專利名稱：：一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于農(nóng)作物秸桿處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝。具體的說，是利用麥秸、豆秸、稻草、玉米秸、玉米芯、棉花柴等農(nóng)作物秸桿，采用物理法生產(chǎn)水處理用活性炭的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：水處理用活性炭主要功能是吸附，吸附法是廢水處理的一種重要的物化方法，能有效地去除廢水中的多種污染物，特別是采用其它方法難以有效處理的劇毒和難降解的污染物，經(jīng)處理后的水質(zhì)好，且比較穩(wěn)定，因而吸附法在廢水處理中有著不可取代的作用。隨著排放標準的日趨嚴格，水資源回收利用日益迫切，吸附法在廢水處理中的作用將越來越重要。吸附劑的種類較多，如高分子吸附劑、黏土類吸附劑等，最主要的還是活性炭。以往水處理用活性炭的主要原料是優(yōu)質(zhì)煤炭，而本方法是用農(nóng)業(yè)廢棄物——秸桿為原料，替代日益減少的煤炭資源。秸桿木炭是通過秸桿炭化制得，秸桿炭化是將秸桿烘干(或曬干)、粉碎，然后在制炭設(shè)備(窯、爐)中在隔氧(空氣)條件下，經(jīng)干燥、熱解、炭化、冷卻等工序，使秸桿制成木炭的過程。產(chǎn)品稱為秸桿木炭或秸桿炭。由于秸桿炭與傳統(tǒng)的木炭燒制法不同，它以機械加工為主要手段，因而人們又把秸桿木炭稱之為機制秸桿木炭或簡稱機制木炭。就秸桿木炭生產(chǎn)而言，炭化工藝分為兩大類一是利用秸桿直接炭化，適宜直接炭化的一般是硬質(zhì)秸桿，如麻桿、棉桿、玉米芯、棉籽殼、花生殼等。其工藝流程為秸桿曬干或烘干(水份15%以下秸桿鍘切成段入炭化窯碼放(密封悶燒(炭化冷卻、包裝。由于秸桿中的纖維素、木質(zhì)素含量較低，炭化后強度較差，不適宜運輸和做燃料，此種產(chǎn)品多磨成細粉用于煙花爆竹和炸藥中的助燃劑。為了運輸方便和特種用途，在直接炭化后的顆粒炭粉，加入一定量的粘結(jié)劑，再用壓縮成型機擠壓成一定規(guī)格和形狀的成品木炭。但先炭化后成型的秸桿木炭，發(fā)熱量和含炭量明顯降低，因此在實際生產(chǎn)中很少采用。二是利用固化成型的秸桿炭化，即先成型后炭化，其工藝流程為秸桿鍘切-—干燥_—擠壓成型_—炭化_—冷卻_—包裝入庫。因此，炭化是秸桿木炭生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它把擠壓成型的秸桿顆粒加入與空氣隔絕的封閉爐膛內(nèi)，逐步加溫，達120-150°C開始熱解，但速度非常緩慢，主要是秸桿中水份的蒸發(fā)，排氣孔冒出白色水蒸汽，秸桿的化學(xué)組成幾乎沒有變化。從以上分析中可以看出，現(xiàn)有的秸桿炭化技術(shù)，無論是利用秸桿直接炭化工藝，或是利用固化成型的秸桿炭化即先成型后炭化的工藝，都存在技術(shù)缺陷，前者問題是本秸桿木炭的發(fā)熱量和含炭量化，造成實際生產(chǎn)中無法使用，后者的問題是環(huán)境污染嚴重，所得的產(chǎn)品吸附能力差，不能作為水處理用的活性炭，而只能用于一般煙花爆竹的生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為了提高機制秸桿木炭吸附能力和產(chǎn)品質(zhì)量，增加機制秸桿木炭應(yīng)用范圍，本發(fā)明提供一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝，利用這種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的機制秸桿木炭，產(chǎn)品的質(zhì)量高，機制秸桿木炭的吸附能力強，不僅可以應(yīng)用煙花爆竹的生產(chǎn)，而且還可以廣泛應(yīng)用飲用水、酒類、各種清涼飲料用水的凈化處理和工業(yè)廢水、生活污水的深度凈化，亦適用于室內(nèi)空氣的凈化。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)發(fā)明目的的。