CN102259853A - 球形活性炭的制备方法及盘式造球机 - Google Patents

球形活性炭的制备方法及盘式造球机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球形活性炭的制备方法及盘式造球机,其工艺步骤是:将炭粉和煤沥青粉磨细,炭粉是指煤粉、木炭粉或煤粉与木炭粉按1∶1比例混合的炭粉,然后混合,并加入配制好的改性水,再通过盘式造球机造球,干燥,最后炭化、活化。盘式造球机的主要结构是增加了与成球盘同心、同轴的种子盘,当种子盘内球体直径达到0.5~1.0mm时自动滚入成球盘,球体在成球盘内长大,使成球盘盘面积充分利用,生产效率高。本发明生产的球形活性炭的比表面积大,机械强度好,无棱角,在输送、吸附、再生等系统粉化程度小,床层阻力均匀,压力降较小,并且在生产过程中不需要专用设备及蒸汽保温系统,不用成型模具,节能环保,有利于推广应用。

Description

球形活性炭的制备方法及盘式造球机
技术领域
[0001] 本发明属活性炭制备技术领域,具体涉及一种球形活性炭的制备方法及制备用的盘式造球机。
背景技术
[0002] 活性炭不仅是一种良好的吸附剂,同时也是一种良好的催化剂载体。其用途十分广泛,如:饮水净化、污水处理、烟道气脱硫、有机溶剂回收、维尼伦生产、黄金吸附、药品脱色、垃圾焚烧等等。
[0003] 活性炭的分类,若按使用的原材料,可分为煤质炭、木质炭、果壳炭等;按炭、活化工艺,可分为物理炭、化学炭等;按活性炭的形状,可分为球形炭、柱状炭(俗称条炭)、不规则颗粒炭(俗称破碎炭)、粉炭等。
[0004] 我国活性炭的产量已居世界第一,但制备的工艺条件,产品的品种与质量长期以来处于千篇一律,市场营销处于无序竞争的状态。所谓千篇一律,主要是指至今没有物理法制备的木质颗粒炭;没有摆脱煤焦油做粘合剂生产条炭的传统工艺;没有制备球形活性炭的理想设备及其产品等。如条炭的传统工艺,是将原煤磨粉 > 掺煤焦油混捏 > 通过摸孔压条 > 炭化 > 物理法活化。其不足之处:一是焦油在运输,储存、生产过程中需要专用设备和蒸汽保温系统。二是压条过程中问题较多,第一,对粉体的粗细有一定的范围要求,即180 目(或200目)过95%左右,再细工艺性极差,而粉体越细产品的性能却越好;第二,压条需要不同孔径的大量模具,特别是模孔小于C 1.75mm压条时,容易堵塞,桶摸耗时耗力;第三, 煤粉与煤焦油混捏后称之为煤膏,压条时煤膏温度须保持在30°C左右,否则堵模频繁,甚至不能生产,造成原材料浪费;第四,使用的液压设备结构复杂,维修困难。三是炭化的工作量大,特别是在炭化过程,焦油中有260公斤左右即73%的有害物质要挥发出来,污染环境。 四是生产的产品水容量不高,长短不齐,均等系数为2. 3左右,床层阻力不均,压力降较大, 棱角多,影响使用效果。
发明内容
[0005] 本发明的目的旨在克服上述缺点,提供一种生产效率高、产品性能好、节能环保的球形活性炭制备方法。
[0006] 本发明的另一目的是提供一种制备球形活性炭的盘式造球机。
[0007] 为达到上述目的,本发明采取如下解决方案:一种球形活性炭的制备方法,其特征在于:包括炭粉和煤浙青粉,采用以下工艺步骤:
1、制粉:将炭粉磨到细度为140〜325目,通过率达95%,将煤浙青粉磨到细度为200〜 625目,通过率达98% ;
2、混合:将制好的炭粉与煤浙青粉按100 :18〜观进行混合,先干混8〜12min,然后加入8〜16%的改性水后再混8〜12min ;
3、造球:盘式造球机启动运转正常后,边转动、边将混合好的原料粉加入机内,同时边喷改性水,加料量与改性水的比例为100 :16〜沈,待球体大小达到要求后,从盘式造球机的下边缘甩出;
