JPS5980320A - 石炭粉末の水スラリ−用分散安定剤 - 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】 本発明は、石炭粉末の水スラリー用の分散安定剤に関す
る。吏に詳しくは石炭粉末を水中に分散させパイプライ
ン輸送可能な状態に分散安定化させる分散安定剤に関す
る。

近年、エネルギー源として、最も多く使用されてきた石
油が、その埋蔵量の限界や、それに伴う価格の尚騰など
から、エネルギー源の多様化及び、安定的な供帽の確保
が重要な問題となっている。このようなことがら、埋蔵
量が多く、且つ、偏在せず、世界中に存在する石炭の有
効利用が見直されてきている。しかしながら石炭の場合
は１石油とは異なり、固体であるため、パイプラインに
よる横送が不可能であり、取り扱い上著しく不利である
。更に、石炭は一般に石油に比べ、多量の灰分を含んで
おり、発熱蓋の低下、フライアッシュの処理等の問題も
ある。

このようなことよシ、取り扱い上の欠点を改善するため
に１石炭を粉末化し、水中に分散させてスラリー状にし
て、使用する方法が種々検討されている１、シかしなが
ら、この場合も石炭濃紋を士げると、＃シく増粘し、流
動性を失い、石炭濃度を下げると、憎送効率が低下し、
更に脱水工程にも費用がかかることになり、実用的でな
い。これは、石炭−水スラリー由の石炭粒子同志が水中
で凝集することにより、粘度の増大及び流動性の減少を
起こさせるからである。

水スラリー中の石炭粒子は、小さいほど分散安定性が良
いが、微粉砕の費用は微粉砕の種度が大きくなるにつれ
て大きくなる。現圧、火力発ｄ≦所で燃焼されでいる微
粉炭は２００メツシユ。

８０俤パス、即し約７４ミクロン程度の粒子径であるの
で、この粒子が微粉炭の粒度の一つの目ずとし゛〔使用
されることが予想される。石炭−水スラリーに、分散剤
である界面活性剤を加えると、石炭粒子と水との界面に
界面活性剤が：ｉ着し、石炭粒子をバラバラにほぐす作
用や。

石炭粒子が互いは凝集するのを防ぐ作用などをｔ１５４
こし良好な分肢状態を作り出すことが期待される。

本発明者らはすでにそのような効果をもつ分散剤を向見
済みである（特願昭５４−９５１７３号明細書参照）。

しかしこのような分散剤では流動性は向上するが静置し
た場合沈降物が圧密しハードケーキを生成するため実用
上は必ずしも満足すべきものではなかった。

本発明者らはかかる従来の石炭−水スラリーの欠点であ
る静置安定性の改良とｖｒｔ、動性の向上をはかるべく
鋭意研究した結果、静置安定性と流動性に優れた効果を
もつ分散安定剤を見い出し本発明を完成した。

即ち、本発明は活性水素を有する化合物にエチレンオキ
シドを必須成分として含有するアルキレンオキシド及び
スチレンオキシドを付加したものであり、且つスチレン
オキシド基を分子内に−１〜２０　ｒｉ個（ｎは１分子
中の活性水素の数を示す）有し、ポリオキシエチレン鎖
の部分の合計の重量が全分子量の４０〜９５重景係であ
υ、更に分子量がｓ、ｏｏｏ〜２００，０００であるポ
リエーテル化合物又はその誘導体単独もしくはそれらと
脂肪族アルコール、ソルビタン脂肪酸エステル及びシリ
コーンイビ合物からなる群から選ばれる１棟又は２権以
上とｆ、有効成分として含むごとをｔ時機とする石炭粉
末の水スラリー用分故安定剤である。父、本発明の分散
安定剤は浮遊選鉱法あるいは水中造粒法により脱灰され
た石炭にも有効であることを特徴とする石炭粉末の水ス
ラリー用分散安冗剤である。

