专利名称：一种高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及活性炭的制备技术领域，具体地说是一种高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺。
背景技术：
活性碳具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积(500-3000 Itl2 /g),吸附性能良好，对气体、溶液中的有机或无机物质以及胶体颗粒等有很强的吸附能力，具有足够的化学稳定性、机械强度，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水和有机溶剂，使用失效后容易再生等良好性能，在食品工业、制糖、医药、化工、环保、国防、农业、燃料气存储、气体分离、催化反应等众多领域具有广泛的用途。制备活性炭的原料有木材、焦炭、石油焦、各种坚果壳、纸浆废液、植物秸杆、合成纤维、废旧塑料等。在目前的活性炭制备过程中，由于技术的不断发展，对于活性炭的强度和磨损性能的要求逐渐提高，现有的活性炭制备工艺制备出来的活性炭已不能满足强度及磨损性能的需求，因此必须需求一种具有高强度和耐磨损性能的活性炭。
发明内容
本发明的目的是针对现有产品存在的问题，提供一种高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺。本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述的生产工艺按下述步骤进行:
(1)将碳粉、粘结剂、成核剂按比例加入高速混合机进行均匀混合；
(2)将混合均匀的混合料输入挤出机进行挤出造粒；
(3)将制得的颗粒料输入碳化活化炉进行碳化活化，然后以5-10°C/min的速率升温至5000C _550°C后加入复合活化剂，接着继续升温至650°C _750°C后保持恒温0.5-1小时，再次以3-5°C /min的速率升温至950°C _1000°C保持恒温2-4小时；
(4)碳化活化结束后，炉膛冷却至50(TC左右后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100°C以下出料即得高强度、耐磨损成型活性炭的成品。所述步骤(I)中碳粉、粘结剂、成核剂的质量比为100:5-20:2_10。所述步骤(I)中的粘结剂为浙青、酚醛、氯化聚乙烯、纤维素的一种或二种以上。所述步骤(I)中的成核剂为二氧化硅超细粉、钛白粉的一种或两种的混合物。所述步骤(2)中的挤出机参数为模头孔径:1-5 mm、内温:20_350 °C、背压:2_16Mpa。所述步骤(2)中的挤出机的模头切割造粒时通入高速冷风以防止颗粒料粘结。所述步骤(3)、(4)中的复合活化剂为二氧化碳和水蒸汽的混合物。在于所述步骤(3)中的复合活化剂按照每小时0.1-2千克复合活化剂/千克炭的比例输入碳化活化炉内。
所述步骤(4)中的炉膛冷却采用风冷。本发明相比现有技术有如下优点:
本发明通过将按比例混合的碳粉、粘结剂和成核剂先挤出造粒，然后在经过碳化活化制得所需的球状或柱形颗粒碳，在该制备工艺中，成核剂可防止烧结过程中碳颗粒收缩变形、利于碳颗粒的形状稳定；另外二氧化碳作为活化剂参与碳的化学反应，能够阻止过度烧蚀，利于制孔和保证碳的强度，同时将碳化活化分为多个阶段，利于提高比表面积、提高碳球的性能和挥发物油烟气体的排出。本发明在碳化活化结束后采用氮气冷却可有效防止氧化和过度烧蚀，该活性炭生产工艺具有流程短、能耗低和制备的产品比表面积大、强度高、灰分少的特点，制得的球状或柱形颗粒碳，可用于液化气储存装置、有毒气体的防护等特殊领域。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例1
首先将碳粉:浙青和氯化聚乙烯混合后构成的粘结剂:二氧化硅超细粉构成的成核剂按照质量比100:12:5加入高速混合机进行均匀混合，其中成核剂的加入防止烧结过程中碳颗粒收缩变形、利于碳颗粒的形状稳定；然后将混合均匀的混合料输入挤出机进行挤出造粒，其中挤出机参数为模头孔径:1 mm、内温:20°C、背压:2Mpa，且在挤出机的模头切割造粒时通入高速冷风对颗粒料进行冷却以防止颗粒料粘结；接着将制得的颗粒料输入碳化活化炉进行碳化活化，然后以10°C /min的速率升温至550°C后将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时0.1千克复合活化剂/千克炭的比例输入碳化活化炉内，接着继续升温至690°C后保持恒温0.5小时以利于挥发物油烟气体的排出，再次以3°C /min的速率升温至960°C保持恒温4小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中二氧化碳作为活化剂参与碳的化学反应，能够阻止过度烧蚀，利于制孔和保证碳的强度，同时将碳化活化分为多个阶段，利于挥发物油烟气体的排出；在碳化活化结束后，炉膛风冷冷却至500°C后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100°C以下出料即得高强度、耐磨损成型活性炭的成品，其中氮气冷却可有效防止氧化和过度烧蚀。本发明的活性炭生产工艺具有流程短、能耗低和制备的产品比表面积大、强度高、灰分少的特点，制得所需形状的球状或柱形颗粒碳，可用于液化气储存装置、有毒气体的防护等特殊领域。实施例2
