CN104528717B

CN104528717B - 一种压块活性炭的制备方法

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Publication number: CN104528717B
Application number: CN201510059338.9A
Authority: CN
Inventors: 庄林生; 庄骏飞
Original assignee: 庄林生
Current assignee: Ningxia Xiang Tai new Mstar Technology Ltd
Priority date: 2015-02-01
Filing date: 2015-02-01
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2035-02-01
Also published as: CN104528717A

Abstract

本发明涉及一种压块活性炭的制备方法，其工艺过程依次为：(1)煤料的氧化和烘干；(2)配料；(3)磨粉；(4)成型；(5)炭化；(6)炭化料干燥；(7)活化；(8)活化料筛分；(9)酸洗；(10)酸洗料烘干。本方法的优点，在于投资少，产量大，环保效果好，成本低，综合能耗低。产品具有堆积比重轻，大孔、中孔、小孔均发达，吸附速度快的特点。

Description

一种压块活性炭的制备方法

技术领域

本发明属于煤化工领域，特别是活性炭的制备方法，具体是一种压块活性炭的制备方法。

背景技术

活性炭是由含碳为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除水体中的有机污染物和某些无机物，被广泛应用于环境保护、化工等领域，因此，其需求量逐年增大。我国煤炭储量丰富，可以有效利用其来制备煤质活性炭。根据原料不同，煤质活性炭又分为破碎活性炭、柱状活性炭和压块活性炭等，其中压块活性炭漂浮率低、吸附性能好，适用于水处理等液相领域。

无烟煤加焦油成型柱状活性炭，因其用原料与产品与压块活性炭有很大不同，且其成本高，炭化时对环境影响大。原烟破碎炭，这种活性炭为低档次活性炭，成本低，且产品质量因漂浮率大，且不能调整孔隙结构，因此其使用范围受到限制，并且对煤质要求苛刻。

压块活性炭低灰、成型好、成孔性好，并有一定的粘合性，而且强度都在90以上，但是对于生产原料煤要求较高。强度是压块活性炭性能的重要指标，弱粘煤粘结性适当，可以制备出吸附指标满足要求的压块活性炭，但是这种弱粘煤的储量非常有限；煤储量虽然相对较大的煤化程度低，制造的压块活性炭成品的强度难以满足市场需求。生产压块活性炭的原料煤需要在炼焦煤中去寻找，而我国炼焦煤由于灰分高，且洗选性差，很难满足压块活性炭的生产要求，目前，现有技术生产的压块活性炭产品还存在生产成本高、性能不稳定等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种压块活性炭的制备方法，本方法的优点，在于投资少，产量大，环保效果好，成本低，综合能耗低。产品具有堆积比重轻，大孔、中孔、小孔均发达，吸附速度快的特点。

本发明的目的通过以下方案予以实现:

一种压块活性炭的制备方法，其工艺过程依次为：

(1)煤料的氧化和烘干：将洗选后的原料煤送入烘干炉中进行氧化和烘干；

(2)配料：煤料和粘结剂送入混料设备中进行混合，两者的质量配比为90～99：1～10；

(3)磨粉：将混合后的原料送入磨粉设备中进行磨粉，经磨粉工段后的煤细度＜350目，通过率＞90％；

(4)成型：将磨粉后的原料送入成型设备中进行成型，压出成料后，进入筛分机，成型料筛出的粉尘与磨粉后的原料重新再成型；

(5)炭化：将成型料送入炭化炉进行炭化；

(6)炭化料干燥：炭化料送入回转干燥设备烘干，烘干后的炭化料经筛分，2～8mm的炭化料转入活化工段；

(7)活化：炭化料由炉顶送入活化炉，采用气体活化法进行活化，活化料从炉底排出；

(8)活化料筛分：采用两级破碎对活化料进行筛分；

(9)酸洗：对活化料成品进行酸洗，然后用清水漂洗；

(10)酸洗料烘干：采用烘干设备对酸洗后的产品进行多遍烘干；

上述煤料是长焰煤，A_d≯4％,V_d：36～37％；

上述氧化和烘干工段中，烘干机入口气体温度≯600℃，烘干机出口气体温度<90℃，煤料入烘干机水分15～20％，出烘干机时水分2～9％。上述配料工段，粘结剂是沥青；

