CN103350997A - 一种粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，包括：1）将焦粉粉碎；2）将90-95%的有机组份和5-10%无机组份混合得到复合粘接剂；3）将90-95%焦粉与5-10%复合粘接剂混合均匀；4）将焦粉与复合粘接剂的混合物冷压或挤出成型颗粒；5）将成型颗粒固化；6）将固化后的成型颗粒碳化；7）将碳化后制品进行活化处理，得到球状或柱状活性炭制品。该方法采用新型复合粘接剂提高了固结强度，有效解决了碳化、活化过程破碎的问题；其制备工艺简单，操作方便，实现了焦粉的综合利用，提高了附加值，具备一定的经济效益。该方法制备的活性炭可用于气体分离、污水处理、烟道气脱硫等领域。
Description
技术领域
本发明涉及粉煤副产物焦粉的利用工艺，特别是一种粉煤热解焦粉制备活性炭工艺的方法。
背景技术
焦粉是炼焦以及冶金、化工、电石等生产企业产生的一种副产物,因粒度小,不符合生产工艺要求而被废弃。近年来，煤化工行业发展日新月异，新型粉煤热解技术产生的焦粉量更为巨大。目前我国大多数用焦企业因没有找到解决焦粉成型的有效办法,焦粉只能当作低级燃料廉价处理。不仅造成了大量能源浪费,生产成本上升,经济效益下降,更为重要的是焦粉堆积露天,风吹日晒,四处飞扬,对环境造成严重的粉尘污染,直接影响到生产厂区及周围居民的工作和生活环境,危害人体健康。因此,开展对焦粉应用研究具有十分重要的现实意义。
活性炭是一种多孔性碳吸附材料,被广泛应用于轻工、食品、电子、化工、国防、环境保护等领域。工业上生产活性炭的主要原料是木材和煤。随着人们对环境保护的重视和能源资源的日趋紧张,探索适合活性炭生产要求的新原料,特别是廉价活性炭的制备和应用,具有重要意义。利用陕北侏罗纪煤种采取新型粉煤低温热解工艺产生的焦粉具有固定碳含量高、热值高、低灰分、低硫、低磷的特点，经过适当的工艺处理可以制备得到活性炭产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用新型粉煤低温热解工艺产生的焦粉（粒径6mm以下）制备活性炭（包括球形活性炭、柱状活性炭以及粉状活性炭等）的工艺方法，该方法能够提高焦粉附加值，降低活性炭生产成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一种粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，该方法包括下述步骤：
1）将焦粉粉碎至粒径为0.5mm以下；
2）复配成型粘接剂：将重量百分比为90-95%的有机组份和5-10%无机组份混合得到复合粘接剂；
3）将重量百分比为90-95%焦粉与5-10%复合粘接剂在搅拌机中混合均匀，搅拌过程中喷淋适量水雾；
4）将焦粉与复合粘接剂的混合物送入成型设备中冷压或挤出成型，制备成成型颗粒；
5）将成型颗粒放置在室温环境固化24-36h；
6）将固化后的成型颗粒在600-1000℃碳化2-4h；
7）将碳化后制品进行活化处理，得到球状或柱状活性炭制品。
进一步地，所述有机组分为环氧树脂、酚醛树脂、煤沥青或者改性煤沥青、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、羟甲基纤维素中的一种或多种按照任意比例的组合。
进一步地，所述无机组分为水玻璃、生石灰、水泥、硅藻土、陶土中的一种或多种按照任意比例的组合。
进一步地，所述改性煤沥青是按照下述方法制备的：
将重量百分比为5%-10%改性剂与90-95%煤沥青进行均匀混合，得到改性煤沥青。
进一步地，所述改性剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、硬酯酸、油酸或硬酯酸正癸酯中的一种或多种按照任意比例的组合。
进一步地，所述成型颗粒为球状或柱状。
所述的活化工艺方法为传统的高温水蒸气处理法、KOH处理法。
也可以直接将焦粉粉碎至0.05-0.5mm，经进一步碳化、活化得到粉状活性炭制品。
本发明的特点在于：
1、采用新型复合粘接剂作为焦粉制备球状或柱状活性炭粘接剂，提高了固结强度，有效解决了碳化、活化过程破碎的问题；
2、制备工艺简单，操作方便，是一种低成本活性炭制备工艺；
3、实现了焦粉的综合利用，制备的活性炭可用于气体分离、污水处理、烟道气脱硫等领域，提高了附加值，并能够给社会带来了一定的经济效益。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。但是所述实例并不构成对本发明的限制。
本发明的粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，工艺流程见附图1，包括下述步骤：
1）将焦粉粉碎至粒径为0.5mm以下（0.05-0.5mm）；
2）复配成型粘接剂：将重量百分比为90-95%的有机组份和5-10%无机组份混合得到复合粘接剂；
有机组份为环氧树脂、酚醛树脂、煤沥青或者改性煤沥青、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、羟甲基纤维素中的一种或多种按照任意比例的组合。
无机组分为水玻璃、生石灰、水泥、硅藻土、陶土中的一种或多种按照任意比例的组合。
其中，上述改性煤沥青是按照下述方法制备的：
将重量百分比为5%-10%改性剂与90-95%煤沥青进行均匀混合，得到改性煤沥青。
所述改性剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、硬酯酸、油酸或硬酯酸正癸酯中的一种或多种按照任意比例的组合。
3）将重量百分比为90-95%焦粉与5-10%复合粘接剂在搅拌机中混合均匀，搅拌过程中喷淋适量水雾；
4）将焦粉与复合粘接剂的混合物送入成型设备中按照传统的冷压或挤出成型方法，冷压或挤出，制备成球状或柱状成型颗粒；
