[发明专利]化学催化法生产优质活性炭

说明书

本发明属于活性炭的制备，具体涉及一种生产优质活性炭的化学催化法。

生产活性炭的方法基本上有两种-物理法和化学法。物理法以泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤或有机物（如有机纤维、塑料）等为原料，经高温炭化，水蒸汽或CO₂活化而成。炭化过程放出裂解气造成大气污染，活化过程过热蒸汽温度不够高时影响产品的质量，而且建厂投资十分巨大，如年产300-500吨活性碳需投资400万元。化学法是以化工原料与含碳物质化合或混合后再高温炭化活化而制备活性碳的方法。国内翻译出版的“活性炭”一书，介绍了大量的实验工作，化工原料已扩大到几十种，一般地说化学法生产的煤质活性炭较物理法生产的活性炭为优，但在高温（800-1200℃）炭化活化时，对设备腐蚀极为严重，因此，目前尚未见到大工业生产的报导。

本发明的目的在于提供一种投资少、成本低、无污染、抗腐蚀，以煤为原料在工业上生产优质活性炭的化学催化法。

本发明生产优质活性炭的化学催化法的步骤是：

（1）将原料煤粉碎至一定粒度，

（2）将粉煤进行化学处理，

（3）干燥成型，

（4）炭化活化，

（5）漂洗回收化工原料，

（6）酸洗后调节产品的PH值，

（70）产品、干燥、筛分及包装。

所述的原料煤一般采用含有大量腐植酸的风化煤，若采用无烟煤时，需要以一定比例的的上述煤种为粘结剂。各种煤的粉碎粒度如下：风化煤40目以下，褐煤120目以下，泥煤漂洗除砂后粉碎至80目以下。无烟煤粉碎至180目以下。所述的化学处理为：将粉碎后的原料煤与化工原料的溶液混合，加热进行化学反应。所用的化工原料包括工业纯的KOH、NaOH、K₂CO₃、Na₂CO₃、K₂S、Na₂S、KSCN、CaCO₃（轻质）、芒硝、硫磺、磷酸盐等。以原料煤的重量为基准，化工原料的重量为煤重的10%-45%，其多少根据原料煤的种类及活性炭的类型而定，炭化活化后用水漂洗回收化工原料，用水量为煤重的3-10倍。这些漂洗废水再用作化学处理与原料配制煤浆添加化工原料时，要从应加的化工原料中扣除废水中所含的化工原料量。按上述比例配成的化工原料的水溶液，加热煮沸后，加入原料粉煤，在80-100℃下，化学反应0.5-1小时，不断搅拌，使之成为浆状。在反应器中自然降温、沉降，除去底部的泥砂备用。

所述的干燥成型，可以是将上述的浆状物直接风干或在100℃-120℃下烘干;亦可以将所述的浆状物先成型后风干或烘干。

本发明的特征在于所述的炭化活化是将干燥成型后的物料装在加盖的非金属罐中，然后将其置于温度可达700-1200℃的各种加热炉中间接加热，使物料炭化活化。

所述的非金属材料罐可以是市售的各种形状的石墨罐、砂罐、耐火材料罐，为防裂耐腐，所述的装料罐升温至50-100℃后用水玻璃浸透后凉干备用;装料罐的形状和大小是影响活性炭孔径分布及比表面的重要因素之一，如制造中孔发达的活性炭时，采用A形罐，其直径＞20cm，高＞25cm，呈园柱形，而B形罐，其直径＜20cm，高＜25cm;装料罐的封口方法为：对于制造普通活性炭，直接加同样材质的封盖，用耐火土封住缝隙，并留有气孔。对于制造特殊的活性炭，为防止炭化活化后降温过程中氧气吸入罐内氧化产品活性炭，可在上述的气孔上，连接一个高7cm、直径5cm的小管，内装普通活性炭，降温过程中，被吸入罐内的空气先由它除氧，以免引起产品活性炭的氧化。当然，亦可以将所述的柱状装料罐，用孔板隔为几层，上层的用作除氧，然后分层收取质量略有差别的特殊活性炭，用作不同的目的。

所述的加热炉可以是倒烟窑、转盘窑以及窑内温度分布均匀的各种土砖窑。

所述的炭化活化过程一次完成，其步骤如下：

a.装有物料的装料罐按要求封口后，以花字形装入窑内，罐距炉顶50-100cm，距炉壁30-50cm，以保证受热温度均匀。

b.罐与罐接触处用草纸或植物杆隔开，以免高温时将罐烧结在一起。

c.炉内温度从室温升至700-1200℃约需4-40小时，然后恒温0.5-6小时，自然降至室温后将罐取出。

所述的漂洗回收化工原料的步骤如下：

a.将冷却后炭化活化料倒入漂洗池。

b.用热水分4-6次漂洗，总用水量为原料煤重量的3-10倍。