專利名稱：采用浮選和炭化由粉煤灰制備活性炭的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用粉煤灰制造活性炭，更具體地講，本發(fā)明涉及一種采用浮選和炭化由粉煤灰制備活性炭的工藝。
背景技術：
粉煤灰是我國當前排量較大的工業(yè)廢渣之一，現(xiàn)階段我國年排渣量已達3000萬噸。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰中含有大量未燃燒的碳顆粒，經(jīng)浮選后，可用作制造活性炭的原料。中國專利200810143173. 3公開了一種用粉煤灰制取活性炭的新工藝，原料為電廠鍋爐的排棄物料粉煤灰原灰，經(jīng)箱式?jīng)_灰器處理后，加入到礦漿預處理器中，同時分散劑及復合浮選劑經(jīng)自動加藥機也加入到礦漿預處理器中，然后再進入第一級浮選柱、第二級浮選柱內(nèi)，從第二級浮選柱分離出來的碳粒子，含碳量達到85%以上，符合活性炭的含碳量要求，經(jīng)濃縮機、過濾機、烘干機后，進入活性炭專用磨，通入高壓蒸汽，進一步磨細，最后經(jīng)油水分離及烘干，成為活性炭。中國專利99115444. 4公開了一種粉煤灰和浮選尾煤再浮選方法及工藝，將尾煤和煤灰送入脫水篩實行分選，將+0. 5mm粒度以上的煤和雜物直接篩選出來，再將-0. 5mm粒度以下的尾煤或煤灰及水用補充水并摻入根據(jù)尾煤和煤灰的特性用χ軸、紅松油和烴類油組合配制的特制浮選藥劑，在浮選機內(nèi)再浮游選煤，從而將尾煤或煤灰中的可燃物全部浮選出來。中國專利200410098980. X公開了一種分離粉煤灰中殘?zhí)康母∵x柱工藝，由礦漿準備、浮選柱分選、產(chǎn)品脫水三部分構成。采用雙射流浮選柱，并配合相應的給料及脫水設備，組成浮選柱-廂式壓濾機浮選工藝，脫除粉煤灰中的未燃盡炭粒。將高炭粉煤灰和水裝入攪拌桶，經(jīng)葉輪攪拌制備成符合浮選濃度要求的礦漿，制備好的礦漿用螺桿泵輸送至浮選柱的入料口，礦漿入料經(jīng)雙射流浮選柱分選得到浮選精礦漿殘?zhí)亢透∵x尾礦漿粉煤灰， 通過廂式壓濾機脫水的處理，分別得到最終的殘?zhí)慨a(chǎn)品和粉煤灰產(chǎn)品。中國專利200810031473. 2公開了一種燒失量超標粉煤灰脫碳工藝，粉煤灰原灰由散裝罐車運至處理廠的儲灰罐，經(jīng)計量后送入礦漿預處理器中，自動加藥機將分散劑、復合浮選劑也加入礦漿預處理器中，進行混合攪拌，礦漿預處理器處理后的輸出進入煤灰專用浮選柱，經(jīng)浮選，炭粒子與尾灰分離，分別收集的炭粒子和尾灰再分別經(jīng)濃縮機濃縮、過濾機過濾脫水后成為精煤粉和低燒失量粉煤灰。中國專利200810031474. 7公開了一種粉煤灰專用浮選柱，在浮選柱筒體頂部裝有礦漿分配器，筒體內(nèi)設多層鼓泡板，筒體下部設多點旋流裝置和多點尾灰溢流孔，礦漿分配器周圍裝置礦漿分配管，筒體周邊裝置循環(huán)管道，循環(huán)管道上端與礦漿分配管連接連通， 下端與旋流裝置連接連通，礦漿分配管接口和進出料口分別連接循環(huán)泵兩端，在浮選柱上部還裝有高碳灰均衡溢流板及高碳灰溢流收集口，尾灰溢流孔通過管道連接安裝有尾灰自動調(diào)節(jié)箱。
炭化過程中產(chǎn)生可燃性有機物煙氣，現(xiàn)有技術沒有對其進行合理解決。其排入大氣中既引起環(huán)境污染，又造成資源浪費?，F(xiàn)有技術中尚沒有一種既節(jié)約資源、又減少環(huán)境污染、采用浮選和炭化由粉煤灰制備活性炭的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種采用浮選和炭化由粉煤灰制備活性炭的工藝，其炭化過程既節(jié)約資源、又減少環(huán)境污染。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種由粉煤灰制備活性炭的工藝，其包括對粉煤灰顆粒進行浮選的過程以及對浮選出的炭粉原料進行炭化的過程；其中，浮選過程包括如下步驟①向粉煤灰顆粒中加入浮選劑，形成混合物料；②在浮選設備中使步驟①中所得的混合物料從上部下落；③在浮選設備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟②中落下的混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運動的過程中呈紊流狀態(tài)；④收集步驟③中向上通過浮選設備之浮選板的顆粒物。步驟①中使用浮選劑、捕收劑，其中，采用的浮選劑為松醇油或碳八芳烴，捕收劑為輕質(zhì)柴油或柴油。③中的氣體具體為1-2個大氣壓(表壓)。該浮選過程的工作原理是粉煤灰的主要成分為碳顆粒及灰分。