(57)【要約】  石炭処理のための方法及び組成物を提供する。石炭自動酸化を阻害するためにニトロキシルラジカル化合物が石炭に添加される。さらに、ニトロキシルラジカル化合物は、一時的な炭塵の広がりを抑制するために、従来の防塵剤と共同して使用され得る。炭塵を処理するのに発泡した処理が望ましい場合に、ニトロキシルラジカル化合物は、両性、非イオン性及び陰イオン性界面活性剤のような種々の泡発生界面活性剤と共に、発泡組成で、共同して使用され得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を処理する方法であって、前記石炭にニトロキシルラジカル化合物（ＮＲＣ）を添加することを含む方法。
【請求項２】
ＮＲＣが以下の化学構造：
【化１】
2018515675.tif 000009
［式中、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ８、Ｒ９は各々互いに独立に、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル若しくはＣ２−Ｃ１８アルキニルであるか、あるいは
Ｒ２及びＲ３並びに／又はＲ８及びＲ９は、連結炭素(the linking carbon)と一緒に、Ｃ３−Ｃ１２シクロアルキルラジカルを形成し、
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は各々互いに独立に、水素、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル又はＣ２−Ｃ１８アルキニルであり、
Ｘは、−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−、＝Ｏ、−ＮＲ１０−又はＮＲ１０−Ｃ（Ｏ）−であり、
Ｒ１０は、水素、フェニル又はＣ１−Ｃ１８アルキルであり、
Ｒ１は、水素、フェニル、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル又はＣ２−Ｃ１８アルキニルである。］
を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＮＲＣが石炭１トン（ｔｏｎ）当たり約０．００１〜１０ポンド（ｌｂ）の量で前記石炭に添加される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＮＲＣが、ジアルキルニトロキシルラジカル、１−オキシル−２，２，６，６−テトラアルキルピペリジン化合物、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−オール（４−ＨＴ）、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−オン、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルアセテート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル−２−エチルヘキサノエート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルステアレート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルベンゾエート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル  ４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾエート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）コハク酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アジパート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｐｉｐｅｒｉｄｉｎ）−４−イル）セバシン酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）ｎ−ブチルマロン酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペラジン−４−イル）フタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）イソフタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニル−４−イル）テレフタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）ヘキサヒドロテレフタレート、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アジポアミド、Ｎ−１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル−ドデシルコハク酸イミド、１−オキシル−４−メトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