一种分级磨粉分级混捏制备高性能活性炭的方法技术

一种分级磨粉分级混捏制备高性能活性炭的方法，该方法包括：1)将活性原料、低粘结性原料和粘结剂混合磨粉，然后加入辅料进行一级强力混捏，得到一级混捏料；2)将高粘结性原料和粘结剂混合磨粉，然后加入辅料，并与一级混捏料混合进行二级强力混捏，得到二级混捏料；3)将二级混捏料挤压成型，得到活性炭前驱体成型料；4)将活性炭前驱体成型料进行干燥，得到干燥料；5)将干燥料进行炭化活化反应，得到高性能活性炭。本发明专利技术采用分级磨粉可改善不同粘结性碳原料与粘结剂的混合粘结性能和界面结合效果，采用分级混捏可改善低粘结性原料与高粘结性原料结合的亲和性和粘结力，并使得高、低粘结性原料与粘结剂混合效果更好，产品性能更加稳定。加稳定。加稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种分级磨粉分级混捏制备高性能活性炭的方法


[0001]本专利技术涉及一种可用于烟气脱硫脱硝的活性炭的制备方法，具体涉及一种分级磨粉分级混捏制备高性能活性炭的方法，属于活性炭制备


技术介绍

[0002]众所周知，活性炭干法技术可以联合脱除SO2、NO
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、粉尘、二噁英、重金属等有害成分，具有脱硫脱硝效率高、副产物资源化利用率高的特点，相较于湿法或半干法具有明显的优势，近年来在烧结、焦化、垃圾焚烧等领域得到了广泛的应用。但同时，活性炭干法技术暴露出活性炭质量参差不齐、同一批料质量不稳定等问题，一定程度上影响了活性炭干法技术的进一步推广应用。因此，活性炭的质量是影响活性炭干法技术的关键。
[0003]活性炭的质量与活性炭的制备方法有关。而在活性炭的多种制备方法中，配煤法制备烧结烟气脱硫脱硝用活性炭的技术已有较多应用。中国专利CN 109250713A公开了一种脱硫脱硝活性炭生产工艺方法，其过程是先将焦煤与焦粉按照特定比例进行混合磨粉，然后配以一定比例的煤焦油和水，保温加热进行捏合，待加入的煤焦油和水与煤粉充分的浸润、渗透和分散均匀后进入液压机，在一定压力下用一定的模具挤压成固定的湿炭成品。其中煤焦油添加比例为13～23％。合格炭条自然干燥晾干后，根据不同的活性炭的性质要求，用炭化炉进行炭化，炭化料再由活化炉进行活化，最后得到满足不同物理化学性质要求的脱硫脱硝活性炭。该方法生产出了较为合格的成型产品，但煤焦油添加量大，生产成本较高，且得到的产品耐磨强度较低，容易波动。
[0004]现有制备活性炭的工艺中采用的许多原料均为低粘结性原料(如焦粉)配比高粘结性原料(如主焦煤、烟煤)和沥青，经磨粉后配比煤焦油、水，然后经混捏、造粒、干燥、炭化和活化等步骤来制备活性炭。为保证成型过程顺利进行或保证最终活性炭产品的指标性能合格，通常煤焦油或沥青等粘结剂或成型剂的添加比例较高，因而会导致成本较高。同时，由于原料粘结性能的不同，会导致各原料与粘结剂磨粉混合粘结效果或与成型剂混合粘结效果会有不同，因而一起磨粉混合或搅拌捏合后较难达到最佳混匀状态，从而导致生产得到的产品性能和质量不稳定。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术在大量研究的基础上提出了一种分级磨粉分级混捏制备高性能活性炭的方法。该方法采取分级配比不同粘结性原料和粘结剂磨粉混合的工艺，有助于改善低粘结性原料与粘结剂的混合粘结和界面结合效果，使粘结性能不同的碳原料与粘结剂、成型剂的混合粘结效果达到最佳，从而降低粘结剂使用量，实现各原料的低成本高效率利用；采用分级混捏工艺改善低粘结性原料与高粘结性原料结合的亲和性和粘结力，并使得高、低粘结性原料与粘结剂混合更加均匀，同时改善活性炭产品性能的稳定性。
[0006]根据本专利技术的实施方案，提供一种分级磨粉分级混捏制备高性能活性炭的方法。