上述成型工段成型压力24～25Mpa、成型压缩比2～2.5、成型料的粒度为8～50mm；

上述炭化工段，炭化装置是立式内热式炭化炉，炭化温度600～700℃，炭化料挥发分3～8％，炭化料强度＞94％；

上述炭化烘干筛分工段，炭化料水分＜10％，炭化料粒度2～8mm；

上述活化工段，活化炉选用斯列普炉，活化温度900±50℃、活化炉压80～120Pa、活化时间30～72小时；

上述酸洗工段，酸洗液是盐酸，温度控制在80～90℃，时间3～4小时，酸洗后水洗3～4遍，pH值6～7；

上述酸洗料烘干工段后的压块活性，炭灰份达到≤9％，水份≯5％，I₂＞950mg/g，亚甲蓝的≥200mg/g，强度＞90％，粒度8×30目或12×40目。

本发明的有益效果：

(1)先氧化烘干后磨粉成型，可以提高磨粉产量，即提高成型料产量，从而降低成型工段成本。

(2)现有工艺炭化炉通常选用的是外热式回转窑做为炭化装置，炭化过程中所产生的煤气和焦油不做回收，直接焚烧产生蒸汽发电，并且外热源为天然气。本发明采用的炭化炉为立式内热式炭化炉，即可无干馏烟气溢出，保护环境，炭化产生的煤气和焦油进行回收，焦油可做为商品外售，煤气不仅供立式炉自身加热，还剩余约50％的煤气，可以供其它用户使用或用于发电，不用外加天然气等热源，大大节省成本，提高经济效益。

(3)现有工艺活化工段通常选用耙式炉，活化时亦需要外加天然气，以保证炉温，本发明活化设备选用常规斯列普活化炉，活化效率提高，配尾气焚烧余热锅炉，锅炉产生的蒸汽够活化炉自身活化用汽，不需要外加天然气保温，因此具有较大的成本优势，具有显著的经济效益。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案做进一步说明：

实施例1：

(1)煤料的氧化与烘干：

称取洗选后的长焰煤990Kg，A_d:4％,V_d:36％。送入回转烘干机，经传质传热后由回转烘干机排入烘干料刮板输送机，经过斗式提升机送入干燥煤料仓备用。烘干采用炭化煤气加热，经过燃烧炉，并配空气以调节温度，进入回转烘干炉，在炉内与原料煤接触，并进行氧化烘干，烘干后的尾气由回转烘干机排出后，再经过风机排入烟囱排放，烘干机入口气体温度≯600℃，烘干机出口气体温度<90℃，煤料入烘干机水分15％，出烘干机时水分5％。

(2)配料工段：

取步骤(1)干燥好的煤料，经过定量螺旋给料机进入刮板机，称取10Kg沥青经过定量螺旋给料机送入刮板机，物料在刮板机中充分混合。

(3)磨粉工段：

将步骤(2)中得到原料通过振动给料机送入雷蒙磨，雷蒙磨风机将磨好的煤，经过分析机控制＜350目且通过率达到90％，风送到旋风捕集器，分离出的煤粉后的风回到风机再送入磨中循环使用，富余风经风机正压排风口排出，再经布袋除尘器后排放。

(4)成型工段：

将粉磨后的物料送入对辊成型机，对辊成型机成型压缩比为2.0，压力达为24Mpa，压出成型料后，由成型料刮板机刮入筛分机，筛分成品后由皮带输送到成型料冷却机，成型料的粒度为8～50mm。

成型料筛出粉料经螺旋输送机回送到斗式提升机，经过临时储存仓回到煤粉刮板机，与磨后煤粉一起回到成型大料仓重新再成型。成型料筛分时的粉尘经过布袋除尘器后排出，除尘下的煤粉回到成型系统重新成型。

(5)炭化系统：

将步骤(4)中得到的成型料送入直立式炭化炉，炭化炉用自身所产煤气和空气加热，炭化温度600～700℃，A_d<5％，炭化料挥发分7％，炭化料强度＞95％，经离心脱水后送入炭化料料仓以备烘干。

