Vynález se týká způsobu přípravy granulovaného aktivního uhlí, které je vhodné .prO zpracovávání odpadních vod a pro jiné použití, přičemž se vychází z piotoživi/čné)ho uhlí a není nutno používat pří tomto zpracovávání uhelného pojivá.
Granulovaného aktivního uhlí je možno použít při zpracovávání odpadních vod nejenom z toho' důvodu, že je · vysoce účinné při čištění odtékajících znečištěných vod z městských ,a průmyslových zdrojů, ale i proto, že může být snadno regenienbváno pro opětovné použití. Materiál, který má splňovat tyto podmínky, musí mít jisté vlastnosti, zvláště je třelba uvést, že minimální povrchová plocha muší být asi 900 m2/g, aby se dosáhlo odpovídající adsorpční kapacity, minimální jodové číslo musí být 'asi 900, aby bylo možno' provést odpovídajícím způsobem adsorpci látek s nízkou molekulovou hmotností, dále maximální obsah .popelovin nesmí být vyšší než 12 % hmotnostních a s výhodou nesmí 'být vyšší než 8 % hmotnostních, aby se dosáhlo jisté čistoty, dále minimální abrazní číslo musí být asi 70 a s výhodou nesmí (být nižší než 80, aby se dosáhlo o.dpcoddající tvrdosti, která je nutná ik · udržení gratíuUcké celistvosti, při použití a při regenerování, a minimální sypná hustota musí být vyšší než 0,46 g/cm3, s výhodou asi 0,48 g/cm3, aby se dosáhlo takové hustoty, která je nutná k vytvoření hustě naplněných loží a, kolon, které se používají při zpraoovávání odpadních vod.
Těchto Vlastností může být dosaženo, jestliže· se granulované aktivní uhlí připravuje ze živičného uhlí, ovšem do současné ddby není známa žádná metoda, při které by se dosahovalo tohoto produktu z položivil5г^(эnιo uhlí, které je jako výchozí materiál podstatně levnější, a při které by . se tato výchozí surovina mísila s koncentrovanou anorganickou kyselinou, aniž by se v dalším zpracovávání přidávalo uhelné pojivo.
V postupech podle dosavadního stavu techniky 'bylo zjištěno, že těchto uvedených požadavků na konečný produkt, může být dosaženo toužením poiloživičného uhlí zředěným roztokem .anorganické kyseliny. Při tomto postupu se zpracovávají granule, připravené z tohoto uhlí, toužením, přičemž potom se· kyselina vymývá a produkt se· suší. V jednom provedení se granule částečně suší in-a zbytkový obsah vlhkosti asi 15 :0/o hmotnostních, aniž se přidává uhelné pojivo. V druhém provedení se granule intenzívně suší a potom se mísí s asi 10 % hmot, uhelné dehtové smoly, přičemž toito Intenzívní sušení jej nutné z toho hlediska, že v
212786
Г^·
4 že v granulích· Тйй|Ьа® fiStM-zMfr W W^uPSHpP^W^vaděnéhO ¥ patentu TUBřl· k^vdiiVwkpti; potom je s^oq,é®8^(<,í.C0· I paví p^ínuip/|p 'ČKpvň -.mhlí, . - alle·. p^tpise tyípřPinl pevných; vazeb mezi granulemi a u- ’ lieihiým pojivetíV V - postupu podle aWálUguiip bylo zpracovávání Zjednodušeno· títík |ieS l uhlelné granule mísí s koncentrovanou. anorganickou kyselinou, aniž se přidává uhelné pojivo,; přičemž - se sleduje oibs,ah vlhkosti (což zahrnujé^přítomnost kyseliny) v práš- , ku, jenž se připravuje z těchto zpracova- ' ných granulí, na takové hodnotě, aby bylo umožněno v další fázi vhodné - . peleitizování a další zpracovávání za účelem' - ''ýytýóřCahC·-výf'· .. hodného granulovaného aktivního}Wiíř,‘'*$&--'v-!i čemž Vlhkost (včetně použité kyseliny) v prášku slouží. jako .přechodné uhelné pojivo, což 'bude ještě detailně popsáno dále. ’’!
Kromě toho bylo - zjištěno v dosavadních výzkumech, že při použití živičného uhlí jako výchozího materiálu je nezbytné -nejenom .přidávat dehet,. a,lé . rovněž i provádět separátní postup koksování u granulované směsi před odstraňováním těkavých látek a před aktivováním, jinými i slo^v^y^.iÍ’ř^<ičertl^, vzhledem k vysoké tendenci výhodných druhů uhlí ke koksování dochází k tomiu, že se granule spékají dohromady· •během - pWádlě-r.·· >v ní odstraňování těkavých látek, -a taik se- stává tento materiál ' 'nevhodným jednak 'k' získání výše uvedených požadovaných vlastností a jednak k provádění vhodné aktivace. Kromě toho byto při vyvíjení . postupů. ftodlp... vynálezu -zjištěno, že toto řsěj^íá^íit;^^sÍótíkŠ^(ř-;?'; vání' je nezbytné v obou případech, kdy bylo nebo nebylo provedeno zpracovávání živičného -uhlí koncentrovanou anorganickou kyselinou před tímto . separátním kюlk.sιnyá.ním, a-^piocfio -j é+mžíiia s-ůVéšt; žé - totů- mšenr· š . ký) stetolů wá pbitiž# ? .tórfýt s zďa vůběč&tiěja&ý kKidjhýv· WfóÉWťhiá*·1 ' jCdnáfi ;c'cíeiceolvý'! výtožik granulovaného - f^l^'tivtilHlIJuИlϊ· láfěůnak- íná výše uvedené požadované vlastnosti. W několika - - pošftůpecH;p^pďíe1d^oi^ís^ía^íBho stMit •technik ý ý '· tomÉoWbfótů β ЬИт ůčiHO ňKkowpekusa,· ;napříkÍádG рмймУР tupí patěňt ' Spojených států' '' améfičckcitf . $Cšl8 31®®>Э59, '•Ďdstiáňit Hétíi-b pnab-ié;mPSnMáйi gwffiůir žimčhéhc·· PHiiř· přídavkem ' kcoÓ Wýafe 'kj^^isělítiý -V mnis/í/MO’ \až ' 50% hmosn^i^t-W^l^;C'j^řč^ijáíŽ- ípři£ íoCCíiíIo·. postupu rniagůje'··' pravdě joidiobně' kýsélínid' Έ® ®tfžďá; hřívání - - tócάtonfo¢u;ýnřnýk'tpře 7 sd1' ódstráňirjf těkavé ШкУ(^миЙ1т^ jendettcp·to-Spě^^ání. OySěfító -'V^lléÍďefti ŽĚ<se7|tfítom^óí pbstupti jej® kýšelMá' fWfiém ptWdSěhí ''W»’ ráChího' > 'postupu' tólmiyvSnf Widt).SsřrÉň^íý^I^ríf těkavých : íátek púPdfíř - péče;' ;cbž'má ajíiepÍft-H nrvý . úCtoUkíPa 'kioróží 'Zkřiíženi; · ahůvíň^Wi. ké' '-vzKiédemí ke' - ztTátáťh. ,'čэáйáifíěiniů7řl,táe'/ rpvání '•ýžnikti^5'Í^<ar^^' šě'c ie vřiCy, stup jáko fné/ýhádný. 'Postup - podlé' •tohofte pátetíťu· tédy;;ftépre;dstavtfjě^^hnidiný·1 ®Ůs® žp-tácovávání л¾УSoí^!,fc^^^cV^¢éйí^fiJé(fiιCэ/?íi!E|vf^?J iřSOlhhH^ aídžMp býýlopppbtPibF nϊoViěSl šfepáráHtíis^t^lšSciViáhí, -a 'ý^hěpošle&irPřaděP přáškovite aktivní uhlí. - \ » . s 5 ,.- - < 5 a Kppmiíjtoho bylo zjištěno, že granulované •^l^tríS^ií yplí o výše -uvedených požadovaných vlas^tíndsrěch -nemůže, být připravováno z potoživlčného uhlí, jestliže se tento druh uhlí nepodrobí -míšení s - - koncentrovanou anorganickou kyselinou nebo se nepodrobí separát'nithújptíát^jp^ioks^í^i^í^áin^i^, i přesto,·.že - jě tento dřiůh- iůKlí obvyklo Spatně
Cílem - vynálezu - je připravit. '-granulbva:né 'aktivn/Cihlí - z - 'pbtožívi’čnéhp ptí^lí' postupem, přfkteřéiií - Síé noužije pouze ' kPkSlnyání bez míšení granulí s koncentrovanou- - kyselinou, přičemž se - dosáhne - relativně vysokého výí&žku -íiá? aktivním-ůhlí a vhodné kvality produktu pro zpracpvá^vápií., - odpadních. - ,ypď a; - přo jináipotóžití^.:· Pb&majnýmvy®in postupu - podle- vynálezu je ten fakt, - áe separátní postup 'koksování, který byl považován jako nezbytný při Zpracovávání pollí^o^ii^ii^d^ého uhlí, může být eliminován, v případě, že; -se ; použije - -zpracováváníí ;s koncentrovanou - -anorganickou kyselinou, přičemž výsledky jsou lepší nejenom co se týče výtěžku, ale i; - 09 šé týče požadovaných' - vlastností, - a -. není /nutné při tomto postupu po-užít zvláštní uhélné pojivo.
Podíle- vynálezu bylo zjištěno, že je možno připravovat graulované aktivní uhlí z položrviKčniíéJho uhlí i postupem- při kterém se po’'Wf]IP5áeWáWiffip‘'poŠlúpU kakscivání bez míšení granulí s koncentrovanou kyselinou, ovšem. výtěžek je- v tomto případě velmi -nízký a vlastnosti jšou v. - nejlepším případě na rozhraní, nebo. - pod . - minimální přijatelnou niéží .рго7 totb .-*riйuϊόPýnn:+ktiVíníΛ ^Ηΐϊ,'^ΐ'β:· Š.e hyby ÍB .XPodúé pro·' podžítí - píři й^Г&РЬЬ Уíp,ι7SpPčlϊ,.ktP'ď'pO - pPý^ϊPýCClšapík^i G·Pί^p^opíS^ι^J'¾VЙdfě.lш· JBýíd nWЙiílO - & V 'ďáiíitn. budejpoužito ώηόΐό 7 í^^pC^¢^c^i^libíoK.H^^Čiř;mííi^fií'^ ňia(Ollйtó! ‘pceíyi jě® Bžnaiйněhpn 'рйолроv®í ‘dSudjčtó1 ®dáife ' Výšýitieňý.;; J'! ;1'4 Sj ^^^'in.^ČlřtÍ^^tějiů - iP^(ědnnPi'W fi viříl^^ Wniši.½iaШц®®;йií®®®i biřcpiιchйcíftk i ěin' , fato·!®^ ť^^f^!áfíi ď'n^iúiί·¢ějIJ ® ď ^éiibvý,®’;®dlémi. v obsah proitiĚ^áísává Po ďanP-.č&soTý, JďteřýaRá sfeuín^iíí. ίβ 1 v ýi^^íílípú.jiíápeÍPiiS.',· tic-ýá- -jtí. ipstbedhí ).j^i^líCiiípi7SCP®ič; ... АжРСц čísip· '^udáVá .'poměr; - . yy^iíefllnáSO'^·', přuĚi^ílr^iijyCď hiodnoty - s&'sWr-.'<^ucí;;sílPl^&$,''a'йá‘ΐppnújrjý-v®tšPn^P^mu / lookrátA^ ?pP!
