专利名称：超低灰份高吸附值粒状活性炭及其制造方法
技术领域：
本发明属于化工产品领域，特别是涉及一种粒状活性炭及其制备方法。
中国专利局93年5月5日公开的《通过化学处理制造高档煤质活性炭》(公开号CN1071642)发明专利说明书提出一种用酸溶液和碱溶液分别处理煮沸处理3小时的活性炭产品的方法，最好的结果是将灰分含量9.7％的活性炭灰分降到4.6％。此方法显然存在两个缺陷其一是生产过程花费时间长；其二是所用NaOH溶液是能对人体产生伤害的危险品，要向生产过渡难度大。国外在超低灰分精煤研制中有一些有效的方法，一种是在300—400℃条件下用熔融烧碱洗煤，灰分可降至0—5％以下，但此技术到八十年代末才进展到在规模20磅/小时的系统中进行试验。另一种方法与上面对比文献相似，即将一定细度的煤在150—200℃的NaOH溶液中处理，然后酸洗、水洗。此法受细度大小影响较大，200μm的粒度，灰分仅能降到3—4％；80μm的，第一次处理，降到小于3％；它再进行一次处理可降到0.4％。有鉴于此，此法用于粒状活性炭的处理显然受到局限，因为粒状炭一般粒径都在0.5mm以上。
本发明的目的是克服上述现有技术的不足之处，避开各种不利因素，巧妙利用活性炭生产过程中的条件产生最佳的脱灰效果。
实现本发明目的的技术方案是这样的。本发明粒状活性炭组份为100份煤粉或炭粉(细度为70—95μm)为主的待成型复合配制料的配制过程中加入事先配制好的浓度为2—10％的炭酸钠，加入量按公式G＝A×B算出(A原配制料灰份平均含量；B、脱灰系数—由技术使用人根据需要在8—28之间选定)。炭料按常规工艺进行成型、炭化等活化前工序，在活化炉内，应保持860℃以上的高温，不少于1.5小时(以长为佳)，出炉后活化料置酸洗设备中加水加热至85—95℃在搅拌下保持60—80分钟(若温度偏低时间应长些)，放掉水后用三倍于料重的水冲洗，加入稀盐酸，使其超过炭层高度1/5。加热至85—95℃在搅拌下，保持30—40分钟，检验酸液中的HCl浓度保持在0.5—l％，即可放掉废酸，若浓度低于0.5％，补加盐酸，再加热至80—90℃10分钟，达到规定盐酸浓度要求后反复冲洗，加热。如此循环3—4次至PH达5.5—7，即可得成品。
在计算Na2CO3加量时，若灰份主要由一种物料带入亦可用该种物料的灰份含量取加量代入公式中计算。
Na2CO3在炭化过程中较稳定，它在840℃之后开始分解，化学反应式为。我国通用的活化炉活化温度为890—930℃，且在高温的活化段物料停留时间约为50小时。由于炉内有充足的水蒸汽，分解出的Na2部分转变为NaOH；Na2O、NaOH和Na2CO3三者的混合物在炉内的温度下以液态存在，这有利于它们在炭料微隙中延展，可以接触到任一狭缝中的灰分发生作用。随着Na2O、NaOH不断被消耗，促使Na2CO3不断分解转变成Na2O和NaOH，灰分中凡是以简单化合物形态存在的，Ca、Mg、Fe、Al等元素均易于被盐酸解。但以硅铝酸盐状态存在的一些岩石和粘土分子则不易被盐酸溶出。试验结果显示，这些硅铝酸盐分子中的SiO若能被作用掉1/4～1/3，该分子中的上述四种成份均转变为可被盐酸溶解的状态。云母岩分子量为797，Na2CO3的分子量为106。要作用掉云母岩分子中SiO2的1/3，要用两个Na2O分子，它是由两个炭酸钠分子生成的SiO2与Na2O作用后生成能溶于水的Na2SiO3。作用后云母岩分子量797份中尚有241份的SiO2仍处于不能溶于水的状态。即每加入212份碳酸钠可使556份云母岩成分转为可溶于水或盐酸的状况，后者是前者的2.6倍。正长石与钙斜长石的分子量分别为557和278，平均为418。加入的141份碳酸钠(1.33个分子)可使258份长石转为可被水或HCl溶解的状态。后者是前者的1.8倍。特别要提出的是，在熔融状态下的Na2SiO3在与其它金属氧化物相遇时，其中的Na2O还会部分转移出再同未被分解的硅铝酸盐分子作用。这样，每加入一份Na2CO3所导致多溶出灰分要比上述结果高得多。碳酸钠的加入量主要根据用户的需要及原料煤灰分含量来确定，若多留点Si02在产品中不影响使用药量就可少加些。这种情况下，每百分之一的灰分对100kg煤粉加约0.1kgNa2CO3即可。若欲尽可能降低所有的灰份上述Na2CO3量增加至0.28kg即可。
本发明具有如下优点
