CN115814778A - 一种活性炭废粉再生系统和活化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活性炭废粉再生系统和活化方法，属于环保、危废固废资源综合利用、废粉末活性炭造粒及再生技术领域，包括混料器、前端装有造粒机头的螺杆泵，螺杆泵出口设置有挤压口模，挤压口模出料端设置有出料孔；螺杆泵输送混合料进入挤压口模挤压成型，造粒刀具在挤压口模内转动以打断成型的混合料，从而形成颗粒从出料孔排出，挤压口模出口端排出的成型颗粒掉落在金属传动履带上、颗粒中含有的粉尘碎渣经过金属传动履带的细孔掉落在排泄斜面上、并滑落到再生装置之外，其余成型颗粒通过金属传动履带送到再活化器内加热再生，同时再活化器向金属传动履带散发热量，以烘干成型颗粒。

Description

一种活性炭废粉再生系统和活化方法

技术领域

本发明涉及环保、危废固废资源综合利用、废粉末活性炭造粒及再生技术领域，具体涉及一种活性炭废粉再生系统和活化方法。

背景技术

粉末活性炭因其良好的吸附性能，在工业及环保领域广泛被使用，然而活性炭在达到吸附饱和后即失去吸附能力，形成废活性炭，活性炭应用过程中产生的大量废活性炭，如不进行处理并回收利用，不仅会造成资源的浪费，还会对环境造成二次污染。若能通过有效的方法对废粉末活性炭进行再生，则不仅降低了危险废物的处理成本，也可增加其可重复利用性。

目前，主要的措施是将吸附饱的活性炭粉末化，使得其造粒再生为柱状活性炭产品，而为了确保产品质量，不仅需要将柱状活性炭中夹杂的碎屑和粉末筛选出来，同时还要对其烘干和加热再生。而现有技术中，完成筛选、烘干和加热再生工艺流程，需要采购不同的设备，使得整个生产线的建设成本居高不下，并且拉长了生产链，降低了产品的生产效率。

发明内容

为此，本发明提供一种活性炭废粉再生系统和活化方法，根据工艺流程优化生产设备和工艺，解决由于生产系统组成复杂而导致产品成本过高以及产品使用性能差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，

本发明采用的技术方案是：提供一种活性炭废粉再生系统，包括：

混料器，两侧设有一对分料筒、并适于和一对所述分料筒连通，一对所述分料筒分别装有黏合剂和活性炭废粉、并通入所述混料器形成混合料；

螺杆泵，上端与所述混料器连通，前端设置有出口、并装有造粒机头；

所述造粒机头，包括：

挤压口模，进料端与所述螺杆泵的出口连通，出料端设置有出料孔；

造粒刀具，转动设置在的所述挤压口模的轴线处，且与所述螺杆泵的螺杆同轴传动连接，其中，螺杆泵输送混合料进入挤压口模挤压成型，所述造粒刀具在所述挤压口模内转动以打断成型的混合料，从而形成颗粒从出料孔排出；

再生装置，内部设置有再活化器，所述再活化器通过加热再生法处理成型颗粒，所述再活化器顶部设置有与所述挤压口模出口端连通的；

筛选器，包括与动力装置同轴传动连接的主辊、副辊、带有细孔的金属传动履带和排泄斜面，所述金属传动履带同时套设在所述主辊和副辊上，且所述所述主辊和副辊之间设置有所述排泄斜面，所述排泄斜面平设在所述金属传动履带内；

其中，所述挤压口模出口端排出的成型颗粒掉落在所述金属传动履带上、颗粒中含有的粉尘碎渣经过金属传动履带的细孔掉落在排泄斜面上、并滑落到再生装置之外，其余成型颗粒通过所述金属传动履带送到再活化器内加热再生，同时再活化器向金属传动履带散发热量，以烘干成型颗粒。

