JPS61258895A - 高濃度石炭／水スラリ−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、石炭濃度が高いにもかかわらず、低粘度で流
動性に優れた石炭／水スラリー組成物に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

石炭の需要は、石油の価格上昇と固体ハンドリング技術
の進歩によって見直され、着実に拡大してきている。エ
ネルギー源としての石炭は、固体であるがゆえにそのハ
ンドリングコストの考慮が必要で有シ、現時点ではその
輸送経費の面からも。

港に面した大規模取扱いが可能な石油に比べ、コストメ
リットの有る分野で需要の拡大が計られている。流体と
して石炭を取扱うのに近い方法として、微粉状での取扱
いも検討されているが、石炭粉末の場合、自然発火や粉
じん爆発の対策を講じる必要がある。したがって、石炭
粉末を石油中。

メタノール中、水中に存在させる技術が開発検討されて
きた＠これら媒体のうち、コストの面からは、水を利用
する方法がもつとも有利であることは自明であって、近
年の石炭高度利用開発研究の主体は、石炭／水スラリー
化に有る。

石炭は、分子中に水酸基やカルボン酸基等の親水性の基
を有してはいるものの、全体として疎水性であり、この
微粉末が水中に多量に存在すれば、疎水結合によシ凝集
増粘し、流動性が著しく低下する。したがって、現状に
おいては最大６０％程度の石炭濃度のスラリーが得られ
るにすぎない。

石炭／水スラリーが、燃料として有効に働らく為には、
水の蒸発潜熱を考慮に入れ、少なくとも石炭濃度として
７０％以上のものが一般に要望されている。これを達成
する為に、物理的には石炭の微粒分布状態を向上するた
めの、化学的には石炭と水の間に介在し、石炭の分散を
保持しかつ流動性を向上する添加剤の検討がなされてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

添加剤による高濃度石炭／水スラリーの調製は、添加剤
コストがスラリーとしてのトータルコストを上昇させ、
石油代替としてのコストメリットを無くする様では意味
がなく、したがって安価にあるいは低添加量で目的のス
ラリーが得られる事が要求される。

本発明は、この要求に合致し、重油量み輸送と重油バー
ナーで燃焼とが可能な石炭／水スラリーを提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、下記化合物Ａ及びＢの存在下に、少な
くとも６０重ｉ％の石炭を、水性媒体中に低粘度で微粒
懸濁させた高濃度石炭／水スラリー組成物が提供される
。

化合物Ａ２２個以上の活性水素を有する脂肪族化合物を
ポリアルキルエーテル化し て得られる、複数のポリアルキルエ ーテル鎖を有する化合物。

化合物Ｂ：炭素数が８以上の脂肪酸又は高級アルコール
。

従来、高濃度石炭／水スラリーを得る目的で使用が検討
された添加剤としては、リグニンスルホン酸塩（特開昭
５７−９６０９０）、多環系芳香族スルホン酸塩ホルマ
リン縮合瞼（特開昭５７−１４５１９３）、あるいは本
発明に類似のポリエーテル化合物（特開昭５７−１０２
９９４）等が明示されている。しかし、これらの添加剤
は、満足すべき効果を得る為には、粒度分布の調整や比
較的高添加量を要し、しかもまだ流動性の面で不十分な
ものであった。高濃度石炭／水スラリーを、石油代替燃
料として実用化する為には、流動性すなわち粘性が重油
量等のものである事が望ましく、添加剤としてその石炭
微粉末を水中に分散させる事と同時に流動性を増す為に
減粘させる作用を有する事が重要である。この考え方に
基づいた、本発明に類似のポリアミンにアルキレンオキ
ンドを付加重合して得られたポリエーテル化合物の脂肪
酸エステルと、第２成分として脂肪族アルコール、ンル
ビタン脂肪酸エステルあるいはシリコーン化合物を含む
物（特開昭５９−１４５２９２）等が、明示されている
。ここに開示の化合物が、いかに石炭／水系に作用し、
分散あるいは流動性を付与するかについては、２成分中
の１つであるポリエーテル化合物が、石炭に吸着し、親
水性を付与すると考えておシ、第２の成分の作用は明示
されていない。