5）将球状或柱状成型颗粒放置在室温环境固化24-36h；
6）将固化后的球状或柱状成型颗粒在600-1000℃碳化2-4h；
7）将碳化后制品进行活化处理，得到球状或柱状活性炭制品。
下面通过具体实施例对本发明做详细说明。
实施例1
将酚醛树脂、中温煤沥青、水玻璃、硅藻土按照重量比30:60:6:4的比例混合均匀，得到复合粘接剂。将焦粉粉碎至0.5mm以下；将粘接剂均匀的林洒在焦粉表面上，在搅拌机中搅拌25min，搅拌过程中喷淋适量水雾；将焦粉、粘接剂按照重量百分比为95：5的比例混合均匀，将搅拌均匀的焦粉、粘接剂混合物送入挤条机中制备成直径5mm，长度20mm的圆柱体，放置在室温环境固化30h；固化后的产物经800℃碳化3h，进一步在活化炉中600℃环境下通入水蒸气活化3h，得到柱状活性炭制品。
实施例2
首先，制备改性煤沥青：将邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、硬酯酸与煤沥青按照重量比为3:3:4:90比例进行均匀混合，得到改性煤沥青。
然后，将聚乙烯醇、环氧树脂、改性煤沥青、水玻璃、水泥、硅藻土、生石灰按照重量比4:25:65:3:1:1:1的比例混合均匀，得到复合粘接剂。将焦粉粉碎至0.05mm；将粘接剂均匀的林洒在焦粉表面上，在搅拌机中搅拌35min，搅拌过程中喷淋适量水雾；焦粉、粘接剂按照重量百分比为92：8的比例混合均匀，将搅拌均匀的焦粉、粘接剂混合物冷压成直径10mm的圆球，放置在室温环境固化24h；固化后的产物经600℃碳化4h后，采用KOH活化法进一步在活化炉中活化时间50min、活化温度900℃，处理得到球状活性炭制品，碱炭比（氢氧化钾与焦粉球的质量比）3。
实施例3
将聚乙烯醇缩醛、羟甲基纤维素、硅藻土、陶土按照重量比32:60:4:4的比例混合均匀，得到复合粘接剂。将焦粉粉碎至0.1mm-0.5mm之间的组分；将粘接剂均匀的林洒在焦粉表面上，在搅拌机中搅拌30min，搅拌过程中喷淋适量水雾；焦粉、粘接剂按照重量百分比为90：10的比例混合均匀，将搅拌均匀的焦粉、粘接剂混合物冷压成直径12mm的圆球，放置在室温环境固化36h；固化后的产物经1000℃碳化2h后，采用KOH活化法进一步在活化炉中活化温度800℃环境下通入水蒸气活化1.5h，处理得到球状活性炭制品。
实施例4
首先，制备改性煤沥青：将硬酯酸、油酸、硬酯酸正癸酯与煤沥青按照重量比为1:1:3:95比例进行均匀混合，得到改性煤沥青。
然后，将聚乙烯醇、酚醛树脂、改性煤沥青、水玻璃、水泥、硅藻土、生石灰按照重量比15:20:60:2:1:1:1的比例混合均匀，得到复合粘接剂。将焦粉粉碎至0.2mm；将粘接剂均匀的林洒在焦粉表面上，在搅拌机中搅拌35min，搅拌过程中喷淋适量水雾；焦粉、粘接剂按照重量百分比为90：10的比例混合均匀，将搅拌均匀的焦粉、粘接剂混合物送入挤条机中制备成直径5mm，长度10mm的圆柱体，放置在室温环境固化30h；固化后的产物经800℃碳化3h，进一步在活化炉中600℃环境下通入水蒸气活化3h，得到柱状活性炭制品。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (7)
1.一种粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
1）将焦粉粉碎至粒径为0.5mm以下；
2）复配成型粘接剂：将重量百分比为90-95%的有机组份和5-10%无机组份混合得到复合粘接剂；
3）将重量百分比为90-95%焦粉与5-10%复合粘接剂在搅拌机中混合均匀，搅拌过程中喷淋适量水雾；
4）将焦粉与复合粘接剂的混合物送入成型设备中冷压或挤出成型，制备成成型颗粒；
5）将成型颗粒放置在室温环境固化24-36h；
6）将固化后的成型颗粒在600-1000℃碳化2-4h；
7）将碳化后制品进行活化处理，得到球状或柱状活性炭制品。
2.根据权利要求1所述的粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，其特征在于，所述有机组分为环氧树脂、酚醛树脂、煤沥青或者改性煤沥青、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛或羟甲基纤维素中的一种或多种按照任意比例的组合。
3.根据权利要求1所述的粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，其特征在于，所述无机组分为水玻璃、生石灰、水泥、硅藻土或陶土中的一种或多种按照任意比例的组合。
4.根据权利要求2所述的粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，其特征在于，所述改性煤沥青是按照下述方法制备的：
将重量百分比为5%-10%改性剂与90-95%煤沥青进行均匀混合，得到改性煤沥青。
5.根据权利要求4所述的粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，其特征在于，所述改性剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、硬酯酸、油酸或硬酯酸正癸酯中的一种或多种按照任意比例的组合。
6.根据权利要求1所述的粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，其特征在于，所述成型颗粒为球状或柱状。
7.根据权利要求1所述的粉煤热解焦粉制备活性炭的工艺方法，其特征在于，所述步骤1）中直接将焦粉粉碎至粒径为0.05-0.5mm，再经进一步碳化、活化得到粉状活性炭制品。
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