在一种可能的实现方式中，所述再活化器包括：

加热室，底部设置有滑槽，所述滑槽滑动设置在位于所述再生装置底部的导轨上，以适于加热室从再生装置侧面滑出；

排风扇，装配在加热室端部，且与穿过再生装置的管道连通，以排放废气。

在一种可能的实现方式中，所述再生装置包括：

筛选区，内部固定设置有排泄斜面，上端铰接设有挡料门；

活化区，底部设置有再活化器，顶部铰接设置有密封门，所述密封门与所述挡料门之间留有空隙，用于排出成型颗粒的碎屑和碎渣，所述挡料门下方设有与活化区相连的收集槽，以对成型颗粒的碎屑和碎渣进行收集。

在一种可能的实现方式中，所述混料器包括：

混料容器，左右两侧与一对所述分料筒连通，顶部设置有调节阀，底部设置有压缩泵，所述压缩泵泵入压缩气流，同时分料筒放料，使得气流、黏合剂和活性炭废粉充分混合，同时所述调节阀打开，使气流从调节阀导出到外界；

储水具，顶端与调节阀连通，底部与混料容器连通，当调节阀关闭，气流进入到储水具中形成气压以推动所述储水具中的水体进入混料容器并形成喷雾、与黏合剂和活性炭废粉充分混合，以提高原料的湿度和黏度，以辅助原料定型；和

放料阀，顶端与混料容器连通，底端与螺杆泵连通。

可选的，所述混料器内旋转设置有搅拌器，通过电机带动搅拌器进行混料。

在一种可能的实现方式中，所述加热室设置有电磁高频加热器。

在一种可能的实现方式中，所述调节阀包括：

阀体，两侧设置有与所述储水具连通的调节通槽，顶部设置有半圆形排气槽，底部设置有与混料容器连通的进气口；

阀芯，呈圆桶型，底部与阀体的进气口连通，侧面开设有条状分流口，顶部设置有半圆形排气口；

其中，转动所述阀芯，当所述条状分流口与所述调节通槽逐渐重合时，所述半圆形排气口与所述半圆形排气槽逐渐产生错位，以减少所述阀体顶部的气流量，增大进入储水具的气流量。

在一种可能的实现方式中，所述阀芯顶部设置有转柄，中部设置有卡设在所述阀体内的限位环。

在一种可能的实现方式中，还包括

机架，顶部安装有所述混料器、螺杆泵和再生装置，底部设置有移动部件。

本发明提供的活性炭废粉再生系统的有益效果在于：

活性炭颗粒导入金属传动履带上，并且主辊和副辊通过带动金属传动履带运动，使得活性炭颗粒中夹杂的碎屑通过带动金属传动履带上的小孔筛选过滤到排泄斜面上并被排出，同时金属传动履带位于再活化器上方受到再活化器的烘烤，从而完成烘干过程，最后成型的活性炭颗粒投入再活化器内，由此，使得在再生装置内一次性完成筛料、烘烤和再生活化的工艺步骤，从而优化系统配置，降低生产线建造成本的效果，有利于进一步降低再生活性炭产品的市场价格。

根据本发明的第二方面

本发明采用的技术方案是：

提供一种活化方法，应用如上所提到的活性炭废粉再生系统，包括如下步骤：

步骤1：控制黏合剂比例，以淀粉作为黏合剂，将淀粉和活性炭粉分类投入一对分料筒中，混合搅拌均匀配置混合料；

步骤2：将步骤1搅拌后形成的混合料，用造粒机头进行造粒，观察其出料成粒情况；

步骤3：将步骤2制备的碳粉和颗粒用筛选器进行筛分，然后将筛选出的颗粒投入再活化器进行反应，碳粉回收至所述混料器；

步骤4：将步骤3筛分以及活化反应后的颗粒活性炭投入加热室中焙烧，然后通入CO₂、CO、H₂或水蒸气，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能；

