專利名稱：：木質褐煤制備活性炭的制作方法
技術領域：
：本發明屬于一種利用木質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，發展到廣泛利用工農業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，但木材揮發物含量高，其產率很低，大量生產時勢必造成伐木毀林得不償失。當前世界上以煤為原料生產的活性炭已達到其總產量的三分之二以上，近年來我國以硬煤制取活性炭的技術發展也較迅速。以煙煤、無煙煤制取活性炭時雖具有含碳量高揮發分低孔隙度大的優點，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量指標表1</tables>從表1看出，以我國優質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，尋找生產活性炭較為合適的原料及其制備工藝，已成為活性炭生產和研究面臨的重要課題。經檢索國內外專利資料，目前尚未發現利用木質褐煤制取活性炭的先例。本發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異用途廣泛的新一代煤基活性炭。本發明是以我國儲量豐富的木質褐煤按如下工藝流程實現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;優質活性炭。木質褐煤在我國儲量極為豐富，其性能介于木質材料和煤之間，既具有木質材料較發育的大中孔，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活性好，很適于制取煤基活性炭，其煤質指標如表2木質褐煤煤質指標表21、選料選料是制取一切煤基活性炭的基礎，應參照表2選擇腐化程度低，塊度適中的木質褐煤為原料。2、預處理主要是除去木質褐煤中的部分揮發分及水分，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褐煤與粘結劑混捏，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，在活化介質中按一定溫度時間進行活化。8、檢驗按國家活性炭標準GB7701，1-14-87及粉狀炭檢測標準進行檢驗。9、成品檢驗合格后即可包裝出售。經過反復研究試驗，在制取木質褐煤活性炭時，必須特別重視以下幾個問題1、據植物解剖分析及宏觀鑒定，木質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褐煤制得的活性炭性能較優，以山毛櫸類制得的活性炭性能尤佳。2、粘結劑的種類和用量是決定定型活性炭成本和質量的重要因素，一些廉價的煤焦油、瀝青、紙漿廢液、啤酒廢液，經適當改性處理，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劑，制備性能較優的定型活性炭，從而變廢為寶，降低活性炭生產成本。3、木質褐煤經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、粘結劑用量以及工人的勞動強度等。煤粉粒度過細使原料煤灰分增高，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性，導致了活性炭質量的不均勻，經多種不同粒度配比試驗發現，在定性活性炭生產工藝中，選擇合適的粒度配比，對改善木質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褐煤為原料。②去除雜物進行干燥，使其水分在5-17%;揮發分在8-20%。③粉碎篩分在100目以下。④粉煤、粘結劑、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。⑨參照煤基顆粒活性炭國家標準GB7702.1～7702.14-87檢驗，合格后即為木質褐煤活性炭成品。實施例2根據不同需要，木質褐煤活性炭，除制成特定形狀外，也可制成非定型。其工藝流程為選料、預處理、粉碎、篩分、炭化、活化、檢驗，諸流程的工藝參數均與實施例1相同，所不同之處在于經粉碎、篩分后的粉煤不經成型工序，而直接炭化、活化以制得非定型木質褐煤活性炭。實施例3根據特殊需要，木質褐煤活性炭，還可制成為一種特種優質活性炭，其工藝流程為選料、預處理、粉碎、篩分、炭化、活化、檢驗，諸工序參數均與實施例1相同，不同之處在于經粉碎、篩分后的粉煤，需經再處理工序后進行炭化、活化以制取特殊用途的優質活性炭。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褐煤活性炭，其質量指標如表3。木質褐煤活性炭質量指標表3由表3看出，利用本發明以木質褐煤制取煤基活性炭，性能優良、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用于環境保護中。2、亞甲蘭吸附值高、脫色力強，可作為食品加工、醫藥生產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省外匯。4、由于灰分低吸附性能好，稍加改進可作為高質量的黃金吸附炭。5、經適當處理，還可將這種活性炭制成化工生產中用的溶劑回收，觸媒載體等特種用途活性炭。木質褐煤在我國儲量比較豐富，僅云南晚第三紀煤盆地中賦存量即達數十億噸。過去常被遺棄不用，經我們多年來的研究與開發，用這種木質褐煤生產活性炭，不僅為活性炭增加了新品種，而且為這種“劣質”資源利用找到了新用場，經估算，如建一個年產500噸的木質褐煤活性炭廠，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，經濟、社會效益十分明顯。權利要求1.一種煤基活性炭，特別是以木質褐煤為原料制備的煤基活性炭。2.根據權利要求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褐煤為原料。②去除雜物進行干燥，使其水分在5-17%;揮發分在8-20%。③粉碎、篩分至100目以下。④粉煤、粘結劑、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準GB7702.1-7702.14-87檢驗。3.根據權利要求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;啤酒廢液等工業廢料。4.根據權利要求1所述的煤基活性炭，其特征是木質褐煤原料尤以闊葉材木質褐煤為優。5.根據權利要求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褐煤活性炭。6.根據權利要求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。全文摘要本發明利用我國富存的木質褐煤，經科學選料配料，精確控制原料粒度及粒度配比。選用無毒害的粘結劑，以優化的工藝條件，制成了性能良好的活性炭。經測試表明，這種木質褐煤活性炭有比表面積大，碘吸附值、苯酚吸附值、亞甲藍吸附值均高，載金量較高，吸苯率及四氯化碳吸附值符合國家標準。特別是這種活性炭灰分特低(＜3％)，水容量特大(＞100％)，孔隙系統發達，孔隙結構合理，具有廣泛應用前景。文檔編號C01B31/10GK1062709SQ9111057公開日1992年7月15日申請日期1991年11月16日優先權日1991年11月16日發明者葛嶺梅,曲星武,舒新前,李天良,周安寧申請人:西安礦業學院