[发明专利]一种添加含钒矿石制备活性炭的方法

说明书

一种添加含钒矿石制备活性炭的方法，该方法包括：1)磨粉：将原料煤、炭粉与沥青混合磨粉，得到磨粉料Ⅰ；2)含钒矿石磨粉：将含钒矿石与沥青混合磨粉，得到磨粉料Ⅱ；3)强力混捏：将磨粉料Ⅰ和磨粉料Ⅱ混合，加入辅料；然后进行强力混捏，得到混捏料；4)成型：将混捏料挤压成型，得到活性炭前驱体成型料；5)干燥：将活性炭前驱体成型料进行干燥，得到干燥料；6)热处理：将干燥料进行炭化活化反应，得到高性能活性炭。采用本发明方法制备得到的活性炭性能更稳定，均匀性更好，具有优异脱硝、循环脱硝和抗硫中毒性能；同时该工艺易于工业化应用，可实现脱硫脱硝活性炭连续稳定生产，经济效益和社会效益显著。

技术领域

本发明涉及一种用于烟气脱硫脱硝的活性炭的制备方法，具体涉及一种添加含钒矿石制备活性炭的方法，属于活性炭制备技术领域。

背景技术

NO_x是大气的主要污染物之一，可导致酸雨、光化学污染并破坏臭氧层，严重威胁着人类的生产和生活。现有针对烟气中NO_x的脱除工艺主要有SCR法和活性炭法，以NH₃为还原剂选择催化还原NO_x的SCR技术已经得到了广泛研究和应用，主要原理为一定条件下喷入氨气后，烟气中的氮氧化物可与氨气反应生成氮气而净化排出。传统的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂在200～400℃具有高的NO_x净化效率和抗SO₂中毒能力，但在较低温度时催化反应活性较低，为了满足其活性和抗硫性需求，SCR装置通常需要重新预热或改装来对烟气升温，从而增加了能耗和提高了运营成本。由于活性炭烟气净化技术不仅能脱除烟气中的NO_x，同时能实现烟气中SO₂、粉尘、二噁英及其他有毒物质的一体化联合脱除，最终实现烟气的深度处理及废物资源化利用，因此逐步成为大气治理的优选方案和技术。但相比SCR法，活性炭法的NO_x净化效率偏低，因此提高活性炭法中活性炭的脱硝率成了亟待突破的问题。

传统的脱硫脱硝活性炭生产所使用的原材料主要以原煤、煤焦油、沥青和水为主，在生产过程中依次经过配煤、磨粉、混捏、成型、干燥、炭化、活化、筛选包装等过程。煤经过研磨加工成200目左右的煤粉，加入粘结剂挤压成型，然后在一定温度下炭化、活化制得活性炭产品。用这种方法制备的活性炭产品性能主要决定于原料煤的性质和生产工艺条件，但在原料煤性质一定的条件下，仅改变工艺条件难以大幅度改善活性炭的孔结构或脱硝性能。而通过在活性炭上负载含金属钒的氧化物是提高活性炭脱硝率的一种有效方式，由于钒氧化物在一定温度下，可以高效催化NO_x与NH₃间的SCR反应生成N₂，即促进脱硝反应的进行。现有制备方法通常是在原料混捏过程配比添加钒盐溶液，使钒盐溶液均匀分散于混合物料中，再依次通过成型、炭化和活化步骤制备负载钒氧化物的活性炭；也有方法是将活化料浸渍于含钒盐溶液中并加热一段时间，取出后再进行烘干焙烧，使得钒氧化物附着于活性炭表面及孔隙中。上述方法虽然在一定程度上有助于提高活性炭的脱硝率，但对活性炭的循环脱硝率提高有限，依然存在改进的空间。

中国专利CN 104190432 B《一种低温脱硝协同脱硫活性炭催化剂及其制备方法》将已经制备好的活性炭用去离子水浸泡、洗涤去除活性炭表面杂质后，与偏钒酸铵、硝酸铁和硝酸饰的透明溶液混合，通过加热浸渍使含钒等金属氧化物催化剂负载于活性炭上，而后将活性炭烘干、焙烧，得到高脱硝活性炭催化剂。上述方法存在浸渍时间长、浸渍率较低的不足，且此方法制备的活性炭其活性物质主要附着于活性炭表面，因为磨损等原因导致其脱硝率容易衰减，即循环脱硝性能较差；同时该制备方法流程较为复杂，不易于工业化应用。

中国专利CN 106672967 B《脱硫脱硝用活性炭的制备方法及脱硫脱硝用活性炭和用途》将钒盐以溶液方式引入煤粉中，得到的活性炭脱硫脱硝效率较高。但在该方法中，钒盐溶液成本较高，且高温下起催化作用的部分钒氧化物(如五氧化二钒)熔点不到700度，在高温热处理制备过程中容易熔融挥发，最终导致活性炭失去高催化脱硝效果。