JPS59120232A - 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イ豊度で分散さ
せるための石炭−水スラリー用添加剤１に関する。

イ１炭はその形状が固体であるために永い間石浦に燃料
と］−ての−Ｅｆｆｌをゆすっていたか、石油ショック
を機に石炭の見直Ｉ〜か行なわれ、石炭石面混合燃料（
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（−５で取り扱おうと
いう試みが盛んに行なわれＣいる。し７かし、石炭石油
混合燃料の場合には、約半分か浦であるという欠点を避
けて通ることかできず、さらに別のスラリー燃料の開発
が望まれている。

近年、水を媒体として用い、高濃１宴に石炭を分散させ
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したものとし、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
かなさり、−ｒいる。このスラリーの場合には、媒体か
水であるところから、スラリーとして次の性質を拮つζ
、とが好ましい。

すなわち、石炭濃度が高くかつ低粘度であって、Ｉ７か
も石炭粉末の凝集や沈降のおこらない長期安定性にすぐ
れｊ二ものであることである。また、１幾械的な剪断力
が加わったときで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：ｊ’ｌ’ｆ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てに知られて
いる。しかし、これら公知の添加剤のなかで、石炭濃度
ないし粘度に非常に好結ψ、を与え、またこの特性とス
ラリーの安定性とを共に満足させるものはほとんどみら
れない。たとえは、米国特許第２，３４６，１５１号明
釦］円、特公昭５５−４５６００弓公報および特開昭５
４−１６５１１シシ公報なとに開示されるりん酸エステ
ノペ各種アミン類、アルキレンオキシドとアルキルフェ
ノールやナフト−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ホ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か
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クニンスルホン酸塩、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、前記の添加剤に較へると粘度低下機能か
ありスラリーの安定性にも多少寄与するか、これら特性
はなお改良の余地かあり、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下する
欠点があることから、実用化するにはいまひとつ満足で
きるものとはいえなか−）だ。

この発明は、」−記提案のものに較・＼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王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１ＪｅＸ塩、つ”ン
モニウム塩または低級アミン塩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する石炭−水ス
ラリー用ンへ加削にある。

かかる有効成分によると、そのすくれた粘１丈低下機能
によって高濃度スラリーの調製力行■能となり、たとえ
は石炭粉末が６０〜８０市量％もの高濃度の石炭−水ス
ラリーを容易に得ることかできるとともに、このスラリ
ーは経口的Ｉｊｔ疑集や沈降が抑えられた静置安定性に
すぐれたものとなる一方、機わ１に的な剪断力を受けで
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パイプ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吉を想定した場合、輸
送中の機械的剪断力に対してスラＩＪ−の安定［生を充
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Δ１１を用いて調装された石炭−
水スラＩＪ　−は、）々イブライン輸送その他の輸送か
容易で経済的であり、また燃焼装置への供給が容易とな
るなとの利点が得られる。

この発明の添加剤に含有される有効、成分である」（重
合体の構成比は、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が７
０〜９９モル％、好ましくは８５〜９５モル％であり、
アクリルアミｌ−類が１〜３０モル％、好ましくは５〜
１５モル％である。

共重合体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。共重合物
の数平均分子量は１，０００〜５０．０００であり、好
ましくは１，０００〜１０，０００である。

前記共重合体を構成するアクリル酸もしくはメタクリル
酸の前記塩を形成するものとしてアルカリ金属としては
、リチウム、ナトリウム、カリウムがありられる。低級
７′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、ブチルアミン、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、ンブロビルアミン、ジメチル
アミン、ジェタノールアミン、ジイソプロパツールアミ
ン、モルホリンなどの第二アミン、トリメチルアミン、
トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ｌ・ジメチル
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
リルアミドなどがよる。

この発明における共重合体は、アクリル酸もしくはメタ
クリル酸の前Ｈ己いずれかの塩とアクリルアミド類との
共重合によって、あるいはアクリル酸もしくはメタクリ
ル酸とアクリルアミｒ＊ｉと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−を用いて中和す
ることによって１８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の共重合物またはアクリル酸も
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メタクリルアミド類との三元共１１
合体のエステル部分をアルカリげん化することによって
も得られる。さらに、アクリルアミド類の重合体もしく
は共重合体をアルカリを用いて部分的にけん化すること
によっても得られる。

前記のアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステ
ルとしてはアクリル酸もしくはメタクリル酸のメチルエ
ステル、エヂルエステル、プロピルエステル、ブヂルエ
ステル、ヘキシルエステノペオクチルエステルなどがあ
けられる。

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す、特
に対剪断力安定性を賦与するところにある。

この発明の添加剤においては、上に述べた有効成分のな
かから、その−神も１２（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
ぜた状態で使用に供することかできる。かかる添加剤に
は、８安ζこ応してゲル化剤、防錆剤、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ｊこよって異なるか、一般的には、有効成分が、
スラリー中０．０１〜５小量％、とくに好適には０．０
５〜１．０重量％となるようにするのがよい。添加量が
多くなるにしたがって粘度低下効果が犬でまた安定性の
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」−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。たとえは、乾式粉砕法ては、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。

