失った凝集物が生じ
、貯蔵タンクからの排出が不能になる。

スチレン−マレイン酸共重合体の半エステルケン化物（
特開昭６１〜２２５２８４号公報）は親木基がカルボン
酸塩のみであるため、該添加剤を使用したＣＷＭは分散
性が悪く、高濃度化できない。

またスルホン化スチレン−無水マレイン酸共重合体の塩
（特開昭５８１２６９４号および特開昭６１〜２２１２
９６号公報）を使用したＣＷＭは安定性が悪い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、高濃度化性、流動性および分散安定性に優れ
るとともに、輸送パイプの摩耗の少ないＣＷＭの製造を
可能にする添加剤を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、下記の（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）
成分を反応させて得られるスチレン−マレイン酸コポリ
マーの部分エステル化物を含有する石炭−水スラリー用
添加剤に関する。

（Ａ）成分は、下記−数式（１）で示されるスチレン−
無水マレイン酸コポリマーである。

（式中、Ｑは１〜５、ｍはｌ−３、ｎは４〜ｌＯの整数
を表わす） 該コポリマーはランダムコポリマー又はブロックコポリ
マーのいずれであってもよい。該コポリマーの数平均分
子量は１０００〜９０００、好ましくは１５００〜３０
００である。上記−数式（１）中、Ｑはスチレン単位数
を表わし１〜５の整数であり、ｍは無水マレイン酸単位
数を表わし、１〜３の整数であるが、好ましくはＱ／ｍ
＝３／１〜１／ｌである。ｎは４〜ｌＯ１好ましくは６
〜８の整数である。

（Ｂ）成分は、下記−数式（２）で示されるポリアルキ
レングリコール鎖を有するポリエーテル誘導体である。

Ｘ（Ｒ）Ｉ）（Ｃ＊Ｈ＊０）ＱＨ（２）（式中、Ｘは炭
素原子数１〜４の活性水素を１個有する化合物の残基、
Ｒは炭素原子数３〜８のアルキレンオキシド基、ｐは０
〜］０、ｑはＪＯ〜２００の整数を表わす） 該ポリエーテル誘導体はスチレン−マレイン酸コポリマ
ーの部分エステル化物に親水性を付与するものである。

炭素原子数１〜４の活性水素を１個有する化合物として
は、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピ
ルアルコール、アリルアルコール、【−ブチルアルコー
ルなどのアルコール類やギ酸、酢酸、プロピオン酸など
のカルボン酸類、ジメチルアミン、ジエチルアミンなど
の２級アミン、メタンチオール、エタンチオールなとの
メルカプタン類等が挙げられる。上記−数式（２）中、
ｐはアルキレンオキシドの平均付加モル数を表わし、ｑ
はエチレンオキシドの平均付加モル数を表わす。

ｐは０〜１０、好ましくは０〜５の整数であり、ｑはｌ
Ｏ〜２００、好ましくは２０〜１５０の整数である。ｑ
が１０未満では水溶性のスチレン−マレイン酸コポリマ
ーの部分エステル化物は得られず、２００を越えるとＣ
ＷＭの分散安定性が悪くなる。

（Ｃ）成分は、炭素原子数６以上のアルコール類である
。該アルコール類はスチレン−マレイン酸コポリマーの
部分エステル化物に親油性を付与するものである。該ア
ルコール類としては、炭素原子数６以上、好ましくは８
以上のアルコール類、例えばｎ−ヘキサノール、ラウリ
ルアルコール、ステアリルアルコール、２−エチルヘキ
サノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、
Ｃ８゜〜Ｃ１４の第２級アルコール、ヤシ油脂肪酸還元
アルコールなどが挙げられる。またこれらにアルキレン
オキシドを数モル付加した化合物も使用できる。

