煤質(zhì)活性炭對原煤與配煤的要求以及對煤焦油的確定
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一、煤質(zhì)活性炭的生產(chǎn)對原料煤及配煤的要求
（一）煤質(zhì)活性炭的生產(chǎn)對原料煤的要求
1、水分
煤中的水分對活性炭生產(chǎn)有一定影響，水分含量過高不僅對煤炭的破碎、篩分不利，而且增加能量消耗，提高生產(chǎn)成本。褐煤內(nèi)在水分很高，其次是無煙煤，中等變質(zhì)程度的煙煤內(nèi)在水分含量很低。目前我們要求無煙煤水分≤5%。
2、灰分
煤灰分含量高會(huì)降低煤的發(fā)熱量，影響炭化料及活性炭產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，影響活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)，降低活性炭的吸附能力，使活性炭產(chǎn)品雜質(zhì)增加，限制了煤質(zhì)活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域。但是有些礦物質(zhì)如CaO、MgO、Fe2O2、K2O及Na2O等可以催化煤中碳與水蒸氣的反應(yīng)，加快反應(yīng)速度，提高活化爐的產(chǎn)量。一般要求灰分≤6%，目前我們要求采用的原煤灰分≤3%。
3、揮發(fā)分
無煙煤揮發(fā)分含量很低。揮發(fā)分含量過高，揮發(fā)出的物質(zhì)容易結(jié)焦，堵塞產(chǎn)品通道；過低，不能為活化提供足夠的燃料。目前要求揮發(fā)份為7-8%。
4、煤的反應(yīng)性
反應(yīng)性高的煤在活化和燃燒過程中，反應(yīng)速度快、效率高。
（二）煤質(zhì)活性炭的生產(chǎn)對配煤的要求
配煤是改善煤質(zhì)活性炭產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)，提高活性炭產(chǎn)品吸附性能的一種好方法。
1、單種煤的結(jié)焦特性及其在配煤中的作用
肥煤：肥煤屬中等變質(zhì)程度的煤，揮發(fā)分范圍較廣，膠質(zhì)層厚度大于25mm，受熱時(shí)產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，其流動(dòng)性大，熱穩(wěn)定性好。肥煤在約260℃時(shí)有機(jī)質(zhì)開始分解。肥煤具有很強(qiáng)的粘結(jié)能力，能將煤粉顆粒很好的粘結(jié)在一起，形成機(jī)械強(qiáng)度較好的炭顆粒，是配煤中的重要成分。但揮發(fā)分高的肥煤，結(jié)焦性較差，因此，在選擇肥煤作配合煤時(shí)，要充分考慮肥煤的粘結(jié)能力、揮發(fā)分、結(jié)焦性等。
弱粘煤：弱粘煤是一種還原程度較弱的低變質(zhì)程度到中等變質(zhì)程度的煤。加熱時(shí)，產(chǎn)生的膠質(zhì)體較少，結(jié)焦性能較好。精選弱粘煤加粘結(jié)劑（煤焦油），在特定的工藝條件下制造柱狀活性炭在國內(nèi)已成為現(xiàn)實(shí)，其被用作催化劑載體。
焦煤：焦煤具有中等揮發(fā)分與中等膠質(zhì)層厚度，加熱時(shí)能形成熱穩(wěn)定性很好的膠質(zhì)體。結(jié)焦性能好，在配煤中焦煤可以起到提高干餾固體物料之機(jī)械強(qiáng)度的作用。煉焦工業(yè)利用焦煤單獨(dú)煉焦時(shí)，能得到塊大、裂紋少、機(jī)械強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度都高的焦炭。目前尚未有報(bào)道利用焦煤制造活性炭。隨著活性炭制造研究工作的深入，焦煤作為配合煤會(huì)用于活性炭制造工業(yè)。
經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)工藝基本條件相同條件下，煤質(zhì)活性炭孔結(jié)構(gòu)類型主要由煤本身性質(zhì)決定：褐煤生產(chǎn)的活性炭碘值不高，但孔容積較高，這說明褐煤生產(chǎn)的活性炭中孔，大孔較多，這種活性炭的脫色能力較強(qiáng)，在某些液相應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)際應(yīng)用效果較好；由不黏煤、弱黏煤為原料生產(chǎn)的活性炭中孔較發(fā)達(dá)，適宜生產(chǎn)液相吸附凈化用活性炭；以無煙煤為原料生產(chǎn)微孔發(fā)達(dá)的活性炭，適宜生產(chǎn)優(yōu)良的氣相吸附用活性炭。
2、配煤原理
