CN106629712A - 一种利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，将煤、生物质的混合料压块(质量比为1∶1～5∶1)和金属氧化物源按质量比为2∶1～6∶1的比例在850～1100℃下焙烧1～4h，随后再经分离、筛分制得活性炭，并副产金属化物料。本发明中，在所述的制备条件下，煤与生物质的混合料一步进行炭化和活化，有助于大大缩减制备工艺过程，副产的金属化物料可循环使用，进而明显减少原料成本和节省能耗，最终显著缩减活性炭制备成本。

Description

一种利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法
技术领域
本发明属于活性炭制备技术领域及生物质资源高效利用领域，具体涉及一种利用煤与生物质的混合料和金属氧化物共焙烧制备活性炭的方法。
背景技术
活性炭一般是以优质煤或果壳为原料，经过加工成型、炭化、活化等工艺过程制成的一种多孔性炭素物质。它具有一定的机械强度，很大的比表面积和极强的吸附性能。能脱色、脱臭、脱硫、脱苯，还能选择性地脱除液相或气相中某些化学杂质和机械杂质。也能吸附某些催化剂，使化学反应速度大大加快，是良好的催化剂载体。因此活性炭在国防、化工、石油、纺织、食品、医药、原子能工业、城市建设、环境保护以及人类生活的各个方面都有着广泛的用途。因此，世界活性炭产业发展迅速，我国平均年增长率15％，出口量已超过美国和日本，居世界首位。目前世界活性炭产量为70万吨，我国已达26万吨。但是，活性炭法制备还存在以下缺点：(1)生产工艺流程长，需经过成型、炭化、活化等多个步骤，导致活性炭价格较高；(2)活性炭机械强度低，在吸附、再生、往返使用中损耗大；(3)活性炭挥发分较低，不利于脱硝。
以煤为原料制备活性炭时一般选用优质无烟煤，而果壳类属于生物质原料的一种。前者资源紧张、价格贵，后者原料来源紧张，收集困难。多种原因导致活性炭价格昂贵。而且由于炭化、活化温度低，活性炭机械强度低。特别是为了降低活性炭制备原料成本，使用劣质煤时，面临其固定炭低、灰份高及需加入添加剂促进炭化和活化等问题。活性炭制备所用原料来源成为制约该行业快速发展的瓶颈之一。秸秆是众多生物质中的一种。我国每年可生产秸秆7亿多吨，约占全世界秸秆总量的20％～30％，废弃或露天焚烧的部分秸秆约占总量的33％。露天焚烧是目前解决秸秆去向的主要途径，既浪费了宝贵的资源又污染了大气环境，还带来严重的社会问题，引起附近居民呼吸道疾病、高速公路被迫关闭、飞机停飞等问题。因此，秸秆的高效资源化利用也迫在眉睫。以煤和秸秆的混合料为原料制备活性炭是秸秆高效资源化利用的重要发展方向之一，可显著提高秸秆的附加值，改善活性炭质量，推动环保产业健康快速发展。
发明内容
为解决现有活性炭制备流程长、工艺复杂、成本高、产品机械强度差及原料来源受限等问题，本发明提供了一种可利用劣质煤和秸秆类生物质制备活性炭的方法，旨在简化制备工艺、降低制备成本，提升制得的活性炭的吸附性能及机械强度，扩大原料来源，且同时副产的金属化物料可循环使用，减少原料消耗，提高该工艺的竞争力。
以煤为原料制备活性炭时一般选用优质无烟煤，而以生物质为原料制备活性炭时通常选择果壳类。前者资源紧张、价格贵；后者原料分散、收集困难。多种原因导致以这两类原料制备的活性炭价格昂贵。而且由于炭化、活化温度低，活性炭机械强度低，导致后续产品使用中活性炭消耗大。特别是为了降低活性炭制备的原料成本，使用劣质煤时，面临其固定炭低、灰份高及需加入添加剂促进炭化和活化等问题。而秸秆类生物质具有含挥发份高、灰份低(仅5％左右)及含氧化钾高的特点，特别是钾对活性炭制备过程中的炭化和活性具有催化作用，可节省或不使用添加剂。
本发明中，结合以丰富的劣质煤和秸秆类生物质的混合料为原料制备活性炭的特点，将秸秆类生物质加入劣质烟煤中制备高性能的活性炭，既可解决活性炭制备时的原料限制，降低原料成本，又能明显提高活性炭产品性能。
本发明技术方案如下：
一种利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，将煤、生物质的混合料压块和金属氧化物源按质量比为2∶1～6∶1的比例在850～1100℃下焙烧，随后再经分离、筛分制得活性炭。
本发明人发现，在所述的焙烧温度、所述的混合料压块(指煤、生物质的混合料压制成的块体，也称为炭质压块)/金属氧化物源质量比的协同下，有助于制备得到具有良好吸附性能和机械性能的活性炭；且所述的活性炭的产率高。本发明中，在所述的制备条件下，煤与生物质的混合料同步进行炭化和活化，有助于大大缩减制备工艺过程，同时副产的金属化物料可循环使用，例如返回预热工序，其中金属再氧化为金属氧化物，循环用于催化和促进煤和生物质的炭化和活化，进而明显缩减制备成本。
本发明人发现，对炭质混合料中煤和生物质的质量比、炭质混合料压块与金属氧化物源的质量比及焙烧温度进行调控，均有助于进一步调控活性炭中的微孔数量及孔径大小；进而进一步提升活性炭的产率、改善制得的活性炭的吸附性能和机械强度。
