本发明涉及高炉炼铁烧结生产节能减排技术领域，特别是涉及一种采用居民煤气工程副产品之一的过剩工业兰炭为原料，制备烧结烟气脱硫脱硝用吸附剂活性焦的方法。
技术背景
烧结烟气是钢铁企业大气污染物排放的主要来源，主要包含二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、二噁英、重金属(铅、砷、镉、铬、汞等)、氟化物和挥发性有机物(VOCs)等多种污染物，其中前五种污染物对环境的影响最为突出，尤其是二氧化硫和氮氧化物，二者是雾霾主要成分PM2.5形成的重要前体物。《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)等一系列钢铁行业新排放标准从2012年10月1日正式实施，并于2015年1月1日起实行最新的排放标准。因此，在新的环保要求下，烧结烟气污染物的控制已经不再是简单的除尘脱硫，而是需要在单一污染物的治理基础上，考虑多污染物的协同控制，从而实现所有污染因子达标排放。那么，开发新型高效的污染物净化脱除技术就成为现阶段亟需解决的问题。
活性炭吸附法(干法)烟气净化技术经过40多年的研究和改进，在日本、韩国、澳大利亚及中国多家大型钢铁烧结烟气处理项目中得到成功应用，被证明是一种适用于烧结烟气多污染物协同治理，并能同时实现废物资源化利用的先进技术。但此方法生产活性炭过程工艺较为复杂，成本较大，不利于我国当前钢铁产能过剩形势下的推广应用。如日本三井矿业公司把煤经过低温干馏(预碳化)形成半焦，细磨后与粘结剂混合经过压块、再碳化、活化制得活性炭，直接用煤为原料进行低温干馏，整套工艺复杂，成本较高。专利CN1200876C公开的烧结烟气脱硫脱硝用活性炭的生产方法，以焦煤与烟煤为原料配比后生产活性炭，我国焦煤资源稀缺，故此种方法生产的活性炭成本较高，同时堆比重也较小。专利CN1903717A以褐煤与焦煤为原料，通过原煤破碎、配比、再研磨、与粘结剂混合均匀、碳化、活化获得活性焦，此方法原料使用了价格低廉的褐煤，但是焦煤按重量百分比计最多用到了30％，成本依然较高，同时工艺过程相对复杂。专利CN102728322公开的一种用于烟气中二噁英吸附的活性焦及其制备方法，只解决了冶金废气二噁英的问题，脱硫脱硝需另设装置。专利CN201210462982.7公开的一种同时脱硫脱硝催化剂，需要将烧结烟气加热到300～500℃才能实现脱硝，同时高温下脱硫效率偏低，能耗高，经济性差。
活性焦是一种多孔含碳物质，属于活性炭类吸附剂。活性焦具有吸附性能、催化性能，且可很方便的再生，克服了活性炭价格昂贵、机械强度低、易粉碎的缺点。我国西部地区蕴藏着大量的长焰煤及不粘煤，其居民煤气工程大多采用竖炉造气，副产大量兰炭。而兰炭作为新兴煤炭深加工行业的原料，相关综合利用技术尚未成熟完善，国内外还未有可参照的技术标准，导致一部分兰炭资源过剩，常年堆积在河边造成环境污染。如果能用廉价的过剩工业兰炭制备烧结烟气脱硫脱硝用活性焦，不仅可以解决兰炭堆积的污染问题，还可以低成本的生产活性焦用于烧结烟气多种污染物协同处理。对钢铁企业的节能减排具有重要的指导意义。
技术实现要素：
本发明针对兰炭的资源特点和当前钢铁行业的环保压力，目的在于发明一种采用居民煤气工程副产品之一的过剩工业兰炭为原料，制备烧结烟气脱硫脱硝用吸附剂-活性焦的方法。兰炭经过磨粉、配比、成型、炭化、活化等一系列工序得到满足烧结烟气脱硫脱硝性能(条件)的柱状活性焦，该活性焦能够协同处理烧结烟气多种污染物，从而为国产化活性焦技术治理烧结烟气提供支撑。
一种采用兰炭制备烧结烟气脱硫脱硝用活性焦的方法，其特征在于：
包括以下步骤：
