книги / Углеродные адсорбенты и их применение в промышленности

пер чаотиц составляет 50-60 микрон (табл.1). Частицы уголь­ ной пили имеют неправильную форму с острыми гранями и сколами,в то время как у угля «измельченного на вибромельнице, преобладают частицы округлой формы и имеется до 6* частиц размером > 6 микрон.

Таблица I

		Характеристика сырья
Показатели			Уголь,измельчен­		Угольная пыль
			ный на	вибро­
			мельнице
фракционный состав:					т
>100		мк		0
> 50		мк	89,3		т
^	6	мк		6,1	0,3*
форма частиц			округлая		неправильная,
					с острыми граня­
					ми и. выступами
Угол смачивания, 0			70		130—135
Индекс	вспучивания,мм		3 0 4 0		60
Зольность,		%		7,6	9,2
Содержание		фюзинита, %		9	I I

Отсутствие мелких фракций у угольной пыли связано с тем, что в процессе производства гранулированного порошке мел­ кие частицы удаляются при отсосе воздуха из аппаратов.

В процессе производства гранулированного порошка уголь подвергается меньшим механическим и температурным воздей­ ствиям,чем при измельчении в вибромельнице,поэтому поверх­ ность угольной пыли менее окислена,вследствие чего пыль имеет большую спекаемость и является более гидрофобной.

При переработке наблюдается обогащение угольной пыли минеральными компонентами и фюзинитом на I - 2* по сравнению с исходным углем.

Кроме того,обследование фабрики гранулированного порош­ ка показало,что содержание минеральных компонентов у угля, поставляемого обогатительной фабрикой шахты Полысаевская, изменяется в довольно широких пределах,что неизбежно долж­

61

но сказаться на колебаниях в свойствах угольной пыли.

В связи с колебаниями в содержании минеральных компонен­ тов в угле и угольной пыли было изучено влияние зольности исходного угля на качество адсорбентов.

Эти исследования показали,что изменение зольности угля оказывает влияние,главным образом,на свойства карбонизата (таб л .2).

Таблица 2. Зависимость свойств карбонизованных гранул

от зольности исходного угля

Зольность		Скорость	нагрева ,	°С в	минуту
исходного		5	8			12
угля,
%	МИС-8,	V r,	МИС-8,	%	МИС-8,	v# ’
	% •	см3/ г	%		%'
				см3/ г		см3/ г
5,0	97,5	0,24	97,6	0,26	96,0	0,49
6,2	97,9	0,25	98,6	0,26	95,0	0,48
9,8	66,7	0,36	99,3	0,34	97,5	0,42
12,0	50,0	0,46	89,6	0,42	85,2	0,39

При постоянных условиях проведения стадии карбониза­ ции с увеличением зольности падает прочность карбонизата и увеличивается суммарная пористость.Однако,увеличивая скорость подъёма температуры,из сырья с различной золь­ ностью можно получить карбонизат с высокой прочностью и низкой суммарной пористостью.

Эти исследования показали также необходимость усредне­ ния отдельных партий угля и угольной пыли с тем,чтобы по­ лучать карбонизат постоянного состава с высокой механи­ ческой прочностью и плотностью.

Наличие в угольной пыли крупных частиц размером выше 100 микрон затрудняло её гранулирование,что вызвало необ­ ходимость дополнительного рассева угольной пыли в цехе ад­ сорбентов.

Более высокая гидрофобноеть угольной пыли и отсутствие фракции мелких частиц в ее составе привели к тому,что в у слов иях, разработанных ранее для гранулирования газового

62

угля,измельченного в вибромельнице,из угольной пыли были получены менее плотные гранулы,что отрицательно сказалось на прочности и плотности адсорбентов.

Для предотвращения этого явления при гранулировании угольной пыли в смачивающую жидкость помимо сульфитно - дрожжевой бражки было добавлено поверхностно-активное ве­ щество,что позволило улучшить смачиваемость пыли.Кроме того,были разработаны специальные условия гранулирования, позволяющие повысить плотность гранул из угольной пыли и практически довести их до плотности гранул из угля,измель­ ченного на вибромельнице.

Непременным условием получения адсорбентов из угольной пыли является окислительная сушка сырых гранул воздухом при низких темпера турах. Воздействие этой стадии на проч­ ность карбонизата даже выше,чем в случае использования угля,измельченного на вибромельнице (табл.З).

Таблица 3

Влияние длительности окисления на свойства карбонизованных гранул

Длительность	Влажность	Характеристика карбонизованных
окисления,	гранул,		гранул
мин.	%	механи­	насыпная	суммарная
		ческая	плотность,	пористость,
		прочность,	г/см3	см3/ г
		%
Исходные	24,9	74,8	0,53	0,39
20	21,1	81,7	0,59	0,36
40	19,5	88,0	0,60	0,35
60	10,6	95,9	0,61	0,33

Окисление гранул в течение часа позволило снизить их влажность с 25 до да,повысить прочность карбонизата с 75 до 96% и снизить суммарную пористость с .0,39 до 0,33 см ^г. Проведенные исследования позволили разработать условия получения из угольной пыли адсорбентов с прочностью выше

80% по МИС-8 и объёмом микропор выше 0,3 см3/г .

