JPS61245830A - 水性石炭懸濁液用流動助剤組成物 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、石炭含量が少なくとも約６０重量％である安
定な水性石炭懸濁液の流動性を相乗的に高める流動助剤
組成物の用途に関する。

［従来技術］ パイプライン輸送に適する流動性水性石炭懸濁液は、一
方では、剪断速度ｌ０〜２００　ｓ−’における粘度が
１，０００ｃＰ以下でなければならないが、他方では経
済的には懸濁液中の固体含量をできるだけ高くすること
が必要である。添加剤無含有水性石炭懸濁液の石炭含量
は、使用する石炭の性質によるが、最高５０〜５５重量
％であり、石炭含量をより高くすると、粘度が高まり、
最終的には流動性を失う。界面活性剤および／またはポ
リマーを含んで成る添加剤によって粘度を低下し、流動
性を改良することができる（すなわち、懸濁液中の石炭
含量を高めることができる）ことが見出された。米国特
許第４，２８２，００６号には、アニオン性界面活性剤
（例えばナフタレンスルホネート）および電解質（例え
ばＮａ０Ｈ）から成る添加剤組成物を含有する、石炭含
量が少なくとも６０重量％の水性石炭スラリーが開示さ
れている。

該懸濁液の６　Ｏｒｐｍにおける粘度は、３００〜４゜
０００ｃＰ（ブラック・メサ（Ｂ　１ａｃｋ　Ｍｅｓａ
）鉱山の石炭の水性スラリー）および２００〜２，４０
０ｃＰ（ウェスト・バージニア（Ｗｅｓｔ　Ｖ　ｉｒｇ
ｉｎｉａ）鉱山の石炭の水性スラリー）である。日本国
特許出願公開第５６−５７８９１号には、添加剤として
マレイン酸／アクリル酸コポリマーを１重量％の濃度で
含有する、石炭含量が６０重量％の水性石炭スラリーが
記載されている。コポリマーの平均分子量が４，０００
であれば、粘度は１，８００ｃＰである。

欧州特許出願公開第１０９７４０号には、プロピレンオ
キシド／エチレンオキシドブロックコポリマーと脂肪族
または芳香族アルコールとの縮合物を含有する、石炭含
量が３０〜９０重量％の水性石炭懸濁液が開示されてい
る。ポリマー含有懸濁液は、ブロックポリマーの代わり
にナトリウムまたはカルシウムリグニンスルホネートを
含有する懸濁液よりも、石炭の性質に関係なく粘度が低
い。日本国特許出願公開第５８−１２２９９１号には、
石炭含量が５０〜８０重量％の石炭懸濁液プロピレンオ
キシドブロックポリマーエーテルおよび界面活性剤（例
えばナフタレンスルホン酸ナトリウム）の混合物が記載
されている。得られる懸濁液は、４週間以上貯蔵安定性
である。

［発明の目的］ 本発明の目的は、粘度が１，０００ｃＰ以下で、十分な
流動性を有する、石炭含量が少なくとも約６０重量％の
安定な水性石炭懸濁液を提供することである。

［発明の構成］ 前記目的は、水性石炭懸濁液に添加する添加剤組成物に
よって達成される。従って、本発明は、ナフタレンスル
ホネートおよび／またはりゲニンスルホネート系アニオ
ン性粘度調整剤、および／または エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックポリマ
ー系非イオン性帖度調整剤、およびｂ）要すれば、多糖
類から成る群から選択される安定剤を１ 、）マレ！・ノ恥／７々１１１シ酸１ギ１１フー／、−
、−情マレイン酸ニアクリル酸の重量比は２：１〜ｌ：
２であり、ｐＨ８の１％水溶液の２５℃における比粘度
は０．１〜５＋＋Ｐａｓである）と共に含んで成り、石
炭含量が少なくとも約６０重量％である安定な水性石炭
懸濁液の流動性を相乗的に高める流動助剤組成物を提供
する。

本発明の流動助剤組成物を、石炭の量に対して０．１〜
２重量％、好ましくは０．３〜１．２重量％の濃度で水
性石炭懸濁液中に使用する。［成分ａ）およびｂ）］：
成分Ｃ）の重量比が２．１〜１：２、好ましくは約ｌ：
１となるように各成分の量を選択する。

流動助剤組成物中に非イオン性粘度調整剤として使用す
る゛エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックポ
リマーの分子量は、１，０００〜２ｏ、ｏｏｏ、好まし
くはｔ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ−ｔ　６，０００である。エチ
レンオキシド含量は、少なくとも５０重量％、好ましく
は少なくとも７０重量％である。ブロックポリマーの親
水性部分は、少なくともエチレンオキシド約１００単位
から成る。ワイアンドット・ケミカルズ・コーポレーシ
ョン（ＷｙａｎｄｏｔＬｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｃｏ
ｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から商品名プルロニック（Ｐ　１
ｕｒｏｎｉｃ）Ｆ　ｌ　０８として市販されているブロ
ックポリマー（分子量１５，５００、エチレンオキシド
含量８０重量％、親水性部分はエチレンオキシド約２９
０単位から成る）が特に適当である。

