[发明专利]一种利用半焦制备活性炭的方法

说明书

本发明提供了一种利用半焦制备活性炭的方法，以市场上销售的半焦粒为原料，与经过预热的金属氧化物源球团混合，并一同加入回转窑一步进行半焦的炭化和活化，利用金属氧化物促进和强化炭化和活化反应。半焦与铁矿氧化球团的质量比控制在2.5∶1～5.5∶1，窑内温度控制在850～1100℃，物料在窑内停留时间为1小时～4小时。然后经冷却、干式磁选、筛分，得到活性炭粒(5～15mm)，活性炭产品产率为60‑80％，活性炭产品粒径5～15mm占78.4～81.2％，比表面积220‑310cm²/g，孔容0.22‑0.25cm³/g，灰份8.0～9.8％，碘吸附量520～630mg/g，抗压强度1210～1380N/cm²。活性炭产品质量明显优于商品活性炭。同时副产少量金属化物料。金属化物料的金属化率为92.1～95.0％，铁品位为88.6～89.2％。

技术领域

本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种利用半焦和金属氧化物源制备活性炭的方法。

背景技术

钢铁工业是我国重要的基础产业，但也是工业污染的大户之一，钢铁行业SO₂排放总量为200万吨，占当年全国SO₂排放总量的9.4％；钢铁行业NO_X排放总量为54万吨，占当年全国NO_X排放总量的2.3％。烧结是钢铁生产的重要工序之一，烧结厂SO₂排放量占钢铁企业SO₂排放总量的40％～60％，NO_X排放量占钢铁企业NO_X排放总量的48％左右。因此，严格控制烧结生产工艺中SO₂和NO_X排放量是一项十分迫切的任务。活性炭法是实现同时脱硫脱硝的主要工艺之一，太原钢铁有限公司及宝钢湛江钢铁在450m2烧结机上采用活性炭法对烟气进行脱硫脱硝，脱硫率达95％以上，单级活性炭脱硝的脱硝率为40％左右。活性炭法脱硫工艺成熟，脱硫率高，但存在投资大，脱硝率低，活性炭价格相对较高，活性炭因其机械强度低而损耗高，运行费用较高等不足。

活性炭一般是以优质煤或果壳为原料，经过加工成型、炭化、活化等工艺过程制成的一种多孔性炭素物质。它具有一定的机械强度，很大的比表面积和极强的吸附性能。能脱色、脱臭、脱硫、脱苯，还能选择性地脱除液相或气相中某些化学杂质和机械杂质。也能吸附某些催化剂，使化学反应速度大大加快，是良好的催化剂载体。因此活性炭在国防、化工、石油、纺织、食品、医药、原子能工业、城市建设、环境保护以及人类生活的各个方面都有着广泛的用途。因此，世界活性炭产业发展迅速，我国平均年增长率15％，出口量已超过美国和日本，居世界首位。目前世界活性炭产量为70万吨，我国已达26万吨。

半焦是由煤低温干馏所得的可燃固体产物，产率约为原料煤的50％～70％。色黑多孔，主要成分是碳、灰分和挥发分。其灰分含量取决于原料煤质，挥发分含量约5％～20％(质量)。是很好的高热值无烟燃料，主要用作工业或民用燃料，也用于合成气、电石及硅铁生产等，少量用作铜矿或磷矿等冶炼时的还原剂，此外也用作炼焦配煤。到2012年底，我国半焦产能已达8500万吨，实际产量4800万吨。主要用户电石和硅铁生产厂市场容量仅为2800万吨，导致半焦产量严重过剩，价格低廉。

常规活性炭一般是以优质煤或果壳半焦为原料，经过加工成型、炭化、活化等工艺过程制成的一种多孔性炭素物质。它具有一定的机械强度，很大的比表面积和极强的吸附性能。以半焦为原料制备活性炭时，通常还需对半焦进行碱浸预处理除灰，提高其活性，再经加粘结剂成型、炭化、活化等工序制备成活性炭。尽管活性炭法已成功用于烟气脱硫脱硝，但是，活性炭制备工艺还存在以下缺点：(1)生产工艺流程长，需经过加粘结剂成型、炭化、活化等多个步骤，其生产成本高导致活性炭价格目前相对较高；(2)活性炭机械强度低，在吸附、再生、往返使用中损耗大；(3)活性炭挥发分较低，不利于脱硝。

发明内容