加入浮選劑和/ 或捕收劑和/或其它助劑后，粉煤灰中的顆粒與氣泡接觸、碰撞，可浮性好的碳顆粒選擇性地粘附于氣泡，并被攜帶上升，實現(xiàn)浮選。而可浮性差的灰分則向下沉。由于向上吹送氣泡及顆粒的氣體呈紊流狀態(tài)，因而浮選的效果更好，浮選率更高。炭化過程包括如下步驟A利用加熱裝置，對炭化爐之轉筒中的炭粉原料進行加熱，該炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生可燃的燃氣；B關閉加熱裝置；C將步驟A所產(chǎn)生的燃氣通入燃燒裝置中進行燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣；D將所產(chǎn)生的高溫煙氣通入轉筒，對炭粉原料進行加熱，產(chǎn)生可燃的燃氣；E將步驟D所產(chǎn)生的燃氣通入所述燃燒裝置中進行燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣；F重復執(zhí)行步驟D及步驟E。本發(fā)明中所稱的“炭粉原料”特指在炭化爐內(nèi)炭化的原料，其為由粉煤灰顆粒浮選制得的顆粒狀含碳物料。本發(fā)明中所稱的“燃氣”特指炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生的可燃性氣體，其可包括 CO、H2、CH4、烷烴、烯烴、煤焦油等各種揮發(fā)物組分；所稱的“煙氣”為燃氣在燃燒裝置中燃燒后所產(chǎn)生的氣體。本發(fā)明的方法即通過燃燒這些可燃性氣體，提供炭粉原料炭化所需要的熱量。炭化過程中產(chǎn)生的可燃性氣體通入燃燒裝置中燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣通入炭化爐，對炭化爐內(nèi)的炭粉原料進行加熱進而炭化。這樣，既節(jié)省了能源，又避免了大量可燃性氣體排入大氣中，減少了環(huán)境污染。根據(jù)本發(fā)明的一實施方式，在浮選過程中，紊流狀態(tài)是通過使氣體在浮選設備中形成角度不同的多股向上氣流而形成的。例如，可在浮選設備內(nèi)設置散氣裝置，該散氣裝置的表面上設有多個氣孔，該多個氣孔設置為各自以不同的角度指向斜上方，以使浮選設備內(nèi)的物料形成紊流。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在浮選過程中，未向上通過浮選板的顆粒物則輸送到①中的混合物料所在的容器，以使未向上通過浮選板的顆粒物再次進入浮選設備進行浮選，進而提高原料的利用率。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在浮選過程中，浮選設備中使用超聲分離裝置或超聲破散裝置，通過發(fā)射超聲波提高碳顆粒和灰分的剝離，形成粒度達一萬目的超細的碳顆粒。具體而言，該超聲分離裝置或超聲破散裝置包括超聲波發(fā)射器及配套的輔助裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在浮選過程中，浮選設備中設置反射面，使得自上方落下的混合物料及向下穿過浮選板的顆粒發(fā)生向上的反射。該反射面可為，例如平面、球面、尖端向上的錐斗等各種形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在浮選過程中，在混合物料通入向下的氣體，以使混合物料順利下落并控制下落的速度，該氣體具體為1-2個大氣壓(表壓)。上述過程為第一級浮選。另外，為了得到粒度更小、精度更高的碳顆粒，可對浮選出的碳顆粒進行第二級浮選，其具體步驟如下⑤在浮選設備中使步驟④中所得的顆粒物從上部下落；⑥在浮選設備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟⑤中落下的顆粒物形成逆流接觸，而且該氣體在向上運動的過程中呈紊流狀態(tài)；⑦收集步驟⑥中向上通過所述浮選設備之浮選板的顆粒物。步驟①、②、③、④中所用的浮選設備為第一浮選設備，步驟⑤、⑥、⑦中所用的浮選設備為第二浮選設備。⑥中的氣體具體為1-2個大氣壓(表壓)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在浮選過程中，在步驟④、⑤之間還包括如下步驟 向步驟④中所得的顆粒物加入浮選劑及捕收劑；其中，采用的浮選劑為松醇油或碳八芳烴， 捕收劑為輕質(zhì)柴油或柴油。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在浮選過程中，浮選設備中設置反射面，使得⑤中自上方落下的顆粒及向下穿過浮選板的顆粒發(fā)生向上的反射。