首先将碳粉:氯化聚乙烯构成的粘结剂:二氧化硅超细粉和钛白粉构成的成核剂按照质量比100:20:6加入高速混合机进行均匀混合，其中成核剂的加入防止烧结过程中碳颗粒收缩变形、利于碳颗粒的形状稳定；然后将混合均匀的混合料输入挤出机进行挤出造粒，其中挤出机参数为模头孔径:3 mm、内温:120°C、背压:8Mpa，且在挤出机的模头切割造粒时通入高速冷风对颗粒料进行冷却以防止颗粒料粘结；接着将制得的颗粒料输入碳化活化炉进行碳化活化，然后以9° C /min的速率升温至510°C后将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时1.1千克复合活化剂/千克炭的比例输入碳化活化炉内，接着继续升温至720°C后保持恒温0.8小时以利于挥发物油烟气体的排出，再次以4°C /min的速率升温至990°C保持恒温3小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中二氧化碳作为活化剂参与碳的化学反应，能够阻止过度烧蚀，利于制孔和保证碳的强度，同时将碳化活化分为多个阶段，利于挥发物油烟气体的排出；在碳化活化结束后，炉膛风冷冷却至500°C后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100°C以下出料即得高强度、耐磨损成型活性炭的成品，其中氮气冷却可有效防止氧化和过度烧蚀。本发明的活性炭生产工艺具有流程短、能耗低和制备的产品比表面积大、强度高、灰分少的特点，制得所需形状的球状或柱形颗粒碳，可用于液化气储存装置、有毒气体的防护等特殊领域。实施例3
首先将碳粉:浙青和纤维素混合后构成的粘结剂:钛白粉构成的成核剂按照质量比100:10:2加入高速混合机进行均匀混合，其中成核剂的加入防止烧结过程中碳颗粒收缩变形、利于碳颗粒的形状稳定；然后将混合均匀的混合料输入挤出机进行挤出造粒，其中挤出机参数为模头孔径:2 mm、内温:220°C、背压:12Mpa，且在挤出机的模头切割造粒时通入高速冷风对颗粒料进行冷却以防止颗粒料粘结；接着将制得的颗粒料输入碳化活化炉进行碳化活化，然后以7V /min的速率升温至540°C后将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时2千克复合活化剂/千克炭的比例输入碳化活化炉内，接着继续升温至750°C后保持恒温I小时以利于挥发物油烟气体的排出，再次以5°C /min的速率升温至1000°C保持恒温2小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中二氧化碳作为活化剂参与碳的化学反应，能够阻止过度烧蚀，利于制孔和保证碳的强度，同时将碳化活化分为多个阶段，利于挥发物油烟气体的排出；在碳化活化结束后，炉膛风冷冷却至500°C后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100°C以下出料即得高强度、耐磨损成型活性炭的成品，其中氮气冷却可有效防止氧化和过度烧蚀。本发明的活性炭生产工艺具有流程短、能耗低和制备的产品比表面积大、强度高、灰分少的特点，制得所需形状的球状或柱形颗粒碳，可用于液化气储存装置、有毒气体的防护等特殊领域。实施例4
首先将碳粉:酚醛、氯化聚乙烯和纤维素混合后构成的粘结剂:二氧化硅超细粉和钛白粉构成的成核剂按照质量比100:17:10加入高速混合机进行均匀混合，其中成核剂的加入防止烧结过程中碳颗粒收缩变形、利于碳颗粒的形状稳定；然后将混合均匀的混合料输入挤出机进行挤出造粒，其中挤出机参数为模头孔径:5 mm、内温:350°C、背压:16Mpa，且在挤出机的模头切割造粒时通入高速冷风对颗粒料进行冷却以防止颗粒料粘结；接着将制得的颗粒料输入碳化活化炉进行碳化活化，然后以6°C /min的速率升温至520°C后将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时0.6千克复合活化剂/千克炭的比例输入碳化活化炉内，接着继续升温至680°C后保持恒温0.8小时以利于挥发物油烟气体的排出，再次以4°C /min的速率升温至980°C保持恒温3小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中二氧化碳作为活化剂参与碳的化学反应，能够阻止过度烧蚀，利于制孔和保证碳的强度，同时将碳化活化分为多个阶段，利于挥发物油烟气体的排出；在碳化活化结束后，炉膛风冷冷却至500°C后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100°C以下出料即得高强度、耐磨损成型活性炭的成品，其中氮气冷却可有效防止氧化和过度烧蚀。本发明的活性炭生产工艺具有流程短、能耗低和制备的产品比表面积大、强度高、灰分少的特点，制得所需形状的球状或柱形颗粒碳，可用于液化气储存装置、有毒气体的防护等特殊领域。