JPH06264075A

JPH06264075A - 高濃度石炭・水スラリー用安定剤

Info

Publication number: JPH06264075A
Application number: JP5224193A
Authority: JP
Inventors: Kyo Nishimura; 協西村; Atsushi Taguchi; 篤田口; Hiroki Taniguchi; 寛樹谷口
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-20
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JP3577326B2

Abstract

(57)【要約】【構成】１重量％水溶液の粘度が25℃において 2,000
〜10,000センチポイズ(cp)であるカルボキシメチルセル
ロースまたはその塩を必須成分としてなることを特徴と
する高濃度石炭・水スラリー用安定剤。【効果】固体燃料である石炭を高濃度で含有している
にも関わらず、その粘度は低くポンプによる圧送が可能
であり、しかも安定性に優れているので、長期の保存、
長距離の輸送が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭・水スラリー用安
定剤に関する。更に詳しくは、微粉炭を水に分散させ高
濃度且つ低粘度であって、輸送、貯蔵、取扱いなどが容
易であり貯蔵中、輸送中に石炭粒子の沈降が非常に遅
く、圧密化することのない安定性に優れた石炭・水スラ
リーに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
石油資源の枯渇により石炭の利用が再確認されその利用
方法が種々検討されている。しかしながら、石炭は石油
と異なり固体であるためにポンプ輸送ができない等の理
由で、輸送や貯蔵を効率よく行うことができないという
欠点がある。

【０００３】これらの欠点を改善するために、石炭を粉
体化して水中に分散し、水スラリーにする方法が種々検
討されている。しかしながら、この方法は石炭濃度を上
げていくと著しく増粘し、流動性がなくなるためポンプ
輸送が困難になってくる。一方、石炭濃度を下げると、
輸送効率が低下し、更に燃焼前に脱水工程が必要となっ
てきて費用がかかるために実用的ではない。これらの問
題点を解決するために種々の添加剤の検討や石炭の粒度
分布の検討などが行われている。

【０００４】しかしながら、これらの方法により、高濃
度で石炭を含む石炭・水スラリーの粘度を低下させたと
しても、高濃度石炭・水スラリーは、輸送中のタンカー
やタンクローリー、貯蔵中のタンクの中で石炭の沈降が
起こり、圧密化された沈降層を形成する場合が多い。こ
の様な場合には、石炭・水スラリーの性状変化が生じる
と共に沈降層を再び分散させて使用することは極めて困
難であり、作業効率の大きな低下につながる。従って、
高濃度かつ低粘度の石炭・水スラリーの安定性を向上さ
せることは、石炭・水スラリーの実用上極めて重要であ
る。

【０００５】従来においても石炭・水スラリーの安定剤
については、種々の検討がなされているが十分なもので
はない。例えば、特開昭63-165489 号には、石炭・水ス
ラリーに水溶性高分子と微粒子状無機物質とから成る安
定剤を添加することが記載されているが、無機物質を添
加することによりスラリー中の灰分を増大させることに
つながり適当ではない。また、カルボキシメチルセルロ
ースの記載もあるが、その物性値についての規定は全く
なされておらず、これらと安定性を関連づける記載も見
当たらない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、微粒子石
炭を高濃度で含有しているにも関わらず低粘度であり、
しかも長期間の保存中石炭の沈降が極めて遅く、圧密化
された沈降層が形成されない安定性の極めて優れた石炭
・水スラリーを提供すべく、石炭・水スラリーに添加す
る安定剤とその安定性について種々検討していたとこ
ろ、１重量％水溶液の粘度が25℃において 2,000〜10,0
00センチポイズ(cp)のカルボキシメチルセルロースまた
はその塩を少量添加することにより、石炭・水スラリー
全体の粘度を極端に挙げることなく微粉石炭の沈降が極
めて抑制され安定な高濃度石炭・水スラリーを得られる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】即ち本発明は、１重量％水溶液の粘度が25
℃において 2,000〜10,000センチポイズ(cp)であるカル
ボキシメチルセルロースまたはその塩を必須成分として
なることを特徴とする高濃度石炭・水スラリー用安定剤
に関する。