−オキシル−４−アミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ブトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン及び１−オキシル−４−アセトアミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン及びその誘導体からなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ＮＲＣが１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−オール（４ＨＴ）である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
両性、非イオン性及び陰イオン性界面活性剤から選択される発泡剤を前記石炭に添加することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記発泡剤が陰イオン性界面活性剤を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記陰イオン性界面活性剤がアルカンスルホン酸塩又はアルケニルスルホン酸塩を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
防塵剤（ＤＣＡ）を前記石炭に添加することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＤＣＡがポリマーを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマーが、ｉ）エピクロロヒドリン、ポリアルキレンポリアミン及びアジピン酸モノマーのうち２種以上を含有するポリマー、ｉｉ）アミノアルキル化ポリアクリルアミド並びにｉｉｉ）第四級アンモニウムポリマー又はコポリマーからなる群から選択されるメンバーである請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ｉ）エピクロロヒドリン、ポリアルキレンポリアミン及びアジピン酸モノマーのうち２種以上を含有するポリマーが、ジエチルトリアミン、アジピン酸及びエピクロロヒドリンモノマーを含み、前記ｉｉ）アミノアルキル化ポリアクリルアミドが、アミノメチル化ポリアクリルアミドを含み、前記ｉｉｉ）第四級アンモニウムポリマー又はコポリマーが、第四級アミン、ジメチルアミン及びエピクロロヒドリン（ｅｐｉｃｈｏｌｏｈｙｄｒｉｎ）の反応生成物を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ａ）ニトロキシルラジカル組成物（ＮＲＣ）並びにｂ）防塵剤及びｃ）発泡剤のうち１種以上を含む組成物であって、ａ）及びｂ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜１００部のｂ）があり、ａ）及びｃ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、０．０１〜１０部のｃ）があり、ａ）及びｂ）及びｃ）の３種すべてが存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜１００部のｂ）及び０．０１〜１０部のｃ）がある組成物。
【請求項１４】
ＮＲＣが、以下の化学構造：
【化２】
2018515675.tif 000010
［式中、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ８、Ｒ９は各々互いに独立に、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル若しくはＣ２−Ｃ１８アルキニルであるか、あるいは
Ｒ２及びＲ３並びに／又はＲ８及びＲ９は、連結炭素と一緒に、Ｃ３−Ｃ１２シクロアルキルラジカルを形成し、
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は各々互いに独立に、水素、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル又はＣ２−Ｃ１８アルキニルであり、
Ｘは、−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−、＝Ｏ、−ＮＲ１０−又はＮＲ１０−Ｃ（Ｏ）−であり、
Ｒ１０は、水素、フェニル又はＣ１−Ｃ１８アルキルであり、
Ｒ１は、水素、フェニル、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル又はＣ２−Ｃ１８アルキニルである。］
を有する請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