本发明人发现，在所述的混合料压块和金属氧化物源的质量比范围内，配合所述的焙烧温度，制得的活性炭产率、吸附性能最佳。通过研究还发现，所述的质量比过低，例如低于所述的优选范围的下限，活性炭产率低、吸附性能和机械强度下降，活性炭及副产物金属化物料质量均下降。然而，质量比过高，例如高于所述优选范围的上限，活性效果变差、吸附性能也下降，活性炭质量也会随之下降。
本发明中，焙烧过程优选在回转窑内进行，可使所述的混合料压块与金属氧化物源充分接触，促进炭化和活化。
本发明人发现，在该优选的温度范围内，炭化和活化反应速度更快，炭化和活化程度更高，活性炭产率和产率、吸附性能更佳，活性炭强度更高。若温度偏低，炭化和活化反应速度慢，炭化和活化程度低，活性炭产率和产率、吸附性能差，机械强度下降。若温度过高，微孔兼并，吸附性能反而变差。
本发明中，将所述的混合料压制成团块使用，制备过程为：将煤和生物质分别破碎后混合得混合料、随后再和粘结剂混合、挤压成型而得。
煤特别是烟煤灰份高、固定炭低；而生物质(例如秸秆类)固定炭高、灰份低，且含具有催化作用的氧化钾；本发明中，可通过煤和生物质物料特性进行优化配料，从而使本发明适用于各类煤及生物质的回收利用。例如，可针对灰份高、固定炭低的烟煤，或挥发份低、固定碳高的无烟煤，配入较高比例的秸秆类生物质；对灰份低、固定炭高的烟煤，配入的秸秆类生物质比例就降低。
本发明中，作为优选，所述的混合料压块中，煤和生物质的质量比为1∶1～5∶1。
本发明中，所述的生物质优选为秸秆类生物质。
本发明中，所述的秸秆类生物质优选为棉花秸秆和/或甘蔗秸秆。
作为优选，本发明中，将煤和生物质分别破碎至-0.1mm后混合，随后与粘结剂混合后压制成Φ8～12mm的团块，即为所述的混合料压块。
作为优选，所述的粘结剂为沥青。
作为优选，所述的沥青占所述的混合料的质量百分数为3％。
本发明中，一种优选的混合料压块的制备过程，将煤和生物质粉碎到-0.1mm并按1∶1～5∶1的质量比混合得混合料，随后再投加2～4％沥青(以混合料的质量为基准)，混匀后压制成Φ8～12mm的混合料压块；所述的生物质为棉花秸秆或甘蔗秸秆。
作为优选，所述的金属氧化物源为可与CO和/或C进行还原反应生成CO2的金属氧化物和/或包含金属氧化物的矿石。反应生成的CO2又可通过与炭反应生成CO而加速炭的活化和金属氧化物的还原。
作为优选，所述的金属氧化物源为铁、铬、锰、钴、镍、钒、钛中至少一种金属的氧化物，和/或包含所述氧化物中至少一种的矿石。
本发明中，所述的金属氧化物源为铁的氧化物、铬的氧化物、锰的氧化物、钴的氧化物、镍的氧化物、钒的氧化物、钛的氧化物中的至少一种；和/或包含铁的氧化物、铬的氧化物、锰的氧化物、钴的氧化物、镍的氧化物、钒的氧化物、钛的氧化物中的至少一种的矿石。
作为优选，所述的金属氧化物源为含Fe2O3、Fe3O4、氧化锰、氧化钒、氧化钛、氧化镍、氧化钴、氧化铬中的至少一种的矿石。
进一步优选，所述的金属氧化物源为铁的氧化物和/或包含铁的氧化物的矿石。
本发明人发现，所优选的铁的氧化物以及矿石来源广泛、价格便宜、且易于与活性炭分离。
本发明中，所述的包含铁的氧化物的矿石可优选含铁的氧化矿。
作为优选，所述的金属氧化物源为磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、钒钛磁铁矿、高铁锰矿、铬铁矿、红土镍矿等中的至少一种。
本发明中，所述的金属氧化物源可选取金属氧化物源的球团。
作为优选，所述的金属氧化物源的球团的粒径为5～16mm。
本发明中，采用所述优选粒径的金属氧化物源的球团有助于焙烧产物的分离。采用的球团的粒径小于所述的下限，例如采用金属氧化物源粉料或小粒径金属氧化物源球团，活性炭分离困难，容易导致活性炭中金属氧化物源夹杂量升高、纯度下降。
例如，本发明所述的金属氧化物源可选用粒径为5～16mm的商品铁矿氧化球团(铁矿的天然块矿)。
作为优选，所述的包含铁的氧化物的矿石(本发明也简称铁矿)中铁品位为64.8％以上。
本发明中，高于所述铁品位的铁矿石对炭的活化效果及产品质量更有利，且可循环使用。若金属化物料纯度越高，对其进行深加工，通过磨矿-磁选可制取高附加值的粉末冶金铁粉。
作为优选，所述的金属氧化物源焙烧前预热至450～900℃。
本发明中，所述的金属氧化物源在焙烧前优选在氧化气氛下预热至所述的温度。
作为优选，焙烧副产的金属化物料在氧化气氛下预热，随后将预热产物循环套用至焙烧过程。
预热所述的金属氧化物源可采用来自回转窑焙烧产生的高温烟气及循环使用的金属化物料的再氧化放热，有助于节省能耗，改善金属氧化物的还原性能，进而促进煤与生物质的混合料的炭化和气化反应。
本发明中，所述的氧化气氛为包含氧气的气氛，例如氧气；空气；或者为氧气与N2、惰性气体等的混合气氛。
本发明中，在所述的煤与生物质的混合料压块/金属氧化物源质量比及焙烧温度下，优选的焙烧处理时间为1～4h。
所述的焙烧处理时间可认为在所述的焙烧温度下，物料在回转窑内停留时间。该时间过短，炭化和活化不足，活性炭产率和产率、吸附性能差，机械强度低。若该时间过长。大量微孔兼并，吸附性能反而变差，同时产量下降。
焙烧完成后，将物料冷却，优选冷却至100℃以下。
