一种高亚甲蓝值的煤基压块活性炭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高亚甲蓝值的煤基压块活性炭的制备方法，包括：利用长焰煤、气肥煤和沥青为原料进行配煤并与氯化锌混合、粉碎以得到原料煤；将所述原料煤压块成型、造粒，得到煤颗粒；对所述煤颗粒进行氧化处理、炭化处理，得到炭化料；利用氯化锌溶液浸渍所述炭化料，固液分离后烘干，将得到的浸渍炭化料进行活化处理，以制得活性炭。本发明专利技术利用一定量的长焰煤、气肥煤和沥青配煤制备活性炭，很好地结合了上述原料的性质以及相互之间的配合作用，与传统的煤基压块活性炭相比，在氯化锌化合物添加剂的作用下，可以有效提升活性炭产品的亚甲蓝值，解决了传统煤基压块活性炭生产中普遍存在的亚甲蓝吸附性较差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于活性炭制备领域，特别涉及一种高亚甲蓝值的煤基压块活性炭的制备方法。
技术介绍
由于活性炭具有高度发达的孔隙结构和极大的比表面积，其应用范围从用于食品和医药的脱色与除味、防毒面具，发展到大规模用于溶剂精制与回收、水深度处理、烟气净化、血液净化等，对活性炭的吸附性能提出了新的、更高的要求。活性炭按照原料不同可分为煤基活性炭、石油焦活性炭、木质活性炭和果壳活性炭等，其中，石油焦活性炭、木质活性炭和果壳活性炭等由于原料来源容易受限，难以长期大规模生产，同时，由于中国煤炭资源丰富，产量大，来源可靠，煤基活性炭的产量逐年增加，并且其利用范围越来越广。按照形态来分，活性炭包括成型活性炭和粉状活性炭，其中粉状活性炭相比于成型活性炭具备较大的吸附性(碘值和/或亚甲蓝值)，但是由于其粉状形态，限制了应用领域。基于以上原因，煤基压块活性炭的生产越来越受到重视。随着社会的发展，水污染成分也日益复杂，大分子化工有机污染物逐渐增加。这就要求活性炭产品在吸附传统污染物的基础上，还要能吸附化工有机污染物。常规工艺生产的煤基活性炭微孔发达，对传统污染物吸附性很强，但吸附大分子化工有机污染物或作为生物炭载体需要的中孔则并不发达，表现为亚甲蓝值偏低，不能满大分子化工污染物及生物炭载体要求，而传统的通过增加活化时间来提升亚甲蓝值得方法，降低得率碘吸附值及强度。CN1248962C公开了一种压块活性炭的制备方法，其中，将由弱粘煤、
焦煤和煤沥青组成的原料与碱金属氢氧化物混合、粉碎、压块造粒后，经炭化和活化制成活性炭，然而，整体看来，其活性炭产品的亚甲蓝值和碘值依然偏低，而且还需要使用强碱，对环境隐患大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高亚甲蓝值的煤基压块活性炭的制备方法，以解决传统煤基压块活性炭生产中亚甲蓝吸附性较差的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高亚甲蓝值的煤基压块活性炭的制备方法，包括如下步骤：a、利用长焰煤、气肥煤和沥青为原料进行配煤并与氯化锌混合、粉碎以得到原料煤，其中，以所述原料煤的总重量计，所述长焰煤的用量为65wt％-80wt％，气肥煤的用量为15wt％-25wt％，沥青的用量为3wt％-7wt％，氯化锌的用量为2wt-5wt％；b、将所述原料煤压块成型、造粒，得到煤颗粒；c、对所述煤颗粒进行氧化处理、炭化处理，得到炭化料；d、利用氯化锌溶液浸渍所述炭化料，固液分离后烘干，将得到的浸渍炭化料进行活化处理，以制得活性炭。在本专利技术的制备方法中，步骤a为利用长焰煤、气肥煤和沥青为原料进行配煤并与氯化锌混合、粉碎以得到原料煤，具体配煤和粉碎过程为本领域所熟知，可以使一定量的长焰煤、气肥煤、沥青和氯化锌混合均匀并粉碎至较小的颗粒尺寸，例如过170目、180目或200目筛(泰勒标准筛)。研究发现，当采用上述原料并以上述比例配煤时，有利于提升最后所制得的压块活性炭的亚甲蓝值，优选地，所述原料煤中长焰煤的用量为70wt％-75wt％，比如72wt％，气肥煤的用量为15wt％-20wt％，比如18wt％。所述长焰煤为年轻煤种，用在本专利技术中，作为实现活性炭基本性能的基础原料，研究发现，在与本专利技术的气肥煤配合使用时，所述长焰煤的引入有利于活性炭产品孔隙的生成，便于后续扩孔，从而提升活性炭产品的亚甲蓝值。优选地，所述长焰煤的挥发分不小于37％，例如40％，
透光率不小于50，例如55，镜质组含量不小于70％，优选不小于75％，例如80％或85％等，以进一步提高活性炭的孔隙结构；例如，所述长焰煤可以选自托克逊黑山煤或奇台北山原煤。长烟煤非常年轻，内部煤化程度低，活性极高、后续容易扩孔。但由于其煤化程度低，强度较低，且没有粘结性，在炭化过程中强度会进一步降低，因此在传统活性炭生产领域，很少有人用长烟煤进行生产。所述气肥煤为强粘结性的煤种，添加气肥煤不仅可以在加工过程中利用其粘结性，提升煤粉颗粒之间的粘结度，同时，在与本专利技术的长焰煤配合使用时，所述气肥煤的引入还有利于后续炭骨架的形成和强度提升，并且由于在后续炭化过程中会容易发生收缩，所述气肥煤的引入还有助于防止由于收缩过度而导致不利于初期孔隙的形成而影响后续活化扩孔的进行。优选地，所述气肥煤的粘结指数不小于85，例如为90或95等，角质层厚度不小于25，例如为27或30等，从而在煤粉颗粒之间的粘结强度的同时还有利于提升活性炭产品的吸附性能；例如，所述气肥煤可以选自奇台红山洼煤或富康顺通煤。