[发明专利]一种脱硫脱硝活性炭及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种脱硫脱硝活性炭及其制备方法、应用，以原料煤、沥青、活性炭粉、瓦斯灰、沥青基粘结剂和水作为原材料，通过磨粉、捏合、成型、高温炭化以及活化，制得脱硫脱硝活性炭；该脱硫脱硝活性炭的制备方法生产出的脱硫脱硝活性炭达到GB/T 30201‑2013《脱硫脱硝用煤质活性炭》规定的优级品的标准，不仅实现了活性炭粉和瓦斯灰两种固废的高价值资源化利用，降低了烧结烟气脱硫脱硝用活性炭的制备成本，而且易于工业化生产。

技术领域

本发明属于活性炭技术，尤其涉及一种脱硫脱硝活性炭及其制备方法、应用，该脱硫脱硝活性炭主要应用于烟气净化过程中。

背景技术

随着我国环保要求的日益提高，对大气污染物控制种类越来越多、排放标准也日趋严格，工业烟气多污染物治理需求越发迫切；烧结烟气是钢铁企业大气污染物排放的主要来源，主要包含二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、二噁英、重金属(铅、砷、福、铬、汞等)、氟化物和挥发性有机物(VOCs)等多种污染物。由于活性炭烟气净化技术能实现烧结烟气中SO₂、NO_x和Hg的一体化联合脱除，同时能除去其中的粉尘、二噁英及其他有毒物质，最终实现烟气的深度处理，并能同时实现废物资源化利用，因此活性炭烟气净化技术逐步成为大气治理的优选技术方案；而脱硫脱硝活性炭作为活性炭烟气净化技术的关键因素，近年来发展的十分迅速，如图1所示的传统的脱硫脱硝活性炭制备工艺，生产原材料以原煤、煤焦油、沥青和水为主，依次经配煤、磨粉、混捏、成型、干燥、炭化、活化、冷却筛分等过程制备而成，在脱硫脱硝过程中，由于机械磨损等会产生大量活性炭粉，势必会逐渐损失活性炭本身，从而增加了运行成本，因此，提高活性炭的耐磨耐压强度，降低活性炭运行损耗率，增加活性炭循环使用时间意义重大；而这些因机械磨损等产生的活性炭粉在钢铁厂多被作为高炉喷吹燃料，仅仅利用了其热值，其价值相比破碎前颗粒脱硫脱硝活性炭本身而言差距悬殊，因此活性炭粉的利用价值亟待进一步提高；

为提高活性炭的强度和实现活性炭粉的价值利用，部分专家、学者针对性地在原料选择以及工艺流程上进行了研究，但是这些研究在应用上依旧存在较多局限性；比如申请号201310031125.6公开了一种高强度、耐磨损成型活性炭的生产工艺将粉料、粘结剂、成核剂按比例均匀混合后输入挤出机挤出造粒，然后将制得的颗粒料进行炭化活化，先将炉温升高至500～550℃后加入复合活化剂，接着继续升温至650～750℃后保持恒温，再次升温至950～1000℃保持恒温，炭化活化结束后将炉膛冷却至500℃左右后停止通入复合活化剂，然后通入氮气继续风冷至100℃以下出料得到成品；虽然制备的活性炭在强度上有一定提升，但是该方法工艺控制较为复杂、不易于工业化生产。申请号202010010383.6公开了一种烟气脱硫用活性焦及其制备方法，低变质粉煤、半焦粉末、酚醛树脂、腐植酸钠和钠基膨润土依次经混合、搅拌、成型，在保护气氛下对烘干后的成型料条进行炭化和活化处理，活化处理后得到所述烟气脱硫用活性焦材料，但是该制备方法中粘结剂种类添加较多，成本较难控制，同时产品的灰分较高。又如申请号201610190516.6公开了一种烟气脱硫用活性焦及其制备方法，通过往活性炭粉里添加一定量煤焦油、氢氧化钾或氧化镁，经磨粉、捏合后挤压成型并烘干，其中活性炭粉、煤焦油与氢氧化钾或氧化镁的配比为(68～80)：(18～30)：2；成型料干燥后在同时隔绝空气和通入水蒸气的环境下热再生制备颗粒脱硫脱硝活性炭，其中热再生的温度控制在820～900℃，时间控制在30～40min；但是此方法生产成本高，工艺过程相对复杂。

总体而言，现有的提高活性炭强度或者将活性炭粉通过再造颗粒活性炭的技术方案中，或如图2所示的采用粘结剂和活化剂实现炭粉再造颗粒活性炭；或如图3所示的采用成核剂和粘结剂，并通过混合成型、干燥、低温炭化、恒温炭化、恒高温活化、冷却筛分制备得到高强度活性炭；或如图4所示采用酚醛树脂、腐植酸钠和钠基膨润土与煤粉、半焦制备得到高强度活性炭；综合来看，上述方案中主要存在以下缺点：

1、工艺控制复杂；

2、成本较高；

3、不易工业化应用。