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JPH0439511B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0439511B2
JPH0439511B2 JP58501613A JP50161383A JPH0439511B2 JP H0439511 B2 JPH0439511 B2 JP H0439511B2 JP 58501613 A JP58501613 A JP 58501613A JP 50161383 A JP50161383 A JP 50161383A JP H0439511 B2 JPH0439511 B2 JP H0439511B2
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JP
Japan
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slurry
coal
weight
particle size
fuel
Prior art date
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Application number
JP58501613A
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Japanese (ja)
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JPS59500818A (en
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Publication date
Application filed filed Critical
Priority claimed from PCT/SE1983/000183 external-priority patent/WO1983004044A1/en
Publication of JPS59500818A publication Critical patent/JPS59500818A/en
Publication of JPH0439511B2 publication Critical patent/JPH0439511B2/ja
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  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Description

請求の範囲 1 最大粒径約0.5mmの微粉化した炭質材料形態
の固体燃料と、0.02〜2重量%の少なくとも1種
の添加剤との水性スラリであつて、該スラリの固
形分が65〜90重量%である水性スラリにおいて、
添加剤が次式、 RO(CH2CH2O)oH (式中のRは、 () 10〜24個の炭素原子を有する脂肪族基、 () 10〜24個の炭素原子を有するアシル基、
あるいは、 () 12〜54個の炭素原子を有する置換アリー
ル基、 nは、 () 40以上100未満、または、 () 40〜200でかつエチレンオキシ単位対R
基中の炭素原子数の比はRが脂肪族基またはア
シル基の場合3.5〜6.0、Rが置換アリール基の
場合3.0〜5.5である)で表わされる水溶性界面
活性アルキレンオキシド付加物を含み、 アルキレンオキシド付加物を溶解した20℃水
溶液が、ジユヌーイの環による方法に従い測定
される表面張力で5×10-3N/m以下を有し、 表面特性を改質するために化学反応されかつ
炭質材料に対して少なくとも0.1重量%以上の
疏水性材料を含有する炭質材料は除外されてい
ること、 を特徴とする水性スラリ。 2 nは50以上100未満である請求の範囲第1項
記載の水性スラリ。 3 nは50〜150でかつエチレンオキシ単位対R
基中の炭素原子数の比はRが脂肪族基またはアシ
ル基の場合3.5〜6.0、Rが置換アリール基の場合
3.0〜5.5である請求の範囲第1項記載の水性スラ
リ。 4 アルキレンオキシド付加物が次式、 (式中のR1はアルキル基、R2はアルキル基ま
たは水素原子、nは上記ものと同じ数を示す)で
表わされる請求の範囲第1項記載の水性スラリ。 5 アルキレンオキシド付加物がジアルキル置換
フエニル化合物である請求の範囲第4項記載の水
性スラリ。 6 アルキレンオキシド付加物が上記スラリの
0.05〜0.8重量%量存在する請求の範囲第1項記
載の水性スラリ。 7 最大粒径約0.5mmの微粉化した炭質材料形態
の固体燃料と0.02〜2重量%の少なくとも1種の
添加剤との水性スラリであつて、該スラリの固形
分が65〜90重量%である水性スラリの製造方法に
おいて、次の工程 a 炭質出発原料を少なくとも1微粉砕工程にお
いて20〜50重量%の固形分で水と一緒に湿式微
粉砕し、 b 炭質出発原料の無機物質を所要に応じて該出
発原料の炭質材料から分離し、 c 炭質材料を最終スラリの固形分と実質的に等
しい固形分まで脱水し、 d 脱水した炭質材料に、次式 RO(CH2CH2O)oH (式中のRは、 () 10〜24個の炭素原子を有する脂肪族
基、 () 10〜24個の炭素原子を有するアシル
基、あるいは、 () 12〜54個の炭素原子を有する置換アリ
ール基、 nは、 () 40以上100未満、または、 () 40〜200でかつエチレンオキシ単位対
R基中の炭素原子数の比はRが脂肪族基また
はアシル基の場合3.5〜6.0、Rが置換アリー
ル基の場合3.0〜5.5である)で表わされる水
溶性界面活性アルキレンオキシド付加物を含
む上記添加剤を添加し分散させ、 上記アルキレンオキシド付加物がアルキレ
ンオキシド付加物を溶解した20℃水溶液とし
て、ジユヌーイの環による方法に従い測定さ
れる表面張力で5×10-3N/m以下を有し、 表面特性を改質するために化学反応されか
つ炭質材料に対して少なくとも0.1重量%以
上の疏水性材料を含有する炭質材料は除外さ
れていること、 を特徴とする水性スラリの製造方法。 8 nは50以上100未満である請求の範囲第7項
記載の製造方法。 9 nは50〜150でかつエチレンオキシ単位対R
基中の炭素数の比はRが脂肪族基またはアシル基
の場合3.5〜6.0、Rが置換アリール基の場合3.0〜
5.5である請求の範囲第7項記載の製造方法。 10 アルキレンオキシド付加物が次式、 (式中のR1はアルキル基、R2はアルキル基ま
たは水素原子、nは上記のものと同じ数を示す)
で表わされる請求の範囲第7項記載の製造方法。 11 アルキレンオキシド付加物がジアルキル置
換フエニル化合物である請求の範囲第7項記載の
製造方法。 12 アルキレンオキシド付加物が上記スラリの
0.05〜0.8重量%量存在する請求の範囲第7項記
載の製造方法。 明細書 本発明は微粉化した炭質材料形態の固体燃料と
少なくとも1種の界面活性剤との水性スラリに関
するものである。また本発明はかかる水性スラリ
の製造方法に関するものである。 本発明において使用する「固体燃料」とは種々
の種類の炭質材料、例えば歴青炭、無煙炭、亜歴
青炭および亜炭、木炭、石油コークスまたは他に
精油所の固体副生物を包含する。 今日、熱の発生はその大部分が液体または気体
燃料の燃焼に基づき、従つて現存するプラトンは
その物理的形において燃料の輸送、貯蔵および燃
焼に適するようにされている。塊炭への転換は広
大な改築と新規な投資を伴い、従つて石炭を液体
または気体燃料生成物に転換するための種々の方
法に著しい興味が示されたのは当然なことであ
る。石炭をメタノールまたは炭化水素へ化学的に
転化する他に、石炭粉と種々の液体、例えばメタ
ノール、油、水と油の混合物、または水だけとの
スラリを製造することも提案された。これらのう
ち石炭と水と油ののスラリがその他のものよりも
実施上および経済上極めて有利であり、その主な
理由はこのスラリが高い引点火を有し且つ液体キ
ヤリヤ媒質に関する原料費が低いためである。 石炭/水スラリに対して多くの要求が課せられ
るが、最も重要な必要条件はスラリが高い炭素分
を有し且つ該スラリがしばらく貯蔵された後にお
いても均質であることである。更に、スラリの粘
度を小さくしてポンプ輸送および燃焼室内におけ
るスラリの細分化を容易にすることが重要であ
る。またスラリはPHの変化に対して低感度を、並
びにタンク、パイプライン、ポンプおよびノズル
に対して低腐食性を有していなければならない。 微粉化した固体燃料のスラリを製造し、これら
スラリの安定度を種々の添加剤によつて高めるか
または低下させることが既に知られている。従来
技術の1例として米国特許第4217109号明細書が
あり、これには選択的吸着により石炭粒子と他の
材料の粒子とを別々に帯電させこれにより石炭の
精製および懸濁液の安定化をも容易にする分散剤
を含有する石炭/水スラリが開示されている。こ
の米国特許明細書における分散剤は高分子電解質
またはポリリン酸塩から選ばれる。 更に、公開されたPCT出願PCT/US80/
01419により、石炭と水との高濃厚スラリを石炭
の粒度分布を特別な方法で制御することによつて
製造し、石炭粒子に特定の表面電荷を付与する界
面活性剤を添加することが既に知られている。用
いられる界面活性剤は市場で入手し得る分散剤で
ある。スラリの特徴は厳密な粒度分布と、正確な
量の分散剤を添加することによつて達成される
個々の粒子の界面電荷との組合せに著しく左右さ
れる。しかし、現実に実施する場合には、要求さ
れる厳密な粒度分布を再現性を保ち工業規模で達
成すること、または例えば装置の腐食または石炭
の浸出によるスラリのイオン汚染の増大の下でス
ラリの特徴を維持することは極めて困難である。 更に、スランス国特許第1308112号明細書より、
親水性部分が好ましくは5〜35のエチレンオキシ
ド単位から成るアルキレンオキシド付加物を使用
することによつて低濃厚石炭懸濁液の粘度が低下
することが既に知られている。 英国特許第1429934号明細書は、液体に夫々可
溶性および不溶性であるブロツクによつて構成さ
れているブロツク共重合体により微粒状材料を液
体に分散させる方法に関するものである。ポリ
(t−ブチルスチレン)が可溶性ブロツクの例と
して掲げられている。微粒状材料は極めて微細な
粒子であり、好ましくは50〓〜10μmの粒度を有
する。微粒状材料の1例はカーボンブラツクであ
る。 1982年11月9日に公開された米国特許第
4358293号明細書および1982年8月11日に公開さ
れた対応するEPC出願第82300448.6号、公開番号
第0057576号には、少なくとも100個の繰り返しエ
チレンオキシド単位を有する非イオン界面活性剤
を分散剤として用いている水性石炭分散系が開示
されている。これら参考文献によると、100個未
満の繰り返しエチレンオキシド単位を有する界面
活性剤では効力がないかまたは不十分であるとさ
れている。この教示内容はここで報告する如き出
願人自身の研究結果とは反対である。 本発明は微粉化した炭質固体燃料の高濃厚水性
スラリの粘性および安定性を改善することを目的
とする。ここで高濃厚スラリとは65〜90重量%、
好ましくは70〜80重量%の固形分を含有する水性
スラリを意味する。 この目的を達成するためには、次式 RO(CH2CH2O)oH (式中のRは10〜24個の炭素原子を有する脂肪
族基またはアシル基あるいは12〜54個の炭素原子
を有する置換アリール基;nは40以上100未満ま
たはnは40〜200、尚後者の場合にはエチレンオ
キシ単位対R基中の炭素原子数の比はRが脂肪族
基またはアシル基の場合3.5〜6.0、Rが置換アリ
ール基の場合3.5〜5.5である)で表わされる水溶
性界面活性化合物の形態の特定の添加剤を水性ス
ラリに混入する。 ここで「界面活性」とは0.1%のアルキレンオ
キシド付加物を溶解した20℃の水溶液が50dyn/
cm以下の表面張力を有することである。尚この表
面張力はジユヌーイの環による方法に従い測定さ
れる。40〜49dyn/cmの表面張力を有するアルキ
レンオキシド付加物が特に適当である。 疎水性部分と親水性部分とから構成されている
上述の組成を有する界面活性エチレンオキシド付
加物は、該エチレンオキシド付加物の疎水性部分
が燃料粒子の表面に吸着し、一方エチレンオキシ
ド付加物の親水性部分、ポリエチレンオキシド鎖
が水相を燃料粒子の表面に結合させることによ
り、本発明の高濃厚燃料スラリの立体安定化を達
成することができる。各粒子の表面が吸着された
アルキレンオキシド付加物で覆われている場合、
水性スラリ中の各燃料粒子はかかる結合水層によ
つて包囲される。各燃料粒子を包囲するこの水層
は水性スラリの内部摩擦を減ずるので、該粒子は
相互に通り過ぎる滑り運動を達成することがで
き、該運動は粒子間の引力に影響されることがな
い。更に、本発明による立体安定化は水性スラリ
中の種々の塩の濃度レベルの変化に対してあまり
敏感ではない。 本発明の特徴は請求の範囲より明らかである。 従つて本発明の一面には、微粉化した炭質材料
形態の固体燃料と0.02〜2重量%の少なくとも1
種の添加剤との水性スラリを製造することにあ
り、該スラリの固形分は65〜90重量%とし、該水
性スラリは添加剤が次式 RO(CH2CH2O)oH (式中のRは10〜24個の炭素原子を有する脂肪
族基またはアシル基または12〜54個の炭素原子を
有する置換アリール基;nは40以上100未満、ま
たはnは40〜200、尚後者の場合にはエチレンオ
キシ単位対R基中の炭素原子数の比はRが脂肪族
基またはアシル基の場合3.5〜6.0、Rが置換アリ
ール基の場合3.0〜5.5である)で表わされる水溶
性界面活性アルキレンオキシド付加物を含むこと
を特徴とする。 本発明の他の点は、微粉化した炭質材料形態の