該反射面可為，例如平面、球面、尖端向上的錐斗等各種形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在浮選過程的步驟⑤中，向顆粒內(nèi)通入向下的氣體， 以使其順利下落并控制下落的速度，該氣體具體為1-2個大氣壓(表壓)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在炭化過程中，在炭粉原料被加熱的同時，使轉筒轉動，從而使炭粉原料發(fā)生翻滾，從而使炭粉原料均勻受熱。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在炭化過程中，轉筒中設置有帶動炭粉原料運動的裝置，如揚板、葉片、突起物等。這樣設置的目的是在加熱的過程中，推送炭粉原料在轉筒內(nèi)前行，以實現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)。為了達到更好的推送效果，該多個揚板、葉片、突起物在轉筒的內(nèi)壁上呈螺旋線狀排布。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在炭化過程中，炭化爐包括第一轉筒和同軸的位于第一轉筒之外的第二轉筒，高溫煙氣首先進入第一轉筒，然后進入第二轉筒。燃氣是從第二轉筒引入到燃燒裝置中。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在炭化過程中，高溫煙氣是與炭粉原料逆流接觸的， 即高溫煙氣的流動方向與炭粉原料的平動運動方向是相反的。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在炭化過程中，高溫煙氣是與炭粉原料順流接觸的， 即高溫煙氣的流動方向與炭粉原料的平動運動方向是相同的。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在炭化過程中，加熱裝置為位于炭化爐中心軸線處的電加熱管。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在炭化過程中，第一轉筒和第二轉筒的側邊與中軸線的夾角為8° -12°，在此基礎上進一步優(yōu)選為10° -11°。粉煤灰顆粒經(jīng)過浮選及炭化后，需通過活化以制造活性炭。適用本發(fā)明的工藝的活化爐可為，例如，利用水蒸氣進行活化的斯利普活化爐或者利用堿進行活化的各種堿活化爐。當采用斯利普活化爐時，爐內(nèi)的水蒸氣壓力為1-3個大氣壓(表壓)，爐內(nèi)溫度約為 950-1050°C。堿活化可以制備高比表面的活性炭。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，該工藝還包括利用堿對炭化后的炭粉進行活化的活化過程，該活化過程位于炭化過程之后，其包括如下步驟a將氫氧化鉀、碳粉按照6-2 1的重量比混合均勻，并放入活化爐中；b向活化爐內(nèi)通入氮氣，排出其中的空氣，同時采用分段升溫-保溫的方法，升溫至 700°C -1000°C，優(yōu)選升溫至 700°C -900°C ；c將活化爐所產(chǎn)生的氣體導入盛有水的密閉容器中，進行水封回收，而且該密閉容器進一步設置有水封回收后的氣體出口 ；d將活化爐降溫，所得產(chǎn)物洗滌、干燥，得到高比表面積的活性炭。氫氧化鉀為活化劑，其與碳粉在高溫下的反應為K0H+C — K2C03+K20+H2KOH,K2CO3^K2O對單個石墨微晶或微晶群形成刻蝕而生成不同孔徑的孔隙，活化過程中反應生成的小分子氣體，如C0、C02、H2、H20d2S等，沿著已有孔道流出的過程中，因高溫膨脹而起到擴孔的作用。另外，在活化的過程中產(chǎn)生的金屬鉀蒸汽將進入石墨層間，發(fā)揮造孔、擴孔的作用?；罨磻^程中大部分鉀蒸汽均發(fā)生反應，因而只剩下少量的未反應的鉀蒸汽， 通過步驟c將活化爐所產(chǎn)生的氣體導入盛有水的密閉容器中，進行水封回收，使K2CO3蒸汽、 K2O蒸汽及少量的鉀蒸汽均被水吸收，利用簡單的方法及較低的成本實現(xiàn)了反應后氣體的回收。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在活化過程中，碳粉包括炭化后的炭粉和石油焦，其重量比為2 8-8 2，優(yōu)選為3 7-7 3。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在活化過程中，對水封回收后從密閉容器中流出的氣體進行過濾，以脫除其中的固體顆粒，然后排空。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在活化過程中，分段升溫-保溫是分三段進行的；其中，在第一段中升溫至380°C -440°C，然后保溫；在第二段中升溫至480°C _560°C，然后保溫；在第三段中升溫至700°C -900°C，然后保溫。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在活化過程中，步驟b中通入氮氣的速率是如此控制的，在升溫至100°c -300°c、優(yōu)選100°C -200°c、更優(yōu)選100°C _160°C時，活化爐內(nèi)的空氣
