一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法，包括如下步骤：将精炭粉和低阶煤粉按照5:(0.25～1)质量比混合搅拌均匀形成混合粉料，按照混合粉料：固体氢氧化钾：高温煤焦油：水质量比1:(0.02～0.05):(0.30～0.40):(0.10～0.20)进行配料；先将固体氢氧化钾配制成水溶液，再与高温煤焦油和水依次加入混合粉料中，混捏均匀，形成煤膏；将煤膏再经过成型、陈化、炭化、活化制得活性炭产品。本发明专利技术通过调控精炭、低阶煤比例、氢氧化钾的用量等，使得制备的活性炭产品具有良好的介孔分布特征，适宜用于水处理净化吸附等领域。适宜用于水处理净化吸附等领域。适宜用于水处理净化吸附等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法


[0001]本专利技术属于煤化工固体废弃物综合利用领域，具体涉及一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法及产品。

技术介绍

[0002]煤炭的利用主要包括燃烧发电和煤化工清洁转化，我国煤化工行业发展迅速，其中煤气化是现代煤化工行业的龙头技术，是发展煤基化学品、煤基液体燃料、IGCC发电、多联产系统、制氢和燃料电池等过程工业的基础。
[0003]煤气化过程产生大量固体废弃物—气化渣，气化渣分为粗渣和细渣两类，粗渣为煤灰中的低熔点共熔物与水淬冷后形成碎块状玻璃体，由气化炉低灰渣锁斗排出，占气化渣总量的60～80％，其成分与锅炉灰渣相似，可同锅炉灰渣一并作为建材和道路桥梁等的掺混原料，但部分炉型或气化工艺产生的气化粗渣烧失量偏高，很大程度受到应用的限制；细渣是以飞灰形式随烟气排出，烟气通过洗涤净化沉淀后生成，占气化渣总量的20～40％，烧失量高达20～30％，不能直接用作建筑和道路材料，目前只能填埋或堆放，造成资源浪费，重金属的渗漏还会引起土壤和水体的污染。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法。
[0005]根据本专利技术实施例的利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法，包括如下步骤：
[0006](1)将精炭、低阶煤分别经过干燥、破碎、磨粉得到精炭粉和低阶煤粉；
[0007](2)将精炭粉和低阶煤粉按照5:(0.25～1)质量比混合搅拌均匀形成混合粉料，按照混合粉料：固体氢氧化钾：高温煤焦油：水质量比1:(0.02～0.05):(0.30～0.40):(0.10～0.20)进行配料；先将固体氢氧化钾配制成水溶液，再与高温煤焦油和水依次加入混合粉料中，混捏均匀，形成煤膏；
[0008](3)将煤膏再经过成型、陈化、炭化、活化制得活性炭产品。
[0009]本专利技术实施例以煤化工典型的固废气化渣经过分选技术获得的有机残炭富集物
‑
精炭为原料，针对精炭与其他活性炭制备原料截然不同的独特的化学结构特征，通过调控精炭、低阶煤比例、氢氧化钾的用量等，使得制备的活性炭产品具有良好的介孔分布特征，适宜用于水处理净化吸附等领域。
[0010]在一些实施例中，精炭为灰分≤20％的精炭。本专利技术实施例中所述的气化渣分选精炭是对煤气化产生的煤气化渣中的炭进行回收制备得到，灰分≤20％的精炭可以采用本领域通用的常规方法获得，包括但不限于浮选法、重选法、燃烧法、电选法等。优选地，可以采用浮选法。
[0011]优选地，精炭为灰分≤15％的精炭。
[0012]在一些实施例中，低阶煤为褐煤、长焰煤中的一种或两种的组合。
[0013]在一些实施例中，低阶煤为灰分≤10％的低阶煤。
[0014]在一些实施例中，精炭粉粒径<0.084mm，低阶煤粉粒径<0.084mm。
[0015]在一些实施例中，精炭粉和低阶煤粉的质量比为：5:(0.5～1)。
[0016]在一些实施例中，高温煤焦油的沥青含量55％～65％，水分≤4％。
[0017]在一些实施例中，高温煤焦油的黏度(E80)≤5，相对密度(d
420
)：1.13～1.22，沥青含量55％～65％，甲苯不溶物：3.5％～7.0％，灰分≤0.13％，水分≤4％。
[0018]在一些实施例中，步骤(2)中固体氢氧化钾配制成15～45％的水溶液。
[0019]在一些实施例中，步骤(2)中先将高温煤焦油预热至70～80℃，水预热至60～80℃，再加入到混合粉料中。
[0020]在一些实施例中，混捏步骤在混涅机(伴热70～80℃，强力混匀)中进行。
[0021]在一些实施例中，成型步骤是将将煤膏在液压机中挤压成型为光滑的圆柱状或球状。