例如，将焙烧产物配入冷却圆筒，冷却圆筒外喷水进行冷却到100℃以下。
对冷却后的焙烧产物进行分离。
对于金属氧化物源还原制得的产物是以具有磁性的金属铁为主，优选的分离方法为干式磁选分离。
分离过程可在筒式磁选机中进行。
磁选分离的磁性产物即为CO还原的金属产物(本发明也称为金属化物料)；例如还原制得的铁。磁选过程收集的非磁性产物为制得的炭材料。
对磁选分离得到的非磁性产物进行筛分处理，收集粒径为5～12mm的产品，即为活性炭；粒径为-5mm的为尾渣。
本发明中，可通过煤和生物质的混合料压块与金属氧化物源进行共焙烧处理，用于制备活性炭，副产的金属化物料循环使用，起到储能及节省原料的效果。
本发明中，一种优选的采用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，将烟煤和秸秆分别破碎到-0.1mm，然后按一定比例混合，并加入一定量的沥青做粘结剂，通过搅拌、混匀、挤压成型，压制成Φ8～12mm的炭质团块；随后再与经过预热(温度为450～900℃)的商品铁矿氧化球团(粒度5～16mm、铁品位64.8％)混合，并一同加入回转窑进行炭化和活化；球团预热采用窑尾煤气加热实现，可节省能耗；炭质团块与铁矿氧化球团的质量比控制在2∶1～6∶1，回转窑内温度控制在850～1100℃，控制物料在窑内停留时间为1小时～4小时。然后将炽热物料排入冷却圆筒，冷却圆筒外喷水进行冷却到100℃以下。对冷却产品利用筒式磁选机进行干式磁选分离，得到磁性产物(金属化物料)和非磁性产物两种产物。然后对非磁性产物进行筛分，得到活性炭粒(5～12mm)和尾渣(-5mm)。对活性炭产品进行相关性能检测。金属化物料可返回到预热工序循环使用，一方面可节省原料成本，另一方面金属再氧化放出大量热，降低球团预热所需能耗。
本发明中，采用本发明方法制得的活性炭的性能明显优于商品活性炭。得到活性炭产品产率为58～73％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占65～75％，比表面积350-460cm2/g，水分0.7～0.9％，灰份8～13％，碘吸附量560～720mg/g，抗压强度1250～1330N/cm2。金属化球团的金属化率为92～94％，铁品位为88～89％。
本发明中，还包括采用所述的活性炭用于烟气的脱硫脱硝的应用。
本发明制得的活性炭具有良好的机械强度，循环利用率高。
本发明开发出一种以廉价煤与生物质的混合料为原料制备活性炭的方法，工艺流程短、活性炭吸附性能和机械强度高，活性炭生产成本低。
本发明以劣质煤和秸秆类生物质的混合物为原料，经过粉碎、成型、一步炭化和活化工艺制成具有良好机械强度和极强吸附性能的炭质吸附剂，以扩大原料来源、充分利用资源、缩短活性炭制备流程，降低活性炭生产成本，提高活性炭机械强度，改善其吸附性能，为其在烧结烟气脱硫脱硝中的推广应用打下良好基础。同时也为秸秆的高效资源化利用提供了一条有效途径。
本发明中，将廉价的烟煤和秸秆类生物质破碎、磨细、添加粘结剂、混匀和压制成型；然后炭质团块与铁矿氧化球团装入回转窑内进行一步炭化与活性。通过铁氧化物的还原与炭质团块的炭化和活性过程相耦合，以铁氧化物的球团做催化剂和强化剂，在回转窑内通过炭质团块加热中形成的CO将球团中的铁氧化物还原成金属铁，还原反应生成的CO2氧化炭质团块中的炭又形成大量CO，并在炭质团块中形成大量微孔，从而将炭质团块逐渐转变为活性炭，而将铁矿氧化球团还原成金属化球团，通过磁选可将金属化球团与活性炭分离，可制备活性炭，副产金属化物料。金属化物料既可进一步破碎、磁选及二次还原可制备粉末冶金铁粉，也可直接用做电炉炼钢的优质炉料。炭质团块的碳化与活化在一个反应炉内一步完成，且副产的金属化物料可循环使用，不仅进一步缩短了活性炭生产流程，大大节省原料成本，金属化物料的再氧化放热可明显降低预热工序的能耗，因此，可显著降低活性炭生产成本。
发明的优点和积极效果
本发明以廉价的烟煤和秸秆为原料制备活性炭，原料来源广泛，有利于降低生产成本；
通过优化配料，调节烟煤和秸秆的比例，可减少原料质量波动对产品性能的影响；
通过调节热处理温度、时间及炭质团块/球团矿质量比，不仅可以调控活性炭中的微孔数量及孔径大小，从而可调控活性炭质量，而且可将炭化及活性两道工序合二为一，简化工艺流程，便于操作及稳定产品质量。
将铁氧化物的还原与炭质团块的炭化和活化过程相耦合，将炭质团块转变为活性炭，同时将铁矿氧化球团还原成金属化物料，可制备活性炭和副产金属化物料，提高了产品的附件值，降低活性炭生产成本。同时活性炭易于通过磁选进行高效分离。
副产的金属化物料可循环使用，不仅大大了原料成本，而且金属化物料的再氧化放热可明显降低预热工序的能耗。
本发明研制的活性炭质量指标优于目前市场上销售的用于烧结烟气脱硫脱硝的商品活性炭产品。活性炭吸附能力增大，比表面积由常规产品的204-210升高到350-460cm2/g，碘吸附量由常规产品的504～510mg/g增大到560～720mg/g。活性炭强度升高，抗压强度由常规产品的1100～1200N/cm2升高到1250～1330N/cm2；