アニオン性粘度調整剤として、既知のナフタレンおよび
／またはりゲニンスルホン酸のアルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩および／またはアンモニウム塩を使用し得
る。ダイヤモンド・シャムロツタ（Ｄ　ｉａｍｏｎｄ　
Ｓ　ｈａｍｒｏｃｋ）社から商品名ローマ−Ｄ（Ｌｏｍ
ａｒ　Ｄ）として市販されているナフタレンスルホン酸
アンモニウムおよびリグニン−ヘミ−（Ｌ　１ｇｎ１ｎ
　−Ｃｈｅｍｉｅ）社から商品名ハンザＡＭ（Ｈａｎｓ
ａ　ＡＭ）として市販されているリグニンスルホン酸ア
ンモニウムが好ましい。

アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩および／またはア
ンモニウム塩、好ましくはナトリウム塩の形で使用する
。流動助剤組成物中のマレイン酸／アクリル酸コポリマ
ーは、既知の方法でアクリル酸とマレイン酸またはその
分子内無水物とのラジカル重合によって得られ、コポリ
マーのマレイン酸ニアクリル酸の重量比は２：１−１：
２、好ましくは１：１〜ｌ：２である。重合温度は、５
０〜２００℃、好ましくは１００〜１５０℃である。

水溶液の粘度は、コポリマーの平均分子量に依存する。

マレイン酸／アクリル酸コポリマーのナトリウム塩の１
％水溶液（ｐＨ８）の２５℃における比粘度は０．１〜
５ｍＰａｓ．好ましくは０．１〜０゜５ｍＰａｓｓ特に
好ましは０．１７〜０．５ｍＰａｓである。好ましいマ
レイン酸／アクリル酸コポリマーの性質を次表に挙げる
。

第　　１　　表 マレイン酸／アクリル酸コポリマーのナトリウム酸 ＊粘度は、ｐＨ８の１％水溶液について２５℃で測定し
た。

貯蔵中の水性石炭懸濁液の沈降を避けるために、懸濁液
の安定剤として、キサンタン（ｘａｎｔｈａｎｅ）、グ
アー（ｇｕａｒ）ガムおよび／またはヒドロキシプロピ
ルグアーガムのような多糖類を、石炭含量に対して０．
３重量％までの濃度で添加することが有利であり得る。

流動助剤組成物を、攪拌しながら石炭／水混合物に入れ
ることによって調製された、添加剤含有水性石炭懸濁液
の粘度は、コントラプス・カンパニー（Ｃｏｎｔｒａｖ
ｅｓ　Ｃａｍｐａｎｙ）製回転粘度計しオマート３０　
（Ｒｈｅｏａ＋ａｔ　３０　）（測定部は円筒形である
）を使用して剪断速度４０ｇ−’で、またはエプレヒ）
　（Ｅ　ｐｐｒｅｃｈｔ）回転粘度計（測定部はアンカ
ー（ａｎｃｈｏｒ）形である）を使用して剪断速度２０
０　ｓ−’で測定した。第２表および第３表かられかる
ように、石炭含量が少なくとも６４重量％で、アニオン
性または非イオン性粘度調整剤を含有する水性石炭懸濁
液の粘度は、粘度調整剤がナフタレンおよび／またはり
ゲニンスルホネートの場合、少なくとも８００ｃＰ（レ
オマート３０による測定値）および少なくとも２，１０
０ｃＰ（エプレヒト粘度計による測定値）であった。粘
度調整剤がエチレンオキシド／プロピレンオキシドブロ
ックポリマーの場合は、粘度は８７０ｃＰであった。粘
度調整剤の代わりにマレイン酸／アクリル酸コポリマー
を用いると、水性石炭懸濁液の流動性はなくなる。

驚くべきことに、自体既知のナフタレンスルホネートお
よび／またはリグニンスルホネート系アニオン性粘度調
整剤、および／またはエチレンオキシド／プロビレンオ
キシドブロックポリマー系非イオン性粘度調整剤、並び
に要すれば、多糖類を含んで成る群から選択される自体
既知の安定剤を、マレイン酸／アクリル酸コポリマーと
共に含んで成る流動助剤組成物は、安定な水性石炭懸濁
液の流動性を相乗的に高めることが見出された。

第２表かられかるように、ナフタレンスルホン酸アンモ
ニウム（ローマ−Ｄ）またはりゲニンスルホン酸アンモ
ニウム（ハンザＡＭ）をマレイン酸／アクリル酸コポリ
マーのナトリウム塩と共に、重量比ｔｉｔで、石炭に対
して全濃度１重量％で含有する、石炭含量６４重量％の
水性石炭懸濁液の粘度は６００〜５０ｗ＋Ｐａｓである
。これと対照的に、流動助剤組成物を１成分しか含有し
ていない石炭懸濁液の粘度は、より高い。ｌ成分がナフ
タレンスルホン酸アンモニウムである場合、粘度は８０
０ｍＰａ５であり、リグニンスルホン酸アンモニウムの
場合には、粘”度は９３０ｍＰａ５である。コポリマー
である場合には、懸濁液の流動性は無い。