一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝，是在機制秸桿木炭的基礎(chǔ)上增加一個活化過程，就是把秸桿木炭破碎后磨成粉沫，重新壓制成顆粒狀，送入特制的外熱式回轉(zhuǎn)活化爐中，以氣體為活化劑活化制得。1、原料以秸桿機制木炭為生產(chǎn)原料。2、破碎把棒狀或粗顆粒狀的秸桿木炭用對輥破碎機破碎成不定型顆粒。3、磨粉將顆粒木炭送球磨機或雷蒙磨進行磨粉，粒徑要求140-180目。4、攪拌混合為提高活性炭密度和強度，在木炭粉中加入適量的木焦油或煤浙青為粘合劑，在攪拌機中充分攪拌，混勻為度。5、壓制成型混合好的木炭濕料在間歇式?jīng)_壓機中擠壓成型，或在螺旋擠壓機中連續(xù)擠壓成型。擠壓機出口鋼制花板孔徑一般為1.5-8mm(根據(jù)需要選擇)，擠出的條料有旋切刀切成3-15mm的顆粒，在顆粒上撒一層炭粉，放置老化數(shù)小時。6、活化本技術(shù)使用的是物理活化法，操作時把壓制成型的顆粒料，通過加料裝置連續(xù)不斷地加入特制的外熱式回轉(zhuǎn)活化爐內(nèi)，靠轉(zhuǎn)爐筒體的坡度(一般-3%)，由爐頭向爐尾移動。物料在移動過程中呈翻轉(zhuǎn)沸騰狀態(tài)，在爐內(nèi)經(jīng)500-600度預(yù)熱干燥，600-700°C深度炭化，爐中溫度達600°C時向內(nèi)通入適量的水蒸氣，水蒸氣和物料接觸在800-9000C時高溫活化，冷卻降溫至400°C，完成活化過程，通過卸料器排出爐體。7、篩選。8、包裝活化好的物料冷卻后，在振動篩中篩選，除去碎炭，經(jīng)化驗合格后，作為成品包裝。篩出的破碎炭可進行磨粉，作為粉狀炭包裝使用。本發(fā)明的活化原理活性炭之所以有很強的吸附能力，主要是它具有特殊的微晶結(jié)構(gòu)，極為發(fā)達的微孔和巨大的比表面積。制造活性炭的過程就是使炭形成多孔的微晶結(jié)構(gòu)，使秸桿木炭具有極為發(fā)達的比表面積，稱此過程為活化過程。研究表明，秸桿料炭化期間，大部分非炭元素——氫和氧在高溫下以氣體形式脫除，而碳元素則形成類似石墨的基本微晶結(jié)構(gòu)，基本微晶的相互排列是不規(guī)則的，之間留有一定的空隙，盛滿焦油物質(zhì)，隨著溫度的增高，焦油物質(zhì)被析出和分解，但這些空隙又被紊亂的“無定型”炭所堵塞，所以炭化產(chǎn)品(機制木炭)的吸附量很少，不作吸附劑使用而主要作為燃料。當炭化物進行氣體活化時，水蒸氣首先進入炭的空隙中，由于水蒸氣能阻止炭的燃燒，通過更高溫度使空隙中殘留的焦油等物質(zhì)和紊亂的“無定型”炭被充分析出燃燒以及沒有吸附活性的氣體被清除，這時炭化物已具備了基本的吸附功能。另一方面，隨著沒有吸附活性的氣體被清除，碳的基本微晶的表面就暴露出來，隨著爐溫上升，微晶燒失，微晶的燒失是以不同的速率在表面的不同部分進行(一般同炭層平面平行的方向比垂直的方向大)，在氣體活化劑同炭反映的過程中，孔隙表面暫時生成表面絡(luò)合物，當它們分解時，以CO或CO2逸出，結(jié)果新的不完全飽和的碳原子則暴露微晶表面，于是又能同活化劑的另外分子進行反應(yīng)，微晶這種不均勻的燃燒就導(dǎo)致新的孔隙出現(xiàn)，在隨后的活化過程中，孔隙不斷加寬，相鄰微孔之間的壁完全被燒毀而形成較大的孔隙，導(dǎo)致過度孔和大孔容積的增加，使木炭變成有吸附能力的活性炭。本發(fā)明使用物理活化法，操作時把壓制成型的顆粒料，通過加料裝置連續(xù)不斷地加入特制的外熱式回轉(zhuǎn)活化爐內(nèi)，靠轉(zhuǎn)爐筒體的坡度(一般1%-3，由爐頭向爐尾移動。物料在移動過程中呈翻轉(zhuǎn)沸騰狀態(tài)，在爐內(nèi)經(jīng)500-600度預(yù)熱干燥，600-700°C深度炭化，爐中溫度達600°C時向內(nèi)通入適量的水蒸氣，水蒸氣和物料接觸在800-900°C時高溫活化，冷卻降溫至400°C，完成活化過程，通過卸料器排出爐體。利用這種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的機制秸桿木炭，產(chǎn)品的質(zhì)量高，機制秸桿木炭的吸附能力強，不僅可以應(yīng)用煙花爆竹的生產(chǎn)，而且還可以廣泛應(yīng)用飲用水、酒類、各種清涼飲料用水的凈化處理和工業(yè)廢水、生活污水的深度凈化，亦適用于室內(nèi)空氣的凈化。