固体燃料と0.02〜2重量%の少なくとも1種の添
加済との水性スラリを製造する方法を提供するこ
とにあり、該スラリの固形分は65〜90重量%と
し、以下の工程: a 炭質出発原料を少なくとも1微粉砕工程にお
いて20〜50重量%の固形分で水と一緒に湿式微
粉砕し; b 炭質出発原料の無機物質を所要に応じて該出
発原料の炭質材料から分離し; c 炭質材料を最終スラリの固形分と実質的に等
しい固形分まで脱水し; d 脱水した炭質材料に、次式 RO(CH2CH2O)oH (式中のRは10〜24個の炭素原子を有する脂
肪族基あるいはアシル基または12〜54個の炭素
原子を有する置換アリール基;nは40以上100
未満、またはnは40〜200、尚後者の場合には
エチレンオキシ単位対R基中の炭素原子数の比
はRが脂肪族基またはアシル基の場合3.5〜
6.0、Rが置換アリール基の場合3.0〜5.5であ
る)で表わされる水溶性界面活性アルキレンオ
キシド付加物を含む上記添加剤を添加し分散さ
せる; を特徴とする。 上述した如く本発明は濃厚水性スラリ、即ち少
なくとも65〜90重量%、好ましくは70〜80重量%
の固形分を有するスラリに関することを強調しな
ければならない。このことは水がスラリにほんの
僅かしか含まれておらず、35重量%以下、好まし
くは20〜30重量%量存在することを意味する。本
出願人等は、従来技術により得られる特性および
主張される利点の多くが少なくとも約40重量%の
水分を有する比較的低濃厚スラリに関するもので
あり、固形分を65重量%を越えるまで高め同時に
スラリのポンパビリテイーおよび安定性を保持す
ることは不可能であることを見い出した。 しかし驚くべきことにこれらの問題は、疎水性
部分と親水性部分とを有するエチレンオキシド付
加物から成る特定の水溶性界面活性化合物を添加
することにより解決することができることを見い
出した。尚、上記水溶性界面活性化合物は親水性
部分が40以上100未満、適当には50以上100未満、
好ましくは50〜90のエチレンオキシ単位、または
40〜200、好ましくは50〜150のエチレンオキシ単
位のいずれかの鎖長を有するポリエチレンオキシ
ド鎖から成り、後者の場合には前記式中のエチレ
ンオキシ単位対R基中の炭素原子数の比はRが脂
肪族基またはアシル基の場合、3.5〜6.0、Rが置
換アリール基の場合に3.0〜5.5であり、即ち親水
性部分が所定の長さを有する親水性鎖から成るこ
とを特徴とする。最も好適な範囲は60〜90のエチ
レンオキシ単位である。親水性鎖のこの長さは安
定且つ低粘度を達成するために、即ち65重量%を
越える固形分において燃料スラリを圧送可能にす
るのに絶対不可欠な条件であることが見い出され
た。 スラリの安定性、即ちスラリの振動を伴うスラ
リの貯蔵および輸送中における固形分と水との分
離に対する抵抗は親水性部分のエチレンオキシド
単位の数が増加するのに伴い大きくなり、即ち親
水性鎖の長さが増すにつれかかる安定性は高めら
れる。ところが、親水性鎖が短かすぎる場合には
(エチレンオキシド単位の数が40以下)、スラリに
数日間振動を与えた場合に分離および沈降が生ず
る。 上述の如き親水性部分の他に、本発明に係る界
面活性化合物は疎水性部分をも有し、この部分は
微粉化した炭質材料の表面上への吸着に適合され
る。 本発明に係る化合物は、適当量のエチレンオキ
シドを良く知られた方法にて、水素、炭素および
酸素を構成要素とし且つエチレンオキシドと反応
性である水素を有する適当なる有機化合物と反応
させることによつて得ることができる。 この種の適当なる有機化合物を例示すると、デ
シルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチ
ルアルコール、セチルアルコール、ステアリルア
ルコール、エイコシルアルコール、オレイルアル
コール、シクロドデカノール、シクロヘキサンデ
カノール、オクチルフエノール、ノニルフエノー
ル、ドデシルフエノール、ヘキサデシルフエノー
ル、ジブチルフエノール、ジオクチルフエニル、
ジノニルフエノール、ジドデシルフエノール、ジ
ヘキサデシルフエノール、トリノニルフエノー
ル、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パ
ルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノー
ル酸およびアラキン酸である。 本発明に係る他の特定界面活性剤を以下に例示
すると、 (式中のR1はアルキル基、R2はアルキル基ま
たは水素原子、nは40以上100未満、適当には50
以上100未満、好ましくは50〜90、またはnは40
〜200、好ましくは50〜150、尚後者の場 合にはエチレンオキシ単位対置換フエニル基の炭
素原子数の比が3.0〜5.5である)で表わされる有
用な化合物である。二置換化合物は特に好適であ
り、R1およびR2がノニル基である二置換化合物
は更に特に好適である。 水性スラリ中の添加剤、例えば本発明に係る界
面活性化合物の濃度は水性スラリに対し全体で
0.02〜2重量%量である。本発明に係る界面活性
化合物の濃度はスラリの0.05〜0.8重量%である。 上記本発明に係る特別なる界面活性化合物の他
に、本発明に係る界面活性化合物の効果を高める
かまたは他の効果をもたらす他の通常添加物、例
えば抗菌剤、あわ止め剤、PH−調節剤、および通
常の安定化剤をスラリに混入することもできる。 通常の安定化剤の添加は、分散剤の親水性部分
が比較的短い場合に特に適している。通常の安定
化剤を例示すると保護コロイド、例えばキサンタ
ンガム、セルロース誘導体、例えばカルボキシメ
チルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロ
ース、ヒドロキシエチルセルロース、クレー、例
えばアタパルジヤイト、海泡石、ベントナイト、
水酸化アルミニウム、シリカゲル、セルロース懸
濁液、カーボンブラツク、でんぷんおよびでんぷ
ん誘導体である。 特別なる界面活性化合物に加えて他の添加剤を
使用する場合、通常の安定化剤は多くとも1重量
%、好ましくは多くとも0.2重量%の濃度まで添
加すべきであり、一方あわ止め剤は多くとも0.1
重量%の濃度まで添加すべきであるというのが通
例である。但し全てスラリの重量に対してであ
る。PH調節剤は好ましくはアルカリ金属の水酸化
物、例えば水酸化ナトリウムとし、このPH調節剤
をスラリのPHがアルカリ側、例えばPH10以上にな
るような分量で添加し、これにより輸送および貯
蔵装置の腐食問題を解決する。 更に、本発明の水性スラリは主成分として微粉
化した炭質材料形態の固体燃料を含む。既に述べ
た如く、炭質材料を歴青炭、無煙炭、亜歴青炭、
亜炭、木炭および石油コークスの中から選ぶ。添
加剤によつて状態調節される固形分を無視する場
合には、スラリの微粉化した炭質材料の含量がス
ラリの固形分に等しく、即ちこれはスラリの全重
量に対して65〜90重量%、好ましくは70〜80重量
%である。 微粉化した炭質材料は、この疎水性を変えるた
めに任意処理を施すことを要しない。むしろ、炭
質材料の表面を改質しない状態で維持するのが好
ましく、即ち該表面がその表面特性を変えるよう
な化学反応をせず、また疎水性を付与する炭化水
素、例えば燃料油を炭質材料に対し好ましくは
0.5重量%未満、更に好ましくは0.1重量%未満含
ませる。 微粉化した炭質材料の粒度は本発明のスラリの
安定性を考慮する際重要な役割を果す。最適粒度
において幾つかの問題を解決することが要求され
る。まず第一に、不純物を有する固体燃料、例え
ば石炭を選鉱して無機不純物を有機材料から除去
しなければならない。粒度は、不純物の放出が満
足なものとなるように適合させなければならな
い。第二に、燃料スラリは、炎中での燃料粒子の
完全燃焼を確保するために好ましくは100〜250μ
m以下の粒度を有するべきである。また100μm
を越える粒子分をおさえ、これによりバーナーお
よびスラリを取り扱う同様の装置の摩耗を最小に
するのが好ましい。第三に、粒度分布をスラリの
最大安定度、最小粘度および最少水含量を最大限
伴うようにしなければならないのは勿論である。 粒度分布に関する上記必要条件は本発明に係る
特定の界面活性化合物の好ましい性質のため、固
体燃料の高濃厚水性スラリにおいて通常の場合ほ
ど臨界ではなく、また本発明は工業的製造条件下
の場合にスラリの粘度または安定度を損うことな
く、通常あるような粒度分布の一定変動を受け入
れることができる。更に特に、本発明の場合粒度
は0.1〜350μm、好ましくは1〜250μmの範囲内
にあるべきであることを見い出した。しかし最高
の結果を得るためには、粒度を約200μm以下と
すべきである。 若干の用途、例えば流動床での燃料スラリの燃
焼または高炉への燃料スラリの射出に関して、微
粉化した炭質材料の粒度は特に臨界でなく、また
燃料スラリは比較的大きな粒子を含んでいても問
題を起こすことがない。しかし、粒子が大き過ぎ
る場合には粒子が沈降するという危険があるため
約0.5mmを越える粒度とするべきではない。 本発明をこれまで固体燃料の水性スラリに関す
る面について述べてきた。 本発明の水性スラリを製造するための方法を歴
青炭形態の固体燃料に関して述べる。基礎技術は
他の固体燃料、例えば亜歴青炭、無煙炭および亜
炭、木炭、石油コークス等の場合と同様であり、
これら種類の燃料が同じ方法で必ずしも処理され
ていなくとも同様である。従つて、ある固体燃料
は以下で述べる石炭に適用される後記精製工程を
必要としないが、若干の場合種々のタイプの石炭
の機械的性質により、歴青炭用の以下で述べる装
置と異なつた微粉砕装置が必要となる。 適当なる出発原料は、ある一定の程度まで粉砕
され石炭中の水分以外の無機物質分が約5〜20重
量%まで減ぜられるように通常方法で一次選鉱が
施された歴青炭である。ついで得られた生成物を
第1微粉砕工程に適する粒度まで通常法で粉砕す
る。尚、かかる微粉砕工程はボールまたはロツド
ミルによる湿式微粉砕操作とするのが好ましい。 この第1微粉砕工程により3つの目的が達成さ
れる: 1 石炭中の無機不純物を十分に放出するための
最大粒度まで微粉砕される。 2 意図する用途に適した最大粒度まで、既ち反
応圏、例えば炎の中で完全に燃焼することがで
きる粒度まで微粉砕される。 3 燃料の流動学的特性に適した粒度分布まで微
粉砕される。 目的1および2を達成するために満足しなけれ
ばならない条件は一方では石炭の鉱物学により、
他方では適用方法によつて決定される。上述の如
く、約0.5mmの粒度を越えるべきではなく、通常
350μmの粒度を越えるべきでない。一般に、最
大粒度は約100〜200μmであるのが好ましい。 粒度分布に関しては、粒子の集合体の粒度分布
を最適にして粒子の集合体の孔隙、即ち固体物質
で占られていない体積を最小にすることができる
ことは良く知られていることである。本発明にお
いては、低水分、低粘度および十分な安定度を有
する組成物を得るために特定分布に関し絶対的な
要求はない。 多くの種類の石炭の研究により、石炭の種類お
よび微粉砕方法に左右されるが、粒子形状の異な
つた組成物を微粉砕操作後粒子集合体に確認する
ことができることが示された。このことはすべて
の石炭の種類についてまたすべての微粉砕操作、
即ち微粉砕循環路およびこれに含まれる微粉砕の
タイプについて最適水分および最適粘度を付与す
る所定粒度分布が存在することを意味し、かかる
粒度分布は当業者により確立することができるも
のである。 更に、組成物の粒子の幾何学的形状は流動学お
よび安定性に影響を及ぼすことができる。従つ
て、微粉砕循環路に対しある一定の微粉砕タイプ
を選び、例えば等軸粒子または平円盤状および薄
片状の粒子に最も有利な個所を与えることがで
き、これにより組成物の最終特性に特定の各用途
に好適となるように影響を及ぼすことができる。 しかし、低水分の有用なる燃料を製造するため
の安定化および粘度低化剤が特定の粒度分布によ
つて臨界的に決定されることがないということは
本発明の重要な一面である。他方、既知の原則に
従い組成物内の固体物質含量を最大にするような
粒度分布にすることは有利なことであるが、粒子
の形状を制御することによつて更に他の利点が得
られる。 種々のミルタイプによつて粒子に種々の幾何学
的形状が付与される傾向を以下に例示する: −ハンマーミル:歴青炭の微粉砕に際し等軸粒子
に有利。 −ロツドミルによる湿式微粉砕:歴青炭の微粉砕
に際し不規則にとがつた針状粒子に有
利。 −スゼゴ(Szego)ミル(カナダトロントのジエ
ネラル・コミニユシヨン社製): 歴青炭の微粉
砕に際し平坦な薄片状の粒子。 適当なる粒度分布の若干例を以下に示す: 1 ユナイテツド・コール・コンパニーズからの
歴青炭、米国バージニア州(ウイドウケネデ
イ・シーム(Widow Kennedy Seam))組成 :固定炭素:65% 揮発性成分:28% 無機質成分: 7% 次に示す粒度分布により83.5%までの固形分
(固体物質の全分率、乾燥物品の重量%)を含む
最終組成物が得られる: 200μm未満 100% 150μm未満 91% 100μm未満 78% 75μm未満 71% 45μm未満 58.5% 25μm未満 47% 2 ケープ・ブレトン・デベロツプメント・コー
ポレーシヨンからの歴青炭、ノバ・スコテイ
ア、カナダ国(ハーバー・シーム(Harbour
Seam))固定炭素 :63.5% 揮発性成分:34.0% 無機質成分: 2.5% 次に示す粒度分布により78%までの固形分(乾
燥物品の重量%)を含む最終組成物が得られる: 200μm未満 100% 150μm未満 91% 100μm未満 78% 75μm未満 71% 45μm未満 58.5% 25μm未満 47% 最も代表的なケースでは、第1微粉砕工程にボ
ールミルおよび/またはロツドミルによる湿式微