前記ａ）ＮＲＣが、ジアルキルニトロキシルラジカル、１−オキシル−２，２，６，６−テトラアルキルピペリジン化合物、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−オール（４−ＨＴ）、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−オン、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルアセテート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル−２−エチルヘキサノエート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルステアレート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルベンゾエート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル  ４−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾエート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）コハク酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アジペート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｐｉｐｅｒｉｄｉｎ）−４−イル）セバシン酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）ｎ−ブチルマロン酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペラジン−４−イル）フタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）イソフタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）テレフタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）ヘキサヒドロテレフタレート、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アジポアミド、Ｎ−１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル−ドデシルコハク酸イミド、１−オキシル−４−メトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−オキシル−４−アミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ブトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン及び１−オキシル−４−アセトアミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン及びその誘導体からなる群から選択される請求項１３に記載の組成物。
【請求項１６】
前記ＮＲＣが、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｐｉｐｅｒｉｄｉｎ）−４−オール（４ＨＴ）である請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
発泡剤が、両性、非イオン性及び陰イオン性界面活性剤から選択される請求項１３に記載の組成物。
【請求項１８】
発泡剤が、陰イオン性界面活性剤を含む請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
陰イオン性界面活性剤が、アルカンスルホン酸塩又はアルケニルスルホン酸塩を含む請求項１８に記載の組成物。
【請求項２０】
前記防塵剤がポリマーを含む請求項１３に記載の組成物。
【請求項２１】
前記ポリマーが、ｉ）エピクロロヒドリン、ポリアルキレンポリアミン及びアジピン酸モノマーのうち２種以上を含有するポリマー、ｉｉ）アミノアルキル化ポリアクリルアミド及びｉｉｉ）第四級アンモニウムポリマー又はコポリマーからなる群から選択されるメンバーである請求項２０に記載の組成物。
【請求項２２】
前記ｉ）エピクロロヒドリン、ポリアルキレンポリアミン及びアジピン酸モノマーのうち２種以上を含有するポリマーが、ジエチルトリアミン、アジピン酸及びエピクロロヒドリンモノマーを含み、前記ｉｉ）アミノアルキル化ポリアクリルアミドが、アミノメチル化ポリアクリルアミドを含み、ｉｉｉ）第四級アンモニウムポリマー又はコポリマーが、第四級アミン、ジメチルアミン及びエピクロロヒドリン（ｅｐｉｃｈｏｌｏｈｙｄｒｉｎ）の反応生成物を含む請求項２１に記載の組成物。
【請求項２３】
石炭及びａ）ニトロキシルラジカル組成物（ＮＲＣ）並びにｂ）防塵剤及びｃ）発泡剤のうち１種以上を含む組成物であって、ａ）及びｂ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜１００部のｂ）があり、ａ）及びｃ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、０．０１〜１０部のｃ）があり、ａ）及びｂ）及びｃ）の３種すべてが存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜１００部のｂ）及び０．０１〜１０部のｃ）があり、ａ）が、石炭１トン（ｔｏｎ）当たり約０．００１〜１０ポンド（ｌｂ）の量で存在する組成物。