附圖是本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明1、原料以秸桿機制木炭為生產(chǎn)原料。2、破碎把棒狀或粗顆粒狀的秸桿木炭用對輥破碎機破碎成不定型顆粒。3、磨粉將顆粒木炭送球磨機或雷蒙磨進行磨粉，粒徑要求140-180目。4、攪拌混合為提高活性炭密度和強度，在木炭粉中加入適量的木焦油或煤浙青為粘合劑，在攪拌機中充分攪拌，混勻為度。5、壓制成型混合好的木炭濕料在間歇式?jīng)_壓機中擠壓成型，或在螺旋擠壓機中連續(xù)擠壓成型。擠壓機出口鋼制花板孔徑一般為1.5-8mm(根據(jù)需要選擇)，擠出的條料有旋切刀切成3-15mm的顆粒，在顆粒上撒一層炭粉，放置老化數(shù)小時。6、活化本技術(shù)使用的是物理活化法，操作時把壓制成型的顆粒料，通過加料裝置連續(xù)不斷地加入特制的外熱式回轉(zhuǎn)活化爐內(nèi)，靠轉(zhuǎn)爐筒體的坡度(一般-3%)，由爐頭向爐尾移動。物料在移動過程中呈翻轉(zhuǎn)沸騰狀態(tài)，在爐內(nèi)經(jīng)500-600度預(yù)熱干燥，600-700°C深度炭化，爐中溫度達600°C時向內(nèi)通入適量的水蒸氣，水蒸氣和物料接觸在800-9000C時高溫活化，冷卻降溫至400°C，完成活化過程，通過卸料器排出爐體。7、篩選。8、包裝活化好的物料冷卻后，在振動篩中篩選，除去碎炭，經(jīng)化驗合格后，作為成品包裝。篩出的破碎炭可進行磨粉，作為粉狀炭包裝使用。在第4步攪拌混合時(1)粘結(jié)劑要具有良好的浸潤性、滲透性和粘結(jié)力，與木炭粉攪拌后具有良好的可塑性。一般采用木焦油作粘結(jié)劑，木焦油中浙青的含量對產(chǎn)品的機械強度和吸附能力影響極大，要求焦油中浙青含量約55-60%為宜，(2)不同規(guī)格的產(chǎn)品原輔料、木炭粉、木焦油、水的混合比是<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)需要還可調(diào)整，但木炭粉和焦油最大比例不得超過21。在第6步活化時(1)開爐前必須溫爐，緩慢升溫，待爐中溫度達50(TC時，把爐體轉(zhuǎn)速調(diào)整為每分鐘3轉(zhuǎn)，給料器調(diào)整為每分鐘5轉(zhuǎn)，進行加料，快速升溫，爐中溫度達600°C時通入水蒸氣。(2)保持4小時左右的運轉(zhuǎn)，對產(chǎn)品進行化驗，若碘值等均達到或超過規(guī)定的要求，可調(diào)整產(chǎn)量指標，即提高爐體轉(zhuǎn)速或加大進料量；若碘值等未達到規(guī)定指標，可降低爐體轉(zhuǎn)速，延長活化時間。(3)根據(jù)爐溫確定水蒸氣的供應(yīng)量，增加水蒸氣供應(yīng)量，有利活化，但水蒸氣會降低爐溫。一般用量為60-70公斤/小時，表壓0.2-0.4。權(quán)利要求一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝，是在機制秸桿木炭的基礎(chǔ)上增加一個活化過程，就是把秸桿木炭破碎后磨成粉沫，重新壓制成顆粒狀，送入特制的外熱式回轉(zhuǎn)活化爐中，以氣體為活化劑活化制得。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝，其生產(chǎn)工藝是(1)原料以秸桿機制木炭為生產(chǎn)原料；(2)破碎把棒狀或粗顆粒狀的秸桿木炭用對輥破碎機破碎成不定型顆粒；(3)磨粉將顆粒木炭送球磨機或雷蒙磨進行磨粉，粒徑要求140-180目；(4)攪拌混合為提高活性炭密度和強度，在木炭粉中加入適量的木焦油或煤浙青為粘合劑，在攪拌機中充分攪拌，混勻為度；(5)壓制成型混合好的木炭濕料在間歇式?jīng)_壓機中擠壓成型，或在螺旋擠壓機中連續(xù)擠壓成型，擠壓機出口鋼制花板孔徑一般為1.5-8mm(根據(jù)需要選擇)，擠出的條料有旋切刀切成3-15mm的顆粒，在顆粒上撒一層炭粉，放置老化數(shù)小時；(6)活化本技術(shù)使用的是物理活化法，操作時把壓制成型的顆粒料，通過加料裝置連續(xù)不斷地加入特制的外熱式回轉(zhuǎn)活化爐內(nèi)，靠轉(zhuǎn)爐筒體的坡度(一般"3%)，由爐頭向爐尾移動，物料在移動過程中呈翻轉(zhuǎn)沸騰狀態(tài)，在爐內(nèi)經(jīng)500-600度預(yù)熱干燥，600-700°C深度炭化，爐中溫度達600°C時向內(nèi)通入適量的水蒸氣，水蒸氣和物料接觸在800-900°C時高溫活化，冷卻降溫至400°C，完成活化過程，通過卸料器排出爐體；(7)篩選；(8)包裝活化好的物料冷卻后，在振動篩中篩選，除去碎炭，經(jīng)化驗合格后，作為成品包裝。