CN103172064A

CN103172064A - 低灰煤质活性炭快速活化生产工艺

Info

Publication number: CN103172064A
Application number: CN2013101253690A
Authority: CN
Inventors: 胡奇林; 杨旭洲; 齐志丽
Original assignee: Ningxia University
Current assignee: Ningxia University
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明涉及一种活性炭的生产工艺，特别是一种低灰煤质活性炭快速活化生产工艺，其工艺步骤为：粉碎、捏合、炭化、水洗、酸洗、活化后即为成品。通过上述工艺改进后，可降低活化时间、活化能耗和炭化料的烧蚀度10%左右，同时活性炭成品的灰分可降低2—4个百分点，四氯化碳吸附率（CTC）、碘吸附值、亚甲蓝吸附值有所提高，这对于活性炭生产企业来说，由于只加入微量的碱性物质和硝酸盐，吨成本只增加2—4元，但可有效减少能源使用量和产品质量，节能减排效果明显，吨成本可减少50元左右，对于年生产1万吨的活性炭企业来说，年可降低生产成本50万元左右。

Description

低灰煤质活性炭快速活化生产工艺

技术领域

本发明涉及一种活性炭的生产工艺，特别是一种低灰煤质活性炭快速活化生产工艺。

背景技术

活性炭是一种用途十分广泛的吸附剂、催化剂和催化剂载体。目前对于一些要求较高的煤质活性炭，如作为净化水使用的活性炭、作为准炭分子筛使用的活性炭，都必须采用低灰无烟煤为原料来生产，以降低产品中的重金属及灰分。现有活性炭的生产工艺是：原料洗选、干燥、制粉、加煤焦油混捏成型、干燥、炭化、活化。在活化阶段，炭化料的烧蚀度随着活化时间的延长逐渐增大，由于低灰无烟煤的反应活性较低，这样就会造成活性炭的活化需要较长时间，造成炭化料的烧蚀度增大和能源的浪费。

低灰无烟煤是指灰分的重量百分比小于10%的无烟煤，灰分既影响活性炭的吸附性能，也影响其强度，所以煤基活性炭生产中要求灰分越低越好。作为优质活性炭生产原料的宁夏太西无烟煤，其灰分仅为8.54%左右，因为低灰、生产的活性炭微孔发达、比表面积大、强度高而广受欢迎，但是，太西无烟煤活化难是活性炭生产的一大难题，传统的解决方法是在太西无烟煤中配入一定比例的烟煤来提高活化效率，但加入烟煤后产品的灰分会随之升高，影响最终产品活性炭的质量。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的缺陷，提供一种不加入烟煤就可有效提高低灰煤质活性炭的活化效率的低灰煤质活性炭快速活化生产工艺。

本发明的技术方案是：一种低灰煤质活性炭快速活化生产工艺，其工艺步骤为：

1）粉碎：将低灰无烟煤粉碎至小于200目的煤粉，然后加入煤粉重量4—7‰的碱性物质和4—7‰的硝酸盐，混合均匀；

2）捏合、炭化：将混合均匀后的煤粉加煤焦油、捏合、压制成型烘干后，进入炭化炉炭化；

3）水洗、酸洗、活化：将炭化后的物料放入60—80℃热水浸泡、洗涤40—60分钟后，再用质量分数为5—10%的稀盐酸浸泡40—80分钟、水洗后将活性炭取出、烘干、活化，即为成品。

上述低灰无烟煤为太西煤。

上述碱性物质为NaOH、KOH、Ca（OH）2、Mg（OH）₂、Na₂CO₃中的一种或两种以上任意比例的混合物，硝酸盐为Ca（NO₃）₂、KNO₃、NaNO₃、Fe（NO₃）₃、NH₄NO₃中的一种或两种以上任意比例的混合物，上述碱性物质和硝酸盐采用工业用纯度。

本技术方案的特点是在传统活性炭生产工艺的基础上，在低灰无烟煤中添加微量的碱性物质和硝酸盐，这样在炭化过程中煤粉中以硅酸盐为主的灰分与碱性物质在高温下反应，转化为可溶性硅酸盐，炭化料经水洗洗去浮灰和可溶性硅酸盐，经酸洗去除金属氧化物，降低了活性炭中金属及灰分，提高了活性炭的品质，同时加入硝酸盐的作用是在碳化的过程中氧化造孔，便于加速活化和提高活化效率。

