[發明專利]一種炭活化一體化煤質成型活性炭的生產方法

在審

• 申請號: 202110365009.2
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112938972A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 周大可;王吉祥;曹秀云;杜文禮;周婉君
• 申請（專利權）人: 淮北市大華環保科技有限公司
• 主分類號: C01B32/33
• 分類號: C01B32/33;C01B32/336
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 周淑淑

一種炭活化一體化煤質成型活性炭的生產方法，將活化性能高的主煤與交聯性能高的輔煤混合后磨粉至煤粉，在煤粉中加入助劑、水進行捏合成型得到型煤，型煤干至水份低于3％時投入炭活化一體爐進行炭活化，設置進料溫度為100?150℃，投爐后通過控制氧氣含量使型煤升溫速率為12?15℃/min，溫度升至800℃時，開始通入水蒸汽活化，蒸汽壓力≥3.0Mpa，活化反應開始，并調節氧氣含量、水蒸汽量使活化溫度維持在850℃?1000℃，此溫度下持續通入水蒸汽，活化反應繼續進行，炭活化時間1?6h出爐即得成品。本發明不使用煤焦油或瀝青，無粘結劑成型，簡化生產步驟，降低生產成本與環境污染，且生產出的活性炭產品強度高。

技術領域

本發明涉及一種活性炭的生產方法，具體是一種炭活化一體化煤質成型活性炭的生產方法，屬于活性炭生產技術領域。

背景技術

傳統煤質成形活性炭生產工藝主要包括以下步驟：

①磨粉：將原料煤磨粉至200目通過率≥90％的煤粉；

②捏合成型：向煤粉中加入煤粉重量15-38％的加熱的煤焦油或瀝青，經過捏合成型，成型后煤焦油或瀝青自然風干冷卻固化，型煤具備初強度，包含煤粉中的揮發份，成型后的型煤揮發份達到約20％-50％；

③炭化：將成型后的型煤進行炭化，炭化在控制氧含量的高溫環境下進行，炭化溫度約450-550℃，型煤在升溫過程中，其中的原料煤及作為粘結劑的煤焦油或瀝青開始分解融合并大量揮發，炭化后煤焦油或瀝青揮發后的剩余部分不足原重量的10％，煤焦油或瀝青在型煤中剩余的物質形成骨架以保持成型活性炭的強度。炭化完成后型煤變為炭化料具備強度，經冷卻出爐備用；

④活化：活化反應是在850℃的高溫下碳和水蒸汽的化學反應，即C和H₂O在高溫下生成CO和H₂，CO和H₂是用來補充活化反應所需熱量的可燃氣，活化爐依靠炭化料的揮發份和自身碳的燃燒可實現自供熱，通過調節活化爐的溫度、水蒸氣、活化時間等參數可生產出不同技術指標的活性炭。

為了成品具備強度和增加原料煤的流動性使之能夠成型，傳統工藝在成型時添加了煤焦油或瀝青作為粘結劑，但是在炭化過程中大部分煤焦油或瀝青揮發后被燃燒掉，只有小部分形成碳骨架保留具備維持強度的功能，再者傳統工藝需要單獨炭化的步驟使焦油或瀝青揮發，如直接投爐進行炭化活化一體化，則炭在爐內粘連結塊，導致設備不能運行。而煤焦油或瀝青的價格高，導致生產成本較高；同時加入煤焦油或瀝青作為粘結劑有著嚴重的污染問題；

目前也有一部分現有技術是向煤炭或其他含碳材料中加入膨潤土、活性白土、硅藻土等無機粘結劑代替煤焦油或瀝青使用，存在的問題是其與煤或含碳材料交聯性差，添加比例高，造成原料含碳量下降，在炭化活化遇到高溫后這些無機粘結劑主要成分沒有變化，而煤或碳材料炭化活化后，經揮發和生產消耗后所占比例下降，造成生產出的產品碳含量低，指標低；而加入酚醛樹脂等有機粘結劑代替煤焦油或瀝青使用，經炭化活化也可形成具備強度的碳骨架，但其所能構成的碳骨架物質含量低，且售價高昂，使用成本高，在普遍實際生產中很少被采用。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種炭活化一體化煤質成型活性炭的生產方法，不使用煤焦油或瀝青，無粘結劑成型，簡化生產步驟，降低生產成本與環境污染，且生產出的活性炭產品指標高、強度高。

為解決上述技術問題，本發明提供一種炭活化一體化煤質成型活性炭的生產方法，包括以下步驟：

①配煤磨粉：將活化性能高的主煤與交聯性能高的輔煤混合后磨粉至200目通過率≥90％的煤粉，混合后煤粉的干燥無灰基揮發份V_daf為20-30％，粘結指數G為40-60；主煤占混合后煤粉質量份的35-75％，則輔煤占混合后煤粉質量的25-65％；