大同煤是弱粘结烟煤,丝炭含量可达14%~35%,低灰、低硫,储量丰富,是生产煤质活性炭的优质煤种。
由于大同煤质活性炭的中微孔发达,为了充分利用这一特性,可添加一些改变活性炭吸附性能的添加剂,以生产具有特殊孔隙结构的柱状活性炭。 炭
表1 左云煤样分析结果(略)
表2 高温煤焦油的技术指标(略)
1 原料煤和生产工艺流程
根据大同地区煤质的分布特性,结合生产活性炭的生产和实践,选用大同左云地区优质低灰块煤为原料,高温煤焦油为粘结剂。表1为3个矿煤样的分析结果;表2为高温煤焦油的技术指标。
左云煤属弱粘煤,并且低灰、低硫、高惰质组,生产和实践已证明是制造活性炭的优质煤种。一般情况下采用不粘煤或弱粘煤作为原料时,高温煤焦油为粘结剂,因为高温煤焦油的沥青含量高、水分少,对煤粉的粘结能力强,对产品的强度、表面光洁度及吸附性能都有好处。本生产工艺采用旋转炭化窑生产炭化料,500t斯列普活化炉活化生产炭。工艺流程见图1。
该工艺适用于烟煤和低变质无烟煤作原料,即将精选原料块煤破碎成粒径小于20mm的颗粒,经充分利用这一特性,可添加一些改变活性炭吸附性能的添加剂,以生产具有特殊孔隙结构的活性炭。
图1 工艺流程图(略)炭
雷蒙磨磨成小于200目,通过率为90%的煤粉,然后将煤粉和高温煤焦油以及一些添加剂按一定比例均匀混合成为膏状混合料,经过成型机挤压后生成条状成型料,成型料经流化床干燥后,加到回转炭化炉中炭化。炭炭化料经过斯列普活化炉的活化生成活化料,再经过筛分包装即为成品炭。该工艺优点是工艺流程成熟,不用配煤,可用煤粉,可添加一些改性剂,产品吸附性能好、强度高,可生产一些特殊用途的柱炭,表3为柱的吸附性能指标。缺点是工艺流程长,需添加高温煤焦油,成本高。为了探讨大同煤生产炭的工艺指标,我们进行了多次试验。
表3 柱炭的吸附性能指标(略)
2 试验结果与分析
试验的主要工序为:磨粉、混捏成型炭、烘干、炭化和活化。在各个试验中没有特别标注时,则煤粉粒度为200目,90%通过率,混捏为间歇配料,煤粉、焦油、水以一定的比例混捏,成型机电流为20~22A左右,对烘干温度、烘干时间、炭化温度、炭化升温速度、炭化时间、活化温度和活化时间这些指标,只改变其中一项,其余条件不变。
21 磨粉 炭
在工业条件允许的情况下尽可能地把煤磨的细一些,比表面积越大,原料粉末之间或原料粉末与粘结剂之间就越容易粘结在一起。原料粒度越细也有利于初始孔隙的形成,并使成型后的颗粒表面更光滑,质地更致密,但是,粒度过细也给工艺带来一定困难:降低了磨粉设备利用率,增加了能耗,造成产品成本增高;原料粒度过细,在成型时细料可能在焦油中产生滑动,从而影响成型的正常进行。通常,我公司原料粒率要求为200目,通过率90%以上即可。
22 混捏成型
混捏的好坏,直接影响成型工序的效果。
煤焦油向煤粉表面的润湿和向孔隙的渗透需要一定时间。一般情况下煤粉越细比表面积越大,混捏时间越长、混捏温度越高、煤焦油粘度越小,越有利于煤粉颗粒的润湿,即混捏时间缩短,反之要加长。因此,在混捏过程中,要充分考虑到各种物料温度及季节的影响,及时调节混捏时间的长短和配料的比例,以制得合格的膏状料。 炭
柱状活性炭的成型就是将混捏合格的物料,送入成型机,使物料在高压下通过一定规格的模具,煤膏在高压下发生复杂的弹性与塑性变性,最终被成条状挤出。我公司为连续式双螺杆成型机,物料在旋转推进中起到二次搅拌混捏作用。