W^-cf.í-j.é- -ft?
žaftř^yďÉ^Kípffí' PSok^pU,tёnlcP½:s-.. - /hoidou - v pPfřtůňíjíoiSti' -yPdnťrnJάřy.'''.ίňэ·ЬíB®fhЗtóhklp’·Whllš сци^и^ро - a8^vapn8ip''!íihíf&tó,;.rí-5É9éi;ip dh)iša®nC'! v^^třř^ííp^iř^Í^^tíýšttri^lťttap^^'· c®·®;.; pýPk§ř^pčhf'žžoěřT'iWi jp^íně^^ikěmp^š^Ďp^ÍP ňí 0kapačity’!'íadsdibpnítu' /Gfyz'' - aktívní’ díiiifíj jMto ífinkib 'l^<Mčťihi^ina,čeřn^^ÉBb Ciá^ jáiteíííbdVaaiě ‘ Cátký' --(viž! důsíkp'p5^dS^2.
• P.í;· né teplotě. Je definována Jako vztah mezi adsorbovaným * množstvím na ihmotnostní jetootiků adsofribentua rovnovážnou skončentrací nebo parciálnftn tlakem, za konsitantní teploty·. - ' i
Sypná hustota: Je hmotnost homogenního granulovaného uhlí v aktivovaném stavu na Jednotku objemu. Aby bylo zajištěno stetjnoíhěrné. roizdělení· granulí během měření, používá se· vibrační·' nádoby к naplnění měřicího.přístroje, · 'v· 1 ' vpópeloviny: jsou hlavní minerální složkou tihlf, <ulhlíiku a déirtu.· Běžně jsou udávány jako-hmotníQistní procento vzorku poté, co bylo· ídané množství vzorku změněno na popetóVjny. ' U- :·· ·.;.·>.·. ···. .·; .··:· ^Střední průměr částice: je středním průměrern granulí vzorku' aktivního Ulhlí, jenž byl Ujištěn z vážení. Po provedení sítové analýzyse střední průměr částic zjistí násc·bénímvhtootinoišti každé frakce jejíiií středním í průměrem, sečtením takto získaných hodnot v a «dělením' výsledné hodnoty celkovou hmotností vzorku. Střední průměr každé frakce je Střední hodnotou mezi otvorem síta;: kterým- frakce prochází, a otvorem síta, na kterém .se flrakce zachytí.
vKaksOvací hcdnotá (koksovatelnost): obyčejně.se vyjadřuje procentem zbytkového uhlíku,/ jenž' ise- získá, jestliže se suchý vzorek: адЬИ;: dehtu'nebo·'smoly odpaří nebo pyrolyzuje po-danou dobu á při dané teplotě, přičemž' se·; zamezí přístup kyslíku (ASTM metoda č. D-2416 )·; Koksovatelnost, vyjádřená: íjatoiprocfento 'zbytkového uhlíku, naznačuje ^dhopnost .'materiálu tvořit koks.
Granulované aktivní uhlí: je aktivní uhlí, které'.má velikost částic, vyjádřenou v hodnotách „meísh“, větší -než asi 40.
c) jodové číslo: .je počet miligramů jodu adsorbovaného jedním gramem granulovaného aktivního* uhlí při·rovnovážné filtrátové kocioéntr-ačb jodu 0,02 NčTato hodnota se zjišťuje :nj;váděním. do styku daného vzorku uhlí s·t roztokem: Jodu a· extrapolací hodnoty na koncentraci 0,02 N podle předpokládaného stoupání izotermy.''Toto číslo může být považováno za schopnost granulovaného aktivního (tíhli .adsorbovat látky o nízké molekulové hmotnosti.
. Mesh [něho velikost miesh): je velikost jednotlivých granulí stanovená podle pevně daných velikostí řaid U. S. Sieve Seiries nebo Tyler Series. Obyčejně se tento termín vztahuje ,k rozměrům ok dvou sít v jedné nebo druhé řadě, mezi kterými daný objem vzorku·. propadá. :Niaipříklad údaj „8/30“ rnefsh [nebo jinak „8 krát 30 mesh“ nebo taky ..8 X 30“ mesh) znamená, že 90 % hmotnostních daného vzorku projde sítem č. 8, ale zádrží se na sítu č. 30. Podobně se tento termín vztahuje к maximálnímu rozměru částic, a tím definuje jemnost práškového materiálu. Například údaj „65 % hmotnostních—- 325 mesh“, týkající se tohoto prášku, znamená, že 65 % hmotnostních tohoto· vzorku projde sítem č. 325 mesh.
Dehet: je černá nebo, tmavé zbarvená viskůzní látka, která se. získá jako zbytek, po destilaci ^organických' , materiálů a zvláště smoly.
Brášek: znamená materiál s velikostí částeček udanou v,mesh, menší než asi 40. Větší číslo, mesh znamená menší rozměr částeček. ·
Položívičné uhlí: je přechodná fáze uhlí, která leží nad lignitem a hnědým uhlím, ale pod živičným uhlím. Za takto přijatých podmínek je analýza tohoto materiálu následující (uvedená procenta: jsou hmotnostní):
— složková analýza:
aiž 25 % vlhkost, 35 .až 45 % 'těkavé látky, 2 až 5'%'.popeloviny a 25 až 45 % 1 vázaný uhlík, .
2. — elementární (analýza:
až 75% uhlík, 4 až 8 % vodík, 0,5 -až 2°/o dusíku, 0,5 až 1,0 % síry.
Po^vrchová -plocha: je· vyjádřena jako povrchová plocha n«a jednotku hmotocístní granulovaného alkitivního uhlí. Tato hodnota se stanoví í-z dusíkové adsorponí izotermy podle metody Brunauera, Emmetta a Tellema (BET), a udává s<e v m2/g.
Způsob přípravy granulovaného aktivního uhlí, které je vhodné pro zpracování odpadních vod -a pro jiná použití, probíhá podle uvedeného vynálezu tak, že se uhlí rozmělňuje ha fotmu granulí, tyto granule se z.pn?acovávaijí míšením s koncentrovanou kyselinou anórgianíókou,-. potom se z nich odstraňuje podíl těkavých látek zahříváním v atmosféře prošité kyslíku při teplotě vyšší, než jé téplotá používaná při nízkoteplotním oxidačním tepelném zpracování, dále následuje· aktivace granulí zbavených těkavých látek zahříváním v . atmosféře obsahující plynné aktivační činidlo při teplotě vyšší, než je teplota, při které se provádí odstraňování těkavých látek, přičemž se současné dosahuje snížení nákladů na uhlí při získání granulovaného» aktivního uhlí o odpovídající tvrdosti, která je dostatečná -k-udržení granuJliciké celistvosti při opakované)m použití a regenerování, vyjádřené mimmálním abrazním číslem 70..
Podstata tohoto uvedeného postupu podle vyinálefcu spočívá v tom, že se jako výchozího materiálu použije položivičného uhlí, granulě se zpracují míšením s koncentrovancm anorganickou kyselinou o koncentraci v rozmdzí od 50 % hmotnostních výše, v množství 1 až 10 % hmotnostních, bez přídavku uhelného pojivá, přičemž se zpracované granule rozmělní na jemný prášek, který se potom stlačuje, a obsah vlhkosti v uvedeném prášku je před stlačováním v rozmezí od 10 do 30 % hmotnostních, včetně .kyseliny, dále se stlačený prášek znovu rozmělní na. геч formované granule, které se zahřejí přímo na teplotu, při .které se provádí odstraňování těkavých látek, v atmosféře prosté kyslíku, bez předchozího nízkoteplotního oxidačního tepelného zpracovávání.
Ve výhodném provedení podle vynálezu se použije položivičného uhlí, jehož obsah vlhkosti je maximálně 30 % hmotnostních, konkrétně 5 až 30··% hmotnostních, a nej výhodněji 10 až 25 % hmotnostních, přičemž obsah popelovin je výhodně maximálně 5 % hmotnostních.
Jiako anorganické kyseliny je výhodné použít kyseliny sírové nebo 'kyseliny fosforečné nebo kyseliny chlorovodíkové, přičemž nejvýhodnější je použití kyseliny fosforečné.
Koncentrace této. kyseliny je podle výhodného provedení přinejmenším 75 % hmotnostních a granule se zpracují míšením s kyselinou v množství 5 % hmotnostních.
Co se týče zpracovaných granulí, je výhodné jestliže mají obsah vlhkosti včetně kyseliny v rozmezí od 10 do 30 % hmotnostních, přičemž nejvýhodnější je obsah vlhkosti od 10 do 25 % hmotnostních. Rovněž pro prášek před stlačováním je výhodné, jestliže je obsah vlhkosti v rozmezí od 15 do 25 % hmotnostních.
Podstatným znakem postupu podle vynálezu je to, že se při něm používá položivičného uhlí a z toho pramení značné výhody. Jednak je tento materiál značně levnější než dosud používané kvalitnější druhy živičného uhlí a rovněž kvalita získaného aktivního uhlí je tak vysoká, že může být použito. pro zpracovávání odpadních vod a pro jiná použití. Kromě toho bylo při tomto postupu vynecháno koksování, které je obyčejně považováno jako nezbytné při zpracovávání položivičinéiho uhlí. Výsledky dosahované postupem podle vynálezu, co se týče kvality a požadovaných konečných vlastností produktu, jsou ' lepší, než je tomu u dosavadního stavu techniky, nehledě na příznivější ekonomickou stránku .postupu podle vynálezu.