7已基本排出。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在活化過程中，步驟d中將所述活化爐降溫至 IOO0C -200°c，優(yōu)選 IOO0C -160"C。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在活化過程中，炭化后的炭粉中的灰分重量小于
3 % ο根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，在活化過程中，石油焦破碎至60-100目。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的炭化過程中，通過燃燒炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生的可燃性氣體，提供炭粉原料炭化所需要的熱量。炭化過程中產(chǎn)生的可燃性氣體通入燃燒裝置中燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣通入炭化爐，對炭化爐內(nèi)的炭粉原料進行加熱進而炭化。這樣，既節(jié)省了能源，又避免了大量可燃性氣體排入大氣中，減少了環(huán)境污染。下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。


圖1是本發(fā)明工藝的流程圖；圖2是實現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)的實施例1的結構框圖；圖3是圖2所示實施例1的浮選系統(tǒng)的結構示意圖；圖4是圖2所示實施例1的炭化系統(tǒng)的結構示意圖；圖5是圖2所示實施例1的活化系統(tǒng)的結構示意圖；圖6是實現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)的實施例2的浮選系統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的由粉煤灰制備活性炭的工藝，包括對粉煤灰顆粒進行浮選的過程、對浮選出的炭粉原料進行炭化的過程、對炭化后的炭粉進行活化的過程。其中，浮選過程包括如下步驟①向粉煤灰顆粒中加入浮選劑，形成第一混合物料；②在浮選設備中使步驟①中所得的第一混合物料從上部下落；③在浮選設備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟②中落下的第一混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運動的過程中呈紊流狀態(tài)；④收集步驟③中向上通過浮選設備之浮選板的顆粒物；⑤向步驟④中所得的顆粒物加入浮選劑，形成第二混合物料；⑥在浮選設備中使步驟⑤中所得的第二混合物料從上部下落；⑦在浮選設備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟⑥中落下的第二混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運動的過程中呈紊流狀態(tài)；⑧收集步驟⑦中向上通過浮選設備之浮選板的顆粒物。炭化過程包括如下步驟A利用加熱裝置，對炭化爐之轉筒中的炭粉原料進行加熱，該炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生可燃的燃氣；B關閉加熱裝置；C將步驟A所產(chǎn)生的燃氣通入燃燒裝置中進行燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣；
D將所產(chǎn)生的高溫煙氣通入轉筒，對炭粉原料進行加熱，產(chǎn)生可燃的燃氣；E將步驟D所產(chǎn)生的燃氣通入燃燒裝置中進行燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣；F重復執(zhí)行步驟D及步驟E。活化過程包括如下步驟a將氫氧化鉀、炭化后的炭粉、石油焦按照3 0.4 0.6的重量比混合并攪拌
