СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО АКТИВНОГО УГЛЯ
METHOD FOR OBTAINING POWDER-LIKE ACTIVE CARBON

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к области получения активных углей из углеродсодержащего сырья, в частности, из бурого угля.
В существующих технологиях древесные активные угли получают методом парогазовой активации при температуре 800÷950°С [1].
Известен способ получения активного угля, включающий обработку древесного угля-сырца (основная фракция 2-5 мм) воздухом при 280÷420°С, последующее охлаждение до 40°С и активацию водяным паром при 800÷900°С при расходе водяного пара 3 кг на 1 кг угля-сырца [2].
Недостатками перечисленных технологий получения древесных активных углей являются:
1) высокие температуры нагрева исходного углеродсодержащего сырья и необходимость подачи перегретого пара, что в совокупности приводит к высокой энергоемкости производства активного угля;
2) невысокий выход активного угля.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигнутым результатам (прототипом) является способ получения активного угля марки ДАК, заключающийся в прокаливании углеродсодержащего сырья (древесные отходы) в течение 45÷60 мин парогазовой смесью, состоящей из продуктов сгорания дизельного топлива и перегретого водяного пара при температуре 800÷950°С. В результате получают активный уголь, имеющий адсорбционную активность по йоду не менее 30% [3].
Недостатками этого способа получения активного угля являются:
1) высокая температура нагрева углеродсодержащего сырья, а следовательно, высокие энергозатраты;
2) необходимость подачи перегретого пара;
3) невысокий выход готового продукта (50%).
Сущность заявляемого способа получения порошкообразного активного угля заключается в воздействии на бурый уголь класса крупности менее 0,2 мм влажностью от 9 до 32% электромагнитного микроволнового излучения частотой 2450 МГц, мощностью 1500 Вт в течение 17,5÷22,5 минут с нагревом угля до 256÷340°С без проведения изотермической выдержки и стадии активации (подачи перегретого водяного пара). При этом показатель адсорбционной активности получаемого активного угля по йоду составляет не менее 30%, что соответствует требованиям ГОСТ 6217-74 для активного угля марки ДАК.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа получения порошкообразного активного угля аналогичного марке ДАК, с кратным уменьшением температуры нагрева исходного углеродсодержащего сырья и увеличением выхода активного угля, посредством воздействия электромагнитного микроволнового излучения.
Признаки, используемые для характеристики способа:
- бурый уголь класса крупности менее 0,2 мм;
- влажность бурого угля - 9÷32%;
- электромагнитное микроволновое излучение частотой 2450 МГц, мощностью 1500 Вт;
- время воздействия электромагнитного микроволнового излучения -17,5÷22,5 мин;
- температура нагрева угля - 256÷340°С;
- отсутствие изотермической выдержки при нагреве бурого угля;
- исключение стадии активации (подачи перегретого водяного пара);
- активный уголь с адсорбционной активностью по йоду не менее 30%.
На чертеже изображен график изменения адсорбционной активности бурого угля с разными значениями исходной влажности от температуры его нагрева электромагнитным микроволновым излучением.
Способ осуществлен следующим образом. Источник электромагнитного микроволнового излучения - микроволновая печь. Бурый уголь дробят на щековой дробилке до класса крупности менее 5 мм, далее в планетарной мельнице измельчают до класса крупности менее 0,2 мм. После этого уголь влажностью 9÷32% помещают в стакан из закаленной керамики, который устанавливают в микроволновую печь на тарелку из термостойкого стекла, расположенную на поддоне.
Нагрев бурого угля электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт производят в диапазоне времени от 10 до 22,5 минут. После завершения нагрева уголь извлекают из микроволновой печи и посредством термопары фиксируют его температуру. Далее керамический стакан охлаждают до комнатной температуры и извлекают активный уголь.
Определение показателя адсорбционной активности полученных образцов активных углей по йоду проводят по ГОСТ 6217-74.
Характеристики полученных активных углей по заявляемому способу и способу-прототипу представлены в таблице.
