[发明专利]一种利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法

说明书

本发明公开了一种利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，将煤、生物质的混合料压块(质量比为1∶1～5∶1)和金属氧化物源按质量比为2∶1～6∶1的比例在850～1100℃下焙烧1～4h，随后再经分离、筛分制得活性炭，并副产金属化物料。本发明中，在所述的制备条件下，煤与生物质的混合料一步进行炭化和活化，有助于大大缩减制备工艺过程，副产的金属化物料可循环使用，进而明显减少原料成本和节省能耗，最终显著缩减活性炭制备成本。

技术领域

本发明属于活性炭制备技术领域及生物质资源高效利用领域，具体涉及一种利用煤与生物质的混合料和金属氧化物共焙烧制备活性炭的方法。

背景技术

活性炭一般是以优质煤或果壳为原料，经过加工成型、炭化、活化等工艺过程制成的一种多孔性炭素物质。它具有一定的机械强度，很大的比表面积和极强的吸附性能。能脱色、脱臭、脱硫、脱苯，还能选择性地脱除液相或气相中某些化学杂质和机械杂质。也能吸附某些催化剂，使化学反应速度大大加快，是良好的催化剂载体。因此活性炭在国防、化工、石油、纺织、食品、医药、原子能工业、城市建设、环境保护以及人类生活的各个方面都有着广泛的用途。因此，世界活性炭产业发展迅速，我国平均年增长率15％，出口量已超过美国和日本，居世界首位。目前世界活性炭产量为70万吨，我国已达26万吨。但是，活性炭法制备还存在以下缺点：(1)生产工艺流程长，需经过成型、炭化、活化等多个步骤，导致活性炭价格较高；(2)活性炭机械强度低，在吸附、再生、往返使用中损耗大；(3)活性炭挥发分较低，不利于脱硝。

以煤为原料制备活性炭时一般选用优质无烟煤，而果壳类属于生物质原料的一种。前者资源紧张、价格贵，后者原料来源紧张，收集困难。多种原因导致活性炭价格昂贵。而且由于炭化、活化温度低，活性炭机械强度低。特别是为了降低活性炭制备原料成本，使用劣质煤时，面临其固定炭低、灰份高及需加入添加剂促进炭化和活化等问题。活性炭制备所用原料来源成为制约该行业快速发展的瓶颈之一。秸秆是众多生物质中的一种。我国每年可生产秸秆7亿多吨，约占全世界秸秆总量的20％～30％，废弃或露天焚烧的部分秸秆约占总量的33％。露天焚烧是目前解决秸秆去向的主要途径，既浪费了宝贵的资源又污染了大气环境，还带来严重的社会问题，引起附近居民呼吸道疾病、高速公路被迫关闭、飞机停飞等问题。因此，秸秆的高效资源化利用也迫在眉睫。以煤和秸秆的混合料为原料制备活性炭是秸秆高效资源化利用的重要发展方向之一，可显著提高秸秆的附加值，改善活性炭质量，推动环保产业健康快速发展。

发明内容

为解决现有活性炭制备流程长、工艺复杂、成本高、产品机械强度差及原料来源受限等问题，本发明提供了一种可利用劣质煤和秸秆类生物质制备活性炭的方法，旨在简化制备工艺、降低制备成本，提升制得的活性炭的吸附性能及机械强度，扩大原料来源，且同时副产的金属化物料可循环使用，减少原料消耗，提高该工艺的竞争力。

以煤为原料制备活性炭时一般选用优质无烟煤，而以生物质为原料制备活性炭时通常选择果壳类。前者资源紧张、价格贵；后者原料分散、收集困难。多种原因导致以这两类原料制备的活性炭价格昂贵。而且由于炭化、活化温度低，活性炭机械强度低，导致后续产品使用中活性炭消耗大。特别是为了降低活性炭制备的原料成本，使用劣质煤时，面临其固定炭低、灰份高及需加入添加剂促进炭化和活化等问题。而秸秆类生物质具有含挥发份高、灰份低(仅5％左右)及含氧化钾高的特点，特别是钾对活性炭制备过程中的炭化和活性具有催化作用，可节省或不使用添加剂。

本发明中，结合以丰富的劣质煤和秸秆类生物质的混合料为原料制备活性炭的特点，将秸秆类生物质加入劣质烟煤中制备高性能的活性炭，既可解决活性炭制备时的原料限制，降低原料成本，又能明显提高活性炭产品性能。

本发明技术方案如下：

一种利用煤与生物质的混合料制备活性炭的方法，将煤、生物质的混合料压块和金属氧化物源按质量比为2∶1～6∶1的比例在850～1100℃下焙烧，随后再经分离、筛分制得活性炭。