1、干燥：首先将选定的＜5mm粒级的兰炭按照煤中空干基水分的测定方法(GB/T212-2008)于(105～110)℃下干燥2～6小时直到样品质量恒定，目的是去除兰炭的吸附水为后续细磨制样做准备。
2、料条制备：用球磨机将干燥后的兰炭样品研磨至0.074mm以下。在研磨好的原料中配入30％的高温煤焦油充分搅拌、捏合后，在模具上压制成直径为8～10mm，长度为13～15mm料条，目的是使成品活性焦具有较高的耐压强度及丰富的孔隙结构，为保证实验过程中所用焦油质量的均匀性，应首先将焦油加热至60±2℃，并充分摇荡后再使用，混捏过程是在60±2℃的恒温水浴中进行。
3、料条干燥：将压制好的料条在(105～115)℃下经充分干燥后备用(≥6小时)。
4、炭化：先将一定量(≥5g)的成型料条装入中温管式炉中，在N2的保护作用下，升温至设定的温度进行炭化。
5、活化：炭化结束后，在中温管式炉中用N2作为保护气体快速升温至活化温度，然后开启CO2流量计，对样品进行活化，之后在N2的保护下冷却至室温，得到成品柱状活性焦。然后开启CO2流量计(CO2流量设置为≥90ml/min)，活化(≥85min)结束后，在N2的保护下冷却至室温。
6、制粒：成品柱状活性焦经破碎后制成所需要的颗粒活性焦。
为了制得耐压强度、比表面积及综合性能最佳且满足烧结烟气干法脱硫脱硝要求的活性焦，本发明兰炭制备活性焦过程中根据不同的装入量其碳化升温速率控制在≥5℃/min，碳化温度为600±5℃，碳化时间取60min，活化温度为850±5℃，活化时间取≥90min,CO2流量设置为≥100ml/min(碳化升温速率(℃/min)、活化时间(min)、CO2流量(ml/min)与装入量(g)成正比：碳化升温速率＝装入量*1/5+3，活化时间＝装入量+80，CO2流量＝装入量*2+80)。
本发明的有益效果是：
(1)采用过剩工业兰炭为烧结烟气脱硫脱硝用活性焦的原料，易获取且成本较低，提出了一套完整的兰炭制备烧结烟气脱硫脱硝用活性焦的方法，可“以废治废”，协同处理烧结烟气多种污染物。
(2)采用煤焦油为粘结剂与适量原料进行配比、充分搅拌、捏合并压制成直径为8～10mm，长度为13～15mm的料条，能够有效提高料条的成型率，最终保证活性焦的成品率；
(3)采用≥5℃/min的升温速率在N2的保护下对成型料条进行碳化，之后利用CO2对碳化后的料条进行活化，方法简单连续，能够确保料条碳化均匀，并且具有满足烟气脱硫脱硝性能的机械强度(耐压强度)与脱除率。
附图说明
图1为本发明技术路线示意图。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。本实施方案的技术路线如图1所示。首先对兰炭进行实验样品制备，其次通过碳化、活化实验步骤制得满足烧结烟气脱硫脱硝性能的活性焦。
实施例1
将兰炭原料进行样品制备，即采用四分法取一定的＜5mm的兰炭原料，放入恒温干燥箱(110℃)干燥2小时。
将干燥后的兰炭样品利用球磨机研磨至0.074mm以下。在研磨好的一定量的兰炭样品中按重量百分比混入30％的加热至60±2℃并充分摇荡均匀的高温煤焦油，在60±2℃的恒温水浴中进行搅拌、捏合，待混合料均匀后，利用模具和千斤顶挤压成直径为8～10mm，长度为13～15mm的料条。
将压制好的料条在110℃下经充分干燥6小时后备用，先将5g的成型料条装入中温管式炉中，在N2的保护下，以4℃/min的升温速率升至600±5℃炭化60min。
炭化结束后，在N2的保护下以25℃/min的升温速率快速升温至850±5℃，然后开启CO2流量计(90ml/min)，活化85min，活化结束后在N2的保护下冷却至室温。
成品柱状活性焦经破碎后制成所需要的颗粒活性焦。
