活性炭的生產(chǎn)工藝
木質(zhì)材料炭化過(guò)程發(fā)生什么變化?
木材、木屑、樹根、果核和果殼等木質(zhì)材料的炭化,是把它放在炭化設(shè)備內(nèi)加熱,進(jìn)行熱分解。在熱解過(guò)程,發(fā)生一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生很多新生產(chǎn)物,木質(zhì)材料發(fā)生了變化。
根據(jù)熱分解過(guò)程的溫度變化和生成產(chǎn)物的情況等特征,炭化過(guò)程大體上可分為如下四個(gè)階段。
1. 干燥階段
這個(gè)階段的溫度在20—150攝氏度,熱解速度非常緩慢,主要是木材中所含水分依靠外部供給的熱量進(jìn)行蒸發(fā),木質(zhì)材料的化學(xué)組成幾乎沒有變化。
2. 預(yù)炭化階段
這個(gè)階段的溫度為50—275攝氏度,木質(zhì)材料熱分解反應(yīng)比較明顯,木質(zhì)材料化學(xué)組成開始發(fā)生變化,其中不穩(wěn)定的組分,如半纖維素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質(zhì)。
以上兩個(gè)階段都要外界供給熱量來(lái)保證熱解溫度的上升,所以又稱為吸熱分解階段。
3. 炭化階段
這個(gè)階段的溫度為75—400攝氏度,在這個(gè)階段中,木質(zhì)材料急劇地進(jìn)行熱分解,生成大量分解產(chǎn)物。生成的液體產(chǎn)物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油,生成的氣體產(chǎn)物中二氧化碳含量逐漸減少,而甲烷、乙烯等可燃性氣體逐漸增多。這一階段放出大量反應(yīng)熱,所以又稱為放熱反應(yīng)階段。
4. 煅燒階段
溫度上升450—500攝氏度,這個(gè)階段依靠外部供給熱量進(jìn)行木炭的煅燒,排出殘留在木炭中的揮發(fā)性物質(zhì),提高木炭的固定碳含量。這時(shí)生成液體產(chǎn)物已經(jīng)很少。
應(yīng)當(dāng)指出,實(shí)際上這四個(gè)階段的界限難以明確劃分,由于炭化設(shè)備各個(gè)部位受熱量不同,木質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)又較小,因此,設(shè)備內(nèi)木質(zhì)材料所處的位置不同,甚至大塊木材的內(nèi)部和外部,也可能處于不同熱解階段。
炭化對(duì)原料的要求
炭化的原料很多,薪材、森林采伐剩余物、森林撫育時(shí)消除的雜木、木材加工廠的剩余物,如木屑等都可以進(jìn)行炭化。除木屑為粒狀,需采用特殊炭化爐炭化外,其他原料多以木段為主,都適合大多數(shù)炭化爐或炭窯炭化原料的要求。
炭化原料樹種可分為三類:類為硬闊葉材,如水青岡、麻櫟、苦櫧、榆等;*類為軟闊葉材,如楊、柳、椴等;第三類為針葉材,如馬尾松、南亞松、濕地松等。要生產(chǎn)出高質(zhì)量的木炭,以適合冶金工業(yè)和二硫化碳工業(yè)等工業(yè)部門使用,炭化原料應(yīng)選用硬闊葉材,而針葉材常用來(lái)生產(chǎn)松木炭,用于制造活性炭。
炭化材*大小均勻,一般要求直徑不大于0厘米,若直徑太大,應(yīng)把它劈開,劈裂線長(zhǎng)度要求小于12厘米。炭化材的長(zhǎng)度以炭化爐或炭窯的高度決定,若大材不劈開,因木材的導(dǎo)熱性差,炭化時(shí)產(chǎn)生的氣體混合物,由木材內(nèi)部通向外部,所需通過(guò)的路徑很長(zhǎng),炭化時(shí)間也長(zhǎng)。會(huì)導(dǎo)致木材機(jī)械強(qiáng)度下降。
供炭化的薪材多屬萌芽林,故*在秋冬季采伐,此時(shí),樹木處于休眠階段,樹液停止流動(dòng),根部貯存物質(zhì),不受損害,利于來(lái)年萌芽更新;而且秋季天氣晴朗,相對(duì)濕度小,木材含水量低,伐下的薪材易干燥,可縮短炭化時(shí)間,減少燃料消耗,生產(chǎn)的木炭裂縫少,質(zhì)量高。
此外,腐朽木、病害枯死的木的木材,均不宜作炭化原料,因?yàn)楦嗄静奶炕瘯r(shí),木炭疏松、易碎和容易自燃,大大降低木炭質(zhì)量。
怎樣進(jìn)行筑窯燒炭?
