合成氨副产炭黑制粒状活性炭的方法 所属技术领域
本发明涉及一种将合成氨副产炭黑制活性炭的方法，尤其是涉及一种将合成氨副产炭黑制粒状活性炭的方法。
背景技术
本发明的合成氨副产炭黑的原始粒径为40～80纳米，为一种工业排放污染物。目前已知的生产技术是将合成氨副产炭黑经过滤干燥后制成粉状炭黑或粉状活性炭，但采用这种技术生产出的产品由于粒度极细，不易与水溶液分离，且形成粉尘飞扬，造成污染，使得生产及使用环境极为恶劣。
技术内容
本发明的目的在于克服上述粉状炭黑或粉状活性炭不易与水溶液分离，且形成粉尘飞扬，造成环境污染的问题，提供一种将合成氨副产炭黑制成粒状活性炭的方法。
本发明提供了一种合成氨副产炭黑制粒状活性炭的方法，该方法由以下步骤组成：
(a)以制成含水量为50～85％(重量计)的合成氨副产炭黑为原料，加入有机粘和剂，混捏合15～20分钟；
(b)在1～14Mpa的压力下，将物料挤压成条状物，并切成柱状颗粒；
(c)将物料加热，升温至700℃～800℃，在此加热、升温过程中进行物料的整形、脱水、碳化、活化处理15～60分钟，制得粒状活性炭。
在本发明的(a)步骤中，准备含水量为50％～85％(重量计)的合成氨副产炭黑的方法是本领域的普通技术人员熟知地常规的方法，可以用压滤机将合成氨副产炭黑悬浮液中的炭黑滤出，制成含水量为50％～85％(重量计)的湿炭滤饼，作为原料使用。加入有机粘结剂的作用是将炭粒粘结在一起，经过高温碳化，粘结剂其它成分都挥发，只剩下碳作为骨架将颗粒固定形成粒状颗粒。有机粘结剂可以是蜜糖或羧甲基纤维素钠，也可以是煤焦油、沥青，按重量比3∶2的配比，混合后加热至40℃～60℃，搅拌均匀所得的混合物。所述蜜糖或羧甲基纤维素钠的加入量占以干基计算的炭黑重量的0.5％～5％，所述煤焦油、沥青的混合物的加入量占以干基计算的炭黑重量的20％～30％。所述以干基计算的炭黑是指不计算含水量的炭黑，上述有机粘结剂的用量如果低于所述最低用量则粘结力不够，如果高于所述最大用量则颗粒活性降低。上述有机粘结剂原料均可以商购。
物料可以在常规的搅拌机中混合，再经塑料捏合机完成捏合，也可以在一台设备如碾轮式混砂机中完成混捏合，所述混捏合时间为15～20分钟。
在本发明方法的(b)步骤中，将物料挤压成光滑条状物，并切成柱状颗粒，挤压压力应控制在1～14MPa，如果压力低于1MPa则造粒强度低，如果压力高于14MPa，则设备易损、动力消耗大。
挤压机可选用常规的螺杆挤压机或液压挤压机，物料通过挤压机模板挤压成条状物，根据不同的用途，挤成条的直径为φ0.5mm～φ30mm，在挤压时有切刀将条切成柱状颗粒。
在本发明方法的(c)步骤中，将切成的柱状颗粒物料送入一长形外加热式转筒干燥活化炉中，边旋转边加热，进行物料的整形、脱水处理，使颗粒呈近似圆形，随着颗粒逐渐向高温段流动，温度达到300℃～400℃以上时，加入的粘合剂开始碳化，在600℃以上时，碳化完毕，粘合剂只留下碳元素作为骨架，继续升温，颗粒开始活化，温度达到700℃～800℃时，活化完毕，颗粒物料的整形、脱水、碳化、活化处理时间为15～60分钟，即可制得粒状活性炭，再经冷却得到销售成品。上述进行活化处理最终温度如果低于700℃，则粒炭不易活化，如果进行活化处理的最终温度高于800℃，则烧失量太大，产品产率低。