步骤5：将步骤4处理后的活性炭投入冷渣机，冷却至室温出料，得到再生后产品；

步骤6：观察步骤5再生后活性炭产品情况，并测试粉末活性炭再生前后碘值，计算损失率。

本发明提供的活化方法的有益效果在于：

本方法采用淀粉作为黏合剂，通过废粉末活性炭与黏合剂结合，于造粒机挤压制成的柱状颗粒活性炭，所选用的黏合剂能有效的保持活性炭的柱状形态，有利于活化过程中造孔，有效起到了活化作用，使产品不仅具备了颗粒活性炭的机械强度，同时吸附能力还可恢复80%的功效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明提供的一种活性炭废粉再生系统的立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种活性炭废粉再生系统的俯视图；

图3为本发明提供的图2中 A-A处的剖视图；

图4为本发明提供的图2 中B-B处的剖视图；

图5为本发明提供的图4 中C处的局部放大图；

图6为本发明提供的混料器的立体结构示意图；

图7为本发明提供的阀芯的立体结构示意图；

图8为本发明提供的再生装置的立体结构示意图；

图9为本发明提供的造粒机头的立体结构示意图；

图10为本发明提供的活化方法的流程框图；

图中：1混料器；11混料容器；12储水具；13调节阀；131阀体；132阀芯；133条状分流口；134调节通槽；135半圆形排气槽；136半圆形排气口；14压缩泵；15放料阀；2分料筒；3造粒机头；31挤压口模；32造粒刀具；33出料孔；4螺杆泵；5再生装置；51筛选区；52活化区；53挡料门；54密封门；55收集槽；6筛选器；61主辊；62副辊；63金属传动履带；64排泄斜面；7再活化器；71加热室；72滑槽；73排风扇； 9限位环；10转柄。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参阅图1至图9，现对本发明提供的活性炭废粉再生系统进行说明。

本系统用于生产活性炭粉末制成的成型颗粒，包括混料器1，其两侧设有一对分料筒2、并适于和一对分料筒2连通，一对分料筒2分别装有黏合剂和活性炭废粉、并通入混料器1形成混合料。混合料进入螺杆泵4，螺杆泵4上端与混料器1连通，前端设置有出口、并装有造粒机头3。其中，造粒机头3包括挤压口模31，挤压口模31的进料端与螺杆泵4的出口连通，挤压口模31的出料端设置有出料孔33；造粒刀具32转动设置在的挤压口模31的轴线处，且与螺杆泵4的螺杆同轴传动连接，其中，螺杆泵4输送混合料进入挤压口模31挤压成型，造粒刀具32在挤压口模31内转动以打断成型的混合料，从而形成颗粒从出料孔33排出。

其中，还包括再生装置5，内部设置有再活化器7，再活化器7通过加热再生法处理成型颗粒，再活化器7顶部设置有与挤压口模31出口端连通的筛选器6。筛选器6包括与动力装置（图中未示出）同轴传动连接的主辊61、副辊62、带有细孔的金属传动履带63和排泄斜面64，金属传动履带63同时套设在主辊61和副辊62上，且主辊61和副辊62之间设置有排泄斜面64，排泄斜面64平设在金属传动履带63内，其中，挤压口模31出口端排出的成型颗粒掉落在金属传动履带63上，而颗粒中含有的粉尘碎渣经过金属传动履带63的细孔掉落在排泄斜面64上、并滑落到再生装置5之外，其余成型颗粒通过金属传动履带63送到再活化器7内加热再生，同时再活化器7向金属传动履带63散发热量，以对成型颗粒进行烘干。

具体地，本实施例中造粒机头3的可选结构为造粒机，选用压辊式平模成型设备，压辊式平模成型机采用水平圆盘压模与压辊压缩成型。造粒机-压辊式平模成型机工作时，压辊可随压辊轴做圆周运动，压辊通过减速机构，在电机驱动下在压模上滚动。原料从料斗加入成型机内，由于压辊和压模之间存在相对滑动，原料在压辊和压模间受到挤压被粉碎，同时粉碎的原料也被压入压模成型孔内压成圆柱形或棱柱形，从压模成型孔中挤出为压缩条，切割刀将压模成型孔中挤出的压缩条切成颗粒，并排出机外。

