CN103787329A - 一种用复合黏结剂制备活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用复合黏结剂制备活性炭的方法，将分别磨碎到180目以下的原料煤与强黏结性煤按质量比混合均匀，再加入羧甲基纤维素水溶液，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规的炭化和活化得到活性炭；或者将原料煤与强黏结性煤混匀后一起磨碎到180目以下，然后加入羧甲基纤维素水溶液，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规炭化和活化后得到活性炭。可明显降低成本，同时可大幅度减少生产车间的污染物排放以及炭化时产生的污染物排放，工序简单、成本低廉、环境友好，具有明显的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备活性炭的方法，特别是一种用复合黏结剂替代煤焦油制备活性炭的方法。
背景技术
在传统柱状活性炭制备中，将原料煤磨成粒度小于180目或200目的煤粉，用煤焦油做黏结剂，经过搅拌捏合、挤压成炭条，然后将炭条在500-700℃温度下隔绝空气加热炭化得到炭化料，再将炭化料在活化炉中以水蒸气为活化剂，在900℃左右反应一定时间，即可得到孔隙发达的活性炭产品。这种方法的关键是要加入煤焦油作黏结剂，否则物料不能挤压成柱状。传统方法制造柱状活性炭时在煤粉中添加煤焦油的目的主要有两个：一是在常温下能够将煤粉黏结起来形成膏状体、具有一定塑性，便于在挤压机上挤压成柱状料条；二是在炭化过程中，煤焦油能够与煤粉之间发生反应，使煤粉颗粒产生粘连，以致产生很大的强度。这种方法是目前制造柱状活性炭的主要方法，但由于煤焦油中含有大量的高附加值组分，是贵重的原材料，将其用作活性炭黏结剂有高值低用之嫌，而且使用煤焦油黏结剂的活性炭生产过程中因焦油中轻组分挥发，排放出大量的苯、萘等污染物，危害操作工人的身体健康。因此，研发廉价的环保型黏结剂替代煤焦油用于活性炭制造具有重要的经济意义和社会意义。
目前也有使用沥青替代煤焦油的文献，由于沥青是从煤焦油中分离出来的重质组分，虽然也能起到类似煤焦油的作用，但沥青价格与煤焦油接近，而且因为其易软化，要将其粉碎到煤粉一样的细度有相当大的困难，常常需要冷冻后破碎，这就给使用带来极大不便，难以推广应用。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种用复合黏结剂制备活性炭的方法，采用强黏结性煤与羧甲基纤维素溶液混合作为复合黏结剂，使得制备工艺简单、成本低廉、煤粉颗粒黏结牢固、环境友好。
技术方案：本发明用复合黏结剂制备活性炭的方法，包括将原料煤和强黏结性煤磨碎到180目以下，将分别磨碎到180目以下的原料煤与强黏结性煤按质量比混合均匀，再加入羧甲基纤维素水溶液，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规的炭化和活化得到活性炭；
或者将原料煤与强黏结性煤混匀后一起磨碎到180目以下，然后加入羧甲基纤维素水溶液，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规炭化和活化后得到活性炭。
所述的强黏结性煤为《GB/T5751中国煤炭分类》中规定的气肥煤、肥煤、焦煤和1/3焦煤。
所述的羧甲基纤维素水溶液的浓度为1～5%。
所述的强黏结性煤与羧甲基纤维素溶液质量比为20～40：20～30。
所述的原料煤、强黏结性煤、羧甲基纤维素溶液的质量比为60～80：20～40：20～30。
有益效果：本发明将将原料煤与强黏结性煤分别磨粉到180目以下，然后按比例混匀，再按比例加入羧甲基纤维素水溶液，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规炭化和活化后得到活性炭；或者原料煤与强黏结性煤按比例混匀后一起磨碎到180目以下，然后按比例加入羧甲基纤维素水溶液，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规炭化和活化后得到活性炭。用强黏结性煤与羧甲基纤维素溶液混合形成复合黏结剂，其中羧甲基纤维素溶液在常温下与煤粉混匀后可形成具有塑性的膏状体，便于挤压成柱状料条；而强黏结性煤在料条炭化时产生液相物质——胶质体，该胶质体有类似于煤焦油的性质，也能够与煤粉颗粒反应，使煤粉颗粒产生粘连，并产生很大的强度。以价格低廉的羧甲基纤维素溶液与强黏结性的煤制成复合黏结剂，确保了活性炭在挤压成条、炭化活化时对活性炭强度的要求，同时还能确保活性炭的吸附性能。由于不用煤焦油，可明显降低成本，同时可大幅度减少生产车间的污染物排放以及炭化时产生的污染物排放，工序简单、成本低廉、环境友好，具有明显的经济效益和社会效益。