Je možno tedy shrnout jako podstatné .pro postup podle vynálezu, že granulované aktivní uhlí se připravuje z levného položivičného uhlí, jež je použito místo dražšího živičného uhlí, přičemž při tomto postupu je eliminováno nejen separátní koksování, jež je nezbytné v případě zpracovávání živičného ulili, ale jsou eliminovány i potíže, které pocházejí z použití velkých množství kyseliny za zpracovávání živičného uhlí, zatímco celkový výtěžek granulovaného aktivního uhlí se podstatně zvýší tím, že se polcživiěné uhlí zpracovává vhodným způsobem míšením s koncentrovanou anorganickou kyselinou, aniž je zapotřebí přidávat uhelné pojivo. Získaný produkt, granulované aktivní uhlí, připravený výše uvedeným způsobem, má požadované vlastnosti, co se týče adsorpce (měření povrchové plochy .a jodového čísla], čistoty (měřením obsahu popelovin), tvrdosti (měřením abrazního čísla] a hustoty (jež je dána sypnou husto tou], přičemž tyto vlastnosti činí tento materiál vhodným pro použití při zpracovávání odpadních vod a při jiných aplikacích.
V konkrétním provedení postupu podle vynálezu zahrnuje zpracovávání následující fáze: .přípravu granulí z položivičného uhlí, zpracovávání takto vytvořených granulí míšením s minimálně 1 % a maximálně 10 % hmotnostními koncentrované anorganické kyseliny, .bez přídavku uhelného pojivá, rozemíláním takto získaných granulí na prášek, jenž má obsah vlhkosti (včetně obsahu kyseliny] minimálně 10 % hmotnostních a maximálně asi 30 % hmonostních [ v alternativním provedení se provádí míšení s minimálně 1 % a maximálně asi 10 % hmotnostními koncentrované anorganické kyseliny, rozemílání takto zpracovaných· granulí na prášek, který obsahuje 10 % až 30 % hmot, přechodného . pojivá, jež je tvořeno v podstatě vodou a uvedenou kyselinou], dále stlačování tohoto prášku na pelety, rozemílání těchto pelet.na reformované granule, odstraňování těkavých látek z takto získaných reformovaných granulí, a aktivace a zbavování těkavých látek výsledných granulí.
Podle dalšího konkrétního provedení .postupu podle vynálezu se použije při zpracovávání kyselina vybíraná ze skupiny zahrnující kyselinu sírovou, kyselinu fosforečnou, kyselinu chlorovodíkovou a směsi těchto kyselin v koncentraci přinejmenším asi 50 ·% hmotnostních, prášek, který se získá má velikost částic takovou, že 55 % hmot, projde sítem o velikosti 325 mesh, reformované granule se podrobí odstraňování těkavých látek zahříváním v atmosféře prosté kyslíku a granule zbavené těkavých látek se atii^iují zahříváním v atmosféře obsahující aktivační činidlo.
Další výhedmé provedení postupu podle vynálezu spočívá v tom, že se granule mísí s .asi 5 % hmot, výše uvedené kyseliny, v koncentraci přinejmenším 75 ; % hmotnostních, získaný prášek má obsah vlhkosti v rozmezí od Í5 % asi do 25 % hmotnostních, reformované granule se zbavují těkavých látek zahříváním na teplotu asi 450 °C, při rychlosti zvyšování teploty 300 °C/h v atmosféře dusíku a těkavých látek, přičemž tato teplota, při které se granule zbavují těkavých látek, se udržuje po dobu 1 hodiny, granule Zbavené těkavých látek se aktivují zahříváním na teplotu pohybující se v rozmezí od 800 do 900 °C v atmosféro složené z dusíku a vodní . páry, přičemž tato teplota aktivování se udržuje po dobu v rozmezí od 4 do 5 hodin, přičemž celkový výtěžek tohoto granulovaného aktivního uhlí se pohybuje v rozmezí od 25 do 35 . % hmotnostních, vztaženo na suchou hmotu. Postupem podle tohoto provedení se získá granulované aktivní uhlí, které má povrchovou plochu v rozmezí asi od 900 asi do 1050 m2/g, jodové číslo v rozmezí asi od 900 asi do
1100, obsah popelovin se pohybuje v rozmezí asi od 9 do 12' % hmotnostních, abrazní číslo je asi 80 a sypná hustota se pohybuje v rozmezí od 0,48 asi do 0,50 g/cms,
V dalším výhodném provedení postupu podle vynálezu se používá kyseliny fosforečné a celkový výtěžek tohoto postupu se pohybuje v rozmezí asi od 30 asi do 35 % hmotnostních, vztaženo na sušinu, přičemž výsledný produkt, granulované aktivní uhlí, má .povrchovou iplochu v rozmezí asi od 900 do 1050 m2/g, jodové číslo se pohybuje v rozmezí cd. 900 asi do 1100, obsah popelovin leží v rozmezí asi od 10 % asi do 12 °/o hmotnostních, abrazní číslo je asi 80 a sypná hustota se pohybuje v rozmezí od 0,48 asi do 0,50 g/cm3.
Další charakteristické znáky a výhody postupu podle vynálezu budou patrné z následujícího detailního popisu příkladů provedení a z přiloženého obrázku, na kterém je blokový diagram jednotlivých fází postupu podle vynálezu, jež znázorňují schématiclky různé kroky souvisící s jednotlivými hpelracemi podle vynálezu, stejné jako· s výsledným produktem.
•Podle tohoto obrázku se vychází z poioživiičiného ulhlí, které se granuluje, přičemž se současně provádí kontrola vlhkosti tohoto uhlí na požadovaný rozsah, což je maximálně 30 % hmotnostních, eventuálně se toto uh!lí dosuišuje, jak je zobrazeno na obrázku vlevo. V dalším se provádí míšením s malým množstvím koncentrované anorganické kyseliny, přičemž se opět udržuje obsah vlhkosti v těchto granulích na požadované hodnotě, aniž je třeba uhelného pojivá. Dále následuje rozmělňování na prášek s další kontrolou vlhkosti tohoto prášku na požadovanou úroveň. V dalším postupu se tento prášek peletizuje, opětně granuluje (fáze regranulace), provádí se odstraňování těkavých látek a aktivování, přičemž konečným produktem je granulované aktivní uhlí o požadovaných vlastnostech. Konkrétní podmínky v každé fázi tohoto postupu budou podrobně rozebrány v následujících příkladech provedení.
Složková analýza vlhkost 17 % těkavé látky 44 % popeloviny 2,05 % vázaný uhlík 35 °/o
V dalším textu bude uvedeno 9 příkladů detailního provedení, souvisících s postupem podle vynálezu nebo podle uvedeného vynálezu, přičemž příklady 1 a dále 5 až 7 se váží к vývojové fázi, tzn. představují stav, ze kterého byl vyvinut postup podle vynálezu, zatímco příklady 2 až 4, 8 a 9 popisují provedení podle vynálezu. Kromě toho, pořadí těchto příkladů bylo voleno tak, aby byla ukázána progresivita řešení podle vynálezu, počínaje příkladem 1, který představuje snahu a aplikaci známé koksovací techniky při přípravě granulovaného aktivního uhlí ze živičného uhlí, na poloěivičiné uhlí, přes příklady 2 až 4, v nichž se používá míšení s. anorganickou kyselinou, к příkladům 5 a 6, které srovnávají výsledky získané při použití progresivního míšení s anorganickou kyselinou (příklad 6] společně ®e známým separátním krokem koksování (příklad 5) při přípravě granulovaného aktivního uhlí ze živičného uhlí, а к příkladu 7, jenž ukazuje, že progresivní míšení s anorganickou kyselinou se nedá použít se stejným úspěchem· na lignit, až konečně к příkladům 8 a 9, ve kterých je ukázáno na důležitost kontrolování vlhkosti (příklad 8) a jemného rozemílání při přípravě prášku (příklad 9).
Příklad 1
Příprava granulovaného aktivního uihlí koksováním položivičného uhlí
Při přípravě granulovaného aktivního uhlí ze živičného uhlí je nutné granule z tohoto uhlí před aktivací podrobit separátnímu postupu koksování, jak bude ještě uvedeno v následujících příkladech 5 a 6. Z tohoto důvodu byl tento krok použit i v tomto případě, aby bylo ukázáno, jaký produkt je možno získat z položivičného uhlí. Jako výchozího materiálu bylo v tomto příkladu, stejně jako v následujíích příkladech 2 až 4, 8 a 9, použito položivičného uhlí z Wyomingu, které mělo následující složení, kde všechna uvedená procenta jsou hmotnostní:
Elementární analýza uhlík 89,8 % vodík 5,4 % dusík 0,9 % síra 0,55 %
Toto složení je typické ,pro položivičné uhlí. Podle tohoto postupu se toto uhlí rozdrtilo na velmi jemné částečky, přičemž více než 65 % hmotnostních materiálu prošlo eítem 325 mesh, ve výhodném provedení postupu prošlo 75 % až 85 % hmotnostních sítem 325 mesh. Získaný prášek byl potom stlačován tlakem v rozmezí od 281,2 MPa do 562,4 MPa na válcovité pelety, které měly průměr asi 1,27 cm a výšku asi 1,27 cm.
Sypná hustota takto připravených pelet se pohybovala v rozmezí od 1,1 do l,i2 g/cm3. Tyto pelety byly potom granulovány na granule o velikosti 6 X 20 mesh, přičemž sypná hustota těchto granulí se pohybovala v rozmezí od 0,64 do 0,68 g/cm3. V průběhu provádění pokusů, jak to bude ještě ukázáno v příkladech 2—4 a zvláště v příkladu 8, bylo zjištěno, že jestliže cílem postupu je přípra212766 va kompaktních, granulí (jež jsou vhodné pro přípravu granulovaného aktivního uhlí), aniž .by bylo použito · uhelného pojivá, jako je například uhelná ·dehtová smola, potom je velmi důležité dodržet jistý obsah vlhkosti v položiviičiném uhlí a ve 'zpracovávaných granulích a v prášku · (vlhkost včetně použité kyseliny). Příliš níZký obsah vlhkosti, to znamená asi pod 5 % hmotnostních v případě uhlí · nebo 10% hmotnostních v případě zpracovávaných granulí a prášku nebo naopak příliš vysoký obsah vlhkosti, to znamená asi nad 30 % hmotnostních, v případě uhlí, zpracovaných granulí a prášků, vede ke špatnému zhutnění pelet a tím se stává, že málo granulí má požadovanou soudržnost. Podobně je možno uvést, že· jestliže je obsah vlhkosti v uhlí příliš vysoký, například jako výsledek působení prudkých dešťů, · potom musí být tento materiál ještě -před granulováním sušen na požadovanou vlhkost. V opačném případě je provedení drcení materiálu a prosévání příliš obtížné. V tomto příkladu bylo· použito uhlí s obsahem vlhkosti 17 % hmotnostních, přičemž tato hodnota leží uvnitř předepsaného rozsahu a proto nebylo nutné v první fázi tento materiál zvlášť sušit.