均勻，放入活化爐中；其中粉煤灰提取的炭化后的炭粉灰分重量小于3%，石油焦破碎至80 目；b向活化爐內(nèi)通入氮氣，排出其中的空氣，其升溫速率為升溫至150°C時，活化爐內(nèi)的空氣已基本排出；同時采用分段升溫-保溫的方法，升溫至800°C，其具體分三段進行 在第一段中升溫至400°C，然后保溫；在第二段中升溫至500°C，然后保溫；在第三段中升溫至800°C，然后保溫；c將活化爐所產(chǎn)生的氣體導入盛有水的密閉容器中，進行水封回收，而且該密閉容器進一步設置有水封回收后的氣體出口；d對水封回收后從密閉容器中流出的氣體進行過濾，以脫除其中的固體顆粒，然后排空；e將活化爐降溫至140°C，所得產(chǎn)物洗滌、干燥，得到高比表面積的活性炭。實施例1圖2所示為實現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)的實施例1，其利用粉煤灰顆粒浮選得到碳顆粒(炭粉原料)，干燥、造粒后，再對其進行炭化，并對炭化后的炭粉進行活化，其包括浮選系統(tǒng)、炭化系統(tǒng)、活化系統(tǒng)。圖3所示為本實施例的浮選系統(tǒng)，其包括一個浮選裝置，該浮選裝置包括儲料裝置U、分配裝置12、豎直設置的筒體13、錐斗狀反射散氣裝置14、多層浮選板15、供氣裝置 16、物理分離裝置如超聲波分離裝置18、過濾板19、尾灰箱110、溢流收集段1301、尾灰收集段 1305。豎直設置的筒體13可分為三部分，從上到下依次為第一浮選段1302、擴散錐體段1303、第二浮選段1304。其中，第一浮選段1302較細，其內(nèi)設有一層浮選板15。第二浮選段1304較粗，其內(nèi)設有散氣裝置14和一層浮選板15。擴散錐體段1303位于第一浮選段 1302和第二浮選段1304之間，為尖端向上的錐斗狀的過渡區(qū)域。溢流收集段1301位于第一浮選段1302的外部，且第一浮選段1302的頂端位于溢流收集段1301的頂端和底端之間；另外，溢流收集段1301的底端設有出料口 1309。尾灰收集段1305為尖端向下的錐斗狀，且其底部尖端處設有尾灰出口 1306，尾灰出口 1306連接有尾灰管道1307，尾灰管道1307連接到尾灰箱110，尾灰箱110位于尾灰管道1307的末端，且套在尾灰管道1307之外，尾灰管道1307末端的高度位于頂層浮選板之上，且尾灰管道1307的末端設有液面調(diào)節(jié)裝置，用于通過調(diào)節(jié)尾灰管道1307的末端的高度來調(diào)節(jié)浮選裝置內(nèi)的液面高度。尾灰箱110的底端設有排灰口 1308。在第二浮選段1304 和尾灰收集段1305之間設有過濾板19。散氣裝置14為尖端向上的錐斗狀，其錐斗角度為120°，其錐面上設有多個氣孔 1401 ；其位于第二浮選段1304內(nèi)，且位于錐斗狀尾灰收集段1305上方。散氣裝置14上設有多個超聲分離裝置18。
間隔設置的多層(例如三層)浮選板15分別位于第一浮選段1302和第二浮選段 1304內(nèi)，其中底層的浮選板15位于錐斗狀散氣裝置14的上方。分配裝置12位于溢流收集段1301上方，為下部設置有多條(例如8條)分配管道1201的容器。分配管道1201的末端位于第二浮選段1304之內(nèi)、錐斗狀散氣裝置14和底層浮選板15之間。儲料裝置11內(nèi)設有攪拌裝置1101，用于將粉煤灰原料漿和浮選劑充分攪拌。儲料裝置11的下部設有送料管道1102，送料管道1102上設有渣漿泵1103，該送料管道1102通向分配裝置12。供氣裝置16連接第一氣體管道1601及第二氣體管道1602 ；其中，第一氣體管道 1601與錐斗狀散氣裝置14上的多個氣孔1401連通，第二氣體管道1602通向分配裝置12。該浮選系統(tǒng)的工作原理是粉煤灰的主要成分為碳顆粒及灰分。加入浮選劑和/ 或捕收劑和/或其它助劑后，粉煤灰中的顆粒與氣泡接觸、碰撞，可浮性好的碳顆粒選擇性地粘附于氣泡，并被攜帶上升，實現(xiàn)浮選。而可浮性差的灰分則向下沉。圖4所示為本實施例的炭化系統(tǒng)，其包括炭化爐和燃燒裝置例如燃燒爐27。其中炭化爐包括進料裝置21、第一轉筒22、第二轉筒23、收集裝置M、燃氣-煙氣回路結構25、 加熱裝置26、驅(qū)動第一轉筒22及第二轉筒23旋轉的驅(qū)動裝置(圖中未示)。其中，第一轉筒22為封閉的圓柱，其軸線水平，其內(nèi)壁上設有多個揚板(圖中未示)；第一轉筒22首部的端面上設有第一開口 2503 ；第一轉筒22尾部的側面設有多個第二開口 2504，其均位于與第一轉筒22的尾端距離相等的同一縱截面上。進料裝置21為與第一開口 2503連通的進料管道2101 ；進料管道2101的底端封閉，頂端設有進料口 2102 ；進料管道2101內(nèi)設有傾斜設置的、指向第一開口 2503的擋板 2103 ；進料管道2101的側壁、第一開口 2503的下方設有第五開口 2502，該第五開口 2502連接通向燃燒裝置的第一氣體管道2501。