專利名稱：：木質(zhì)褐煤制備活性炭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種利用木質(zhì)褐煤制取活性炭的方法。活性炭問世百余年來，已由單純的木材制取，發(fā)展到廣泛利用工農(nóng)業(yè)廢料和各種煤炭制備。以木制材料制得的活性炭，雖然性能良好，但木材揮發(fā)物含量高，其產(chǎn)率很低，大量生產(chǎn)時勢必造成伐木毀林得不償失。當(dāng)前世界上以煤為原料生產(chǎn)的活性炭已達(dá)到其總產(chǎn)量的三分之二以上，近年來我國以硬煤制取活性炭的技術(shù)發(fā)展也較迅速。以煙煤、無煙煤制取活性炭時雖具有含碳量高揮發(fā)分低孔隙度大的優(yōu)點，但制得的活性炭灰分較高(一般都在30%以上)，影響了活性炭的吸附性能。下表是我國太西煤制得的活性炭太西煤活性炭質(zhì)量指標(biāo)表1</tables>從表1看出，以我國優(yōu)質(zhì)太西煤制得的活性炭，其灰分普遍高于13%，造成其吸附性能不夠理想，只能作為水處理等低檔次活性炭。因此，尋找生產(chǎn)活性炭較為合適的原料及其制備工藝，已成為活性炭生產(chǎn)和研究面臨的重要課題。經(jīng)檢索國內(nèi)外專利資料，目前尚未發(fā)現(xiàn)利用木質(zhì)褐煤制取活性炭的先例。本發(fā)明的目的在于尋找一種原料豐富價格低廉的原料，并以合理的工藝制取價格低廉性能優(yōu)異用途廣泛的新一代煤基活性炭。本發(fā)明是以我國儲量豐富的木質(zhì)褐煤按如下工藝流程實現(xiàn)的按此工藝可制得三種類型活性炭，即定型活性炭;非定型活性炭;優(yōu)質(zhì)活性炭。木質(zhì)褐煤在我國儲量極為豐富，其性能介于木質(zhì)材料和煤之間，既具有木質(zhì)材料較發(fā)育的大中孔，又象各種煤類一般具有較多的過渡孔和微孔，特別是其灰分低反應(yīng)活性好，很適于制取煤基活性炭，其煤質(zhì)指標(biāo)如表2木質(zhì)褐煤煤質(zhì)指標(biāo)表21、選料選料是制取一切煤基活性炭的基礎(chǔ)，應(yīng)參照表2選擇腐化程度低，塊度適中的木質(zhì)褐煤為原料。2、預(yù)處理主要是除去木質(zhì)褐煤中的部分揮發(fā)分及水分，并剔除其中的混雜物。3、粉碎通常選擇鄂式粉碎機和球磨機聯(lián)用，使塊煤粉碎到一定程度。4、篩分一般使用振動篩或概率篩將煤粉篩分。5、成型將所需粒度的木質(zhì)褐煤與粘結(jié)劑混捏，制成定形狀的煤膏。6、炭化將成型的煤膏或粉碎篩分過的煤粉，或再處理后的煤粉入炭化爐，按特定溫度和時間進行炭化。7、活化將炭化料入活化爐，在活化介質(zhì)中按一定溫度時間進行活化。8、檢驗按國家活性炭標(biāo)準(zhǔn)GB7701，1-14-87及粉狀炭檢測標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗。9、成品檢驗合格后即可包裝出售。經(jīng)過反復(fù)研究試驗，在制取木質(zhì)褐煤活性炭時，必須特別重視以下幾個問題1、據(jù)植物解剖分析及宏觀鑒定，木質(zhì)褐煤主要有針葉材類和闊葉材類樹種，其成炭性能差異較大，試驗表明以闊葉材類木質(zhì)褐煤制得的活性炭性能較優(yōu)，以山毛櫸類制得的活性炭性能尤佳。2、粘結(jié)劑的種類和用量是決定定型活性炭成本和質(zhì)量的重要因素，一些廉價的煤焦油、瀝青、紙漿廢液、啤酒廢液，經(jīng)適當(dāng)改性處理，如添加少許陰離子型表面活性劑，均可作為制取定型活性炭的粘結(jié)劑，制備性能較優(yōu)的定型活性炭，從而變廢為寶，降低活性炭生產(chǎn)成本。3、木質(zhì)褐煤經(jīng)粉碎篩分后的粒度大小及粒度配比，直接影響定型活性炭的強度和吸附性能、粘結(jié)劑用量以及工人的勞動強度等。