专利名称：中孔微孔发达煤质颗粒活性炭及其生产方法
技术领域：
本发明属于碳及其化合物领域，特别涉及一种煤质活性炭。
活性炭按其制造的原材料不同分为煤质炭、木质炭和果壳炭。按其形状分粉状炭和粒状炭。现有的煤质颗粒状活性炭的制造方法有四种，即(1)圆柱状颗粒活性炭。一般以无烟煤、半无烟煤或弱粘煤为原料煤，以焦油为粘合剂，通过原煤破碎、磨粉、混合、压伸成型，炭化和活化等工序，经筛选、包装即成为成品活性炭。(2)压块状活性炭。以烟煤为原料，经破碎、磨粉、压块、炭化、活化、破碎、筛包等工序制得成品。(3)破碎状活性炭，以弱粘煤为原料，经破碎、炭化、活化、破碎和筛包等工序而制成。(4)中孔发达活性炭。以不粘煤为原料，采用前述圆柱状的工艺路线而制得。上述四种制造方法均采用气体活化法。前三种方法生产的活性炭，均有较发达的微孔容积和大孔容积，但中孔不太发达。该类活性炭一般静态吸附容量较高，是目前用途比较广泛的一种吸附剂。但这种类型活性炭由于中孔不太发达，因此吸附容量小，吸附速率较低且慢。第四种方法制造的活性炭虽然中孔比较发达，其中孔容积一般在0.2ml/g以上，但这种活性炭微孔却不发达，吸附性能差，从而限制了使用范围。中国专利局88年8月3日公开的《由煤制造颗粒状活性炭的方法》(公开号CN87100558)介绍了一种颗粒状活性炭的生产方法是取10份重量煤粉加4.5-8份热粘合剂加适量热水和沥青质拌和成型。成型的物料经烤硬、炭化、酸洗、水洗、烘干、活化等工序制得成品。该方法生产的活性炭也属于微孔容积发达的活性炭，同样存在吸附容量小，吸附速率慢的问题。
本发明的目的在于克服现有技术生产的单一型(即或微孔容积发达或中孔容积发达)的煤制活性炭之不足之处，通过改变原料煤的配方，采用物理——化学活化法的原理，生产出一种微孔和中孔均较发达的煤质颗粒活性炭，以提高活性炭的吸附容量和吸附速率。
实现本发明目的其技术方案为改单一品种煤作活性炭的原料煤为多种煤配合在一起。配煤中以无烟煤为主，用量占整个原料煤的75-83％；肥煤占10-20％，目的是提高活性炭强度；磺化煤占整个原料煤的5-7％，加磺化煤是利用磺化煤吸水时易膨胀，便于活性炭孔隙发展的特性。将无烟煤、肥煤和磺化煤按比例混合后破碎、磨粉，将磨好的煤粉与高温煤焦油(占煤粉总量的35％)和纸浆液(煤粉总量的5％)混合均匀，经压伸成型、炭化、斯列普炉活化工序，制成成品。纸浆液中的氢氧化钠含量约占2％，通过加纸浆液可提高活化速度，扩大中孔容积。无烟煤、磺化煤、肥煤的破碎粒径为10-20mm，磨粉后的煤粉细度为180目。经碳化工序时，炭化温度为450-550℃，物料在炭化炉中的停留时间为40-50分钟。经斯列普活化炉活化时，活化温度为850-950℃，水蒸汽加入量为0.9-1.3吨/小时，物料在炉中停留时间为40-50小时。
本发明方法制造的活性炭与普通方法制造的微孔炭和中孔炭相比，其中孔容积、微孔容积和比表面积均有较明显的增加，从而提高了活性炭的吸附容量和吸附速率及解吸速度。本发明与现有普通方法制造的微孔和中孔活性炭有关数据比较结果见表(一)。
表一
本发明的附图
(见说明书附图)是指活性炭吸附氮气时的吸附等温线，以反映活性炭的吸附速率。图上横坐标为相对压力(P/P0)，纵坐标反映相对压力下的吸附容积。图上的三条吸附等温线反映本发明产品即中孔、微孔发达的颗粒活性炭与现有中孔发达和微孔发达活性炭的不同曲线走向图。从图上可以看出，中孔微孔发达的煤质颗粒活性炭随着相对压力的增加其吸附容量增大速度要比中孔发达煤质活性炭和微孔发达煤质活性炭大得多。
本发明的实施例如下将无烟煤144kg、肥煤27kg、磺化煤9kg混合，在锤式破碎机中破碎到粒径10-20mm左右，然后在振动磨中磨粉，煤粉细度控制在180目左右。将上述煤粉和63公斤高温煤焦油、9kg纸浆液混和，在捏合机中捏合约15分钟。将捏合均匀的上述膏体状物料在315吨四柱式液压机中压伸成3.6mm的柱状体，压伸压力约150-250kg/cm2。将成型料凉干后加入到1.5m×12m的内旋式炭化炉中炭化，炭化温度450-550℃，炉中停留时间40-60分钟。炭化工序完成后，将炭化好的炭化料加入到斯列普活化炉中活化，活化温度850-950C，水蒸汽加入量0.9-1.3吨/小时，炭化料在活化炉中的停留时间为40-50小时。
制成成品的活性炭其检测数值如下碘值1108.4mg/g 强度91.2％亚甲兰吸附值241.4mg/gCCL4吸附率100.3％中孔容积0.2822ml/g 微孔容积0.8200ml/g
权利要求
1.一种中孔微孔发达煤质颗粒活性炭及其生产方法，以煤为主要原料，经破碎、磨粉、压伸成型、炭化、活化工序制得产品，其特征在于制做活性炭的原料煤的各组份重量比为无烟煤75-83％、肥煤10-20％、磺化煤5-7％，将无烟煤、肥煤和磺化煤按比例混合后破碎、磨粉，将磨好的煤粉与高温煤焦油(占煤粉总量的35％)和纸浆液(煤粉总量的5％)混合均匀，经压伸成型、炭化、斯列普炉活化工序，制成成品。
2.根据权利要求1所述的中孔微孔发达煤质活性炭及其生产方法，其特征在于无烟煤、肥煤、磺化煤的破碎粒径为10-20mm，磨粉后的煤粉细度为180目。
3.根据权利要求1所述的中孔微孔发达煤质活性炭及其生产方法，其特征为压伸成型后的半成品活性炭经炭化工序时，炭化温度为450-550℃，物料在炭化炉中的停留时间为40-50分钟。
4.根据权利要求1所述的中孔微孔发达煤质活性炭及其生产方法，其特征在于炭化后的炭化料经斯列普活化炉活化时，活化温度为850-950℃，水蒸汽加入量为0.9-1.3吨/小时，物料在炉中停留时间为40-50小时。
全文摘要
本发明涉及一种煤质活性炭。生产活性炭的原料煤以无烟煤为主，各组分的重量比为无烟煤75-83％、肥煤10-20％、磺化煤5-7％。将无烟煤、肥煤和磺化煤按比例混合后破碎、磨粉，将磨好的煤粉与高温煤焦油(占煤粉总量的35％)和纸浆液(煤粉总量的5％)混合均匀，经压伸成型、炭化、斯列普炉活化工序制得成品。该活性炭与单一的微孔发达或中孔发达的活性炭相比，吸附容量和吸附速率和解吸速度有明显提高。
文档编号C01B31/08GK1152546SQ95120928
公开日1997年6月25日 申请日期1995年12月20日 优先权日1995年12月20日
发明者程建源, 方先璋, 阴兆栋 申请人:宁夏光华活性炭厂, 山西新华化工厂设计研究所