篩出的破碎炭可進行磨粉，作為粉狀炭包裝使用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝，其特征是本發(fā)明使用物理活化法，操作時把壓制成型的顆粒料，通過加料裝置連續(xù)不斷地加入特制的外熱式回轉(zhuǎn)活化爐內(nèi)，靠轉(zhuǎn)爐筒體的坡度(一般-3%)，由爐頭向爐尾移動，物料在移動過程中呈翻轉(zhuǎn)沸騰狀態(tài)，在爐內(nèi)經(jīng)500-600度預(yù)熱干燥，600-700°C深度炭化，爐中溫度達600°C時向內(nèi)通入適量的水蒸氣，水蒸氣和物料接觸在800-900°C時高溫活化，冷卻降溫至4000C，完成活化過程，通過卸料器排出爐體。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝，其特征是在第4步攪拌混合時(1)粘結(jié)劑要具有良好的浸潤性、滲透性和粘結(jié)力，與木炭粉攪拌后具有良好的可塑性，一般采用木焦油作粘結(jié)劑，木焦油中浙青的含量對產(chǎn)品的機械強度和吸附能力影響極大，要求焦油中浙青含量約55-60%為宜；(2)不同規(guī)格的產(chǎn)品原輔料、木炭粉、木焦油、水的混合比是:_<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>根據(jù)需要還可調(diào)整，但木炭粉和焦油最大比例不得超過21。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝，其特征是在第6步活化時(1)開爐前必須溫爐，緩慢升溫，待爐中溫度達50(TC時，把爐體轉(zhuǎn)速調(diào)整為每分鐘3轉(zhuǎn)，給料器調(diào)整為每分鐘5轉(zhuǎn)，進行加料，快速升溫，爐中溫度達600°C時通入水蒸氣；(2)保持4小時左右的運轉(zhuǎn)，對產(chǎn)品進行化驗，若碘值等均達到或超過規(guī)定的要求，可調(diào)整產(chǎn)量指標，即提高爐體轉(zhuǎn)速或加大進料量；若碘值等未達到規(guī)定指標，可降低爐體轉(zhuǎn)速，延長活化時間；(3)根據(jù)爐溫確定水蒸氣的供應(yīng)量，增加水蒸氣供應(yīng)量，有利活化，但水蒸氣會降低爐溫。一般用量為60-70公斤/小時，表壓0.2-0.4。全文摘要一種利用物理活化法生產(chǎn)活性炭的工藝，是在機制秸稈木炭的基礎(chǔ)上增加一個活化過程，就是把秸稈木炭破碎后磨成粉末，重新壓制成顆粒狀，送入特制的外熱式回轉(zhuǎn)活化爐中，以氣體為活化劑活化制得，本發(fā)明的活化原理活性炭之所以有很強的吸附能力，主要是它具有特殊的微晶結(jié)構(gòu)，極為發(fā)達的微孔和巨大的比表面積，制造活性炭的過程就是使炭形成多孔的微晶結(jié)構(gòu)，使秸稈木炭具有極為發(fā)達的比表面積，利用這種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出的機制秸稈木炭，產(chǎn)品的質(zhì)量高，機制秸稈木炭的吸附能力強，不僅可以應(yīng)用煙花爆竹的生產(chǎn)，而且還可以廣泛應(yīng)用飲用水、酒類、各種清涼飲料用水的凈化處理和工業(yè)廢水、生活污水的深度凈化，亦適用于室內(nèi)空氣的凈化。文檔編號C01B31/10GK101817524SQ20101016331公開日2010年9月1日申請日期2010年5月5日優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日發(fā)明者卞奎友申請人:卞奎友