炭窯修筑前,都要進(jìn)行窯址選擇,對(duì)窯址有如下要求:
1. 附近資源豐富,原料和木炭的運(yùn)輸比較方便;
2. 靠近水源,但又不會(huì)受到地表水沖刷淹沒,或積聚雨水;
3. 土質(zhì)堅(jiān)實(shí),*是能耐火燒的粘土;
4. 坡度較小,又有堆放原料和木炭的地方;
5. 如果是山坡地,選擇的山坡方向要使筑成的炭窯燃燒室通風(fēng)口朝向常風(fēng)的方向,有利于通風(fēng)和燃燒。
現(xiàn)以豬頭窯為例子,說(shuō)明炭窯的筑造過(guò)程。
在選好的窯址上,畫一個(gè)等邊三角形,其中一個(gè)頂角,用于聯(lián)接燃燒室,這個(gè)頂角應(yīng)朝常風(fēng)方向。三角形邊長(zhǎng)約2.1米并修成弧形,在線內(nèi)向下挖1米深左右,即為炭化室。在燃燒室對(duì)面炭化室后下方正中挖煙道腔和排煙孔,孔高14厘米,寬18厘米,炭化室前端略高于后端。在炭化室前端三角形頂角打一排橫向木楔后即進(jìn)行裝柴,薪材直立裝入炭化室中,質(zhì)量好的上等薪材裝在后面,中等的裝在中間,質(zhì)量差的下等材裝在*前面,裝材細(xì)頭向下,粗頭向上,*略高于四周,使薪材堆成拱形。上面蓋上一層稻草,在炭化室的后面兩個(gè)邊角上放上二個(gè)藤圈,在炭化室的中前部近邊線上也放上二個(gè)藤圈,這四個(gè)藤圈作為煙孔。然后沿四周鋪泥土,筑窯蓋,邊鋪土,邊打緊,錘打得越緊越好,窯蓋筑好后,將煙孔中的泥土挖去,并鋪上松土。
在炭化室前面筑燃燒室,燃燒室前端低于后端。
筑好窯型后就可進(jìn)行烘窯,烘窯時(shí),在燃燒室點(diǎn)火,火力不要太猛。如果烘窯速度太快,炭窯將不夠堅(jiān)實(shí),火燒去木楔,形成通道,逐漸燒入炭化室,待煙孔松土發(fā)白時(shí),把松土挖去,從煙孔冒出白煙,當(dāng)煙色轉(zhuǎn)青時(shí),將煙孔蓋上,打開煙道口,使煙氣從煙道口冒出,煙色變青時(shí),將所有孔口堵塞,進(jìn)行悶窯,經(jīng)2天冷卻后,炭窯即成型固定,在窯的側(cè)面開一個(gè)出炭門,進(jìn)行出炭,以后可以繼續(xù)裝柴燒炭,其過(guò)程和前面烘窯相同,只是燒炭時(shí)間較短,正常的燒炭周轉(zhuǎn)時(shí)間約3—4天。
移動(dòng)式炭化爐怎樣燒炭?
