JPS6032890A - 炭素質微粉体の水スラリ−用分散剤 - 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】 （イ）技術分野 本発明は低粘度で流動性が良く、ボンピング可能な炭素
質微粉体の高濃度水スラリーを製造可能にする分散剤に
関する。

（ロ）従来技術 近年の著しい石油価格の高騰に加えて原油埋蔵量の低下
あるいは外交戦略に使用するなどエネルギー源の枢要を
石油に依存する体制から、石油、石炭、原子力、天然ガ
ス、水力など多種多様のエネルギーをそれぞれの利点を
生かして使用するように変化しつつある。特に、石炭及
び従来エネルギー源としての利用の少なかった石油の蒸
留残渣である石油コークスは単位熱量当シの価格が安く
、エネルギーに変えるための既存技術も多いため、重要
なエネルギー源として注目されるようになった。

しかし、石炭及び石油コークスは固体であるために輸送
、貯蔵、燃焼など取扱上並びに使用上、多くの問題点を
有している。これら炭素質固体を燃料とする場合、燃焼
速度や燃焼効率を向上させるために、通常微粉化するが
、炭素質微粉体の取シ扱いは公害の発生、自然発火の危
険などがあシ、石炭の場合はさらに、採炭地からの搬出
、貨車や船への積み下し、貯炭場への積み付けなど輸送
上解決すべき多くの問題がある。この輸送上の問題解決
とハンドリンクコストの低減を図る一方法として、炭素
質微粉体を水、メタノール、燃料油ガどの液体中に分散
させてパイプライン輸送する方法が提案されている。

炭素質微粉体を水に分散させた炭５に質微粉体水スラリ
ーは媒体の水が比較的入手しやすく非常に安価であるた
め実用価値が高く、石炭を水スラリーにして輸送する方
法は一部で実用化されている。

しかし、との炭素質微粉体水スラリーは炭素質微粉体濃
度を高くすると流動性を急速に失い、湿潤微粉体の集塊
物に変わるだめ、従来、その濃度を５０数％以上にする
ことができなかった。炭素質微粉体水スラリーの輸送コ
ストの低減および燃焼性の向上を図るためには、高濃度
でかつ流動性の良い炭素質微粉体水スラリーを得ること
が必要である。炭素質微粉体水スラリーに分散作用を示
す界面活性剤を添加することによシ、分散状態が改善さ
れ、炭素質微粉体の濃度を高めることができる。しかし
ながら、アルキルベンゼンスルホン酸塩のような一般の
低分子量界面活性剤あるいけポリメタクリル酸のような
カルボン酸系高分子化合物で社、その性能が不十分であ
シ、炭素質微粉体の種類によシ差があるが、固型分濃度
が６５％程度を超えると流動性が極度に低下し、実用に
適するものが得られない。

ρう　発明の目的 本発明の目的は、炭素質微粉体の水スラリーに添加した
場合に流動性が改善され、特に固型分濃度が６５％以上
の高濃度であっても良好な流動性を示し、ポンピングが
容易な炭素質微粉体水スラリーを製造することのできる
分散剤を提供するにある。

に）発明の構成 本発明に係る炭素質微粉体を含有する水スラリー用分散
剤は、分散剤の有効成分として、（５）共重合性二重結
合を有する芳香族スルホン酸又はその塩２０〜９５モル
％及び（Ｂ）一般式８式％） （式中　ＲＪは炭素数３〜５０アルケニル基であシ、Ｒ
２は炭素数２〜４のアルキレン基であシ、ｎはＯを含む
０〜約６０の数である。）で示されるヒドロキシ単量体
５〜８０モル％を構成単量体成分として含冶し７、任意
に５モル％以下の多官能性単量体を含有する水溶性アニ
オン少゛重合体を含むことを％徴とする１、 （ホ）実施態様 オ発明の分散剤が適用できる炭素質微粉体はエネルギー
源として使用できるものであれば特に制限がなく、例え
ば、褐炭、亜渡青炭、瀝青炭、無煙炭宿の各宜の石炭、
これら各釉の石炭から製造されたコークス、石油コーク
ス、化学ツーラントから副生するカーボンブラック、有
機物を炭化して得られるカーボンブラックなどを必要に
応じて粉砕してイむられる炭素質微粉体が誉けられる。

炭素質微粉体の粒度は実質的に粒径】「以上のものが力
ければ使用できるが、一般に粒度が小さい程炭素賀微粉
体水スラリーの分散安定性が良くなる傾向があるので、
２ｒｌＯメツシユパス（釣７４μ以下）が５０重ｇ％以
上のものが好ましく、特に６５・〜９５重景置部範囲内
にあるものが望ましい。