进一步测定本发明活性焦的耐压强度、比表面积(BET)等性能，与商品活性炭进行比较，比较结果如表1所示。
表1活性焦与商品活性炭综合性能比较结果
实施例2
将兰炭原料进行样品制备，即采用四分法取一定的＜5mm的兰炭原料，放入恒温干燥箱(110℃)干燥2小时。
将干燥后的兰炭样品利用球磨机研磨至0.074mm以下。在研磨好的一定量的兰炭样品中按重量百分比混入30％的加热至60±2℃并充分摇荡均匀的高温煤焦油，在60±2℃的恒温水浴中进行搅拌、捏合，待混合料均匀后，利用模具和千斤顶挤压成直径为8～10mm，长度为13～15mm的料条。
将压制好的料条在110℃下经充分干燥6小时后备用，先将10g的成型料条装入中温管式炉中，在N2的保护下，以5℃/min的升温速率升至600±5℃炭化60min。
炭化结束后，在N2的保护下以25℃/min的升温速率快速升温至850±5℃，然后开启CO2流量计(100ml/min)，活化90min，活化结束后在N2的保护下冷却至室温。
成品柱状活性焦经破碎后制成所需要的颗粒活性焦。
进一步测定本发明活性焦的耐压强度、比表面积(BET)等性能，与商品活性炭进行比较，比较结果如表2所示。
表2活性焦与商品活性炭综合性能比较结果
实施例3
将兰炭原料进行样品制备，即采用四分法取一定的＜5mm的兰炭原料，放入恒温干燥箱(110℃)干燥2小时。
将干燥后的兰炭样品利用球磨机研磨至0.074mm以下。在研磨好的一定量的兰炭样品中按重量百分比混入30％的加热至60±2℃并充分摇荡均匀的高温煤焦油，在60±2℃的恒温水浴中进行搅拌、捏合，待混合料均匀后，利用模具和千斤顶挤压成直径为8～10mm，长度为13～15mm的料条。
将压制好的料条在110℃下经充分干燥6小时后备用，先将15g的成型料条装入中温管式炉中，在N2的保护下，以6℃/min的升温速率升至600±5℃炭化60min。
炭化结束后，在N2的保护下以25℃/min的升温速率快速升温至850±5℃，然后开启CO2流量计(110ml/min)，活化95min，活化结束后在N2的保护下冷却至室温。
成品柱状活性焦经破碎后制成所需要的颗粒活性焦。
进一步测定本发明活性焦的耐压强度、比表面积(BET)等性能，与商品活性炭进行比较，比较结果如表3所示。
表3活性焦与商品活性炭综合性能比较结果
实施例4
将兰炭原料进行样品制备，即采用四分法取一定的＜5mm的兰炭原料，放入恒温干燥箱(110℃)干燥2小时。
将干燥后的兰炭样品利用球磨机研磨至0.074mm以下。在研磨好的一定量的兰炭样品中按重量百分比混入30％的加热至60±2℃并充分摇荡均匀的高温煤焦油，在60±2℃的恒温水浴中进行搅拌、捏合，待混合料均匀后，利用模具和千斤顶挤压成直径为8～10mm，长度为13～15mm的料条。
将压制好的料条在110℃下经充分干燥6小时后备用，先将30g的成型料条装入中温管式炉中，在N2的保护下，以9℃/min的升温速率升至600±5℃炭化60min。
炭化结束后，在N2的保护下以25℃/min的升温速率快速升温至850±5℃，然后开启CO2流量计(140ml/min)，活化110min，活化结束后在N2的保护下冷却至室温。
成品柱状活性焦经破碎后制成所需要的颗粒活性焦。
进一步测定本发明活性焦的耐压强度、比表面积(BET)等性能，与商品活性炭进行比较，比较结果如表4所示。
表4活性焦与商品活性炭综合性能比较结果
以上所述仅为本发明的较佳实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的理念和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围内。