移動(dòng)式炭化爐用2毫米厚的薄鋼板焊接,由爐下體、上體和頂蓋疊接而成。爐下體為空心圓臺(tái)體,距離下端20毫米高的弧面上,間隔等距離地開通風(fēng)口和煙道各4個(gè),通風(fēng)口和煙道上分別裝有通風(fēng)管和煙囪,爐下體的內(nèi)部設(shè)有4塊扇形爐柵,中央豎立一個(gè)點(diǎn)火通風(fēng)架。爐上體直徑比下體略小,性狀相同。爐頂蓋中央設(shè)一個(gè)點(diǎn)火口,用點(diǎn)火口蓋來(lái)封閉它。爐體全高1525毫米,有效容積2.75立方米,一次處理原料量2.2層積立方米。
移動(dòng)式炭化爐對(duì)原料的要求為:炭材長(zhǎng)1米,直徑3—8厘米;點(diǎn)火材長(zhǎng)25厘米,直徑5厘米;燃料材長(zhǎng)50厘米,直徑5厘米,含水率要求在25%以下。
燒炭時(shí),將爐下體放在平地*,裝入4塊扇形爐柵,爐上體放在爐下體的凹槽上,點(diǎn)火通風(fēng)架豎立在爐柵中央,煙囪和通風(fēng)管分別插在煙道口和通風(fēng)口上。
點(diǎn)火材呈井字形平放在點(diǎn)火通風(fēng)架上;制炭材直立地裝在爐內(nèi),大頭向上,大徑級(jí)和含水率較高的裝在爐體中央;制炭材的頂端橫鋪一層燃料材。
爐頂蓋放在爐上體的凹槽上,為了密封,各層的凹槽內(nèi)均用沙土填滿,爐下體外緣填一層厚250毫米的泥土并夯實(shí)。
用明子等易燃材料點(diǎn)火,從爐頂蓋上的點(diǎn)火口投入爐內(nèi),將點(diǎn)火材和制炭材頂端的燃料材點(diǎn)燃,并不斷地添入燃料材;當(dāng)煙囪口溫度達(dá)到60攝氏度,蓋上點(diǎn)火口,并用沙土填入凹槽內(nèi)密封。
當(dāng)炭化進(jìn)行4—5小時(shí),爐內(nèi)制炭材的干燥階段結(jié)束。當(dāng)煙囪口煙氣由白色變黃色時(shí),逐步關(guān)閉通風(fēng)口插板。
當(dāng)通風(fēng)口出現(xiàn)火焰,煙囪口冒青煙,煙囪內(nèi)發(fā)出嗡嗡響聲,預(yù)示炭化過(guò)程結(jié)束。立即用泥土封閉通風(fēng)口,再過(guò)30分鐘,將煙囪除去,封閉煙道口。爐內(nèi)溫度冷卻至40攝氏度時(shí);開爐出炭。木炭得率為25%左右,木炭含水率為6%。
多槽炭化爐怎樣進(jìn)行木屑炭化?
木屑是一種多孔隙松散的物料,在炭化時(shí),特別要注意木屑是熱的很 不良導(dǎo)體這一性質(zhì),所采用的設(shè)備形式,應(yīng)考慮如何加快傳熱和傳熱均勻的問(wèn)題。否則炭化將不能完成。多槽炭化爐是根據(jù)木屑特性而設(shè)計(jì)的專用木屑炭化設(shè)備。
多槽炭化爐每臺(tái)爐有14個(gè)立式炭化槽,每個(gè)炭化槽的兩側(cè)為煙道,一臺(tái)爐內(nèi)共有15個(gè)煙道,爐的內(nèi)部用耐火磚,外部用青磚砌成,爐長(zhǎng)7米,寬4.5米,每爐設(shè)五個(gè)燃燒室,每一燃燒室與爐內(nèi)的3個(gè)煙道相通,燃燒煙氣在爐內(nèi)煙道中分5層曲折上升至頂部,與煙囪連通,煙囪高10米,高溫?zé)煔庠谶\(yùn)動(dòng)中將熱量通過(guò)隔墻間接地傳給炭化物料。炭化產(chǎn)生的蒸汽氣體通過(guò)房頂排氣罩排空,爐頂設(shè)加料室,原料由此加入炭化槽,每個(gè)炭化槽均有一個(gè)卸炭口,卸炭口設(shè)在與燃燒室相反的一面。
生產(chǎn)時(shí),首先在燃燒室點(diǎn)火,加熱炭化槽,待溫度升至300攝氏度時(shí)開始投料,直至加滿為止,每個(gè)炭化爐次投料可投下松木屑1400—1700公斤,待部分木屑炭化后,在各炭化室內(nèi)上下攪動(dòng)一下,以免炭化室內(nèi)木屑之間存有空隙引起灰化,在攪動(dòng)時(shí),被木屑阻留在炭化室內(nèi)的氣體往往會(huì)連同煙火一齊上揚(yáng),灼傷人體,應(yīng)特別注意*。對(duì)炭化室進(jìn)行攪動(dòng)后,便可進(jìn)行*次投料,投料量600—800公斤。在炭化過(guò)程中,當(dāng)炭化槽冒出青煙或無(wú)煙,加料口和出炭口外部沒有火焰冒出,炭化槽內(nèi)物料呈暗紅色,不冒火星時(shí),表明炭化結(jié)束,即可出炭。出炭時(shí),把出炭門打開,用長(zhǎng)柄鐵耙把炭粉耙入鐵桶內(nèi),立即用濕炭粉蓋上,以防炭粉灰化。
