依兰煤制活性炭.docx

1、煤炭科学研究总院北京煤化所梁大明袁国君张意颖摘要论述了以依兰幌为主要原料生产市场急需的、有特色的高档活性炭的主要制造途径，探讨了生产时的主要影响因素.给出了工业生产时的基本结果。F牛【顷关键词依兰煤活性炭配煤/1一_煤炭作为生产活性炭的原料，由于品种多、来源广、价格相对便宜，应用日渐广泛。我国活性炭行业目前以煤为原料的则集中于忧质无烟煤及不粘煤.这不仅造成生产的产品品种单-.而且已造成了原料不足、成本提高、供需矛盾日益突出的局面，并且这种情况随着活性炭行业的不断发展而日益严重，因此.开发年轻煤种为原料的煤质活性炭产品对拓展活性炭原料来源、开发新的活性炭产品无疑具有重要意义C依兰煤制不定形活性炭

2、，国内70年代曾进行过研究，但结果并不理想。哈尔滨活性炭厂于1987年建厂，在8年的时间里利用依兰煤生产活性炭，一直未能正常投产。从1994年开始，煤炭科学研究总院北京煤化所与哈尔滨活性炭厂确定了共同开发研制依兰煤制活性炭的课题，经3年的努力，取得了较好的结果C1实验部分1.1煤质分析依兰煤属低变质程度的长焰煤，其煤质分析结果见表U从表I可知，依兰煤挥发分达40%以上，最高可达48%,这是与制造活性炭的一般原料煤的唯一最大不同。由煤质资料可知，精选后的依兰煤灰分可达3%左右，能满足今后生产高挡活性炭的要求。表1原料煤性质分析原料工业分析/%元素分析/%灰燃点/V虬At七C痴%5.4PdDTSI

3、FT布兰煤6.805.8040.8076.675.8618.492.090.310.021124613281343依兰精煤3.363.1346.4278.356.0814.811.630.530.004912301335北512实验工艺路线及主要设备卜无伊煤T|牯结刑+水正兰以0网而祁而H丽1疗出本实验主要研制的是依兰煤制活性炭的工艺条件和制成的活性炭的主要性能，因此选定工艺路线如下（图I）：ffli农兰煤制活性炎工艺路垸工艺路线图lb中加入的无烟煤T的工业分析结果为：Mql.9%,42.3%,5.8%o泄仲资讯hitp:/wwwxqvipxom所用主要设备炭化炉及活化炉，均采用北京煤化所自行

4、设计的由计算机自动控制的外热式回转炉。1.3实验结果实验结果见表2。从表2可知，采用传统工艺利用依兰煤可以生产出碘值在1000mg/g,四氯化碳吸附值在60%以上，亚甲兰脱色力亦较高的成型颗粒活性炭。在依兰煤中加入一定比例的优质无烟煤后，可以生产出碘值、四氯化碳吸附值及亚甲兰脱色力均高，即不仅微孔发达，过渡孔也较发达。2工业生产1995年8月至1996年8月，根据实验室小试得出的结果，我们在哈尔滨活性炭厂利用依兰精煤及依兰精煤与无烟煤配合为原料，采用小试选定的工艺路线，利用经过改进及完善的国内工艺条件及设备，连续进行了活性炭的生产。基本结果见表3及表4。衰2实验结果汇忌炭化活化成品炭检工艺序号

5、终温英分/%得率/%时间/min得率/%条分/%/mggTecu/%亚甲兰值/rng.g"强度，/%比表面积/m'gT却孔容ZonKgT16008.050.018060.011.58594111095一26008.050.024048.315.3101660220968140.6308360045.824035.217.1105674.4237879360.720460045.018044.214.4102963.720895一一56007.057.318040.811.0112473.4270919960.63566006.457.812052.08.599151.6195

6、94一D76007.460.018C60.98,】93442.095一86006.060.024043.512.2108667.0245899980.668-强度按GB7702.&87爆质颗粒活性炭强度河定方法进行下同。衰3依兰煤制活性炭工业生产结果汇修发化活化成北炭检测站果终温捍发分茂分得墓得率灰分亚甲兰值强度孔容/V/%/%/%/%/%*/mg/1/%ZonKg158014.36.256.44511.490916592.060014.66.952.54611.0895)5095.060012.26.045.05112.886092.66009.15.8仙.35211.188992.