由于采用本发明的方法生产出的活性炭为颗粒状活性炭，因而同已有技术生产出的粉状活性炭相比，不易形成粉尘飞扬，减少了生产及使用环境污染，并且使用后容易与溶液分离。
具体实施例实施例1
在一台常规搅拌器中，加入含水量为50％的合成氨副产炭黑100kg，蜜糖0.25kg，混合5分钟，再进入塑料捏合机捏合3遍，然后用单螺杆挤压机(φ120mm，功率7.5KW，模板孔径为φ1.5mm)在1MPa的压力下将物料边挤成光滑的条状物，边切断为柱状颗粒，其长径比为1.5∶1，再采用外加热式活化炉(φ1200mm，长为6000mm，转速为3转/分钟)将物料从该活化炉低温端加入(即逆流干燥)，进入炉内的物料边搅动边受热，物料整形、脱水、成近似圆形，随着物料逐渐向高温段滚动，完成粘合剂的碳化，最后升温达到750℃完成颗粒活化处理，从开始加热至完成活化处理的时间为40分钟，即可得到粒状活性炭。实施例2
在一台双轮电碾子(直径φ1100mm，功率4kW)中加入含水量为85％的合成氨副产炭黑100kg，羧甲基纤维素钠0.75kg，混合、捏合15分钟，然后用单螺杆挤压机(φ120mm，功率7.5kW，模板孔径为φ3mm)在14MPa的压力下将物料边挤成光滑的条状物，边切断为柱状颗粒，其长径比为1∶1，再采用外加热式活化炉(φ1200mm，长为6000mm，转速为3转/分钟)将物料从该活化炉低温端加入(即逆流干燥)，进入炉内的物料边搅动边受热，物料整形、脱水、成近似圆形，随着物料逐渐向高温段滚动，完成粘结剂的碳化，最后升温达到800℃完成颗粒活化处理，从开始加热至完成活化处理的时间为60分钟，即可得到粒状活性炭。实施例3
按所述相同步骤重复实施例1，但加入的合成氨副产炭黑改为含水量为75％的炭黑100kg，蜜糖0.5kg，挤压压力为10MPa，活化炉最后升温至700℃，从开始加热至完成活化处理时间为60分钟，即可得到粒状活性炭。实施例4
按所述相同步骤重复实施例2，但蜜糖加入量改为0.75kg，挤压压力为14MPa，活化炉最后升温至800℃，从开始加热至完成活化处理时间为15分钟，即可得到粒状活性炭。实施例5
按所述相同步骤重复实施例2，但羧甲基纤维素钠的加入量改为0.075kg，挤压压力为5Mpa，最后完成活化处理的温度为720℃，从开始加热至完成活化处理的时间为20分钟，即可得到粒状活性炭。实施例6
按所述相同步骤重复实施例1，但羧甲基纤维素钠的加入量改为1.5kg，挤压压力为1Mpa，最后完成活化处理的温度为700℃，从开始加热至完成活化处理的时间为15分钟，即可得到粒状活性炭。实施例7
按所述相同步骤重复实施例2，但加入的合成氨副产炭黑改为含水量为70％的炭黑100kg，有机粘和剂改为以煤焦油及沥青为原料，以重量比3∶2的配比，混合加热至50℃搅拌均匀得到的混合物，其加入量为6kg，混捏合时间为20分钟，挤压压力为10MPa，活化炉最后升温至700℃，从开始加热至完成活化处理时间为15分钟，即可得到粒状活性炭。实施例8
按所述相同步骤重复实施例2，但有机粘和剂改为以煤焦油及沥青为原料，以重量比3∶2的配比，混合加热至60℃搅拌均匀得到的混合物，加入量为4.5kg，即可得到粒状活性炭。实施例9
按所述相同步骤重复实施例1，但有机粘和剂改为以煤焦油及沥青为原料，以重量比3∶2的配比，混合加热至40℃搅拌均匀得到的混合物，加入量为7.5kg，即可得到粒状活性炭。