[發(fā)明專利]一種以伊利石、低溫熔劑和核桃殼粉為主要原料的柱狀炭粒及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010798524.5
• 申請(qǐng)日: 2020-08-11
• 公開（公告）號(hào): CN111848166B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李家科;劉欣;王艷香;郭平春;胡旭美;范學(xué)運(yùn);趙學(xué)國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/52
• 分類號(hào): C04B35/52;C04B35/622;C04B38/06;C04B35/636
• 代理公司: 廣州廣信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44261
• 代理人: 李玉峰

本發(fā)明公開了一種以伊利石、低溫熔劑和核桃殼粉為主要原料的柱狀炭粒，由基礎(chǔ)原料和輔助原料組成；所述基礎(chǔ)原料為伊利石粉料20～60wt％、低溫熔劑粉料10～40wt％、核桃殼粉20～70wt％；相對(duì)于基礎(chǔ)原料，所述輔助原料及其用量為TiO₂粉體0～10wt％、羥丙基甲基纖維素4～6wt％、油酸0.5～1.5wt％、甘油3～6wt％、水40～50wt％；所述低溫熔劑粉體的熔融溫度為600～900℃。此外，還公開了上述柱狀炭粒的制備方法。本發(fā)明以核桃殼粉為碳源，以伊利石為基料、結(jié)合低溫熔劑作為結(jié)合劑而形成配方體系，能夠在較低溫度下制備出高強(qiáng)度高孔隙率的炭粒材料，制備方法工藝流程簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及炭材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以伊利石、低溫熔劑和核桃殼粉為主要原料的柱狀炭粒及其制備方法。

背景技術(shù)

活性炭(AC)是一種性能優(yōu)異的多孔材料，通常采用富碳物質(zhì)(木質(zhì)材料、竹質(zhì)材料、果殼材料和高分子材料等)作為原料，經(jīng)過熱解(炭化)而得到的一類無定型物質(zhì)。由于具有高度發(fā)達(dá)的多孔性能、高比表面積和催化性能，而被廣泛應(yīng)用于環(huán)保行業(yè)、醫(yī)療、化工、食品等相關(guān)領(lǐng)域。

然而，富碳材料熱解得到的活性炭，由于顆粒強(qiáng)度較低，因而不能滿足使用要求，或得到的活性炭呈粉末狀，在使用過程會(huì)引起粉塵，同時(shí)也不便于回收，從而導(dǎo)致二次污染。為了克服以上不足，通常是采用碳源材料和輔助材料進(jìn)行成形，通過燒結(jié)或熱處理，從而獲得具有一定強(qiáng)度和顆粒形狀的炭粒，以滿足使用性能和便于回收的要求。

目前制備炭粒的工藝流程為，將含炭材料(如煤泥、瀝青、富含木質(zhì)素、纖維素的木質(zhì)、竹質(zhì)、植物秸稈材料等)、結(jié)合劑(如粘土、長(zhǎng)石等)和溶劑(如水、甘油等)按一定比例混合，然后經(jīng)過成形、干燥、熱解(炭化)，從而得到炭粒。由于坯料中以粘土、長(zhǎng)石等作為成形和結(jié)合劑，為了使制備炭粒具有一定機(jī)械強(qiáng)度，一般熱解(炭化)溫度需要在1000℃以上。這樣便存在著以下技術(shù)問題：第一，由于富碳材料(木質(zhì)材料、竹質(zhì)材料、果殼材料和高分子材料)一般在800℃就可以完全碳化而得到高孔隙率的炭材料，如果熱解溫度過高，會(huì)使碳材料過度熱解而導(dǎo)致炭產(chǎn)率降低；第二，由于較高的熱解溫度，同樣使得炭顆粒中的孔隙率(比表面積)減小，使炭粒的吸附性能降低；第三，較高的熱解溫度，也會(huì)增加能源消耗，增加生產(chǎn)成本。因此，如何在較低溫度下(1000℃以內(nèi))制備出能夠滿足使用強(qiáng)度要求、高孔隙率的炭粒材料，是炭粒材料研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以伊利石、低溫熔劑和核桃殼粉為主要原料的柱狀炭粒，通過配方設(shè)計(jì)，以提高炭粒的機(jī)械強(qiáng)度、氣孔率、含炭量和吸附性能。本發(fā)明的另一目的在于提供上述以伊利石、低溫熔劑和核桃殼粉為主要原料的柱狀炭粒的制備方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供的一種以伊利石、低溫熔劑和核桃殼粉為主要原料的柱狀炭粒，由基礎(chǔ)原料和輔助原料組成；所述基礎(chǔ)原料為伊利石粉料20～60wt％、低溫熔劑粉料10～40wt％、核桃殼粉20～70wt％；相對(duì)于基礎(chǔ)原料，所述輔助原料及其用量為TiO₂粉體0～10wt％、羥丙基甲基纖維素4～6wt％、油酸0.5～1.5wt％、甘油3～6wt％、水40～50wt％；所述低溫熔劑粉體的熔融溫度為600～900℃。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述低溫熔劑粉料的配料組成為鋰長(zhǎng)石23～35wt％、碳酸鋰5～15wt％、石英10～15wt％、ZnO 4～6wt％、碳酸鈉9～12wt％、硼酸20～30wt％、磷酸鈉6～12wt％。所述TiO₂粉體的粒徑為3～5μm。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述柱狀炭粒其抗折強(qiáng)度為10～26MPa、氣孔率為35～63％、孔徑分布為1.0～75μm、含碳量為15～45％、吸附性能≥90％。

本發(fā)明的另一目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：