[發明專利]煤質柱狀活性炭及其制備方法

在審

• 申請號: 202010528247.6
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN113800513A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 王楠;朱萍;焦金明
• 申請（專利權）人: 大同中車煤化有限公司
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;C01B32/33;C01B32/336
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 孫寶海;闞梓瑄

本發明提出一種煤質柱狀活性炭及其制備方法。煤質柱狀活性炭的制備方法包含以下步驟：破碎和磨粉，提供大同弱粘煤和山東肥煤，分別破碎、磨粉為煤粉；混合擠壓成型，將大同弱粘煤煤粉與山東肥煤煤粉置入捏合機中并加入成型粘結劑，于室溫條件下攪拌混合、擠壓成型而形成炭條；炭化，將炭條置入炭化裝置進行炭化，由室溫加熱至600℃并停留0.5h～1h，形成活性炭粗品炭料；活化，將活性炭粗品炭料置入活化爐進行活化，活化溫度為910℃～930℃并停留2h～3h，形成煤質柱狀活性炭。本發明所選用的原料來源豐富，無需對原料進行脫灰等預處理，無需加入添加劑和化學催化劑而不會對制備設備造成腐蝕和環境污染。本發明制備工藝路線簡單，成本低廉，易于大規模生產。

技術領域

本發明涉及活性炭生產技術領域，尤其涉及一種煤質柱狀活性炭及其制備方法。

背景技術

活性炭擁有穩定的化學性質，耐酸、耐堿，并具有很好的強度，能經受水浸、高溫和高壓作用，而且使用失效后可以再生重復利用，是應用廣泛的碳質吸附材料。其結構中存在的中孔孔道(2nm～50nm)不但能夠吸附一些大分子物質，還可作為連接微孔和大孔的橋梁，使顆粒物、微生物、大分子有機物及部分溶解性物質變成可超濾去除的物質。但目前我國活性炭材料，特別是煤質活性炭，中孔不夠豐富，孔容積很難達到0.5mL/g以上，中孔率一般不超過30％，僅適合對小分子物質的吸附，這一缺點直接限制了活性炭對染料、維生素等有機大分子的吸附。

近年來，有關制備中孔活性炭的中文專利所提及的制備方法存在著一定不足之處：如CN102040218A和CN101618871A是利用氯化鋅為活化劑生產中孔活性炭，但氯化鋅使用過程中具有一定的腐蝕性和揮發性，會對生產設備造成腐蝕并污染環境；而CN100519412C中的制備過程是將瀝青在5MPa左右的高壓環境下進行熱縮反應，對生產設備有著較為苛刻的要求；專利CN101717085A制備方法是在煤瀝青中加入納米陶瓷粉、氧化鎂、二氧化硅等添加劑進行氧化，使用強堿性活化劑(KOH、NaOH等)進行活化，再由清潔劑(乙醇、丙酮等)清洗，最后干燥得到中孔活性炭微球。不難看出，目前能夠制備中孔發達的活性炭的現有方法仍存在所需原料昂貴、操作過程復雜冗長、難以應用于大規模工業化生產等缺陷。

發明內容

本發明的一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種無需對原料進行脫灰等預處理、無需加入添加劑和化學催化劑、工藝簡單、成本低廉、易于實施的煤質柱狀活性炭的制備方法。

本發明的另一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種采用本發明提出的上述煤質柱狀活性炭的制備方法制成的煤質柱狀活性炭。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

根據本發明的一個方面，提供一種煤質柱狀活性炭的制備方法。其中，所述煤質柱狀活性炭的制備方法包含以下步驟：

破碎和磨粉，提供大同弱粘煤和山東肥煤，分別破碎、磨粉為煤粉；

混合擠壓成型，將大同弱粘煤煤粉與山東肥煤煤粉按3.5:1～4.5:1的質量比混合并加入成型粘結劑，將混合后的物料于室溫條件下攪拌混合、擠壓成型而形成炭條；

炭化，將所述炭條置入炭化裝置進行炭化，由室溫加熱至600℃并停留0.5h～1h，形成活性炭粗品炭料；以及

活化，將所述活性炭粗品炭料置入活化爐進行活化，活化溫度為910℃～930℃并停留2h～3h，形成煤質柱狀活性炭。

根據本發明的其中一個實施方式，所述大同弱粘煤的灰分小于或等于3％。和/或，所述山東肥煤的灰分小于2％。

根據本發明的其中一個實施方式，所述山東肥煤的揮發分為35％～45％。

根據本發明的其中一個實施方式，所述大同弱粘煤煤粉的細度為200目通過率80％。和/或，所述山東肥煤煤粉的細度為200目通過率80％。