本発明の炭素質微粉体水スラリー用分散剤は共重合性二
重結合を有する芳香族スルホン酸又はその壌（Ａ）と一
般式 ％式％） （式中、Ｒ’　Ｖ：Ｊ炭素数３〜５のアルケニル基であ
り、Ｒ２は炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｎけ０
を含むＯ〜約６０の数である。）で示されるヒドロキシ
単量体（Ｂ）を重要な単■住成分とし、任意成分として
多官能性単量体ｆｃ）や他の共重合性単量体を含む水溶
性アニオン共重合体を有効成分とする。

炭素質微粉体を水中に、特に高濃度に分散させ良好な安
定性を保持し、スラリーの粘度を低下させて良好な流動
性を１４る丸めに、分散剤には炭素質微粉体に吸着し、
その表面に適Ｉ（ｒの厚さの含水吸着層を形成すること
が要求される。従って、分散剤は炭素質微粉体に対する
適用な親方１１性と、水に対する追膣外親和性、すなわ
ち水溶性を不することが重要である。そのため、本発明
に用いる水溶性アニオン共π１合体中の成分ＡのＩＩＩ
ＩＪ合は２０〜９５モル％の範囲が適当であシ、特に４
０〜９０モル％の範囲が好ましい。Ａ成分の含有量がこ
の割合よシ少ない場合は共重合体と炭素質微粉体との間
の親和性が小さく、分散剤の効果が不十分であシ、一方
、多い場合は親和性が大き過ぎるため炭素質微粉体粒子
の表面に強く吸着し、吸着層の厚さが薄くなるので、分
散剤の効果が十分に発揮されない。共重合体中の成分Ｂ
は共重合体の炭素質微粉体に対する親和性と水溶性をコ
ントロールする必須の成分であり、その割合は５〜８０
モル％が適当であシ、好ましくは１０〜６０モル％の廟
、囲である。本発明に用いる共重合体の分子量は約１．
０００〜５０万が適当であシ、約３，０００〜４０万の
範囲が好ましい。また、共重合体の分子構造も炭素質微
粉体に対する吸着状態に影豐を与え、直鎖状構造よシも
多分枝鎖構造の方が効率よく吸着するため、分散剤とし
ての効果が大きい傾向があるので、水ト性を維持できる
範囲内で任意成分の多官能性単１体を架橋成分として含
む共重合体が好ましい。本発明で用いる共重合体は酸型
でも塩型でもよいが好ましくは少なくともスルホン酸基
の半分以上が中和された塩である。このような共重合体
中に含まれるカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウ
ムなどのアルカリ金属イオン、マグネシウム、カルシウ
ムなどのアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン
及び有機アンモニウムイオンが適当でアシ、好ましくは
ナトリウム、カリウム及びアンモニウムの各イオンであ
る。。

本発明に用いる共重合体を構成する成分Ａは、共重合性
二重結合と芳香族スルホン酸骨格を有する不飽和芳香族
スルホン酸又はその塩であり、具体例としてスチレンス
ルホン酸、α−メチルスチレンスルホン酸、ベンゼン核
にメチル基を有するメチル置換スチレンスルホン酸、ビ
ニルナフタリンスルホン酸及びそれらの塩が挙げられる
。これらの中でも、入手の容易さからスチレンスルホン
酸及びその塩が好適である。地を形成するカチオンは共
重合体を構成するカチオンと本質的に同一でおる。

本発明で用いる共重合体を構成する成分Ｂはアリルアル
コール、メタリルアルコール、２−ブテン−監−え−ル
、３−ブテン−１−オール、３−ブテン−２−オール、
２−メチル−３−ブテン−２−オールなどの炭素数３〜
５の不飽和アルコール及びこれらのアルコールに炭素数
２〜４の酸化アルキレンを約６０モル以下付加させて得
られる単量体から選ばれる。不飽和アルコールとしては
炭素数３〜４のものが好ましく、特にアリルアルコール
が入手しやすいので好ましい。酸化アルキレンは酸化エ
チレン及び酸化プロピレンが好ましく、特に酸化エチレ
ンを５０〜＋ｏｏ　＊ｉ％含むものが好ましい。酸化ア
ルキレンの付加モルｌ’３ｎは不飽和アルコール１モル
当り、約６０モル以下であシ、好ましくは約５０モル以
下である。本発明に用いる共重合体はその分散剤として
の性能を低下させない限度において、成分Ｂの一部を他
の共重合し得る単量体に置換えることができる。

本発明に用いる共重合体は前記成分Ａ及びＢを必須成分
とし、所望によシ多官能性単Ｓ体を成分Ｃとして含有す
ることができる。成分Ｃは架橋剤として作用し、得られ
る共重合体の分子構造を多分枝鎖状に変え、また平均分
子量を高くするので、分子構造と平均分子量を考慮して
適宜使用される。