第二轉筒23為封閉的圓臺狀，其軸線與第一轉筒22的軸線重合，第二轉筒23的側邊與中軸線的夾角為10° ；第二轉筒23套在第一轉筒22之外，第一轉筒22的多個第二開口 2504被套在第二轉筒23之內(nèi)；第二轉筒23較細的首部鄰近第一轉筒22的尾部，第二轉筒23較粗的尾部鄰近第一轉筒22的首部；第二轉筒23的內(nèi)壁上設有多個揚板(圖中未示)。第二轉筒23尾部的側面設有多個第三開口 2505，其均位于與第二轉筒23的尾端距離相等的同一縱截面上。收集裝置M套在第二轉筒23之外，并將所有第三開口 2505均套于其內(nèi)，收集裝置M的頂端設有第四開口 2506，該第四開口 2506連接通向燃燒裝置的第二氣體管道 2507。出料裝置M的底端設有出料管道MO1。燃氣-煙氣回路結構25包括第一氣體管道2501、第五開口 2502、第一開口 2503、 第二開口 2504、第三開口 2505、第四開口 2506、第二氣體管道2507。加熱裝置沈為位于第一轉筒22的軸線處的軸狀電加熱管。燃燒爐27包括位于燃燒爐內(nèi)的蓄熱磚2701、位于燃燒爐27下方的進氣口 2702、 位于燃燒爐27上方的出氣口 2703。燃燒爐27的進氣口 2702與第二氣體管道2507的另一端連接，第二氣體管道2507中間設有氣體泵觀。第一氣體管道2501的另一端連接到燃燒爐的出氣口 2703。
該炭化系統(tǒng)的工作流程如下1、炭粉原料。經(jīng)浮選的碳顆粒作為炭粉原料從進料口 2102進入進料管道2101， 被擋板2103阻擋后，從第一開口 2503進入第一轉筒22，在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，第一轉筒22 及第二轉筒23旋轉，帶動位于第一轉筒22及第二轉筒23內(nèi)壁上的揚板旋轉，將炭粉原料向第二開口 2504的方向推送。炭粉原料前行的過程中，與位于第一轉筒22的加熱裝置沈或高溫煙氣接觸，并被加熱。炭粉原料從第二開口 2504落入第二轉筒23，并被旋轉的揚板向第三開口 2505的方向推送。在整個移動過程中，炭粉原料被加熱、干燥、熱解，最終被炭化。炭化后的炭粉原料從第三開口 2505落到套在第二轉筒23之外的收集裝置M內(nèi)，并經(jīng)出料管道MOl離開炭化爐。2、燃氣-煙氣。本實施例中燃氣-煙氣與炭粉原料為順流接觸。在加熱裝置沈的加熱作用下，第一轉筒22內(nèi)的炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生可燃性氣體，該可燃性氣體順著炭粉原料的流動方向經(jīng)第二開口 2504進入第二轉筒23，并經(jīng)第三開口 2505、第四開口 2506、 第二氣體管道2507進入燃燒爐27，在燃燒爐27中燃燒后產(chǎn)生高溫的煙氣。高溫煙氣經(jīng)第一氣體管道2501、第五開口 2502、第一開口 2503進入第一轉筒22。第一轉筒22內(nèi)的炭粉原料在高溫煙氣的加熱作用下，產(chǎn)生可燃性氣體，該可燃性氣體重復上述流程。圖5所示為本實施例的活化系統(tǒng)，其包括活化爐31、氮氣供應裝置32、第一回收裝置33、第二回收裝置；34。其中，活化爐31為密閉容器，其內(nèi)設有原料容器如鎳坩鍋3101、加熱裝置如多條電加熱絲3102 ；其頂端設有豎直的氣體管道3103，氣體管道3103頂端的出口為第一出氣口，該第一出氣口處設有防爆閥3104，當活化爐內(nèi)的氣體劇烈膨脹超過一定的限度時，防爆閥3104自動打開。氣體管道3103的側壁、第一出氣口的下方設有氮氣進氣口 3105?；罨癄t31的爐體上設有第二出氣口 3106 ；第二出氣口處3106連接有第二連接管道3107 ；活化爐31為間歇式活化爐，其側面設有能打開的端蓋3108，端蓋上設有用于通冷卻水的水冷管道(圖中未示)?；罨癄t31上設有用于顯示爐內(nèi)的壓力表3109。活化爐31還包括用于控制電加熱絲3102的加熱控制柜3110，以實現(xiàn)精確控制加熱溫度及加熱時間。氮氣供應裝置32通過第一連接管道3201與活化爐31的氮氣進氣口 3105相連通；第一回收裝置33為密閉容器，其內(nèi)設有吸收液3306，第二連接管道3107插進第一回收裝置33內(nèi)，并延伸到吸收液3306的液面以下；吸收液3306液面的上部、第一回收裝置33的頂部設有出氣口 3301。第一回收裝置33的底部設有回收液出口 3302及連接于該回收液出口 3302的第一回收管道3303，該第一回收管道3303上設有閥門。第一回收裝置 33上設有用于顯示裝置內(nèi)水位的水位計3304，以及用于調(diào)節(jié)活化爐31內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)閥 3305。第二回收裝置34為密閉容器，其設有進料口 3401、物料回收口 3402、排氣口 3403、 過濾網(wǎng)3405。