[0022]在一些实施例中，陈化步骤是将挤压成型的煤膏自然晾晒2～3天，水含量7～9％，形成炭化前驱体。
[0023]在一些实施例中，所述炭化、活化的步骤为：系统通氮气，以5～10℃/min升温速率升至500～600℃，恒温25～45min，再以10～15℃/min升温速率升至900～950℃，温度到达时以10～40ml/h通入水蒸气开始活化，活化时间90～120min，活化结束后停止通水蒸气，继续通氮气降温，直至温度低于150℃停止通氮气，自然降温。
[0024]本专利技术实施例另一方面还提供了由上述方法制备得到的活性炭产品。
[0025]在一些实施例中，所述活性炭的比表面积525～680m2·
g
‑1，孔容0.5～0.6ml
·
g
‑1，介孔率50～60％，平均孔径4.2～5.8nm，碘值550～700mg
·
g
‑1，亚甲蓝120～210mg
·
g
‑1。
[0026]本专利技术实施例另一方面还提供了上述活性炭作为废水处理吸附剂中的应用。
[0027]本专利技术所具有的的优点和有益效果为：
[0028](1)本专利技术原料精炭挥发分低，无粘结性，初具一定的孔隙结构，有机残炭活化反应性极低不足20％，与煤的性质形成显著差异，不能采用常规的成型与物理活化技术。本专利技术采用浅度活化法，即只有2～5％KOH添加，处理活性极低的精炭，使得产品的碘值合格，亚甲蓝达到优质等级。KOH对于提高精炭活性极为显著，添加量超过10％，精炭在活化中变得活跃，造成孔壁烧失坍塌。浅度活化不仅能效提高精炭的活性，有利于成扩孔反应，提高产品的指标，而且碱在高温过程分解，几乎不滞留在产品中，所以活性炭产品不用水洗工序，没有废水产生，提高了整套工艺的环保性能。
[0029](2)本专利技术添加5～20％(以精炭质量计)的低阶煤(褐煤/长焰煤)与精炭成型
‑
共炭活化制备活性炭，煤与精炭形成良好的互补优势，煤的反应性较高，煤中挥发分在反应过程中有利于成孔，弥补了精炭挥发分太低的劣势，充分发挥了二者协同效应，与相关技术相比具有煤粉添加量低的优势。进一步地，本专利技术实施例对低阶煤的灰分做了≤10％的限值，可进一步将精炭灰分限值放宽至≤20％，有利于气化渣减量化处理。
[0030](3)本专利技术实施例采用低阶煤(褐煤/长焰煤)，价格低廉，来源广泛，用于精炭制备活性炭工艺，实现以劣质煤治理固体废物，也为低阶煤(褐煤/长焰煤)的高效利用提供了新途径。
[0031](4)本专利技术实施例精炭与低阶煤(褐煤/长焰煤)共炭活化制备活性炭，由于精炭挥
发分低，炭化产生的CO，H2，CH4，焦油等挥发物大幅降低，使得炭化尾气少，有利于降低尾气处理成本。
[0032](5)本专利技术实施例实现了固废的资源化利用，精炭具有一定的孔隙结构适宜作为活性炭前驱体。因此，以气化渣分选精炭为原料进行活性炭的制备凸显了精炭的结构优势，为实现煤气化渣资源化高值利用探索一条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将精炭、低阶煤分别经过干燥、破碎、磨粉得到精炭粉和低阶煤粉；(2)将精炭粉和低阶煤粉按照5:(0.25～1)质量比混合搅拌均匀形成混合粉料，按照混合粉料：固体氢氧化钾：高温煤焦油：水质量比1:(0.02～0.05):(0.30～0.40):(0.10～0.20)进行配料；先将固体氢氧化钾配制成水溶液，再与高温煤焦油和水依次加入混合粉料中，混捏均匀，形成煤膏；(3)将煤膏再经过成型、陈化、炭化、活化制得活性炭产品。2.根据权利要求1所述一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法，其特征在于：所述精炭为灰分≤20％的精炭，所述低阶煤为灰分≤10％的低阶煤。3.根据权利要求2所述一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法，其特征在于：所述低阶煤为褐煤、长焰煤中的一种或两种的组合。4.根据权利要求2所述一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法，其特征在于：所述高温煤焦油的沥青含量55％～65％，水分≤4％。5.根据权利要求1所述一种利用气化渣分选精炭制备活性炭的方法，其特征在于：步骤(2)中所述固体氢氧化钾配制成15～45％的水溶液，所述高温煤焦油预热至70～80℃，所述水预热至60～80℃，再加入到所述混合粉料中。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏，刘敏，李兰廷，黄澎，寇丽红，李文博，胡发亭，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：