【請求項２４】
石炭を処理する方法であって、第四級アンモニウム化合物を前記石炭に添加することを含む方法。
【請求項２５】
第四級アンモニウム化合物が第四級アミン／ジメチルアミン／エピクロロヒドリンである請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
石炭を処理する方法であって、アミン官能基を有するタンニンを前記石炭に添加することを含む方法。
【請求項２７】
アミン官能基を有するタンニンがタンニン／モノエタノールアミン／ホルムアルデヒドである請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年５月２５日に出願されたインド特許仮出願番号第２６１５／ＣＨＥ／２０１５号の優先利益を主張する。
【０００２】
本発明は、一時的な炭塵の広がり及び石炭自動酸化を阻害するために石炭及び石炭堆積山(coal piles)を処理するための方法に関する。
さらに、防塵及び自動酸化処理を適用するために使用される泡状物質の安定性も改善される。
【背景技術】
【０００３】
石炭は、炭素質固体化石燃料である。表面又は地下法によって、抽出される（採掘される）。まだ採掘されていないが地中にある、外的状況に曝されている場合も、曝されていない場合もある石炭は、地山（ｉｎ−ｓｉｔｕ）石炭と呼ばれる。採掘された石炭は、普通、輸送、取り扱い及び貯蔵のために小さい大きさに粉砕される。この粉砕石炭の通常の大きさは、８インチ（ｉｎｃｈｅｓ）未満（２００ｍｍ未満）である。本発明は、輸送、取り扱い及び貯蔵の間の、地山（ｉｎ−ｓｉｔｕ）石炭及び抽出された（採掘された）石炭の両方を処理する。輸送、取り扱い及び貯蔵の間に、採掘された石炭は、炭塵を生成し得る。炭塵の広がりは、安全上、健康上及び環境上の懸念を引き起こす。炭塵抑制は、石炭堆積山貯蔵又は運搬の間に生じ得る炭塵広がりを最小にすることが望ましい。浮遊する一時的な炭塵微粒子は、炭肺症及びその他の疾病につながり得る。
【０００４】
さらに、石炭は、空気に曝露されると、ゆっくりと酸化して、ＣＯ２及び熱を形成する。酸化は、水分及び高温の存在下で加速される。酸化は、石炭の発熱量(caloric heating value)を低減し、自然発火又は石炭自己発火を引き起こし得るので有害プロセスである。浮遊する炭塵の存在下で石炭自己発火が起こるいくつかの場合には、炭塵爆発も起こり得る。
【０００５】
石炭は、空気及び水分の侵入を低減し、それによって、酸化プロセスを軽減するために伝統的に堆積山中に貯蔵されてきた。積み重ねることは、石炭酸化を停止するわけではなく、単に、酸化速度を減速する試みである。理想的な石炭堆積山は、空気に曝される石炭の容積に対する表面の割合を低減するのは十分に大きいが、石炭堆積山内に生じた熱が周囲の環境中に消散されるほど十分に小さい。残念ながら、石炭を燃料とする発電設備に存在するものなどの大きな石炭取り扱い設備では、使用される多量の石炭のために、理想的な条件が達成することが難しいものになり、石炭酸化に起因する石炭自己発火のインシデントは、よくあることである。石炭の炎及び炭塵爆発は、人員に重篤な損傷をもたらし、損傷を受けた設備及び消費された石炭の点でコストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，４００，２２０号（Ｃｏｌｅ）
【０００７】
多くの場合、石炭は、微細炭塵粒子の広がりを抑制するために、又は防塵結合剤の適用において役立つように、水性泡状物質を用いて処理され得る。これらの泡状物質は、例えば、（特許文献１）に示されるように形成され、適用され得る。泡状物質構築及び塵抑制において補助するために、特定の両性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤などの発泡剤が使用され得る。泡状物質の安定性は、適用の際の石炭表面との最大表面積接触にとって重要な特徴である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
全体的に、上記のものなどの石炭貯蔵及び運搬の問題に関して、これらの問題を処理するために多用途製品が望ましく、このような製品はまた、発泡した適用が使用される条件において、泡状物質寿命安定性を増強することが望ましい。
【０００９】
一実施形態では、石炭に、ニトロキシルラジカル化合物（ＮＲＣ）、アミン官能基を有するタンニン又は第四級アンモニウム化合物が添加される、石炭を処理する方法が提供される。通常、ＮＲＣは、石炭に石炭１トン（ｔ）当たり約０．００１〜１０ポンド（ｌｂ）の量で添加され、例示としてまた、石炭１トン（ｔ）当たり約０．００５〜１ポンド（ｌｂ）のＮＲＣの添加割合が記されている。
【００１０】
