專利名稱：一種高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活性炭的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
活性碳具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積(500-3000 Itl2 /g),吸附性能良好，對(duì)氣體、溶液中的有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)以及膠體顆粒等有很強(qiáng)的吸附能力，具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度，耐酸、耐堿、耐熱，不溶于水和有機(jī)溶劑，使用失效后容易再生等良好性能，在食品工業(yè)、制糖、醫(yī)藥、化工、環(huán)保、國(guó)防、農(nóng)業(yè)、燃料氣存儲(chǔ)、氣體分離、催化反應(yīng)等眾多領(lǐng)域具有廣泛的用途。制備活性炭的原料有木材、焦炭、石油焦、各種堅(jiān)果殼、紙漿廢液、植物秸桿、合成纖維、廢舊塑料等。在目前的活性炭制備過(guò)程中，由于技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于活性炭的強(qiáng)度和磨損性能的要求逐漸提高，現(xiàn)有的活性炭制備工藝制備出來(lái)的活性炭已不能滿足強(qiáng)度及磨損性能的需求，因此必須需求一種具有高強(qiáng)度和耐磨損性能的活性炭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品存在的問(wèn)題，提供一種高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的:
一種高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的生產(chǎn)工藝按下述步驟進(jìn)行:
(1)將碳粉、粘結(jié)劑、成核劑按比例加入高速混合機(jī)進(jìn)行均勻混合；
(2)將混合均勻的混合料輸入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒；
(3)將制得的顆粒料輸入碳化活化爐進(jìn)行碳化活化，然后以5-10°C/min的速率升溫至5000C _550°C后加入復(fù)合活化劑，接著繼續(xù)升溫至650°C _750°C后保持恒溫0.5-1小時(shí)，再次以3-5°C /min的速率升溫至950°C _1000°C保持恒溫2-4小時(shí)；
(4)碳化活化結(jié)束后，爐膛冷卻至50(TC左右后停止通入復(fù)合活化劑，然后通入氮?dú)饫^續(xù)風(fēng)冷至100°C以下出料即得高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的成品。所述步驟(I)中碳粉、粘結(jié)劑、成核劑的質(zhì)量比為100:5-20:2_10。所述步驟(I)中的粘結(jié)劑為浙青、酚醛、氯化聚乙烯、纖維素的一種或二種以上。所述步驟(I)中的成核劑為二氧化硅超細(xì)粉、鈦白粉的一種或兩種的混合物。所述步驟(2)中的擠出機(jī)參數(shù)為模頭孔徑:1-5 mm、內(nèi)溫:20_350 °C、背壓:2_16Mpa。所述步驟(2)中的擠出機(jī)的模頭切割造粒時(shí)通入高速冷風(fēng)以防止顆粒料粘結(jié)。所述步驟(3)、(4)中的復(fù)合活化劑為二氧化碳和水蒸汽的混合物。在于所述步驟(3)中的復(fù)合活化劑按照每小時(shí)0.1-2千克復(fù)合活化劑/千克炭的比例輸入碳化活化爐內(nèi)。
所述步驟(4)中的爐膛冷卻采用風(fēng)冷。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明通過(guò)將按比例混合的碳粉、粘結(jié)劑和成核劑先擠出造粒，然后在經(jīng)過(guò)碳化活化制得所需的球狀或柱形顆粒碳，在該制備工藝中，成核劑可防止燒結(jié)過(guò)程中碳顆粒收縮變形、利于碳顆粒的形狀穩(wěn)定；另外二氧化碳作為活化劑參與碳的化學(xué)反應(yīng)，能夠阻止過(guò)度燒蝕，利于制孔和保證碳的強(qiáng)度，同時(shí)將碳化活化分為多個(gè)階段，利于提高比表面積、提高碳球的性能和揮發(fā)物油煙氣體的排出。本發(fā)明在碳化活化結(jié)束后采用氮?dú)饫鋮s可有效防止氧化和過(guò)度燒蝕，該活性炭生產(chǎn)工藝具有流程短、能耗低和制備的產(chǎn)品比表面積大、強(qiáng)度高、灰分少的特點(diǎn)，制得的球狀或柱形顆粒碳，可用于液化氣儲(chǔ)存裝置、有毒氣體的防護(hù)等特殊領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1
