[发明专利]一种用低阶煤萃取残渣制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工、活性炭制备领域，更具体地，涉及一种用低阶煤萃取残渣为原材料制备活性炭的方法。

背景技术

我国低阶煤储量丰富，占中国已探明煤炭储量的46％左右。因此，低阶煤的合理开发利用具有重要意义。但是，低阶煤的品质较低：水分含量高、碳含量低、热值低、易风化自燃、难以洗选和储存、长距离输送经济性差，这些使得低阶煤的开发和利用受到很大限制(邢宝林等.高品质低阶煤基活性炭的制备与表征.煤炭学报,2013,S1:217-222)。因此根据低阶煤的组成与结构特点，对低阶煤进行多级分离处理，实现对低阶煤的清洁高效梯级利用意义重大。低阶煤热溶萃取分离技术是一种近年来提出的有效的低阶煤提质技术(Li X et al.Preparation of High-Grade Carbonaceous Materials Having Similar Chemical and Physical Properties from Various Low-Rank Coals by Degradative Solvent Extraction.Energy&Fuels.2012,26(11):6897-6904)。它将低阶煤与溶剂混合，在温和条件下(温度低于350℃)进行热处理，然后进行原位热态过滤，得到萃取残渣与萃取物。将萃取物进一步分离，分为高分子量萃取物(高温溶于溶剂而常温不溶于溶剂)和低分子量萃取物(常温也溶于溶剂)。高分子量萃取物和低分子量萃取物是低阶煤热溶萃取提质技术的目标产物，具有高碳含量、无水无灰、热塑性等优异性质，具有多种用途，如用作炼焦添加剂(中国专利文件CN104673346B)、制备生物油(Li Xet al.Two-Stage Conversion of Low-Rank Coal or Biomass into Liquid Fuel under Mild Conditions.Energy&Fuels.2015,29(5):3127-3133)等。但是，低阶煤萃取残渣之前未引起关注，未得到很好利用。低阶煤萃取残渣具有较高的碳含量，而且收率高达50％以上，因此，探寻萃取残渣的合理利用方式对于提高热溶萃取技术的经济性、促进其发展具有重要意义。

另一方面，国内外对活性炭的需求越来越大，中国已成为当今世界上最大的活性炭生产国和出口国。其中70％的生产原料来自煤炭，但由于产品质量较差，比表面积低(低于1000m²/g)(邢宝林等.高品质低阶煤基活性炭的制备与表征.煤炭学报,2013,S1:217-222)，致使国产煤基活性炭产品在市场上的竞争力较弱。因此，研发制备高品质活性炭产品是活性炭行业现存问题的当务之急。

因此，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种利用低阶煤萃取残渣制备高品质活性炭的方法，使其能够高效地利用萃取残渣。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用低阶煤萃取残渣制备活性炭的方法，其中针对现有的低阶煤的萃取残渣不能被很好利用的特点，相应研究提出及充分利用了物理活化或化学活化对萃取残渣进行处理的方法，该方法制备出的活性炭品质较高，具有较高的比表面积和孔容，且其转换效率高，实现低阶煤的回收和阶梯利用，提高了低阶煤热溶萃取技术的经济性，且该方法步骤简单、转换效率高，适合大规模推广使用。

为实现上述目的，本发明提供了一种用低阶煤萃取残渣制备高品质活性炭的方法，包括以下步骤：

S1对低阶煤进行热溶剂萃取分离处理，收集处理后的萃取残渣作为制备活性炭的原材料；

S2将收集的萃取残渣在惰性气体气氛下热解，再经过物理活化处理或化学活化处理，制得活性炭。

具体的，本发明采用之前廉价废弃的低阶煤萃取残渣为原材料，经过物理活化或者化学活化，制备出高品质的活性炭，其具有较高的比表面积和孔容，从而既实现了低阶煤的梯级利用、提高了低阶煤热溶萃取技术的经济性，又制备出了高品质的活性炭。

优选地，在步骤S2中，所述热解的温度为450℃-550℃，热解时间为20min-40min，所述惰性气体氛围为氮气。该方法采用惰性气体氛围保护进行热解处理，能够避免萃取残渣中的碳成分被氧化，而将热解的温度控制在上述范围内，能够保证萃取残渣中的碳成分能够被充分热解，保证后续得到活性炭的质量。