JPS6023487A - 高濃度石炭−水スラリ−用減粘剤 - 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−水スラリー用減粘剤に関する。

さらに詳しくは、微粉炭を水に分散し、ポンプ輸送が可
能な高濃度石炭−水スラリーを提供するための減粘剤に
関する。

近年石油資源の枯渇により、石炭の利用が再認識され、
その利用方法が種々横側されている。

ところが石炭は石油と異なり、固体であるためポンプ輸
送ができない。そのため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。また、
石炭ガス化」二程においても、ガス化反応器への石炭の
供給を、水スラリーの形態で実施する試みが検討されて
いる。

しかしながら、これらの方法は、現技術では、石炭濃度
を上げていくと著しく増粘し、流動イ１ユがなくなるた
め、ポンプ輸送か困難になってくる。一方、石炭濃度を
下げると輸送効率が低トし、さらに燃焼前に脱水工程が
必要であったり、石炭ガス化では、十分な反応温度が得
られず、問題点が多い。

特開昭５７−９６０９０には、オルガノスルホン酸土類
金属塩やこれにＰＨ調整剤としてアルカリ金属緩衝塩を
併用してスラリーｐ）Ｉを５〜８にすることが記載され
ているが、オルガノスルホン酸の土類金属は水中への解
離が小さいことも一因して、減粘効果が弱く、また、ア
ルカリ緩衝塩を併用しても、高濃度化することができな
い。詳細については後述するが、これらの薬剤では、実
用に供しうるスラリーを製造することができなかった。

本発明者らは、高濃度の石炭−水スラリーを流動化し、
ポンプ輸送を可能にする石炭〜水スラリー用減粘剤につ
いて鋭意研究し、少量の添加で、石炭−水スラリーの粘
度を著しく減少し、そのため高濃度の石炭濃度において
もポンプ輸送が可能な石炭−水スラリーを提供する減粘
剤の開発に成功した。

本発明の石炭−水スラリーに使用する石炭としては、無
煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、またはそれらをクリー
ン化したものなどがあげられるが、どのような石炭であ
ってもよい。また、水スラリー中の石炭粒度も粉末であ
ればどのような粒度であってもよいが、現在火力発電所
で燃焼される微粉炭は２００メツシュパス７０重量％以
上のものであるから、この粒度が微粉炭の粒度の目安で
ある。しかし、本発明の減粘剤は、粒度によって影響さ
れるものではなく、どのような粒径の石炭粉末に対して
もすぐれた効果を発揮する。

また、クリーン化した石炭は、石炭中より無機物、例え
ば、灰およびイオウなどを除去したものである。石炭を
クリーン化する方法としては、例えばＯｉｌ　Ａｇｇｌ
ｏｍｅｒａｔｊ、ｏｎ法（以ｒ：　ＯＡ法という）、浮
遊選炭法、重液分離法などがある。しかしながら、これ
ら以外の方法でもよく、特に限定するものではない。

ＯＡ法について記すと、石炭を乾式あるいは湿式で粉砕
した後、水スラリーを調整し、必要により界面活性剤を
加えた適量の油を添加するか、あらかじめ石炭に前記油
をコードンた後、水スラリーを調整し、攪拌することに
より石炭の有機分と無機物との油および水に対する濡れ
の差を利用して、選択的に石炭の有機分を濡らす油をバ
インダーにして石炭有機分の凝集を起す。

一方、無機物は、油との親和力が弱いため、水中に遊離
するので、凝集した石炭の水分離を行えば、同時に無機
物を除去することかできる方法である。ＯＡ法の石炭−
水スラリー中の石炭濃度は通常１０・〜５０重量％であ
る。

ＯＡ法において用いる油は原油あるいは原油から得られ
る各種留分、例えば灯油、軽油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重
油などや、タールまたは頁岩油またはエチレン分解残油
または各種配合油などで、一般に燃料として用いられる
油や、潤滑油、洗浄油などの鉱物油である。またベンゼ
ン、トルエン、キシレン、動植物油など水に不溶の油も
用いられるが、中でもＣ重油、タール残渣油などの重質
油類は安価であるため、特に好ましい。この油は無機物
除去処理しようとする石炭−水スラリー中の石炭に対し
て一般的に３゜重量％以下の量で充分である。

また、浮遊選炭法は既存の選炭法で微粉炭−水スラリー
中に極く少量の油を加え、攪拌することにより泡立て、
フロスを生成する。本方法もＯＡＡ法様、石炭の有機分
がフロス油膜に付着するが、無機物は水中に遊離し、石
炭有機分と分離できる方法である。