实施例5首先将碳粉:氯化聚乙烯和纤维素混合后构成的粘结剂:钛白粉构成的成核剂按照质量比100:5:8加入高速混合机进行均匀混合，其中成核剂的加入防止烧结过程中碳颗粒收缩变形、利于碳颗粒的形状稳定；然后将混合均匀的混合料输入挤出机进行挤出造粒，其中挤出机参数为模头孔径:4 mm、内温:190°C、背压:llMpa，且在挤出机的模头切割造粒时通入高速冷风对颗粒料进行冷却以防止颗粒料粘结；接着将制得的颗粒料输入碳化活化炉进行碳化活化，然后以5°C /min的速率升温至500°C后将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时1.5千克复合活化剂/千克炭的比例输入碳化活化炉内，接着继续升温至650°C后保持恒温0.5小时以利于挥发物油烟气体的排出，再次以3°C /min的速率升温至950°C保持恒温4小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中二氧化碳作为活化剂参与碳的化学反应，能够阻止过度烧蚀，利于制孔和保证碳的强度，同时将碳化活化分为多个阶段，利于挥发物油烟气体的排出；在碳化活化结束后，炉膛风冷冷却至500°C后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100°C以下出料即得高强度、耐磨损成型活性炭的成品，其中氮气冷却可有效防止氧化和过度烧蚀。本发明的活性炭生产工艺具有流程短、能耗低和制备的产品比表面积大、强度高、灰分少的特点，制得所需形状的球状或柱形颗粒碳，可用于液化气储存装置、有毒气体的防护等特殊领域。以上实施例仅为说明本发明的技 术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
权利要求
1.一种高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述的生产工艺按下述步骤进行: (1)将碳粉、粘结剂、成核剂按比例加入高速混合机进行均匀混合； (2)将混合均匀的混合料输入挤出机进行挤出造粒； (3)将制得的颗粒料输入碳化活化炉进行碳化活化，然后以5-10°C/min的速率升温至5000C _550°C后加入复合活化剂，接着继续升温至650°C _750°C后保持恒温0.5-1小时，再次以3-5°C /min的速率升温至950°C _1000°C保持恒温2-4小时； (4)碳化活化结束后，炉膛冷却至50(TC左右后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100°C以下出料即得高强度、耐磨损成型活性炭的成品。
2.根据权利要求1所述的高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述步骤(I)中碳粉、粘结剂、成核剂的质量比为100:5-20:2-10。
3.根据权利要求1或2所述的高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述步骤(I)中的粘结剂为浙青、酚醛、氯化聚乙烯、纤维素的一种或二种以上。
4.根据权利要求1或2所述的高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述步骤(I)中的成核剂为二氧化硅超细粉、钛白粉的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述步骤(2)中的挤出机参数为模头孔径:1-5 mm、内温:20-350°C、背压:2_16Mpa。
6.根据权利要求1或5所述的高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述步骤(2)中的挤出机的模头切割造粒时通入高速冷风以防止颗粒料粘结。
7.根据权利要求1所述的高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述步骤(3)、(4)中的复合活化剂为二氧化碳和水蒸汽的混合物。
8.根据权利要求1或7所述的高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述步骤(3)中的复合活化剂按照每小时0.1-2千克复合活化剂/千克炭的比例输入碳化活化炉内。
9.根据权利要求1所述的高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，其特征在于所述步骤(4)中的炉膛冷却采用风冷。
全文摘要
本发明公开了一种高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺，该生产工艺按下述步骤进行将碳粉、粘结剂、成核剂按比例均匀混合后输入挤出机挤出造粒；接着将制得的颗粒料输入碳化活化炉进行碳化活化，先将炉温升高至500℃-550℃后加入复合活化剂，接着继续升温至650℃-750℃后保持恒温，再次升温至950℃-1000℃保持恒温；碳化活化结束后将炉膛冷却至500℃左右后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100℃以下出料即得成品。本发明的活性炭生产工艺具有流程短、能耗低和制备的产品比表面积大、强度高、灰分少的特点，制得所需形状的球状或柱形颗粒碳，可用于液化气储存装置、有毒气体的防护等特殊领域。
文档编号C01B31/10GK103121679SQ20131003112
公开日2013年5月29日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者刘明秋, 张吉太, 邹开良 申请人:江苏国正新材料科技有限公司