いくつかの場合には、石炭に発泡した処理を提供することが望ましく、この関連で、両性、非イオン性及び陰イオン性界面活性剤の群から選択されるものなどの発泡剤が使用され得る。これらの場合には、ＮＲＣは、泡状物質安定性及び耐久性を増強するために界面活性剤と共同して使用され得る。一実施形態では、発泡剤は、陰イオン性界面活性剤及びＣ１１−Ｃ１６アルケニルナトリウムスルホン酸塩などの長鎖Ｃ11−Ｃ18アルケニルスルホン酸塩を含むものを含有する。
【００１１】
その他の実施形態では、ＮＲＣは、防塵剤(dust control agent)（ＤＣＡ）と共同して使用され得、石炭に適用される。ＤＣＡは、例えば、さまざまな異なるポリマーを含み得る。一実施形態では、ＤＣＡは、ｉ）エピクロロヒドリン（ＥＰＩ）／ポリアルキレンポリアミン／アジピン酸ターポリマー；ｉｉ）アミノアルキル化ポリアクリルアミド及びｉｉｉ）第四級アンモニウムポリマー及びコポリマーから選択されるポリマーを含む。
【００１２】
ほとんどの場合には、ＮＲＣは、水溶液又は水分散体の形態で石炭に適用される。ａ）ニトロキシルラジカル（ＮＲＣ）並びにｂ）防塵剤及びｃ）発泡剤のうち１種以上からなる水性組成物が使用され得、これでは、ａ）及びｂ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜１００部のｂ）がある。ａ）及びｃ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、０．０１〜１０部のｃ）がある。ａ）及びｂ）及びｃ）の３種すべてが存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜１００部のｂ）及び０．０１〜１０部のｃ）がある。別の実施形態では、組成物は、ａ）及びｂ）が存在する場合には、１部のａ）毎に、１〜２０部のｂ）がある、上記の成分からなる。ａ）及びｃ）が存在する場合には、１部のａ）毎に、０．１５〜２部のｃ）がある。ａ）及びｂ）及びｃ）の３種すべてが存在する場合には、１部のａ）毎に、１〜２０部のｂ）及び０．１５〜２部のｃ）がある。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の例示的一実施形態では、石炭自動酸化、自己加熱及び自然発火を遅延するために石炭堆積山などの石炭表面を処理するために、ニトロキシルラジカル化合物（ＮＲＣ）が提供される。その他の実施形態では、微粒子を塊にし、塵の広がりを阻害する、その能力において防塵有効性を改善するために、ニトロキシルラジカル化合物（ＮＲＣ）が、ポリマーなどのＤＣＡと共同して使用される。
【００１４】
石炭への発泡した適用が望ましい本発明の別の態様では、ＮＲＣは、陰イオン性発泡剤と共にＤＣＡに添加される。ＮＲＣ及び発泡剤は、ＤＣＡをともなわずに添加され得る。ＮＲＣの発泡剤とともの使用は、泡状物質の品質及び安定性を改善する。
【００１５】
一実施形態では、ＮＲＣは以下の化学構造を有し得る。
【００１６】
【化１】
2018515675.tif 000002
【００１７】
［式中、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ８、Ｒ９は各々互いに独立に、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル若しくはＣ２−Ｃ１８アルキニルであるか、あるいは
Ｒ２及びＲ３並びに／又はＲ８及びＲ９は、連結炭素(the linking carbon)と共にＣ３−Ｃ１２シクロアルキルラジカルを形成し；
Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は各々互いに独立に、水素、置換又は非置換Ｃ1−Ｃ1８アルキル、Ｃ２−Ｃ1８アルケニル又はＣ２−Ｃ1８アルキニルであり；
Ｘは、−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−、＝Ｏ、−ＮＲ１０−又はＮＲ10−Ｃ（Ｏ）−であり；
Ｒ１０は、水素、フェニル又は置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキルであり；
Ｒ１は、水素、フェニル、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル又はＣ２−Ｃ１８アルキニルである。］
【００１８】
別の実施形態では、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ８、Ｒ９は、各々互いに独立に、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル又はＣ２−Ｃ６アルキニルであり、Ｒ２及びＲ３並びに／又はＲ８及びＲ９は、連結炭素と共に、Ｃ３−Ｃ１２シクロアルキルラジカルを形成し、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は各々互いに独立に、水素、置換又は非置換Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル又はＣ２−Ｃ６アルキニルであり、Ｘは、−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−、＝Ｏ、−Ｒ１０−又はＲ１０−Ｃ（Ｏ）−であり、