(6)炭化料干燥整粒系统：

炭化脱水料送入回转干燥机烘干，经一次筛分后大颗粒料进入破碎机，破碎后的物料再筛分，最终得到合格的2～8mm炭化料转入活化工段，炭化料水分＜10％。

(7)活化工段：

炭化料由活化炉顶加入，炉底排出，活化系统选用气体活化法，活化尾气用废气焚烧炉、废热锅炉产生蒸汽，蒸汽进入活化炉活化炭化料，换热后的尾气排放，活化温度900±50℃、活化炉压80～120Pa、活化时间50小时。

(8)活化料破碎筛分工段：

对活化料进行破碎筛分，采用两级破碎，破碎机分为粗破碎与细破碎筛子，选用旋振筛，提升机选用无损耗提升设备。

(9)酸洗工段：

对筛分后的活化料进行酸洗，酸液一般选用盐酸，酸洗温度控制在80～90℃,酸洗时间控制在3～4个小时，酸洗后再进行3～4遍清水漂洗，控制炭的PH值在6～7，然后进入成品烘干工段。

(10)酸洗料烘干工段：

采用回转窑煤气燃烧后与酸洗后的活性炭逆流换热，多遍烘干，烘干后的活性炭指标：灰份：9％，水份：5％，I₂：970mg/g，亚甲蓝：200mg/g，强度：94％，粒度：8×30目或12×40目。

实施例2：

(1)煤料的氧化与烘干：

称取洗选后的长焰煤950Kg，A_d:4％,V_d：36％。送入回转烘干机，经传质传热后由回转烘干机排入烘干料刮板输送机，经过斗式提升机送入干燥煤料仓备用。烘干采用炭化煤气加热，经过燃烧炉，并配空气以调节温度，进入回转烘干炉，在炉内与原料煤接触，并进行氧化烘干，烘干后的尾气由回转烘干机排出后，再经过风机排入烟囱排放，烘干机入口气体温度≯600℃，烘干机出口气体温度<90℃，煤料入烘干机水分15％，出烘干机时水分5％。

(2)配料工段：

(3)磨粉工段：

(4)成型工段：

将粉磨后的物料送入对辊成型机，对辊成型机成型压缩比为2.0，压力达为24Mpa，压出成型料后，由成型料日式刮板机刮入筛分机，筛分成品后由皮带输送到成型料冷却机，成型料的粒度为8～50mm。

成型料筛出粉料经螺旋输送机回送到斗式提升机，经过临时储存仓回到煤粉自式刮板机，与磨后煤粉一起回到成型大料仓重新再成型。

成型料筛分时的粉尘经过布袋除尘器后排出，除尘下的煤粉回到成型系统重新成型。

(5)炭化系统：

将步骤(4)中得到的成型料送入立式炭化炉，炭化炉用自身所产煤气和空气加热，炭化温度600～700℃，A_d＜5％，炭化料挥发分7％，炭化料强度＞95％，经离心脱水后送入炭化料料仓以备烘干。

(6)炭化料干燥整粒系统：

(7)活化工段：

炭化料由活化炉顶加入，炉底排出，活化系统选用气体活化法，活化尾气用废气焚烧炉、废热锅炉产生蒸汽，蒸汽进入活化炉活化炭化料，换热后的尾气排放，活化温度900±50℃、活化炉压80～120Pa、活化时间40小时。

(8)活化料破碎筛分工段：

(9)酸洗工段：

(10)酸洗料烘干工段：

采用回转窑煤气燃烧后与酸洗后的活性炭逆流换热，多遍烘干，烘干后的活性炭指标：灰份：9％，水份：5％，I₂：1060mg/g，亚甲蓝：215mg/g，强度：92％，粒度8×30目或12×40目。

实施例3：

(1)煤料的氧化与烘干：

称取洗选后的长焰煤900Kg，A_d:4％,V_d：36％。送入回转烘干机，经传质传热后由回转烘干机排入烘干料刮板输送机，经过斗式提升机送入干燥煤料仓备用。烘干采用炭化煤气加热，经过燃烧炉，并配空气以调节温度，进入回转烘干炉，在炉内与原料煤接触，并进行氧化烘干，烘干后的尾气由回转烘干机排出后，再经过风机排入烟囱排放，烘干机入口气体温度≯600℃，烘干机出口气体温度<90℃，煤料入烘干机水分15％，出烘干机时水分5％。