[0007]一种分级磨粉分级混捏制备高性能活性炭的方法，该方法包括以下步骤：
[0008]1)磨粉和一级混捏：将活性原料、低粘结性原料和粘结剂混合磨粉，然后加入辅料进行一级强力混捏，得到一级混捏料；
[0009]2)磨粉和二级混捏：将高粘结性原料和粘结剂混合磨粉，然后加入辅料，并与一级混捏料混合进行二级强力混捏，得到二级混捏料；
[0010]3)成型造粒：将二级混捏料挤压成型，得到活性炭前驱体成型料；
[0011]4)干燥：将活性炭前驱体成型料进行干燥，得到干燥料；
[0012]5)热处理：将干燥料进行炭化活化反应，得到高性能活性炭。
[0013]在本专利技术中，该方法还包括：
[0014]6)冷却筛分：经过热处理后的高性能活性炭通过冷却筛分后，得到大颗粒的高性能活性炭；
[0015]7)回收利用：冷却筛分后得到的小颗粒活性炭作为活性原料返回步骤1)中再利用。
[0016]步骤6)中所述大颗粒的高性能活性炭的尺寸为4～12mm。
[0017]作为优选，在步骤1)中，所述磨粉和一级混捏过程中还包括金属矿的添加，具体为：将活性原料、低粘结性原料和粘结剂混合磨粉，加入金属矿磨粉，再混合，然后加入辅料进行一级强力混捏，得到一级混捏料。
[0018]优选的是，所述金属矿为含铁矿石。优选为铁锰矿、铁铜矿、铁钛矿、铁钨矿中的一种或几种。作为优选，金属矿的添加量占所有碳原料添加量的比例为a。其中：0＜a≤15％，优选为0.1％＜a≤10％，更优选为0.5％＜a≤8％。
[0019]此处所述的所有碳原料添加量是指所有碳原料的总质量，即活性原料、低粘结性原料和高粘结性原料的总质量。
[0020]在本专利技术中，所述粘结剂为非沥青基粘结剂(如钠基膨润土与煤粉制备的新型粘结剂)或沥青基粘结剂(如煤沥青、石油沥青)。
[0021]优选的是，步骤2)中与高粘结性原料配比的粘结剂含量为步骤1)中与低粘结性原料配比的粘结剂含量的0～80％，优选为3～55％，更优选为5～30％。
[0022]在本专利技术中，所述辅料为成型剂和水。作为优选，所述成型剂为煤焦油、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、田菁粉中的一种或几种。
[0023]优选的是，步骤2)中所加辅料中成型剂的含量为步骤1)中所加辅料中成型剂含量的0～90％，优选为5～70％，更优选为10～50％。
[0024]在本专利技术中，步骤2)中所得到的二级混捏料中各原料所占的质量百分比为：活性原料0～70重量份，低粘结性原料15～50重量份，高粘结性原料15～50重量份，粘结剂3～15重量份，成型剂7～20重量份，金属矿0～15重量份。
[0025]在本专利技术中，步骤1)中所述的活性原料为活性炭粉、活性炭生产碎料、废粉状活性炭中的一种或几种。
[0026]在本专利技术中，所述低粘结性原料的粘结指数小于等于5。作为优选，所述低粘结性原料为焦粉、粉煤灰中的一种或两种。
[0027]在本专利技术中，步骤2)中所述高粘结性原料的粘结指数大于5。作为优选，所述高粘结性原料为焦煤、烟煤、无烟煤中的一种或几种。
[0028]作为优选，所述磨粉为将各原料分别磨粉至90％以上通过200目，优选为95％以上通过200目，更优选为97％以上通过200目。
[0029]作为优选，所述磨粉为将各原料分别磨粉至70％以上通过325目，优选为75％以上通过325目，更优选为80％以上通过325目。
[0030]在本专利技术中，步骤5)中所述的热处理具体为：将干燥料加入到炭化炉中进行炭化，得到炭化料。然后将炭化料加入到活化炉中，同时向活化炉内通入水蒸气或二氧化碳与炭化料进行活化反应，得到高性能活性炭。