7、06506,88.044.05611.085615093.0-70010.76.948.34912.192016591.40.684襄4依兰煤与无烟煤配煤活性炭工业生产培果汇忌炭化活化成品炭检测结果终温捍发分兼分得率得率灰分感值亚甲兰值强度孔容/V/%/%/%/%/%1/mg-g_1/%Zcxir'-g155016.47.279.04212.310419594.00.70660018.36.577.84512.11017)6595.06004513.31021)8094.66506.77.45204914.596816593.7、6505615.7

8、93516595.06504.38.748.05114.192793.00.6903结果讨论3.1捏合、成型过程的影响因素由于依兰煤本身结构较为疏松，且炭化时热分解反应剧烈，因此，与无烟煤或不粘煤相比，成型时较高的挤出压力可以保证其在炭化时不致粉化或断裂。作为年轻煤种，由于其与煤焦油较好的浸润性，成型时煤焦油用量相对较少，但对焦油中沥青含量要求较高。3.2炭化时的影响因素炭化是活性炭生产的重要阶段。其影响因素主要是炭化温度及升温速率。表5和表6给出了炭化升温速率和炭化终温的影响。降，说明固化阶段在650。左右基本完成,自由基缩聚反应基本结束。这个温度较无烟煤或不粘煤为原料的炭化温度稍高，可以说

9、明长焰煤热解反应生成的自由基相对较多，因此缩聚反应温度较高。3.3活化工艺的影响表7给出了活化时间对依兰煤及其与无烟煤配合制活性炭的影响。可以看出，对依兰煤来说，活化时间的延长虽然使产品亚甲兰值升高，但其碘值反而下降，强度亦降低。这是由于依兰煤活性好，孔隙的过度扩大而形成大孔，反而降低其吸附能力。依兰煤与无烟煤配煤生产的活性炭，在实驶范围内这种影响并不明显，说明了在同样条件下以配煤为原料的活性炭反应活性相对较差。衰5炭化升通速率对炭化料的影响序号升温速率/X?min"水容量/%强度/%备注1420.6558鼓海、粘连2641,197.031033.688.0部分碎裂412粉化衰7活化

10、时间对产品质的影响T升活化时间旗值亚甲兰值强度-L乙AZmg-g'1/%4B91616591.7-7286718088.5k4898716594.3D72100816592.2表6炭化修制对炭化料的影响序号炭化温度/V比表面l强度/%150013784.765023695.6375015598.049009899.23.4配煤量的影响前已述及，配入无烟煤的目的是为了改善产品的孔隙结构，生产微孔及中孔均较发达的活性炭产品。图2图5给出了无烟囹2无烟煤孔粒分布曲线由表5可知，炭化升温速率低会造成原料发泡和粘连，这是由于料层在炭化炉中堆积过密，大量挥发物来不及逸出从而造成原料在软化熔融过程中

11、粘连，在膨胀过程中发生鼓泡；炭化升温速率高则会造成原料热分解反应过于剧烈，从而产生原料断裂或碎裂现象。因此适宜的升温速率十分重要。本研究推荐升温速率为6C/mine表6表明，炭化温度高虽然能增加炭化料的强度，但在650V后其孔隙度反而下*S/nm不粘煤孔径分布曲线达。为了考察无烟煤配入量对产品质量的影响，我们进行了不同无烟煤配入最的实验,结果表明为了使产品达到中孔与微孔均较发达的目的，无烟煤的配入量有一个最佳点C表8给出了实验结果c序号琪值亚甲兰值旷'比表面积/m2*'孔容/ctyP-R-J110872459960.668211242709980.70131.026180925

12、0.635衰8无烟煤配入的影肩注；无烟煤配入量按序号通增C<4K-UH«II-，*naM-，*%疽宅言依兰煤孔径分布曲圾4结论(1) 利用低阶长焰煤一依兰煤为原料，采用国内成熟的工艺与设备，通过完善和改进，可以生产出微孔较发达，且具有一定的中孔与大孔的活性炭产品。(2) 采用依兰煤与年轻无烟煤配煤生产活性炭，其产品碘值可达1000mg/g以上,亚甲兰脱色力可达180mg/g,孔容亦较大,是一种有特色的优质活性炭产品。(3) 工业生产中可以看出，用依兰煤或依兰煤配合无烟煤生产活性炭，与国内其它常用的原料相比，工艺条件要求更为严格,有些设备及工艺必须进行改进与完善。(4) 依兰煤用于活性炭生产，不仅拓宽了国内煤质活性炭行业的原料来源，增加了优质活性炭品种，而且对综合利用煤炭资源、提高煤炭资源利用价值具有重要意义。ni>*&/图5配煤孔役分布曲圾煤、不粘煤、