非イオン粘度調整剤をマレイン酸／アクリル酸コポリマ
ーと共に含んで成る流動助剤組成物の存在下に、粘度を
大幅に低下することができる。

分散性の異なる数種の石炭について、懸濁液の流動性を
相乗的に高め、それによって懸濁液中の石炭含量を増し
、輸送および後の石炭の直接の加工における工業的能率
を改良し得ることがわかった（第２表および第３表参照
）。粒子径２００μｍ以下、発熱量６，５００〜７，０
００ｋｃａｌおよび灰分含量的１０％のラッシャン・コ
ール（ＲＢｓｉａｎｃｏａｌ）は、非常に好ましくない
分散性を有する。

天分含量６．８％のルーア・ファツト・コール（Ｒｕｈ
ｒ　ｆａｔ　ｃｏａｌ）（粒子径２００μｍ以上のもの
が９０％である）のような、天分含量の低い石炭の分散
性は、より好ましい。

粘度の低下に関して、流動助剤組成物の相乗効果は、石
炭の性質にかかわらずすべての石炭懸濁液に対して顕著
である。アニオン性および／またｔま」Ｌンナソ什帖庁
里称劇１桑−マレイン酸／アクリル酸コポリマーと共に
、重量比２：１−１：２、好ましくはｌ：１で含んで成
る添加剤組成物を含有する石炭スラリーの粘度は、ｌ成
分（粘度調整剤またはマレイン酸／アクリル酸コポリマ
ー）しか含有していない石炭スラリーの粘度よりも５０
％低い。

本発明の流動助剤組成物を含有する石炭懸濁液は、石炭
をパイプライ′ンによって安価に連続的に輸送するのに
特に適当である。さらに、このような石炭スラリーを使
用すると、予め脱水することなく直接燃焼でき、汚染物
質の放出が少ないので有利である。石炭のガス化におい
て水性スラリーを使用すると、乾燥石炭微粒子による粉
体爆発を避けることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ａ）ナフタレンスルホネートおよび／またはリグニ
   ンスルホネート系アニオン性粘度調整剤、および／また
   は エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックポリマ
   ー系非イオン性粘度調整剤、および ｂ）要すれば、多糖類から成る群から選択される安定剤
   を、 ｃ）マレイン酸／アクリル酸コポリマー（ここで、マレ
   イン酸：アクリル酸の重量比は２：１〜１：２であり、
   ｐＨ８の１％水溶液の２５℃における比粘度は０．１〜
   ５ｍＰａｓである）と共に含んで成り、石炭含量が少な
   くとも約６０重量％である水性石炭懸濁液の流動性を相
   乗的に高める流動助剤組成物。 ２、石炭含量に対しての０．１〜２重量％、好ましくは
   ０．３〜１．２重量％の濃度で使用する第１項記載の流
   動助剤組成物。 ３、石炭含量に対して、前記成分ｂ）の濃度が０〜０．
   ３重量％となるように使用する第１項または第２項記載
   の流動助剤組成物。 ４、成分ａ）およびｂ）：成分ｃ）の重量比が２：１〜
   １：２、好ましくは約１：１である第１〜３項のいずれ
   かに記載の流動助剤組成物。 ５、前記成分ａ）のアニオン性粘度調整剤が、アルカリ
   金属塩、アルカリ土類金属塩および／またはＮＨ＿４塩
   、好ましくはＮＨ＿４塩の形で存在する第１〜４項のい
   ずれかに記載の流動助剤組成物。 ６、前記成分ａ）のエチレンオキシド／プロピレンオキ
   シドブロックポリマーの分子量が、１，０００〜２０，
   ０００）好ましくは１０，０００〜１６，０００である
   第１〜５項のいずれかに記載の流動助剤組成物。 ７、前記成分ａ）のエチレンオキシド／プロピレンオキ
   シドブロックポリマー中、エチレンオキシド含量が少な
   くとも５０重量％、好ましくは少なくとも７０重量％で
   あり、エチレンオキシド部分は少なくともエチレンオキ
   シド１００単位から成る第１〜６項のいずれかに記載の
   流動助剤組成物。 ８、前記成分ｂ）の安定剤として、キサンタン（ｘａｎ
   ｔｈａｎｅ）グアー（ｇｕａｒ）ガムおよび／またはヒ
   ドロキシプロピルグアーガムを使用する第１〜７項のい
   ずれかに記載の流動助剤組成物。 ９、前記成分ｃ）のコポリマーが、アルカリ金属塩、ア
   ルカリ土類金属塩および／またはＮＨ＿４塩、好ましく
   はナトリウム塩の形で存在する第１〜８項のいずれかに
   記載の流動助剤組成物。 １０、比粘度０．１〜０．３ｍＰａｓ、好ましくは０．
   １７〜０．５ｍＰａｓの前記成分ｃ）のコポリマーの塩
   において、マレイン酸／アクリル酸の重量比が１：１〜
   １：２である第１〜９項のいずれかに記載の流動助剤組
   成物。