JPS6032893A - 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、ポ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Ｏ しかし、石炭及び石油コークスは同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６Ｄ、石炭の場合はさらに採炭部から、の搬出
、貨車や船への積み下し、貯炭場べの積み付けなど輸送
上解決すべき多くの問題がおる。この輸送上の問題解決
とハンドリング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、燃料油などの液体中に分散
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素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、こ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を失い、湿潤微粉体の集塊
物に変わるため、従来、その濃度を５０数チ以上にする
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ヲ得ること
が必要でちる。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
低分子号界面活性剤あるいはポリメタクリル酸のようか
カルボン酸系高分子化合物では、その性能が不十分であ
り、炭素質微粉体の種類によυ差があるが、固型分濃度
が６５係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。

（ハ）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、（４）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
係及び（Ｂ）一般式 （式中、Ｒ１はＨ又はメチル基であＪ）％Ｒ２及びＲ３
は各Ｒ，Ｈ，炭素数１〜３のアルキル基、炭素数】〜３
のヒドロキシアルキル基又は炭素数２〜４のカルボキシ
てルキル基で６！Ｉ、Ｒ２及びＲ３は同じでも異なって
いてもよい。）で示される不飽和アミド５〜８０モル％
を構成単量体成分として含有し、任意に５モル係以下の
多官能性単量体を含有する水溶性アニオン共重合体を含
むことを特徴とする。

に）実施態様 本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は特に制限がなく、例
えば、褐炭、亜瀝青炭、瀝背炭、無煙炭等の各種の石炭
、これら各種の石炭がら製造されたコークス、石油コー
クス、化学プラントから副生ずるカーボンブラック、有
機物を炭化して得られるカーがンブラックなどを必要に
応じて粉砕して得られる床素質微粉体が挙げられる。炭
素質微粉体の粒度は実質的に粒径】−以上のものがなけ
れば使用できるが、一般に粒度が小さい程炭素質微粉体
水スラリーの分散安定性が良くなる傾向があるので、２
００メツシユパス（約７４μ以下）が５０重量％以上の
ものが好ましく、特に６５〜９５重量饅の範囲内にある
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塩（５）と一
般式 （式中、Ｒ１はＨ又はメチル基であ（ｒ、Ｒ２及びＲ３
は各Ｒ，Ｈ，炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３
のヒドロキシアルキル基又は炭素数２〜４のカルボキシ
アルキル基であシＲ２及びＲ３は同じでも異なっていて
もよい。）で示される不飽和アミド（Ｂ）を主要な単量
体成分とし、任意成分として多官能性単量体Ｃ）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
動性を得るだめに、分散剤には炭素質微粉体に吸着し、
その表面に適度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度
な親和性と、水に対する適度な親和性、すなわち水溶性
を有することが重要である。そのため、本発明に用いる
水溶性アニオン共重合体中の成分Ａの割合は２０〜９５
モル係の範囲が適当であシ、特に４０〜９０モルチの範
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
須の成分であシ、その割合は５〜８０モル係が適当であ
り、好ましくは１０〜６０モル係の範囲である。本発明
に用いる共重合体の分子量は約ｉ、ｏｏｏ〜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
態に影響を与え、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、水溶性を維持できる範囲内で任意成分の
多官能性単量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
適当であシ、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アシ、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２シ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。塩を形成するカチオンは共重合
体全構成するカチオンと本質的に同一である。

本発明において使用する共重合体を構成する成分Ｂは前
記一般式で示されるα，βー不飽和モノカルボン酸アミ
ド又はそのＮ−置換体である。成分Ｂの具体例として、
アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチルアクリ
ルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ−メチ
ロールアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチルアクリル
アミド。

Ｎ，Ｎ−ビスヒドロキシエチルアクリルアミド。

Ｎ−カルボキシエテルアクリルアミド、Ｎ−カルボキシ
エテルアクリルアミド及びこれらの塩が挙げられる。成
分Ｂがカルボキシル基を有する場合に，塩を形成するカ
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
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量体を成分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子鎖状に変え、また平均分
子量ヲ高くするので、分子構造と平均分子量ヲ考広して
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ノ費ンジ
メタクリレ−）、）リメテロールプロパントリメタクリ
レート、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレートなどが
挙げられる。共重合体中の成分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
なシ、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モルチ以下が適当であシ、好ましくは
０．０１〜３モルチの範囲である。

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げられる。ま
た酸化アルキレン重合体、例えば、ポリオキシゾロピレ
ン−ポリオキシエチレンエーテル、ぼりエチレンイミン
に酸化ノ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重量部当シ約１００重量部以下、好ましくは約６
０重量部以下げ適当である。

本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤はその製造
上、輸送上、貯蔵上及び使用上の事情によシ粉末状、塊
状、ペースト状、液状など任意の形態が採用できるが、
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（流動性向上）などの分散性能がすぐれて
いるため、従来の水スラリー用分散剤よりも少ない使用
量で同穆度の分散安定性及び流動性が得られ、また従来
よシも高濃ｊ度の水スラリーが製造できるなどの利点を
有する。従って為炭素質微粉体の水スラリーヲ製造する
だめの分散剤の使用量は水スラリー中０．０５〜３重量
係、好ましくは０．１〜２重量重量節囲が適当である。

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１粒度分布などによシ異なるが、水スラリー
中の炭素質微粉体の０度が８０重量係近くで分散安定性
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重景係である。

炭素質微粉体１分散剤、水の混合順は任意であシ、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得た場合は、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々混合装
置によシ高濃度水スラＩＪ−Ｖ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、実施例を挙げ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。

以下余ト 表　−２ 表−３ 略号の説明 ５ｔｓＡ　：スチレンスルホン酸 ＭＳｔＳＡ：α−メチルスチレンスルホン酸ＡＡ　ニア
クリルアミド ＭＭ　：メタクリルアミド ＮＭＡＡ　：　Ｎ−メチルアクリルアミドＭＯＡＡ：Ｎ
−メチロールアクリルアミドＨＥＡＡ：Ｎ−ヒドロキシ
エチルアクリルアミドＣＭＡＡ：Ｎ−カルボキシメチル
アクリルアミドＴＭＰＭ　：　）りメチロールプロパン
ジメタクリレートＭＢＡＡ　＝メチレンビスアクリルア
ミド実施例 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、ホモミキザー〇特殊機化工製）に
て３００　’Ｏｒｐｍで１０分間攪拌して高濃度水スラ
リーを約５００９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々いし表−７に
示す。表中、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〜］５、酸化エ
チレン付加モル数９）である。粘度の似いものが流動性
のよいことを示す。

実験篇］は参考データであシ、実験Ａ２，３゜１０．３
１及び３６は比較データである。

以下金白 表−５（大同炭）

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、（４）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２０〜９
   ５モル係及び（Ｂ）一般式 （式中Ｒ１はＨ又はメチル基であシ、Ｒ２及びＲ３は各
   ＲＳＨ１炭素数１〜３のアルキル基、炭素数１〜３のヒ
   ドロキシアルキル基又は炭素数２〜４のカルボキシアル
   キル基であり、Ｒ２及びＲ３ハ同じでも異なっていても
   よい。）で示される不飽和アミド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。