一种兰炭基活性焦及其制备方法技术

本发明专利技术属于资源综合利用技术领域，涉及一种兰炭基活性焦及其制备方法，将煤直接液化残渣进行去灰预处理，煤直接液化残渣预处理后粉碎至80‑120目并烘干；将兰炭末粉碎至80‑120目并烘干；再将兰炭末与煤直接液化残渣按照质量比为(3:2)‑(4:1)混合，加入用于成型的淀粉溶液并搅拌均匀，形成混合物A；将混合物A在5‑7MPa压力下压制成型，得到成型料条；将成型料条烘干；在保护气氛下对烘干后的成型料条进行炭化和活化处理；在保护气氛下使活化后的成型料条降温至室温，得到所述兰炭基活性焦。本发明专利技术以兰炭末为主要原料，添加煤直接液化残渣，通过磨粉、捏合、成型、炭化、活化制备高吸附性能和高强度的活性焦；该方法工艺简单，成本低，适合规模化工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种兰炭基活性焦及其制备方法
本专利技术属于资源综合利用
，涉及一种兰炭基活性焦及其制备方法。
技术介绍
传统活性焦的制备方法以原煤为基质，高温煤焦油为粘结剂，混合物经挤压成型、炭化、活化和改性等一系列过程而成。由于是以原煤为基质，所以炭化、活化时间长，能耗大，并且粘结剂高温煤焦油昂贵，致使活性焦生产成本高。我国晋、陕、蒙接壤区侏罗纪煤炭资源储量大，煤质很好，低灰、低硫、低磷、发热量高、固定炭高、比电阻高、化学活性高。由于这些煤没有粘结性或粘结性很差，不能用于生产冶金焦炭，一般在中低温条件下干馏热解炼成兰炭。兰炭生产过程中，破碎、转运装卸及使用过程中会产生约占10％粒径小于3mm的兰炭末，因粒度小不能用于后续的电石与铁合金等生产领域，绝大部分仅用于电煤和民用等低级燃料廉价处理或废弃。近年来，随着兰炭产业的蓬勃发展，有大量的兰炭末严重积压，既占据大量土地又对环境造成污染，因此其回收利用一直倍受关注。煤直接液化残渣是煤炭经过直接液化工艺后，产生的不能转化为液相或气相产物的固体残留物。煤直接液化残渣主要由未转化的煤有机质、无机矿物质以及残留的煤炭液化催化剂构成，其主要成分是具有较高利用价值的富碳有机组分，符合制备碳质吸附材料的条件。残渣灰分中的无机矿物质在制备炭材料时可能起到造孔的作用。煤直接液化残渣粘结性很强，从液化残渣的组成看，油类物含量比较高。煤直接液化过程中不管采用哪种液化工艺和固液分离技术，都会不可避免的产生约占原煤量30％左右的液化残渣。随着煤直接液化技术的大力发展，液化残渣所带来的环境问题会逐渐凸现出来，成为制约煤液化技术作为可持续发展技术的一大难题。
技术实现思路
针对传统活性焦生产成本高，性能不佳的现状，基于兰炭末和煤直接液化残渣的特性，本专利技术提出一种兰炭基活性焦及其制备方法，本专利技术以兰炭末为主要原料，添加一定比例的煤直接液化残渣，通过磨粉、捏合、成型、炭化、活化制备高吸附性能和高强度的活性焦；该方法工艺简单，成本低，适合规模化工业生产，是兰炭末、煤直接液化残渣大掺量、高值利用的一种有效途径，应用前景广阔。本专利技术采用如下技术方案：一种兰炭基活性焦的制备方法，包括以下步骤：(1)准备原料：将煤直接液化残渣进行去灰预处理，煤直接液化残渣预处理后粉碎至80-120目并烘干；将兰炭末粉碎至80-120目并烘干；(2)再将兰炭末与煤直接液化残渣按照质量比为(3:2)-(4:1)混合，加入用于成型的淀粉溶液并搅拌均匀，形成混合物A；(3)将混合物A在5-7MPa压力下压制成型，得到成型料条；(4)将成型料条烘干；(5)在保护气氛下对烘干后的成型料条进行炭化和活化处理；(6)在保护气氛下使活化后的成型料条降温至室温，得到所述兰炭基活性焦。所述步骤(1)中，将氢氟酸与煤直接液化残渣按质量比为1：(4-10)混合，进行去灰预处理。所述步骤(1)中，煤直接液化残渣和兰炭末的烘干温度均为105℃-120℃，烘干时间均为4h-6h。所述步骤(2)中，所述淀粉溶液溶质质量百分数为3％-6％。所述步骤(4)中，成型料条烘干的条件为：烘干温度为100-120℃，烘干时间为4-6h。所述步骤(5)中，对烘干后的成型料条进行炭化和活化处理的过程为：将烘干后的成型料条在保护气氛下以8-10℃/min的升温速率升温至500-600℃，恒温30-60min，进行炭化；然后以8-10℃/min的升温速率升温至750-900℃，通入活化剂，活化剂的流量为60-120mL/min，活化阶段恒温30-90min。所述活化剂为二氧化碳。保护气体采用惰性气体。一种兰炭基活性焦，该兰炭基活性焦通过上述制备方法制备而成。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术在制备兰炭基活性焦时，先对煤直接液化残渣进行去灰预处理，将80-120目的兰炭末与煤直接液化残渣按照质量比为(3:2)-(4:1)混合，加入用于成型的淀粉溶液并搅拌均匀，形成混合物A；然后将混合物A在5-7MPa压力下压制成型，得到成型料条；之后将成型料条烘干；然后在保护气氛下再对烘干后的成型料条进行炭化和活化处理；最后在保护气氛下使活化后的成型料条降温至室温，得到所述兰炭基活性焦；制备时将煤直接液化残渣进行去灰预处理，以去除煤直接液化残渣中部分杂质，有效保证后续活化过程孔隙的生成，这样，就使得所制备的活性焦具有良好的吸附性能，更好的用于气体分子的吸附和循环利用。