V dalším postupu bylo ·600 granulí připravených výše uvedeným postupem vloženo do válcové nádoby, zhotovené ze síta o rozměru ok 5 mesh. Nádoba byla potom umístěna na válcovitém hřídeli a celek byl vložen do válcovité pece, přičemž bylo nádobou s granulemi pomalu a rovnoměrně otáčeno uvnitř pece.
Získané granule byly potom podrobeny zpracování separátním koksováním, což je nízkoteplotní oxidační tepelné zpracování, při kterém byly granule zahřívány v atmosféře vzduchu a dusíku (za nedostatku kyslíku) na teplotu 200 °C, při rychlosti zvyšování teploty 100 °C/h, přičemž potom byly granule při této teplotě udržovány ještě jednu hodinu. Během tohoto postupu granule pomalu a rovnoměrně rotovaly uvnitř pece (rychlost v rozmezí od 1 do 8 ot/min), přičemž byly vystaveny působením přítomného kyslíku. Během provádění pokusných prací bylo zjištěno, že vyšší teploty a/neibo vyšší obsah kyslíku v atmosféře vede ke špatné kontrole procesu a eventuálně ke špatné kvalitě produktu. Ztráty hmotnosti se při tomto separátním postupu koksování pohybovaly v rozmezí od 5 do 10 % hmotnostních, vztaženo na suché uhlí.
Granulovaný materiál byl potom podroben zpracovávání, při kterém se odstranily těkavé látky. Tyto granule byly· umístěny do výše uvedené pece, která byla zahřáté na teplotu 450 °C, při rychlosti zvyšování teploty 300 °C/h, v atmosféře prosté kyslíku (v daném případě · v atmosféře složené z dusíku a těkavých látek, které se uvolnily z granulí), přičemž tato teplota, při které se odstraňovaly těkavé látky, byla udržována ještě 1 hodinu a potom byl materiál ochlazen.
Během provádění pokusů bylo zjištěno, že kroky separátního koksování a odstraňování těkavých láteík mohou být provedeny současně tak, že následují, přičemž není nutné ochlazovat i^^aie^iál, a atmosféra se pouze změní tak, aby byla téměř prostá kyslíku, během zvyšování teploty nad 200 °C. Při těchto pokusech bylo rovněž zjištěno, že přítomnost .kyslíku při těchto vyšších teplotách vede k vyšším ztrátám, horšímu výtěžku produktu a granulovaný produkt je pouze podřadné kvality.
Výtěžek granulí po provedení odstraňování těkavých látek byl asi' 60 % hmotnostních, Vztaženo na zkoksovatelné granule, a jejich sypná hustota byla 0,6 g/.cm3.
•Potom byly získané granule, které byly zbaveny těkavých látek, vloženy do válcovité pece a podrobeny aktivování tak, že se tyto granule zahřály na teplotu pohybující se v rozmezí od 800 do 900 °C v atmosféře složené· z nosného plynu, kterým byl dusík, a z vodní páry, přičemž tato teplota aktivování byla udržována po dobu 4 až 5 hodin. Množství přiváděné vodní páry bylo· předběžně stanoveno ták, že se pohybovalo v rozmezí od 1 -do 3 vodní páry · na gram vsázky za hodinu.
Výtěžek granulovaného aktivního uhlí, odváděného z tohoto stupně, se pohyboval v rozmezí od 30 do 45 % hmotnostních, vztaženo na materiál Zbavený těkavých látek. Získaný granulovaný produkt -měl povrchovou plochu v rozmezí od 900 do 1000 m2/g, dbšah popeloviin se pohyboval v rozmezí od 7 do 10 % hmotnostních, abrazní číslo se. pohybovalo v rozmezí od 60 do 70 a sypná hustota ležela v rozmezí od 0,45 do 0,48 g/cm3.
Celkový výtěžek, vztažený na suché uhlí, se pohyboval v rozmezí od 20 do 22 % hmotnostních, přičemž získané granule měly adsorpční vlastností, · obsah popelovin, sy-pnou hustotu a tvrdost, která ležela pod hranicí nebo na hranici přijatelných hodnot, j-ež jsou stanoveny pro· granulované aktivní uhlí, které se používá při zpracovávání· odpadních vod nebo při jiných aplikacích.
Během· provádění pokusných prací bylo zjištěno, že v případě, kdy se položivičné uhlí zpracovává výše uvedeným postupem, ovšem bez provedení separátního · postupu koksování, potom výsledný produkt je měkký a má pouze 'malou aktivitu, což ukazuuje, že separátní stupeň koksování živičného uhlí (při jeho· zpracovávání) je velmi důležitý, i když není tento druh uhlí moc dobře koksovatelný.
Následující příklady 2 až 4 představují provedení postupu podle vynálezu, která jsou sdhématicky znázorněna na připojeném obrázku. Z hlediska provádění tohoto progresivního -postupu zahrnuje tento způsob následující krcky: granulování položivičného uhlí, které buďto má požadovaný stupeň vlhkosti, což znamená množství v rozmezí asi od 5 asi do 30 % hmotnostních, s výho212766 dou asi od 10 % asi do 25 % hmotnostních, nebo se toto· uhlí suší, jak je· to znázorněno na pravé straně obrázku, přičemž se kontroluje obsah vlhkosti před granulováním, potom následuje zpracování těchto granulí míšením s malým množstvím koncentrované anorganické kyseliny, přičemž se •udržuje obsah vlhkosti v těchto granulích na minimální hodnotě, a s výhodou více než 10 % hmotnostních, ale maximálně asi 30 % hmotnostních, aniž je třeba přídavku uhelného pojivá, dále· následuje vytváření prášku, peletizování, regranulování, odstraňování těkavých látek a aktivování, to vše za účelem vyrábění produktu, kterým je granulované aktivní uhlí o výše uvedených požadovaných vlastnostech, které by bylo použitelné pro zpracování odpadních vod a při jiných aplikacích. Postupy podle příkladů 2 a 4 představují dvě výhodná provedení postupu podle vynálezu, při kterých se granule mísí s koncentrovanou kyselinou sírovou a kyselinou chlorovodíkovou, zatímco příklad 3 představuje provedení -nejvýhodnější, při kterém se zpracovávání granulí provádí míšením s koncentrovanou kyselinou fosforečnou.
Příklad 2
Příprava granulovaného aktivního uhlí s použitím míšení· granulí položiviičného · uhlí s kyselinou sírovou bez přidávání dehtu.
Vsázka položivičného uhlí z Wyomiingu, které mělo stejné složení, jako je uvedeno v příkladu 1, byla rozemleta a prosévána, přičemž byly vyděleny granule o velikosti 8 X 30· mesh. Potom bylo 900 g takto oddělených granulí smícháno s koncentrovanou kyselinou sírovou v množství asi 5 % hmotnostních, přičemž poměr hmotnostní činil 95 g uhlí na '5 g kyseliny sírové o koncentraci 95 % hmotnostních.
Během provádění pokusů bylo zjištěno, že velikost granulí, pečlivost míchání granulí s kyselinou, koncentrace kyseliny a poměr kyseliny k uhlí jsou faktory, které mají velký vliv na další zpracovávání uhlí za účelem získání vhodného granulovaného aktivního uhlí. Z tohoto důvodu mají specifické hodnoty uváděné v tomto a v následujících příkladech provedení pouze ilustrativní charakter, aniž jakýmkoliv způsobem omezují podstatu vynálezu. Například pro míšení s kyselinou může 'být použito jak hrubějších, tak i jemnějších granulí -s odpovídajícími výsledky, množství kyseliny přidávané k uhelným granulím nesmí být nižží než 1 % hmotnostní a vyšší než asi 10 % hmotnostních, -s výhodou je to asi 5 % hmotnostních [to znamená procentuální množství použité kyseliny ve hmotnostních °/o).
TOkto- zpracované granule, které obsahovaly asi 21 % hmotnostních vlhkosti (přesně 21,15 % hmotnostních), přičemž vlhkost - zahrnuje -i použitou kyselinu, byly rozemílá ny na velmi jemný prášek, přičemž 65 % hmotnostních tohoto materiálu prošlo sítem o velikosti 325 mesh, s výhodou prošlo 75 až 85 % hmotnostních velikostí síta 325 mesh, jak to bude ještě vysvětleno v příkladu 8. Vzhledem k tomu, že obsah vlhkosti v tomto -použitém druhu uhlí ležel ve výše uvedených požadovaných mezích, což znamená asi 17 % hmotnostních, co se týče uhlí samotného·, a asi 21 % hmotnostních, co se týče zpracovávaných granulí, - - 'přičemž tato vlhkost zahrnuje i použitou kyselinu, nebylo nutno toto uhlí ani zpracované granule speciálně sušit.
Prášek získaný shora uvedeným postupem byl stlačován na -válečkovité pelety, které měly průměr 1,2'7 cm a byly vysoké 1,27 cm, přičemž bylo použito tlaku v .rozmezí od
281,2 MPa do 562,4 MPa, sypná hustota takto vytvořených pelet -se pohybovala v rozmezí od 1,1 do 1,2 g/cm3 a v dalším postupu byly tyto -pelety podrobeny regranulaci, následkem čehož byly získány granule o velikosti 6 X 20 meish, které měly sypnou hustotu v rozmezí -od 0,65 do 0,68 g/cim3 V dalším postupu bylo 600 g těchto- reformovaných granulí vloženo do válcovité peice, ve které -bylo· -provedeno -odstraňování těkavých látek stejným způsobem, Jako je to popsáno v příkladu 1, přičemž tento postup zahrnoval -zahřátí granulí na teplotu 450 °C při rychlosti zvyšovyní teploty 350 °C/h, v atmosféře, kteirá neobsahovala kyslík, a tato teplota, při které byly odstraňovány těkavé látky, byla udržována po -dobu 1 hodiny. Během provádění experimentální části, souvisící s postupem podle vynálezu, bylo zjištěno, že granule nemusí být podrobeny separátnímu procesu koksování, které je detailně popsáno v příkladu 1, a i přesto- je možno získat tvrdý granulovaný produkt s dobrou adscrpční schopností. Při provádění postupu podle tohoto· příkladu byly použity dvě vsázky stejného materiálu, které byly -nejdříve zpracovávány -míšením s koncentrovanou anorganickou kyselinou, jak to bylo popsáno ve výše uvedeném textu, přičemž další zpracovávání probíhalo tak, že jedna vsázka byla podrobena separátnímu koksování a druhá nebyla podrobena koksování. Zatímco - se· výtěžky v jednotlivých specifických operacích různily, celkový -výtěžek a aktivita výsledného' granulovaného aktivního uhlí byly stej* né, -což jasně naznačuje, že operace separátního koksování může být v -případě použití výše uvedeného- materiálu zcela vypuštěna. Tento výsledek je možno -přičítat tomu, že je uhlí podrobeno· působení -koncentrované kyseliny anorganické před prováděním a během provádění odstraňování těkavých látek.