首先將碳粉:浙青和氯化聚乙烯混合后構(gòu)成的粘結(jié)劑:二氧化硅超細(xì)粉構(gòu)成的成核劑按照質(zhì)量比100:12:5加入高速混合機(jī)進(jìn)行均勻混合，其中成核劑的加入防止燒結(jié)過(guò)程中碳顆粒收縮變形、利于碳顆粒的形狀穩(wěn)定；然后將混合均勻的混合料輸入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，其中擠出機(jī)參數(shù)為模頭孔徑:1 mm、內(nèi)溫:20°C、背壓:2Mpa，且在擠出機(jī)的模頭切割造粒時(shí)通入高速冷風(fēng)對(duì)顆粒料進(jìn)行冷卻以防止顆粒料粘結(jié)；接著將制得的顆粒料輸入碳化活化爐進(jìn)行碳化活化，然后以10°C /min的速率升溫至550°C后將二氧化碳和水蒸汽混合后制成的復(fù)合活化劑按照每小時(shí)0.1千克復(fù)合活化劑/千克炭的比例輸入碳化活化爐內(nèi)，接著繼續(xù)升溫至690°C后保持恒溫0.5小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，再次以3°C /min的速率升溫至960°C保持恒溫4小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，其中二氧化碳作為活化劑參與碳的化學(xué)反應(yīng)，能夠阻止過(guò)度燒蝕，利于制孔和保證碳的強(qiáng)度，同時(shí)將碳化活化分為多個(gè)階段，利于揮發(fā)物油煙氣體的排出；在碳化活化結(jié)束后，爐膛風(fēng)冷冷卻至500°C后停止通入復(fù)合活化劑，然后通入氮?dú)饫^續(xù)風(fēng)冷至100°C以下出料即得高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的成品，其中氮?dú)饫鋮s可有效防止氧化和過(guò)度燒蝕。本發(fā)明的活性炭生產(chǎn)工藝具有流程短、能耗低和制備的產(chǎn)品比表面積大、強(qiáng)度高、灰分少的特點(diǎn)，制得所需形狀的球狀或柱形顆粒碳，可用于液化氣儲(chǔ)存裝置、有毒氣體的防護(hù)等特殊領(lǐng)域。實(shí)施例2
首先將碳粉:氯化聚乙烯構(gòu)成的粘結(jié)劑:二氧化硅超細(xì)粉和鈦白粉構(gòu)成的成核劑按照質(zhì)量比100:20:6加入高速混合機(jī)進(jìn)行均勻混合，其中成核劑的加入防止燒結(jié)過(guò)程中碳顆粒收縮變形、利于碳顆粒的形狀穩(wěn)定；然后將混合均勻的混合料輸入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，其中擠出機(jī)參數(shù)為模頭孔徑:3 mm、內(nèi)溫:120°C、背壓:8Mpa，且在擠出機(jī)的模頭切割造粒時(shí)通入高速冷風(fēng)對(duì)顆粒料進(jìn)行冷卻以防止顆粒料粘結(jié)；接著將制得的顆粒料輸入碳化活化爐進(jìn)行碳化活化，然后以9° C /min的速率升溫至510°C后將二氧化碳和水蒸汽混合后制成的復(fù)合活化劑按照每小時(shí)1.1千克復(fù)合活化劑/千克炭的比例輸入碳化活化爐內(nèi)，接著繼續(xù)升溫至720°C后保持恒溫0.8小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，再次以4°C /min的速率升溫至990°C保持恒溫3小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，其中二氧化碳作為活化劑參與碳的化學(xué)反應(yīng)，能夠阻止過(guò)度燒蝕，利于制孔和保證碳的強(qiáng)度，同時(shí)將碳化活化分為多個(gè)階段，利于揮發(fā)物油煙氣體的排出；在碳化活化結(jié)束后，爐膛風(fēng)冷冷卻至500°C后停止通入復(fù)合活化劑，然后通入氮?dú)饫^續(xù)風(fēng)冷至100°C以下出料即得高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的成品，其中氮?dú)饫鋮s可有效防止氧化和過(guò)度燒蝕。本發(fā)明的活性炭生產(chǎn)工藝具有流程短、能耗低和制備的產(chǎn)品比表面積大、強(qiáng)度高、灰分少的特點(diǎn)，制得所需形狀的球狀或柱形顆粒碳，可用于液化氣儲(chǔ)存裝置、有毒氣體的防護(hù)等特殊領(lǐng)域。實(shí)施例3