1、本发明产品的制造方法在花费少，使用安全的情况下将灰分降到2％左右(用同一原料煤采用常规方法灰分约为12％)，若适当增加药剂用量及降低原料煤灰分，可将灰分降到1％左右。
2、本发明产品的制备方法适应范围广，凡是用煤或其它含炭物料为原料，经磨粉成型加工，并在860℃以上温度进行活化的过程，均可采用本方法。
本发明的实施例如下实施例1将工业Na2CO3配制成10％溶液，无烟煤粉细度为95μm，取100份煤粉，加10份60—80℃Na2CO3溶液，搅拌5分钟，再加3.4份煤焦油，充分拌匀，挤压成型。将成型料加入炭化炉炭化，温度最高达500—650℃；将炭化料送入活化炉，在高温段停留约50小时，将活化料置酸洗设备中加水，加热至85—95℃在搅拌下保持60—80分钟，放掉水，然后用三倍于料重的水冲洗。加入稀盐酸，使液面超过料层的1/5高度，加热至85—95℃于搅拌下保持30—40分钟，检验酸液中的HCl浓度，仍保持在0.5—1％，即可放掉废酸。若浓度低于0.5％，补加盐酸再加热到80—90℃10分钟，达到最终盐酸浓度要求后反复冲洗、加热，如此循环3—4次至PH达5.5—7，放水，湿料烘干，即得产品。
本发明方法和常规方法制备产品测定数据对比表灰分 Ccl4吸附值(％) 苯吸附值(％)强度(％)本发明方法 1.81 65.3 48.692.2常规方法*11.47 62.4 36.893.6常规方法6.45/ //加酸洗
★常规方法指原料相同，在配料中以水代替碳酸钠溶液，且最后不进行洗涤。
实施例2取弱粘结煤粉(90μm细度，灰分含量4.23％)，10份加1.5份含有8％Na2CO3和20％糖蜜混合液，加0.5份煤焦油充分混匀后加压成型，随后炭化、破碎，进行活化，高温下停留4个小时，以下过程同实施例1。
本方法和常规方法产品测定数据对比灰分 Ccl4吸附值(％) 苯吸附值(％)强度(％)本发明方法 2.78 57.3 41.991.2常规方法*12.77 55.8 34.591.7常规方法 7.84/ / /加酸洗实施例3取无烟煤粉(75μm细度，灰分含量为4.8％)10份，加1份提浓的纸浆废液，其中总碱量(按Na2CO3计)为6.53％，蒸发水份后干物质量为17.4％，再加3份煤焦油充分混匀后挤压成型，以下过程同实施例1。本工艺用于生产醋酸乙烯固定床合成催化剂载体炭取得了较好的效果。
与常规方法产品测定数据对比灰分Ccl4吸附值 苯吸附值 碘吸附值(mg/g) 强度本发明方法 2.3 67.3 57.81023 92.8常规方法*11.8964.2 38.3951 93.0常规方法 7.25 / / / /加酸洗
权利要求
1.超低灰份高吸附值粒状活性炭及其制造方法，其特征在于a.该粒状活性炭的原料组份为100份煤粉或炭粉(细度为70—95μm)为主的待成型复合配制料，加入事先配制好的浓度为2—10％的炭酸钠，加入量按公式G＝A×B算出(A原配制料中灰分平均含量；B脱灰系数—由技术使用人根据需要在8—28之间选定)；b.炭料按常规工艺进行成型、炭化等活化前工序的操作，在活化炉内，应保持860℃以上的高温，不少于1.5小时，出炉后活化料置酸洗设备中加水加热至85—95℃在搅拌下保持60—80分钟，若温度偏低，时间应略长些，放掉水后用约三倍于料重的水冲洗，加入稀盐酸，加热至85—95℃，在搅拌下保持30—40分钟，检验酸液中的HCl浓度保持在0.5—1％，即可放掉废酸，若浓度低于0.5％，补加盐酸，再加热至80—90℃10分钟，达到规定盐酸浓度要求后反复冲洗，加热，湿料烘干，即得成品，至PH达5.5—7，即可放水。
全文摘要
超低灰份高吸附值粒状活性炭及其制造方法，涉及一种活性炭及制备方法，该活性炭的组份为100份煤粉或炭粉(细度为70-95μm)为主的待成型复合配制料，加入配制好的浓度为2-10％的碳酸钠。炭料按常规工艺进行成型、炭化等活化前工序操作，活化炉内应保持860℃以上高温，不少于1.5小时。然后进行出炉后的酸洗工序。本发明方法应用范围广，花费少，可将原料煤灰分降到1-2％左右，产品有较高吸附值。
文档编号C01B31/12GK1121043SQ9411735
公开日1996年4月24日 申请日期1994年10月18日 优先权日1994年10月18日
发明者钱祖凡 申请人:宁夏回族自治区化工研究所