煤粉粒度過細(xì)使原料煤灰分增高，活性炭吸附性能下降，工人勞動強度也增大。煤粉粒度過粗，由于原煤本身的非勻質(zhì)性，導(dǎo)致了活性炭質(zhì)量的不均勻，經(jīng)多種不同粒度配比試驗發(fā)現(xiàn)，在定性活性炭生產(chǎn)工藝中，選擇合適的粒度配比，對改善木質(zhì)褐煤活性炭性能有著重要作用。實施例1①選取塊度好腐化程度低的木質(zhì)褐煤為原料。②去除雜物進行干燥，使其水分在5-17%;揮發(fā)分在8-20%。③粉碎篩分在100目以下。④粉煤、粘結(jié)劑、水按40-70(g)∶30-60(g)∶8-10(ml)混合，并在50-80℃的溫度下混捏攪拌均勻。⑤在100-200kg/cm2壓力下壓制成型。⑥再次干燥，使其水分在5-20%，揮發(fā)分在8-25%。⑦將型料入炭化爐，以4-20℃/分升溫，在350-600℃溫度下炭化30-300分鐘，使炭化料的揮發(fā)分控制在7-15%。⑧然后在650-950℃溫度下進行物理活化，水蒸汽進量為3-10ml/g，升溫速度為5-20℃/分，活化時間2-72小時。⑨參照煤基顆?；钚蕴繃覙?biāo)準(zhǔn)GB7702.1～7702.14-87檢驗，合格后即為木質(zhì)褐煤活性炭成品。實施例2根據(jù)不同需要，木質(zhì)褐煤活性炭，除制成特定形狀外，也可制成非定型。其工藝流程為選料、預(yù)處理、粉碎、篩分、炭化、活化、檢驗，諸流程的工藝參數(shù)均與實施例1相同，所不同之處在于經(jīng)粉碎、篩分后的粉煤不經(jīng)成型工序，而直接炭化、活化以制得非定型木質(zhì)褐煤活性炭。實施例3根據(jù)特殊需要，木質(zhì)褐煤活性炭，還可制成為一種特種優(yōu)質(zhì)活性炭，其工藝流程為選料、預(yù)處理、粉碎、篩分、炭化、活化、檢驗，諸工序參數(shù)均與實施例1相同，不同之處在于經(jīng)粉碎、篩分后的粉煤，需經(jīng)再處理工序后進行炭化、活化以制取特殊用途的優(yōu)質(zhì)活性炭。其再處理過程可分別采用以下三種方式①將粉碎篩分后的粉煤經(jīng)酸洗處理后再炭化、活化。酸濃度為10%，粉煤與酸以1-3(g)∶10-25(ml)混合后，在60-100℃的溫度下攪拌4小時。②將粉碎、篩分后的粉煤在一種酸及其鹽的溶液中浸泡后再炭化、活化、浸泡液中酸與鹽的配比為20-55(ml)∶50-70(g)，粉煤與浸泡液比為1-3(g)∶6-14(ml)，在60-90℃溫度下攪拌4小時。③將粉碎、篩分后的粉煤，在一種有機溶劑與無機鹽的溶液中抽提后再炭化活化，抽提液中有機溶劑與無機鹽之比為25-55(ml)∶30-65(g)，粉煤與抽提液為1-4(g)∶7-23(ml)，在30-70℃溫度下進行抽提。用以上三種實施例制得的三種不同類型的木質(zhì)褐煤活性炭，其質(zhì)量指標(biāo)如表3。木質(zhì)褐煤活性炭質(zhì)量指標(biāo)表3由表3看出，利用本發(fā)明以木質(zhì)褐煤制取煤基活性炭，性能優(yōu)良、用途廣泛，概括起來主要有以下幾方面1、孔隙率高、水容量大、吸附力強，可代替目前市售的各種活性炭應(yīng)用于環(huán)境保護中。2、亞甲蘭吸附值高、脫色力強，可作為食品加工、醫(yī)藥生產(chǎn)中的脫色劑和凈化劑。3、苯酚吸附值高，能替代大量進口的除酚炭以節(jié)省外匯。4、由于灰分低吸附性能好，稍加改進可作為高質(zhì)量的黃金吸附炭。5、經(jīng)適當(dāng)處理，還可將這種活性炭制成化工生產(chǎn)中用的溶劑回收，觸媒載體等特種用途活性炭。木質(zhì)褐煤在我國儲量比較豐富，僅云南晚第三紀(jì)煤盆地中賦存量即達(dá)數(shù)十億噸。過去常被遺棄不用，經(jīng)我們多年來的研究與開發(fā)，用這種木質(zhì)褐煤生產(chǎn)活性炭，不僅為活性炭增加了新品種，而且為這種“劣質(zhì)”資源利用找到了新用場，經(jīng)估算，如建一個年產(chǎn)500噸的木質(zhì)褐煤活性炭廠，總投資約需300萬元，按各類活性炭售價4000-12000元/噸，不到兩年即可收回全部投資，經(jīng)濟、社會效益十分明顯。