附图说明：
图1为本发明利用混合料制备活性炭的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例可按图1所述的工艺流程实施。
为了检验实验室制备的活性炭性能，购买了两批次的用于烧结烟气脱硫脱硝的商品活性炭进行其性能检测，检测结果作为对比的基准。
主要检测结果如下：
为了检验实验室制备的活性炭性能，购买了两批次的用于烧结烟气脱硫脱硝的商品活性炭进行其性能检测，检测结果作为对比的基准。主要检测结果如下：
基准实例1：第一批次商品活性炭(郑州竹林炭宝活性炭开发有限公司生产的电厂脱硫脱硝用柱状活性焦)的性能指标为：粒径Φ3mm×5mm，比表面积204cm2/g，孔容0.201cm3/g，水分4.5％，灰份11.3％，碘吸附量504mg/g，抗压强度：1200N/cm2。
基准实例2：第二批次商品活性炭(郑州竹林炭宝活性炭开发有限公司生产的电厂脱硫脱硝用柱状活性焦)的性能指标为：粒径Φ3mm×5mm，比表面积210cm2/g，孔容0.215cm3/g，水分4.0％，灰份10.8％，碘吸附量510mg/g，，抗压强度1100N/cm2。
以下实施例、对比例，除特别申明外，均采用以下的烟煤、秸秆、含铁氧化物等原料：
活性炭制备中使用的炭质原料为烟煤、秸秆。其中，烟煤的干基固定炭含量为53.6％，挥发份35.5％，灰份10.9％；棉花秸秆的干基固定炭含量为18.5％，挥发份78.9％，灰份2.6％；甘蔗秸秆的干基固定炭含量为14.4％，挥发份72.6％，灰份2.4％。
含铁氧化物的铁矿球团的铁品位为64.8％；粒径为5～16mm。
实施例1：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按5∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ8mm的炭质团块；再与预热到450℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为3∶1；回转窑内温度控制在1080℃，控制物料在窑内停留时间为1小时。得到活性炭产品产率为58.1％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占75.0％，水分0.90％，灰份12.9％，表面积350cm2/g，，碘吸附量560mg/g，抗压强度1300N/cm2。金属化物料的金属化率为94.0％，铁品位为88.90％。
实施例2：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按4∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ8mm的炭质团块；再与预热到750℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为3∶1；回转窑内温度控制在1080℃，控制物料在窑内停留时间为1小时。得到活性炭产品产率为58.6％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占65.4％，水分0.90％，灰份12.0％，表面积390cm2/g，，碘吸附量585mg/g，抗压强度1260N/cm2。金属化物料的金属化率为93.8％，铁品位为88.00％。
实施例3：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按3∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ8mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为4∶1；回转窑内温度控制在1080℃，控制物料在窑内停留时间为1小时。得到活性炭产品产率为58.3％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占65.0％，水分0.90％，灰份12.0％，表面积420cm2/g，，碘吸附量640mg/g，抗压强度1250N/cm2。金属化物料的金属化率为93.8％，铁品位为88.02％。
实施例4：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按3∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ8mm的炭质团块；再与预热到850℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为4∶1；回转窑内温度控制在1050℃，控制物料在窑内停留时间为2小时。得到活性炭产品产率为66.3％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占69.3％，水分0.82％，灰份12.0％，表面积410cm2/g，，碘吸附量660mg/g，抗压强度1295N/cm2。金属化物料的金属化率为94.0％，铁品位为89.0％。