粉砕を用いる。このことは、各種類の石炭の特徴
ある微粉化特性によつて選ぶことができ且つ当業
者に知られた他の従来の微粉砕タイプの使用を制
限するものではない。1個または数個のミルと分
級装置とを備えたミル循環路を上述の如き1〜3
の条件が満されるように設計する。1個または同
じ形の数個のミルを通過することにより適当な粒
度分布になるというのは例外的な場合だけである
ので、適当な粒度分布を達成するためには微粉砕
循環路を特別に設計しなければならない。殆どの
場合、最良の結果は、種々の部分に分割すること
を基礎としこれにより石炭の自然傾向に従い特別
な粒度分が付与されるのを防止することができる
ミル循環路で得られる。 これらの微粉砕操作において出合う困難の1つ
は、これら粒度分布によつて中間範囲内の粒子の
集中が起こることにより該分布が狭くなり過ぎる
ことにあり、このことは固体物質の体積濃度が不
十分となることを意味する。これについては、例
えば以下のようにしてミル循環路を設計すること
により改善することができる。 石炭を湿式微粉砕用ボールミルに水と一緒に投
入する。最終生成物よりも粒子が粗い第1微粉砕
工程からの微粉砕生成物を、粒子の寸法が所望最
大寸法以下の材料だけを通過させることができる
篩に導入する。該篩を通過しない粗い材料を第2
ボールミルに移し、ここで粒子寸法を減じて最終
生成物の細い部分を増加する。ボールミルの後方
に配置する液体サイクロンは、ボールミルからの
微粉化した生成物を細い部分と粗い部分とに分離
し、粗い方の材料をボールミルへ再循環する。細
い部分は篩に再循環し、これにより篩によつて決
定された最大寸法を有し且つ所望範囲内において
粗い粒子と細粒子とを両方含む最終生成物が得ら
れる。 上記一例は第1微粉砕工程に関する微粉砕循環
路の考えられる唯一の説明では全くなく、適当な
る微粉砕生成物を従来の微粉砕技術を用いること
により如何に得ることができるかを単に示したに
すぎない。粒度および粒度分布並びに自由に使用
できる種類の石炭の性質に有効である上記原則を
良く知つている当業者等は、既知タイプのミルに
基づいて操作ミル循環路を構成し試験することが
できる。 ついで、水相に懸濁させる第1微粉砕工程から
の微粉砕生成物を所要に応じて分離プロセスに誘
導することができ、ここで無機成分を実質的有機
固体燃料成分から分離する。この分離プロセスは
通常、 有機成分をこれらの自然の浮揚性を利用する
ことにより、また該浮揚性が不十分である場合
には浮揚性を高める浮選剤、例えばケロシンま
たは燃料油を用いて浮揚させる。同時に、黄鉄
鉱を、例えばFeCl3、カルシウムイオンまたは
気泡に対する黄鉄鉱の親和力を減ずる他の添加
剤を添加することによつて不動態化することが
できる。このようにして行つた精製では、石炭
の種類にもよるが石炭精製物において1〜5%
の石炭が得られることが見い出された;あるい
は 浮選を反対に行ない、石炭を不動態化し且つ
無機成分を無機添加剤を選択的に疎水性にする
疎水性化添加剤により浮揚除去するようにす
る、 のいずれか一方を包含する1またはそれ以上の工
程における泡沫浮選鉱から成る。 また浮選を中間生成物に関する中間微粉砕工程
間の一部工程において行ない、更に一層の無機物
質を放出し、最終精製物の程度を高めることがで
きる。 浮選以外にも、精製法には他の物理的分離方
法、例えば湿潤相における細かい粒子に関し使用
することのできる高強度磁気分離法および他の既
知精製法がある。 浮選は、第1微粉砕工程からの微粉砕生成物と
比較して粒度分布にある変化をもたらす。従つ
て、精製物粒子の所定部分の流れに関し、第2微
粉砕工程を一定のケースで実施して主に粒子集合
体の最も細かい粒子の損失を補なわなければなら
ない。 ミルのタイプの選定は材料の所定部分量、通常
全総量の5〜25%を所定最大粒度まで微粉砕する
必要性によつて左右され、かかる選択は所望最終
粒度分布を知る当業者にとつては困難なことでは
ない。 第1微粉砕工程、またはあるとすれば第2微粉
砕工程からの精製物は約20〜50重量%の固形分、
通常約25重量%の固形分を有する。従つて、精製
物を好ましくは最終組成物の水分よりも1〜2%
単位低い水分まで脱水しなければならず、ここで
1〜2%単位低い水分としたのは使用する添加剤
を好ましくは水溶液の形態で使用するからであ
る。 脱水は通常2工程、即ち濃厚化した後に真空ろ
過器またはフイルタープレスのいずれか一方でろ
過することによつて行なう。若干の場合、凝集剤
をシツクナーに投入することができるが、但しこ
れは本発明に係る組成物用の添加剤と相互作用す
るものであつてはならない。 例えば、20重量%以下の著しく低い水分が望ま
れる場合には、脱水を、微粉砕された十分に純粋
な乾燥石炭生成物を混入することによつて十分に
行なうことができる。 脱水後、得られたろ過ケークに、少なくとも本
発明に係る界面活性化合物を含む1種またはそれ
以上の添加剤を添加する。上述の如く、添加剤
は、ろ過ケークに添加される水溶液の形態で供給
する。混合方法および装置を、混合ができるだけ
均一になるように、また粒子の表面が添加剤によ
つてできるだけ完全に覆われるように設計する。 脱水を行ない添加剤を供給した後、組成物は圧
送可能であり、これを更に使用者に輸送するため
の貯蔵タンクへ圧送する。 本発明の燃料スラリの使用は、他に説明を要し
ない輸送および取り扱い用途(該燃料スラリは、
例えばパイプラインによる輸送に関し圧送可能で
ある)に加え自明であるが、以下の使用に対し特
に言及する。 燃料スラリは工業用バーナー、加熱プラントま
たは、蒸気および熱水発生用の電力と加熱の結合
プラントにおいて直接燃焼させることができる。
本発明の燃料スラリは今日使用されている通常燃
料、例えば油または石炭粉の代りに用いることが
でき、これにより一層良好な燃料の節約並びに取
り扱いおよび輸送に関し著しい利点が得られる。 本発明の燃料スラリの燃焼およびガス化は加圧
下で操作されるプラントで行なうことができ、こ
の結果該燃料スラリを油の代りに用いる場合には
良好なる燃料の節約となり、また該燃料スラリを
通常の固体燃料の代りに用いる場合には取り扱い
が一層容易となる。テキサコタイプの加圧反応器
におけるガス化、加圧流動床における燃焼、およ
び高炉の羽口レベルでの燃料スラリの噴出を例と
して掲げることができる。 本発明の燃料スラリの有用性に対し特に重要な
ことは次に示す特徴である。 燃料スラリは噴霧することができる。即ち、バ
ーナーのノズル等において該燃料を分散させるこ
とにより、個々の粒子の集合体の最小数が得られ
る。かかる集合体は本発明に係る特別な分散数に
よつて特に緩和される。 また、燃料スラリを加圧反応器に対して噴出す
る場合、高圧で且つ種々のタイプのスプレツダに
よつて射出する際該スラリを高剪断速度で圧送す
ることができる。 燃料スラリは低水分を有し、このことは燃焼処
理において極めて重要であり、また燃料の水分を
30重量%よりも相当低く維持することができるの
で、著しく高い収率が得られる合成ガスの製造に
関するガス化には特に重要である。 製造プロセスに精製工程を設けた結果として、
燃料スラリは無機不純物分、例えば黄硫化合物お
よび他の 無機成分をほんの僅かしか含有していない。 本発明およびその利点を更に説明するために以
下に実施例を掲げるが、本発明はこれに制限され
るものではない。これら実施例に使用した微粉化
した炭質材料は米国東部産出の歴青炭、更に特に
米国バージニア州所在のユナイテツド・コール・
コンパニーズ(ウイドウ・ケネデイー・シーム)
からの歴青炭から成る。この石炭の組成は既に明
示した。ロツドミルおよびボールミルにおいて湿
式微粉砕した後、既に述べた粒子分布を有する粒
子が得られた。石炭粉の比表面積は4.5m2/gで
あり、これは窒素、吸着によるBET法に準じて
測定した。 実施例 1〜9 第1表に示す如き各添加剤量を1.2゜dhの硬度を
有する30mlの水に溶解し、ついで70gの石炭粉を
添加しガラス棒で1分間かきまぜた。ついで懸濁
液の外観を1〜4の尺度に従い判定した。ここ
で、 1=乾燥(「固体」) 2=粘性あり、不十分なポンパビリテイー 3=液体、圧送に適する 4= 容易に流れる、優れたポンパビリテイ
ー。 然る後に懸濁液を密封したビーカーに48時間維
持し、ついで沈降安定性について特に検査した。 第1表において実施例1〜9は本発明の石炭ス
ラリに関するものであり、一方試験A〜Gは比較
例である。実施例では、エチレンオキシド鎖が本
発明において規定された数の繰り返し単位を含む
場合に得られる効果が明らかに示されている。
Claim 1: An aqueous slurry of a solid fuel in the form of a finely divided carbonaceous material having a maximum particle size of about 0.5 mm and at least one additive in an amount of 0.02 to 2% by weight, wherein the solid content of the slurry is 65 to 2% by weight. In an aqueous slurry that is 90% by weight,
The additive has the following formula: RO( CH2CH2O ) oH , where R is () an aliphatic group having 10 to 24 carbon atoms, () an acyl group having 10 to 24 carbon atoms base,
or () a substituted aryl group having 12 to 54 carbon atoms, where n is () 40 to less than 100, or () 40 to 200 and a pair of ethyleneoxy units R
The ratio of the number of carbon atoms in the group is 3.5 to 6.0 when R is an aliphatic group or an acyl group, and 3.0 to 5.5 when R is a substituted aryl group). A 20°C aqueous solution containing an alkylene oxide adduct has a surface tension of 5×10 -3 N/m or less measured according to the Giunouill ring method, is chemically reacted to modify the surface properties, and is carbonaceous. An aqueous slurry characterized in that carbonaceous materials containing at least 0.1% by weight or more of hydrophobic materials based on the material are excluded. 2. The aqueous slurry according to claim 1, wherein n is 50 or more and less than 100. 3 n is 50 to 150 and ethyleneoxy unit pair R
The ratio of the number of carbon atoms in the group is 3.5 to 6.0 when R is an aliphatic group or an acyl group, and when R is a substituted aryl group.
The aqueous slurry according to claim 1, which has a molecular weight of 3.0 to 5.5. 4 The alkylene oxide adduct has the following formula, The aqueous slurry according to claim 1, wherein R 1 is an alkyl group, R 2 is an alkyl group or a hydrogen atom, and n is the same number as above. 5. The aqueous slurry according to claim 4, wherein the alkylene oxide adduct is a dialkyl-substituted phenyl compound. 6 The alkylene oxide adduct is added to the above slurry.