在一些实施例中，再活化器7包括加热室71，成型颗粒经过烘干后，进入加热室71进行加热，通过加热再生法使得残留物脱附，同时，底部设置有滑槽72，滑槽72滑动设置在位于再生装置5底部的导轨上，以适于加热室71从再生装置5侧面滑出；同时，在活化阶段中，通过向反应釜内通入CO₂、CO、H₂或水蒸气，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能。排风扇73装配在加热室71端部，且与穿过再生装置5的管道连通，用于排放化学反应产生的废气。本实施例中，加热室71设置有电磁高频加热器，以快速提高加热室71的温度。

在本发明公开的一个具体实施例中，如图3，筛选区51内部固定设置有排泄斜面64，并且筛选区51上端铰接设有挡料门53。活化区52底部设置有再活化器7，顶部铰接设置有密封门54，密封门54与挡料门53之间留有与排泄斜面64接通空隙，用于排出成型颗粒的碎屑和碎渣。此外，挡料门53下方设有与活化区52相连的收集槽55，以对成型颗粒的碎屑和碎渣进行收集。

在一些实施例中，如图1至图4，混料器1包括混料容器11，混料容器11左右两侧与一对分料筒2连通，顶部设置有调节阀13，底部设置有压缩泵14，压缩泵14泵入压缩气流，同时分料筒2放料，使得气流、黏合剂和活性炭废粉充分混合，由此使得黏合剂和活性炭废粉充分进行搅拌，同时调节阀13打开，使气流从调节阀13导出到外界。在此基础上，当黏合剂和活性炭废粉充分搅拌后，打开调节阀13，由于储水具12顶端与调节阀13连通，底部与混料容器11连通，当调节阀13关闭，气流进入到储水具12中形成气压推动储水具12中的水体进入混料容器11并形成喷雾，通过水体喷雾与黏合剂和活性炭废粉充分混合，以提高原料的湿度和黏度，以辅助原料定型。此外混料容器11底部与放料阀15连通，放料阀15底端与螺杆泵4连通，由此通过螺杆泵4可将混合料输入到造粒机头3的位置，以挤压材料制造成型颗粒。

可选的，在上一实施例的基础上，混料器1内旋转设置有搅拌器，通过电机带动搅拌器进行混料。

本实施例中，如图5和图7，调节阀13包括阀体131，阀体131两侧设置有与储水具12连通的调节通槽134，顶部设置有半圆形排气槽135，底部设置有与混料容器11连通的进气口；而阀芯132呈圆桶型，底部与阀体131的进气口连通，侧面开设有条状分流口133，顶部设置有半圆形排气口136，其中，转动阀芯132，当条状分流口133与调节通槽134逐渐重合时，半圆形排气口136与半圆形排气槽135逐渐产生错位，以减少阀体131顶部的气流量，增大进入储水具12的气流量。此外阀芯132顶部设置有转柄10，中部设置有卡设在阀体131内的限位环9，由此有利于阀芯132转动，并避免阀芯132出现松脱的问题。

在一些实施例中，还包括机架，混料器1、螺杆泵4和再生装置5均安装在机架上端，且机架底部设置有移动部件，如万向轮或定向轮等，以提高设备移动的灵活性。

参照图10，基于同一发明构思，现对本发明提供的活化方法进行说明。

步骤1中，将淀粉和活性炭粉分类投入一对分料筒2中，然后废粉末活性炭经由淀粉作为黏合剂于造粒机挤压制成的柱状颗粒活性炭，所选用的黏合剂能有效的保持活性炭的柱状形态，有利于活化过程中造孔，有效起到了活化作用；黏合剂采用杂质少的有机碳源材料，不会添加新的杂质，而且作为新的碳源，增加了活化原料；