每爐投料量為2—2.5噸木屑,爐溫約700攝氏度,炭化時(shí)間隨原料含水率而異,約4—8小時(shí),每爐可得木屑炭300—400公斤,耗煤1.5—1.7噸。
這種炭化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易砌造,操作易掌握;但耗煤量大,炭得率低,質(zhì)量不夠均勻,高溫操作,勞動(dòng)強(qiáng)度大。
木炭的性質(zhì)
1. 木炭的外部形態(tài) 質(zhì)量高的木炭斷面具有黑色光澤,敲打時(shí)發(fā)出響亮清脆的金屬聲。在不同的溫度下燒制的木炭,其外部形態(tài)是不同的。在低于250攝氏度時(shí)燒制的炭,表面帶褐色,不易敲斷,燃燒時(shí)有火焰;300—350攝氏度燒制的木炭表面呈黑色,當(dāng)燒制溫度達(dá)500攝氏度時(shí),敲打時(shí),木炭發(fā)出響亮金屬聲。
2. 木炭的固定碳 固定碳是一個(gè)假定的概念,它是在規(guī)定的高溫,一般為850—950攝氏度下,不通入空氣進(jìn)行煅燒時(shí)的無(wú)灰分的木炭。一般的木炭可能含70%—80%的固定碳。隨煅燒溫度升高,木炭中固定碳的相對(duì)含量增加。
3. 木炭的揮發(fā)分 木炭在高溫下煅燒時(shí)放出一氧化碳、二氧化碳、氫、甲烷和其他碳?xì)浠衔锏葰鈶B(tài)產(chǎn)物稱為揮發(fā)分。
燒制木炭的溫度在300—700攝氏度以內(nèi)時(shí),隨著溫度的升高,木炭煅燒時(shí)所分出的揮發(fā)分的組成發(fā)生下列變化:二氧化碳、一氧化碳和甲烷的含量逐漸降低,而氫的含量逐漸增加。燒炭的溫度升高時(shí),木炭的發(fā)熱量增高,而氣體的發(fā)熱量降低。
4. 木炭的機(jī)械強(qiáng)度 木炭的機(jī)械強(qiáng)度表示它對(duì)壓碎和磨損的抵抗能力,它在木炭的轉(zhuǎn)裝和運(yùn)輸上以及在冶金工業(yè)應(yīng)用上有很大意義。轉(zhuǎn)載的次數(shù)愈多,在熔鐵爐的爐胸中,木炭受到上部爐料強(qiáng)大壓力,而由上向下移動(dòng)時(shí),則受到爐料塊和爐胸壁的強(qiáng)烈摩擦,如果木炭變成碎屑,氣體難以通過(guò)爐料,熔鐵爐的操作就會(huì)發(fā)生故障。
木炭強(qiáng)度沿縱向較高,徑向較低,而弦向*。當(dāng)燒制木炭*終溫度相同時(shí),木炭強(qiáng)度隨燒炭時(shí)間的增加而增加。
5. 木炭的比重和孔隙度 木炭的比重因樹種、木材的質(zhì)量、炭化的*終溫度和升溫速度而不同。一般比重大的木材燒成的木炭比重也大。木炭孔隙度決定木炭大部份性質(zhì),如反應(yīng)能力、導(dǎo)熱性、吸附性等。
6. 木炭的發(fā)熱量 木炭的發(fā)熱量與炭化溫度有關(guān),炭化溫度高,木炭碳素含量大,發(fā)熱量也較高。
7. 木炭的灰分 木炭燒完后成為白色或淡紅色的物質(zhì)稱為灰分。木炭中灰分含量隨燒制溫度、樹種、被炭化木塊和樹皮的比例、樹木的立地條件、砍伐季節(jié)、運(yùn)材和燒制方法而不同。一般燒制溫度愈高,灰分含量愈大,由闊葉材燒制的木炭其灰分含量比針葉材高;樹皮含灰量比木材高。
木炭的用途
1. 冶金工業(yè)
以前木炭就用來(lái)冶煉鐵礦石,木炭與焦炭熔煉的生鐵,即使化學(xué)組成相同,其結(jié)構(gòu)與機(jī)械性質(zhì)仍不相同。木炭冶煉的生鐵一般具有細(xì)粒結(jié)構(gòu),鑄件緊密,沒有裂紋的特點(diǎn),用木炭生產(chǎn)的生鐵含雜質(zhì)少,適于生產(chǎn)優(yōu)良鋼。
在有色金屬生產(chǎn)中,木炭常用作表面助熔劑,當(dāng)有色金屬熔融時(shí),表面助熔劑在熔融金屬表面形成保護(hù)層,使金屬與氣體介質(zhì)分開,既可減少熔融金屬的飛濺損失,又可降低熔融物中氣體的飽和度。