Aqueous slurry according to claim 1, present in an amount of 0.05 to 0.8% by weight. 7. An aqueous slurry of solid fuel in the form of a finely divided carbonaceous material with a maximum particle size of about 0.5 mm and 0.02 to 2% by weight of at least one additive, wherein the solid content of the slurry is 65 to 90% by weight. In an aqueous slurry manufacturing process, the following steps are included: a) wet milling the carbonaceous starting material with water to a solids content of 20 to 50% by weight in at least one milling step; c. dewatering the carbonaceous material to a solids content substantially equal to the solids content of the final slurry, and d applying the following formula to the dehydrated carbonaceous material: RO(CH 2 CH 2 O) o H (R in the formula is () an aliphatic group having 10 to 24 carbon atoms, () an acyl group having 10 to 24 carbon atoms, or () having 12 to 54 carbon atoms Substituted aryl group, n is () 40 or more and less than 100, or () 40 to 200, and the ratio of the number of carbon atoms in the ethyleneoxy unit to the R group is 3.5 to 6.0 when R is an aliphatic group or an acyl group. , R is 3.0 to 5.5 when R is a substituted aryl group) is added and dispersed, and the alkylene oxide adduct dissolves the alkylene oxide adduct. °C as an aqueous solution with a surface tension of not more than 5 x 10 -3 N/m, measured according to the method according to Giunouill's ring, and which has been chemically reacted to modify the surface properties and contains at least 0.1% by weight relative to the carbonaceous material. A method for producing an aqueous slurry, characterized in that carbonaceous materials containing the above hydrophobic materials are excluded. 8. The manufacturing method according to claim 7, wherein n is 50 or more and less than 100. 9 n is 50 to 150 and ethyleneoxy unit pair R
The ratio of carbon numbers in the group is 3.5 to 6.0 when R is an aliphatic group or an acyl group, and 3.0 to 6.0 when R is a substituted aryl group.
5.5, the manufacturing method according to claim 7. 10 The alkylene oxide adduct has the following formula, (R 1 in the formula is an alkyl group, R 2 is an alkyl group or a hydrogen atom, and n is the same number as above)
The manufacturing method according to claim 7, which is represented by: 11. The production method according to claim 7, wherein the alkylene oxide adduct is a dialkyl-substituted phenyl compound. 12 The alkylene oxide adduct is added to the above slurry.
A method according to claim 7, wherein the method is present in an amount of 0.05 to 0.8% by weight. Description The present invention relates to an aqueous slurry of solid fuel in the form of micronized carbonaceous material and at least one surfactant. The present invention also relates to a method for producing such an aqueous slurry. "Solid fuel" as used in the present invention includes various types of carbonaceous materials such as bituminous, anthracite, subbituminous and lignite, charcoal, petroleum coke or other solid by-products of refineries. Today, the generation of heat is mostly based on the combustion of liquid or gaseous fuels, thus making the existing Plato in its physical form suitable for transporting, storing and burning fuels. Conversion to lump coal involves extensive renovation and new investment, so it is not surprising that there has been significant interest in various methods for converting coal into liquid or gaseous fuel products. In addition to chemically converting coal to methanol or hydrocarbons, it has also been proposed to produce slurries of coal powder and various liquids, such as methanol, oil, a mixture of water and oil, or just water. Of these, coal-water-oil slurries have significant practical and economic advantages over the others, primarily because they have a high flash point and low raw material costs for the liquid carrier medium. It's for a reason. Many demands are placed on the coal/water slurry, but the most important requirements are that the slurry have a high carbon content and be homogeneous even after it has been stored for some time. Additionally, it is important to reduce the viscosity of the slurry to facilitate pumping and comminution of the slurry within the combustion chamber. The slurry must also have low sensitivity to changes in PH and low corrosiveness to tanks, pipelines, pumps and nozzles. It is already known to produce slurries of finely divided solid fuels and to increase or decrease the stability of these slurries by means of various additives. An example of the prior art is U.S. Pat. No. 4,217,109, which uses selective adsorption to separately charge coal particles and particles of other materials, thereby refining the coal and stabilizing the suspension. A coal/water slurry is disclosed that contains a dispersant that facilitates dispersion. The dispersant in this US patent is selected from polyelectrolytes or polyphosphates. Furthermore, the published PCT application PCT/US80/
01419, it is already known that a highly concentrated slurry of coal and water can be produced by controlling the particle size distribution of the coal in a special way and adding a surfactant that imparts a specific surface charge to the coal particles. It is being The surfactants used are commercially available dispersants. The characteristics of the slurry are highly dependent on the combination of precise particle size distribution and interfacial charge of the individual particles, which is achieved by adding precise amounts of dispersant. However, in practical implementation, it is difficult to achieve the required exact particle size distribution reproducibly and on an industrial scale, or to increase the ionic contamination of the slurry due to equipment corrosion or coal leaching, for example. It is extremely difficult to maintain the characteristics. Furthermore, from the Specification of Slance Patent No. 1308112,
It is already known that the viscosity of low-thick coal suspensions can be reduced by using alkylene oxide adducts in which the hydrophilic part preferably consists of 5 to 35 ethylene oxide units. GB 1429934 relates to a method for dispersing particulate material in a liquid by means of a block copolymer constituted by blocks which are respectively soluble and insoluble in the liquid. Poly(t-butylstyrene) is cited as an example of a soluble block. Particulate material is very fine particles, preferably having a particle size of 50ⓓ to 10 μm. One example of a particulate material is carbon black. U.S. Patent No. Published November 9, 1982