在此基础上，黏合剂比例，控制淀粉为8%，粉末活性炭含水率为30%。

步骤2中，将步骤1搅拌后的混合料采用造粒机头3进行造粒，观察其出料成粒情况；

步骤3中，将步骤2制备的碳粉和颗粒用筛选器6进行筛分，然后将筛选出的颗粒投入再活化器7进行反应，成型颗粒通过金属传动履带63进行筛分，将其中杂糅的粉末和残渣分离出来，再将收集槽55下方的炭粉末重新回收添加到搅拌机内，重新造粒；

步骤4中，成型颗粒从进入加热室71进行活化过程，整体活化温度控制在850-1000℃，该区域是活化的主反应区，固体相中部分活泼的炭原子与水蒸气发生水煤气反应，在炭的体相结构中形成新的“孔隙”，且旧有的原炭孔隙也得以“扩孔”，生成活性炭/活性焦产物。在活化反应进行的同时，反应生成的一氧化碳和氢气进入气相，在活化区的各层炉膛控制性地加入少量工艺空气，使可燃气体在加热室71内发生非控制性“层燃”反应，以补充活化反应所需的热能（活化反应为高吸热反应过程），减少外供燃料的消耗量。由此通过特有的蒸汽活化技术，系统的将蒸汽均匀的、适量的作用在活性炭表面上，以求达到最佳的活化效果；

在本实施中，将活化完成后的颗粒活性炭投入加热室71中焙烧，当升温至活化温度850℃时，用蒸汽发生器向再生加热室71内通入水蒸气，持续30分钟，关停水蒸气，通入氮气进行炉内气体置换；

步骤5：将步骤4再生后的活性炭进入冷渣机，冷却至室温出料，得到再生后产品；

步骤6中，观察步骤5再生后活性炭产品情况，并测试粉末活性炭再生前后碘值，在本步骤中，再生后产品，其粉末活性炭碘值可恢复至≥750mg/g。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种活性炭废粉再生系统，其特征在于，包括：

混料器（1），两侧设有一对分料筒（2）、并适于和一对所述分料筒（2）连通，一对所述分料筒（2）分别装有黏合剂和活性炭废粉、并通入所述混料器（1）形成混合料；

螺杆泵（4），上端与所述混料器（1）连通，前端设置有出口、并装有造粒机头（3）；

所述造粒机头（3），包括：

挤压口模（31），进料端与所述螺杆泵（4）的出口连通，出料端设置有出料孔（33）；

造粒刀具（32），转动设置在所述挤压口模（31）的轴线处，且与所述螺杆泵（4）的螺杆同轴传动连接，其中，螺杆泵（4）输送混合料进入挤压口模（31）挤压成型，所述造粒刀具（32）在所述挤压口模（31）内转动以打断成型的混合料，从而形成颗粒从所述出料孔（33）排出；

再生装置（5），内部设置有再活化器（7），所述再活化器（7）通过加热再生法处理成型颗粒，所述再活化器（7）顶部设置有与所述挤压口模（31）出口端连通的筛选器（6）；

筛选器（6），包括与动力装置同轴传动连接的主辊（61）、副辊（62）、带有细孔的金属传动履带（63）和排泄斜面（64），所述金属传动履带（63）同时套设在所述主辊（61）和副辊（62）上，且所述主辊（61）和副辊（62）之间设置有所述排泄斜面（64），所述排泄斜面（64）平设在所述金属传动履带（63）内；

其中，所述挤压口模（31）出口端排出的成型颗粒掉落在所述金属传动履带（63）上、颗粒中含有的粉尘碎渣经过金属传动履带（63）的细孔掉落在排泄斜面（64）上、并滑落到再生装置（5）之外，其余成型颗粒通过所述金属传动履带（63）送到再活化器（7）内加热再生，同时再活化器（7）向金属传动履带（63）传递热量，以将物料烘干为成型颗粒。