大量木炭還用于結(jié)晶硅生產(chǎn),生產(chǎn)結(jié)晶硅用的木炭不應(yīng)含有生炭頭和過(guò)多的灰分。
2. 滲碳劑的制造
凡是要求表面具有較高的硬度和耐磨性,而*具有良好韌性的所有鋼制品都要進(jìn)行滲碳。用來(lái)對(duì)鋼制品進(jìn)行滲碳作用的含碳混合物稱為滲碳劑。單純木炭的滲碳效果較差。因此常用木炭作為原料,再加入一定數(shù)量的接觸劑,制成滲碳劑。
3. 二硫化碳生產(chǎn)
木炭是制造二硫化碳的*原料,用來(lái)制造二硫化碳的木炭,應(yīng)當(dāng)是堅(jiān)硬、容積重大、灰分和水分含量小,固定碳含量高。
生產(chǎn)1噸二硫化碳約需0.5噸的木炭。
4. 木炭磚的壓制
碎木炭運(yùn)輸很不方便,而且用途也受到限制,用壓制木炭磚的方法能使價(jià)值很小的碎木炭變成優(yōu)良燃料。木炭磚具有吸濕性和吸水性小、比重大和熱值高的優(yōu)點(diǎn),而且在使用過(guò)程有很高的機(jī)械強(qiáng)度。煅燒過(guò)的木炭磚在燃燒時(shí)無(wú)煙,不產(chǎn)生炭塵。木炭磚可用于冶金、移動(dòng)式氣化爐等。
活性炭的種類和用途
活性炭是具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)、有很大比表面積和吸附能力的炭。每克活性炭的總表面積可達(dá)1500平方米以上。
活性炭的種類很多,按原料不同可分為植物原料炭、煤質(zhì)炭、石油質(zhì)炭、骨炭、血炭等等;按制造方法可分為氣體活化法炭、即物理活化法炭;化學(xué)活化法炭,即化學(xué)藥品活化法炭;化學(xué)——物理法活性炭;按外觀形狀可分為粉狀活性炭、不定型顆?;钚蕴俊⒍ㄐ皖w?;钚蕴俊⑶蛐翁?、纖維狀炭、織物狀炭等;按用途可分為氣相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工業(yè)炭、催化劑和催化劑載體炭等。
活性炭具有吸附性能、催化性能,它不溶于水和其他溶劑,具有物理和化學(xué)上的穩(wěn)定性。除了高溫下同氧接觸、同臭氧、氯、重鉻酸鹽等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)外,在實(shí)際使用條件下都很 為穩(wěn)定。由于活性炭作為吸附劑的優(yōu)異特性,所以活性炭的用途非常廣泛。
我國(guó)活性炭目前多在葡萄糖、醫(yī)藥和味精生產(chǎn)中使用,在環(huán)境保護(hù)、作催化劑和催化劑載體中的應(yīng)用還不夠廣泛。
氯化鋅法生產(chǎn)活性炭回收工序的目的
在活化料中含有70%—90%的氯化鋅和含鋅化合物?;厥盏哪康木褪菍⑦@部分氯化鋅和含鋅化合物收回,降低活性炭生產(chǎn)時(shí)氯化鋅的消耗,以降低產(chǎn)品的成本。
氯化鋅的回收操作屬于浸提方法,即用不同濃度的氯化鋅溶液(簡(jiǎn)稱鋅水)和少量工業(yè)鹽酸加入活化料中溶解氯化鋅和氧化鋅,再過(guò)濾分離。
回收是在回收桶中進(jìn)行?;厥胀笆怯射摪逯瞥桑瑸閳A筒體。桶的殼體內(nèi)外均用輝綠巖膠泥涂刷。在桶的內(nèi)側(cè)襯上輝綠巖板。桶的下部有用鋼筋和輝綠巖粉澆鑄的過(guò)濾板。
操作時(shí),將活化料加入回收桶中,先用濃度較高的回收鋅水加入活化料中,并加入約為活化料重量5%的鹽酸,使活化時(shí)生成的氧化鋅轉(zhuǎn)變?yōu)槁然\。
在反應(yīng)過(guò)程中,要充分?jǐn)嚢?。反?yīng)完成后靜置數(shù)分鐘,開啟真空抽氣閥,將回收桶內(nèi)的氯化鋅溶液抽入真空桶,然后再放入耐酸缸。一般次回收的氯化鋅溶液濃度可達(dá)40波美度以上,可送往配制氯化鋅溶液。經(jīng)次回收后,依次將低濃度的鋅水用泵打入回收桶中,使鋅水蓋過(guò)炭面,這樣進(jìn)行多次回收,*濃度高低不同的回收鋅水,分別放置于耐酸缸中,供下次回收用。直至上次留下的各種濃度的鋅水用完后,再用熱水洗滌,洗滌液也收入耐酸缸內(nèi)。直至炭中的氯化鋅含量低于1%為止。
漂洗的目的是什么?怎樣漂洗?