Takto získané granule, které byly zbaveny těkavých látek a jejichž -sypná hustota se -pohybovala v rozmezí od 0.62 do 0,64 g/ /cm3, přičemž výtěžek činil 50 % hmotnostních, vztaženo na -suché uhlí, byly vloženy do válcovité pece a zde byly podrobeny aktivování tím způsobem, že byly granule zahřátý na teplotu pohybující se v rozmezí od 800 do 9:00 °C, v atmosféře složené z dusíku a vodní páry, přičemž granule byly při této tejplotě udržovány po dobu v rozmezí od 4 do 5 hodím. Množství přiváděné vodní páry do pece bylo nastaveno na hodnotu, která se pohybovala v rozmezí od 1 do 3 g vodní páry na gram vsázky za hodinu.
Celkový výtěžek granulovaného aktivního uhlí, vztažen na suché uhlí, se pohyboval v rozmezí od 25 do 30 % hmotnostních, na rozdíl od postupu podle příkladu 1, kde tato hodnota činila 20 až 22% hmotnostních. Povrchová plocha takto vytvořených granulí se pohybovala v rozmezí od 900 do· 1050 m2/g, ve srovnání s příkladem 1, kde se tato hodnota pohybovala v rozmezí od 900 do 1000, jodové číslo bylo v tomto příkladu v rozmezí od 900 do 1100, obsah popelovin se u tohoto granulovaného aktivního uhlí pohyboval v rozmezí od 10 do 12 % hmotnostních, ve srovnání s postupem pcdle příkladu 1, kde tato hodnota činila 7 až 10 % hmotnostních, abrazní číslo mělo hodnotu 80 ma rozdíl od příkladu 1, kde se tato hodnota pohybovala v rozmezí od 60 do 70, a sypná hustota se pohybovala v rozmezí od 0,48 do 0,50 g/icm3, ve srovnání s hodnotou pohybující se v rozmezí od 0,45 do 0,48 g/cm3 podle příkladu 1.
Postupem podle tohoto příkladu byly připraveny tvrdé granule, které iměly velkou adsorpční schopnost, a s výjimkou obsah popeloviin byly srovnatelné v ostatních hlediscích s uhlím, které se s výhodou používá při zpracovávání odpadních vod a při jiných aplikacích, zvláště co se týče zvětšené hodnoty výtěžku, tvrdosti a hustoty, přičemž právě tyto parametry a jejich zlepšené hodnoty jsou přisuzovány zpracovávání koncentrovanou anorganickou kyselinou, které se používá v postupu podle vynálezu místo separátního stupně koksování. Dále je třeba poznamenat, že postupem podle vynálezu je možno připravit nejenom granulované aktivní uhlí z položivičného uhlí, které má požadované vlastnosti, aniž je zapotřebí přidávat zvláštní uhelné pojivo, jako je například uhelná dehtová smola, a aniž je třeba provádět separátní postup koksování, ale rovněž se při tomto zpracovávání uhlí míšením s malým množstvím koncentrované anorganické kyseliny podstatně zvýší výtěžek a adsorpční schopnost, vše ve srovnání s postupem podle příkladu 1. Je rovněž pozoruhodné, že postupem podle vynálezu je možno připravit tvrdé granulované aktivní uhlí z položivičného uhlí (jehož abrazní číslo je 80), aniž je třeba používat přídavku uhelného pojivá.
P ř í к 1 a d 3
Příprava granulovaného aktivního uhlí s použitím míšení granulí položivičného uhlí
1S s kyselinou fosforečnou, bez přidávání dehtu
Podle tohoto příkladu byla vsázka položivičného uhlí z Wyomingu, jehož analýza je uvedena v příkladu 1, rozemílána a potom prosévána za účelem získání granulí o velikosti 8 X 30 mesh. Potom bylo 900 g těchto granulí smíšeno s koncentrovanou kyselinou fosforečnou v množství 5 % hmotnostních, přičemž bylo použito poměru 95 g uhlí ina 5 g obchodně dostupné kyseliny fosforečné o koncentraci 75 % hmotnostních. Takto zpracované granule, které obsahovaly asi 21 % hmotnostních vlhkosti (což zahrnuje i použitou kyselinu), přičemž tento údaj spadá do výše uvedeného požadovaného rozmezí, byly rozemlety na velmi jemný prášek o takové velikosti částeček, že více než 65 % hmotnostních tohoto materiálu prošlo sítem o velikosti 325 mesh (jinak řečeno 65 % hmot. — 325 mesh), s výhodou to bylo 75 % až 85 % — 325 mesh.
Získaný prášek byl stlačován na válečkovité pelety o průměru 1,27 cm a výšce 1,27 centimetrů, tlakem pohybujícím se v rozmezí od 281,2 MPa do 562,4 MPa, přičemž sypná hustota takto vzniklých pelet se pohybovala v .rozmezí od 1,1 do 1,2 g/cm3.
Takto získané reformované granule byly vloženy do válcovité pece a v ní byly podrobeny zpracovávání za účelem odstranění těkavých látek stejným způsobem, jako je to uvedeno v příkladu 1, ovšem bez provedení separátního kroku koksování, které je pro dosavadní způsoby nutné před provedením odstraňování těkavých látek. Granule zbavené těkavých látek, které měly sypnou hustotu v rozmezí od 0,58 do 0,69 g/cm3, přičemž výtěžek se pohyboval v .rozmezí od 55 % hmotnostních do 65 % hmotnostních, vztaženo na suché uhlí, byly aktivovány stejným způsobem, jako je uvedeno v příkladu 1.
Celkový výtěžek granulovaného aktivního uhlí, vztažený na suché uhlí, se pohyboval v .rozmezí od 30 % do 35 % hmotnostních, na rozdíl od postupu .podle příkladu 1, kde se tato hodnota pohybovala v rozmezí od 20 do 22 % hmotnostních, a na rozdíl od postupu podle příkladu 2, kde tato hodnota byla v rozmezí od 25 do 30 % hmotnostních. Získané granule vykazovaly povrchovou plochu v rozmezí od 900 do 1050 m2/g, oproti postupu podle příkladu 1, kde tato hodnota činila 900 až 1000, jodové číslo bylo v rozmezí od 900 do 1100, obsah popelovin se .pohyboval v rozmezí od 10 do 12 % hmotnostních, ve srovnání s hodnotou podle příkladu 1, která byla v rozmezí od 7 do 10 % hmotnostních, abrazní číslo bylo 80, na rozdíl od postupu podle příkladu 1, kde tato hodnota činila 60 až 70, a nakonec sypná hustota se pohybovala v rozmezí od 0,48 do 0,50 g/cm3, na rozdíl od příkladu 1, kde se tato hodnota pohybovala v rozmezí od 0,45 do 0,48 ,g/cm3.
Výsledné granule, získané postupem podle tohoto příkladu, byly tvrdé, měly výbornou adsorpůní schopnost, a s výjimkou obsahu popelovin byly srovnatelné ve -všech hlediscích s granulovaným aktivním uhlím, kterého- se s výhodou používá při zpracování odpadních vod a při jiných aplikacích. V tomto bodě je třeba -poznamenat znovu, že postupem podle vynálezu je možno připravit produkt požadovaných -výše- uvedených vlastností z položivičného uhlí, aniž je nutné použít přídavku zvláštního uhelného pojivá a aniž je třeba uhlí podrobit -zvláštnímu stupni koksování, přičemž míšení granulí uhlí s malým množstvím-- 'koncentrované kyseliny anorganické podstatně přispívá ke zvětšení výtěžku a zlepšení - adsorpčních schopností, vzhledem k postupu podle příkladu 1. Co se týče použití kyseliny sírové nebo kyseliny fosforečné jako anorganické kyseliny, je- třeba uvést, že kyselina fosforečná je zřejmě účinnější při přípravě granulovaného aktivního uhlí, pokud se týká celkového výtěžku [celkový výtěžek činí 30 až 35 % v případě použití kyseliny fosforečné na rozdíl od 25 do 30 % hmotnostním v případě použití kyseliny sírové}.
Příklad 4
Příprava granulovaného aktivního- uhlí -s použitím míšení granulí - položivičného uhlí s kyselinou chlorovodíkovou
V tomto příkladu bylo použito stejného postupu jako v příkladu 3, s tím- rozdílem, že zde bylo- použito koncentrované kyseliny chlorovodíkové, -o- -koncentraci 95 % hmotnostních, namísto koncentrované kyseliny fosforečné použité - v předcházejícím příkladu. 'Sypná hustota získaných pele.t se pohybovala v rozmezí od 1,1 do 1,2 g/cm3, přičemž reformované granule měly sypnou hustotu v rozmezí od 0,64 g/cm3 do 0,66 g/cm3. Granule zbavené těkavých látek měly sypnou hustotu v rozmezí od 0,62 do 0,64 g/om3 a výtěžek činil 50 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost -suchého uhlí.
Celkový výtěžek granulovaného aktivního uhlí se- pohyboval v -rozmezí od 25 do 30 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost suchého uhlí, na - rozdíl od postupu podle- příkladu 1, kde tato hodnota ležela v rozmezí od 20 do 22 % hmotnostních, - a na rozdíl od příkladu 3, kde se tato hodnota pohybovala v rozmezí od 30- % -do 35 % hmotnostních. Po16 vrchová plocha granulí získaných podle tohoto postupu byla v rozmezí od 900 do 1050 m2/g, na rozdíl -od postupu podle příkladu 1, kde -se tato hodnota pohybovala v rozmezí od 900· do 1000, dále jodové -číslo bylo v rozmezí od 900 -do 1100, obsah popelovin se pohyboval v -rozmezí od 9 % do 12! % hmotnostních, na rozdíl od postupu podle příkladu 1, kde se tato hodnota pohybovala v rozmezí od 7 do- 10 % hmotnostních, abrazní číslo činilo 80, na -rozdíl od -postupu podle příkladu 1, kde se tato hodnota pohybovala v -rozmezí -od 0,45 do 0,48 g/cm·3.
Postupem podle tohoto· příkladu byly získány velmi tvrdé granule, které měly dobrou adsorpční schopnost a -s výjimkou obsahu popelovin byly ve všech ostatních parametrech srovnatelné s výhodným granulovaným, aktivním uhlím používaným při zpracovávání odpadních vod a při jiných aplikacích, zvláště co se týče zlepšené hodnoty výtěžku, tvrdosti a hustoty, na rozdíl od postupu podle příkladu 1, přičemž ke zlepšení těchto parametrů přispívá zpracovávání granulí anorganickou kyselinou namísto provedení separátního koksování. Ve srovnání s postupem podle příkladu 2 (zpracovávání kyselinou sírovou) byly výtěžek a ostatní vlastnosti v podstatě stejné.- Ve - srovnání s postupem podle příkladu 3 - (zpracovávání kyselinou fosforečnou) byl výtěžek nižší (25 až 30% -hmotnostních v případě použití -kyseliny chlorovodíkové na - rozdíl od hodnoty v rozmezí od 30 do 35 % hmotnostních v případě použiti kyseliny fosforečné), ale vlastnosti výsledného produktu byly v podstatě 'stejné.