Ｒ１０は、水素、フェニル又は置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ６アルキルであり、Ｒ１は、水素、置換若しくは非置換Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル又はＣ２−Ｃ６アルキニルである。
【００１９】
例示的ニトロキシルラジカル化合物（ＮＲＣ）は、ジアルキルニトロキシルラジカルの誘導体並びに１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−オール（４−ＨＴ）、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−オン、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルアセテート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル−２−エチルヘキサノエート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルステアレート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イルベンゾエート、１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル  ４−tert−ブチルベンゾエート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）コハク酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アジパート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｐｉｐｅｒｉｄｉｎ）−４−イル）セバシン酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）ｎ−ブチルマロン酸塩、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペラジン−４−イル）フタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニル−４−イル）イソフタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジニル−４−イル）テレフタレート、ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）ヘキサヒドロテレフタレート、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル）アジポアミド、Ｎ−１−オキシル−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−４−イル−ドデシルコハク酸イミド、１−オキシル−４−メトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−オキシル−４−アミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、４−ブトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン及び１−オキシル−４−アセトアミノ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンなどの１−オキシル−２，２，６，６−テトラアルキルピペリジン化合物を含有する。一実施形態では、ニトロキシルラジカル化合物は、４ＨＴである。
【００２０】
本発明の一態様では、防塵の広がりが望まれる状況では、ポリマー防塵剤（ＤＣＡ）が、ＮＲＣと共同して使用され得る。これらのポリマー防塵剤は、周知であり、例えば、参照によりその全文が本明細書に組み込まれる米国特許第５，２５６，４４４号において論じられている。例示的ポリマーＤＣＡは、ｉ）以下のモノマー：エピクロロヒドリン（ｅｐｉ）、ポリアルキレンポリアミン及びアジピン酸のうち少なくとも２種を有するポリマー、ｉｉ）アミノアルキル化ポリアクリルアミドを含むポリマー及びｉｉｉ）第四級アンモニウムポリマー及びコポリマーである。別の実施形態では、ＤＣＡポリマーは、ｉ）以下のモノマー：エピクロロヒドリン（ｅｐｉ）、ポリアルキレンポリアミン及びアジピン酸のうち３種、ｉｉ）アミノアルキル化ポリアクリルアミドを含むポリマー及びｉｉｉ）第四級アンモニウムポリマー及びコポリマーを有する。上記のｉ）中のこれらのモノマーの例示的メンバーは、ジエチルトリアミン、アジピン酸及びエピクロロヒドリン（ｅｐｉ）であり、ＤＣＡのその他の例は、ｉｉ）アミノメチル化ポリアクリルアミド及びｉｉｉ）第四級アミン、ジメチルアミン及びｅｐｉの反応生成物を含有することができる。一実施形態では、これらのポリマーの分子量は、１００，０００〜５，０００，０００である。別の実施形態では、これらのポリマーの分子量は、３００，０００〜２，５００，０００である。
【００２１】