首先將碳粉:浙青和纖維素混合后構(gòu)成的粘結(jié)劑:鈦白粉構(gòu)成的成核劑按照質(zhì)量比100:10:2加入高速混合機(jī)進(jìn)行均勻混合，其中成核劑的加入防止燒結(jié)過(guò)程中碳顆粒收縮變形、利于碳顆粒的形狀穩(wěn)定；然后將混合均勻的混合料輸入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，其中擠出機(jī)參數(shù)為模頭孔徑:2 mm、內(nèi)溫:220°C、背壓:12Mpa，且在擠出機(jī)的模頭切割造粒時(shí)通入高速冷風(fēng)對(duì)顆粒料進(jìn)行冷卻以防止顆粒料粘結(jié)；接著將制得的顆粒料輸入碳化活化爐進(jìn)行碳化活化，然后以7V /min的速率升溫至540°C后將二氧化碳和水蒸汽混合后制成的復(fù)合活化劑按照每小時(shí)2千克復(fù)合活化劑/千克炭的比例輸入碳化活化爐內(nèi)，接著繼續(xù)升溫至750°C后保持恒溫I小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，再次以5°C /min的速率升溫至1000°C保持恒溫2小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，其中二氧化碳作為活化劑參與碳的化學(xué)反應(yīng)，能夠阻止過(guò)度燒蝕，利于制孔和保證碳的強(qiáng)度，同時(shí)將碳化活化分為多個(gè)階段，利于揮發(fā)物油煙氣體的排出；在碳化活化結(jié)束后，爐膛風(fēng)冷冷卻至500°C后停止通入復(fù)合活化劑，然后通入氮?dú)饫^續(xù)風(fēng)冷至100°C以下出料即得高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的成品，其中氮?dú)饫鋮s可有效防止氧化和過(guò)度燒蝕。本發(fā)明的活性炭生產(chǎn)工藝具有流程短、能耗低和制備的產(chǎn)品比表面積大、強(qiáng)度高、灰分少的特點(diǎn)，制得所需形狀的球狀或柱形顆粒碳，可用于液化氣儲(chǔ)存裝置、有毒氣體的防護(hù)等特殊領(lǐng)域。實(shí)施例4
首先將碳粉:酚醛、氯化聚乙烯和纖維素混合后構(gòu)成的粘結(jié)劑:二氧化硅超細(xì)粉和鈦白粉構(gòu)成的成核劑按照質(zhì)量比100:17:10加入高速混合機(jī)進(jìn)行均勻混合，其中成核劑的加入防止燒結(jié)過(guò)程中碳顆粒收縮變形、利于碳顆粒的形狀穩(wěn)定；然后將混合均勻的混合料輸入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，其中擠出機(jī)參數(shù)為模頭孔徑:5 mm、內(nèi)溫:350°C、背壓:16Mpa，且在擠出機(jī)的模頭切割造粒時(shí)通入高速冷風(fēng)對(duì)顆粒料進(jìn)行冷卻以防止顆粒料粘結(jié)；接著將制得的顆粒料輸入碳化活化爐進(jìn)行碳化活化，然后以6°C /min的速率升溫至520°C后將二氧化碳和水蒸汽混合后制成的復(fù)合活化劑按照每小時(shí)0.6千克復(fù)合活化劑/千克炭的比例輸入碳化活化爐內(nèi)，接著繼續(xù)升溫至680°C后保持恒溫0.8小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，再次以4°C /min的速率升溫至980°C保持恒溫3小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，其中二氧化碳作為活化劑參與碳的化學(xué)反應(yīng)，能夠阻止過(guò)度燒蝕，利于制孔和保證碳的強(qiáng)度，同時(shí)將碳化活化分為多個(gè)階段，利于揮發(fā)物油煙氣體的排出；在碳化活化結(jié)束后，爐膛風(fēng)冷冷卻至500°C后停止通入復(fù)合活化劑，然后通入氮?dú)饫^續(xù)風(fēng)冷至100°C以下出料即得高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的成品，其中氮?dú)饫鋮s可有效防止氧化和過(guò)度燒蝕。本發(fā)明的活性炭生產(chǎn)工藝具有流程短、能耗低和制備的產(chǎn)品比表面積大、強(qiáng)度高、灰分少的特點(diǎn)，制得所需形狀的球狀或柱形顆粒碳，可用于液化氣儲(chǔ)存裝置、有毒氣體的防護(hù)等特殊領(lǐng)域。實(shí)施例5首先將碳粉:氯化聚乙烯和纖維素混合后構(gòu)成的粘結(jié)劑:鈦白粉構(gòu)成的成核劑按照質(zhì)量比100:5:8加入高速混合機(jī)進(jìn)行均勻混合，其中成核劑的加入防止燒結(jié)過(guò)程中碳顆粒收縮變形、利于碳顆粒的形狀穩(wěn)定；然后將混合均勻的混合料輸入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒，其中擠出機(jī)參數(shù)為模頭孔徑:4 mm、內(nèi)溫:190°C、背壓:llMpa，且在擠出機(jī)的模頭切割造粒時(shí)通入高速冷風(fēng)對(duì)顆粒料進(jìn)行冷卻以防止顆粒料粘結(jié)；接著將制得的顆粒料輸入碳化活化爐進(jìn)行碳化活化，然后以5°C /min的速率升溫至500°C后將二氧化碳和水蒸汽混合后制成的復(fù)合活化劑按照每小時(shí)1.5千克復(fù)合活化劑/千克炭的比例輸入碳化活化爐內(nèi)，接著繼續(xù)升溫至650°C后保持恒溫0.5小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，再次以3°C /min的速率升溫至950°C保持恒溫4小時(shí)以利于揮發(fā)物油煙氣體的排出，其中二氧化碳作為活化劑參與碳的化學(xué)反應(yīng)，能夠阻止過(guò)度燒蝕，利于制孔和保證碳的強(qiáng)度，同時(shí)將碳化活化分為多個(gè)階段，利于揮發(fā)物油煙氣體的排出；在碳化活化結(jié)束后，爐膛風(fēng)冷冷卻至500°C后停止通入復(fù)合活化劑，然后通入氮?dú)饫^續(xù)風(fēng)冷至100°C以下出料即得高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的成品，其中氮?dú)饫鋮s可有效防止氧化和過(guò)度燒蝕。