本発明においてポリエーテル化合物は、活性水素を１個
以上含む化合物に通常の方法によりスチレンオキシドと
エチレンオキシドを必須として含むアルキレンオキシド
を付加することにより容易に製造することができる。そ
のうち特にスチレンオキシドと、エチレンオキシドを必
須として含むアルキレンオキシドとのブロック又は一部
ブロック状の付加物が好ましくその付加の順序は倒れが
先でもよいがスチレンオキシド（以下（８０）と略記す
る）とエチレンオキシド（以下（ｌｌ１Ｏ）と略記する
）の付加物の場合には先ず８０を付加させた後、２０を
付加させたものが良好な分収゛な尾性を示す。

本発明に用いることの出来る活性水素を有する化合物は
、夫々ヒドロキシル基、アミノ基、メルカプト基、カル
ボキシル基等を有するヒドロキシ化合物、アミン化合物
、メルカプト化合物、カルボン酸類等である。

具体的にはヒドロキシ化合物としては、メタノール、エ
タノール等の低級−価アルコールかラステアリルアルコ
ール、オレイルアルコール等の尚級−画アルコール、２
−エチルヘキサノール等の側鎖を有する一画アルコール
、エチレンクリコール、グロピレングリコール、１．４
−ブタンジオール、ヘキサンジオール、ジエチレングリ
コール、トリエチレングリコール、ホリプロビレングリ
コール、グリセリン、ソルビトール、ポリグリセリン又
はこれらの部分エステ＃　化物等の多価アルコール、ノ
ニルフェノール等のフェノール類が例示され、アミン化
合物としてはオクチルアミン、牛脂アミン、メチルステ
アリルアミン等のモノアミン、エチレンジアミン、ジエ
チレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエ
チレンペンタミン、Ｎ−アルキルエチレンジアミン、Ｎ
−アルキルプロピレンジアミン、窒素数６〜５０を有す
るポリエチレン・ｆミン等のポリアミン化合物が同示さ
ハ、メルカプト化合′吻としては、ラウリルメルカプタ
ン等が例示さｉＬる。

父、モノ、ジ又はトリエタノールアミンなどのアルカノ
ールアミン、ステアリン酸アミドなどのアミド化合物、
グリシン等のアミノ酸等でもよい。

カルボンｍ類とし°Ｃは、カプリル酸、ラウリルｊＷ　
％　オレイン酸、ステアリン酸等の一１曲カルボン酸、
シュウ酸、マロン酸、マレイン酸等の二価カルボン酸等
が挙げられるち 又本発明において、ポリエーテル化合物はスチレンオキ
シド基を分子内に１〜２０ｎ個（ｎは前述の通υ）有し
、ポリオキシエチレン鎖の部分の合計の重量が全分子量
の４０〜９５重嵐憾、好ましくは６０〜９５重量係であ
る。スチレンオキシド、エチレンオキシド以外にプロピ
レンオキシド（以’ＦｒＰＯＪと略記する）、ブチレン
オキシドなどが使用され得るがｉｏ、ｓ。

及びｐｏのブロックポリマー乃至はＥｉＯ及びＢＯのブ
ロックポリマーが良好な分数安定性を示す。

ポリエーテル化合物の分子敵は５０００〜２００，００
０、好ましくは１０，０００〜１５０　、０００である
。

該ポリエーテル化合物誘導体としてはレボリエーテル化
合物の末端の水酸基を鎖酸化した硫酸化物、五酸化リン
との反応により得られるリン酸化物、カルボキシアルキ
ル化物又は多塩基酸とのエステル化物又は、その塩等の
アニオン化物や出発物質としてアミノ化合物を用いた場
合のジアルキル硫酸やハロゲン化アルキル、ハロゲン化
ベンジルなどによる４級化物や酢酸、アルキルベンゼン
スルホン、俊等　による中和によるカチオン化物等が挙
げられる。

又本発明の分散安定剤の第２成分である（ｂ）成分のう
ち脂肪族アルコールは具体的には炭素数６〜１２の脂肪
族アルコールが用いられ、例えばオクヂルアルコール、
２−エチルヘキシルアルコール、ラウリルアルコール等
が挙げられる。

ソルビタン モノラウレート、ンルピタンモノパルミテート、ソルビ
タンモノオレエ−１・、ソルビタンモノラウレート等が
挙げられる。又同じ＜（ｂ）成分のりしシリコーン化合
′．吻としてはポリジメチルシロキサン、ジメチルシリ
コーン油、ノルオロシリコーン油等が挙げられる。