本発明者らは、これら開示の物質について比較検討し、
本発明の組成物が、高濃度石炭／水スラリーを低粘性の
ものとして得る工業的手段として優れるものである事を
確信した。すなわち、本発明者らの発明の基本は、添加
物がより安価で有る事、並びに添加量が少量で良い事に
あって、これに基づき不必要な合成工程（エステル化）
を省略し、かつ添加剤構成物質の組み合わせを吟味する
ことによって、安価で低添加量の添加物を使用し、目的
とする低粘度の高濃度石炭／水スラリー組成物を得るこ
とを可能にした。本発明に有用な添加剤を開発するに致
った過程には、石炭に対し吸着面を有するポリエーテル
化合物では、その自由度が減少し、このものが付着され
ない石炭表面での凝集が進だと考えられ、むしろ第２成
分として加える脂肪酸あるいは高級アルコールが、水系
では石炭表面に吸着して電荷を与え、粒子相互の反撥力
を保ち、ポリエーテル化合物はむしろこの荷電粒子の水
和を助け、電気二重層の安定化作用によシ、粒子の流動
並びに分散を保持する機構を想定した所にある。

本発明において用いる添加剤の内、化合物Ａは、２個以
上の活性水素を有する脂肪族化合物、例えばエチレング
リコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール
、ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリ
スリトール、ソルビタン、ソルビトール等のヒドロキシ
ｋ　ｔｉ　含有化合物、あるいはメチルアミン、エチル
アミン、プロピルアミン、アンそニア、エチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンツアミン、ジエチレントリアミン等
のアミン化合物を、酸化エチレン及び／あるいは酸化プ
ロピレンを付加重合させることによって得られる複数の
ポリアルキルエーテル鎖を持つ化合物である。酸化エチ
レン及び酸化プロピレンの付加重合は、通常の条件でお
こなってよいし、ブロック重合、ランダム重合のいずれ
でも良いが、好ましくはブロック共重合が採用され、ま
た酸化エチレンはその一部又は全部の末端基を形成する
様に付加重合させるのが良い。本発明において用いる化
合物Ａは、好ましくは、その中に含まれるポリオキンエ
チレン基の含有量が４０〜１００重量％、更に好ましく
は７０〜９０重量％であり、かつ全分子量が５，０００
〜１００，０００、更に好ましくは２０，０００〜ｓｏ
、ｏｏｏの範囲のものである。

一方、・もう一つの添加剤である化合物Ｂは、炭素数が
８以上の脂肪酸、例えばカプリル酸、ラウリル酸、ステ
アリン酸等の飽和脂肪酸、オレイン酸、リノール酸等の
不飽和脂肪酸、あるいはヤシ脂肪酸、ヒマン油脂肪酸、
牛脂肪酸、ラノリン脂肪酸等の炭素数の異なる物を含む
脂肪酸があげられるが、本目的には特に精製品は必要と
せず、むしろ炭素数が異なるものを含む脂肪酸が有用で
ある。また、炭素数が８以上である高級アルコールトシ
て、オクチルアルコール、２−エチルヘキンルアルコー
ル、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、コレ
ステロール等があげられるが、この場合も脂肪酸同様に
油脂をケン化して得られる炭素数が８以上で、異なる物
を含む未精製高級アルコールが有用である。

これらの化合物Ａと化合物Ｂを、同時に添加することに
より低粘度の高濃度石炭／水スラリーが得られるが、好
ましくはその配合比率は重量比で５：５〜９：１であっ
て、また石炭に対し総量で０．１〜ｉ、ｏ重量％、好ま
しくは０．３〜０．８重量％添加するのが有利である。

石炭は、脱灰した石炭あるいは脱灰していない石炭で。

しかもいずれの炭種のものでも使用することができる。

また、スラリーの製造には、石炭を粗粉砕した後、添加
剤を含む水を加え、湿式粉砕機にて微粉砕スラリーとす
るか、あらかじめ乾式粉砕機にて微粉砕した後、添加剤
を含む水と混合して混合スラリーとするかの、いずれの
方法をとっても良いが、石炭の粒径は、２００メクンエ
（７４μｍ）フルイ通過量として約７０％以上、好まし
くは約８０％以上にすることが望ましい。

一般に、石炭粒径が微粒である程、燃焼の際に着火性が
向上するが、スラリー性状としては、表面積が増加する
ことにより、添加剤量を増さないと高粘度になるかある
いは凝集をおこす等、不利な面も出てくるが、本発明組
成物においてこの様な問題は少ない。使用する石炭の濃
度は、石炭／水スラリー中約６０％以上、好ましくは７
０〜７５％である。すなわち、水の存在は、固体である
石炭を流動化する媒体として一番安価なものであるが、
一方燃焼においてはむしろ蒸発潜熱をうぽいカロリーロ
スとなる。更にその量が増せば滅火の原因ともなフうる
為、できうる限り少い水量を使用することが望ましい。

この点から、一般的に７部チ以上の石炭濃度が指向され
てお９、本発明ではこの濃度が達成され、しかも低粘度
のスラリーを与える。低粘度であることは、輸送が容易
であるばか夛でなく通常の燃焼装置で噴霧燃焼が可能°
となる点で有利である。