本發(fā)明的活性炭生產(chǎn)工藝具有流程短、能耗低和制備的產(chǎn)品比表面積大、強(qiáng)度高、灰分少的特點(diǎn)，制得所需形狀的球狀或柱形顆粒碳，可用于液化氣儲(chǔ)存裝置、有毒氣體的防護(hù)等特殊領(lǐng)域。以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技 術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的生產(chǎn)工藝按下述步驟進(jìn)行: (1)將碳粉、粘結(jié)劑、成核劑按比例加入高速混合機(jī)進(jìn)行均勻混合； (2)將混合均勻的混合料輸入擠出機(jī)進(jìn)行擠出造粒； (3)將制得的顆粒料輸入碳化活化爐進(jìn)行碳化活化，然后以5-10°C/min的速率升溫至5000C _550°C后加入復(fù)合活化劑，接著繼續(xù)升溫至650°C _750°C后保持恒溫0.5-1小時(shí)，再次以3-5°C /min的速率升溫至950°C _1000°C保持恒溫2-4小時(shí)； (4)碳化活化結(jié)束后，爐膛冷卻至50(TC左右后停止通入復(fù)合活化劑，然后通入氮?dú)饫^續(xù)風(fēng)冷至100°C以下出料即得高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(I)中碳粉、粘結(jié)劑、成核劑的質(zhì)量比為100:5-20:2-10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(I)中的粘結(jié)劑為浙青、酚醛、氯化聚乙烯、纖維素的一種或二種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(I)中的成核劑為二氧化硅超細(xì)粉、鈦白粉的一種或兩種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(2)中的擠出機(jī)參數(shù)為模頭孔徑:1-5 mm、內(nèi)溫:20-350°C、背壓:2_16Mpa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(2)中的擠出機(jī)的模頭切割造粒時(shí)通入高速冷風(fēng)以防止顆粒料粘結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(3)、(4)中的復(fù)合活化劑為二氧化碳和水蒸汽的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(3)中的復(fù)合活化劑按照每小時(shí)0.1-2千克復(fù)合活化劑/千克炭的比例輸入碳化活化爐內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟(4)中的爐膛冷卻采用風(fēng)冷。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)度、耐磨損成型活性炭的生產(chǎn)工藝，該生產(chǎn)工藝按下述步驟進(jìn)行將碳粉、粘結(jié)劑、成核劑按比例均勻混合后輸入擠出機(jī)擠出造粒；接著將制得的顆粒料輸入碳化活化爐進(jìn)行碳化活化，先將爐溫升高至500℃-550℃后加入復(fù)合活化劑，接著繼續(xù)升溫至650℃-750℃后保持恒溫，再次升溫至950℃-1000℃保持恒溫；碳化活化結(jié)束后將爐膛冷卻至500℃左右后停止通入復(fù)合活化劑，然后通入氮?dú)饫^續(xù)風(fēng)冷至100℃以下出料即得成品。本發(fā)明的活性炭生產(chǎn)工藝具有流程短、能耗低和制備的產(chǎn)品比表面積大、強(qiáng)度高、灰分少的特點(diǎn)，制得所需形狀的球狀或柱形顆粒碳，可用于液化氣儲(chǔ)存裝置、有毒氣體的防護(hù)等特殊領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C01B31/10GK103121679SQ20131003112
公開(kāi)日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者劉明秋, 張吉太, 鄒開(kāi)良 申請(qǐng)人:江蘇國(guó)正新材料科技有限公司