かかる本発明の分散安定剤は、水スラＩＪ　−　に対し
て０．０１〜５．０重′Ｉｉｔ′係、好“ましくｔま０
，０５〜２、０　七ｔ＋ｔ　％　’ｊｌ＋５加すること
により、水中に石炭粒子を分１１（させうる。

本’＋６明の分散安定剤の（ｂ）成分の脂肪族アルコー
ル、ソルビタン脂肪酸エステルあるいはシリコーン化合
物は、ポリエーテル化合物に対し、５０）ｋ′畦俤以下
，好゛ましくは１５〜５重知憾であり，ポリエーテル化
合物と共に石炭スラリーに加えてもよく、又別個に石炭
スラリーに加えてもよい。

石炭−水スラリ−の流動性は、一般に石炭粉末の種類及
び粒度などによって異なるが、分散安定剤を癌加しない
場合は，石炭ｖＮ度が３０重量係を越えると粘度が急激
に上昇してくる６一方隻本発明の分散安定剤を所定蝦添
加すると、石炭粒子が分散し、流動性が著しく向上し高
濃度のスラリーとすることができると同時に長時間放置
した場合に沈降してノーードケーキを形成しないという
貯蔵安定性に曖れだスラリ二とすることができる。石炭
−水スラリ−を構成する石炭ｄｉはあまり小さいと暢送
効率が悪くなり、脱水工程にも費用がかかり、意義がな
くなる。

又、あまり大きいと、粘度が高くなりすぎるので、石炭
の種類、粘度により異なるが、一般に５０〜８５、好ま
しくは５０〜７８重ｌ゛チである。

従来、石炭の水スラリーの分散安定剤として柚々の化合
物が提案されており、本発明に類似のものとしては、向
えば活性水素を有する化合物にエチレンオキシド、プロ
ピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加したポリ
エーテル化合物が提察されている（特開昭５７−１０２
９９４号公報，特開昭５７−１４７５９５号公報）。し
かしながら、これらの従来の分散安定剤では満足すべき
効果を得るためには比較的添加量を多くする必要があり
、又石炭の粒度分布や調整条件等により大きく左右され
るものであり，又湿式粉砕時に添加した場合粉砕が進行
するに従って流軸性が低下するためその表面積の増大と
ともに必要隋加艮を増加させることが必要であった。

本発明の分散安定剤は，スチレンオキシド基。

エチし／ンオキシド基を含むことにより比較的少ない添
加量で曖れた効果を発揮し、又粒度分布・やＩ！（１０
Ｓ（条件等に左右されない画期的な性能を有するもので
ある。これは芳香環をもつスチレンオキシド基を分子内
に尋人することにより石炭表面の４ｇ水部との親和性が
良好となり、石炭表面−＼の吸着が飛躍的に改良される
ためであろうと考えられる。

本発明の分散安定ハリには更に（１１）成分として示さ
れた特定の化合物を併バ、することにより、その相剰的
作用により更に低粘度で流動性の良好なものとすること
ができる。

本発明に開用する石炭は無煙炭、１歴庁炭、亜−ｇ炭、
褐炭等の抽々の炭種のものが用いられるがこれを微粉砕
して用いる。この石炭粉末の粒度はボイラーへの直接燃
焼の可能な粒度であればよいが、現在この様な目的で火
力発°屯所にて使用されている一般的な粒度は２０１３
メツシユパス率が７０〜９０壬の粒度のものである。

石炭、分散安定剤、水の混合＋１ｇとしては、何れでも
よいが、分散安定剤を水に浴が６又は分散させて、それ
に石炭を加え過当な混合装置又は粉砕装置によシ調製す
ればよい。

かかる本発明の分散安定剤は曲の陰゛イオン界面活性剤
や非イオン性界面活性剤ケ併用することができる。例え
ば、本発明の石炭粉末の水スラリー用分散安定剤を、本
発明者らが既に発明し特許出願中（特願昭５４−９５１
７３号）の明細誓に記載されている石炭粉末の水スラリ
−用分故ハリであるナフタリンスルホン葭ホルマリン縮
合物あるいはポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エス
テル等の非イオン性界面活性剤と１ノ［用ずり、ば、一
層曖れた分散目Ｈが得られる。