No. 4358293 and the corresponding EPC application no. 82300448.6, publication no. 0057576, published on August 11, 1982, disclose that nonionic surfactants having at least 100 repeating ethylene oxide units are used as dispersants. An aqueous coal dispersion system is disclosed. According to these references, surfactants having less than 100 repeating ethylene oxide units are said to be ineffective or insufficiently effective. This teaching is contrary to the results of applicant's own research as reported herein. The present invention aims to improve the viscosity and stability of highly concentrated aqueous slurries of pulverized carbonaceous solid fuels. Here, highly concentrated slurry is 65 to 90% by weight,
Preferably it means an aqueous slurry containing 70-80% by weight solids. To achieve this purpose, the formula RO(CH 2 CH 2 O) o H (where R is an aliphatic or acyl group having 10 to 24 carbon atoms or an acyl group having 12 to 54 carbon atoms) is used. Substituted aryl group having: n is 40 to less than 100, or n is 40 to 200; in the latter case, the ratio of the ethyleneoxy unit to the number of carbon atoms in the R group is 3.5 when R is an aliphatic group or an acyl group; ~6.0, 3.5 to 5.5 when R is a substituted aryl group) are incorporated into the aqueous slurry. Here, "surfactant" means that an aqueous solution of 0.1% alkylene oxide adduct at 20℃ is 50dyn/
It has a surface tension of less than cm. Incidentally, this surface tension is measured according to Giunouill's ring method. Particularly suitable are alkylene oxide adducts with a surface tension of 40 to 49 dyn/cm. The surface-active ethylene oxide adduct having the above-mentioned composition composed of a hydrophobic part and a hydrophilic part is such that the hydrophobic part of the ethylene oxide adduct adsorbs on the surface of the fuel particles, while the hydrophilic part of the ethylene oxide adduct adsorbs on the surface of the fuel particles. Steric stabilization of the highly concentrated fuel slurry of the present invention can be achieved by the polyethylene oxide chains binding the aqueous phase to the surface of the fuel particles. If the surface of each particle is covered with adsorbed alkylene oxide adducts,
Each fuel particle in the aqueous slurry is surrounded by such a bound water layer. This layer of water surrounding each fuel particle reduces the internal friction of the aqueous slurry so that the particles can achieve a sliding motion past each other, the motion being unaffected by attractive forces between the particles. Furthermore, steric stabilization according to the present invention is less sensitive to changes in the concentration levels of various salts in the aqueous slurry. The features of the invention will be apparent from the claims. Accordingly, one aspect of the invention includes a solid fuel in the form of a finely divided carbonaceous material and from 0.02 to 2% by weight of at least 1
The purpose of the present invention is to prepare an aqueous slurry with a seed additive, the solid content of the slurry being between 65 and 90% by weight, and the aqueous slurry having an additive of the following formula: RO(CH 2 CH 2 O) o H (in the formula R is an aliphatic group or acyl group having 10 to 24 carbon atoms, or a substituted aryl group having 12 to 54 carbon atoms; n is 40 to less than 100, or n is 40 to 200, in the latter case The ratio of ethyleneoxy units to the number of carbon atoms in the R group is 3.5 to 6.0 when R is an aliphatic group or an acyl group, and 3.0 to 5.5 when R is a substituted aryl group). It is characterized by containing an alkylene oxide adduct. Another aspect of the present invention is to provide a method for producing an aqueous slurry of solid fuel in the form of pulverized carbonaceous material and 0.02 to 2% by weight of at least one additive, the solids content of the slurry being is between 65 and 90% by weight and the following steps are taken: a. Wet milling the carbonaceous starting material with water to a solids content of 20 to 50% by weight in at least one milling step; b. c. dewatering the carbonaceous material to a solids content substantially equal to the solids content of the final slurry; d. adding the following formula to the dehydrated carbonaceous material: RO(CH 2 CH 2 O); o H (R in the formula is an aliphatic group or acyl group having 10 to 24 carbon atoms, or a substituted aryl group having 12 to 54 carbon atoms; n is 40 to 100
or n is from 40 to 200; in the latter case, the ratio of ethyleneoxy units to the number of carbon atoms in the R group is from 3.5 to 3.5 when R is an aliphatic group or an acyl group.
6.0 or 3.0 to 5.5 when R is a substituted aryl group) is added and dispersed. As mentioned above, the present invention provides a concentrated aqueous slurry, i.e. at least 65-90% by weight, preferably 70-80% by weight.
It must be emphasized that the slurry has a solids content of . This means that water is only present in the slurry in an amount of less than 35% by weight, preferably 20-30% by weight. Applicants have discovered that many of the properties and claimed advantages obtained by the prior art relate to relatively low-thickness slurries having at least about 40% water by weight, and that it is possible to simultaneously increase the solids content to over 65% by weight. It has been found that it is impossible to maintain slurry pumpability and stability. However, it has surprisingly been found that these problems can be overcome by adding a specific water-soluble surfactant compound consisting of an ethylene oxide adduct having a hydrophobic part and a hydrophilic part. In addition, the above-mentioned water-soluble surfactant compound has a hydrophilic portion of 40 or more and less than 100, suitably 50 or more and less than 100,
preferably 50 to 90 ethyleneoxy units, or