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では、安定なスラリー
を得にくいときには、強いせ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、亜瀝訂炭、瀝青炭、無煙
炭なといずれであってもよくとくに制限はないが、孔隙
の少ない石炭の方か好ましい。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メツシユパスが５
０重量％以」−となるのが好ましく、７０重量％以」ニ
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（７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アミド類を
常圧下もしくは加圧子てラジカル共重合させ、共重合後
、中和して塩を形成させ下記の第１表に示される試料高
１〜７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Ｍｗとは数平均分子量を意味する。

比較例 −１・吊第２表に示す試料ノ１り８〜１３をそれぞれこ
の発明とは異なる石炭−水スラリー用添（ｊ［１剤とし
た。

第　　　　２　　　　表 、ｌｚ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Ｈｌ
、ＢＩ製し７、このスラリーの粘度（２５℃）、静置安
定性ならびに剪断力による安定性の影響を１凋べた。こ
の試験に用いたワンポー炭（オーストラリア産）および
バルマー炭（カナダ産）の−１−４業分析値は次のとお
りである。

ワンボー炭　　バルマー炭 固η水分（ヰ１、量％）　　　　　３．０　　　　１．
５灰　　　分（重用％）　　　　　］、　４，０　　　
　１７．０揮発分（重量％）　　　３２，０　　２０．
０固定炭素（重用％）　　　　５０，２　　　６２．０
なお、得られた石炭−水スラリーの粘ＩＷ　（２５℃）
はＢ型粘度計により測定し、静１ｆｆｆ安定性（１次の
方法で調へた。すなわち、直径５　ｃｍ、高さ２０ｃｍ
のステンレス製シリンダーの底部より６　ｃｍと１２ｃ
ｍ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ダーの底部から］８０のところ
まで入れ、室温で１週間静置した。つきに、シリンダー
底部から１２ｃｍより上の上層部分、６〜１２Ｃ７１の
中層部分および６　ｃｍより１：の下層部分に分け、各
層の固形分を］−０５℃の乾燥型中に１時間放置する乾
燥城館法で測定し７た。

また、剪断力による安定性は次の方法によ−っで判断し
た。すなわち、得られた石炭−水スラリーを直ｊＨ’ｉ
％　１０．５　ｃｍ、　ａさ１５ｃｍのＩＩのビーカー
の中・＼８００　ｍｔ：の線まで入れ、羽根径２Ｃ１１
のインペラーを４００　ｍｌＯ位Ｐｉにセットし、２０
０　ｒｐｎｌで２４時間１Ｗ拌（〜だ１、攪拌停止後、
インペラーをとり夫０、そのままの状態で１０「１間静
置した。１０口間静？を後、ビーカーを珀け−Ｃスラリ
ーを流［２出し、ず・＼でが流れ出た場合、底部に固い
沈降物が生成してスパチュラ等でも容易にとり出すこと
かできない状態の場合を、それぞれ（す、・・、て表わ
し、（＠の場合には剪１υ１力に対して強いスラリーか
得られた３と判定した。

試験例１ ワンポー炭を乾式粉砕して２００メツシユパスが７０＋
７ｊｉＬ％の石炭粉末を得た。この粉末の水分用は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１３５４７をとり、特殊機化工
業（株）製ホモミキ→ノー　−ＦｉＩ型を用いて、３０
０〜５０　Ｑ　ｒｐｍでゆっくり撹拌し１ｉがら上記の
石炭粉末３６４．６５ｉ’を徐々に加え、加え終ってか
らホモミキサーの回ＩＧｘ数を、”、）、　０００１’
１Ｍｎにあけて１０分間攪拌することにより、固形分７
０重量％の石炭−水スラリーを得た。３つきの第３表は
、この発明の添加剤として試料、！１〜７および比較例
の添加剤として試料イｔ１８〜１３を用いたときの上記
試験例】の結果である。

表中、添１ｌｆＩ量はスラリー中に占める添加剤（固型
分）の割合で示した。また、参考例とは添加ｉ’ｒｌｌ
を全く用いなかったときの結果てあり、さらに表中の（
米）はスラリーの粘度が非常に高いため、プリンターの
取り出（７「１からスラリーを取り出すことができす、
測定不能であったことを示す。

／ 第　　　　３　　　　表 （※）重）ｄ％ 試験例２ 容量５１のボールミル（ポール充填率３０容ら１％）に
粒径的２ｍｌこ粗粉砕した水分かＨＹ４市ｈ４％（付名
水も含めて）のバルマー炭３６４．６ｉ？をとり、これ
に前記の添加剤をそれぞれ所定佇溶解させた水溶液１２
１．５ｙを加え、３０分間粉砕することにより、石炭粉
末の粒度が２００メツシュパス８０重量％古された固形
分７２重Ｎ％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Ａ２と５
および比較例の添加剤として試料、４６８１１３を用い
たときの」二記試験例２の結果である。

表中、添加剤の添加量、参考例およびｓ＋　ｉこ関して
は第３表の場合と同禄である。

以−」二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−て、
１７かも静置安定性のみならず対糖１折カ安定性にもす
くねる均質な石炭−水スラリーが得られることがわかる
。

特許用［９η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およびアク
   リルアミド類を構成単位とする共十合体を有効１戊分と
   する石炭−水スラリー用添加剤。