史に、本発明の分散安定剤を用いた石炭の水スラリーに
オレイン酸等の刀旨肋酸、シアミルアミン等のアミン化
合物、ステアリルアマイド等のアマイド化合物、トリブ
チルホスフェート等のリン鍛工ステルあるいはアルミニ
ウムステアレート等の金属石Ｈ伎などを加えることによ
って、気泡の混入の少ない安定なスラリーとすることが
できる。

現在、石炭中の灰分を檎々の方法で除去し、脱灰炭水ス
ラリーとして重油専焼ボイラーで燃焼することが検討さ
れている。この際の石炭脱灰法としては、浮遊選鉱法の
原理を応用して浦東剤、起ＦｆＭ剤を用い灰分を水中に
とどめ泡沫に石炭を吸漸し回収する方法や、石炭スラＩ
Ｊ　−に油乃至はエマルションを添加攪拌し石炭質を選
択的に造粒により回収する水中造粒法等（１＋ｌえば特
υｄ昭５２−５７９０１号）が注目されている。かかる
本発明の分散安定剤はこのような方法で脱灰された石炭
スラリーに対しても極めて良好な分数安定性を示す。又
、この場合、石炭スラリー中に炭化水素油（例えばディ
ーゼル油、Ａ重油、Ｂ重油、０重油等）が混入すること
も考えられるが本発明の分散安定剤はかかる炭化水素油
の共存する系でも分散効果を失うことなく優れた性能を
示す。

本発明の分散安定剤を６５ｓ加することで得られる石炭
粉末の水スラリーは高濃度でも粘度の上昇が少なく流動
性が良好で且つ長期間保存後にもハードケーキを生成せ
ず良好な分数安定性を保つためパイプライン楢送、タン
ク貯蔵、ボイラー直接燃焼が１ｆ能である。又本発明の
分散安定剤を用いて得た石炭粉末の水スラリーは製造時
の泡が少なく、スラリーの体積増加が少なく、又気泡に
よる増粘を防止し良好な性状のものとすることができる
。

以下に実施列によシ本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらのＸ　Ｍｌｉ例により限定されるものではな
い。

実　Ｉ山　ト用 （１）脱灰炭の調製法 １）水中造粒法による脱灰炭の製造法 ２００メツシユ８０９１１パスの下記の組成のプレアソ
ール炭　４１５　Ｆ　（３，２５係の水分を含んでいる
／こめ純分として４００　Ｆ　＞　’に室温にて水に分
散させ攪拌して石炭、水スラリーを得る。この混合物に
対してＡｙ油全全２Ｏｆ加、室温にてラボディスパー（
％殊機化ｆ業製）罠で１００　Ｏｒｐｍで５０分攪拌し
脱灰造粒化させる。このようにして得られｆｃ、　ｒＭ
ｓ合物を８メツシユのフルイに載し灰分を除去し１０５
℃にて乾燥させて脱灰・脱水された造粒物（脱灰炭Ａと
ぼう）を得た。このものの残存灰分の含−８は４，８　
ｗｔ９６（石炭基準）であった。

１１）浮遊選鉱法による脱灰炭の製造法　　　（２）１
）と同様にプレアソール炭　４１３ｆを室温にて水に分
散させ、パイン油０．５ｆとともにＦ−Ｗ型浮遊選鉱截
に入れ浮選処理全行なう。そして泡とともに回収した脱
灰石炭スラリーを減圧脱水し脱灰炭Ｂを得る。

このものの残存灰分の含餡は４．Ｏｗｔ％　（石炭基準
）であった。

申１　フ゛レアソール炭 発熱４３　６７２０　Ｋｃａｌ　／に７　（Ｊより　Ｍ
８８１４）灰　　分　　　７，１　係　　　　　（ＪＩ
Ｓ　Ｍ８８１２）水　　分　　　７．０　係　　　　　
（ＪＩＳ　Ｍ１３８１１）固定炭素　　５９．７係　　
　　（ＪＩＳ　Ｍ８８１２）表１　　供給炭−九表 水スラリーのｙ８製及び流動性の評価 表２．Ａ１化合物１．８ｔを９７．７　Ｆの水に分１４
にさせこの混合物に表１の匹試炭Ａ１のプレアソール炭
５８７ｆを室温にて小袖ずつ加える。全−Ｍ加え終った
後、ホモミキサー（特殊４Ｎ４化上業製）にて５００　
ｒｐｍで５分間攪拌して石炭水スラリーを調製した。

