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煤质活性炭的原料和回收工艺

文章来源:/  2013年09月19日  点击数:1968

煤质活性炭的原料
    1无烟煤
    指挥发分≤10%的原煤,是煤化程度最高的煤种。
    无烟煤含“无烟煤一号”、“无烟煤二号”和“无烟煤三号”三个小类,分别对应于俗称的“年老无烟煤”、“年轻无烟煤”和“半无烟煤”。
    年老无烟煤主要分布于山西晋城、阳城地区,特点是热值高,反应性弱,原始微孔发达。根据历史研究结论,该煤种因反应性弱,不适于用来制造活性炭产品。近年来曾有研究机构尝试用其制造分子筛活性炭;也有将其磨粉后添加少量化学药剂,二次成型后采用气体活化和化学活化结合的方法来强制性扩孔以制造有商业价值的活性炭。
    年轻无烟煤主要分布于宁夏太西地区、山西太原西山、北京京西、河南焦作、湖南金竹山、辽宁的丹东和古拉本、云南昭通等地,其中以宁夏太西无烟煤最为著名。采用年轻无烟煤可以制得微孔发达型活性炭,适用于气相吸咐。
    半无烟煤主要分布于山西阳泉和湖南永兴,以前者著名,是传统的催化剂载体活性炭的生产原料,制成的活性炭微孔和次微孔(孔直径1.2~2nm)发达,但因其灰分较高,从1985年之后已很少用来制造活性炭,而改用配煤法生产载体炭产品。

    2 烟煤
   是一系列煤种的总称,一般包括12个小类,它们从成煤年龄(由年老到年轻)角度依次被称为——贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤和长焰煤。
    贫煤、贫瘦煤和瘦煤主要分布于太原东山和西山,以及黑龙江的七台河等地,很少用它们单独制造活性炭产品。  
    肥煤和气肥煤主要分布于山西汾西、轩岗,河南平顶山,黑龙江双鸭山,四川乐山等。曾有过单独采用肥煤制造活性炭的报道,制成的活性炭吸附性能尚可,但机械强度较低,商业价值不大。
    气煤主要分布于辽宁抚顺,一般灰分较高,且具有特殊的“热凝聚”性能,不能单独用来制造活性炭。
    长焰煤主要分布于陕西榆林地区的神府煤田、黑龙江依兰、河南千秋等地,是最年轻的烟煤煤种,近十年来在活性炭领域的用量越来越大。不能制造直接破碎炭产品;但可将其单独磨粉后添加粘合剂成型,采用气体活化法,能制造出中孔和微孔同时发达的中孔型活性炭产品,适用于有机废水的深度净化。目前在活性炭制造环节中,更大的用途是用作孔隙结构的调整剂煤种。陕西的神府煤田有望在10年之内成为继宁夏、大同之后的第三个大型煤质活性炭生产基地,理应引起本行业从业人员的更大关注。

   3  褐煤                                  
   对褐煤的分类较为粗略,仅分成“褐煤一号”和“褐煤二号”两个小类。因为我国的优质低灰褐煤储量非常少,目前尚无一家活性炭制造企业专业生产褐煤质活性炭产品,故至今本行业对其都较为生疏。
   我国的褐煤资源主要集中于南北两端,具有连片开发价值的褐煤煤田,北方地区集中于内蒙古的满洲里、海拉尔、霍林郭勒、赤峰,和吉林的梅河口、舒兰,南方地区集中分布于云南的曲靖、先锋。总体来说,北方的褐煤煤化程度较高,南方的褐煤属年轻褐煤。山西省内有少量褐煤资源,但都属于未彻底煤化的“彩木炭”,极易自燃,运输困难,利用价值不高。
    4  泥煤
    又称泥炭。早期的煤炭分类标准中未将泥煤归入煤炭产品。与褐煤的际遇相似,泥煤几乎是一种完全被国内活性炭制造业遗忘的煤种。
    我国的泥煤相对集中于黑龙江的伊春、方正、德都、绥棱;辽宁的清原、新宾;江苏的吴县、江阴、涟水、淮安、宜兴;以及湖北利川、河北新乐等天然湿地中,大都灰分极高,仅有安徽和黑龙江的个别地区的泥煤灰分在20%以内,几乎不具备制造活性炭的价值。 
 
煤质活性炭回收工艺
    1 终端废水经过砂滤池去除大部分悬浮物质,确保浊度和悬浮物达到回用要求。砂滤池利用一定时间后需进行反冲洗再生。
    2砂滤池出水通过提升泵进入光化系统,实际运行时,砂滤出水先经引入光化学反应器,加入强氧化剂并鼓入空气,在微波激发下产生UV光,空气在UV光的强烈催化作用下,产生臭氧,协同氧化剂发生剧烈的化学氧化反应,使长链大分子或含有苯环、偶氮结构的难降解污染物发生断链、开环作用得以部分或完全分解,破坏染料分子的发色基团使其脱色。光化反应器确保废水的色度达到回用要求,同时去除一定的COD。光化反应器中氧化剂是否加入、无极紫外光源开启多少视废水的水质及出水要求而定。
    3光化出水进入微波等离子体强化活性炭吸附系统,通过活性炭吸附有机物和少量的悬浮物,再经微波等离子体氧化有机物,微波等离子体再生活性炭,保持活性炭的最佳活性。废水经微波等离子体强化活性炭吸附系统后出水回用于企业中循环水、染色布的水洗等工序。微波等离子体强化活性炭吸附系统确保最终废水的色度、COD以及悬浮物达到回用的要求。微波等离子体装置是否开启根据水质情况而定。

影响煤质活性炭吸附的因素 
   煤质活性炭的堆密度影响反洗的效率,热再生收率和产品数量,以粒状活性炭过滤器的单位体积的重量为基础。高堆密度的活性炭可以承受更快的反洗水流速度,热再生过程具有更大的灵活性;即单位体积中有更多的活性炭产品,因此,对吸附能力相同的产品,寿命更长。
   具有高硬度值和磨损值的活性炭在处理,反洗,运输和热再生(高再生率)过程中的损失较低(即活性炭粉末)。
    低化学活性对于高温热再生产率非常重要,可以减少补充产品的数量,节省了成本。灰份和灰份组成决定产品的使用安全性。


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