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柱状活性炭的制造与成型工艺
柱状活性炭的制造与成型工艺
发布时间:2017/10/23 11:06:55      来源:http://www.huoxingtan123.com      浏览:

柱状活性炭生产现场图片.jpg

柱状活性炭按其材质分为煤质柱状活性炭与木质柱状活性炭。具体区别可参阅:木质柱状炭与煤质柱状炭的区别一文,目前通用的柱状炭的制造工艺和质控方法按制造工序分别介绍如下:

    活性炭,活性氧化铝.jpg1、原料准备工序

    与干法压型炭的不同之处在于几乎每一单一品种的原煤都能与煤焦油一起制造柱状炭产品,在实际生产过程中,为了获得某种综合性能可符合用户使用要求的产品,多种原煤的混配技术亦如干法压型炭的生产一样,是十分常见的。

    柱状活性炭生产所用原料煤种的选择方法及质控方法与干法压型炭相似。

    柱状炭生产常用煤焦油做粘合剂。煤焦油有低温、中温和高温煤焦油三种,煤质活性炭行业常用高温煤焦油。煤焦油是一种由数千种化合物组成的复杂的化工原料,其中对活性炭性能影响较大的物质类别有----萘及其衍生物,一般要求其含量应少于10%,此类物质会对活性炭的机械耐磨强度产生坏的影响;蒽油类物质,在炭化过程中可产生大量气相致癌物,对活性炭的机械性能有不利影响;沥青质,含量越高越好,一般要求焦油中沥青含量应≥65%,是煤焦油做为原料粘合剂的主要有效成分。

    煤焦油的分析项目包括:初馏点;水分;轻油;重油;蒽油;沥青,共六项。一般地,运送到活性炭生产厂的煤焦油应在贮罐中陈化7~10天,且陈化温度控制在50℃以上,目的是清除大量的水分和轻油类物质,并增加焦油的粘稠度。使用之前将煤焦油加热至80℃左右,用泵输送至生产现场的焦油调质罐中,边加热边搅拌,当沥青含量较低时投加适量的沥青粉,当沥青含量过高时投加适量的绿油、重油或防腐油等,最后使其沥青含量达到60~65%,并加热至100~110℃备用。

    选出的原煤经破碎、磨粉制成细度<180目的粉体,输送至煤粉贮罐备用。

    活性炭,活性氧化铝.jpg2、捏合、挤条工序

    根据原煤煤种及目标炭品种的不同,将煤粉、煤焦油和热水按不同比例混合后,在捏合机或螺旋混合机中充分捏合。捏合程度采取感官测试法判定,当混合料可用手轻易捏成团状,但取消外力后又能轻易散开时,认为捏合程度是适当的。

    将混合煤膏加入压伸机中(压伸机的压伸缸中已预先置入固定了模孔尺寸的模盘和模具),于18~30MPa压力下挤成条料,将长的条料手工掰碎或机械切段后,在干净的水泥地面上摊开、晾置一段时间后备用(晾料时间随条料粒径的加大而延长,一般为4~24小时)。

    活性炭,活性氧化铝.jpg3、炭化及活化

    工艺过程和质控方法与直接破碎炭的方法相当。

    柱状活性炭成型技术

    活性炭,活性氧化铝.jpg(1)混捏工艺及适用的混捏机械

    当生产粒径≥1.5㎜的柱状条料时,符合细度要求的煤粉(可用单一煤种或多种煤的混合粉体)与符合沥青含量要求和温度要求的高温煤焦油以及水的重量份数比控制在100:(25-45):(5-20),随粒径的增大,焦油加入量降低,水的加入量可小幅减少。

    当生产粒径≤1.2㎜的柱状条料时,上述三种原料的重量份数比应控制到100:(50-80):(1-5),且随粒径的减小,焦油用量大幅增加,水的加入量适当减少。

    应当指出的是,当采用的煤种及配比不同时,上述三种原料的最佳混合比应根据试验来最终确定,这一比例是否适当,是通过以下两点来判定的:一是成型压力是否适当;二是对混捏好的煤膏进行经验判定。

    常用的混捏机械有间歇式和连续式两类。间歇式混捏机为一个带蒸汽夹套的,可120°翻转的,带有双层螺旋犁刀式搅拌器的敞口式混捏锅,每次可生产混合煤膏0.5-1.5吨,每锅的有效混捏时间15-30分钟,过程中有时需要间歇地直接用120-150℃蒸汽吹扫混合物料以保证中间部分物料的温度不低于60℃。间歇式混捏机的优点是可以最大限度地保证最终产品质量的稳定性,混捏质量可随时调整,缺点是生产效率低,工人的劳动强度大。间歇式混捏机是最早采用的煤质炭混捏机械,于1980年代被各种连续式混捏设备替代;1990年代中期,因连续式混捏机存在各种问题,部分中小型活性炭厂又重新使用间歇式混捏机,并对搅拌器件进行了各种改进,目前使用间歇混捏机的厂家呈增加趋势。

    连续式混捏设备有双排双螺旋和双排单螺旋混捏机两种,以前者为常见。连续式混捏机生产效率高,但由于调整工艺时存在的时间滞后性,常造成成型料质量波动,另外,由于煤膏会不可避免地粘结到螺旋桨叶之上,当粘结量大(混合工艺不稳定)时会造成大量原料报废,清理时需停机,且耗时较长。如果能改进混合比例控制系统使物料加入流量精确、稳定,连续式混捏机是最具优势的混捏机械。

    活性炭,活性氧化铝.jpg(2)成型工艺及成型机械

    混捏好的煤膏应趁热装入成型机的模具缸,选用开孔率和孔尺寸合适的模板,于适当的压力下挤出得到条料,有时为了提高条料的光洁度和强度,还需将条料返回模具缸进行二次挤出。

    成型温度和压力是获得好的成型料的关键工艺参数,一般来说,要求混捏好的煤膏在挤条前的温度应保持60℃以上;成型压力则不仅会影响炭化料的质量,还对最终活性炭的吸附性能产生较大的影响。研究表明,当其它工艺条件不变时,随成型压力的增大,炭化料强度提高,但活化料的碘值呈降低趋势;相同材料、相同工艺制成的炭化料,当由于成型压力不同而导致炭化料密度不同时,密度较小时易于活化,碘值会明显提高。煤质活性炭制造业常采用的条炭成型压力为22-35MPa,且成型料粒径越大,成型压力控制得越低。

    国内的柱状活性炭生产企业全部采用四柱式液压机作为成型机械,行业内称为“压伸机”,由油压控制系统、往复式压伸冲头、可180°旋转的双压伸缸和模盘模具等系统组成,采用间歇式生产方式。曾有企业引入过其它化工行业常用的连续式螺旋挤出机来制造活性炭,但都未取得成功。

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