漂洗的目的是除去來(lái)自原料和加工過(guò)程中的各種雜質(zhì),使活性炭的氯化物、總鐵化物、灰分等含量和酸堿度都達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。漂洗分兩個(gè)步驟進(jìn)行,首先是加入鹽酸除去鐵類化合物,因此稱為酸洗,又稱酸處理或叫“煮鐵”;其次是加堿中和酸,除去氯根,并用熱水反復(fù)洗滌,故叫水洗。
漂洗的兩個(gè)步驟都在同一個(gè)漂洗桶中進(jìn)行。漂洗桶由鋼板制成,圓筒體狀。桶的殼體內(nèi)外都用環(huán)氧樹脂泥粘貼數(shù)層玻璃纖維布,內(nèi)側(cè)再襯一層耐酸瓷磚,在桶的底部裝有過(guò)濾板。
漂洗時(shí),利用回收桶與漂洗桶的安裝位差,將活性炭用水由回收桶沖入漂洗桶中。放出部分水后,關(guān)好底部放水閥門,然后加入活化料量5%左右的鹽酸,通入開口蒸汽,煮沸2小時(shí)。這時(shí),混在炭中的雜質(zhì)與鹽酸發(fā)生反應(yīng),原來(lái)不溶于水的氧化鐵和氧化鈣等雜質(zhì),變成氯化鐵和氯化鈣的水溶物,隨水除去。
酸處理后,將桶內(nèi)酸水放出,用熱水連續(xù)漂洗數(shù)次,水溫要保持在60攝氏度以上。由于過(guò)量鹽酸不容易被水洗凈,故加入適量的純堿中和,并調(diào)整桶內(nèi)水溶液的pH值在7—8。再用開口蒸汽加熱15分鐘左右,將水放出。再用熱水連續(xù)洗滌,至炭中氯根含量小于0.16%為止??偟乃磿r(shí)間為4—6小時(shí)。
心脫水、干燥和粉磨?
離心脫水
漂洗好的炭用水從漂洗桶沖入貯炭槽中。采用臥式活塞推料離心機(jī)使活性炭的含水率降到60%—65%。操作時(shí),先開動(dòng)砂泵,將貯炭槽中的漂洗炭和水一起泵入高位炭槽中,然后開動(dòng)高位炭槽的攪拌機(jī),使炭與水混合。再開動(dòng)離心機(jī),待離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后,打開高位槽底部閥門,讓炭水進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行脫水。炭送往干燥,而甩出的水含有許多細(xì)炭,經(jīng)沉淀回收細(xì)炭后再排放廢水。
干燥
干燥的目的是使活性炭的含水率降低到10%以下。干燥的方法很多,較常用的是回轉(zhuǎn)干燥爐?;剞D(zhuǎn)體由鋼板制成,圓筒體直徑約1米,長(zhǎng)7米,安裝于加熱爐內(nèi),用煙道氣間接加熱。濕炭由加料口的一端進(jìn)入筒體內(nèi),由于筒體的傾斜度和轉(zhuǎn)動(dòng)使物料向前移動(dòng),至出料口連續(xù)卸出?;剞D(zhuǎn)干燥爐內(nèi)的料溫要求在120—130攝氏度。操作時(shí),要根據(jù)爐溫控制加料量,防止干炭出現(xiàn)火星。這種干燥爐因炭粒能在筒體內(nèi)翻動(dòng),干燥速度較快。另外,干燥爐采用間接加熱,避免了炭與干燥介質(zhì)直接接觸,因而減少了炭被污染的可能性。
粉磨
粉磨的目的是為了增加活性炭的外表面積。常用球磨機(jī)粉碎到120目—200目。定型的球磨機(jī)是連續(xù)進(jìn)料和出料,一般根據(jù)產(chǎn)品的顆粒度來(lái)調(diào)整進(jìn)料量。為了避免活性炭在球磨過(guò)程中增加鐵含量,一般球磨機(jī)內(nèi)鑲襯一層硬木板,并采用卵石或瓷球粉碎。有些工廠,也采用雷蒙粉碎機(jī)進(jìn)行粉磨。
