CN102259853B

CN102259853B - 球形活性炭的制备方法

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Publication number: CN102259853B
Application number: CN2011101596916A
Authority: CN
Inventors: 李钱胜; 张毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: CN102259853A

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，节能成排，有利于推广应用。

Description

球形活性炭的制备方法

技术领域

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。

背景技术

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。

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。

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￠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℃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

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。

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：包括炭粉和煤沥青粉，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%，将煤沥青粉磨到细度为200～625目，通过率达98%；

2、混合：将制好的炭粉与煤沥青粉按100：18～28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100：16～26，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℃～80℃，出口温度100℃～120℃，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℃，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～4.0kg/cm²，炉内压力20～100Pa，活化温度850～950℃，出料间隔时间20～40min。

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。

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℃；

2、在搅拌的同时，加入0.1～5%的烷基酚聚氧乙烯醚或木质素磺酸盐，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，静置8h使其溶张，再搅拌使其充分溶解。

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。

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。

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。

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。

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。

⑶均等系数，条炭为2.3、破碎炭为1.9、球炭为1.3，床层阻力均匀，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。

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。

⑸在煤焦油与煤沥青价格相当时，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。

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%。

⑵成型不用模具。生产球径1.5mm以下的球炭，不像生产￠1.5mm以下的条炭需要捅模，耗时，耗力。

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0.5～1.0mm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。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3.0mm的球体；高度为400mm时，生产球径为4.0～6.0mm的球体；高度为600mm时，生产球径大于6.0mm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

图1、本发明盘式造球机的结构示意图。

图2、本发明盘式造球机成球盘的俯视图。

图3、沿图2 A—A线的剖面图。

图中：1、液压调节倾斜度装置 2、支撑架 3、变频电机

4、刮料板支架 5、刮料板 6、主轴 7、出料口

8、重心支撑杆 9、成球盘 10、成球盘盘沿 11、种子盘

12、种子盘盘沿 13、挡料圈 14、连接板 15、加料装置

16、喷水装置 17、保温板 18、蒸汽管

具体实施方式

实施例一：球形活性炭的制备方法，包括煤粉和煤沥青粉，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%，将煤沥青粉磨到细度为325目，通过率达98%；

2、混合：将制好的煤粉和煤沥青粉按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℃。⑵在搅拌的同时，加入0.3～0.5%的烷基酚聚氧乙烯醚或木质素磺酸盐，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，静置8h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100：16～26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℃，出口温度100～120℃，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℃，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2.8～4.0kg/cm²，炉内压力20～100Pa，活化温度850～950℃，出料间隔时间20～40min。

实施例二：球形活性炭的制备方法，包括煤粉和煤沥青粉，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%，将煤沥青粉磨到细度625目，通过率达90%。

2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。

实施例三：球形活性炭的制备方法，包括木炭粉和煤沥青粉，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%，将煤沥青粉磨到细度325目，通过率达98%。

2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。

实施例四：球形活性炭的制备方法，包括混合炭粉和煤沥青粉，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%），将煤沥青粉磨到细度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。

2、3、4、5、6工艺条件与实施例一相同。

以上实施例球炭的常规质量指标：

测试方法GB/T7702.1～22-1997

Figure 2011101596916100002DEST_PATH_IMAGE001

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6一起转动，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

1.一种球形活性炭的制备方法，其特征在于：包括炭粉和煤沥青粉，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%，将煤沥青粉磨到细度为200～625目，通过率达98%；

（2）混合：将制好的炭粉与煤沥青粉按100：18～28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100：16～26，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℃～80℃，出口温度100℃～120℃，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℃，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～4.0kg/cm²，炉内压力20～100Pa，活化温度850～950℃，出料间隔时间20～40min。

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℃；

（2）在搅拌的同时，加入0.1～5%的烷基酚聚氧乙烯醚或木质素磺酸盐，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，静置8h使其溶张，再搅拌使其充分溶解。