活性炭的生产工艺和选材介绍.doc

官网地址： 活性炭的生产工艺和选材介绍！木材、木屑、树根、果核和果壳等木质材料的炭化，是把它放在炭化设备内加热，进行热分解。在热解过程，发生一系列复杂化学反应，产生很多新生产物，木质材料发生了变化。根据热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征，炭化过程大体上可分为如下四个阶段。炭化过程1. 干燥阶段 这个阶段的温度在20150摄氏度，热解速度非常缓慢，主要是木材中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发，木质材料的化学组成几乎没有变化。2. 预炭化阶段 这个阶段的温度为50275摄氏度，木质材料热分解反应比较明显，木质材料化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段。3. 炭化阶段 这个阶段的温度为75400摄氏度，在这个阶段中，木质材料急剧地进行热分解，生成大量分解产物。生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。这一阶段放出大量反应热，所以又称为放热反应阶段。4. 煅烧阶段 温度上升450500摄氏度，这个阶段依靠外部供给热量进行柱状活性炭和粉状活性炭的煅烧，排出残留在活性炭中的挥发性物质，提高活性炭的固定碳含量。这时生成液体产物已经很少。应当指出，实际上这四个阶段的界限难以明确划分，由于炭化设备各个部位受热量不同，木质材料的导热系数又较小，因此，设备内木质材料所处的位置不同，甚至大块木材的内部和外部，也可能处于不同热解阶段。炭化对原料的要求 炭化原料树种可分为三类：第一类：硬阔叶材，如水青冈、麻栎、苦槠、榆等；第二类：软阔叶材，如杨、柳、椴等；第三类：针叶材，如马尾松、南亚松、湿地松等。要生产出高质量的活性炭，以适合冶金工业和二硫化碳工业等工业部门使用，炭化原料应选用硬阔叶材，而针叶材常用来生产松活性炭，用于制造活性炭。炭化材最好大小均匀，一般要求直径不大于0厘米，若直径太大，应把它劈开，劈裂线长度要求小于12厘米。炭化材的长度以炭化炉或炭窑的高度决定，若大材不劈开，因木材的导热性差，炭化时产生的气体混合物，由木材内部通向外部，所需通过的路径很长，炭化时间也长，会导致木材机械强度下降。 此外，腐朽木、病害枯死的木的木材，均不宜作炭化原料，因为腐朽木材炭化时，活性炭疏松、易碎和容易自燃，大大降低活性炭质量。怎样进行筑窑烧炭？ 炭窑修筑前，都要进行窑址选择，对窑址有如下要求： 1. 附近资源丰富，原料和活性炭的运输比较方便； 2. 靠近水源，但又不会受到地表水冲刷淹没，或积聚雨水； 3. 土质坚实，最好是能耐火烧的粘土； 4. 坡度较小，又有堆放原料和活性炭的地方；5. 如果是山坡地，选择的山坡方向要使筑成的炭窑燃烧室通风口朝向常风的方向，有利于通风和燃烧。 活性炭的性质1.活性炭的外部形态 质量高的活性炭断面具有黑色光泽，敲打时发出响亮清脆的金属声。在不同的温度下烧制的活性炭，其外部形态是不同的。在低于250摄氏度时烧制的炭，表面带褐色，不易敲断，燃烧时有火焰；300350摄氏度烧制的活性炭表面呈黑色，当烧制温度达500摄氏度时，敲打时，活性炭发出响亮金属声。2. 活性炭的固定碳 固定碳是一个假定的概念，它是在规定的高温，一般为850950摄氏度下，不通入空气进行煅烧时的无灰分的活性炭。一般的活性炭可能含70%80%的固定碳。随煅烧温度升高，活性炭中固定碳的相对含量增加。3. 活性炭的挥发分 活性炭在高温下煅烧时放出一氧化碳、二氧化碳、氢、甲烷和其他碳氢化合物等气态产物称为挥发分。烧制活性炭的温度在300700摄氏度以内时，随着温度的升高，活性炭煅烧时所分出的挥发分的组成发生下列变化：二氧化碳、一氧化碳和甲烷的含量逐渐降低，而氢的含量逐渐增加。烧炭的温度升高时，活性炭的发热量增高，而气体的发热量降低。4. 活性炭的机械强度 活性炭的机械强度表示它对压碎和磨损的抵抗能力，它在活性炭的转装和运输上以及在冶金工业应用上有很大意义。转载的次数愈多，在熔铁炉的炉胸中，活性炭受到上部炉料强大压力，而由上向下移动时，则受到炉料块和炉胸壁的强烈摩擦，如果活性炭变成碎屑，气体难以通过炉料，熔铁炉的操作就会发生故障。活性炭强度沿纵向较高，径向较低，而弦向最低。当烧制活性炭最终温度相同时，活性炭强度随烧炭时间的增加而增加。5. 活性炭的比重和孔隙度 活性炭的比重因树种、木材的质量、炭化的最终温度和升温速度而不同。一般比重大的木材烧成的活性炭比重也大。活性炭孔隙度决定活性炭大部份性质，如反应能力、导热性、吸附性等。6. 活性炭的发热量 活性炭的发热量与炭化温度有关，炭化温度高，活性炭碳素含量大，发热量也较高。7. 活性炭的灰分 活性炭烧完后成为白色或淡红色的物质称为灰分。活性炭中灰分含量随烧制温度、树种、被炭化木块和树皮的