氯化鋅間歇式生產(chǎn)粉狀活性炭的工藝流程
現(xiàn)以某生產(chǎn)廠為例,其工藝流程如下:
原料木屑經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)送入振動(dòng)篩經(jīng)8—16目篩網(wǎng)進(jìn)行篩選,合格木屑落入加料斗中,再由另一架皮帶運(yùn)輸機(jī)送入回轉(zhuǎn)干燥機(jī)進(jìn)行干燥,干燥后木屑含水率為10%—15%。干木屑由送料風(fēng)機(jī)輸送到旋風(fēng)分離器,木屑落入貯料倉(cāng)中備用。
固體氯化鋅放入地下配鋅池中,用回收來(lái)的濃鋅液或水進(jìn)行溶解,配制成符合要求的氯化鋅溶液,再用泵打入浸料池與木屑相拌。
木屑由貯料倉(cāng)放入浸料池中,再泵入配好的氯化鋅液,在浸料池內(nèi)均勻的攪拌、浸漬。浸漬好的鋅屑料由皮帶運(yùn)輸機(jī)送到炭化爐前,鏟入炭化爐進(jìn)行炭化。鋅屑料炭化后稱為炭化料由小車推往活化爐進(jìn)行活化,活化后的物料稱為活化料。
活化料裝入加料斗稱重后,由卷?yè)P(yáng)機(jī)提升倒入回收桶,加入熱水和鹽酸進(jìn)行回收。頭次回收液濃度較高,放入濃鋅水池,由地下溝道流到配氯化鋅溶液工序的地下鋅水池,以作配料用。以后幾次回收的低濃度氯化鋅液,分別放入不同濃度的鋅水缸中,作下次回收之用。把回收好的炭用水沖入浸泡桶,加熱水并通入蒸汽進(jìn)行蒸煮,稱為“煮鐵”,除去鐵鹽,煮后放出廢酸水流入地下溝,把炭沖入漂洗桶,加熱水并通入蒸汽進(jìn)行洗滌。
漂洗合格的活性炭放入三足式離心機(jī)甩干,甩干后的炭集中于加料斗,經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)送到回轉(zhuǎn)干燥機(jī)干燥。
干燥后的炭由卷?yè)P(yáng)機(jī)提升倒入球磨機(jī)進(jìn)行粉磨。*包裝入庫(kù)。
浸漬工序的目的是什么?怎樣操作?
氯化鋅法間歇式生產(chǎn)粉狀活性炭,為了減少機(jī)械設(shè)備投資,木屑與氯化鋅溶液的混合不是采用捏和機(jī)進(jìn)行捏和,而是采用浸料池,用浸漬的方法,將氯化鋅滲入木屑,起到捏和機(jī)捏和的作用。
浸漬的操作方法,不同廠家略有差異,但都大同小異。
浸漬一般采用浸漬池,又稱浸料池。它是在地面上,用磚和耐酸水泥砌的池子,池子長(zhǎng)3米、寬2米、深1米。池子外表面貼耐酸瓷片,以防腐蝕,池底設(shè)置排液管,供浸漬后排出多余的氯化鋅溶液。
浸漬時(shí),將符合要求的木屑投入浸漬池中,然后開動(dòng)鋅水泵,將已配制好,并經(jīng)檢驗(yàn)合格的氯化鋅溶液均勻地澆在木屑上,直至氯化鋅溶液蓋過(guò)木屑為止,浸漬8—12小時(shí)后,打開浸漬池底的排液口,讓多余的氯化鋅溶液流到鋅水池中,2小時(shí)后,便可將鋅屑料運(yùn)往炭化工序炭化。
有些工廠,采用一定固液比進(jìn)行拌料,混合均勻后淹漬8—10小時(shí),并需不時(shí)地翻拌,以求鋅屑均勻混和。鋅屑混和料加鋅液不必過(guò)多,以手捏成塊,不滴水為宜。制作不同用途活性炭,其拌料的工藝條件如下:
糖用活性炭
氯化鋅溶液濃度(波美度) 53—54
配制氯化鋅液的溫度(攝氏度) 高于40
氯化鋅溶液的酸堿度(pH值) 3—3.2
木屑與氯化鋅溶液重量比 1:4
浸漬時(shí)間(小時(shí)) 8以上
藥用活性炭
氯化鋅溶液濃度(波美度) 46—47
配制氯化鋅液的溫度(攝氏度) 高于50