4、干燥:将制好的活性炭湿球加入干燥炉中干燥,进口温度60°C〜80°C,出口温度 100°C〜120°C,干燥时间20〜30min,要求球体不能有裂纹,水份含量< 5%,干燥球出炉后进行冷却;
5、炭化:将干燥球加入炭化炉中,炭化炉的中部温度控制在380〜420°C,炭化时间为 30 〜40min ;
6、活化:将炭化后的球体在斯列普活化炉中活化,其工艺条件是:蒸汽入口压力 2. 8kg〜4. Okg/cm2,炉内压力20〜lOOPa,活化温度850〜950 °C,出料间隔时间20〜 40mino
[0008] 上述球形活性炭的制备方法,其特征在于:所述的炭粉为煤粉、木炭粉或煤粉与木炭粉按1 :1比例混合的炭粉。
[0009] 上述球形活性炭的制备方法,其特征在于:所述的改性水的配制方法是:
1、将自来水加热至40〜50°C ;
2、在搅拌的同时,加入0. 1〜5%的烷基酚聚氧乙烯(10)醚或木质素磺酸盐,充分溶
解;
3、在搅拌的同时,加入0. 1〜5%的聚阴离子纤维素钠PVC,静置他使其溶张,再搅拌使其充分溶解。
[0010] 一种制备球形活性炭的盘式造球机,包括成球盘,在成球盘的边缘设置成球盘盘沿,在成球盘的底部设有保温板和蒸汽管,安装有变频电机,并设有支撑架和重心支撑杆, 在支撑架上设有液压调节倾斜度装置,其特征在于:在成球盘的中心设置与其同心的种子盘,种子盘的直径小于成球盘的直径,种子盘的边缘设置种子盘盘沿,在种子盘盘沿周边间隔一定距离设置挡料圈,挡料圈的高度高于盘沿,成球盘与种子盘上均设有粉体加料自控系统和喷改性水自控系统。
[0011] 上述制备球形活性炭的盘式造球机,其特征在于:所述成球盘的盘沿上设有三个高度可调的出料口。
[0012] 上述制备球形活性炭的盘式造球机,其特征在于:所述成球盘与种子盘内均设有刮料板。
[0013] 与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、在应用上,本发明生产的球形活性炭的性能优于其他颗粒状活性炭: ⑴同等质量,体积最小,比表面积最大。
[0014] ⑵机械强度好,无棱角,在输送、吸附、再生等系统粉化程度小,粉尘量约为条炭和破碎炭的10%左右。
[0015] ⑶均等系数,条炭为2. 3、破碎炭为1.9、球炭为1.3,床层阻力均勻,压力降较小。 对于相同当量直径的活性炭,球炭的床层压力约为条炭的40〜50%、破碎炭的50〜70%,在床内使用,效果最佳。
[0016] ⑷中、微孔均很发达,水容量比颗粒炭提高20%以上,是浸渍催化剂的良好载体, 附加值高。
[0017] ω在煤焦油与煤浙青价格相当时,同材质、同质量的球炭的生产成本比条炭可降低600元/吨左右,市场广阔。
[0018] 2、在工业化生产上,本发明的工艺条件优于条炭:
⑴改变了以煤焦油做粘合剂与固化剂制备条炭的传统工艺,工艺改变后,①煤焦油的运输、储存、生产不再需要专用设备及蒸汽保温系统;②节约原材料,按2. 3吨炭化料产1吨碘值1000mg/g左右的活性炭核算,工艺定额条炭需3. 1吨,球炭需2. 72吨,节约0. 38吨, 即12. 26% ;③实践证明,炭化生产能力,球炭比条炭可提高8%左右,活化速率球炭是条炭的 1. 5倍左右;④减少污染,若煤的挥发份为10%时,焦油等有害物质的吨排放量可减少310kg 左右,达37. 61%。
[0019] ⑵成型不用模具。生产球径1. 5mm以下的球炭,不像生产C 1. 5mm以下的条炭需要捅模,耗时,耗力。