本专利技术以兰炭末为主要原料，煤直接液化残渣为粘结剂，通过磨粉、捏合、成型、炭化、活化制备高吸附性能和高强度的活性焦，以兰炭末为原料生产活性焦，能够缩短成型料的活化时间，降低活性焦生产成本；本专利技术的方法工艺简单，成本低，适合规模化工业生产，是兰炭末、煤直接液化残渣大掺量、简便、高附加值利用的一种有效途径，应用前景广阔。由本专利技术制备方法的有益效果可知，本专利技术的兰炭基活性焦具有良好的抗压强度和吸附性能，本专利技术法制得的兰炭基活性焦碘吸附值为279.4mg/g-386mg/g、抗压强度为373.7N-473N，能够达到烟气脱硫用活性焦企业标准。附图说明图1是本专利技术方法的流程图；图2是本专利技术实施例1制备的兰炭基活性焦的SEM图片；图3是本专利技术实施例2制备的兰炭基活性焦的SEM图片；图4是本专利技术实施例3制备的兰炭基活性焦的SEM图片；图5是本专利技术实施例4制备的兰炭基活性焦的SEM图片。具体实施方式下面结合附图和实施例来对本专利技术作进一步的说明。参照图1，本专利技术兰炭基活性焦的制备方法包括以下步骤：(1)准备原料：将氢氟酸与煤直接液化残渣的按照质量比为1：(4-10)进行混合，进行去灰预处理；煤直接液化残渣预处理后粉碎至80-120目并放入烘箱中烘干；将兰炭末粉碎至80-120目并放入烘箱中烘干；煤直接液化残渣和兰炭末的烘干温度均为105℃-120℃，烘干时间均为4h-6h；(2)将兰炭末和预处理后的煤直接液化残渣按照质量比为(3:2)-(4:1)在常温条件下混合，加入溶质质量分数为3％-6％的淀粉溶液并搅拌均匀，加入的淀粉溶液用于兰炭末和煤直接液化残渣捏合成型，形成混合物A；(3)将步骤(2)制备得到的混合物A每次称取0.6-1.0g置于一定型号的模具中，将模具置于台式粉末压片机，在5-7MPa压力下压制成型，得到成型料条；(4)将步骤(3)得到的成型料条置于烘箱中烘干，烘干温度为100-120℃，烘干时间为4-6h；(5)将步骤(4)烘干的成型料条置于炭化活化炉中，在惰性气体的保护下以8-10℃/min的升温速率升温至500-600℃，恒温30-60min进行炭化；然后以8-10℃/min的升温速率升温至750-900℃；再通入活化剂二氧化碳，二氧化碳的流量为60-120mL/min，活化阶段恒温30-90min；(6)在惰性气体的保护下使炭化活化炉降温至室温，既得到了兰炭基活性焦。本专利技术以兰炭末和煤直接液化残渣为主要原料，添加淀粉溶液，将原料混合物依次进行捏合、成型、干燥、炭化和活化处理后得到本专利技术的兰炭基活性焦，本专利技术法制得的兰炭基活性焦碘吸附值为279.4mg/g-386mg/g、抗压强度为373.7N-473N，达到烟气脱硫用活性焦企业标准。本专利技术采用的原料兰炭末和煤直接液化残渣来源广、价格便宜，煤直接液化残渣在活性焦制备过程中起到粘结性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兰炭基活性焦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将煤直接液化残渣进行去灰预处理，煤直接液化残渣预处理后粉碎至80‑120目并烘干；将兰炭末粉碎至80‑120目并烘干；(2)再将兰炭末与煤直接液化残渣按照质量比为(3:2)‑(4:1)混合，加入用于成型的淀粉溶液并搅拌均匀，形成混合物A；(3)将混合物A在5‑7MPa压力下压制成型，得到成型料条；(4)将成型料条烘干；(5)在保护气氛下对烘干后的成型料条进行炭化和活化处理；(6)在保护气氛下使活化后的成型料条降温至室温，得到所述兰炭基活性焦。

【技术特征摘要】
1.一种兰炭基活性焦的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将煤直接液化残渣进行去灰预处理，煤直接液化残渣预处理后粉碎至80-120目并烘干；将兰炭末粉碎至80-120目并烘干；(2)再将兰炭末与煤直接液化残渣按照质量比为(3:2)-(4:1)混合，加入用于成型的淀粉溶液并搅拌均匀，形成混合物A；(3)将混合物A在5-7MPa压力下压制成型，得到成型料条；(4)将成型料条烘干；(5)在保护气氛下对烘干后的成型料条进行炭化和活化处理；(6)在保护气氛下使活化后的成型料条降温至室温，得到所述兰炭基活性焦。2.根据权利要求1所述的一种兰炭基活性焦的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将氢氟酸与煤直接液化残渣按质量比为1：(4-10)混合，进行去灰预处理。3.根据权利要求1所述的一种兰炭基活性焦的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，煤直接液化残渣和兰炭末的烘干温度均为105℃-120℃，烘干时间均为4h-6h。4.根据权利要求1所述的一种兰炭基活性焦的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宇红，景献德，宋永辉，薛娟琴，兰新哲，周军，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61