氯化鋅溶液的酸堿度(pH值) 1—1.5
木屑與氯化鋅溶液重量比 1:3
浸漬時(shí)間(小時(shí)) 8以上
鋅屑料的炭化
鋅屑料的炭化在敞開式平底炭化爐中進(jìn)行。這種炭化爐是間歇操作的。
炭化爐是用鑄鐵板或6.5厘米厚的耐火陶瓷板拼接鋪成平底炭化床,因此稱為平板爐。在炭化床的下面,有均勻分布的耐火磚墻作支撐,鑄鐵板或耐火陶瓷板就架設(shè)在這些支撐上面。在平底炭化床的下前方有燃燒室,燃料在這里進(jìn)行燃燒,燃燒后產(chǎn)生的煙道氣,均勻分布于平底炭化床下面加熱鑄鐵板或耐溫陶瓷板,然后由后面集煙道通往煙囪。在平板炭化床正上方,安裝廢氣罩,在炭化過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣由此罩通往室外。
炭化時(shí),將鋅屑料放入炭化爐中,要求爐溫在400—600攝氏度,料溫在200—300攝氏度,要保持爐火均勻,定時(shí)翻料,防止結(jié)塊。當(dāng)炭化料變得松散,不結(jié)塊,烏黑油光時(shí),即可出料,快速將爐內(nèi)的炭全部扒出。炭化時(shí)間為30—60分鐘。
平板爐砌造簡(jiǎn)單,但鑄鐵板與氯化鋅接觸,易發(fā)生腐蝕,板面產(chǎn)生凹凸不平、翹起甚至燒穿,使用壽命短。同時(shí),鋅屑與鐵板接觸,會(huì)使物料鐵含量增加的缺點(diǎn)。為了避免上述缺點(diǎn),有的廠家則采用耐火陶瓷板代替鑄鐵板。此外,由于炭化爐是敞開式是,有毒氯化鋅氣體會(huì)溢出充滿車間,嚴(yán)重影響工作環(huán)境。
炭化的鋅屑料怎樣活化?
活化在普通磚和耐火磚砌的活化爐中進(jìn)行,為間歇操作。我國(guó)某活性炭生產(chǎn)廠活化爐的結(jié)構(gòu)如下:
爐體長(zhǎng)7米、寬2.5米、高1.8米?;罨癄t內(nèi)部用耐火板及耐火磚砌成,外部為普通磚結(jié)構(gòu)。爐頭設(shè)燃燒室,均用耐火板和耐火磚砌成,采用活動(dòng)梯形爐排,燃料燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煹罋猓殖伤牡肋M(jìn)入爐床下部,從下面加熱爐床后,煙道氣經(jīng)爐尾集火道轉(zhuǎn)向上火道時(shí),集中成一道,在爐床上部轉(zhuǎn)折二回,從上面加熱活化室,然后通向煙囪排向室外。這種活化爐,爐床的上面和下面都有高溫?zé)煹罋饧訜幔WC了活化室的活化溫度。爐床用耐火磚隔成7個(gè)活化室,炭化的鋅屑料均勻放在活化室內(nèi),關(guān)緊每個(gè)活化室爐門,讓物料在活化室中*高溫加熱而活化?;罨a(chǎn)生的廢氣從爐門逸出,集中于排氣管,經(jīng)處理后排到大氣。
活化時(shí),將炭化的鋅屑料加入活化室內(nèi),均勻攤開。一般要求爐溫為700—900攝氏度,料溫為500—600攝氏度,活化時(shí)間在2.5—3小時(shí)。每隔15—20分鐘翻料一次。翻料要均勻,注意消除死角,動(dòng)作要迅速,防止熱量散失。當(dāng)物料變得疏松,開始轉(zhuǎn)為暗紅色,并冒出大量白煙時(shí),即為活化終點(diǎn),可進(jìn)行出料,并加入新料再進(jìn)行活化。
出爐的活化料,要根據(jù)色質(zhì)情況堆放。將“嫩”料、細(xì)料放在下面,“熟”料、粗料堆在上面,堆放8—16小時(shí),讓它繼續(xù)自行活化,提高產(chǎn)品等級(jí).
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