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活性炭制造工藝(一)煤質(zhì)破碎顆粒活性炭
活性炭制造工藝(一)煤質(zhì)破碎顆粒活性炭
發(fā)布時間:2018/5/16 14:36:11      來源:http://www.58219.cn      瀏覽:

    煤質(zhì)直接破碎顆粒活性炭

    煤質(zhì)直接破碎顆粒活性炭是中國獨有的活性炭品種,本文將原煤直接破碎顆粒活性炭的制造工藝和質(zhì)控方法按制造工序分別介紹如下:

    1、原煤的準(zhǔn)備工序

    (1)原煤的選擇及質(zhì)量控制

    大同地區(qū)的煤炭資源非常豐富,其中既有標(biāo)準(zhǔn)弱粘煤煤種,又有不粘煤煤種,還有1/2中粘煤煤種,許多礦點甚至生產(chǎn)以上三種原煤的混合煤。按照活性炭制造行業(yè)的通俗分類,大同煤分為亮煤和暗煤(有時稱為絲煤)兩類,前者通常是指具有膨脹性和結(jié)焦性的煤,在常規(guī)炭化時會產(chǎn)生大量鼓泡和結(jié)焦料,后者通常指非膨脹非焦性煤,目前生產(chǎn)直接破碎炭的企業(yè)多采用后者為原料。

    一般來說,本行業(yè)通稱的亮煤,其水分≤10%,灰分2~8%,揮發(fā)分30~35%,從煤的巖相組成來說,其鏡質(zhì)組的含量為65~75%,半鏡質(zhì)組15~25%,絲質(zhì)組10~20%,惰質(zhì)組≤5%,斷面有金屬光澤,煤質(zhì)一般不均勻,大塊原煤中肉眼可觀察到層狀結(jié)構(gòu)的有其它光澤的煤夾層或矸石夾層。而暗煤多呈啞光型,有堅硬的細(xì)紋層狀或針狀結(jié)構(gòu),其巖相組成一般是——鏡質(zhì)組40~60%,半鏡質(zhì)組10~20%,絲質(zhì)組30~45%,惰質(zhì)組<5%;工業(yè)分析結(jié)果為——水分≤10%,灰分2~10%,揮發(fā)分26.5~29%。

    通常地,活性炭行業(yè)僅檢測原煤的水分、灰分和揮發(fā)分三項指標(biāo),而上述通稱的亮煤和暗煤的最明顯的差別在于揮發(fā)分指標(biāo)。一般來說,具膨脹性和結(jié)焦性的、不適于用常規(guī)工藝制造直接破碎炭的亮煤,其揮發(fā)分均高于30%,這一點可用來簡單地判斷原煤的適應(yīng)性。

    值得提出的是,隨著對大同煤認(rèn)識程度的加深,和基于大量實驗獲得的數(shù)據(jù),用感官判定哪種是亮煤或哪種是暗煤,是極不準(zhǔn)確的,表面呈金屬光澤的亮煤中有許多也可以用現(xiàn)有工藝制造出不鼓泡、不結(jié)焦的高性能直接破碎炭產(chǎn)品,如斗子灣附近的亮煤即是如此。為了準(zhǔn)確地判定某一礦點出產(chǎn)的原煤是否可用來制造直接破碎炭,目前可采取兩種辦法:一是進(jìn)行工藝實驗,二是在現(xiàn)有的判定指標(biāo)體系(水分、灰分、揮發(fā)分)的基礎(chǔ)上擴展檢測項目,一般增加自由膨脹序數(shù)(CSN)和粘結(jié)性指數(shù)(GRI),用以表述大同煤的細(xì)節(jié)性差異。前者投資省,但只能宏觀判定,后者投資較大,但可進(jìn)行細(xì)微分析,更加科學(xué)。

    (2)原煤的破碎和篩選

    選擇出不具膨脹性和結(jié)焦性的大同煤(塊度要求≥20毫米)之后,用輥式或錘式、鄂式破碎機將其破碎,并篩選出一定塊度的煤粒,準(zhǔn)備炭化。

    不同的炭化設(shè)備對原煤的塊度要求是不同的。例如:當(dāng)采用回轉(zhuǎn)爐炭化時,原煤最適宜的塊度應(yīng)在4~15mm范圍內(nèi);采用斯特克爐進(jìn)行炭活化時,原煤最適宜的塊度應(yīng)在20~40mm范圍;當(dāng)用大同地區(qū)常見的,由立式焦?fàn)t改造的立式炭化爐時(產(chǎn)品道寬度一般大于350mm),適宜的煤塊塊度應(yīng)在40~80mm范圍。

    (3)原煤準(zhǔn)備工序的其它問題

    關(guān)于亮煤的使用問題。一般來說,采用常規(guī)生產(chǎn)工藝時用大同亮煤難以制造出性能優(yōu)良的直接破碎炭產(chǎn)品,但近年來的研究表明,當(dāng)在炭化工序之前采用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ㄊ蛊渥杂膳蛎浶驍?shù)降低到1以內(nèi),且粘結(jié)性指數(shù)降至10以下后,可用亮煤更快地、高得率地制造出性能超過用暗煤為原料時的直接破碎炭產(chǎn)品。目前使用大同亮煤為原料制造高性能直接破碎炭已成為本地區(qū)活性炭行業(yè)的研究方向之一。

