本發(fā)明屬于活性炭制備，具體涉及一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、工業(yè)生產(chǎn)排放的氮氧化物(nox)和co2會(huì)造成酸雨等環(huán)境問(wèn)題，嚴(yán)重威脅著人類的生存環(huán)境安全。針對(duì)脫硝，目前火電廠脫硝技術(shù)較成熟，基本完成了超低排放的改造。但是，非電行業(yè)(焦化、燒結(jié)等)具有較低的煙氣溫度，通常低于250℃，成熟的火電廠脫硝技術(shù)無(wú)法進(jìn)一步推廣過(guò)來(lái)。同時(shí)，吸附法仍然是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要舉措。近些年，由于活性炭具有較好的吸附性能、不消耗水、基本無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì)被廣泛的應(yīng)用與非電行業(yè)煙氣治理/凈化。

2、目前，活性炭存在成本較高、性能較低等問(wèn)題。專利文獻(xiàn)(專利號(hào)zl202211239364.6)公開(kāi)了利用煤中含鐵、含鈣等活性礦物質(zhì)配煤制備高活性活性炭的方法。專利文獻(xiàn)(專利號(hào)zl202110954786.0)公開(kāi)了煤中含鐵、含鈣礦物質(zhì)會(huì)調(diào)控活性炭的理化結(jié)構(gòu)進(jìn)而強(qiáng)化其脫除污染物的能力。

3、我國(guó)是鉛冶煉生產(chǎn)大國(guó)，并且鉛產(chǎn)量保持逐年上升的趨勢(shì)。同時(shí)，每生產(chǎn)1噸金屬鉛，約同時(shí)產(chǎn)生0.96噸左右的鉛冶煉水淬渣。按照鉛產(chǎn)量快速增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)還將會(huì)產(chǎn)生大量的鉛冶煉水淬渣。大量無(wú)序堆存的鉛冶煉水淬渣，在大面積侵占土地的同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境。鉛冶煉水淬渣中含有豐富的含鐵、含鈣礦物質(zhì)，將其用于活性炭的制備勢(shì)必會(huì)調(diào)控優(yōu)化活性炭的理化結(jié)構(gòu)進(jìn)而強(qiáng)化其脫除污染物的能力。

4、針對(duì)上述活性炭成本較高、性能較低的不足且鉛冶煉水淬渣在高活性活性炭制備較好的應(yīng)用潛力，亟需尋找合理、科學(xué)、精準(zhǔn)的方法以指導(dǎo)利用鉛冶煉水淬渣制備高活性的活性炭。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法與應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，包括以下步驟：

4、步驟1：對(duì)鉛冶煉水淬渣和原煤分別取樣，檢測(cè)二者各自的化學(xué)組成及含量；

5、步驟2：將鉛冶煉水淬渣與原煤基于fe、ca活性物質(zhì)含量按一定比例復(fù)配；

6、步驟3：向復(fù)配得到的混樣中加入粘結(jié)劑，經(jīng)熱壓成型、炭化和活化處理，得到所述高活性活性炭。

7、作為優(yōu)選，所述步驟1中對(duì)鉛冶煉水淬渣和原煤分別取樣并研磨至200目以下，以釋放鉛冶煉水淬渣中的固熔體，增強(qiáng)其活性；進(jìn)一步使原煤和鉛冶煉水淬渣充分混合。

8、作為優(yōu)選，所述步驟2中鉛冶煉水淬渣與原煤的質(zhì)量比為2％～10％，以保證鉛冶煉水淬渣的有效催化。

9、作為優(yōu)選，所述步驟3中粘結(jié)劑包括煤焦油和瀝青。由于煤主體是非極性碳?xì)浠衔?，因此在制備過(guò)程中需要加入粘結(jié)劑來(lái)提高煤樣的成型性能。煤焦油和瀝青能使煤樣的粘度和表面張力成倍增加，使顆粒間的作用力極大的增強(qiáng)，使混合樣的可塑性極大的增強(qiáng)。

10、作為優(yōu)選，所述步驟3中以混樣的質(zhì)量計(jì)，粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為20％～30％，以保證活性炭的成型性能和制備活性炭的經(jīng)濟(jì)性。