(2)配料工段：

取步骤(1)干燥好的煤料，经过定量螺旋给料机进入刮板机，称取50Kg沥青经过定量螺旋给料机送入刮板机，物料在刮板机中充分混合。

(3)磨粉工段：

(4)成型工段：

将粉磨后的物料送入对辊成型机，对辊成型机成型压缩比为2.5，压力达为25Mpa，压出成型料后，由成型料日式刮板机刮入筛分机，筛分成品后由皮带输送到成型料冷却机，成型料的粒度为8～50mm。

(5)炭化系统：

将步骤(4)中得到的成型料送入立式炭化炉，炭化炉用自身所产煤气和空气加热，炭化温度600～700℃，Ag:5％，炭化料挥发分5％，炭化料强度＞94％，经离心脱水后送入炭化料料仓以备烘干。

(6)炭化料干燥整粒系统：

(7)活化工段：

炭化料由活化炉顶加入，炉底排出，活化系统选用气体活化法，活化尾气用废气焚烧炉、废热锅炉产生蒸汽，蒸汽进入活化炉活化炭化料，换热后的尾气排放，活化温度900±50℃、活化炉压80～120Pa、活化时间72小时。

(8)活化料破碎筛分工段：

(9)酸洗工段：

(10)酸洗料烘干工段：

采用回转窑煤气燃烧后与酸洗后的活性炭逆流换热，多遍烘干，烘干后的活性炭指标：灰份：8％，水份：5％，I₂：1121mg/g，亚甲蓝：230mg/g，强度：91％，粒度：8×30目或12×40目。

Claims

1.一种压块活性炭的制备方法，其工艺过程依次为：

（1）煤料的氧化和烘干：将洗选后的原料煤送入烘干炉中进行氧化和烘干；所述氧化和烘干工段中烘干机入口气体温度≯600℃，烘干机出口气体温度<90℃，煤料入烘干机水分15～20%，出烘干机时水分2～9%；

（2）配料：煤料是长焰煤，A_d，≯4%,V_d：36～37%，煤料和沥青送入混料设备中进行混合，两者的质量配比为90～99：1～10；

（3）磨粉：将混合后的原料送入磨粉设备中进行磨粉，经所述磨粉工段后的煤细度＜350目，通过率＞90%；

（4）成型：将磨粉后的原料送入成型设备中进行成型，压出成料后，进入筛分机，成型料筛出的粉尘与磨粉后的原料重新再成型；

（5）炭化：将成型料送入炭化装置中进行炭化；所述炭化工段，炭化装置是立式内热式炭化炉，炭化温度600～700℃，炭化料挥发分3～8%，炭化料强度＞94%；

（6）炭化料干燥：炭化料送入回转干燥设备烘干，烘干后的炭化料经筛分，2～8mm的炭化料转入活化工段；所述炭化烘干筛分工段，炭化料水分＜10%，炭化料粒度2～8mm；

（7）活化：炭化料由炉顶送入活化炉，采用气体活化法进行活化，活化料从炉底排出；所述活化工段，活化炉选用斯列普炉，活化温度900±50℃、活化炉压80～120Pa、活化时间30～72小时；

（8）活化料筛分：采用两级破碎对活化料进行筛分；

（9）酸洗：对活化料成品进行酸洗，然后用清水漂洗；

（10）酸洗料烘干：采用烘干设备对酸洗后的产品进行多遍烘干。

2.如权利要求1所述的压块活性炭的制备方法，其特征在于：所述成型工段成型压力24～25Mpa、成型压缩比2～2.5、成型料的粒度为8～50mm。

3.如权利要求1所述的压块活性炭的制备方法，其特征在于：所述酸洗工段，酸洗液是盐酸，温度控制在80～90℃，时间3～4小时，酸洗后水洗3～4遍，pH值6～7。

4.如权利要求1～3任意一项所述的压块活性炭的制备方法，其特征在于：经所述酸洗料烘干工段后的压块活性，炭灰份≤9%，水份≯5%，I₂＞950mg/g，亚甲蓝≥200mg/g，强度＞90%，粒度8×30目或12×40目。