Následující dva příklady provedení ukazují, k jakým· výsledkům vede zpracovávání živičného uhlí jednak - běžně používaným -způsobem a - potom - postupem podle -vynálezu, - v prvém případě - bez použití míšení ' -za pomoci koncentrované anorganické kyseliny před přidáváním dehtu - (příklad 5) a v druhém případě s použ:tím -míšení s .koncentrovanou anorganickou kyselinou (příklad 6) bez přidávání -dehtu.
Příklad 5
Příprava granulovaného aktivního uhlí ze živičného uhlí a s použitím přidávání dehtu jako výchozího materiálu bylo v tomto příkladu provedení použito vsázky východního uhlí, které mělo následující složení (uvedená procenta jsou hmotnostní):
Složková analýza
Daný . materiál Sušený materiál
% vlhkosti |
2,04 |
— |
% popelovin |
1,20' |
1,26 |
% těkavých složek |
33,10 |
33,80 |
% vázaného uhlíku |
63,60 |
64,90 |
Výhřevnost [MJ/kg] |
34 ‘ |
34,6 |
|
Elementární analýza |
|
|
Daný materiál |
Sušený materiál |
% vlhkosti |
2,04 |
-r- |
% uhlíku |
82,30 |
84,00 |
% vodíku |
5,20 |
5,29 |
%· dusíku |
1,30 |
1,33 |
% 'síry |
0,34 |
0,35 4 |
% popelovin |
1,23 |
1,26 |
Tato· analýza je typická pro ' tyto druhy východních živičných uhlí. Tyto druhy uhlí jsou vysoce· koksovatelné a obsahují ' málo· pOpela. · Usušené uhlí bylo rozdrceno na částečky o 'velikosti 8 X 30 mesh, přičemž 900 takto získaných granulí bylo smíseno s uhelnou dehtovou smolou č. 125 o následující charakteristikách:
Bod · měknutí 129,2 °C
Složky nerozpustné v benzenu 33,2 % hmot.
Složky nerozpustné v čhinolinu 13,1 % hmot.
Koksovací hodnota .
(podle Conradsona) 61,1'% hmot.
Obsah popelovin 0,17 % hmot.
Smícháno bylo 90 g granulí a 10 g ' dehtu (10 dílů · na 100 dílů hmotnostních).
Zíěkaná směs byla ' · ' rozemleta na r . velmi jemný pirášek s · takovou velikostí částeček, že 65 % hmotnostních · prášku iprošlo' sítem325 mesh. · Rozemletý · prášek ' byl potom'' ·stlačován na pelety válečkovitého tváirifb' průměru 1,27 cm · a výšce 1,27 cm, přičemž bylo' použito tlaku v rozmezí od 281,2 MPa do, 562,4 MPa. Takto získané pelety měly sýpnou hustotu 1,18 g/cm3 a tyto pelety byly. , granulovány na granule o velikosti ' 6 X 20' mesh, které měly sypnou hustotu 0,65 g/cm3.
V dalším postupu bylo· 600· g takto získaných granulí vloženo do válcovité pece a zde podrobeno separátnímu kroiku koksování, provedenému v podstatě -stejným způsobem, jako je· to uvedeno -v postupu podle příkladu 1. V tomto případě zahrnovalo separátní koksování zahřívání granulí z teploty místnosti na teplotu 250 °C -při rychlosti zvyšování teploty 100 °C/h, přičemž granule byly při této teplotě udržovány po dobu 2 hodin. Do pece byl přiváděn proud plynu, který sestával z 1,4158.10 2 m3/h dusíku při tlaku 0,1 MPa a při teplotě okolí a z 1,4158 .· . 10~2 m5/h vzduchu při tlaku 0,1 MPa a při teplotě okolí, přičemž válcovitá nádoba se otáčela .rychlostí 1 až 4 ' ot/min.
Během provádění experimentální části bylo zjištěno, že rychlost ' zahřívání, složení atmosféry · (zvláště ' množství přítomného kyslíku), použitá teplota a čas jsou kritickými proměnnými hodnotami, které mají velkou důležitost a vliv ' na vlastnosti výsledných granulí a tím i na jejich vhodnost pro další zpracovávání při přípravě tvrdého granulovaného aktivního uhlí. Například příliš malý interval (menší než ' 0,5 hodiny) při dané ' teplotě nebo· příliš ' nízká teplota · (nižší než 200 °C) všeobecně vede k obtížím, projevujícím se. při dalším zpracovávání. Při tomto postupu, kde ' bylo vynecháno separátní koksování během provádění odstraňování 'těkavých látek, resp. separátní koksování bylo provedeno nevhodným způsobem, docházelo k tomu, že granule se spékaly a byly ' proto nevhodné pro provádění aktivace, ' ' přičemž nebylo možno získat granulované · aktivní · uhlí, požadovaných vlastností.
V případě, kďý ' se provede separátní koksování vhodným způsobem, jako je to například uvedeno v tomto příkladu výše, čilní celkový výtěžek' granulí 69 % hmotnostních, vztaženo na suchou směs uhlí a dehtu, přičemž sypná hustota byla 0,62 ' g/cm2.
Zkoksované granule byly potom ' zbaveny těkavých látek a aktivovány stejným způsobem, jako je to popsáno v příkladu 1.
Postupem podle tohoto příkladu provedení byl získán tvrdý granulovaný produkt s celkovým výtěžkem 34,0 % ' hmotnostních, vztaženo na hmotnost suché směsi ' uhlí a dehtu. Výsledné granule měly sypnou hustotu 0,50 g/cm3, jodové číslo 1080, povrchovou plochu 1040 m2/g, obsah popelovin 2,2 % hmotnostní a abrazní číslo 80.
Postupem podle tohoto příkladu byly tedy získány tvrdé granule, které měly dobrou adsorpční schopnost, nízký obsah popelovin a rovněž v ostatních hlediscích byly srovná212766 telné s aktivním -uhlím, kterého se ' s výhodou používá při zpracování odpadních vod a při jiných aplikacích. V tomto bodě je nutno poznamenat, že tvrdý granulovaný - produkt není možno připravit ze živičného uhlí, aniž jsou granule tohoto uhlí podrobeny separátnímu postupu koksování, jak je uvedeno výše, před odstraňováním těkavých látek a aktivací. Během- provádění experimentální části bylo -zjištěno, že granule, které byly zbaveny těkavých látek a kteiré nebyly koksovány, se spékaly na jednolitou hmotu (místo aby se tvořily granule), která byla nevhodná pro provedení aktivace, což- naznačuje nezbytnost provedení -separátního stupně koksování.
Příklad 6
Příprava granulovaného aktivního uhlí s použitím míšení živičného uhlí kyselinou fosforečnou, bez -přidávání dehtu
V tomto příkladu byl opakován postup podle příkladu 5 včetně provedení počátečního granulování. V tomto bodě bylo 900 g granulí suchého uhlí smíseno s asi 5·% hmotnostními koncentrované kyseliny fosforečné, -o koncentraci 75 % hmotnostních, při poměru 95 g uhlí na 5 g kyseliny. Získaná směs byla rozemleta na prášek o takové velikosti částeček, že- 65 % -hmotnostních prošlo sítem 325 mesh, a tento prášek byl potom stlačován na pelety válečkovitého tvaru o průměru 1,27 cm a výšce 1,27 cm, přičemž bylo použito tlaku v rozmezí od
281,2 MPa do 562,4 MPa. Sypná hustota takto získaných pelet se pohybovala v rozmezí od' 1,1 do 1,2 g/cm3, přičemž -tyto pelety byly regranulovány na granule o velikosti granulí 6 X - 20 mesh a sypná hustota těchto granulí v této fázi byla 0,64 g/cm3.
Takto získané reformované - granule byly vloženy do válcovité - pece, kde byly podrobeny separátnímu zpracování koksováním, provedenému stejným způsobem., jako je to uvedeno v příkladu 5, přičemž výtěžek činil v této - fázi 65 % hmotnostních a -sypná hustota těchto granulí byla 0,62 g/cm3. Během provádění experimentální části bylo zjištěno-, že i v případě, že se použije míšení živičného uhlí s anorganickou kyselinou za uvedených podmínek, je provedení separátního koksování nezbytné jako předběžný krok za účelem získání granulovaného- -aktivního uhlí o požadovaných vlastnostech. V případě, kdy byla vsážka uhlí živičného zpracována kyselinou a potom bylo provedeno odstraňování těkavých látek, aniž byly granule podrobeny separátnímu koksování, byla získána -spečená hmota, která byla nevhodná pro další -zpracovávání na granulované aktivní -uhlí. Tento závěr je zcela odlišný od výsledků získaných při zpracovávání položivičného uhlí, přičemž při těchto postupech může- být sepaátní koksování zcela vypuštěno, aniž to má nějaké nepříznivé následky na kvalitu produktu, což je výsledkem zcela neočekávatelného kombinačníhopůsobení jednotlivých kroků.
Granule, které byly podrobeny separátnímu koksování, byly potom - zbavovány těkavých látek a dále byly aktivovány, přičemž tyto postupy byly provedeny stejným způsobem, jako je- to popsáno v příkladu - 1. Po provedení aktivování byl získán tvrdý produkt, granulované aktivní uhlí, s celkovým výtěžkem 33 % hmotnostních, vztaženo na suché uhlí. Sypná hustota těchto granulí činila -0,48 g/cm3, povrchová plocha- byla 1003 m2/g, jodové číslo činilo 1050, obsah popelovin byl 7 % hmotnostních a brazní číslo se pohybovalo v rozmezí od 70 do 80.
Výše uvedeným postupem byly získány granule s dobrou adsorpční schopností, které obsahovaly málo popelovin a ve všech hlediscích byl tento- produkt srovnatelný -s uhlíkem s výhodou používaným při zpracovávání odpadních vod a při jiných aplikacích. V tomto bodě je zvláště důležité poznamenat, že tvrdé granulované aktivní uhlí není možno připravit ze živičného uhlí, aniž Jsou granule uhlí podrobeny separátnímu postupu koksování, které je popsáno - výše, i když se granule daného uhlí mísí s koncentrovanou anorganickou kyselinou. Z tohoto hlediska se získaný výsledek zcela odlišuje od postupu s položivlčným uhlím, při kterém umožňuje· míšení granulí uhlí s anorganickou kyselinou -eliminovat separátní -koksování, přičemž výsledný produkt má přijatelné vlastnosti.