SiO₂+MOH==MSiO₃+H₂O,MSiO₃可溶于水中，而金属氧化物可溶于稀HCl中，MO+2HCl==MCl₂(可溶)+H₂O

通过上述工艺改进后，可降低活化时间、活化能耗和炭化料的烧蚀度10%左右，同时活性炭成品的灰分可降低2—4个百分点，四氯化碳吸附率（CTC）、碘吸附值、亚甲蓝吸附值有所提高，这对于活性炭生产企业来说，由于只加入微量的碱性物质和硝酸盐，吨成本只增加2—4元，但可有效减少能源使用量和产品质量，节能减排效果明显，吨成本可减少50元左右，对于年生产1万吨的活性炭企业来说，年可降低生产成本50万元左右。

附图说明

附图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方案

实施例1：

如图1所示，其工艺流程为：

1）粉碎：将洗净的太西煤粉碎至小于200目的煤粉，然后加入煤粉重量4‰的工业用NaOH和Ca（NO₃）₂，混合均匀后，加煤焦油捏合、压制成型、烘干后，进入炭化炉炭化；

2）捏合、炭化：将上述混合均匀后的煤粉按现有的工艺加煤焦油捏合、压制成型、烘干后，进入炭化炉炭化；

3）水洗、酸洗、活化：将炭化后的物料放入60℃热水浸泡，洗涤60分钟后洗去浮灰，再用质量分数为5%的稀盐酸浸泡80分钟、水洗后将活性炭取出、烘干、活化，即为成品。

在上述实施例的炭化过程中，煤粉中以硅酸盐为主的灰分与NaOH在高温下反应，反应过程：SiO₂+NaOH==Na₂SiO₃+H₂O,Na₂SiO₃可溶于水中，而金属氧化物可溶于稀HCl中，MO+2HCl==MCl₂(可溶)+H₂O。

经上述工艺生产的活性炭产品，四氯化碳吸附率（CTC值）为60的活性炭，其灰分降低了约2个百分点左右，70（CTC值）活性炭的灰分降低了3个百分点左右。

经上述处理后，炭化料形成了一定程度的孔，为活化阶段活化剂提供通道，提高活化效率，缩短活化时间。CTC—70的活化时间从27分钟降低到22分钟，CTC—60的活化时间从22分钟降低到20分钟。降低炭化料的烧蚀度，提高活化速度，得率增加。

实验数据如下表所示：

指标	快速活化工艺炭化料消耗（T/T）	传统工艺炭化料消耗（T/T）
			70	2.30	2.50

生产一吨CTC-70炭节省炭化料200KG。

活化时间对比

快速活化工艺产品指标

产品编号	灰分	强度	装填密度	CTC	碘值	亚甲蓝
							1#	8.47	94.0	418	69.60	1045	210
2#	9.76	90.9	430	70.13	1039	205
							3#	9.14	94.4	443	60.94	1048	208

传统工艺产品指标

产品编号	灰分	强度	装填密度	CTC	碘值	亚甲蓝
							1#	11	90-92	462-472	60	1010	176
2#	13	89	440-460	70	1020	185

通过上表可以看出，用本工艺生产的活性炭灰分有明显降低，强度基本没变，碘吸附值、CTC和亚甲蓝吸附值有所增大，活化时间和炭化料的烧蚀度降低了10%左右。

实施例1—7：

在上述实施例1的基础上，改变以下条件：

在上述实施例中，碱性物质为NaOH、KOH、Ca（OH）₂、Mg（OH） ₂、Na₂CO₃中的一种或两种以上任意比例的混合物，硝酸盐为Ca（NO₃） ₂、KNO₃、NaNO₃、Fe（NO₃）₃、NH₄NO₃中的一种或两种以上任意比例的混合物，上述碱性物质和硝酸盐采用工业用纯度。

CTC—60的技术指标为：

CTC—70的技术指标与上述CTC—60的技术指标非常接近。通过上述实施例可以看出，本发明的技术方案与现有技术相比，其四氯化碳吸附率（CTC）、碘吸附值、亚甲蓝吸附值有所提高，灰分降低了约2—4个百分点左右，活化时间、活化能耗和炭化料的烧蚀度可降低10%左右。

Claims

1.一种低灰煤质活性炭快速活化生产工艺，其工艺步骤为：

2）捏合、炭化：将混合均匀后的煤粉加煤焦油捏合、压制成型、烘干后，进入炭化炉炭化；

2.根据权利要求1所述的低灰煤质活性炭快速活化生产工艺，其特征在于上述低灰无烟煤为太西煤。

3.根据权利要求2所述的低灰煤质活性炭快速活化生产工艺，其特征在于上述碱性物质为NaOH、KOH、Ca（OH）₂、Mg（OH）₂、Na₂CO₃中的一种或两种以上任意比例的混合物，硝酸盐为Ca（NO₃）₂、KNO₃、NaNO₃、Fe（NO₃）₃、NH₄NO₃中的一种或两种以上任意比例的混合物，上述碱性物质和硝酸盐采用工业用纯度。