consisting of polyethylene oxide chains having a chain length of either 40 to 200, preferably 50 to 150 ethyleneoxy units, in the latter case the ratio of ethyleneoxy units to the number of carbon atoms in the R group in said formula is When R is an aliphatic group or an acyl group, it is 3.5 to 6.0, and when R is a substituted aryl group, it is 3.0 to 5.5, that is, the hydrophilic part consists of a hydrophilic chain having a predetermined length. . The most preferred range is 60 to 90 ethyleneoxy units. This length of hydrophilic chain has been found to be an essential condition in order to achieve a stable and low viscosity, ie, to make the fuel slurry pumpable at solids content above 65% by weight. The stability of the slurry, i.e., the resistance to separation of solids and water during storage and transportation of the slurry with vibration of the slurry, increases as the number of ethylene oxide units in the hydrophilic portion increases, i.e., as the number of ethylene oxide units in the hydrophilic part increases. Such stability increases as the length increases. However, if the hydrophilic chains are too short (number of ethylene oxide units less than 40), separation and sedimentation will occur if the slurry is subjected to vibration for several days. In addition to the hydrophilic parts as mentioned above, the surface-active compounds according to the invention also have hydrophobic parts, which parts are adapted for adsorption onto the surface of the finely divided carbonaceous material. The compounds according to the invention can be prepared by reacting a suitable amount of ethylene oxide in a well-known manner with a suitable organic compound having hydrogen, carbon and oxygen as constituents and having hydrogen which is reactive with ethylene oxide. Obtainable. Examples of suitable organic compounds of this type include decyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, eicosyl alcohol, oleyl alcohol, cyclododecanol, cyclohexanedecanol, octylphenol, nonylphenol, dodecylphenol, Hexadecylphenol, dibutylphenol, dioctylphenol,
These are dinonylphenol, didodecylphenol, dihexadecylphenol, trinonylphenol, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid and arachidic acid. Examples of other specific surfactants according to the present invention are as follows: (In the formula, R 1 is an alkyl group, R 2 is an alkyl group or a hydrogen atom, n is 40 or more and less than 100, suitably 50
100 or more, preferably 50 to 90, or n is 40
-200, preferably 50-150, and in the latter case the ratio of carbon atoms of ethyleneoxy units to substituted phenyl groups is 3.0-5.5). Disubstituted compounds are particularly preferred, and even more particularly disubstituted compounds in which R 1 and R 2 are nonyl groups. The concentration of additives in the aqueous slurry, such as surface-active compounds according to the invention, is
The amount is 0.02-2% by weight. The concentration of surface-active compounds according to the invention is between 0.05 and 0.8% by weight of the slurry. Besides the particular surfactant compounds according to the invention mentioned above, other customary additives which enhance the effect of the surfactant compounds according to the invention or bring about other effects, such as antibacterial agents, anti-foaming agents, PH-regulating agents. , and conventional stabilizing agents may also be incorporated into the slurry. The addition of conventional stabilizers is particularly suitable when the hydrophilic portion of the dispersant is relatively short. Examples of common stabilizers include protective colloids such as xanthan gum, cellulose derivatives such as carboxymethylcellulose, ethylhydroxyethylcellulose, hydroxyethylcellulose, clays such as attapulgiyaite, sepiolite, bentonite,
Aluminum hydroxide, silica gel, cellulose suspension, carbon black, starch and starch derivatives. If other additives are used in addition to the special surface-active compounds, customary stabilizers should be added to a concentration of at most 1% by weight, preferably at most 0.2% by weight, while antifoaming agents at most 0.1
It is customary that it should be added up to a concentration of % by weight. However, all values are based on the weight of the slurry. The PH regulator is preferably an alkali metal hydroxide, such as sodium hydroxide, and the PH regulator is added in an amount such that the PH of the slurry is on the alkaline side, e.g. PH 10 or higher, thereby improving transport and storage equipment. Solve corrosion problems. Furthermore, the aqueous slurry of the present invention contains as a main component a solid fuel in the form of a finely divided carbonaceous material. As already mentioned, carbonaceous materials include bituminous coal, anthracite coal, subbituminous coal,
Choose between lignite, charcoal and petroleum coke. If the solids content conditioned by additives is ignored, the content of finely divided carbonaceous material in the slurry is equal to the solids content of the slurry, i.e. it is 65-90% by weight relative to the total weight of the slurry. , preferably 70 to 80% by weight. Micronized carbonaceous materials do not require any treatment to alter their hydrophobicity. Rather, it is preferable to maintain the surface of the carbonaceous material in an unmodified state, i.e. the surface does not undergo any chemical reactions that alter its surface properties, and it is preferable to add hydrocarbons, such as fuel oil, that impart hydrophobicity to the carbonaceous material. preferably against
It contains less than 0.5% by weight, more preferably less than 0.1% by weight. The particle size of the micronized carbonaceous material plays an important role in considering the stability of the slurry of the present invention. Several problems are required to be solved at optimal granularity. First of all, solid fuels with impurities, such as coal, must be beneficent to remove inorganic impurities from the organic material. The particle size must be adapted so that the release of impurities is satisfactory. Second, the fuel slurry is preferably 100-250μ to ensure complete combustion of fuel particles in the flame.