進料口 3401設于第二回收裝置34的側壁、過濾網(wǎng)3405的下方，并通過第三連接管道；3404與第一回收裝置33的出氣口 3301相連通；物料回收口 3402位于第二回收裝置；34的底部；排氣口 3403設置于第二回收裝置34的頂部、過濾網(wǎng)3405的上方。排氣口 3403外連接有排氣管道3408。第三連接管道3404的長度較長，這樣第一回收裝置33內(nèi)的氣體在經(jīng)過第三連接管道3404的過程中，有充分的時間冷卻。第二回收管道3406連接于物料回收口 3402，該第二回收管道3406上設有閥門。實施例2實現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)的實施例2的其它部分與實施例1相似，其不同之處在于， 浮選系統(tǒng)包括兩個浮選裝置，即在第一浮選裝置之后設置第二浮選裝置。該第二浮選裝置包括分配裝置12’、豎直設置的筒體13’、錐斗狀反射散氣裝置14’、多層浮選板15’、供氣裝置16’、物理分離裝置如超聲波分離裝置18’、過濾板19’、溢流收集段1301’、尾灰收集段 1305’。豎直設置的筒體13’可分為三部分，從上到下依次為第一浮選段1302’、擴散錐體段1303’、第二浮選段1304’。其中，第一浮選段1302’較細，其內(nèi)設有一層浮選板15’。 第二浮選段1304’較粗，其內(nèi)設有散氣裝置14’和一層浮選板15’。擴散錐體段1303’位于第一浮選段1302’和第二浮選段1304’之間，為尖端向上的錐斗狀的過渡區(qū)域。溢流收集段1301，比第一浮選段1302’粗，套在第一浮選段1302’之外，且第一浮選段1302’的頂端位于溢流收集段1301’的頂端和底端之間；另外，溢流收集段1301’的底端設有出料口 1309，。尾灰收集段1305’為尖端向下的錐斗狀，且其底部尖端處設有尾灰出口 1306’。在第二浮選段1304’和尾灰收集段1305’之間設有過濾板19’。散氣裝置14’為尖端向上的錐斗狀，其錐斗角度為120°，其錐面上設有多個氣孔 1401，；其位于第二浮選段1304，內(nèi)，且位于錐斗狀尾灰收集段1305’上方。散氣裝置14’ 上設有多個超聲分離裝置18’。間隔設置的多層(例如兩層)浮選板15’分別位于第一浮選段1302’和第二浮選段1304’內(nèi)，其中底層的浮選板15’位于錐斗狀散氣裝置14’的上方。分配裝置12’位于溢流收集段1301’上方，為下部設置有多條(例如8條)分配管道1201’的容器。分配管道1201’的末端位于第二浮選段1304’之內(nèi)、錐斗狀散氣裝置 14’和底層浮選板15’之間。第一浮選裝置的出料口 1309連接出料管道1701，該出料管道1701的另一端通向
第二浮選裝置的分配裝置12’。供氣裝置16’連接第一氣體管道1601’及第二氣體管道1602’ ；其中，第一氣體管道1601’與錐斗狀散氣裝置14’上的多個氣孔1401’連通，第二氣體管道1602’通向分配裝置12’。該浮選系統(tǒng)的工作流程可分為兩個階段在第一浮選裝置內(nèi)的第一階段和在第二浮選裝置內(nèi)的第二階段。其中第一階段為向儲料裝置11中的粉煤灰原料漿加入浮選劑，形成混合物料。 該混合物料經(jīng)位于儲料裝置11下部的送料管道1102進入分配裝置12。分配裝置12內(nèi)的粉煤灰原料和浮選劑的混合物經(jīng)位于分配裝置12下部的多條分配管道1201進入筒體內(nèi)。 供氣裝置16通過散氣裝置14上的氣孔1401向筒體內(nèi)供氣，碳顆粒在浮選劑的作用下粘附于氣泡，并以紊流狀態(tài)四散漂浮并向上運動，順利通過各層浮選板15上的孔，落到最上層的浮選板15上，實現(xiàn)碳顆粒的浮選?？筛⌒圆畹幕曳謩t未通過浮選板15浮選，落到尾灰收集段1305。浮選出的碳顆粒被收集到溢流收集段1301內(nèi)，并從出料口 1309經(jīng)出料管道 1701進入第二浮選裝置的分配裝置12’內(nèi)，開始了浮選的第二階段。
第二階段的是以第一階段浮選出的碳顆粒作為原料進一步浮選，以制造含碳量更高的顆粒。其流程與第一階段類似，具體為分配裝置12’內(nèi)的顆粒經(jīng)位于分配裝置12’下部的多條分配管道1201’進入筒體內(nèi)。供氣裝置16’通過散氣裝置14’上的氣孔1401’向筒體內(nèi)供氣，碳顆粒在浮選劑的作用下粘附于氣泡，并以紊流狀態(tài)四散漂浮并向上運動，順利通過各層浮選板15’上的孔，落到最上層的浮選板15’上，實現(xiàn)碳顆粒的浮選。浮選出的碳顆粒被收集到溢流收集段1301’內(nèi)?？筛⌒圆畹幕曳謩t未通過浮選板15’浮選，落到尾灰收集段1305，，并從尾灰出口 1306，排出。雖然本發(fā)明以較佳實施例揭露如上，但并非用以限定本發(fā)明實施的范圍。任何本領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的發(fā)明范圍內(nèi)，當可作些許的改進，即凡是依照本發(fā)明所做的同等改進，應為本發(fā)明的發(fā)明范圍所涵蓋。
