CN105289489A - 一种粉末活性炭物理法再生工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉末活性炭物理法再生工艺，包括以下具体步骤：（A）将使用过的废粉末活性炭（以绝干计）、有机粘结剂、沥青或强粘结性煤粉按质量比100：1-3：5-10：35-50配合，并加入水，然后混捏均匀成膏体；（B）将上述膏体在挤条机上挤压成直径3-6mm的炭条；（C）将上述炭条在120-180℃下加热干燥，使炭条中的水分控制在10%以下；（D）将干燥后的炭条置于活化炉中，在温度为700-850℃条件下，通入水蒸气进行活化；（E）将活化后的炭条磨碎，即得粉末活性炭再生品。能够在工业上方便地实现，具有节能、环保、高效、低成本的优势。

Description

一种粉末活性炭物理法再生工艺

技术领域

本发明涉及一种活性炭物理法再生工艺，尤其适用于废粉末活性炭的再生。

背景技术

在石化产品生产、药品生产、糖液脱色等领域经常使用大量的粉末活性炭，由于再生困难，粉末活性炭往往是一次性使用，使用过后的活性炭作为废弃物处置。实际上，这些粉末活性炭主要是以木材下脚料为原料，化学法生产，生产成本很高，只使用一次确实很浪费，且废炭成为危废，这就造成用户的使用成本居高不下。

目前研究出的粉末活性炭再生技术不少，例如热再生法，即通过加热废炭，使废炭中吸附的物质挥发，从而实现再生，包括微波加热再生法、直接热再生法等；又例如溶液洗脱法，利用溶液剂或酸碱盐溶液对废活性炭进行萃取处理，使活性炭恢复全部或部分吸附性能。

但是，微波加热再生法能耗太高，设备也不容易解决，而且由于难以使用蒸汽反应，再生效果也不好，因此在工业上很难应用；使用回转炉直接热再生法存在物料受热不均，而且活化气流容易将炭粉吹散带出，带来危险和效率低下；溶液洗脱再生法使用的洗脱液成分会对炭产生污染，不利于活性炭的使用，而且洗脱液是严重的污染物，很难低成本处理。鉴于上述原因，以往研究过的再生方法很少在工业上真正的使用，因此亟待研究出能实际用于工业的废粉末活性炭物理法再生工艺。

发明内容

本发明要解决的现存技术问题如下：1、直接热再生时物料的均化受热；2、再生时消除粉尘的形成；3、提高再生效果，恢复活性炭的吸附能力。针对上述技术问题，本发明提供一种粉末活性炭物理法再生工艺，通过将废粉末活性炭制成条状，利用再生颗粒炭的设备再生粉状炭，达到再生过程无污染、能耗低、效果好的目的。

为实现上述目的，本发明提供的一种粉末活性炭物理法再生工艺，包括以下具体步骤：

（A）将使用过的废粉末活性炭（以绝干计）、有机粘结剂、沥青或强粘结性煤粉按质量比100：1-3：5-10配合，并加入水，然后混捏均匀成膏体。

其中，有机粘结剂的作用是加强低温下炭条的强度，选用羧甲基纤维素钠（简称CMC）水溶液或田菁粉水溶液，最佳的配入量为2%，这时炭条容易挤出，且炭条强度适中，满足再生工艺要求，成本也不高。

沥青或强粘结性煤粉的作用是在再生过程中能够增强炭条强度，使得炭条不致破损形成粉末而影响再生炉的正常运行。而沥青相较于强粘结性煤粉，其灰分低，更有利于再生后产品的品质提高，特别是对产品灰分有要求较高的场合，优先采用沥青，但成本较高；若对产品灰分无特殊要求时，也可采用强粘结性煤粉，如肥煤或气肥煤来代替沥青，尤其是添加废粉末活性炭质量5%的气肥煤效果最佳，还能够起到降低成本的效果。

水起到润滑的作用，其加入量对于不同的废炭可能不同，水分太少则后续工序挤不出炭条，水分太多则炭条的强度低，以能挤出炭条的最小量水为佳，一般为废粉末活性炭质量的35%－50%。

（B）将上述膏体在挤条机上挤压成直径3-6mm的炭条，从而将粉末活性炭变为颗粒活性炭，避开了对粉末活性炭活化过程的难题，而转为对炭条进行活化，以此来提高再生时物料的均化受热，同时极大的消除粉尘的形成。

（C）将上述炭条在120-180℃下加热干燥，使炭条中的水分控制在10%以下。

（D）将干燥后的炭条置于活化炉中，在温度为700-850℃条件下通入水蒸气进行活化，活化时间视再生度需要而定，最佳条件是选取温度800℃，停留时间20分钟，这种情况下再生得率、产品品质、成本等均能达到合理的平衡点。

（E）将活化后的炭条磨碎，使得活化后的条状活性炭再次回到粉末状态，即得粉末活性炭再生品。

本发明的关键点在于将粉末活性炭制成条状颗粒，便于采用颗粒活性炭的再生设备活化再生，再将炭条磨成粉炭。第一，添加成型助剂，即用有机粘合剂作为挤压成的炭条在低温（350℃以下）下的强度保障，同时添加沥青或气肥煤或肥煤作为炭条在高温下（350℃以上）的强度保障。第二，采用挤压的方法使松散的粉末活性炭变为具有一定形状和强度的颗粒态，使粉炭颗粒化。粉炭的颗粒化不仅可以实现活化再生时物料的均匀翻转，不产生粉尘，而且这样一来，还可以使用颗粒炭的再生设备、用水蒸气进行活化再生，不仅再生彻底，而且也没有废液产生，过程环保、操作容易、成本低廉。第三，再将活化好的颗粒状的活性炭变回粉末状活性炭，另辟蹊径地完成了粉末状活性炭的再生。