在本专利技术中，加入沥青则能保证在压块工段具有一定的初始强度，例如所述沥青可以是煤焦油沥青、石油沥青、煤直接液化沥青或高温改质煤沥青等；优选地，所述沥青软化点>105℃，更优选为高温改质煤沥青。在本专利技术中，将配好的原煤中加入2-5wt％的固体氯化锌，由于氯化锌具有较强的脱羟基和脱水的作用，在一定的温度下,加入的氯化锌可以使原料中的氢和氧以水的形式放出，并且有利于从内部发生造空反应。在本专利技术的一个优选实施方式中，对原料煤进行粉碎以得到具有特定粒度分布的煤粉，其中，粉碎后的原料煤的平均粒径不小于20μm，其中，粒径不大于80μm的煤粉含量不小于90wt％；粒径为40μm-80μm的煤粉含量不小于10wt％。研究发现，当所述煤粉具有上述力度分布时，在成型过程中可以实现不同粒径煤粉的合理级配，保证成型强度的同时具有良好的初始空隙分布。优选地，所述原料煤中，粒径不大于80μm的煤粉含量不小于95wt％；粒径不大于40μm的煤粉含量不小于70wt％；进一步优选地，所述煤粉的平均粒径为20μm-40μm，例如30μm；更优选
地，所述煤粉的粒径不大于200μm，例如不大于150μm，或者不大于100μm。本领域技术人员理解，可以通过选用相应的标准筛对粉碎后的原料煤进行筛分，从而得到具有上述粒度分布的煤粉。需要说明的是，如果上述无烟煤和/或长焰煤的灰分超标，使得最终活性炭产品的灰分不符合要求时，本领域技术人员容易想到在配煤前对上述无烟煤和/或长焰煤的灰分进行控制，例如通过洗选脱灰等处理使所述无烟的灰分小于3％，当然具体的控制程度以最终活性炭产品的灰分可以符合要求为准，例如小于10％。这一点为本领域所熟知，这里不再赘述。在本专利技术中，步骤b为对上述原料煤进行压块成型、造粒，以得到煤颗粒。在煤基压块活性炭的制备中，对煤粉进行成型以及破碎造粒的处理为本领域的常规处理过程，例如利用对辊压块成型机进行煤粉成型，例如采用破碎机进行破碎，然后筛分得到一定粒径范围的煤颗粒，其具体过程为本领域所熟知，在一种实施方式中，所述原料煤的压块成型压力为10-15t/cm；所述的造粒包括破碎和筛分，以得到粒径在1mm-10mm，更优选3mm-8mm之间的煤颗粒。优选地，步骤b中，压块成型所得的压块煤的堆重比为660g/L-720g/L，例如670或700g/L，可以通过控制成型压力、温度或优选通过返料成型的方式控制压块煤的堆重比，其中所述返料成型方式为将部分压块成型后的压块煤破碎为粒径不大于3mm，优选为0.5-2.5mm，例如1mm或2mm的煤颗粒，并将占所述原料煤质量10wt％-30wt％，优选15wt％-25wt％的煤颗粒返回与所述原料煤混合均匀，以用于压块成型。研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高亚甲蓝值的煤基压块活性炭的制备方法，包括如下步骤：a、利用长焰煤、气肥煤和沥青为原料进行配煤并与氯化锌混合、粉碎以得到原料煤，其中，以所述原料煤的总重量计，所述长焰煤的用量为65wt％‑80wt％，气肥煤的用量为15wt％‑25wt％，沥青的用量为3wt％‑7wt％，氯化锌的用量为2wt‑5wt％；b、将所述原料煤压块成型、造粒，得到煤颗粒；c、对所述煤颗粒进行氧化处理、炭化处理，得到炭化料；d、利用氯化锌溶液浸渍所述炭化料，固液分离后烘干，将得到的浸渍炭化料进行活化处理，以制得活性炭。

【技术特征摘要】
1.一种高亚甲蓝值的煤基压块活性炭的制备方法，包括如下步骤：a、利用长焰煤、气肥煤和沥青为原料进行配煤并与氯化锌混合、粉碎以得到原料煤，其中，以所述原料煤的总重量计，所述长焰煤的用量为65wt％-80wt％，气肥煤的用量为15wt％-25wt％，沥青的用量为3wt％-7wt％，氯化锌的用量为2wt-5wt％；b、将所述原料煤压块成型、造粒，得到煤颗粒；c、对所述煤颗粒进行氧化处理、炭化处理，得到炭化料；d、利用氯化锌溶液浸渍所述炭化料，固液分离后烘干，将得到的浸渍炭化料进行活化处理，以制得活性炭。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤d中，所述氯化锌溶液的浓度为10wt％-20wt％，浸渍时间为1-2h。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，粉碎后的原料煤的平均粒径不小于20μm，其中，粒径不大于80μm的煤粉含量不小于90wt％；粒径为40μm-80μm的煤粉含量不小于10wt％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a所得的煤粉中，粒径不大于80μm的煤粉含量不小于95wt％；粒径不大于40μm的煤粉含量不小于70wt％。5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成，申明琪，赵龙，陆晓东，韩晓林，王洪强，鲁宗虎，赵荣善，罗富，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，神华新疆能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11