（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分の反応モル比
は （Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）−１：ｃｉ−１０）：（１〜５
）である。（Ｂ）成分のモル比は、（Ｂ）成分のポリエ
チレングリコール鎖が大きいときは少なく、一方、ポリ
エチレングリコール鎖が小さいときは大きくすることが
好ましい。すなわち、スチレン−マレイン酸コポリマー
の部分エステル化物中の（Ｂ）成分の含有率は５０〜９
８重量％であることが好ましい。（Ｂ）成分の含有率が
５０重量％未満ではスチレン−マレイン酸コポリマーの
部分エステル化物は水に溶解し難く、一方、９８重量％
より多いとＣＷＭの分散性能が劣る。

（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分のエステル化
反応は通常の方法、例えばメチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン、ジオキサンなどの溶媒中で還流下に
反応させる方法、溶媒を用いず窒素気流下に１２０〜１
８０℃で反応させる方法等を採用することができる。半
エステル化反応を採用する場合は無触媒でも反応させる
ことができるが、反応を速めるために通常パラトルエン
スルホン酸などの触媒を用いるのが好ましい。

このようにして得られたスチレン−マレイン酸コポリマ
ーの部分エステル化物は、カルボキシル基がいくらか残
るので、ナトリウム、カリウム、アンモニウムなどの塩
とすることもできる。

このようにして製造されるスチレン−マレイン酸コポリ
マーの部分エステル化物の数平均分子量は５０００〜１
０００００、好ましくは８０００〜５００００である。

数平均分子量が５０００より少ないと微粉炭の分散安定
性が悪く、沈降し易く、一方１ｏｏｏｏｏより大きいと
凝集し、自己流動性を失う。

本発明のＣＷＭ用添加剤は他の分散剤と一緒に用いても
よい。併用可能な他の分散剤としてはナフタレンスルホ
ン酸塩ホルマリン縮金物、ポリジシクロペンタジェンス
ルホン酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩などのアニオン
分散剤やポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル
やそのホルマリン縮金物などの非イオン系分散剤など種
々の分散剤が挙げられる。

かかる本発明のＣＷＭ用添加剤の使用量は石炭の粒度に
よって異なるが、石炭粒度が２００メツシュ８０重量％
パスの場合で通常対石炭粉末０゜１〜２．０重量％、好
ましくは０．３〜１．０重量％である。

本発明のＣＷＭ用添加剤は予め水に溶解した上でこれに
微粉炭を加えてもよく、微粉炭と水の混合物に後から加
えてもよい。また湿式粉砕の場合のように石炭を粉砕す
ると同時に水とともに加えてもよい。

本発明の添加剤を用いてスラリー化させる石炭粉末とし
ては、粒径１＋ｍ以下のものが適しているが、これに限
定されるものではない。石炭の種類は瀝責炭、亜瀝青炭
、褐炭等各種の石炭および産地のものが挙げられる。ま
たオイルアグロメレーシコン法や浮遊選炭法などにより
、脱灰した石炭にも本発明添加剤は適用できる。

〔作用〕

本発明のＣＷＭ用添加剤が優れた効果を示す理由は次の
ように考えられる。まず水に溶解した添加剤がいくらか
石炭表面に吸着する。吸着した添加剤は比較的長いポリ
オキシエチレン鎖をいくつか持つポリマーであるので、
ポリマーの体積制限効果、浸透圧効果が働いて立体安定
化による反発作用を生じたり、粒子間にある水に溶解し
たポリマーの圧縮反発作用によって微粉炭が分散安定化
されるものと考えられる。

また本添加剤はいくらかカルボキシル基を持つので若干
アニオン性も示し、微粉炭粒子−水界面での電気２重層
間の反発相互作用によっても分散安定化される。

さらに吸着したポリマーにより微粉炭が弱い凝集ネット
ワーク構造が形成され、長期間にわたって安定性を維持
できるものと考えられる。

また潤滑性については水中に存在するポリマー分子が粒
子同士の接近にともなって圧縮されるとき反発力となり
、粒子同士のすべりを円滑にしてバイブやバーナチップ
の摩耗を軽減するものと考えられる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１〜１ｏおよび比較例１〜３ 表−１に示す配合処方によって、各種のＣＷＭ用添加剤
を製造した。

