СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АКТИВНОГО УГЛЯ Российский патент 1996 года по МПК C01B31/08 

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 20±2^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.

Способ получения активного угля включает прессование измельченного углеродсодержащего материала, карбонизацию его нагревом до 650 - 750^oС при скорости нагрева 60 - 80^oС/мин, активацию в среде водяного пара до суммарного объема пор 0,8 - 2,0 см³/г и дробление до размеров частиц 0,05 - 0,5 мм. 1 з. п. ф-лы, 2 табл.

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.