[0020] ⑶制备球炭所用的盘式造球机,结构简单、造价低廉、维修方便、一机多用。一是成球盘与种子盘同心、同轴,当种子盘内球体直径达到0. 5〜1. Omm时自动滚入成球盘,球体在成球盘内长大,使成球盘盘面积充分利用,生产效率高。二是成球盘的盘沿上设有三个出料口,出料口高度可调,分别为200mm、400mm、600mm,高度为200mm时,生产球径小于3. Omm 的球体;高度为400mm时,生产球径为4. 0〜6. Omm的球体;高度为600mm时,生产球径大于6. Omm的球体,一机多用。三是种子盘与成球盘的粉体加料量、改性水的喷洒量,及加料量与喷水量的比例均通过自控系统实现,连续化生产,产品质量稳定。
附图说明
[0021] 图1、本发明盘式造球机的结构示意图。
[0022] 图2、本发明盘式造球机成球盘的俯视图。
[0023] 图3、沿图2 A-A线的剖面图。
[0024] 图中:1、液压调节倾斜度装置2、支撑架 4、刮料板支架 5、刮料板 6、主轴
8、重心支撑杆 9、成球盘 10、成球盘盘沿 12、种子盘盘沿 13、挡料圈 14、连接板 16、喷水装置 17、保温板 18、蒸汽管。
3、变频电机 7、出料口 11、种子盘 15、加料装置
具体实施方式
[0025] 实施例一:球形活性炭的制备方法,包括煤粉和煤浙青粉,生产工艺步骤如下:
1、制粉:将煤粉磨到细度为200目,通过率达95%,将煤浙青粉磨到细度为325目,通过率达98% ;
2、混合:将制好的煤粉和煤浙青粉按100 :20混合8〜12min,然后加入10〜12%的改性水后再混8〜12min ;
改性水的配制方法是:⑴将自来水加热到40〜50°C。⑵在搅拌的同时,加入0. 3〜 0. 5%的烷基酚聚氧乙烯(10)醚或木质素磺酸盐,充分溶解;⑶在搅拌的同时,加入0. 3〜 0. 5%的聚阴离子纤维素钠PVC,静置他使其溶张,再搅拌使其充分溶解;
3、造球:盘球机启动运转正常后,边转动,边将混合好的原料加入盘式造球机内,同时边喷水,待球体滚动20〜60min达到球径要求后便自动出球。通过自控系统,达到加料量、喷改性水量的调整及料与改性水100 :16〜沈比例的匹配,实现连续化生产;
4、干燥:将制好的活性炭湿球加入干燥炉中干燥,进口温度60〜80°C,出口温度 100〜120°C,干燥时间20〜30min,球体要求不能有裂纹,干燥球水份含量< 5%,干燥球出炉后进行自然冷却;
5、炭化:将干燥球加入炭化炉中,炭化炉中部温度控制在380〜420°C,炭化时间30〜 40min ;
6、活化:将炭化后的球体在斯列普活化炉内活化,活化的工艺条件,蒸汽入口压力 2. 8〜4. Okg/cm2,炉内压力20〜IOOPa,活化温度850〜950°C,出料间隔时间20〜40min。
[0026] 实施例二 :球形活性炭的制备方法,包括煤粉和煤浙青粉,生产工艺步骤如下:
1、制粉:将煤粉磨到细度325目,通过率达90%,将煤浙青粉磨到细度625目,通过率达
90%。
[0027] 2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。
[0028] 实施例三:球形活性炭的制备方法,包括木炭粉和煤浙青粉,生产工艺步骤如:
1、制粉:将木炭粉磨到细度200目,通过率达95%,将煤浙青粉磨到细度325目,通过率达 98%ο
[0029] 2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。
[0030] 实施例四:球形活性炭的制备方法,包括混合炭粉和煤浙青粉,生产工艺步骤如下:
1、制粉:将混合炭粉磨到细度200目,通过率达95% (或325目,通过率达90%),将煤浙青粉磨到细度325目,通过率98% (或625目,通过率90%),混合炭粉是指煤粉与木炭粉按 1 :1比例混合一起的炭粉。
[0031] 2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。