It should have a particle size of less than m. Also 100μm
It is preferable to limit the particulate content in excess of 30% to minimize wear on burners and similar equipment handling the slurry. Third, of course, the particle size distribution must be maximized with maximum stability, minimum viscosity, and minimum water content of the slurry. The above requirements regarding particle size distribution are not as critical as would normally be the case in highly concentrated aqueous slurries of solid fuels due to the favorable properties of the particular surface-active compounds of the present invention, and the present invention is less critical under industrial manufacturing conditions. Constant variations in particle size distribution, as is usual, can be accommodated without compromising the viscosity or stability of the slurry. More particularly, it has been found that for the present invention the particle size should be in the range from 0.1 to 350 μm, preferably from 1 to 250 μm. However, for best results, the particle size should be about 200 μm or less. For some applications, such as combustion of the fuel slurry in a fluidized bed or injection of the fuel slurry into a blast furnace, the particle size of the pulverized carbonaceous material is not particularly critical, and even if the fuel slurry contains relatively large particles it is problematic. It never happens. However, the particle size should not exceed about 0.5 mm because there is a risk that the particles will settle if they are too large. The present invention has been described in terms of solid fuel aqueous slurries. The method for making the aqueous slurry of the present invention is described with respect to solid fuel in the form of bituminous coal. The basic technology is the same as for other solid fuels, such as subbituminous coal, anthracite and lignite, charcoal, petroleum coke, etc.
This is true even though these types of fuels are not necessarily treated in the same manner. Therefore, although some solid fuels do not require the refining steps described below that apply to coal, in some cases the mechanical properties of the various types of coal may make them different from the equipment described below for bituminous coal. A pulverizer is required. A suitable starting material is bituminous coal which has been pulverized to a certain degree and subjected to primary beneficiation in a conventional manner so as to reduce the non-water inorganic content of the coal to about 5-20% by weight. The product obtained is then milled in a conventional manner to a particle size suitable for a first milling step. It is preferable that this pulverization step is a wet pulverization operation using a ball or rod mill. This first milling step achieves three objectives: 1. Milling to maximum particle size for sufficient release of inorganic impurities in the coal. 2. Finely ground to the maximum particle size suitable for the intended use, already to a particle size that can be completely combusted in a reaction zone, for example in a flame. 3. Finely ground to a particle size distribution appropriate to the rheological properties of the fuel. The conditions that must be met to achieve objectives 1 and 2 are, on the one hand, due to the mineralogy of the coal;
On the other hand, it is determined by the method of application. As mentioned above, a particle size of approximately 0.5 mm should not be exceeded and usually
A particle size of 350 μm should not be exceeded. Generally, a maximum particle size of about 100-200 μm is preferred. With respect to particle size distribution, it is well known that the particle size distribution of a collection of particles can be optimized to minimize the porosity of the collection of particles, ie the volume not occupied by solid material. In the present invention, there are no absolute requirements regarding the specific distribution in order to obtain a composition with low moisture content, low viscosity and sufficient stability. Studies of many types of coal have shown that, depending on the type of coal and the milling method, different compositions of particle shapes can be identified in the particle aggregate after the milling operation. This applies for all coal types and for all pulverization operations,
This means that there is a predetermined particle size distribution that provides optimum moisture content and optimum viscosity for the milling circuit and the type of milling contained therein, and such particle size distribution can be established by one skilled in the art. Additionally, the particle geometry of the composition can affect rheology and stability. It is therefore possible to choose a certain type of milling for the milling circuit, giving the most advantageous locations, for example, to equiaxed grains or discoidal and flake-shaped grains, thereby influencing the final properties of the composition. It can be influenced to suit each particular application. However, it is an important aspect of the present invention that the stabilizing and viscosity reducing agents for producing useful low moisture fuels are not critically determined by a particular particle size distribution. On the other hand, while it is advantageous to achieve a particle size distribution that maximizes the solids content within the composition according to known principles, further advantages are obtained by controlling the shape of the particles. The tendency for different geometries to be imparted to the particles by different mill types is illustrated below: - Hammer mill: favors equiaxed particles in the pulverization of bituminous coal. - Wet pulverization using a rod mill: Advantageous for producing irregularly pointed acicular particles during pulverization of bituminous coal. - Szego mill (manufactured by General Communities, Toronto, Canada): flat, flaky particles from the fine grinding of bituminous coal. Some examples of suitable particle size distributions are listed below: 1 Bituminous coal from United Coal Companies, Virginia, USA (Widow Kennedy Seam) Composition : Fixed carbon: 65% Volatile components: 28% Mineral components: 7% The following particle size distribution gives a final composition with a solids content (total fraction of solid matter, weight % of dry article) of up to 83.5%: Less than 200 μm 100% Less than 150 μm 91% Less than 100 μm 78% Less than 75 μm 71% Less than 45 μm 58.5% Less than 25 μm 47% 2 Bituminous coal from Cape Breton Development Corporation, Nova Scotia, Canada (Harbour Seam)
Seam)) Fixed carbon : 63.5% Volatile components: 34.0% Mineral components: 2.5% The following particle size distribution gives a final composition with a solids content (% by weight of dry article) of up to 78%: <200 μm 100 % Less than 150 μm 91% Less than 100 μm 78% Less than 75 μm 71% Less than 45 μm 58.5% Less than 25 μm 47% In the most typical case, wet milling with a ball mill and/or rod mill is used for the first milling step. This does not limit the use of other conventional pulverization types which can be chosen depending on the characteristic pulverization characteristics of each type of coal and are known to those skilled in the art. A mill circulation path equipped with one or several mills and a classifier is connected to 1 to 3 as described above.
Design so that the following conditions are met. Since it is only in exceptional cases that a suitable particle size distribution can be achieved by passing through one or several mills of the same shape, the comminution circuit must be specially designed to achieve a suitable particle size distribution. must be designed. In most cases, the best results are obtained with mill circuits that are based on a division into various parts, thereby avoiding the deposition of particular grain sizes according to the natural tendency of the coal. One of the difficulties encountered in these milling operations is that these particle size distributions become too narrow due to the concentration of particles in the intermediate range, which means that the volume concentration of the solid material is not sufficient. It means enough. This can be improved, for example, by designing the mill circulation path as follows. Coal is put into a ball mill for wet pulverization along with water. The milled product from the first milling step, which is coarser in particle size than the final product, is introduced into a sieve that is capable of passing only material whose particle size is below the desired maximum size. The coarse material that does not pass through the sieve is
Transfer to a ball mill where the particle size is reduced to increase the fineness of the final product. A hydrocyclone located after the ball mill separates the pulverized product from the ball mill into fine and coarse portions and recirculates the coarse material to the ball mill. The fine portion is recycled to the sieve, which yields a final product having a maximum size determined by the sieve and containing both coarse and fine particles within the desired range. The above example is by no means the only possible explanation of the milling circuit for the first milling step, but merely illustrates how a suitable milled product can be obtained by using conventional milling techniques. It's nothing more than that. Those skilled in the art who are familiar with the above principles valid for particle size and particle size distribution and the properties of the types of coal at their disposal can construct and test operating mill circuits on the basis of known types of mills. The milled product from the first milling step suspended in the aqueous phase can then optionally be directed to a separation process in which the inorganic components are separated from the substantially organic solid fuel components. This separation process typically involves levitating the organic components by taking advantage of their natural buoyant properties and, if this is insufficient, by using flotation agents that increase the buoyancy, such as kerosene or fuel oil. let At the same time, the pyrite can be passivated by adding, for example, FeCl 3 , calcium ions or other additives that reduce the affinity of the pyrite for gas bubbles. In refining performed in this way, 1 to 5% of the refined coal is produced, depending on the type of coal.