具体实施方式
本发明的用复合黏结剂制备活性炭的方法，将单独磨碎到180目以下的强黏结性煤与用浓度为1～5%的羧甲基纤维素配制成的水溶液混合均匀形成复合黏结剂，强黏结性煤为《GB/T5751中国煤炭分类》中规定的气肥煤、肥煤、焦煤和1/3焦煤；
将分别磨碎到180目以下的原料煤和强黏结性煤混合均匀，再加入浓度为1～5%的羧甲基纤维素水溶液混合均匀，原料煤、强黏结性煤、羧甲基纤维素溶液的质量比为60-80：20-40：20-30，之后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规炭化和活化后得到活性炭；
或者将原料煤与强黏结性煤混匀后一起磨碎到180目以下，加入浓度为1～5%的羧甲基纤维素水溶液，原料煤、强黏结性煤、羧甲基纤维素溶液的质量比为60-80：20-40：20-30，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规炭化和活化后得到活性炭。
实施例一、
取40份磨碎到180目以下粒度的1/3焦煤煤粉与21份浓度为1.5%的羧甲基纤维素溶液混合均匀，然后与60份粒度小于180目的原料无烟煤粉共同在搅拌器中搅拌混合均匀成为膏体，在成型机上挤压成条，然后在120℃下干燥硬化，在炭化炉中650℃隔绝空气加热炭化得到炭化料，将炭化料在活化炉中900℃下用水蒸气活化3h即得活性炭，活性炭的碘值为860mg/g，亚甲蓝值225mg/g。
实施例二、
将65份的原料贫煤与35份的肥煤混合均匀，共同在磨煤机上磨碎到粒度小于180目，再加入25份浓度为3%的羧甲基纤维素溶液，共同在搅拌器中搅拌混合均匀成为膏体，在成型机上挤压成条，然后在120℃下干燥硬化，在炭化炉中600℃隔绝空气加热炭化得到炭化料，将炭化料在活化炉中910℃下用水蒸气活化2.5h即得活性炭，活性炭的碘值为930mg/g，亚甲蓝值256mg/g。
实施例三、
取70份磨碎到180目以下粒度的原料无烟煤粉与30份粒度小于180目的气肥煤煤粉混合，再加入25份浓度为2%的羧甲基纤维素溶液，共同在搅拌器中搅拌混合均匀成为膏体，在成型机上挤压成条，然后在120℃下干燥硬化，在炭化炉中630℃隔绝空气加热炭化得到炭化料，将炭化料在活化炉中890℃下用水蒸气活化3.5h即得活性炭，活性炭的碘值为1090mg/g，亚甲蓝值288mg/g。
实施例四、
取80份磨碎到180目以下粒度的原料无烟煤粉与20份粒度小于180目的焦煤煤粉混合，再加入26份浓度为4%的羧甲基纤维素溶液，共同在搅拌器中搅拌混合均匀成为膏体，在成型机上挤压成条，然后在120℃下干燥硬化，在炭化炉中600℃隔绝空气加热炭化得到炭化料，将炭化料在活化炉中910℃下用水蒸气活化3h即得活性炭，活性炭的碘值为980mg/g，亚甲蓝值252mg/g。
实施例五、
取70份磨碎到180目以下粒度的原料弱粘煤煤粉与30份粒度小于180目的气肥煤煤粉混合，再加入30份浓度为1%的羧甲基纤维素溶液，共同在搅拌器中搅拌混合均匀成为膏体，在成型机上挤压成条，然后在120℃下干燥硬化，在炭化炉中650℃隔绝空气加热炭化得到炭化料，将炭化料在活化炉中930℃下用水蒸气活化2h即得活性炭，活性炭的碘值为916mg/g，亚甲蓝值268mg/g。
Claims (4)
1.一种用复合黏结剂制备活性炭的方法，包括将原料煤、强黏结性煤磨碎到180目以下，其特征在于；将分别磨碎到180目以下的原料煤与强黏结性煤按质量比混合均匀，再加入羧甲基纤维素水溶液，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规的炭化和活化得到活性炭；
或者将原料煤与强黏结性煤混匀后一起磨碎到180目以下，然后加入羧甲基纤维素水溶液，混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条，再经干燥硬化，然后按常规炭化和活化后得到活性炭。
2.根据权利要求1所述的用复合黏结剂制备活性炭的方法，其特征在于：所述的强黏结性煤为《GB/T5751中国煤炭分类》中规定的气肥煤、肥煤、焦煤和1/3焦煤。
3.根据权利要求1所述的用复合黏结剂制备活性炭的方法，其特征在于：所述的羧甲基纤维素水溶液的浓度为1～5%。
4.根据权利要求1所述的用复合黏结剂制备活性炭的方法，其特征在于：原料煤、强黏结性煤、羧甲基纤维素溶液的质量比为60-80：20-40：20-30。
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