实施例5：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与甘蔗秸秆按3∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和甘蔗秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ8mm的炭质团块；再与预热到750℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为4∶1；回转窑内温度控制在1050℃，控制物料在窑内停留时间为2小时。得到活性炭产品产率为66.1％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占65.0％，水分0.90％，灰份12.0％，表面积410cm2/g，，碘吸附量620mg/g，抗压强度1255N/cm2。物料的金属化率为93.0％，铁品位为88.00％。
实施例6：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按2∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ10mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为4∶1；回转窑内温度控制在1050℃，控制物料在窑内停留时间为3小时。得到活性炭产品产率为62.5％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占73.0％，水分0.88％，灰份8.5％，表面积436cm2/g，，碘吸附量660mg/g，抗压强度1280N/cm2。金属化物料的金属化率为93.3％，铁品位为88.55％。
实施例7：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与甘蔗秸秆按2∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和甘蔗秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ10mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为2∶1；回转窑内温度控制在1050℃，控制物料在窑内停留时间为2小时。得到活性炭产品产率为62.3％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占73.0％，水分0.88％，灰份9.5％，表面积425cm2/g，，碘吸附量602mg/g，抗压强度1345N/cm2。金属化物料的金属化率为93.2％，铁品位为89.10％。
实施例8：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按1∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ10mm的炭质团块；再与预热到900℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为5∶1；回转窑内温度控制在950℃，控制物料在窑内停留时间为3小时。得到活性炭产品产率为60.15％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占75.0％，水分0.88％，灰份8.4％，表面积460cm2/g，，碘吸附量719mg/g，抗压强度1305N/cm2。金属化球团的金属化率为93.0％，铁品位为88.23％。
实施例9：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按1∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ12mm的炭质团块；再与预热到900℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为5∶1；回转窑内温度控制在950℃，控制物料在窑内停留时间为4小时。得到活性炭产品产率为60.2％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占70.1％，水分0.80％，灰份8.5％，表面积450cm2/g，，碘吸附量710mg/g，抗压强度1330N/cm2。金属化球团的金属化率为92.8％，铁品位为88.65％。