權(quán)利要求1.一種煤基活性炭，特別是以木質(zhì)褐煤為原料制備的煤基活性炭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基活性炭，其特征是它的制備工藝為①選取塊度好腐化程度低的木質(zhì)褐煤為原料。②去除雜物進行干燥，使其水分在5-17%;揮發(fā)分在8-20%。③粉碎、篩分至100目以下。④粉煤、粘結(jié)劑、水按40-70(g)∶30-60(g)∶8-10(ml)混合，并在50-80℃溫度下混捏攪拌均勻。⑤在120-280kg/cm2壓力下壓制成型。⑥再次干燥使其水分在5-20%，揮發(fā)分在8-25%。⑦將成型料入炭化爐以4-20℃/分升溫，在350-600℃溫度下炭化30-300分鐘，并控制揮發(fā)分在7-15%。⑧然后在650-950℃溫度下進行活化，水蒸汽進量為3-10ml/g，升溫速度為5-20℃/分，活化時間2-72小時。⑨參照煤基顆粒活性炭國家標(biāo)準(zhǔn)GB7702.1-7702.14-87檢驗。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤基活性炭，其特征是工藝中工序④所述粘結(jié)劑可為煤焦油;腐植酸鹽;紙漿廢液;糖密度液;啤酒廢液等工業(yè)廢料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基活性炭，其特征是木質(zhì)褐煤原料尤以闊葉材木質(zhì)褐煤為優(yōu)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤基活性炭，其特征是所述工藝在其它工序相同的情況下可省去④⑤⑥工序，將粉碎、篩分后的粉煤直接入炭化爐炭化，再活化以制取非定型木質(zhì)褐煤活性炭。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤基活性炭，其特征是所述工藝在其它工藝相同的情況下④⑤工序可以再處理工序替代，其再處理可有以下3種方式(1)將粉碎、篩分后的粉煤經(jīng)酸洗處理后再炭化、活化。酸濃度為10%，粉煤與酸以1-3∶10-25混合后，在60-100℃溫度下攪拌4小時。(2)將粉碎、篩分后的粉煤在一種酸及其鹽的溶液中浸泡后再炭化、活化，浸泡液中酸與鹽的配比為20～55(ml)∶50-75(g)，粉煤與浸泡液比為1-3(g)∶6-14(ml)，在60-90℃溫度下攪拌4小時。(3)將粉碎、篩分后的粉煤，在一種有機溶劑與無機鹽的溶液中抽提后再炭化、活化，抽提液中有機溶劑與無機鹽之比為25～55(ml)∶30～65(g)，粉煤與抽提液為1-4(g)∶7-23(ml)，在30-70℃溫度下進行抽提。全文摘要本發(fā)明利用我國富存的木質(zhì)褐煤，經(jīng)科學(xué)選料配料，精確控制原料粒度及粒度配比。選用無毒害的粘結(jié)劑，以優(yōu)化的工藝條件，制成了性能良好的活性炭。經(jīng)測試表明，這種木質(zhì)褐煤活性炭有比表面積大，碘吸附值、苯酚吸附值、亞甲藍(lán)吸附值均高，載金量較高，吸苯率及四氯化碳吸附值符合國家標(biāo)準(zhǔn)。特別是這種活性炭灰分特低(＜3％)，水容量特大(＞100％)，孔隙系統(tǒng)發(fā)達(dá)，孔隙結(jié)構(gòu)合理，具有廣泛應(yīng)用前景。文檔編號C01B31/10GK1062709SQ9111057公開日1992年7月15日申請日期1991年11月16日優(yōu)先權(quán)日1991年11月16日發(fā)明者葛嶺梅,曲星武,舒新前,李天良,周安寧申請人:西安礦業(yè)學(xué)院