[发明专利]一种炭活化一体化煤质成型活性炭的生产方法

说明书

一种炭活化一体化煤质成型活性炭的生产方法，将活化性能高的主煤与交联性能高的辅煤混合后磨粉至煤粉，在煤粉中加入助剂、水进行捏合成型得到型煤，型煤干至水份低于3％时投入炭活化一体炉进行炭活化，设置进料温度为100‑150℃，投炉后通过控制氧气含量使型煤升温速率为12‑15℃/min，温度升至800℃时，开始通入水蒸汽活化，蒸汽压力≥3.0Mpa，活化反应开始，并调节氧气含量、水蒸汽量使活化温度维持在850℃‑1000℃，此温度下持续通入水蒸汽，活化反应继续进行，炭活化时间1‑6h出炉即得成品。本发明不使用煤焦油或沥青，无粘结剂成型，简化生产步骤，降低生产成本与环境污染，且生产出的活性炭产品强度高。

技术领域

本发明涉及一种活性炭的生产方法，具体是一种炭活化一体化煤质成型活性炭的生产方法，属于活性炭生产技术领域。

背景技术

传统煤质成形活性炭生产工艺主要包括以下步骤：

①磨粉：将原料煤磨粉至200目通过率≥90％的煤粉；

②捏合成型：向煤粉中加入煤粉重量15-38％的加热的煤焦油或沥青，经过捏合成型，成型后煤焦油或沥青自然风干冷却固化，型煤具备初强度，包含煤粉中的挥发份，成型后的型煤挥发份达到约20％-50％；

③炭化：将成型后的型煤进行炭化，炭化在控制氧含量的高温环境下进行，炭化温度约450-550℃，型煤在升温过程中，其中的原料煤及作为粘结剂的煤焦油或沥青开始分解融合并大量挥发，炭化后煤焦油或沥青挥发后的剩余部分不足原重量的10％，煤焦油或沥青在型煤中剩余的物质形成骨架以保持成型活性炭的强度。炭化完成后型煤变为炭化料具备强度，经冷却出炉备用；

④活化：活化反应是在850℃的高温下碳和水蒸汽的化学反应，即C和H₂O在高温下生成CO和H₂，CO和H₂是用来补充活化反应所需热量的可燃气，活化炉依靠炭化料的挥发份和自身碳的燃烧可实现自供热，通过调节活化炉的温度、水蒸气、活化时间等参数可生产出不同技术指标的活性炭。

为了成品具备强度和增加原料煤的流动性使之能够成型，传统工艺在成型时添加了煤焦油或沥青作为粘结剂，但是在炭化过程中大部分煤焦油或沥青挥发后被燃烧掉，只有小部分形成碳骨架保留具备维持强度的功能，再者传统工艺需要单独炭化的步骤使焦油或沥青挥发，如直接投炉进行炭化活化一体化，则炭在炉内粘连结块，导致设备不能运行。而煤焦油或沥青的价格高，导致生产成本较高；同时加入煤焦油或沥青作为粘结剂有着严重的污染问题；

目前也有一部分现有技术是向煤炭或其他含碳材料中加入膨润土、活性白土、硅藻土等无机粘结剂代替煤焦油或沥青使用，存在的问题是其与煤或含碳材料交联性差，添加比例高，造成原料含碳量下降，在炭化活化遇到高温后这些无机粘结剂主要成分没有变化，而煤或碳材料炭化活化后，经挥发和生产消耗后所占比例下降，造成生产出的产品碳含量低，指标低；而加入酚醛树脂等有机粘结剂代替煤焦油或沥青使用，经炭化活化也可形成具备强度的碳骨架，但其所能构成的碳骨架物质含量低，且售价高昂，使用成本高，在普遍实际生产中很少被采用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种炭活化一体化煤质成型活性炭的生产方法，不使用煤焦油或沥青，无粘结剂成型，简化生产步骤，降低生产成本与环境污染，且生产出的活性炭产品指标高、强度高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种炭活化一体化煤质成型活性炭的生产方法，包括以下步骤：

①配煤磨粉：将活化性能高的主煤与交联性能高的辅煤混合后磨粉至200目通过率≥90％的煤粉，混合后煤粉的干燥无灰基挥发份V_daf为20-30％，粘结指数G为40-60；主煤占混合后煤粉质量份的35-75％，则辅煤占混合后煤粉质量的25-65％；