２５℃にて粘度を測定すると、１９００センヂボイズで
あり、流動性は良好であった。父、同様条件にて表１に
示す供試炭、表２に示すポリエーテル化合物又はその誘
カフ体（ａ成分）、表３に７」テず（１））成分を各種
紐み合わせて行った１１０の実施例及び比載利も含めて
その結果を表４及び５に詑した。ｖ３Ｉｆの低いものが
流動性の良い事を示している。

（５）　　水スラリーの安定性の評価 スラリーの安定性は該スラリーを製造後３０日及び６０
日間静置した後、直径５　ｍｍのステンレス俸（重はｓ
　ＯＦ　）をスラリー中に静かに入れその沈降状態を観
察した。（２）で調製したスラリーは安定性が良好であ
り６０日経過後も圧密はほとんどなかった。他の実施例
及び比Ｖ例も含めてその結果を表４及び５に示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　活性水素を有する化合物に、エチレンオキシドを必
   須成分として含有するアルキレンオキシド及びスチレン
   オキシドを付加したものでめり、且つスチレンオキシド
   基を分子内に１−−２０　ｎ個（ｎは１分子中の活性水
   素の数を示す。）肩し、ポリオキシエチレン鎖の部分の
   合計の車−が全分子１°の４０〜９５重量係であり、更
   に分子１°がｓ、ｏｏｏ〜２００，０００であるポリエ
   ーテル化合物又はその誘導体を有効成分として含むこと
   を特徴とする石炭粉末の水スラリー用分散安定剤。 ２　ポリエーテル化合物又はその誘導体がスチレンオキ
   シドと、エチレンオキシドを必須として含むアルキレン
   オキシドとのブロック状又は一部ブロック状の付加物で
   ある特許請求の範囲第１項記載の石炭粉末の水スラリー
   用分散安定剤。 ３　ポリエーテル化合物又はその誘導体がスチレンオキ
   シド、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付加
   物であることを特徴とする特＃′ｆ請求の範囲第１項又
   は第２項記載の石炭粉末の水スラリー用分散安定゛剤。 ４　ポリエーテル化合物又はその誘導体がスチレンオキ
   シド及びエチレンオキシドの付加物であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の石炭粉末の
   水スラリー用分散安定剤。 ５　ポリエーテル化合物の誘導体が、ポリエーテル化合
   物の硫酸化物、リン酸化物、カルボキシアルキル化物又
   はその塩である特許請求の範囲第１項、第２項、第５項
   又は第４項記載の石炭粉末の水スラリー用分散テ定剤。 ６　石炭粉末が脱灰された石炭粉末であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項。 第３項、第４項又は第５項記載の石炭粉末の水スラリー
   用分散安定剤。 ７　石炭粉末が浮遊選鉱法又は水中で油を添加して造粒
   する水中造粒法によって得た脱灰された石炭粉末である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の石炭粉末
   の水スラリー用分散安定剤。 ８（ａ）　　活性水系を有する化合物に１エチレンオキ
   シドを必須成分として含有するアルキレンオキシド及び
   スチレンオキシドを付加したものであり、且つスチレン
   オキシド基を分子内に１〜２０ｎ個（ｎは１分子中の活
   性水素の数を示す。）有し、ポリオキシエチレン鎖の部
   分の合計の１１・が全分子量の４０〜９５重Ｍ％であり
   、更に分子量がｓ、ｕｏｏ〜２００，０００であるポリ
   エーテル化合物又はその誘導体、及び （ｂ）　　脂肪族アルコール、ソルビタン脂肪酸エステ
   ル及びシリ、コーン化合物からなる群から選ばれる１棟
   又は２棟以上 を有効成分として含むことを特徴とする石炭粉末の水ス
   ラリー用分散安定剤。