JPS6330596A - 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】 夜亙分更 本発明は、石炭や石油コークスに代表されるような炭素
質微粉体の水スラリーに用いられる分散剤に関する。

従来技術 石油価格の高騰やエネルギー資源の多様化の観点から、
近年、石炭の利用が注目されている。

石炭は固体燃料でありハンドリングの点で難点があるの
で、これを微粉砕して水スラリーとすることが提案され
てきた。石炭や石油コークスのような固体燃料を水スラ
リーとすることにより、パイプ輸送が可能となり液体燃
料と同様に取り扱うことができるが、輸送効率を向上す
るために、高濃度化することが必要となる。しかし、石
炭や石油コークスなどの炭素質微粉体をそのまま水中に
分散しただけでは５０％以上の高濃度スラリーを得るこ
とは困難であり、また、静置しておくと炭素質微粉体が
沈降して不均一になり貯蔵安定性の点でも問題がある。

そこで、スラリー中に分散安定剤を添加して高濃度化お
よび分散安定性を改善することが提案されてきている。

このような分散剤としては、たとえば、ナフタレンスル
ホン酸ホルマリン縮金物（特開昭５６−２１６３６号公
報）、アクリル酸またはメタクリル酸と他のビニルモノ
マーとの共重合物（特開昭５６−５７８９０号公報）、
スルホン化コールタールまたはホルムアルデヒド縮合物
（特開昭５８−２３８８９号公報）、スチレンスルホン
酸とビニル化合物との共重合物の塩のような水溶性芳香
族重合物、およびα−オレフィンと無水マレイン酸やア
クリル酸などとの共重合物のような水溶性脂肪族重合物
を含む添加剤（特開昭５９−１６６５９１号公報）など
が報告されている。

しかしながら、これら従来の分散剤は相応の効果が見受
けられるものの、スラリーの高濃度化および静置安定性
のいずれにおいても未だ不十分であり、いっそうの改善
が待たれていた。

見回夏１匁 本発明は、炭素質微粉体の水スラリーに添加したとき、
スラリーの低粘度化および流動性の向上性に優れて高濃
度化が実現でき、しかも、長期間における静置安定性が
得られる分散剤を提供するものである。

見回り直威 本発明の炭素質微粉体の水スラリー用分散剤は、次の（
１）および（２）の重合体の中から選ばれる１種または
２種以上のスルホン酸基含有芳香族炭化水素系重合体で
あって、（ｃ）重量平均分子量が７００〜７０００の低
分子量重合体と（ｄ）重量平均分子量が８０００〜３０
万である高分子量重合体とを１重量比で（ｃ）　：　（
ｄ）　＝　１０　：　９０〜９５　：　５の割合で含む
ことを特徴とする。

（１）　（ａ）重合性芳香族スルホン酸系モノマー群お
よび（ｂ）重合性炭化水素系モノマー群の中から選ばれ
た１種または２種以上のモノマーを重合して得られる重
合体であって、前記（ａ）群モノマーを必須成分として
含む重合体。

（２）重合性炭化水素系モノマー群の中から選ばれた１
種または２種以上のモノマーを重合して得られるポリマ
ーであって、重合性芳香族系モノマーを少なくとも１種
必須成分として含むポリマーをスルホン化して得られる
重合体。

本発明の重合体は、分子内にスルホン酸基を含む芳香族
炭化水素を構成単位として含むものである。そして、こ
のスルホン酸基がモノマーに由来するもの、即ち、スル
ホン酸基を含む芳香族炭化水素子ツマ−を単独であるい
は他のモノマーとともに重合せしめたものが、（１）の
重合体である。一方、モノマーを重合して重合体を得た
のちに１重合体中の芳香族基にスルホン酸基を導入した
ものが、（２）の重合体である。

（１）の重合体は、以下の（ａ）群および（ｂ）群の中
から選ばれた１種以上のモノマーからなる重合体であっ
て、少なくとも（ａ）群モノマーに由来する構成単位を
含むものである。

（ａ）重合性芳香族スルホン酸系モノマー（ｂ）重合性
炭化水素系七ツマ− （１）の重合体中における（ａ）群の芳香族スルホン酸
系モノマーの占める割合は、４０−１００モル％が好ま
しく、より好ましくは５０〜１００モル％である。この
ように（ｂ）群の七ツマ−を用いることなく、（ａ）群
の芳香族スルホン酸系モノマーだけで、（１）の重合体
を構成することもできる。

