[发明专利]使用焦粉和/或熄焦粉配煤制备高比表面积活性炭的方法

说明书

本发明涉及炼焦副产物焦粉、熄焦粉的利用工艺，特别是一种使用焦粉和/或熄焦粉配煤制备高比表面积活性炭的方法，包括如下步骤：(a)配料：将焦粉和/或熄焦粉、其他含碳材料及活化剂以进行复配；(b)粉碎：将步骤a)中得到的混合料置于粉碎机内粉碎至粉状，粒度要求为120目筛孔70％以上通过；(c)碳化和活化：将所得的物料在500℃～650℃碳化1h～3h，然后在750℃～950℃活化0.5h～4h；(d)后处理：将活化后物料进行酸洗和/或水洗除灰并干燥，得到活性炭产品，其中，焦粉和/或熄焦粉和其他含碳材料的总重量与活化剂的重量之比为1:1～6:1；焦粉和/或熄焦粉与其他含碳材料的重量比为1:1～6:1。

技术领域

本发明涉及炼焦副产物焦粉、熄焦粉的利用工艺，特别是一种使用焦粉和/或熄焦粉配煤制备高比表面积活性炭的方法。

背景技术

焦粉和熄焦粉是焦炭、冶金等生产企业一种不可避免的副产品。因为颗粒直径小，利用效果差，难以找到合理的用途。且长期、大量露天堆放焦粉和熄焦粉，会产生粉尘污染，对环境产生恶劣影响。而简单地作为燃料焚烧则是对宝贵资源的浪费，易造成相关企业生产成本的攀升。

经测定，焦粉和熄焦粉本身固定碳含量可达到70～80％，且经过高温碳化，是一种理想的制造活性炭的原料。活性炭作为一种重要的工业产品，尤其是具有高比表面积和合理孔径分布的活性炭产品，在气体分离与存储、催化剂载体、电极材料和废水处理等领域有着广泛的应用。

传统上，制备高比表面积活性炭的主要原料是煤、沥青、木炭、果壳和石油焦等，且多采用化学活化的方法，即选用氢氧化钾、氢氧化钠等碱性化合物，且用量通常数倍于原料。例如中国专利申请CN1693189A、美国专利申请US4082694等中所公开的方法。这些方法的不足之处在于产品收率低、成本高；工艺过程碱耗大、易爆炸、污染重。因此，探索低成本的、适合活性炭生产的新原料、新工艺是当务之急。

目前，使用焦粉和熄焦粉制备活性炭虽然屡有报道，但所得产品的性能、使用范围、制造工艺的成本控制和三废处理仍不理想。例如，雒和明等人(燃料与化工，39(4)，42～45，2008)报道了用KOH-K₂CO₃作为活化试剂制备焦粉活性炭，得到的活性炭表面积为303m²/g，而活化剂与焦粉的比例达到了6:1。高蔷等人(矿产综合利用，6，49～53，2011)使用KOH活化焦粉，当碱炭比为3，活化时间150min，活化温度850℃时，可制备BET比表面积1855m²/g的活性炭产品。中国专利申请CN103754870公开了一种焦炭基成型活性炭的制备方法，活化剂是40～60wt％的磷酸，所得的产品的比表面积在400～1800m²/g。中国专利申请CN101190789公开了一种焦粉活性炭的制备方法，该方法使用质量比3:1的KOH-CaCO₃混合物作为活化试剂，而活化剂与焦粉的比例则达到了质量比6:1，后处理则需使用10％的氢氟酸浸泡、洗涤除灰。

综上所述，使用焦粉、熄焦粉制备活性炭仍存在活化剂使用量过大，产品质量不高，以及后处理过程繁琐，易产生大量三废的问题。

发明内容

针对以上焦粉、熄焦粉活性炭制备过程中存在的不足，本发明公开一种利用焦粉和/或熄焦粉代替煤生产高比表面积活性炭的方法，在该方法中使用低的活化剂用量，能够降低活性炭生产成本，减少三废排放，并有效提高焦粉、熄焦粉的附加值。

本发明是通过如下技术方案加以实现的：

使用焦粉和/或熄焦粉配煤制备活性炭的方法，包括如下步骤：

(a)配料：将焦粉和/或熄焦粉、其他含碳材料及活化剂进行复配；

(b)粉碎：将步骤(a)中所得的混合料粉碎至粉状，粒度要求为70％以上通过120目筛孔；