11、作為優(yōu)選，所述步驟3中熱壓成型的條件為：壓力為25～35mpa，溫度為50～85℃，時(shí)間為4～10min，以使制備得到的活性炭具有較好的抗磨損強(qiáng)度。

12、作為優(yōu)選，所述步驟3中炭化的條件為：炭化溫度為450～750℃，炭化時(shí)間為40～100min，以較好的實(shí)現(xiàn)鉛冶煉水淬渣中含鐵、含鈣礦物質(zhì)對(duì)煤熱解的催化作用，從而獲得具有初始發(fā)達(dá)結(jié)構(gòu)孔隙的前驅(qū)體。

13、作為優(yōu)選，所述步驟3中活化的條件為：活化介質(zhì)為水蒸氣，活化溫度為800～950℃，水蒸氣的流量為0.03～0.08ml/min·g，水蒸氣的通入時(shí)間為20～90min，以利用鉛冶煉水淬渣重的含鐵含鈣礦物質(zhì)催化活化過(guò)程，從而得到孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)和較高產(chǎn)率的活性炭。

14、第二方面，本發(fā)明提供一種如前所述的方法制得的高活性活性炭在煙氣凈化中的應(yīng)用，所述應(yīng)用包括用于煙氣脫硝和煙氣二氧化碳吸附。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

16、(1)本發(fā)明通過(guò)利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭，提供了科學(xué)、合理的復(fù)配依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了鉛冶煉水淬渣的高值化利用，降低了活性炭的制備成本，且得到的活性炭具有高活性；

17、(2)本發(fā)明可以科學(xué)、合理、精準(zhǔn)的為利用鉛冶煉水淬渣制備低成本高性能活性炭提供指導(dǎo)，并進(jìn)一步推動(dòng)了活性炭干法一體化煙氣凈化技術(shù)在非電行業(yè)的工業(yè)化應(yīng)用，具有極高的市場(chǎng)前景和實(shí)際利用價(jià)值。

技術(shù)特征：

1.一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，其特征在于，所述步驟1中對(duì)鉛冶煉水淬渣和原煤分別取樣并研磨至200目以下。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，其特征在于，所述步驟2中鉛冶煉水淬渣與原煤的質(zhì)量比為2％～10％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，其特征在于，所述步驟3中粘結(jié)劑包括煤焦油和瀝青。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，其特征在于，所述步驟3中以混樣的質(zhì)量計(jì)，粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為20％～30％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，其特征在于，所述步驟3中熱壓成型的條件為：壓力為25～35mpa，溫度為50～85℃，時(shí)間為4～10min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，其特征在于，所述步驟3中炭化的條件為：炭化溫度為450～750℃，炭化時(shí)間為40～100min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法，其特征在于，所述步驟3中活化的條件為：活化介質(zhì)為水蒸氣，活化溫度為800～950℃，水蒸氣的流量為0.03～0.08ml/min·g，水蒸氣的通入時(shí)間為20～90min。

9.一種如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法制得的高活性活性炭在煙氣凈化中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高活性活性炭的應(yīng)用，其特征在于，用于煙氣脫硝和煙氣二氧化碳吸附。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于活性炭制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用鉛冶煉水淬渣制備高活性活性炭的方法與應(yīng)用。所述高活性活性炭的制備方法包括：(1)對(duì)鉛冶煉水淬渣和原煤分別取樣，檢測(cè)二者各自的化學(xué)組成及含量；(2)將鉛冶煉水淬渣與原煤基于Fe、Ca活性物質(zhì)含量按一定比例復(fù)配；(3)向復(fù)配得到的混樣中加入粘結(jié)劑，經(jīng)熱壓成型、炭化和活化處理，得到所述高活性活性炭。本發(fā)明通過(guò)調(diào)控鉛冶煉水淬渣的添加量制備活性炭并用于煙氣凈化，“變廢為寶”，實(shí)現(xiàn)了鉛冶煉水淬渣的高值化利用并降低了活性炭的制備成本，且得到的活性炭具有高活性，推動(dòng)了活性炭干法一體化煙氣凈化技術(shù)在非電行業(yè)的工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：牛健,任國(guó)宏,郭建棟,李原玲,伊雯雯,郭少青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：太原科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9