实施例10：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与甘蔗秸秆按1∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和甘蔗秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ10mm的炭质团块；再与预热到900℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为5∶1；回转窑内温度控制在950℃，控制物料在窑内停留时间为4小时。得到活性炭产品产率为63.0％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占72.2％，水分0.76％，灰份8.2％，表面积440cm2/g，，碘吸附量700mg/g，抗压强度1260N/cm2。金属化球团的金属化率为92.7％，铁品位为88.43％。
实施例11：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与甘蔗秸秆按1∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和甘蔗秸秆总的干重量为基准)，混匀后压制成Φ12mm的炭质团块；再与预热到450℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为5∶1；回转窑内温度控制在1100℃，控制物料在窑内停留时间为1小时，磁选、筛分得金属化物料和活性炭；其中，活性炭产品产率为65.5％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占68.9％，水分0.79％，灰份8.6％，表面积380cm2/g，，碘吸附量570mg/g，抗压强度1330N/cm2。金属化球团的金属化率为92.3％，铁品位为88.32％。
实施例12：
和实施例10相比，区别在于，将实施例12焙烧得到的金属化物料在氧气氛围、900℃下预热氧化成金属氧化物后，再用作铁矿氧化球团，循环套用。制得的活性炭产品产率为62.9％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占73.1％，水分0.80％，灰份8.3％，表面积460cm2/g，，碘吸附量720mg/g，抗压强度1290N/cm2。金属化球团的金属化率为93.5％，铁品位为89.00％。。
对比例1：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与甘蔗秸秆按1∶2的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和甘蔗秸秆总的干质量为基准)，混匀后压制成Φ12mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为5∶1；回转窑内温度控制在1100℃，控制物料在窑内停留时间为1小时。得到活性炭产品产率为55.6％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占62.0％，水分0.77％，灰份8.0％，表面积220cm2/g，，碘吸附量505mg/g，抗压强度1080N/cm2。金属化球团的金属化率为93.3％，铁品位为88.62％。
对比例2：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按3∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干质量为基准)，混匀后压制成Φ12mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为7∶1；回转窑内温度控制在1080℃，控制物料在窑内停留时间为1小时。得到活性炭产品产率为57.6％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占65.0％，水分0.77％，灰份8.0％，表面积195cm2/g，，碘吸附量470mg/g，抗压强度1300N/cm2。金属化球团的金属化率为95.5％，铁品位为88.72％。
对比例3：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与甘蔗秸秆按3∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和甘蔗秸秆总的干质量为基准)，混匀后压制成Φ12mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为4∶1；回转窑内温度控制在800℃，控制物料在窑内停留时间为4小时。得到活性炭产品产率为75.6％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占68.0％，水分0.77％，灰份12.2％，表面积170cm2/g，，碘吸附量390mg/g，抗压强度990N/cm2。金属化球团的金属化率为79.5％，铁品位为74.76％。