【０００８】本発明における石炭・水スラリー中の固体
燃料は石炭であり、その石炭は特に限定されず通常の燃
料として一般に使用されている無煙炭、れき青炭、亜れ
き青炭、褐炭、またはそれらをクリーン化したものを使
用することができる。また、石炭・水スラリー中の石炭
粒子の粒度も粉末であればどのような粒度であってもよ
いが、最大粒径が 500μm 以下が望ましい。しかし、本
発明の安定剤はどの様な粒径の石炭粉末に対しても優れ
た効果を発揮する。更に本発明の石炭・水スラリー中の
石炭の含有量は60〜80重量％であり、望ましくは65〜75
重量％である。本発明にて用いる安定剤は、１重量％水
溶液における粘度が25℃において 2,000〜10,000センチ
ポイズ(cp)であるカルボキシメチルセルロースまたはそ
の塩を必須成分として含有するものである。

【０００９】本発明に用いるカルボキシメチルセルロー
スまたはその塩のエーテル化度は、0.3〜2.7 の範囲で
水溶性であればよい。塩としては、ナトリウム、カリウ
ム、リチウムなどのアルカリ金属塩、アミン塩、及びこ
れらの塩の一部がカルシウムなどのアルカリ土類金属で
置換されたものなどが使用できる。

【００１０】上記安定剤の添加量は、石炭・水スラリー
100重量部に対して 0.001〜0.5 重量部、好ましくは、
0.005〜0.05重量部の範囲内の量である。安定剤の量が
上記範囲よりも少ないと石炭・水スラリーの安定化が不
十分であり、上記範囲よりも多いと石炭・水スラリーの
粘度が高くなり、スラリーの流動性が低下するため石炭
の濃度を低減する必要が生じ好ましくない。

【００１１】本発明の石炭・水スラリーにおいては、高
濃度化にともなう粘度上昇を抑制するために、適当な分
散剤を含有させることが望ましい。分散剤としては、そ
れ自体公知のノニオン性あるいはアニオン性界面活性剤
を使用することができ、例えばポリアクリル酸塩、ポリ
メタクリル酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、ポリエーテ
ル類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステ
ル塩等が挙げられる。

【００１２】本発明の石炭・水スラリーを製造する方法
としては、石炭を予め乾式で粉砕した後、分散剤、安定
剤の混合溶液中に微粉石炭を混合する方法や、適当な分
散剤を用いて石炭・水スラリーを調製した後、安定剤を
添加する方法や、ミル中へ石炭、水、分散剤、安定剤を
加え、石炭を粉砕しながら混合する方法などがある。

【００１３】本発明の安定剤は、それ自身の水溶液の粘
度は、１重量％の水溶液で25℃において 2,000〜10,000
センチポイズ(cp)と非常に高いものであるが、石炭・水
スラリーに添加した場合、系全体の粘度は、低粘度のカ
ルボキシメチルセルロースを添加した場合とほとんど変
わらない。それにもかかわらず、降伏値が大きくなり微
粉石炭の沈降は極めて抑制される。

【００１４】

【発明の効果】本発明の石炭・水スラリーは、固体燃料
である石炭を高濃度で含有しているにも関わらず、その
粘度は低くポンプによる圧送が可能であり、しかも安定
性に優れているので、長期の保存、長距離の輸送が可能
である。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例を示すが、
本発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。

【００１６】(石炭微粒子の調製)ボールミル中で乾燥さ
せた石炭を乾式で粉砕を行い幾何平均径約 100μm に粉
砕した微粒子状石炭と、同微粒子状石炭を更にボールミ
ルで幾何平均径約10μmに乾式粉砕した超微粒子状石炭
とそれぞれ絶乾状態で60対40の重量割合で配合した。

