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柱形活性炭的成型工序

成型工序就是在专用的成型造粒设备中对煤粉进行加工,使之具备工艺要求的性能和形状。在成型工序,用于进行压块活性炭生产的原料煤粉要被压成块状后破碎再送往炭化工序进行炭化,用于柱状活性炭生产的原料煤粉和黏结剂、水捏合均匀后被挤压成条状,再经风干后送往炭化工序进行炭化。

柱状活性炭的成型过程包括捏合、挤条及风干等步骤。

捏合对柱状活性炭最终产品的强度、外观及产品的得率都有很大影响,其过程是将一种或两种煤粉与一定数量的黏结剂和水(采用催化活化法时则同时添加一定数量的催化剂)在一定温度下进行充分混合并搅拌一定时间,使加入的黏结剂和水与煤粉经过充分的浸润、渗透和分散均匀,煤粉在黏结剂和水的存在下产生界面化学凝聚成膏状物料,具有挤压变形的可塑性,易于成型和提高产品强度。

在捏合过程中加入黏结剂的主要作用:一是黏结原料煤粉,使原料煤粉与黏结剂均匀混合后在压力作用下易于成型;二是容易在原料炭化时形成活性炭使用所要求的强度。因此黏结剂不仅要求与原料煤有很好的相容性,而且需要含有在较高温度下不易挥发和分解的组分,以便在活性炭生产的炭化和活化过程中能形成煤质柱状活性炭的骨架。用于煤质柱状活性炭生产的黏结剂种类不多,国内主要有煤焦油、木质磺酸钠、纸浆废液、淀粉溶液等,其中煤焦油目前应用最广。木质磺酸钠是一种木材分解生产纤维时的废弃溶液,一般地区没有来源,纸浆废液及淀粉溶液本身不含或极少含有在600~650℃温度下不易挥发和分解的组分。因此如果用在以弱黏结性烟煤为原料的煤质活性炭的生产过程中作为黏结剂,炭化料及活化料将不具有其应用所要求的足够强度,且由于分子结构差异很大,纸浆废液及淀粉溶液不具有其应用所要求的足够强度,且由于分子结构差异很大,纸浆废液及淀粉溶液与煤的相容性较差。煤焦油与原料煤的相容性很好,其分子能够以单分子层的形式很好地将煤粉颗粒黏结在一起,而填充在煤粉颗粒孔隙间的煤焦油在炭化时形成的沥青焦能够很好地起到骨架作用,因而煤焦油作为黏结剂是非常合适的。对煤焦油黏结剂的质量要求:

项目

合格煤焦油

拟用煤焦油

黏度

≤5.0

2.24

相对密度

1。13~1。22

1.18

沥青含量

55~65%

60%

酚含量

≤5.0%

萘含量

≤7.0%

甲苯不溶物

3.5~7.0

2~4

灰分

≤0.13%

0。085

水分

≤4.0%

2。4%

 

挤条过程是将捏合好的煤膏送入成型机,使物料在高压下通过一定规格的模具,煤膏在高压下发生复杂的弹性和塑性变形,最终成条状被挤出。

刚成型好的炭条由于温度较高,并含有一定的水分,质地柔软,强度较差,所以必须通过一定时间的自然风干使存在于无聊内部的水分扩散到物料表面并被蒸发除去,同时物料被冷却至常温。物料在风干过程中由于水分的除去、物料的冷缩及物料内部的界面化学凝聚,使得物料内部结构致密化,从而达到炭条硬化并提高强度的目的,使物料在运输储存及炭化时不发生破裂和粉化现象,保证后续生产和最终产品的质量。

风干一般采用自然堆放法,将物料水平铺放于光洁的水泥地面之上,铺放厚度为3

~5cm。风干时间一般为4~8小时。

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