Dalším- důležitým a pozoruhodným znakem vynálezu j-e to, že toto míšení s kyselinou, konkrétně míšení živičného uhlí s koncentrovanou kyselinou fosforečnou, nezpůsobilo podstatnou změnu ve výtěžku (z 34 % na 33 %). Tento výsledek je velmi rozdílný od - postupů, při nichž se používá položivičného· uhlí, .například cd postupu podle příkladu 3, při kterém míšení .s kyselinou konkrétně -s kyselinou fosforečnou, vedlo k podstatně zlepšeným výtěžkům, z 20 % až 22 % dosažených postupem podle příkladu 1 na 30 % až 35 °/o podle postupu v příkladu 5, přičemž tento výsledek se již těsně blíží výtěžkům v rozmezí od 34 do- 33 % podle -posledních dvcu příkladů. Tyto získané výsledky jsou zcela unikátní a neoče-kávatelné při zpracovávání položivičného uhlí.
Následující postup představuje snahu o aplikování techniky - míšení s kyselinou za pomoci koncentrované anorganické kyseliny, podle tohoto vynálezu, na lignit, který leží svou kvalitou níže než položivičné uhlí. (21).
Příklad 7
Příprava granulovaného aktivního uhlí míšením lignitového uhlí s kyselinou fosforečnou bez přidávání -dehtu
Jako výchozího materiálu bylo v tomto příkladu použito, vsázky lignitového uhlí, které mělo následující složení (všechna procenta. jsou hmotnostní):
Složková analýza
|
Daný materiál |
Sušený . materiál |
% vlhkosti |
30,30 |
—. |
% popelovin |
9,92 |
14,23 |
% těkavých látek |
50,00 |
71,71 |
% vázaného uhlíku |
9,80 |
14,05 |
|
Elementární analýza |
|
|
Daný materiál |
Sušený materiál |
% vlhkosti |
30,30 |
— |
% uhlíku |
41,50 |
59,5 |
% vodíku |
3,15 |
4,5 |
% dusíku |
3,50 |
5,0 |
% síry |
0,73 |
1,4 |
% popelovin |
9,92 |
14,23 |
Tyto analýzy jsou typické pro druhy lignitových uhlí, přičemž tyto druhy uhlí mají vysoký obsah popelovin ve srovnání s ostatními druhy uhlí. Tento daný materiál byl částečně sušen na obsah vlhkosti asi 15 % hmotnostních, potom byl rozemílán na granule o velikosti 8 X 30 mesh a pak míšen s koncentrovanou kyselinou fosforečnou (o koncentraci 75 % 'hmotnostních) v poměru 95 výše uvedených granulí na 5 g koncentrované kyseliny fosforečné. Tato směs byla řfldně rozemleta na částice takové velikosti, že 65 % hmot, tohoto práškového materiálu prošlo sítem o velikosti 325 mesh. Tento prášek byl stlačován na válečkovité pelety o průměru 1,27 cm a výšce 1,27 cm, přičemž bylo použito tlaku pohýbujícího se v rozmezí od 281,2 MPa do 562,4 MPa, sypná hmotnost takto vytvořených pelet se pohybovala v .rozmezí od 1,1 do 1,2 g/om3. Tyto pelety byly potom znovu granulovány na granule o velikosti 6 X 20 mesh, . přičemž sypná hustota těchto granulí se pohybovala v rozmezí od 0,58 do 0,62 g/cm3. Takto získané granule byly Zbaveny těkavých látek a aktivovány stejným způsobem, jako je uvedeno v příkladech 2 až 4.
Výsledné granule získané výše uvedeným postupem vykazovaly velmi nízkou sypnou hustotu, pohybující se v rozmezí od 0,25 do 0,30 g/cm.3, Jodové číslo bylo 1050, obsah popelovin byl 16'% hmotnostních. Taikto připravené granule neprojevovaly žádnou soudržnost a byly snadno obrusitelné. Pokusy byly opakovány za účelem optimalizování těchto vlastností, přičemž bylo pozorováno jisté zlepšení, ovšem nebylo dosaženo výhodné požadované sypné hustoty 0,48 g/cm3 nebo hodnoty vyšší, dále abrazního čísla o hodnotě 70 nebo vyšší apod. Z výše uvedeného plyne, že granulovaný produkt, který by .měl požadované vlastnosti, který by byl dostatečně tvrdý a .který by se hodil pro použití při různých pochodech prováděných v kapalné fázi, jako je například při zpracovávání odpadních vod, není možno připravit za výše uvedených . podmínek z lignitového uhlí.
Z tohoto výše uvedeného příkladu a rovněž tak 1 z předchozích příkladů provedení je zřejmé, že:
A. Loužení . živičného uhlí za pomoci koncentrované anorganické kyseliny nepřináší zvláštní efekt při zpracovávání tohoto ·druhu uhlí na tvrdé granulované aktivní uhlí a nemá zvláštní účinek na celkový výtěžek postupu, přičemž provedení míšení .koncentrované anorganické kyseliny s tímto druhem uhlí neeliminuje nutnost provedení separátního stupně . koksování . daného materiálu.
B. Míšení lignitového uhlí s koncentrovanou anorganickou ' kyselinou nemá vliv na výsledné .vlastnosti granulovaného aktivního uhlí, alespoň ne v takové míře, . aby tyto vlastnosti byly přijatelné, přičemž tento produkt je příliš lehký a příliš měkký.
C. Naopak bylo zcela neočekávatelně zjištěno, při demonstrování výhodného provedení podle vynálezu, že tvrdý granulovaný produkt, vhodný pro zpracovávání. . odpadních vod a pro jiné aplikace, může být připraven z položivičného uhlí, přičemž toto upravené uhlí .se podrobí míšení s koncentrovanou anorganickou kyselinou (neboť velmi tvrdé granulované aktivní uhlí není možno připravit z neupravovaného uhlí), a právě toto zpracování se projevuje v kvalitě výsledného produktu zcela neočekávatelným způsobem, v čemž se projevuje . progresivita uvedeného postupu, a rovněž tak i v celkovém výtěžku granulovaného aktivního uhlí z položivičného uhlí, přičemž tento výtěžek je téměř srovnatelný s výtěžkem získaným při zpracovávání živičného. uhlí, což plyne srovnáním postupů podle příkladu 3 s příklady 4 a 5.
D. Dalším· zce-la neočékávatelným výsledkem při zpracovávání položivičného uhlí míšením s koncentrovanou anorganickou kyselinou je to, že separátní koksování, považované do současné doby · za nutné při zpracovávání upraveného i neupraveného živičného uhlí a neupraveného položivičného uhlí, může být zcela eliminováno při přípravě tvrdého, hutného a granulovaného aktivního uhlí s dobrou adsorpční schopností z upraveného položivičného uhlí.
provedení postupu podle následujícího příkladu je podobné s postupem· podle příkladu 3, ovšem je zde zdůrazněna důležitost sledovaní obsahu vlhkosti uhlí a./nebo granulí vytvořených z tohoto uhlí a/nebo zpracovaných granulí a/nebo prášku vytvořeného z těchto zpracovaných granulí.
Příklad..8
Příprava granulovaného aktivního uhlí za použití míšení položivičného uhlí s kyselinou fosforečnou, bez přidávání dehtu. Důležitost sledování obsahu vlhkosti
Vzhledem k tomu, že obsažená vlhkost (včetně použité kyseliny) prášku, jenž · je připraven ze zpracovaných granulí, je v postupu podle vynálezu použita jako přechodné pojivo na tvoření pelet, je v _ dalším . textu· uvedeno· několik variací postupu podle příkladu 3, které · určují výhodná rozmezí obsažené vlhkosti v uhlí a v prášku.
Podle tohoto postupu byla vsázka položivičného· uhlí z Wyomingu, které je . definováno v příkladu 1, intenzívně sušena, potom rozemílána a · prosévána, přičemž byly získány granule o velikosti 8 X 30 mesh, které byly míšeny s koncentrovanou kyselinou fosforečnou (o koncentraci 75 % hmotnostních) v poměru 95 g uhlí na 5 g uvedené kyseliny. Získaná směs byla rozemleta na velmi jemný prášek o velikosti částeček takové, že více než 65 % hmotnostních, s výhodou 75 až 85 ·% hmotnostních, prošlo sítem o velikosti 325 mesh. Potom byl takto získaný prášek stlačován na pelety stejným způsobem, jako tomu bylo v postupu podle příkladu 3. V tom-to případě, kdy bylo uvedené uhlí suŠeno intenzívním způsobem· před samotným zpracováváním (obsah vlhkosti, což zahrnuje 1 použitou kyselinu, těchto zpracovávaných granulí se pohyboval pod 10 % hmotnostních, to jest asi 6 % hmotnostních, přesně 5,95 % hmotnostních, nebo · 7 % hmotnostních, přesně 6,90% hmotnostních), nemohl -být prášek stlačován na formu pelet, které by byly vhodné pro další zpracovávání. Tyto· pelety se snadno rozpadly na prášek i přesto, že byla věnována velká pečlivost této regranulaci, a získaný pouze malý obsah granulí měl pouze malou soudržnost, takže tyto granule nemohly být dále zpracovávány.
Druhá vsázíka uvedeného·, položivičného uhlí z Wyomingu, jehož analýza j‘e uvedena v příkladu 1, byla rozemílána a prosévána na granule o velikosti 8 X 30 mesh a potom bylo přidáno vhodné množství vody tak, aby se obsah vlhkosti pohyboval v rozmezí od 30 do 35 % hmotnostních. Potom byla k této směsi přidána koncentrovaná kyselina fosforečná o koncentraci 75·% hmotnostních, v poměru 95 g uhlí na 5 g uvedené kyseliny. Takto získaná směs byla potom rozemílána na prášek a peletizována stejným způsobem, jako je uvedeno v příkladu 3, přičemž byly získány pelety o sypné hustotě
1,2 g/cm3. Potom byla prováděna regranulace za účelem získání granulí o velikosti 6/20 mesh a peletizace, ovšem získané pelety se rozpadly na prášek stejně jako granule získané v malém množství. I takto získané granule měly pouze malou soudržnost a nemohly být dále zpracovávány.