【００１７】(石炭・水スラリーの調製)石炭・水スラリ
ーの調製は、水の中に予め分散剤である一般に知られて
いる界面活性剤と安定剤であるカルボキシメチルセルロ
ースを溶解させておき、モーターによって攪拌しながら
所定量の微粉砕石炭を投入した。投入後 3000rpmで15分
間攪拌を行った。実施例及び比較例における石炭・水ス
ラリーの性状、石炭・水スラリーの粘度測定方法、貯蔵
安定性試験法を次に示す。

【００１８】(石炭・水スラリーの性状)実施例及び比較
例における石炭・水スラリーの構成成分、石炭濃度、粘
度を表１に示した。

【００１９】(粘度測定方法)石炭・水スラリーの粘度測
定は、二重円筒型粘度計 (ハーケ社製、RV-2型) で25℃
において行った。剪断速度を図１のように時間に対して
変化させ、剪断速度が 100 1/sの時の粘度を見かけ粘度
とした。

【００２０】(石炭・水スラリーの貯蔵安定性試験方法)
石炭・水スラリーを調製した後それをいくつかの容積 3
00mlの容器に 200mlずつ分割しそれらを一定期間静置後
上部60mlの粘度を測定することにより石炭・水スラリー
の貯蔵安定性を評価した。スラリーの安定性が悪いとそ
の上部の粘度は、経時的に大きく変化し、安定性が優れ
ているとその粘度変化は少ない。図２には実施例及び比
較例のそれぞれの場合においてある一定期間静置したと
きの石炭・水スラリーの上部の粘度をそれぞれの製造時
の粘度で規格化した値を縦軸に、また経過日数を横軸に
とったものを示した。

【００２１】実施例１、２上記の石炭を使用し、分散剤としてポリアクリル酸ナト
リウム塩をスラリー全体に対して約 0.5重量％、また表
１に示した本発明の安定剤を表１に示した量を使用し石
炭濃度を表１に示した濃度に調製した。その貯蔵安定性
試験の結果を図２に示した。また表２には、20日後の石
炭・水スラリーの上部の粘度を初日の粘度で規格化した
値を示した。

【００２２】実施例３、４実施例１で用いた安定剤を使用し、表１に示した量を添
加することにより石炭・水スラリーを表１に示したよう
な構成成分で調製した。その貯蔵安定性試験の結果を実
施例１、２と同様に表２に示した。

【００２３】比較例１〜３安定剤として表１に示す本発明の範囲外のものを用いる
か (比較例１、２) 、あるいは安定剤を用いない (比較
例３) 石炭・水スラリーを実施例と同様に表１に示した
ような構成成分で調製した。その貯蔵安定性試験の結果
を図２に示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】(評価結果)表１に示したようにそれ自体高
粘度のカルボキシメチルセルロースを添加した場合にお
いても、それ自体低粘度のカルボキシメチルセルロース
を添加した場合に比べて極端に粘度の上昇は起こらない
ことがわかる。また、図２に示したように本発明の安定
剤を用いることにより、一般の界面活性剤だけを添加し
た場合、あるいは本発明の安定剤よりも低粘度のカルボ
キシメチルセルロースナトリウムを添加した場合に比べ
て、微粉石炭の沈降による上部粘度低下は極端に少なく
なりスラリーの安定性が飛躍的に向上していることがわ
かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例における石炭・水スラリーの
粘度測定時の時間と剪断速度の関係を表すグラフであ
る。

【図２】実施例及び比較例における粘度の経時的変化を
規格化した値で示したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１重量％水溶液の粘度が25℃において
2,000〜10,000センチポイズ(cp)であるカルボキシメチ
ルセルロースまたはその塩を必須成分としてなることを
特徴とする高濃度石炭・水スラリー用安定剤。
【請求項２】石炭・水スラリーの石炭濃度が60〜80重
量％である請求項１記載の高濃度石炭・水スラリー用安
定剤。
【請求項３】請求項１または２記載の安定剤および分
散剤を添加することを特徴とする高濃度石炭・水スラリ
ー。