对比例4：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与甘蔗秸秆按3∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和甘蔗秸秆总的干质量为基准)，混匀后压制成Φ12mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为4∶1；回转窑内温度控制在1150℃，控制物料在窑内停留时间为3小时。得到活性炭产品产率为50.6％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占56.0％，水分0.70％，灰份14.9％，表面积120cm2/g，，碘吸附量270mg/g，抗压强度1350N/cm2。金属化球团的金属化率为94.5％，铁品位为88.56％。
对比例5：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与棉花秸秆按3∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和棉花秸秆总的干质量为基准)，混匀后压制成Φ12mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为4∶1；回转窑内温度控制在1050℃，控制物料在窑内停留时间为5小时。得到活性炭产品产率为65.6％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占68.0％，水分0.77％，灰份15.3％，表面积180cm2/g，，碘吸附量220mg/g，抗压强度1250N/cm2。金属化球团的金属化率为90.5％，铁品位为84.23％。
对比例6：
炭质团块是由分别粉碎到-0.1mm的烟煤与甘蔗秸秆按3∶1的质量比混合，外加3％沥青(以烟煤和甘蔗秸秆总的干质量为基准)，混匀后压制成Φ10mm的炭质团块；再与预热到650℃的铁矿氧化球团一并加入回转窑内，炭质团块与铁矿氧化球团的质量比为1∶1；回转窑内温度控制在1050℃，控制物料在窑内停留时间为2小时。得到活性炭产品产率为49.3％，活性炭产品性能如下：粒径5～12mm占62.0％，水分0.88％，灰份11.5％，表面积190cm2/g，，碘吸附量470mg/g，抗压强度1320N/cm2。金属化物料的金属化率为93.2％，铁品位为88.65％。

Claims (10)

1.一种利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，将煤、生物质的混合料压块和金属氧化物源按质量比为2∶1～6∶1的比例在850～1100℃下焙烧，随后再经分离、筛分制得活性炭。
2.如权利要求1所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，所述的混合料压块中，煤和生物质的质量比为1∶1～5∶1。
3.如权利要求1～2任一项所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，所述的金属氧化物源为铁、铬、锰、钴、镍、钒、钛中至少一种金属的氧化物，和/或包含所述氧化物中至少一种的矿石。
4.如权利要求3所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，所述的金属氧化物源为含Fe2O3、Fe3O4、氧化锰、氧化钒、氧化钛、氧化镍、氧化钴、氧化铬中的至少一种的矿石。
5.如权利要求4所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，所述的金属氧化物源为铁的氧化物和/或包含铁的氧化物的矿石。
6.如权利要求5所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，所述的金属氧化物源为赤铁矿、磁铁矿、高铁锰矿、钒钛磁铁矿、钛铁矿、红土镍矿、铬铁矿中的至少一种。
7.如权利要求1～6任一项所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，所述的金属氧化物源焙烧前预热至450～900℃。
8.如权利要求7所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，焙烧副产的金属化物料在氧化气氛下预热，随后将预热产物循环套用至焙烧过程。
9.如权利要求1所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，焙烧处理时间为1～4h。
10.如权利要求1所述的利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，其特征在于，所述的混合料压块的制备过程为：将煤和生物质分别破碎至-0.1mm后混合，随后与粘结剂混合后压制成Φ8～12mm的团块；所述的生物质为秸秆类生物质；所述的粘结剂为沥青；所述的金属氧化物源选取金属氧化物源的球团；所述的球团的粒径为5～16mm。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107381572A (zh) * 2017-08-30 2017-11-24 章德恩 一种电容器用生物质‑煤基活性炭材料及其制备方法