It has been found that coal can be obtained; alternatively, flotation can be carried out in reverse, passivating the coal and removing the inorganic components by flotation with a hydrophobizing additive which selectively renders the inorganic additive hydrophobic. foam flotation in one or more steps comprising: Flotation can also be carried out at some stage between the intermediate milling steps on the intermediate product to release even more inorganic material and increase the degree of final purification. Besides flotation, purification methods include other physical separation methods, such as high-intensity magnetic separation, which can be used for fine particles in the wet phase, and other known purification methods. Flotation results in a certain change in particle size distribution compared to the milled product from the first milling step. Therefore, for a given flow of refined particles, a second comminution step must be carried out in certain cases primarily to compensate for the loss of the finest particles of the particle mass. The selection of the type of mill is dictated by the need to mill a given portion of the material, typically 5-25% of the total amount, to a given maximum particle size, and such selection is a matter for those skilled in the art to know the desired final particle size distribution. is not difficult. The purified product from the first milling step, or the second milling step if any, has a solids content of about 20-50% by weight;
Usually has a solids content of about 25% by weight. Therefore, the purified product preferably has a content of 1 to 2% of the water content of the final composition.
It must be dehydrated to a unit lower moisture content, 1 to 2% units lower, since the additives used are preferably used in the form of an aqueous solution. Dehydration is usually carried out in two steps: thickening followed by filtration in either a vacuum filter or a filter press. In some cases, a flocculant can be introduced into the thickener, provided that it does not interact with the additives for the composition according to the invention. If very low moisture content, for example, 20% by weight or less, is desired, dewatering can be effected satisfactorily by incorporating a finely ground, sufficiently pure dry coal product. After dehydration, one or more additives containing at least the surface-active compounds according to the invention are added to the filter cake obtained. As mentioned above, the additive is provided in the form of an aqueous solution that is added to the filter cake. The mixing method and equipment are designed so that the mixing is as homogeneous as possible and that the surfaces of the particles are covered as completely as possible by the additive. After dehydration and provision of additives, the composition can be pumped into a storage tank for further transport to the user. The use of the fuel slurry of the present invention is suitable for non-descript transportation and handling applications (wherein the fuel slurry is
For example, for transport by pipeline, the following uses may be mentioned in particular: The fuel slurry can be combusted directly in industrial burners, heating plants, or combined power and heating plants for steam and hot water generation.
The fuel slurry of the present invention can be used in place of the conventional fuels used today, such as oil or coal powder, which provides significant advantages in terms of better fuel economy and handling and transportation. Combustion and gasification of the fuel slurry of the present invention can be carried out in plants operated under pressure, resulting in good fuel savings when the fuel slurry is used in place of oil, and It is easier to handle when used in place of regular solid fuel. Gasification in pressurized reactors of the Texaco type, combustion in pressurized fluidized beds and injection of fuel slurry at the tuyere level of blast furnaces may be cited as examples. Of particular importance to the usefulness of the fuel slurry of the present invention are the following features. The fuel slurry can be atomized. That is, by dispersing the fuel in the burner nozzle or the like, a minimum number of individual particle aggregates is obtained. Such aggregation is particularly alleviated by the special dispersion number according to the invention. Additionally, when the fuel slurry is injected into a pressurized reactor, the slurry can be pumped at high pressure and at high shear rates during injection by various types of spreaders. The fuel slurry has a low moisture content, which is extremely important in the combustion process, and also reduces the moisture content of the fuel.
This is particularly important for gasification for the production of synthesis gas, where significantly higher yields can be obtained since it can be kept significantly lower than 30% by weight. As a result of adding a refining step to the manufacturing process,
The fuel slurry contains only a small amount of inorganic impurities, such as yellow sulfur compounds and other inorganic components. Examples are given below to further illustrate the invention and its advantages, but the invention is not limited thereto. The pulverized carbonaceous material used in these examples was bituminous coal from the eastern United States, and more specifically from United Coal Co., Ltd., located in Virginia, United States.
Companise (Widow Kennedy Seam)
Consisting of bituminous coal from The composition of this coal has already been specified. After wet milling in a rod mill and a ball mill, particles with the particle distribution already mentioned were obtained. The specific surface area of the coal powder was 4.5 m 2 /g, which was measured according to the BET method using nitrogen adsorption. Examples 1 to 9 The amounts of each additive as shown in Table 1 were dissolved in 30 ml of water having a hardness of 1.2° dh, and then 70 g of coal powder was added and stirred for 1 minute with a glass rod. The appearance of the suspension was then judged according to a scale of 1-4. Where: 1 = dry ("solid") 2 = viscous, poor pumpability 3 = liquid, suitable for pumping 4 = easily flows, excellent pumpability. The suspension was then kept in a sealed beaker for 48 hours and then specifically examined for sedimentation stability. In Table 1, Examples 1-9 relate to the coal slurry of the present invention, while Tests A-G are comparative examples. The examples clearly demonstrate the effect obtained when the ethylene oxide chain contains the number of repeating units defined in the invention.

【表】 シ〓を示す。
下記の表に示す組成を有する石炭スラリを実施
例1〜9と同じ方法および同じ石炭を用いること
により製造した。これらスラリを48時間維持し、
しかる後実施例1〜9におけるスラリと同様の方
法にて試験した。得られた組成物および結果を以
下に示す。
[Table] Shows 〓.
Coal slurries having the compositions shown in the table below were made by the same method and using the same coal as Examples 1-9. Maintain these slurries for 48 hours,
Thereafter, the slurry was tested in the same manner as in Examples 1-9. The obtained composition and results are shown below.

【表】 実施例 10〜14 マイナス200ミクロンの寸法まで微粉砕した歴
青質の高揮発性炭(例えばシドニー、ノバ・スコ
テイア所在のケープ・ブレトン・デベロツプメン
ト・コーポレーシヨン)、水および第2表のジノ
ニルフエノールエチレンオキシド付加物よりスラ
リを製造した。 石炭:71.6重量% 水:28.0重量% 添加剤:0.4重量% スラリの粘度をコントラブ・レオマツト
(Contrave Rheomat)115において451の逆二次
剪断速度で測定した。 結果を評価し1〜4の尺度を等級付けした。こ
こで: 1600センチポアズを越える粘度を示す 2500〜600センチポアズの粘度を示す 3400〜500センチポアズの粘度を示す 4400センチポアズ以下の粘度を示す。
[TABLE] Examples 10-14 A bituminous high-volatile coal finely ground to minus 200 micron dimensions (e.g. Cape Breton Development Corporation, Sydney, Nova Scotia), water and the ingredients in Table 2. A slurry was prepared from dinonylphenol ethylene oxide adduct. Coal: 71.6% by weight Water: 28.0% by weight Additives: 0.4% by weight The viscosity of the slurry was measured on a Contrave Rheomat 115 at a reverse quadratic shear rate of 451. Results were evaluated and graded on a scale of 1-4. Where: exhibits a viscosity greater than 1600 centipoise exhibits a viscosity of 2500 to 600 centipoise exhibits a viscosity of 3400 to 500 centipoise exhibits a viscosity of less than or equal to 4400 centipoise.

【表】 マイナス200μmまで微粉砕した石油コークス、
水、および1モルのジノニルフエノール+80モル
のエチレンオキシドより得た添加剤より、以下に
示す分量にてスラリを製造した。 コークス 74.1重量% 添加剤 0.85重量% 水 残り コントラブ レオマツト115にて451S-1の剪
断速度(加速層)で測定したスラリの粘度は440
であつた。
[Table] Petroleum coke finely ground to minus 200μm,
A slurry was prepared from water and an additive obtained from 1 mole of dinonylphenol + 80 moles of ethylene oxide in the amounts shown below. Coke 74.1% by weight Additives 0.85% by weight Water remainder The viscosity of the slurry measured at a shear rate of 451S -1 (accelerated layer) on Contrab Rheomats 115 is 440
It was hot.

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