通常、石炭１トン（ｔｏｎ）に基づき、約０．００１〜１０ポンド（ｌｂ）のニトロキシルラジカル化合物が石炭に添加される。その他の実施形態では、ＮＲＣは、石炭１トン（ｔｏｎ）当たり０．００２〜５ポンド（ｌｂ）の量で添加される。その他の実施形態では、ＮＲＣは、石炭１トン（ｔｏｎ）当たり０．００３５〜２．５ポンド（ｌｂ）の量で添加される。その他の実施形態では、ＮＲＣは、石炭１トン（ｔｏｎ）当たり０．００５〜１．０ポンド（ｌｂ）の量で添加される。
【００２２】
石炭への発泡した適用が使用されるこれらの場合には、ＮＲＣは、非イオン性のような既知発泡剤、アルキルポリグルコシドのような既知発泡剤、両性のような既知発泡剤、エーテルアミンのような既知発泡剤、又は長鎖アルケニルのような陰イオン性界面活性剤などの既知発泡剤と共同して使用され得る。一実施形態では、発泡剤は、長いアルケニル（Ｃ１１−Ｃ１８）鎖を有する陰イオン性界面活性剤である。１つのこのような陰イオン性界面活性剤として、ナトリウムオレフィン（Ｃ１４−Ｃ１６）スルホン酸塩がある。
【００２３】
ＮＲＣが、ＤＣＡ及び／又は発泡剤と共同して使用される状況では、組成物は、ａ）並びにｂ）及びｃ）のうち１種以上を含み得る。
ａ）＝ＮＲＣ
ｂ）＝ＤＣＡ
ｃ）＝発泡剤
【００２４】
一実施形態では、ａ）及びｂ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜１００部のｂ）がある。ａ）及びｃ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、０．０１〜１０部のｃ）がある。ａ）及びｂ）及びｃ）の３種すべてが存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜１００部のｂ）及び０．０１〜１０部のｃ）がある。
【００２５】
別の実施形態では、ａ）及びｂ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜７５部のｂ）がある。ａ）及びｃ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、０．０７５〜７．５部のｃ）がある。ａ）及びｂ）及びｃ）の３種すべてが存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜７５部のｂ）及び０．０７５〜７．５部のｃ）がある。
【００２６】
さらに別の実施形態では、ａ）及びｂ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜５０部のｂ）がある。ａ）及びｃ）が存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、０．１〜５部のｃ）がある。ａ）及びｂ）及びｃ）の３種すべてが存在する場合には、１〜５部のａ）毎に、１〜５０部のｂ）及び０．１〜５部のｃ）がある。
【００２７】
一実施形態では、ａ）及びｂ）が存在する場合には、１部のａ）毎に、１〜２０部のｂ）がある。ａ）及びｃ）が存在する場合には、１部のａ）毎に、０．１５〜２部のｃ）がある。ａ）及びｂ）及びｃ）の３種すべてが存在する場合には、１部のａ）毎に、１〜２０部のｂ）及び０．１５〜２部のｃ）がある。
【００２８】
一実施形態では、水性組成物は、その中に上記のａ）：ｂ）：ｃ）成分を有し、組成物の残部は、水及びおそらくは、その他の微量成分を含む。
【００２９】
ＮＲＣ及びその他の成分は、地山（ｉｎ−ｓｉｔｕ）石炭又は抽出された（採掘された）石炭に、輸送、取り扱い又は貯蔵の間に、採掘場所で、又は任意のターミナル、ドック、貯蔵場、貯炭場、発電設備若しくはその他の石炭利用施設などのその後の場所で適用され得る。石炭への適用には、水性スプレーが使用されることが多い。一実施形態では、ＮＲＣは、それ自体で、又は泡状物質として適用されるＤＣＡと組み合わせて、若しくは組み合わせずに適用される。発泡した適用のためには、上記のものなどの発泡剤は、ＮＲＣと組み合わせて使用される。
【実施例】
【００３０】
石炭自動酸化阻害
【実施例１】
【００３１】
炭塵自己発火の阻害において材料の有効性を評価するために、石炭自己加熱試験を実施した。これは、既知量及び流れの空気を供給しながら、石炭試料を所定の温度に加熱する加速試験法である。この方法は、自然石炭酸化を加速し、石炭が熱暴走状態に到達することにつながる。
【００３２】
石炭試料：
約２５０ミクロンに粉砕した石炭
【００３３】
溶液及び適用：
化学物質を、水中の２種の異なる濃度、０．５％及び２％で調製する。化学物質を、すべての石炭試料に同一量の湿度（４％）が添加されるような割合で石炭に適用する。
【００３４】
測定：
石炭試料の温度を、測定し、記録をとる。石炭試料が、熱暴走（通常、２００Ｆで）に到達する時間を記録する。処理された石炭試料対ブランク及び水分のみの試料の熱暴走までの時間の遅延を使用して、抗酸化効力を評価する。
【００３５】
手順：
