JPS63165489A - 安定な固体燃料・水スラリ− - 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、安定な固体燃料・水スラリーに関し、更に詳
しくは、高濃度かつ低粘度であって、輸送、貯蔵、取扱
などが容易であり、長期間の貯蔵中および輸送中に固体
燃料粒子が沈降したり、圧密化することのない安定性の
優れた固体燃料・水スラリーに関する。

［従来技術及びその問題点］ 近年、エネルギー源として、石炭、石油コークスなどの
固体燃料が見直されている。しかしながら、固体燃料は
５石油のような液体燃料と比較して、輸送や貯蔵を円滑
に行なうことが困難であり、また取り扱いに際しても作
業効率が悪いという欠点がある。

これらの欠点を改善するために、固体燃料を微粉状にし
て水中に分散させた固体燃料・水スラリーの開発が進め
られている。しかし、固体燃料・水スラリーにおいて、
固体燃料の濃度を上げると、固体燃料・水スラリーの粘
度が著しく高くなり、流動性が失われ、取扱いや、管路
輸送などが困難になる。また、固体燃料・水スラリーの
粘度を下げるために、固体燃料の濃度を下げると、輸送
効率が低下し、燃料やガス化原料として使用するために
は、事前に脱水処理を必要とするなどの難点がある。

これらの難点を解決するために、固体燃料・水スラリー
に分散剤を添加したり、固体燃料粒子の粒度分布を調整
することが種々試みられている。

しかしながら、このような方法により、固体燃料を高濃
度で含有する固体燃料・水スラリーの粘度を低下させた
としても、固体燃料・水スラリーを長期間貯蔵したり、
タンクローリ−あるいはタンカーなどで輸送する場合に
、固体燃料粒子が沈降し、さらに沈降物の圧密化による
脱水現象により強固な固体沈降層が形成されることが多
い。このような固体沈降層を再び分散させて固体燃料・
水スラリーにして使用することは極めて困難であるので
、高濃度かつ低粘度の固体燃料・水スラリーの安定性を
向上させることは、固体燃料・水スラリーの実用上極め
て重要である。

従来においても、固体燃料・水スラリーの安定性を向上
させるために種々の安定剤を添加することが提案されて
いるが、いずれも未だ満足てきるものとはいえない。

［発明の目的］ 本発明は、固体燃料粒子を高濃度で含有しながら、低粘
度であり、しかも長期間の貯蔵中および輸送中に固体燃
料が沈降したり圧密化することのない安定性の極めて優
れた固体燃料・水スラリーを提供することを目的とする
。

［発明の構成］ 本発明は１石炭及び／又は石油コークスからなる固体燃
料粒子５０〜８０重量部を含有する固体燃料・水スラリ
ー１００重量部に、天然ガム、天然ガムの変成品、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリルアミド、カルボキシメ
チルセルロースおよびヒドロキシエチルセルロースから
選ばれた少なくとも一種の水溶性高分子物質１〜２０重
量％と、ベントナイト、アタパルジャイト、セピオライ
トおよびクリソタイル系アスベストからなる群から選ば
れた少なくとも一種の微粒子状無機物質８０〜９９重量
％とからなる混合物である安定化剤が０．０１〜０．５
重量部含まれていることを特徴とする安定な固体燃料・
水スラリーにある。

本発明における固体燃料は、石炭及び／又は石油コーク
スである０石炭及び石油コークスとしては、特に限定さ
れず１通常燃料として一般に使用されているものを使用
することができる０石炭として、灰分が約６％以下であ
るようなものが特に好ましい、脱灰処理された石炭１例
えば、灰分約ｌＯ％含有する石炭を例えば重液選炭法な
どそれ自体公知の方法で脱灰処理した灰分約６重量％以
下の石炭も好適に使用することができる。また、石油コ
ークスとしては、一般に石油精製工程から副生ずる石油
コークスが利用され、通常灰分を０．１〜ｌｆｉ量％含
有する。

本発明の固定燃料・水スラリー中の固体燃料の含有量は
、５０〜８０重量％、好ましくは６５〜７５重量％であ
る。固体燃料としては、その粒子の幾何平均径が、７４
ＩＬｍ以下、特に２０〜５３ＩＬｍであり、その粒子の
粒度分布が、対数正規分布における幾何標準偏差δｇの
値が６〜１２の範囲内にあるような固体燃料が好ましい
。

上記「幾何平均径」及び「幾何標準偏差」の各用語は、
粉末の粒度及びその分布を規定するために一般に使用さ
れている用語てあり、対数正規分布での粒径と積算通過
重量百分率との関係から。