５００＋ａｌｌの容器に所定量（表−２）の添加剤と水
とを入れ溶解した後、２００メツシュパス８０重量％に
粉砕調製したワークワース炭（オーストラリア産瀝青炭
）を攪拌しながら徐々に投入した。

投入後ＩＯ分間混合した後、ホモミキサー（特殊機化工
社製［オートホモミキサー」）により４０００　ｒｐｍ
でｌＯ分間混合し石炭−水スラリーを調製した。

得られた石炭−水スラリーの石炭濃度、代表粘度、沈降
凝集量を測定した結果を表−２に、又、ディスクの摩耗
減量を表−３に示す。

各測定は以下の方法によった。

（１）石炭濃度（重量％）：乾燥減水量より求めた。

（２）代表粘度（ｍＰａ−ｓ）：ハーケ社製「レオメー
タ−」でレオグラムを測定し、 ずつ速度１００ｓｅｃ−’の粘度 を求めた。

（３）沈降凝集量（重量％）二石炭−水スラリ−３００
ｇを２５０−のポットに入 れ、そのまま静置し、２週 間後このポットを逆さまに し、自己流動しないでボッ ト底に残存した量を測定し ｔこ。

（４）ディスクの摩耗減量（ｍｇ）：石炭−水スラリ５
００ｇを容器に入れ、５０ ｍｍ　ｌ　Ｘ　２ｍｙの銅板ディスク を浸漬して２０００ｒｐｍｘ　２ ０時間回転させることによ り、該ディスクの摩耗によ る減量を求めた。

比較例４〜７ 表−１に示す添加剤を用いて、実施例１〜１０および比
較例１〜３と同様にして石炭−水スラリーを調製し、石
炭濃度、代表粘度、沈降凝集量およびディスクの摩耗減
量を測定した。結果を表２および表−３に示す。

表−３ 表からも明らかなように、本発明の添加剤を用いた石炭
−水スラリーは、石炭濃度が高いこと、粘度が低く流動
性、スラリー化性に優れていること、沈降凝集量が少な
く安定性に優れていること、そして、ディスクの摩耗減
量が少なく潤滑性にも優れていることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明のＣＷＭ用添加剤は主として減水効果に寄与して
おり、該添加剤を使用することによりＣＷＭ中の微粉炭
濃度を従来に比べて１０〜２０重量％上げることができ
る。またＣＷＭの流動性を良くし、かつ、微粉炭の沈降
分離や凝集を抑制して長時間安定性を維持することがで
き、さらにＣＷＭの潤滑性を高めて輸送パイプやバーナ
チップの摩耗を軽減できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記の（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分を
   反応させて得られるスチレン−マレイン酸コポリマーの
   部分エステル化物を含有する石炭−水スラリー用添加剤
   ： （Ａ）一般式（１）で示されるスチレン−無水マレイン
   酸コポリマー ▲数式、化学式、表等があります▼（１） （式中、ｌは１〜５、ｍは１〜３、ｎは４〜１０の整数
   を表わす）、 （Ｂ）一般式（２）で示されるポリアルキレングリコー
   ル鎖を有するポリエーテル誘導体 Ｘ（Ｒ）ｐ（Ｃ＿２Ｈ＿４Ｏ）ｑＨ（２） （式中、Ｘは炭素原子数１〜４の活性水素を１個有する
   化合物の残基、Ｒは炭素原子数３〜８のアルキレンオキ
   シド基、ｐは０〜１０、ｑは１０〜２００の整数を表わ
   す）、 （Ｃ）炭素原子数６以上のアルコール類。 ２、（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の各成分の反応モル比
   が（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１：（１〜１０）：（１〜
   ５）である請求項１記載の石炭−水スラリー用添加剤。 ３、スチレン−マレイン酸コポリマーの部分エステル化
   物の数平均分子量が５０００〜１０００００である請求
   項１記載の石炭−水スラリー用添加剤。