成分Ｃは重合反応において広く架橋剤として使用される
多官能単量体であれば、特に制限されることなく使用で
きる。このような単量体の例としてメチレンビスアクリ
ルアミド、エチレングリコールジメタクリレート、ジエ
チレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリ
コールジメタクリレート、トリメチロールプロパンジメ
タクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレ
ート、ジビニルベンセン、ジアリルフタレートなどが挙
げられる。共重合体中の爪１分Ｃの割合は多過ぎると水
溶性が低下し、水膨潤性あるいは水不溶性の共重合体と
なム少ないときは成分Ｃを含まない共重合体と同様の性
能を示すようになる。従って、共重合体中の成分Ｃの割
合は零又は約５モル％以下が適当であり、好ましくはＯ
０旧〜３モル％の範囲である。

本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤は前記の成
分Ａ及びＢを必須成分とし、所望によシ架橋剤として成
分Ｃを含有する水溶性アニオン共重合体を有効成分とす
るが、任意に分散性能を有する界面活性剤を含有するこ
とができる。このような界面活性剤の例として、アルキ
ルベンゼンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキル
エーテル硫酸エステル塩などのアニオン界面活性剤及び
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチ
レンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂
肪酸アミドなどの非イオン界面活性剤が挙けられる。ま
た酸化アルキレン重合体、例えば、ポリオキシグロビレ
ンーホリオキシエチレンエーテル、ポリエチレンイミン
に酸化プロピレンと酸化エチレンを付加して得られるポ
リエーテルなどの分散性能を有する比較的分子量の大き
いポリエーテル化合物を併用することもできる。これら
の分散性能を有する任意成分は水溶性アニオン共重合体
１００爪預部当り約１００重量部以下、好ましくけ約６
０１奔部以下が適当である。

本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤はその製赦
−ヒ、軒送土、貯蔵上及び使用上の事情によシ粉末状、
塊状、ペースト状、液状など任意の影態が採用できるが
、特に粉末状が好適である。

本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤は分散安定
性、粘度低下（流動性同一ヒ）などの分散性能がすぐれ
ているため、ケ来の水スラリー用分散剤よりも少ない使
用量−で同程度の分散安定性及び流動性が得られ、寸た
従来よシも高濃バ［の水スラリーが製造できるなどの利
点を有する。従って炭素質微粉体の水スラリーを製造す
るだめの分散剤の使用量は水スラリー中００５〜３重貫
％、好ましくは０１〜２重量％の範囲が適当である。ま
た、本発明の分散剤を用いれば、炭素質微粉体の種類、
平均粒径、粒度分布などにより異なるが、水スラリー中
の炭素質微粉体の濃度が８０酊月％近くで分散安定性が
よく、粘度が低くて流動性のよいものを製造することが
できる。水スラリー中の炭素質微粉体の濃度は好ましく
は６０〜７５　ｉＲＪ＋：　％である。

炭素￥Ｉｗ！粉体、分散剤、水の混合類は任意であシ、
炭素質微粉体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べばよい。たとえば
、乾式粉砕法で炭素質微粉体を曲だ場合は、分散剤を水
に溶解または分散させ、これに微粉体を加えて適当な混
合装置によシ高濃度水スラリーな調製すればよい。また
、湿式粉砕法を採用する場合は、湿式粉砕に用いる水中
に分散剤を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。

（へ）実施例 次に、実施例を挙けて本発明をさらに詳しく説明するが
、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではな
い。実施例において使用した炭素質微粉体の種類と粒度
を表−１に、使用した石炭の一般的性状を表−２に、及
び使用した共重合体の種類を表−３に示す。

以下余Ｂ 実施例 所定量の分散剤を水に溶解させ、これに炭素質微粉体を
所定量（乾燥基準）になるよう室温にて少量ずつ加えた
。全量加え終った後、ホモミキサー（％殊機化工製）に
て３０ｔ）Ｏｒｐｍで１０分間撹拌して高濃度水スラリ
ーを約５００ｇ調製し、２５℃にて粘度を測定した。

測定結果を分散剤の種類とともに表−４ないし表−７に
示す。表中ＬＡＳ−Ｎａはアルキルベンゼンスルホン酸
Ｎａであり、エトキシレートはポリオキシエチレンアル
キルエーテル（アルキル基の炭素数１２〜１５．酸化エ
チレン付加モルト９）である。粘度の低いものが流動性
のよいことを示ず３゜実験１６１は参考データであシ、
実験Ａ２，３゜ｚ、３４及び３８は比較データである。

以下余６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 共重合体を構成する単量体成分として、伍）共重合性二
   重結合を有する芳香族スルホン酸又はその塩２０〜９５
   モル％及び（Ｂ）一般式 ％式％） （式中、Ｒ１は炭素数３〜５のアルケニル基であシ、Ｒ
   ２は炭素数２〜４のアルキレン基であシ、ｎは０を含む
   Ｏ〜約６０の数である。〕で示されるヒドロキシ単量体
   ５〜８０モル％を含有する水溶性アニオン共重合体を有
   効成分とする炭素質微粉体の水スラリー用分散剤。