相比于现有技术，本发明的优点在于使废粉末活性炭以低成本、高效率、无污染的方式得到再生，能够在工业上方便地实现，具有节能、环保、高效、低成本的优势。

具体实施方式

本发明方法的基本思路是粉末活性炭—颗粒活性炭并活化—粉末活性炭，将不易于再生的粉末活性炭转为在颗粒活性炭的状态下进行活化，从而可以利用颗粒活性炭活化的方式和设备，下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

（A）将废粉末活性炭（绝干计）100g、羧甲基纤维素钠2g、沥青10g放在捏合搅拌设备中，再加入40g的水，混捏均匀成膏体。

（B）在挤条机上将膏体挤压成直径4mm的炭条，确保炭条表面光滑，无纵横裂纹，无块状物料，不结团。此时羧甲基纤维素钠水溶液作为炭条初始冷态强度的保障。

（C）将炭条在120℃下加热干燥，以除去炭条中的水分，并使炭条硬化、具有强度，便于下道工序进行。干燥1.5小时后，炭条中的水分控制在10%以下。

（D）将干燥好的炭条取出，在700℃的管式转炉中活化30min。在高温活化期间，沥青作为炭条强度的保障。

（E）将活化后的炭条取出冷却，磨碎即得粉末活性炭再生品。

实施例2：

（A）取干的废粉末活性炭100g，为保证物料在翻转过程中不粉化，再取田菁粉1g、气肥煤5g一同放在捏合搅拌设备中，并加入35g水，混捏均匀成膏体。

（B）在挤条机上将膏体挤压成直径5mm的炭条，确保炭条表面光滑，无纵横裂纹，无块状物料，不结团。然后在颗粒状活性炭的性质下进行再生工艺。

（C）将炭条在150℃下干燥1小时，干燥完成后，炭条中的水分控制在10%以下。

（D）将干燥好的炭条取出，再在750℃的管式转炉中活化25min，时间可视再生度需要而定。此时，气肥煤作为炭条在350℃以上高温条件的强度保障。

（E）将活化后的炭条取出冷却，磨碎后即恢复到粉末活性炭再生品。

实施例3：

（A）将废粉末活性炭100g、田菁粉3g、气肥煤8g放在捏合搅拌设备中，再加入50g的水，混捏均匀成膏体。

（B）在液压成型机上将膏体挤压成直径6mm的炭条，确保炭条表面光滑，无纵横裂纹，无块状物料，不结团。

（C）将炭条在160℃的温度下干燥1小时，干燥完成后，炭条中的水分控制在10%以下。

（D）将干燥好的炭条取出，再在800℃的管式转炉中活化20min。

（E）将活化后的炭条取出冷却，磨碎即得粉末活性炭再生品。

实施例4：

（A）将废粉末活性炭100g、羧甲基纤维素钠1.5g、沥青5g放在捏合搅拌设备中，再加入40g的水，混捏均匀成膏体。

（B）在液压成型机上将膏体挤压成直径3mm的炭条，确保炭条表面光滑，无纵横裂纹，无块状物料，不结团。

（C）将炭条在180℃的温度下加热，干燥0.5小时后，炭条中的水分控制在10%以下。

（D）将干燥好的炭条取出，再在850℃的管式转炉中活化15min。

（E）将活化后的炭条取出冷却，磨碎即得粉末活性炭再生品。

综上，本工艺利用廉价的方法将废粉末活性炭挤压成具有一定强度和形状的炭条，使得粉末活性炭能够以颗粒状的物态完成后续的活化再生反应，并添加有机黏结剂作为炭条初始冷态强度的保障，添加沥青或者强黏结性煤粉作为高温活化期间强度的保障，使得粉末活性炭物理法再生工艺得以在工业上有效的应用。

Claims (7)

1.一种粉末活性炭物理法再生工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：

（A）将使用过的废粉末活性炭（以绝干计）、有机粘结剂、沥青或强粘结性煤粉按质量比100：1-3：5-10配合，并加入水，然后混捏均匀成膏体；

（B）将上述膏体在挤条机上挤压成直径3-6mm的炭条；

（C）将上述炭条在120-180℃下加热干燥，使炭条中的水分控制在10%以下；

（D）将干燥后的炭条置于活化炉中，在温度为700-850℃条件下，通入水蒸气进行活化；

（E）将活化后的炭条磨碎，即得粉末活性炭再生品。

2.根据权利要求1所述的一种粉末活性炭物理法再生工艺，其特征在于，步骤（A）中所述水的添加量为废粉末活性炭质量的35%-50%。

3.根据权利要求1或2所述的一种粉末活性炭物理法再生工艺，其特征在于，步骤（A）中所述的强粘结性煤粉为气肥煤或肥煤。

4.根据权利要求3所述的一种粉末活性炭物理法再生工艺，其特征在于，所述的气肥煤的添加量为废粉末活性炭质量的5%。

5.根据权利要求1所述的一种粉末活性炭物理法再生工艺，其特征在于，所述的有机粘合剂为羧甲基纤维素钠水溶液或田菁粉水溶液。

6.根据权利要求1或5所述的一种粉末活性炭物理法再生工艺，其特征在于，步骤（A）中所述有机粘合剂的添加量为废粉末活性炭质量的2%。

7.根据权利要求1或2所述的一种粉末活性炭物理法再生工艺，其特征在于，步骤（D）中所述的温度为800℃，活化时间为20分钟。