[发明专利]一种用粉煤灰或炉渣灰制备煤质活性炭的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种制备煤质活性炭的方法，具体涉及一种从粉煤灰或炉渣灰中制备煤质活性炭的方法。

背景技术

 煤质活性炭是一种具有特殊微晶结构、孔隙发达、比表面积巨大、吸附能力强的功能性碳材料。已广泛应用于给水、污水处理、空气净化等的环保工程领域。同时，煤质活性炭作为优良的吸附剂、催化剂和催化剂载体，也在制糖、医药、食品、化工、国防、农业以及人们的衣食住行中得以最广泛的应用。

传统的煤质活性炭是由精选的优质无烟煤，经煤粉制备、炭化处理、活化处理等多种工序，制成优质的活性炭产品。传统的煤质活性炭的制造工艺要求煤质质量好，工序复杂、能耗高，浪费资源和能源。

以煤为原料生产的活性炭由于原料来源广泛、品种多、价格相对低廉，因而在活性炭总生产量中所占比重不断增多，进入20世纪80年代后，煤质活性炭年产量约占到世界活性炭年总产量的2/3，是目前乃至可以预见的将来活性炭行业发展最快的领域，也是应用范围最广、最具前景的活性炭产品种类。

随着世界经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，防止环境污染、净化人类生存环境日益受到重视，而活性炭的使用是达到其目标的强有力手段之一，且其用量在近20年来以每年约3%-5%的速度递增。

 粉煤灰和炉渣灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万t。随着电力工业的发展，燃煤供热电厂炉渣的排放量逐年增加，截至2000年，炉渣的排出量已超过1.1亿t，占地30多万亩，炉渣的处理和利用问题引起了人们的广泛注意。

粉煤灰是燃煤电厂的锅炉，煤燃烧所产生的烟气中的细灰，80～300目。粉煤灰大部分是球状，表面光滑的细小颗粒，比重1.8～2.4，容重：650～880kg／m³，88um孔筛余量：10～30％，标稠水量：24～70％，比表面积为2000～4000cm²／g。一般粉煤灰的化学成分为：SiO₂，40％～60％、Al₂O₃，15％～40％、Fe₂O₃，4％～20％、CaO，2％～10％、MgO，0.5～4％、SO₃，0.1～2％。粉煤灰中主要物料是玻璃体，占50～80％；所含晶体矿物主要有：莫来石、α—石英、方解石、钙长石、硅酸钙、赤铁矿和磁铁矿等。此外还有少量未燃炭。粉煤灰在我国每年排出量很大(一般燃用1吨煤约产生250～300公斤粉煤灰)，如不处理，则会造成大气粉尘污染，排入河湖等水体也会造成水污染。

炉渣灰是从工业和民用锅炉及其他设备燃煤所排出的废渣(主要以燃煤火力发电厂、化肥厂造气炉及北方地区民用锅炉等)煤渣的化学成分为SiO₂，40％～50％、Al₂O₃，30％～35％、Fe₂O₃，4％～20％、CaO，1％～5％。其矿物组成主要有：钙长石、石英、莫来石、磁铁矿和黄铁矿、大量含硅玻璃体(Al₂O₃·2SiO₂)、和活性SiO₂、活性Al₂O₃以及少量的未燃煤等。目前该类废渣在我国分布很广，利用量远没有排出量大，弃置堆积时还可放出含硫气体污染大气及危害环境。 

粉煤灰和炉渣灰都是在高温流态化条件下形成，其物理组成除含有大量的玻璃微珠、海绵状玻璃体外，还含有未燃尽的煤质碳粒。其煤质碳粒中的含碳量按电厂炉型和原煤不同而不同，一般我国2007年建设的燃煤电厂和热电厂排放的粉煤灰和炉渣灰，含碳量较高，大约在8%-23%左右，在2007年后建设的燃煤电厂排放的粉煤灰和炉渣灰，含碳量较低，大约在3%-10%左右。

粉煤灰和炉渣灰中所含的煤质碳粒，影响的粉煤灰和炉渣灰的活性，对水泥、混凝土、砂浆的掺和料、墙体建筑材料和硅酸盐制品的质量，起着决定性的影响，为此，国家对应用于水泥、混凝土、砂浆的掺和料的粉煤灰和炉渣灰质量有着严格的控制标准，对于一般级别的粉煤灰和炉渣灰严禁使用。

因此，对含炭量高的粉煤灰和炉渣灰进行提取固定炭处理，能使劣质粉煤灰和炉渣灰变成优质粉煤灰和炉渣灰，广泛用做水泥、混凝土、砂浆的掺和料、墙体建筑材料和硅酸盐制品的原料。