煤質(zhì)活性炭成型技術(shù)
目前適合于煤質(zhì)活性炭制造的成型技術(shù)中,已成熟應(yīng)用的有三種,分別是柱狀成型技術(shù)、壓塊成型技術(shù)和球炭成型技術(shù),尚處于發(fā)展階段的有中空柱炭成型技術(shù)等。
1、柱狀炭成型技術(shù)
(1)混捏工藝及適用的混捏機(jī)械
當(dāng)生產(chǎn)粒徑≥1.5㎜的柱狀條料時(shí),符合細(xì)度要求的煤粉(可用單一煤種或多種煤的混合粉體)與符合瀝青含量要求和溫度要求的高溫煤焦油以及水的重量份數(shù)比控制在100︰(25~45)︰(5~20),隨粒徑的增大,焦油加入量降低,水的加入量可小幅減少。
當(dāng)生產(chǎn)粒徑≤1.2㎜的柱狀條料時(shí),上述三種原料的重量份數(shù)比應(yīng)控制到100︰(50~80)︰(1~5),且隨粒徑的減小,焦油用量大幅增加,水的加入量適當(dāng)減少。
應(yīng)當(dāng)指出的是,當(dāng)采用的煤種及配比不同時(shí),上述三種原料很合適的混合比應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)來最終確定,這一比例是否適當(dāng),是通過以下兩點(diǎn)來判定的:一是成型壓力是否適當(dāng);二是對(duì)混捏好的煤膏進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)判定。
常用的混捏機(jī)械有間歇式和連續(xù)式兩類。間歇式混捏機(jī)為一個(gè)帶蒸汽夾套的,可120°翻轉(zhuǎn)的,帶有雙層螺旋犁刀式攪拌器的敞口式混捏鍋,每次可生產(chǎn)混合煤膏0.5~1.5噸,每鍋的有效混捏時(shí)間15~30分鐘,過程中有時(shí)需要間歇地直接用120~150℃蒸汽吹掃混合物料以保證中間部分物料的溫度不低于60℃。間歇式混捏機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以盡力保證最終產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,混捏質(zhì)量可隨時(shí)調(diào)整,缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。間歇式混捏機(jī)是最早采用的煤質(zhì)炭混捏機(jī)械,于1980年代被各種連續(xù)式混捏設(shè)備替代;1990年代中期,因連續(xù)式混捏機(jī)存在各種問題,部分中小型活性炭廠又重新使用間歇式混捏機(jī),并對(duì)攪拌器件進(jìn)行了各種改進(jìn),目前使用間歇混捏機(jī)的廠家呈增加趨勢(shì)。
連續(xù)式混捏設(shè)備有雙排雙螺旋和雙排單螺旋混捏機(jī)兩種,以前者為常見。連續(xù)式混捏機(jī)生產(chǎn)效率高,但由于調(diào)整工藝時(shí)存在的時(shí)間滯后性,常造成成型料質(zhì)量波動(dòng),另外,由于煤膏會(huì)不可避免地粘結(jié)到螺旋槳葉之上,當(dāng)粘結(jié)量大(混合工藝不穩(wěn)定)時(shí)會(huì)造成大量原料報(bào)廢,清理時(shí)需停機(jī),且耗時(shí)較長(zhǎng)。如果能改進(jìn)混合比例控制系統(tǒng)使物料加入流量精確、穩(wěn)定,連續(xù)式混捏機(jī)是很具優(yōu)勢(shì)的混捏機(jī)械。
(2)成型工藝及成型機(jī)械
混捏好的煤膏應(yīng)趁熱裝入成型機(jī)的模具缸,選用開孔率和孔尺寸合適的模板,于適當(dāng)?shù)膲毫ο聰D出得到條料,有時(shí)為了提高條料的光潔度和強(qiáng)度,還需將條料返回模具缸進(jìn)行二次擠出。
成型溫度和壓力是獲得好的成型料的關(guān)鍵工藝參數(shù),一般來說,要求混捏好的煤膏在擠條前的溫度應(yīng)保持60℃以上;成型壓力則不僅會(huì)影響炭化料的質(zhì)量,還對(duì)最終活化料的吸附性能產(chǎn)生較大的影響。研究表明【9】,當(dāng)其它工藝條件不變時(shí),隨成型壓力的增大,炭化料強(qiáng)度提高,但活化料的碘值呈降低趨勢(shì);相同材料、相同工藝制成的炭化料,當(dāng)由于成型壓力不同而導(dǎo)致炭化料密度不同時(shí),密度較小時(shí)易于活化,碘值會(huì)明顯提高。煤質(zhì)活性炭制造業(yè)常采用的條炭成型壓力為22~35MPa,且成型料粒徑越大,成型壓力控制得越低。
國(guó)內(nèi)的柱狀炭生產(chǎn)企業(yè)全部采用四柱式液壓機(jī)作為成型機(jī)械,行業(yè)內(nèi)稱為“壓伸機(jī)”,由油壓控制系統(tǒng)、往復(fù)式壓伸沖頭、可180°旋轉(zhuǎn)的雙壓伸缸和模盤模具等系統(tǒng)組成,采用間歇式生產(chǎn)方式。曾有企業(yè)引入過其它化工行業(yè)常用的連續(xù)式螺旋擠出機(jī)來制造活性炭,但都未取得成功。