способ получения активного угля

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ, включающий прессование измельченного углеродсодержащего материала, карбонизацию и активацию гранул, отличающийся тем, что после активации гранулы подвергают дроблению, карбонизацию осуществляют нагревом со скоростью 60 - 80^oС/мин до 650 - 750^oС, а активацию ведут водяным паром до суммарного объема пор 0,8 - 2,0 см³/г.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дробление ведут до размеров частиц 0,05 - 0,5 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению активных углей и может быть использовано в электроугольной, графитовой, шинной промышленности.

Известен способ получения активного угля путем прессования измельченного углеродсодержащего материала, карбонизации полученных гранул до 1050^оС со скоростью нагрева 200-300^оС в минуту и активации в среде двуокиси углерода при 850-900^оС.

Недостатком известного способа является невысокая адсорбционная способность получаемого активного угля при очистке питьевой воды от низко- и среднемолекулярных токсичных веществ, например, фенола и йода в динамических условиях.

Цель изобретения повышение адсорбционной способности получаемого активного угля при очистке питьевой воды от низко- и среднемолекулярных токсичных веществ в динамических условиях.

Цель достигается предлагаемым способом, включающим прессование измельченного углеродсодержащего материала, карбонизацию гранул до 650-750^оС со скоростью нагрева 60-80^оС/мин, активацию гранул в среде водяного пара до суммарного объема пор 0,8-2,0 см³/г и дробление гранул до размеров частиц 0,05-0,5 мм.

Способ осуществляется следующим образом. Измельченный углеродсодержащий материал смешивают со связующим до образования однородной пасты, которую гранулируют на шнековом прессе через фильеры с диаметром отверстий 1-3 мм. Сырые гранулы карбонизуют во вращающейся или шахтной печи до температуры 650-750^оС при скорости нагрева 60-80^оС/мин и затем активируют во вращающейся или шахтной печи при температуре 850-950^оС водяным паром, подаваемым из расчета 10-12 кг на 1 кг карбонизованных гранул, до суммарного объема пор 0,8- 2,0 см³/г. Продукт подвергают дроблению на дробилке любого типа до размеров частиц 0,05-0,5 мм.

П р и м е р 1. 3,5 кг каменного угля марки СС (ГОСТ 10355-76) и 3,5 кг полукокса длиннопламенного угля марки Д (ГОСТ 5442-74), измельченных в шаровой мельнице до размеров частиц 5-90 мкм, смешивают с 3,0 кг лесохимической смолы (ТУ 13-4000-77-160-84) и 5,0 л воды. Процесс смешения осуществляют при 50^оС в течение 12-15 мин. Затем пасту подают в загрузочную камеру шнекового пресса и осуществляют грануляцию через фильеры с диаметром отверстий 1,7 мм. Карбонизацию гранул осуществляют до 650^оС при скорости нагрева 60^оС/мин. Активацию проводят во вращающейся печи в среде водяного пара при 900^оС до суммарного объема пор 0,8 см³/г. Расход пара поддерживают в пределах 10-12 кг на 1 кг активного угля. Дробление осуществляют до размеров частиц 0,05 мм. Выход продукта составляет 50% Адсорбционная способность полученного активного угля по йоду составляет 91 мин, а по фенолу 22 мин.

П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, за исключением того, что карбонизацию осуществляют до 750^оС при скорости нагрева 80^оС/мин, а активацию ведут до суммарного объема пор 2,0 см³/г. Дробление проводят до размеров частиц 0,5 мм. Выход продукта составил 54% Адсорбционная активность полученного активного угля по йоду составляет 92 мин, по фенолу 29 мин.

П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1, за исключением того, что карбонизацию осуществляют до 700^оС при скорости нагрева 70^оС/мин, а активацию ведут до суммарного объема пор 1,2 см³/г. Дробление проводят до размеров частиц 0,20 мм. Выход продукта составил 52% Адсорбционная активность полученного активного угля по йоду составляет 100 мин, по фенолу 25 мин.

В табл. 1 приведены результаты исследования адсорбционной способности активных углей в динамических условиях при очистке воды от йода и фенола в зависимости от режима карбонизации.

Адсорбционная способность в динамических условиях по йоду и фенолу определяется в следующих условиях:

Длина слоя угля 2 см

Скорость фильтрации

воды 0,025 л/мин.см²

Температура 202^оС

Концентрация йода 20 мг/л

фенола 300 мг/л.

Индикация проскока производится методом титрования.

Как следует из данных табл.1, при скороти нагрева 60-80^оС/мин обеспечивается наиболее высокая адсорбционная способность получаемого угля. При скорости нагрева ниже 60^оС/мин адсорбционная способность снижается вследствие преимущественного развития тонких микропор, недоступных молекулам йода и фенола. В то же время повышение скорости нагрева больше 80^оС/мин также снижает адсорбционную способность из-за преимущественного развития несорбирующих макропор.

С другой стороны, температура карбонизации 650-750^оС позволяет получить наиболее высокую адсорбционную способность активного угля, так как обеспечивает образование большого количества зародышей микропор, а при 450-650^оС и 1050^оС эти условия ухудшаются.

В табл.2 представлены результаты влияния суммарного объема пор для достижения цели изобретения.

Из данных табл. 2 следует, что при суммарном объеме пор 0,8-2,0 см³/г обеспечивается наибольшая адсорбционная способность по йоду и фенолу. Переактивация гранул (суммарный объем пор более 2,0 см³/г) приводит к выгоранию стенок микропор, а недоактивация до суммарного объема менее 0,80 см³/г не обеспечивает вскрытие сорбирующих микропор, что в обоих случаях снижает адсорбционную способность по йоду и фенолу.

Дробление гранул до размера частиц 0,05-0,5 мм позволяет достичь наибольшего вскрытия микропористой структуры, повышает выход кондиционного продукта до 48-54% При размере частиц меньше 0,05 мм резко возрастает сопротивление слоя угля и растут энергозатраты на фильтрацию. Если размер частиц больше 0,5 мм, адсорбционная способность понижается вследствие уменьшения внешней поверхности угля.