浮遊選炭法において用いる油は、ターピネオール、ター
ル、へ重油、Ｃ重曲、軽油、灯油である。

ゴー記方法により、数１０重重量以」二の無機物を石炭
より除去するのが一般的である。

このようにしてクリーン化した石炭を使用すればクリー
ン化していない石炭にくらべて本発明の添加剤の効果は
著しく優れ、さらに数ポイント高濃度の石炭−水スラリ
ーが得ら九る。クリーン化した石炭を用いた場合、本効
果以外にも燃焼時のボイラー腐蝕が抑制され、灰の除去
設備。

脱硫設備への負担が軽減される等のメリッ１〜が非常に
大きい。

つぎに本発明の石炭−水スラリーに使用する減粘剤とし
ては、石炭−水スラリーの粘度を低下し、流動性と安定
性を向上するために用いる高濃度石炭−水スラリー用減
粘剤であって、 （ａ）　リグニンスルホン酸す１ヘリウムと、（ｂ）ポ
リリン塩酸 とを必須成分として含有することを特徴とするものであ
る。

（ａ）の成分であるリグニンスルホン酸ナトリウムは、
木材チップをスルホン化して得られるものであり、その
化学処理工程で加水分解反応や、酸化反応や、脱スルホ
ン化反応や、脱メチル化反応等を受けた変性リグニンス
ルホン酸ナトリウムや縮合反応による縮合リグニンスル
ホン酸ナトリウム等をいう。

（ｂ）成分であるポリリン酸塩とは、２つ以上のＰ（酸
化数５）を含み、Ｐ−０−Ｐの結合をもつものをいう。

具体的には、ピロリン酸す１−リウム、１へりポリリン
酸ナトリウム、ポリメタリン酸す１−リウム、ピロリン
酸カリウム、トリポリリン酸カリウム、ポリメタリン酸
カリウム等がある。

本発明の減粘剤は、上記（ａ）成分および（ｂ）成分を
それぞれ少なくとも１種類以上配合したものであり、そ
の配合比は、（ａ）５〜９５重爪％爪形ｂ）９５−５重
量％、好ましくは（ａ）２０−８０重量％、（ｂ）８０
〜２０重量％である。

本発明の減粘剤の添加量は、石炭−水スラリーに対して
、０．Ｏ１〜５．０重量％、好ましくは０．０３〜２．
０重量％であり、この添加量ですぐれた効果を発揮する
。石炭−水スラリーの流動性の限界は、石炭の種類や粒
度によって異なるが、一般に減粘剤を添加しなければ、
石炭濃度が５０重電顕前後で流動性がなくなるが、本発
明の減粘剤を添加すれば著しく粘度が低下するため、石
炭濃度が６１重量％以」二においても流動性を有する２
ものである。さらにクリーン化した石炭を用いた場合は
、石炭濃度がさらに数ポインｈ、一般的には、３〜１０
ポイント上昇する。

本発明の減粘剤は、他の界面活性剤と併用して使用する
こともできる。

石炭−水スラリーの製造方法および減粘剤の添加方法に
関しては、石炭をあらかじめ乾式で粉砕した後、減粘剤
を水溶液中に混合する方法や、石炭−木スラリーをつく
った後、減粘剤を添加する方法や、ミル中へ石炭、水、
減粘剤を加え、石炭を粉砕しながら混合する方法や、そ
れぞれの方法において、石炭の代わりにクリーン化した
石炭を用いて混合する方法など、任意の方法が実施でき
る。

本発明の減粘剤は、リグニンスルホン酸す１−リウムと
ポリリン酸塩という有機と無機の高分子量の分散剤を併
用して用いることを特徴としている。

これらの薬剤が優れた効果を有する理由を推察すると、
リグニンスルホン酸のナトリウム塩は比較的水中での解
離が大きく、しがも、その特殊構造によって１粒子表面
に強固に吸着した後、静電的要因により、粒子の凝集を
防ぎ、−次粒子として安定化する。同時に、ポリリン酸
塩の有する静電反発力での分散で著しい相剰効果を発揮
し、各々単独では考えも及ばない、優れた減粘効果を生
み出すものと考えられる。

また、本発明の減粘剤を用いた場合、スラリ＝ｐ　＋−
１は、特開昭５７　９６０９０　ニ記載すレテいる５〜
８という中性域より大きい。つまり、本減粘剤の（ｂ）
成分は、ｐＨ調整とは全く関係なく、強い電荷を与えて
、（ａ）成分との優れた相剰効果を生み出す分散剤の役
割を果すものと考えられる。