Из таблицы и графика (см. чертеж) наглядно видно, что рациональными условиями получения порошкообразного активного угля, аналогичного марке ДАК, т.е. с адсорбционной активностью по йоду не менее 30%, является воздействие электромагнитного микроволнового излучения частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт на бурый уголь влажностью 9÷32% в течение 17,5÷22,5 мин с нагревом угля в диапазоне температур от 256 до 340°С без проведения изотермической выдержки и стадии активации (подачи перегретого водяного пара).
Примеры реализации способа.
В качестве сырья для реализации способа получения порошкообразного активного угля посредством электромагнитного микроволнового излучения использовался бурый уголь технологической группы 2Б Кангаласского месторождения Ленского бассейна (Республика Саха (Якутия)), с содержанием золы 19,7%, выходом летучих веществ 50,9% и адсорбционной активностью по йоду (уголь класса крупности менее 0,2 мм), равной 18,1%.
Пример 1.
Для получения порошкообразного активного угля бурый уголь влажностью 9% дробят на щековой дробилке и рассеивают на вибросите с диаметром ячейки 5 мм. Уголь класса крупности менее 5 мм загружают в планетарную мельницу и измельчают до класса крупности менее 0,2 мм. После этого уголь помещают в стакан из закаленной керамики, который устанавливают в микроволновую печь на тарелку из термостойкого стекла, расположенную на поддоне.
Нагрев бурого угля электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт производят в течение 17,5 минут до температуры, равной 256°С. Далее, керамический стакан охлаждают до комнатной температуры и извлекают активный уголь. Адсорбционная активность получаемого порошкообразного активного угля по йоду составляет не менее 30%.
Пример 2.
Для получения порошкообразного активного угля бурый уголь влажностью 20% дробят на щековой дробилке и рассеивают на вибросите с диаметром ячейки 5 мм. Уголь класса крупности менее 5 мм загружают в планетарную мельницу и измельчают до класса крупности менее 0,2 мм. После этого уголь помещают в стакан из закаленной керамики, который устанавливают в микроволновую печь на тарелку из термостойкого стекла, расположенную на поддоне.
Нагрев бурого угля электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт производят в течение 20 минут до температуры, равной 288°С. Далее, керамический стакан охлаждают до комнатной температуры и извлекают активный уголь. Адсорбционная активность получаемого порошкообразного активного угля по йоду составляет не менее 30%.
Пример 3.
Для получения порошкообразного активного угля бурый уголь влажностью 32% дробят на щековой дробилке и рассеивают на вибросите с диаметром ячейки 5 мм. Уголь класса крупности менее 5 мм загружают в планетарную мельницу и измельчают до класса крупности менее 0,2 мм. После этого уголь помещают в стакан из закаленной керамики, который устанавливают в микроволновую печь на тарелку из термостойкого стекла, расположенную на поддоне.
Нагрев бурого угля электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт производят в течение 22,5 минут до температуры, равной 340°С. Далее, керамический стакан охлаждают до комнатной температуры и извлекают активный уголь. Адсорбционная активность получаемого порошкообразного активного угля по йоду составляет не менее 30%.
Преимуществами предлагаемого способа получения активного угля, по сравнению с прототипом, являются:
1) увеличение выхода активного угля, аналогичного марке ДАК в 1,1-1,5 раза;
2) снижение в среднем в 2,9 раза температуры нагрева исходного углеродсодержащего сырья;
3) отсутствие изотермической выдержки сырья;
4) исключение использования перегретого водяного пара.
Источники информации
1. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России. / Под общей редакцией проф. д.т.н. А.В.Тарасова. - М.: Металлургия, 2000. - с.56-57.
2. Авторское свидетельство СССР №1401277, МКИ С01В 31/08. Способ получения активированного угля.
3. Гордон А.В. Технология и оборудование лесохимического производства. - Л.: Лесная промышленность, 1988. - с.80-81.
№
Влажность, %
Время воздействия излучения, мин
Процессы
Температура нагрева, °С
Изотермическая выдержка, мин
Адсорбционная активность по йоду, %
Выход активного угля, %
Прототип
1
н/д
отсутствует
карбонизация + активация
800-950
46-60
не менее 30
50
Предлагаемый способ
1
9
17,5
карбонизация
256
0
30,3
77
20
289
30,6
74,3
22,5
315
34,9
71,4
2
20
20
288
31,5
64,2
22,5
332
33,2
62,6
3
32
22,5
340
30,2
53,6