63

Принципиальная технологическая схема процесса для цеха производительностью 5 тыс.т адсорбентов в год на фабрике гранулированного угольного пороша в г,Ленинск-Кузнецке, представлена на рисунке.

Технологическая		схема производства сферических
	адсорбентов из		угольной пыли
I -	бункер, 2 -	гранулятор,	3 - ленточная сушил­
ка,	4 - печь карбонизации, 5 - лечь активации,
6 -	холодильник,	7 - грохот.

Угольная пыль из цехов производства гранулированного порошка собирается в трех бункерах-накопителях,объёмом по 60_т. Для усреднения состава угольной пыли предусмот­ рена дозированная подача её на переработку из всех трех бункеров. Смешение угольной пыли с водным раствором СДБ и ПАВ осуществляется в щеточном увлажнителе,после чего она подается на тарельчатый гранулятор с диаметром тарели 4 м. Образующиеся сырые гранулы с влажностью 20-25% подаются в ленточную сушилку. Сушка производится нагре­ тым циркулирующим воздухом до достижения влажности 10%. Высушенные гранулы поступают во вращающуюся муфельную печь карбонизации,где они нагреваются до 700°С.Выделяю-

64

щився летучие продукты сжигаются в аппарате дожигания,а образующиеся дымовые газы,после охлаждения до 900°,посту­ пают в каналы печи карбонизапи для обогрева ее. Избыток дымовых газо з,а также дымовыо газы после каналов печи кар­ бонизации поступают в котел-утилизатор,где'используется их физическое тепло. Карбонизованные гранулы с выходом летучих около 7%самотеком поступают во вращающуюся печь активации. В нижнюю часть печи подается водяной пар,кото­ рый пронизывает слой гранул и активирует их. В верхнюю часть печи поступает воздух для дожигания газов активации.

'Выделяющееся тепло используется для нагрева печи акти­ вации.

Образующиеся дымовые газы вместе с нес горев пиши газами активации поступают в аппарат дожигания,где их горючие со­ ставляющие догорают вместе с продуктами карбонизации.

Готовый адсорбент поступает на вращающийся водяной хо­ лодильник и после охлаждения рассеивается на фракции.франции гранул размером выше 4 мм и ниже 0,5 мм поступают в мельницу на доизмельчение.

В качестве готовых продуктов получают сферический ад­ сорбент с размером гранул от 0,5 мм до 4 мм и прочностью

>80% по МИС-8’ и активную угольную пыль.

Сферические адсорбенты успешно прошли испытания в раз­

личных областях народного хозяйства: для очистки отходя­ щих газов производства антибиотиков,концентрирования во­ дорода, очистки оточных вод коксохимического и нефтепере­ рабатывающего производства,для получения гемосорбента, извлечения золота и т .д .

В Ы В О Д Ы

I . Разработан процесс получения адсорбентов сферической формы из газовых углей и угольной пыли на их основе.

2 .Определены параметры процесса,позволяющие получать ИЗ' угольной пыли адсорбенты с высокой прочностью и разви­ той пористой структурой.

3* Выполнен проект и начато строительство цеха адсорбен­ тов в г.Ленинск-Кузнецке с использованием угольной пыли

5	356	65

в качестве сырья.
4 .	Проведено	опробование сферических адсорбентов в раз­
личных областях народного хозяйства.
	Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Костомарова		К. А ., Суринова С.И. Получение углерод­
ных адоорбентов из		спекающихся углей .-	Х им .тверд.топл.,
1976,*6,с . 3.
2 . Костомарова		И .А ., Суринова С.И.	-	В с б .: Адсорбенты,
их получение,свойства и применение.-Л.:				Наука,1978,с . 54.
3.	A.c.te 692775	(СССР) с приоритетом		от 1 2 .0 1 .78г. -
Опубл.в	Б .И .,1979,№39.

УДК 661.183.2

Г.В.Козьииы

СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ВНВДРЕНИЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПО ПОЛУЧЕНИЮ ПЫЛЕВИДНЫХ ПОЛИФРАКЦИОННЫХ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ

Расширение областей применения пылевидных активных уг­ лей в народном хозяйстве (очистка промышленных растворов от органических примесей,извлечение ценных компонентов из растворов и т .п .) требует уже в ближайшей перспективе уве­ личения их производства,т.'к.дефицит на эти угли на уровне 1990 года составит несколько десятков тыс.тонн в год.Вме­ сте с тем ставится задача о снижении себестоимости и от­ пускных цен на пылевидные угли,т.к.помимо технологических целей намечается использовать их в глубокой доочистке го­ родских и промышленных сточных вод с целью создания зам-г кнутых систем водопотребления и охраны окружающей среды.