石炭試料を５０ｇに秤量する。所望の化学物質（又は水分ブランク）を石炭に滴加して適用する。ステンレス鋼スパチュラを使用して、石炭を溶液と十分に混合する。試料を均質まで混合し、次いで、反応容器に移す。試験装置は、反応容器を設置するための６スロットを有する矩形容器（反応チャンバー）からなり、自動温度ロガーに接続する。反応チャンバーは、ヒーターを有し、加熱用シリコンオイルで満たされている。オイルバスの要求温度を設定し、反応容器をチャンバー中に設置する。次いで、エアフローを開始する。反応チャンバー加熱が始まり、石炭試料の加熱を開始する。熱電対をオイルバス中に設置して、オイルバスの設定温度を測定し、データ獲得システムにおいてバス温度を連続的に記録する。各反応容器に、異なる点で２つの熱電対を提供し、温度データを連続的に記録する。処理された試料と共に、対照として１つのブランク石炭試料及び１つの水分ブランク試料を含める。石炭が熱暴走に達するまで、データを連続的に記録する。
【００３６】
結果は、表１に示されている。
【表１】
2018515675.tif 000003
熱暴走の発生についての、未処理対照と比較した時間の遅延は、自動酸化の阻害を示す。この実施例では、ＥＸ−１は、既知自動酸化阻害ポリマーに匹敵する阻害のレベルで実行し、これは、伝統的な抗酸化製品がポリマーであり、ＥＸ−１がモノマーであるので、驚くべきものである。
【実施例２】
【００３７】
塵制御改善
装置：
塵モニター−実験室規模塵モニターは、サンプリングチャンバー中に滴加された材料の塵レベルを調べるために白色光を使用する。
【００３８】
基質(substrate)：
研究するのに十分な塵を作製するための石炭試料、サイズフラクションの混合物(mixture of size fractions)
【００３９】
手順：
各生成物の種々の濃度の溶液を調製する。各試料の均一粒径分布を確実にするために、スピニングリフラーを用いて未処理石炭基質試料を調製する。石炭に生成物を適用する。１４０Ｆで３０分間試料を乾燥させる。室温に３０分間冷却する。試料を塵モニター中に通し、塵値を記録する。報告された値は、「塵面積＋最大」(Dust Area + Max)であり、これは、試料について記録された最大塵レベルに添加され、３０秒にわたって測定された試料の曲線下部の積分された面積である。より低い塵面積＋最大値は、優れた防塵を示す。
【００４０】
これらの実施例では、既知防塵剤、すなわち、水性アミノメチル化ポリアクリルアミド（「Ｃ２」と表される）に加えて、任意の防塵剤を伴わずに、石炭にＥＸ−１、すなわち、４ＨＴを添加した。防塵改善は、以下の表２及び３に示されている。
【００４１】
【表２】
2018515675.tif 000004
【００４２】
表２は、石炭に４ＨＴ単独が添加される場合、水に対して、塵生成に対して負の影響を有することを示す。４ＨＴが、Ｃ２に、既知ポリマー防塵剤（ＤＣＡ）の補助剤として添加される場合には、ＤＣＡの塵低減性能を相乗的に改善する。
【００４３】
【表３】
2018515675.tif 000005
【００４４】
表３は、Ｃ２に、既知ポリマー防塵剤（ＤＣＡ）の補助剤として添加される４ＨＴの低投与量が、ＤＣＡの塵低減性能を相乗的に改善することを示す。
【実施例３】
【００４５】
泡状物質安定性−４ＨＴを、既知発泡剤、「Ｃ４」、陰イオン性界面活性剤、ナトリウムオレフィン（Ｃ１４−Ｃ１６）スルホン酸塩に添加し、泡状物質安定性に対するその効果を調べた。
【００４６】
溶液：
周囲温度（７２°Ｆ）の２００ｍＬの溶液
【００４７】
装置：
５０ｍＬ目盛りが付いているＷａｒｉｎｇ市販ブレンダー（モデル７０１１Ｇ）
【００４８】
測定：
最大泡状物質高さ（２５ｍＬに最も近いものの）
[１／２寿命（秒で）]−[１００ｍＬの溶液が液相に流れて戻るまでの時間]
【００４９】
手順：
２００ｍＬの溶液をブレンダー中に注ぎ入れた。ブレンダーを低速で３０秒間作動させた。次いで、ブレンダーを、試料の半量（１００ｍＬ）が液体状態に戻るまで静置させた。[液体]−[泡状物質]界面が、１００ｍＬマークを達成するまでに経過した時間の量を、「泡状物質１／２寿命」として記録した。結果は、表３及び４に示されている。
【００５０】
【表４】
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【００５１】
【表５】
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【００５２】
表３から、泡状物質安定性が、Ｃ４、陰イオン性界面活性剤への４ＨＴの添加、及びＣ４のＣ２との組合せへの４ＨＴの添加によって改善されたことがわかる。表４から、４ＨＴは、その自身の有意な発泡特性を有さないことがわかる。驚くべきことに、４ＨＴのＣ４との組合せは、泡状物質安定性に関して相乗作用を提供した。
【００５３】
種々の硬度の水中でさらなる試験を行った。これらの試験は、軟水（ＣａＣＯ３として４０ｐｐｍ）、中程度の水（ＣａＣＯ３として８０ｐｐｍ  Ｃａ）及び極めて硬水（ＣａＣＯ３として６００ｐｐｍ  Ｃａ）で調べた。硬度の変化は、安定な泡状物質生成に影響を及ぼし得る。表５に示されるように、これらの硬度レベルの３種すべてで、Ｃ４（０．３．％又は０．５％）の４ＨＴ（種々の濃度）との組合せは、泡状物質安定性を改善した。
【００５４】
【表６】
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【国際調査報告】
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