（ａ）群モノマーの具体例としてはスチレンスルホン酸
、α−メチルスチレンスルホン酸、ビニルトルエンスル
ホン酸、ビニルナフタレンスルホン酸が挙げられる。

（ｂ）群モノマーの具体例としては、スチレン。

α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチレン、ブテ
ン、ブタジェン、ジイソブチレン、シクロペンタジェン
、ジシクロペンタジェンが挙げられる。

（ａ）群モノマーと（ｂ）群モノマーとの共重合体とし
ては、スチレンスルホン酸・スチレン共重合体、スチレ
ンスルホン酸・ブタジェン共重合体、スチレンスルホン
酸・ブテン共重合体、α−メチルスチレンスルホン酸・
エチレン共重合体、α−メチルスチレンスルホン酸・ジ
イソブチレン共重合体が例示される。

（２）の重合体は、炭化水素系モノマーの少なくとも１
種のポリマーであって、芳香族系モノマーを少なくとも
１種を必須成分として含むポリマーのスルホン化物、ま
たはその塩である。

この芳香族系モノマーとしては、スチレン、α−メチル
スチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、インデ
ンなどが挙げられ、また、芳香族系以外の炭化水素系モ
ノマーとしては、エチレン、ブテン、ブタジェン、ジイ
ソブチレン、シクロペンタジェン、ジシクロペンタジェ
ンが挙げられる。これらモノマーの重合体中に占める芳
香族系モノマーの割合は３０〜１００モル％が適当であ
り、好ましくは５０〜１００モル％である。

この重合体の具体例としては、ポリスチレン、スチレン
・エチレン共重合体、スチレン・ジイソブチレン共重合
体、スチレン・ジシクロペンタジェン共重合体、スチレ
ン・ビニルトルエン・α−メチルスチレン・インデン共
重合体のような石油樹脂が挙げられる。このような重合
体をスルホン化し、またはさらに塩とすることにより（
２）の重合体が得られる。スルホン化は、無水硫酸、ク
ロルスルホン酸、無水硫酸・ルイス塩基錯体などのスル
ホン化剤を用い、任意のスルホン化方法を適用すること
により行うことができる。

（１）または（２）の重合体における塩としては、１価
の塩としてリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカ
リ金属塩、アンモニウム塩、あるいはモノエタノールア
ミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン、モ
ルホリン、エチルアミン、ブチルアミン、ヤシ油アミン
、牛脂アミン等の有機アミン塩；２価の塩としてカルシ
ウム、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属塩
、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の有機
アミン塩；３価の塩としてアルムニウム塩、ジエチレン
トリアミンなどの有機アミン塩；あるいはポリエチレン
イミンなどの多価有機アミン塩が挙げられる。

本発明の分散剤には、これらスルホン酸基含有芳香族炭
化水素系重合体のうちの、（ｃ）低分子量重合体と（ｄ
）高分子量重合体とが併用して含有される。

（ｃ）低分子量重合体としては、平均分子量７００〜７
０００、好ましくは１０００〜６０００のものが用いら
れる。

（ｄ）高分子量重合体としては、平均分子量８０００〜
３０万、好ましくは８０００〜２０万のものが用いられ
る。

本発明の分散剤中に、（ｃ）低分子量重合体と（ｄ）高
分子量重合体とは、重量比で（ｃ）／　（ｄ）　”１０
／９０〜９５１５　　の比率で配合される。配合比がこ
の比率をはずれると、上記（ｃ）成分または（ｄ）成分
を単独で用いた場合の効果しか得られず、炭素質微粉体
水スラリーの低粘度化および流動性の向上には寄与する
が、静置安定性が十分でない。また、上記分子量以外の
低分子量重合体や高分子量重合体を用いても、流動性と
静置安定性の両方の課題を解決することはできない。

本発明の（ｄ）高分子量重合体は、その重合時に架橋剤
を用いることができ、架橋剤としてはジビニルベンゼン
、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
チル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、ジアリルフタレートなど
が例示できる。架橋剤は０〜５モル％用いるのが適当で
あり、好ましくは０．０１〜３モル％である。架橋剤の
配合量が多くなりすぎると水溶性が低下し、好ましくな
い。

本発明の分散剤は、炭素質微粉体の水スラリー中に０．
０５〜３重量％、好ましくは０．１〜２重量％の範囲で
含まれるように添加するのが適当である。

炭素質微粉体としては、無煙炭、歴青炭、亜瀝青炭、褐
炭などの石炭；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ホ
ンブラック、木炭などエネルギー源として用いられもの
が使用される。

また、石炭のように灰分を多く含むものは、浮選法、水
中造粒法（Ｏｉｌ　Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ法）な
どを適用して脱灰ならびｌこ脱硫処理を施し、クリーン
化することが好ましい、これらの炭素質は、実質上１ｍ
＋＋＋以上のものが含まれないように微粉化されるが、
燃料としての燃焼性を考慮して７４μｍ以下の含有量が
５０重量％以上とすることが好ましく、さらに好ましく
は６０〜１００重量％である。