[0031]优选的是，在炭化过程中，控制炭化炉内CO的浓度。作为优选，通过调控炭化炉热源源头的燃料(例如煤粉或煤气)添加量来控制炭化炉内CO的浓度为b，其中：0＜b≤45％，优选为0.1％＜b≤40％，更优选为0.5％＜b≤37％。所述炭化的温度范围为300～900℃，优选为400～850℃，更优选为500～800℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分级磨粉分级混捏制备高性能活性炭的方法，该方法包括以下步骤：1)磨粉和一级混捏：将活性原料、低粘结性原料和粘结剂混合磨粉，然后加入辅料进行一级强力混捏，得到一级混捏料；2)磨粉和二级混捏：将高粘结性原料和粘结剂混合磨粉，然后加入辅料，并与一级混捏料混合进行二级强力混捏，得到二级混捏料；3)成型造粒：将二级混捏料挤压成型，得到活性炭前驱体成型料；4)干燥：将活性炭前驱体成型料进行干燥，得到干燥料；5)热处理：将干燥料进行炭化活化反应，得到高性能活性炭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法还包括：6)冷却筛分：经过热处理后的高性能活性炭通过冷却筛分后，得到大颗粒的高性能活性炭；7)回收利用：冷却筛分后得到的小颗粒活性炭作为活性原料返回步骤1)中再利用。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述磨粉和一级混捏过程中还包括金属矿的添加，具体为：将活性原料、低粘结性原料和粘结剂混合磨粉，加入金属矿磨粉，再混合，然后加入辅料进行一级强力混捏，得到一级混捏料；优选的是，所述金属矿为含铁矿石；优选为铁锰矿、铁铜矿、铁钛矿、铁钨矿中的一种或几种；金属矿的添加量占所有碳原料添加量的比例为a；其中：0＜a≤15％，优选为0.1％＜a≤10％，更优选为0.5％＜a≤8％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述粘结剂为非沥青基粘结剂或沥青基粘结剂；和/或步骤2)中与高粘结性原料配比的粘结剂含量为步骤1)中与低粘结性原料配比的粘结剂含量的0～80％，优选为3～55％，更优选为5～30％。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述辅料为成型剂和水；作为优选，所述成型剂为煤焦油、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、田菁粉中的一种或几种；和/或步骤2)中所加辅料中成型剂的含量为步骤1)中所加辅料中成型剂含量的0～90％，优选为5～70％，更优选为10～50％。6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中所得到的二级混捏料中各原料所占的质量百分比为：活性原料0～70重量份，低粘结性原料15～50重量份，高粘结性原料15～50重量份，粘结剂3～15重量份，成型剂7～20重量份，金属矿0～15重量份。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述的活性原料为活性炭粉、活性炭生产碎料、废粉状活性炭中的一种或几种；和/或所述低粘结性原料的粘结指数小于等于5；作为优选，所述低粘结性原料为焦粉、粉煤灰中的一种或两种；和/或步骤2)中所述高粘结性原料的粘结指数大于5；作为优选，所述高粘结性原料为焦煤、烟煤、无烟煤中的一种或几种。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于：所述磨粉为将各原料分别磨粉至90％以上通过200目，优选为95％以上通过200目，更优选为97％以上通过200目；或所述磨粉为将各原料分别磨粉至70％以上通过325目，优选为75％以上通过325...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小龙，魏进超，杨本涛，戴波，李俊杰，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：