なお本発明の石炭／水スラリー組成物中には、脱気、防
錆、防腐、凍結防止、安定性改良を目的とする薬剤の添
加も可能である。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によシ更に説明する。なお実施例
中の部及びチは、特記しない限シ重量を基卑とする。

実施例１ 太平洋炭（揮発分４２．３％、灰分１４．９％、全８０
．１９％）をハンマーミルで２３０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、の
回転数で粉砕し、２００メッシュノ４ス５０チ平均粒子
径７０μｍのものを得た。

次に本発明の添加剤を、表１に示す配合にて、総量で０
．７部を水６０部に溶解後、１４０部の上記石炭粗粒を
加え、ニーグーにて充分混線後、ゲールミルにて６０　
ｒ、ｐ、ｍ、で２時間湿式粉砕し、流動性良好な石炭／
水スラリー２００部を得た。

添加剤の比較例として、リグニンスルホン酸ナトリウム
、ナフタリンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮金物、
ポリエチレングリコール（分子量１７．０００）を、そ
れぞれ、１．４部加えて上記と同様に調製した結果を表
１に示す。

なお、表中の記号の意味については、表２の後に記す。

表中の物性値は、それぞれ下記の方法にて測定した。

２００メッシュノ臂ス％： 作製した石炭／水スラ’）−３ｇを、水にて５０倍に稀
釈し、最低２００メツシユのふるい上に流し込み、振と
り開始後１！の水で洗い、ふるい上の石炭を乾燥秤量し
て算出する（振とり時間１０分）。

測定機＝ふるい振とう機ＶＳＳ−５０（筒井理化学器械
製） 粘度： 作製した石炭／水スラ１Ｊ３ａ／をカップに入れ、ＥＬ
Ｄ　−Ｓ　Ｔ型ローターにて３分後の粘度を測定する。

回転数は２　Ｏｒ、ｐ、ｍ、　（７５ｅｃ−’）、測定
温度は３０℃である。

測定機＝Ｅ型回転粘度計（東京計器製）静置安定性： 作製した石炭／水スラリー約２００１ｄを、メスシリン
ダーに入れて静置し、１週間後の状態を棒貫入によシ観
察した。

以下余白 実施例２ 南アフリカ炭（揮発分３３．３％、灰分９．６チ、全Ｓ
０．６％）を微粉砕型ハンマーミルで粉砕し、２００メ
ツシュパス７８％のものを得た。

次に本発明の添加剤を、表２に示す配合にて総量で０．
７部を水６０部に溶解後、１４０部の上記石炭微粉を加
え、オートホモミキサー（特殊機化製）にて４０００　
ｒ、ｐ、ｍ、　　で５分間混合し、流動性良好な石炭／
水スラ！Ｊ　−２００部を得た。物性値は、実施例１に
示す方法にて測定した。同様に、添加剤の総量０．７５
部あるい１，０５部を水５０部に溶解後、１５０部の上
記石炭微粉を加えて・調製した場合も、流動性良好なス
ラリーが得られた。

添加剤の比較例として、表１に例示のものをそれぞれ１
．４部加え、調製した結果を示した。なお参考例として
、特許請求の範囲に記載の化合物Ａと化合物Ｂの配合比
をはずれる量での実施例も表記した。

ＰＧ：プロピレングリコール ＰＥ：インタエリスリトール Ｓ：ソルビトール ＥＤＡ　：エチレンジアミジ ＤＥＴＡ　ニジエチレントリアミン ＰＯ：プロピレンオキサイド ＥＯ：エチレンオキサイド なおＰＯ、ＥＯに付記する数字は、それぞれの付加モル
数を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記化合物Ａ及びＢの存在下に、少なくとも６０重
   量％の石炭を、水性媒体中に低粘度で微粒懸濁させたこ
   とを特徴とする高濃度石炭／水スラリー組成物。 化合物Ａ：２個以上の活性水素を有する脂肪族化合物を
   ポリアルキルエーテル化して得られる、複数のポリアル
   キルエーテル鎖を有する化合物。 化合物Ｂ：炭素数が８以上の脂肪酸又は高級アルコール
   。 ２、化合物Ａが、分子中にポリオキシエチレン基を４０
   〜１００重量％、好ましくは７０〜９０重量％含有し、
   分子量が５，０００〜１００，０００である特許請求の
   範囲第１項記載の組成物。 ３、化合物Ａと化合物Ｂの比率（重量）が５：５〜９：
   １であり、これらの化合物Ａ及びＢを総量で石炭に対し
   ０．１〜１．０重量％の量で含有する特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の組成物。 ４、組成物を構成する石炭の粒径が、２００メッシュ（
   ７４μｍ）パス約７０％以上である特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の組成物。