[0032] 以上实施例球炭的常规质量指标: 测试方法 GB/T7702. 1 〜22-1997
Figure CN102259853AD00061
[0033] 制备球形活性炭的盘式造球机如图1、图2、图3所示,包括成球盘9,在成球盘9的边缘设置成球盘盘沿10,在成球盘9的底部安装有变频电机3,并设有支撑架2和重心支撑杆8,在支撑架2上设有液压调节倾斜度装置1,在成球盘9的中心设置与其同心的种子盘 11,种子盘11与成球盘9同主轴6 —起转动,种子盘11的盘面直径为1200mm,小于成球盘 9的盘面直径,成球盘9的盘面直径为3200mm,种子盘11的边缘设置种子盘盘沿12,种子盘盘沿12高150mm,在种子盘盘沿12周边间隔120mm设置挡料圈13,挡料圈13通过连接板 14与种子盘盘沿12连接,挡料圈13的高度高于盘沿100mm,成球盘9与种子盘11内均设有刮料板5,刮料板5可以升降,其作用是防止原料在盘底粘结在一起;成球盘9与种子盘 11上均设有加料装置15和喷水装置16 ;成球盘9的盘底设有保温板17和蒸汽管18 ;成球盘的盘沿10上设有三个高度可调的出料口 7。

Claims (6)

1. 一种球形活性炭的制备方法,其特征在于:包括炭粉和煤浙青粉,采用以下工艺步骤:(1)制粉:将炭粉磨到细度为140〜325目,通过率达95%,将煤浙青粉磨到细度为 200〜625目,通过率达98% ;(2)混合:将制好的炭粉与煤浙青粉按100 :18〜观进行混合,先干混8〜12min,然后加入8〜16%的改性水后再混8〜12min ;(3)造球:盘式造球机启动运转正常后,边转动、边将混合好的原料粉加入机内,同时边喷改性水,加料量与改性水的比例为100 :16〜沈,待球体大小达到要求后,从盘式造球机的下边缘甩出;(4)干燥:将制好的活性炭湿球加入干燥炉中干燥,进口温度60 V〜80°C,出口温度 100°C〜120°C,干燥时间20〜30min,要求球体不能有裂纹,水份含量< 5%,干燥球出炉后进行冷却;(5)炭化:将干燥球加入炭化炉中,炭化炉的中部温度控制在380〜420°C,炭化时间为 30 〜40min ;(6)活化:将炭化后的球体在斯列普活化炉中活化,其工艺条件是:蒸汽入口压力 2. 8kg〜4. Okg/cm2,炉内压力20〜lOOPa,活化温度850〜950 °C,出料间隔时间20〜 40mino
2.根据权利要求1所述球形活性炭的制备方法,其特征在于:所述的炭粉为煤粉、木炭粉或煤粉与木炭粉按1 :1比例混合的炭粉。
3.根据权利要求1或2所述球形活性炭的制备方法,其特征在于:所述的改性水的配制方法是:(1)将自来水加热至40〜50°C ;(2)在搅拌的同时,加入0. 1〜5%的烷基酚聚氧乙烯(10)醚或木质素磺酸盐,充分溶解;(3)在搅拌的同时,加入0. 1〜5%的聚阴离子纤维素钠PVC,静置他使其溶张,再搅拌使其充分溶解。
4. 一种制备球形活性炭的盘式造球机,包括成球盘,在成球盘的边缘设置成球盘盘沿, 在成球盘的底部设有保温板和蒸汽管,安装有变频电机,并设有支撑架和重心支撑杆,在支撑架上设有液压调节倾斜度装置,其特征在于:在成球盘的中心设置与其同心的种子盘,种子盘的直径小于成球盘的直径,种子盘的边缘设置种子盘盘沿,在种子盘盘沿周边间隔一定距离设置挡料圈,挡料圈的高度高于盘沿,成球盘与种子盘上均设有粉体加料自控系统和喷改性水自控系统。
5.根据权利要求4所述制备球形活性炭的盘式造球机,其特征在于:所述成球盘的盘沿上设有三个高度可调的出料口。
6.根据权利要求4所述制备球形活性炭的盘式造球机,其特征在于:所述成球盘与种子盘内均设有刮料板。
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