また、脱灰等のクリーン化した石炭を使用すれば、さら
にその効果が上昇するのは、脱灰することによって、親
水性が大きく微粒子でその表面積が大きい灰が除去され
ることにより、有機性が向上した石炭表面に、本発明の
減粘剤が効果的に作用するためであり、それによって石
炭濃度の」二昇をはかることができる。

本発明の減粘剤は、石炭を水中に安定に分散する効果も
すぐれており、長期間、例えば１力月間静置しても水分
離を生ぜず、均質な石炭−水スラリーを保持している。

このように本発明の減粘剤は、石炭−水スラリーに対し
て０．０１〜５．０重量％、好ましくは０．０３〜２．
０重量％添加するだけで１石炭−水スラリーの粘度を著
しく減少せしめ、しかも、高濃度でポンプ輸送が可能な
石炭−水スラリーをつくることができる。

以下に実施例を示す。実施例中％は重量による。

実施例１ 所定量の第１表に示す減粘剤を溶解した水溶液に、２０
０メツシュ８０％パスまで粉砕した石炭を室温にてかき
まぜながら加え、所定濃度の石炭−水スラリーを調整す
る。このスラリーの粘度を２５℃にて測定し、また、流
動性を観察する。さらに、このスラリーを５００ｍＱの
シリンダーに１８ｃ１１の高さまで入れ、１力月間静、
置した後、上層（上部から１ｃｍ）、下層（底部から１
ｃｍ）の石炭濃度を測定する。

試験結果を第２表に示す。第２表に示すとおり、本発明
の減粘剤を添加すると、石炭濃度６４〜７０％において
も粘度は１０００〜２６００（二Ｐであり、極めて流動
性が良好である。

また、スラリーは１力月間静置した後も、石炭の沈降は
ほとんど生じておらず、非常に安定である。これに対し
、一般のアニオン界面活性剤を添加したり、減粘剤無添
加の場合なとは、石炭濃度５０％において粘度が２０’
、０ＯＯｃＰ以上になり、全く流動しない。

また、（ａ）成分、（ｂ）成分単独で添加した場合や、
（ａ）成分にｐ　Ｉ−］調整剤として一般の無機塩を併
用した場合などは、減粘効果が著しく弱く、石炭濃度６
０％において粘度が２０゜０００ｃＰ前後であり、全く
流動しない。

実施例２ クリーン化した石炭を使用して実施例１と同様に所定濃
度のクリーン石炭−水スラリーを調整する。石炭絃度は
２００メツシュ８０％パスのものである。このスラリー
の粘度を２５°Ｃにて測定し、また、流動性をもｌ＠察
する。このスラリーを１力月間静置した後、実施例１と
同様上層、下層の石炭濃度を測定する。

試験に用いた本発明の減粘剤は、第１表に示すとおりで
ある。試験結果は第３表に示す。

第３表に示すとおりクリーン化石炭−水スラリーに本発
明の減粘剤を添加すると、石炭濃度が６８〜７０％でも
、粘度が１２００〜２７００ｃＰであり、低粘度で流動
性が良好である。また、スラリーは、１力月間静置した
後も、石炭沈降がほとんど生じておらず、非常に安定で
ある。

これに対し、一般のアニオン界面活性剤を添加したり、
減粘剤無添加の場合などは、石炭濃度５０％において粘
度が２０，０００　ｃ　Ｐ以上になり、全く流動しない
。

また、（ａ）成分、（ｂ）成分単独で添加した場合や、
（ａ）成分にｐＨ調整剤として一般の低分子量無機塩を
併用した場合などは、減粘効果が著しく弱く、石炭濃度
６０％において、粘度が２０．０．００ｃＰ前後であり
、全く流動しない。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭−水スラリーの粘度を低ドし、流動性と安定
   性を向」ニするために用いる高濃度石炭−水スラリー用
   減粘剤であって、 （ａ）　リグニンスルホン酸す１−リウムと、（ｂ）ポ
   リリン酸塩 とを必須成分として含有することを特徴とする石炭−水
   スラリー用減粘剤。
2. （２）成分（ａ）と成分（１））の配合比が（ａ）５〜
   ９５重量％、（ｂ）９５〜５重景％、好まシ＜ハ（ａ）
   　２　Ｃ１−８０重量％、（ｂ）８０−２０重景％であ
   る特許請求の範囲第（１）項記載の石炭−水スラリー用
   減粘剤。
3. （３）石炭濃度が６１′系以上の石炭−水スラリーに用
   いるための特許請求の範囲第（１）項および第（２）項
   記載の石炭−水スラリー用減粘剤。 （／ｌ）石炭がクリーン化した石炭である特許請求の範
   囲第（１）項ないし第（３）項のいずれかに記載の石炭
   −水スラリー用減粘剤。