次のように定義される。

幾何平均径（Ｄｐ５Ｇ）： 積算通過重量百分率が５０％に相ちする粒径幾何標準偏
差（δｇ）： 幾何平均径と積算通過重量百分率が１５．８７％に相当
する粒径との比（幾何平均径／積算通過重量１５．８７
％に相当する粒径）８ｇ１と、積算通過重量百分率が８
４．１３％に相当する粒径と幾何平均径との比（積算通
過重量８４．１３％に相当する粒径／幾何平均径）８ｇ
２の算術平均 ［（δμｍ＋δｇ　２　）　／　２　］本発明にて用い
る安定化剤は、グアーガム、ザンサンガム、ローカスト
ビーンガム、カラヤガムおよびアルギン酸ナトリウムな
どの天然ガム；これらの天然ガムのアセチル化物、また
はアルキル化物のような変成品：ポリビニルアルコール
、ポリアクリルアミドなどの水溶性合成高分子、カルボ
キシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースな
どの水溶性セルロース誘導体から選ばれた少なくとも一
種の水溶性高分子物質１〜２０重量％、好ましくは２〜
ｌＯ重量％と、ベントナイト、アタパルジャイト、セと
オライドおよびクリソタイル系アスベストからなる群か
ら選ばれた少なくとも一種の無機物Ｉｆ！Ｊ８０〜９９
重量％、好ましくは９０〜９８重量％とからなる混合物
である。該無機物質の割合が上記範囲よりも小さ゛いと
低粘度における安定性が悪くなる傾向がある。

上記安定化剤の添加量は、固体燃料・水スラリー１００
重量部に対して０．０１〜０．５重量部、好ましくは０
．０２〜０．２重量部の範囲内の量である。安定化剤の
添加量が上記範囲よりも少ないと、固定燃料・水スラリ
ーの安定性が不充分であり、上記範囲よりも多いと固体
燃料・水スラリーの粘度が高くなり流動性が低下するの
で、流動性を維持するために固体燃料の含有量を低減さ
せなくてはならなくなる。

本発明の固体燃料・水スラリーを製造する方法としては
、例えば、固体燃料を通常使用される乾式または湿式の
粉砕機を使用して、所望の種々の幾何平均径を有する固
体燃料粒子を製造し、これらを、混合物の固体燃料粒子
の粒度分布が所望の値になるように調製混合し、これに
安定化剤および水を加えて激しく攪拌することによって
製造する方法がある。安定化剤を固体燃料の粉砕前に添
加すると安定化効果を充分に発揮させること力七できな
いので好ましくない。

本発明の固体燃料・水スラリー中には、高濃度化に伴う
粘度上昇を抑制するために、適当な分散剤などのような
添加剤を含有させることができる。分散剤としては、そ
れ自体公知の物質を使用することができ、例えば、ナフ
タレンスルホン酸塩、石油スルホン酸塩、リグニンスル
ホン酸塩、及びこれらのホルマリン縮合物；ポリオキシ
エチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシ
エチレンアルキルアリールエーテル硫酸エステル塩：ポ
リグリセリンの硫酸化物；メラミン樹脂のスルホン酸塩
：石炭抽出物のスルホン酸塩等を挙げることができる。

分散剤は、固体燃料・水スラリー１００重量部４に対し
て、０．０１〜３重量部の範囲の量で使用するのが適当
である。また、分散剤は固体燃料・木スラリーの製造過
程の任意の時点、例えば、固体燃料を粉砕する時点、固
体燃料と水とを混合する時点、固体燃料・水スラリーの
製造後に添加することができる。

本発明の固体燃料・水スラリーには、更にＰ）Ｉ調整剤
として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ア
ンモニウム等のアルカリ性物質を添加してもよい。

［発明の効果］ 本発明の固定燃料・水スラリーは、固体燃料な高濃度で
含有しながら、低粘度であるので、液体燃料と同様に工
業的に使用することができる。さらに、本発明の固定燃
料・水スラリーは安定性が優れているので、長期間貯蔵
しても充分な流動性を保持しており、長距離の輸送が可
能である。

従って、本発明の固体燃料・水スラリーは、ボイラー、
加熱炉、等における燃料として、また、水素、−酸化炭
素などの製造におけるガス化用原料として好適に利用す
ることができるる。

次に実施例及び比較例を示す、実施例及び比較例に於る
、固体燃料の性状、固体燃料粒子の調製、固体燃料・水
スラリーの製造、及び固体燃料・水スラリーの粘度測定
法、貯蔵安定性試験法および輸送安定性試験法を次に示
す。

（１）固体燃料の性状 下記性状の脱灰処理した石炭を使用した。

工業分析（重量％）二　水分　　　　５．３（恒温基準
）　　　　灰分　　　　０．７［Ｊ　Ｉ　５Ｍ８８１２
］　　揮発分　　３８．８固定炭素　５５．２ （２）固体燃料粒子の調製 奈良式自由粉砕機にて幾何平均径約９０ｐｍに粉砕した
粗粒状固体燃料と、同粗粒状固体燃料をさらにボールミ
ルにて幾何平均径約９＃Ｌｍに湿式粉砕した超微粒状固
体燃料とを、各々絶乾基準で６０対４０の重量割合で配
合、混合して微粒状固体燃料粒子を調製した。