1權利要求
1.一種由粉煤灰制備活性炭的工藝，其包括對粉煤灰顆粒進行浮選的過程以及對浮選出的炭粉原料進行炭化的過程；其中，所述浮選過程包括如下步驟①向粉煤灰顆粒中加入浮選劑，形成混合物料；②在浮選設備中使步驟①中所得的混合物料從上部下落；③在浮選設備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟②中落下的混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運動的過程中呈紊流狀態(tài)；④收集步驟③中向上通過所述浮選設備之浮選板的顆粒物； 所述炭化過程包括如下步驟A利用加熱裝置，對炭化爐之轉筒中的炭粉原料進行加熱，該炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生可燃的燃氣；B關閉所述的加熱裝置；C將步驟A所產(chǎn)生的燃氣通入燃燒裝置中進行燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣； D將所產(chǎn)生的高溫煙氣通入所述轉筒，對所述炭粉原料進行加熱，產(chǎn)生可燃的燃氣； E將步驟D所產(chǎn)生的燃氣通入所述燃燒裝置中進行燃燒，產(chǎn)生高溫煙氣； F重復執(zhí)行步驟D及步驟E。
2.如權利要求1所述的工藝，其中，所述浮選過程中，所述紊流狀態(tài)是通過使所述氣體在所述浮選設備中形成角度不同的多股向上氣流而形成的。
3.如權利要求1所述的工藝，其中，所述的浮選過程進一步包括⑤在浮選設備中使步驟④中所得的顆粒物從上部下落；⑥在浮選設備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟⑤中落下的顆粒物形成逆流接觸，而且該氣體在向上運動的過程中呈紊流狀態(tài)；⑦收集步驟⑥中向上通過所述浮選設備之浮選板的顆粒物。
4.如權利要求1所述的工藝，其中，所述浮選過程中，在所述的浮選設備中使用超聲分離裝置，以促進碳顆粒與灰分顆粒的剝離。
5.如權利要求1所述的工藝，其中，所述浮選過程中，在所述的浮選設備中設置反射面，使得自上方落下的混合物料及向下穿過浮選板的顆粒發(fā)生向上的反射。
6.如權利要求1所述的工藝，其中，所述炭化過程中，在所述的炭粉原料被加熱的同時，使所述轉筒轉動，從而使所述的炭粉原料發(fā)生翻滾。
7.如權利要求1所述的工藝，其中，所述炭化過程中，所述的轉筒中設置有帶動所述的炭粉原料運動的裝置。
8.如權利要求1所述的工藝，其中，在所述炭化過程之后，還包括對炭化后的炭粉進行活化的過程，所述活化過程包括如下步驟a將氫氧化鉀、碳粉按照6-2 1的重量比混合均勻，并放入活化爐中； b向所述活化爐內(nèi)通入氮氣，排出其中的空氣，同時采用分段升溫-保溫的方法，升溫至 700°C -1000°C，優(yōu)選升溫至 700°C -900°C ；c將所述活化爐所產(chǎn)生的氣體導入盛有水的密閉容器中，進行水封回收，而且該密閉容器進一步設置有水封回收后的氣體出口；d將所述活化爐降溫，所得產(chǎn)物洗滌、干燥，得到高比表面積的活性炭。
9.如權利要求8所述的工藝，其中，所述活化過程中，所述的碳粉包括炭化后的炭粉和石油焦，其重量比為2 8-8 2，優(yōu)選為3 7-7 3。
10.如權利要求8或9所述的工藝，其中，所述活化過程中，對水封回收后從所述密閉容器中流出的氣體進行過濾，以脫除其中的固體顆粒，然后排空。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用浮選和炭化由粉煤灰制備活性炭的工藝，其包括對粉煤灰顆粒進行浮選的過程以及對浮選出的炭粉原料進行炭化的過程。本發(fā)明的炭化過程中，通過燃燒炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生的可燃性氣體，提供炭粉原料炭化所需要的熱量。炭化過程中產(chǎn)生的可燃性氣體通入燃燒裝置中燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣通入炭化爐，對炭化爐內(nèi)的炭粉原料進行加熱進而炭化。這樣，既節(jié)省了能源，又避免了大量可燃性氣體排入大氣中，減少了環(huán)境污染。
文檔編號B09B3/00GK102259857SQ20111015885
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權日2011年6月14日
發(fā)明者許閩清 申請人:福建省龍巖龍能粉煤灰綜合利用有限公司