活性炭制造主要是依據(jù)揮發(fā)份-粘結(jié)性指標(biāo)的配煤基本概念進(jìn)行配煤，一般要求配合煤的揮發(fā)份在25%-30%這個(gè)范圍內(nèi)，特征指數(shù)為3-5，根據(jù)活性炭特性要求改變單種煤在配合煤中的配合比例。
總之，配煤是改善活性炭產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)，提高活性炭產(chǎn)品吸附性能的一種好方法。但如何配煤，應(yīng)因地制宜，應(yīng)根據(jù)活性炭產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)及吸附性能的要求，確定配煤的煤種和配煤的比例，切不可盲目照搬，否則不會(huì)達(dá)到提高活性炭性能，降低生產(chǎn)成本的目的。
需要指出的是配煤技術(shù)難以大幅度提高活性炭的吸附性能，只能在一定范圍內(nèi)改善活性炭的吸附性能，降低生產(chǎn)成本。如果生產(chǎn)高吸附性能的活性炭產(chǎn)品，應(yīng)采用催化活化，煤巖分析等先進(jìn)的新技術(shù)。
經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)工藝基本條件雷同條件下，煤質(zhì)活性炭孔結(jié)構(gòu)類型重要由煤自己性子決定：褐煤生產(chǎn)的活性炭碘值不高，但孔容積較高，這說明褐煤生產(chǎn)的活性炭中孔，大孔較多，這種活性炭的脫色能力較強(qiáng)，在某些液響應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用結(jié)果較好；由不黏煤、弱黏煤為質(zhì)料生產(chǎn)的活性炭中孔較發(fā)達(dá)，適宜生產(chǎn)液相吸附凈化用活性炭；以無煙煤為質(zhì)料生產(chǎn)微孔發(fā)達(dá)的活性炭，適宜生產(chǎn)精良的氣相吸附用活性炭。
混合配比的確定在煤質(zhì)柱狀炭生產(chǎn)中是指煤粉、煤焦油及水三者之間比例關(guān)系的確定。實(shí)際操作中固定煤粉的加入量，視成型壓力的高低來改變煤焦油和水的加入比例。
（1）煤焦油加入量的確定
煤焦油影響炭的活化速度，煤焦油中瀝青的含量對活性炭孔隙結(jié)構(gòu)及吸附性能也有一定影響。煤焦油不同，瀝青焦產(chǎn)率不同。用瀝青焦產(chǎn)率高的煤焦油作粘合劑，制得的炭化半成品顆粒孔隙度小，活化劑與炭顆粒接觸面小，活化速度慢，小孔不易擴(kuò)展。但瀝青焦產(chǎn)率太低，也會(huì)影響產(chǎn)品的物理化學(xué)性能。煤焦油中瀝青含量太低，混合煤膏可塑性差，成型阻力大，炭條物性差，容易折斷，在炭化過程中短時(shí)間內(nèi)大量揮發(fā)分排出易導(dǎo)致炭粒開裂變碎，顆粒強(qiáng)度低，炭化得率低；瀝青含量太高，成型時(shí)由于發(fā)熱，物料粘性加大，成型阻力增加，炭條變硬，表面不光滑，容易損壞模具，炭化料水容量低，活化速度慢。出現(xiàn)這兩種情況必 須對煤焦油中瀝青含量加以調(diào)節(jié)。對于瀝青含量比工藝要求低的煤焦油，應(yīng)加入適量的煤瀝青。煤焦油中瀝青含量高于工藝要求，則需加人稀釋劑如炭黑油、回收油等，但如果用重油、綠油作稀釋劑時(shí)，由于它們與煤焦油性質(zhì)不同，易分層，因此混合時(shí)要勤加攪拌，配制溫度應(yīng)保持在60～90℃之間。
煤焦油的加入量與煤粉細(xì)度有關(guān)，煤粉顆粒相對粗些，煤粉比表面小，煤焦油不易滲透到顆粒內(nèi)部。為了保證混合料的塑性，這時(shí)應(yīng)減少煤焦油的加入量；反之應(yīng)適當(dāng)增加煤焦油的加人量。但應(yīng)指出，不要認(rèn)為既然煤粉粗些，可以降低煤焦油的用量，降低生產(chǎn)成本，煤粉就可以任意粗，可是這樣將會(huì)導(dǎo)致活性炭機(jī)械強(qiáng)度下降、吸附性能差的嚴(yán)重后果。
煤焦油的加入量應(yīng)視原料煤揮發(fā)分產(chǎn)率高低略有變化。揮發(fā)分產(chǎn)率高的煤，煤焦油加入量應(yīng)少些；反之應(yīng)適當(dāng)增加一些。
總之，煤焦油的加入量要適中。混合料中煤焦油太少其可塑性差，成型困難，炭條易斷，表面粗糙；煤焦油過多，炭條易變形，炭化時(shí)容易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。煤焦油加入量受成型壓力的制約，加量少則成型壓力大；反之，則成型壓力小。煤焦油加入量同時(shí)受其粘度的制約，加入量不變，粘度大則成型壓力大。確定煤焦油的配比要根據(jù)其質(zhì)量指標(biāo)、煤粉性能、原料煤的性質(zhì)、壓制炭條直徑的大小而定，而重要的是視活性炭產(chǎn)品的物理化學(xué)性能而定。一般煤焦油加入量為22％～32％。