炭素質微粉体の水スラリーは、乾式粉砕法または湿式粉
砕法により炭素質を粉砕して水スラリー化することに得
ることができ、分散剤は最終水スラリーに含まれるよう
に適宜の工程で分散することができる。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な混合装置
により高濃度水スラリーを調製すればよい、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
剤を予め分散するようにしてもよいし、湿式粉砕中もし
くは粉砕後に分散するようにしてもよい。

水スラリー中の炭素質微粉体の濃度は、微粉体の種類、
平均粒径、粒度分布などにもよるが、本発明の分散剤を
分散することにより十分に高めることができ、たとえば
８０重量％程度まで可能である。

見五辺羞求 本発明の分散剤によれば、スルホン酸基含有芳香族炭化
水素系重合体を分散剤として用いるに当たって、（ｃ）
低分子量重合体と（ｄ）高分子量重合体とを特定の割合
で併用することにより、炭素質微粉体水スラリーの流動
性および静置安定性を相剰的に改善することができる。

よって、従来よりも高濃度の水スラリーが得られるとと
もに、長期に亘って安定に貯蔵することができる。

本発明の分散剤を添加した炭素質微粉体水スラリーは、
電力や一般産業用のボイラー燃料としてのみならず、製
鉄分野における高炉や冶金炉で使用されるコークスの節
減のための助燃剤などとしても有用である。

実施例 所定の分散剤を水に溶解し、これに炭素質微粉体を所定
量（乾燥基準）になるように少量づつ加えた。全量加え
終った後、ホモミキサー（特殊機化工業製）にて３．Ｏ
ＯＯｒｐｍで１０分間攪拌して高濃度水スラリーを約６
００ｇｍ製した。

次に、このスラリーの流動性および静置安定性を評価し
た。

（１）流動性 ブルックフィールド型粘度計を用い、２５℃にて粘度を
測定した（ロータＮａ３，６０回転、１分間後に測定）
。得られた結果から、以下のように流動性を評価した。

Ｏ：良　好 Δ：不十分 ×：不　良 （２）静置安定性 上記高濃度水スラリー５００ｇを内径６ｃｍの５００１
１Ｑプラスチツク製シリンダーに入れ、２５℃にて静置
保存した。３０日後、このシリンダーを一１０℃に冷却
してスラリーを凍結させ、シリンダーの底部から２■の
高さで水平に切断し、下部（下層）のスラリーの炭素質
濃度を測定し、調製直後の濃度と比較した。得られた結
果から静置安定性を以下のように評価した。

Ｏ：良　好 Δ：不十分 Ｘ：不　良 水スラリーの調製に用いた炭素質微粉体の粒度分布を表
−１に、また、性状分析値を表−２に示した。

本発明の分散剤の（ｃ）成分の性状を表−３に、また、
（ｄ）成分の性状を表−４に示した。

（ｃ）成分および（ｄ）成分を配合した本発明の分散剤
を用いた水スラリーの測定結果を表−５に示した。なお
、表−６に比較例として、分散剤無添加のもの（実験Ｎ
ｃ５１）、本発明の（ｃ）成分または（ｄ）成分を単独
で使用したもの（実験Ｎ１１５２゜５３）、公知の分散
剤の代表例（実験Ｎα５４〜５６）についての測定結果
を示した。

表−１ 微粉体の　度　布 表−２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、次の（１）および（２）の重合体の中から選ばれる
   １種または２種以上のスルホン酸基含有芳香族炭化水素
   系重合体であって、（ｃ）重量平均分子量が７００〜７
   ０００の低分子量重合体と（ｄ）重量平均分子量が８０
   ００〜３０万である高分子量重合体とを、重量比で（ｃ
   ）：（ｄ）＝１０：９０〜９５：５の割合で含むことを
   特徴とする炭素質微粉体の水スラリー用分散剤。 （１）（ａ）重合性芳香族スルホン酸系モノマー群およ
   び（ｂ）重合性炭化水素系モノマー群の中から選ばれた
   １種または２種以上のモノマーを重合して得られる重合
   体であってへ前記（ａ）群モノマーを必須成分として含
   む重合体 （２）重合性炭化水素系モノマー群の中から選ばれた１
   種または２種以上のモノマーを重合して得られるポリマ
   ーであって、重合性芳香族系モノマーを少なくとも１種
   必須成分として含むポリマーをスルホン化して得られる
   重合体