[发明专利]一种焦炭、兰炭和高变质煤的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及对焦炭、兰炭、烟煤和高变质煤的表面处理，以刻蚀其表面，并接枝上活性国能团，达到表面修饰和调节孔结构的目的，属于化学合成技术领域。 

背景技术

焦炭、兰炭和高变质煤作为工业上常用的炭原料，被广泛应用于金属冶炼，炭材料骨料，可燃气体制备和煤炭化工品合成中。其中炭材料的表面结构和物理化学性质对其性能和相关应用具有重大影响。炭材料表面所含有的官能团能够改变其相容性、分散性、导电性和附着性等，而炭材料的表面孔结构会大大影响其物理化学活性和吸附性能。一般来说，丰富的孔结构可大大提高材料的比表面积，从而提高其整体的吸附性能。目前对于炭材料表面处理的方法主要集中在空气、二氧化碳、水蒸气刻蚀和KOH、磷酸活化等方面。 

本发明针对高变质煤、焦炭和兰炭等煤化工和冶金工业中常见工业炭素原材料，提出了一种利用水蒸气和臭氧在高温惰性气氛条件下对其表面进行改性的方法，以提高上述材料的物理化学活性，调控其表面性质和孔结构。 

发明内容

将粉碎后的炭原料包括高变质煤、焦炭和兰炭等在高温惰性气体保护下通入一定量的水蒸气和臭氧，反应一定时间，以达到对上述炭材料进行表面改性的目的。 

第一步：将炭原料，如高变质煤、焦炭和兰炭进行机械粉碎，使其粒径小于300目； 

第二步：将粉碎后的炭原料置于流化床反应器中，在高温惰性气氛条件下通 入水蒸气和臭氧进行表面处理。 

本发明进一步的优选方案是：粉碎后粒径小于300目； 

本发明进一步的优选方案是：在第二步表面处理过程中，惰性气体为氮气或氩气； 

本发明进一步的优选方案是：流化床的温度范围200-350℃； 

本发明进一步的优选方案是：在第二步表面处理过程中，通入水蒸气和臭氧的体积分数为1∶0.2-1∶1(体积比)。 

本发明具有以下优点：利用水蒸气和臭氧对高变质煤、焦炭和兰炭进行表面改性，达到对表面物理化学性质和孔结构的调节。 

下面结合实施例对本发明进行详细说明： 

实施例1 

将50g焦炭进行机械粉碎，使其粒径大于300目，将粉碎后的焦炭置于流化床反应器中，在氮气保护下升温至200℃并通入水蒸气和臭氧混合气(体积比为1∶0.2)，反应10分钟后的到表面改性的焦炭粉末，其表面富含含氧官能团，比表面积为80m²/g。 

实施例2 

将50g兰炭进行机械粉碎，使其粒径大于300目，将粉碎后的兰炭置于流化床反应器中，在氩气气保护下升温至300℃并通入水蒸气和臭氧的混合气体(体积比1∶0.6)，反应20分钟得到表面改性的兰炭粉末。其表面积为210m²/g。 

实施例3 

将50g高变质无烟煤煤进行机械粉碎，使其粒径大于300目，将粉碎后的高变质煤置于流化床反应器中，在氩气气保护下升温至250℃，并通入水蒸气和臭氧(体积比1∶0.8)，反应30分钟后得到表面改性的高变质煤粉末。其表面富 含含氧官能团，比表面积为143m²/g。 

以上已对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。