（３）固体燃料・水スラリーの製造 所定の濃度となるように設定された固体燃料と分散剤お
よびｐＨ調整剤を分散させた水とを、室温て混合容器に
入れ、手攪拌で予ＩＩＩ混合した後、特殊機化工業■製
うボディスパーを用いて回転数約３００　Ｏｒ、ｐ、ｍ
、で３分間攪拌し、−次固体燃料・水スラリーを製造し
、更にこれに安定化剤を所定量添加し、手攪拌で予備混
合した後、再び上記ラボディスパーを用いて回転数約３
０００　ｒ、ｐ、ｍ。

で３分間攪拌し、固体燃料・水スラリーを製造した。

（４）固体燃料・水スラリーの粘度測定法固体燃料・水
スラリーの粘度は、東京計器製Ｂ型回転粘度計（Ｎｏ、
　３０−ター使用）を用いて測定した。ａ定は、温度２
７℃、回転数１２　ｒ、ｐ、ｍ。

で行ない、測定開始１分後の値を読取った。

（５）固体燃料・水スラリーの貯蔵安定性試験法固体燃
料・水スラリーを１００ｍＪＬのガラス製サンプル管容
器に仕込み、静置し、７日間経過後ガラス棒を貫入して
容器底部付近での沈降物の有無、圧密化程度を調べる方
法で固体燃料・水スラリーの安定性を評価した。固体沈
降層が認められる場合を「不良」、固体沈降物が認めら
れる場合を「やや不良」、固体沈降物が認められない場
合を「良」とした。

（６）固体燃料・水スラリーの輸送安定性試験法固体燃
料・水スラリーを１００ｍｊＬのガラス製サンプル管容
器に仕込み、振幅４０ｍｍ、周波数９０ｍ１ｎ−’の水
平振動を５時間与えた後、ガラス棒を貫入して容器底部
付近での沈降物の有無、圧密化程度を調べる方法で固体
燃料・水スラリーの安定性を評価した。固体沈降層が求
められる場合を「不良」、固体沈降物が認められる場合
を「やや不良」、固体沈降物が認められない場合を「良
」とした。

［実施例１〜３］ 固体燃料として前記脱灰処理した石炭を使用し１分散剤
としてβ−ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリ
ン縮合物な固体燃料・水スラリーの０．５重量％使用し
、ＰＨ調整剤として水酸化アンモニウムを使用して前記
のようにして、固体燃料濃度７０重量％、粘度８００ｍ
Ｐａ５、ｐＨ８，０の一次固体燃料・水スラリーを製造
し１次いで第１表に示す安定剤を第１表に示す量添加し
、前記のようにして粘度的１０００１００Ｏの固体燃料
・水スラリーを製造した。その貯蔵安定性試験および輸
送安定性試験の結果を第１表に示す。

［比較例１〜６］ 安定剤として、第１表に示すような単一成分を使用する
か（比較例１〜５）、あるいは本発明の範囲外の組成を
有する混合物を使用した（比較例６）他は実施例におけ
ると同様にして、粘度な約１０００１００Ｏに調整した
固体燃料・水スラリーを製造した。その貯蔵安定性試験
および輸送安定性試験の結果を第１表に示す。

［評価結果］ 実施例と比較例との比較から、特定の有機物質と特定の
無機物質とを特定割合で組合せた安定化剤を含有する本
発明の固体燃料・水スラリーが優れた安定性を示すこと
が明らかである。

以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石炭及び／又は石油コークスからなる固体燃料粒子
   ５０〜８０重量部を含有する固体燃料・水スラリー１０
   ０重量部に、天然ガム、天然ガムの変成品、ポリビニル
   アルコール、ポリアクリルアミド、カルボキシメチルセ
   ルロースおよびヒドロキシエチルセルロースから選ばれ
   た少なくとも一種の水溶性高分子物質１〜２０重量％と
   、ベントナイト、アタパルジャイト、セピオライトおよ
   びクリソタイル系アスベストからなる群から選ばれた少
   なくとも一種の微粒子状無機物質８０〜９９重量％とか
   らなる混合物である安定化剤が０．０１〜０．５重量部
   含まれていることを特徴とする固体燃料・水スラリー。 ２、水溶性高分子物質が、グアーガム、ザンサンガム、
   ローカストビーンガム、カラヤガムおよびアルギン酸ナ
   トリウムから選ばれた天然ガムもしくはその変性品であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体燃
   料・水スラリー。 ３、安定化剤が、該水溶性高分子物質２〜１０重量％と
   、該微粒子状無機物質９０〜９８重量％とからなるもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固
   体燃料・水スラリー。 ４、安定化剤が、固体燃料・水スラリー１００重量部に
   、０．０２〜０．３重量部台まれていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の固体燃料・水スラリー。 ５、固定燃料・水スラリー中の固体燃料の含有量が６５
   〜７５重量％の範囲にあることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の固体燃料・水スラリー。 ６、固体燃料粒子の幾何平均径が７４μｍ以下であり、
   その粒子の粒度分布が、対数正規分布における幾何標準
   偏差δｇの値が６〜１２の範囲内にあるように調整され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固
   体燃料・水スラリー。