2.如权利要求1所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，所述再活化器（7）包括：

加热室（71），底部设置有滑槽（72），所述滑槽（72）滑动设置在位于所述再生装置（5）底部的导轨上，以适于加热室（71）从再生装置（5）侧面滑出；

排风扇（73），装配在加热室（71）端部，且与穿过再生装置（5）的管道连通，以排放废气。

3.如权利要求1所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，所述再生装置（5）包括：

筛选区（51），内部固定设置有排泄斜面（64），上端铰接设有挡料门（53）；

活化区（52），底部设置有再活化器（7），顶部铰接设置有密封门（54），所述密封门（54）与所述挡料门（53）之间留有空隙，用于排出成型颗粒的碎屑和碎渣，所述挡料门（53）下方设有与活化区（52）相连的收集槽（55），以对成型颗粒的碎屑和碎渣进行收集。

4.如权利要求1所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，所述混料器（1）包括：

混料容器（11），左右两侧与一对所述分料筒（2）连通，顶部设置有调节阀（13），底部设置有压缩泵（14），所述压缩泵（14）泵入压缩气流，同时分料筒（2）放料，使得气流、黏合剂和活性炭废粉充分混合，同时所述调节阀（13）打开，使气流从调节阀（13）导出到外界；

储水具（12），顶端与调节阀（13）连通，底部与混料容器（11）连通，当调节阀（13）关闭，气流进入到储水具（12）中形成气压推动所述储水具（12）中的水体进入混料容器（11）并形成喷雾、与黏合剂和活性炭废粉充分混合，以提高原料的湿度和黏度帮助物料定型；和

放料阀（15），顶端与混料容器（11）连通，底端与螺杆泵（4）连通。

5.如权利要求1所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，所述混料器（1）内旋转设置有搅拌器，通过电机带动搅拌器进行混料。

6.如权利要求2所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，所述加热室（71）设置有电磁高频加热器。

7.如权利要求4所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，所述调节阀（13）包括：

阀体（131），两侧设置有与所述储水具（12）连通的调节通槽（134），顶部设置有半圆形排气槽（135），底部设置有与混料容器（11）连通的进气口；

阀芯（132），呈圆桶型，底部与阀体（131）的进气口连通，侧面开设有条状分流口（133），顶部设置有半圆形排气口（136）；

其中，转动所述阀芯（132），当所述条状分流口（133）与所述调节通槽（134）逐渐重合时，所述半圆形排气口（136）与所述半圆形排气槽（135）逐渐产生错位，以减少所述阀体（131）顶部的气流量，增大进入储水具（12）的气流量。

8.如权利要求7所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，所述阀芯（132）顶部设置有转柄（10），中部设置有卡设在所述阀体（131）内的限位环（9）。

9.如权利要求1所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，还包括：

机架，顶部安装有所述混料器（1）、螺杆泵（4）和再生装置（5），底部设置有移动部件。

10.一种活化方法，应用权利要求1-9中任意一项权利要求所述的活性炭废粉再生系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：控制黏合剂比例，以淀粉作为黏合剂，将淀粉和活性炭粉分类投入一对分料筒（2）中，混合搅拌均匀配置混合料；

步骤2：将步骤1搅拌后的混合料采用造粒机头（3）进行造粒，观察其出料成粒情况；

步骤3：将步骤2制备的碳粉和颗粒用筛选器（6）进行筛分，然后将筛选出的颗粒投入再活化器（7）进行反应，碳粉回收至所述混料器（1）；

步骤4：将步骤3筛分并完成活化反应后的颗粒活性炭投入加热室（71）中焙烧，然后通入CO₂、CO、H₂或水蒸气，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能；

步骤5：将步骤4完成后，将加热室（71）内的活性炭投入冷渣机，冷却至室温出料，得到再生后产品；

步骤6：观察步骤5再生后活性炭产品情况，并测试粉末活性炭再生前后碘值，计算损失率。

Images