CN108675294A (zh) * 2018-03-02 2018-10-19 茂名粤桥集团矿业有限公司 一种煤质活性炭粉的生产方法
CN108927107A (zh) * 2018-07-25 2018-12-04 中央民族大学 一种秸秆基重金属吸附材料及其制备方法
CN111099590A (zh) * 2019-06-05 2020-05-05 武汉科思瑞迪科技有限公司 煤基活性炭生产工艺
CN111924845A (zh) * 2020-07-15 2020-11-13 山东省科学院能源研究所 一种零碳排放的快速活化法制备活性炭材料系统及方法
CN112142050A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 上海应用技术大学 一种采用抗生素菌渣复合无烟煤制备活性焦的方法
CN113443626A (zh) * 2020-03-26 2021-09-28 华东理工大学 一种混合生物质活性炭的制备方法和在超级电容器中的应用
CN114534713A (zh) * 2021-04-19 2022-05-27 中冶长天国际工程有限责任公司 一种添加含钒矿石制备活性炭的方法
CN115970650A (zh) * 2023-03-20 2023-04-18 四川省冶勘设计集团生态环境工程有限公司 一种复合生物炭及其制备方法、应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1868874A (zh) * 2005-06-21 2006-11-29 贵州大学 以煤草浆为原料制作的活性炭及其制备方法
CN101423213A (zh) * 2007-10-30 2009-05-06 山东科技大学 一种活性炭的制备方法
CN102602928A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 西安科技大学 一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1868874A (zh) * 2005-06-21 2006-11-29 贵州大学 以煤草浆为原料制作的活性炭及其制备方法
CN101423213A (zh) * 2007-10-30 2009-05-06 山东科技大学 一种活性炭的制备方法
CN102602928A (zh) * 2012-03-22 2012-07-25 西安科技大学 一种煤催化活化制备活性炭并联产氢气的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘洋等: "煤半焦催化活化制备多孔活性炭", 《煤炭加工与综合利用》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107381572A (zh) * 2017-08-30 2017-11-24 章德恩 一种电容器用生物质‑煤基活性炭材料及其制备方法
CN108675294A (zh) * 2018-03-02 2018-10-19 茂名粤桥集团矿业有限公司 一种煤质活性炭粉的生产方法
CN108927107A (zh) * 2018-07-25 2018-12-04 中央民族大学 一种秸秆基重金属吸附材料及其制备方法
CN111099590A (zh) * 2019-06-05 2020-05-05 武汉科思瑞迪科技有限公司 煤基活性炭生产工艺
CN113443626A (zh) * 2020-03-26 2021-09-28 华东理工大学 一种混合生物质活性炭的制备方法和在超级电容器中的应用
CN111924845A (zh) * 2020-07-15 2020-11-13 山东省科学院能源研究所 一种零碳排放的快速活化法制备活性炭材料系统及方法
CN112142050A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 上海应用技术大学 一种采用抗生素菌渣复合无烟煤制备活性焦的方法
CN114534713A (zh) * 2021-04-19 2022-05-27 中冶长天国际工程有限责任公司 一种添加含钒矿石制备活性炭的方法
CN114534713B (zh) * 2021-04-19 2024-02-13 中冶长天国际工程有限责任公司 一种添加含钒矿石制备活性炭的方法
CN115970650A (zh) * 2023-03-20 2023-04-18 四川省冶勘设计集团生态环境工程有限公司 一种复合生物炭及其制备方法、应用
CN115970650B (zh) * 2023-03-20 2023-05-23 四川省冶勘设计集团生态环境工程有限公司 一种复合生物炭及其制备方法、应用

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