Z tohoto příkladu provedení a z ostatních provedení podle vynálezu je zřejmé, že obsah vlhkosti v uhlí je velmi důležitý a nesmí být vyšší než 30 % hmotnostních, s výhodou nesmí být nižší než 5 % hmotnostních, a nejvýhodněji se musí · pohybovat v rozmezí od 10 % hmotnostních asi do 25 % hmotnostních. Jelikož, jak bylo uvedeno, není možno úspěšně .zpracovávat v dalším postupu prášek získaný z granulí, výše uvedeným postupem získaný, u něhož obsah vlhkosti je nižší než 10 % hmotnostních, a vyšší než asi 30% hmotnostních (což zahrnuje i použitou kyselinu), jeví se· jako operativní rozmezí obsahu vlhkosti · pro· tento materiál pohybující se nad 10 % hmotnostními a pod 30 % hmotnostními, přičemž je možno uvést, že rozmezí obsahu vlhkosti od 15 % hmotnostních asi do 25 % hmotnostních je používáno s výhodou. Toto limitní rozmezí obsahu vlhkosti má samozřejmě vliv na použité limitní rozmezí obsahu přítomné anorganické kyseliny, přičemž této koncentrované kyseliny se v uvedeném postupu používá minimálně 1 % hmotnostní a maximálně 10 % hmotnostních, s výhodou se používá této kyseliny v množství 5 % hmotnostních, přičemž · koncentrace této anorganické kyseliny je přinejmenším 50 % hmotnostních, s výhodou se· používá kyseliny ·' o koncentraci přinejmenším 75 % hmotnostních.
Nej výhodnější metodou, jak sledovat obsah vlhkosti pří provádění postupu podle vynálezu, je vycházet z výchozího materiálu, který již obsahuje vlhkost v požadovaném rozmezí, což znamená, že obsah vlhkosti je ve výchozím uhlí maximálně 30 % hmotnoistních, s výhodou minimálně asi 5 % hmotnostních a nejvýhodněji v rozmezí od 10 asi do 25 % hmotnostních, jako je obsah vlhkosti ve výše uvedeném uhlí z Wy-omingu, což Znamená asi 17 % hmotnostních. Je samozřejmé, že jestliže je výchozí položivičné uhlí příliš vlhké nebo naopak příliš suché, potom se vlhkost upraví sušením nebo zvlhčováním, jak je to znázorněno na pravé stráně blokového schéma na připojeném obrázku.
Dále je třeba poznamenat, že při tomto nejvýhodnějším provedení postupu podle vynálezu se množství přidávané koncentrované anorganické kyseliny pohybuje v rozmezí výše uvedených limitních hranic, což znamená minimálně 1 % hmotnostní a maximálně asi 10 % hmotnostních, přičemž s výhodou je to asi 5 % hmotnostních, přičemž tímto přidávaným množstvím kyseliny je možno rovněž kontrolovat obsah vlhkosti (která zahrnuje i použitou kyselinu) v granulovaném aktivním uhlí tak, aby se obsah vlhkosti pohyboval ve výše uvedeném požadovaném rozmezí, což znamená minimálně asi 10 % hmotnostních a maximálně asi 30 % hmotnostních, s výhodou je to asi 15 až 25 % hmotnostních, přičemž jestliže se použije výše uvedeného druhu položivičiného uhlí z Wyomingu o obsahu vlhkosti asi 17 % hmotnostních, potom dále jestliže přídavek této kyseliny činí asi 5 % hmotnostních, je konečný obsah vlhkosti asi 21 % hmotnostních. Je smozřejmé, že obsah vlhkosti v prášku bude stejný nebo v podstatě stejný jako u uvedených granulí, jestliže se použije tohoto nejvýhodnějšího postupu podle vynálezu, což znamená, že je možno eliminovat jakékoliv zvlhčování nebo sušení, přičemž tento postup usnadňuje operování s materiálem při optimalizování podmínek při kyselinovém míšení.
Jestliže je to nezbytné, upravuje se obsah vlhkosti stejným způsobem, jako je to znázorněno na levé straně diagramu na přiloženém obrázku, to znamená po granulování a přeid zpracováváním s kyselinou. Ovšem z hlediska vhodného průběhu granulování výchozího materiálu se sleduje Obsah vlhkosti materiálu již v prvé fázi, nelboť toto kontrolování obsahu vlhkosti minimalizuje tvorbu prášku, jestliže je výchozí uhlí příliš suché, a slepování částeček uhlí, jestliže je uihlí příliš mokré.
Podobným způsobem je možno sledovat obsah vlhkosti (což zahrnuje i použitou kyselinu) v granulích po zpracovávání kyselinou a před vytvářením prášku, přičemž může být opět upravována vlhkost sušením nebo zvlhčováním materiálu tak, aby bylo dosaženo výše uvedeného požadovaného rozmezí vlhkosti, jako je to znázorněno na pravé straně diagramu na přiloženém obrázku. Z hlediska toho, že provádění kontroly vlhkosti v této fázi není výhodné, je vhodné, aby obsah vlhkosti byl ve výchozím materiálu dost nízký, aby bylo dosaženo výhodného průběhu peletizování částeček, což minimalizuje tvorbu jemného prášku. V této fázi v případě, že je obsah vlhkosti příliš vysoký, dochází к tomu, že kyselina se stává zředěnější během provádění míšení materiálu s kyselinou, což vyžaduje větší množství kyseliny, aby bylo dosaženo vhodného průběhu tohoto kyselinového míšení, a dále dochází ke slepování částeček výcho28 zího materiálu a s tímto výchozím materiálem se v dalších fázích postupu obtížně manipuluje.
Další alternativou je sledování obsahu vlhlkosti v částečkách (což zahrnuje i použitou kyselinu), což představuje kontrolování obsahu vlhkosti částeček před peletlzováním, jak je to znázorněno na levé straně připojeného obrázku. Sledování obsahu vlhkosti v této fázi je nevýhodné a proto je vhodné, jestliže obsah vlhkosti je dost nízký za účelem dosažení vhodného průběhu peletizování, i když nastane problém s tvorbou jemného prášku během počátečního granulování a tvorby prášku. V případě, kdy je obsah vlhkosti příliš vysoký, nastanou stejné Obtíže, jako tomu bylo v případě sledování obsahu vlhkosti mezi kyselinovým míšením a tvorbou prášku, s následným problémem spojeným se slepováním částeček během provádění tvorby prášku.
Nakonec je tedy možno uvést, že do podstaty vynálezu náleží i sledování obsahu vlhkosti v jedné nebo více uvedených fázích postupu tak, aby obsah vlhkosti (což zahrnuje i použitou kyselinu) částeček spadal do výše uvedeného limitního rozmezí, což znamená, minimálně asi 10 % hmotnostních a maximálně asi 30 % hmotnostních, s výhodou je tento obsah vlhkosti v rozmezí asi od 15 % hmotnostních asi do 25 % hmotnostních, přičemž toto opatření zajišťují výhodný průběh peletizování a dalšího zpracovávání.
Následující příklad je podobný postupu podle příkladu 3, ovšem zde je zdůrazněna nutnost a důležitost jemného rozemílání zpracovaných granulí před peletizováním..
Příkladů
Příprava granulovaného aktivního uhlí s použitím jemného mletí výchozího položivlčného uhlí a míšení s kyselinou fosforečnou, •bez přidávání dehtu
V tomto příkladu bylo postupováno stejným způsobem jako v příkladu 3 až do provedení míšení s kyselinou, včetně tohoto kroku. Potom byla získána směs, která byla rozděleina do dvou ekvivalentních podílů.
•První podíl byl rozemílán na velmi jemný prášek o takové velikosti částeček, že asi 60 až 65 % hmotnostních částeček prošlo sítem o velikosti 325 mesh. Získaný prášek byl potom žhutňován do formy pelet válečkovitého tvaru o průměru asi 1,27 cm a výšce asi 1,27 c,m, za použití tlaku v rozmezí od 281,2 MPa asi do 562,4 MPa, přičemž sypná hustota těchto pelet se pohybovala v rozmezí od 1,1 do 1,2 g/cm3. Tyto pelety byly potom granulovány na granule o velikosti 6 X 20 imesh a sypná hustota těchto granulí se pohybovala v rozmezí od 0,64 do 0,66 g/cm3. Takto získané granule byly zbaveny těkavých látek stejným způsobem, jako to212766 mu bylo v postupu podle příkladu 3, a sypná hustota těchto granulí se pohybovala v rozmezí od 0,57 do 0,59 g/cm3. Takto získané granule byly potom aktivovány stejným1 způsobem, jako tomu bylo v příkladu 3, a tyto aktivované granule měly sypnou hustotu v rozmezí od 0,44 do 0,47 g/cm·3, jodové číslo se pohybovalo v rozmezí od 1000 . do 1100, povrchová plocha byla od 900 do 1050 m2/g, obsah popelovin se pohyboval v rozmezí od 10 do 12 % hmotnostních a abrazní číslo bylo v rozmezí od 55 do 65. Tímto postupem byly získány podstatně měkčí granule a z tohoto důvodu nebyl tento materiál vhodný pro zpracovávání odpadních vod z důvodu velkých materiálových ztrát při jeho použití a při regeneraci.
Druhý podíl byl rozemlet na velmi jemný prášek o takové velikosti částeček, že 75 až 85 % hmotnostních těchto částeček prošlo sítem o velikosti 325 mesh. Získaný prášek byl zhutněn na pelety stejným způsobem, jako to bylo uvedeno shora, přičemž sypná hustota těchto pelet se pohybovala v rozmezí od 1,1 do· 1,2 g/cm3, a tyto pelety byly potom granulovány na granule o sypné hustotě v rozmezí od 0,65 do 0,68 g/cm3. Tyto granule byly potom aktivovány stejným způsobem, jako· bylo popsáno výše, přičemž sypná hustota těchto aktivovaných granulí se pohybovala v rozmezí od 0,48 do 0,50 g/ /cm5, jodové číslo takto vytvořených granulí se pohybovalo v rozmezí od 1000 do 1100, povrchová plocha činila 900 až 1050 m2/g, Obsah popelovin se pohyboval v rozmezí od 10· do 12 % hmotnostních a abrazní číslo bylo 80.
J-elikož byl podíl 1 a podíl 2 výše uvedených granulí podroben jinak stejným podmínkám, předpokládá se, že jemnost mletí zpracovaných granulí položivičného uhlí (75 až 85 % — 325 mesh) se projevuje v kompaktnosti granulí a tím i ve tvrdosti výsledného produktu. Oproti tomu bylo tvrdého graulovaného produktu v příkladech 5 a 6 dosaženo mletím živičného uhlí na velikost částeček 65 % až 325 mesh.
Z tohoto· důvodu je zřejmé, že jemnost mletí před Zhutňováním, požadovaná pro položivlčné uhlí ve srovnání se živičným uhlím, je zcela neočekávatelným požadavkem, který nemohl být odvozen od dosavadního stavu techniky, a proto tento znak tvoří výhodné provedení postupu podle vynálezu. Z uvedeného je zřejmé, jak je možno dosáhnout různých cílů postupu podle vynálezu. V tomto bodě je třeba poznamenat, že i když byl vynález popsán v různých výhodných provedeních, není podstata řešení těmito provedeními omezena.