    2、炭化工序

    從對直接破碎炭最終質(zhì)量的影響程度的角度來說,炭化工序的作用幾乎可以說是決定性的,本工序不僅可決定最終產(chǎn)品的機械強度等級,還能決定最終產(chǎn)品的孔結(jié)構(gòu)特性以至常規(guī)吸附性能指標(biāo)等級。

    通常采用的炭化最終溫度為500~750℃;炭化溫度梯度亦應(yīng)經(jīng)過詳細(xì)設(shè)定,一般來說,當(dāng)采用轉(zhuǎn)爐炭化時,爐尾溫度一般不允許超過180℃,出料口附近的溫度為500~750℃,物料在爐內(nèi)的有效停留時間為20~30分鐘,即:物料的升溫速度應(yīng)控制在11℃/Min~25℃/Min范圍內(nèi)。

    對內(nèi)加熱轉(zhuǎn)爐炭化方式來講,最終溫度的控制是靠爐頭燃燒室溫度的調(diào)控來實現(xiàn)的,爐尾溫度及沿爐體軸向的溫度梯度分布則由爐體的長度、轉(zhuǎn)速及煙道的抽力來調(diào)控的,當(dāng)爐體的長度和轉(zhuǎn)速均固定時,調(diào)整抽力可部分地實現(xiàn)溫度分布調(diào)控功能。

    炭化料的質(zhì)量評價。炭化工序操作質(zhì)量的評價是依靠對炭化料的綜合評價來實現(xiàn)的。首先應(yīng)進(jìn)行感官評價,炭化料如果出現(xiàn)過多的裂紋(可用手?jǐn)D碎)、或斷裂面呈現(xiàn)明顯的兩種色澤(夾生料)時,說明爐內(nèi)溫度分布不合理,需適當(dāng)調(diào)整煙道抽力;如果斷裂面靠近外表面處出現(xiàn)一層致密的“亮圈”結(jié)構(gòu),說明最終溫度過高,需適當(dāng)調(diào)低燃燒室溫度。其次應(yīng)進(jìn)行工序質(zhì)檢化驗分析,分析項目應(yīng)包括:揮發(fā)分、焦渣特性指數(shù)、水容量、強度、灰分、粒度分布等。其中最重要的指標(biāo)為前四項。

    3、活化工序

    原煤直接破碎炭大多采用自熱平衡式活化爐來活化,爐型多為斯列普或改良后的斯列普活化爐。

    判斷活化程度是否恰當(dāng),是活化工序質(zhì)量控制的關(guān)鍵、重點內(nèi)容之一。最常見的控制方法是以出料器的水容量指標(biāo)來判定的,前提是原料和炭化料的質(zhì)量應(yīng)相對穩(wěn)定。因為每臺活化爐的氣氛都是有差距的,所以一般的做法是:當(dāng)開爐后,穩(wěn)定加入原煤(斯特克炭化活化一體化爐)或炭化料(斯列普爐),控制出料速度和出料量,得到一系列活化料樣品,分別檢測其水容量和碘值,繪制水容量~碘值關(guān)聯(lián)曲線,確定適宜的水容量控制范圍。在正常生產(chǎn)時,每隔一段時間(一般4~8小時)取一次樣,分析其水容量值,并標(biāo)注在相應(yīng)爐號的“出料器水容量控制圖”上,由司爐工根據(jù)活化料的水容量水平來調(diào)整出料時間及出料量。一般地,當(dāng)采用大同煤生產(chǎn)直接破碎炭時,斯列普爐出料器水容量控制范圍在65%~100%之間,對應(yīng)的活化料碘值為850~1100mg/g,亞甲蘭值為150~220mg/g。

    極少數(shù)的情況下,企業(yè)會采取對活化料進(jìn)行全分析來判斷活化程度是否適當(dāng),這種方法的優(yōu)點是可使企業(yè)技術(shù)人員對工序的產(chǎn)品質(zhì)量有一全面的了解,缺點是因為全分析耗時較長,工序的調(diào)控滯后性較嚴(yán)重,另外,根據(jù)全分析結(jié)果確定工序控制的工藝參數(shù),難度會提高許多。

    最常見的活化工序質(zhì)控方法是:通過出料器活化料水容量控制圖來調(diào)控出料時間及出料量,當(dāng)進(jìn)料質(zhì)量非常穩(wěn)定時,還可通過出料器堆比重控制圖來調(diào)控出料時間及出料量;活化料組批(一般將每臺爐每班次的活化料組成一批)后進(jìn)行必要項目的全分析。這些必要項目包括:堆比重、強度、水容量、碘值等。

    近年來,已出現(xiàn)了一種可根據(jù)活化爐產(chǎn)品道的活化氣氛差異及活化料控制指標(biāo)進(jìn)行設(shè)定的自動控制出料器技術(shù)專利產(chǎn)品,應(yīng)用效果表明該項技術(shù)已趨近成熟,可以使活化爐的產(chǎn)量和活化料的質(zhì)量實現(xiàn)最佳控制。相信在不遠(yuǎn)的將來,這項技術(shù)將獲得大規(guī)模推廣,活化工序的質(zhì)控將實現(xiàn)全面自動化操作。

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