Для решения поставленной задачи потребуется расширение сырьевых источников и разработка новых высокоэффективных способов производства пылевидных активных углей.За счет применения дешевого сырья (ископаемых бурых и каменных уг? лей и полукоксов на их основе,а также торфа,лигнина и др). в технологическом цикле’достигается некоторое снижение се­ бестоимости активных углей. Однако, суммарные издержки про­ изводства при этом остаются еще большими и для их сниже - ш:я необходима разработка более эффективной технологии и организации на её основе нового производства дешевых пы­ левидных активных углей.

5-2 356

67

Нами разработана новая упрощенная технология получения из бурого угля пылевидных полифранционных активных углей и тепловой энергии на Т9Ц и л ' ТЭС / I / . Сущность её состо­ ит в том,что измельченный (до фракции менее 0,5 мм) в си­ стеме пылеприготовления ТЭЦ бурый уголь подвергают высо­ коскоростной обработке при температуре 800-950°С потоком энергоносителя,являющимся одновременно й активирующим агентом.При этом совмещают во времени стадии сушки,карбо­ низации и активации исходного сырья и осуществляют их в одном аппарате в восходящем потоке на скоростях пневмо­ транспорта угольных частиц в течение 3-5 секунд.На выхо­ де из этого аппарата поток охлаждают до 400°С и выделяют активированный уголь.Газообразные продукты с теплотой сгорания выше 1000 ккал/м3 и оставшуюся в них угольную пыль направляют в топку котла,где сжигают для выработки тепловой энергии.Выделенный активный уголь охлаждают и направляют в сепаратор,где разделяют на два вида товар­ ной продукции:

-мелкозернистый активный уголь с размерами частиц О,1-0,5 мм;

-пылевидный активный уголь с размерами частиц менее

0,1 мм.

По такой технологии можно получать пылевидные полифракционные угли и из других малозольных источников уг­ леродсодержащего сырья,например,древесных опилок, коры древесины,лигнина«полукоксов ископаемых углей и т.п.При этом получаются активные угли,сорбционные свойства кото­ рых (по данным различных организаций) при извлечении тех или иных веществ из промышленных растворов,сравнимы с промышленными марками активных углей.Так,при извлечении золота из бедных цианистых растворов, (табл .1) сорбцион­ ная емкость активных углей,полученных из различных источ­ ников сырья,не уступает промышленным маркам: КАД-моло&й и УАФ.

Образцы активных углей,полученные из бурых углей по эффективности очистки сточных вод от трудноокисляемых ор­ ганических примесей превосходят активированный антрацит (та б л .2 ).

68

Таблица I Извлечение раотворганого золота из раствора с концентрацией 0,? кг/л пылевидными углями, полученными из различных видов углеродсодер­ жащего сырья в сравнении с промышленными

активными углями

Пылевидный активный		Содержание		Насыщение	Извлечение
уголь,подученный на		Ы в	раст­	угля золо­	золота из
	основе:	воре	после	том,	раствора,
		сорбции,		и г/г	%
		мг/л
I .	Бурого угля Мин-
	-Кушского место­	0,004		0,993	99,3
	рождения
2. Бурого угля Согу-
	тинского место­	0,004		0,993	99,3
	рождения
3.	Каменного угля
	Кок-Янгаксного			0,990	99,1
	месторождения	0,005
4 .	Коры древесины			0,956	95,7
	хвойных пород	0,022
5. Шлам-лигнина Бай­
	кальского целлюлоз-,	0,047		0,906	90,7
	ного завода
6. КАД-молотый		0,005		0,990	99,1
7.	У А Ф	0,008		0,984	98,5

5-3 356	69

Таблица 2

Изотерма адсорбции органических веществ из биологически очищенных сточных вод завода СК при вреш ш контакта 3 часа на различных активных углях (ХПК сточной воды до адсорбции 105 мг Og/л )

Тип активированного			Расход	ХПК оста­	Удельная
	угля		угля,	точное,	адсорбция,
			г /л	мг	ХПК/г
I .	Образец угля,полу­		I	40	65,0
	ченный из	Канско-	2	32	36,5
	Ачинского	бурого
			4	22	20,7
	угля
2.	Активированный		I	75	30,0
	антрацит		2	71	17,0
			4	44-	15,2

Исследование параметров пористой структуры опытных об­ разцов активных углейприменяемых в качестве адсорбента для доочистки биологически очищенных сточных вод завода синтетического каучука по адсорбции паров бензола и П-хлор- аналина из водных растворов показали,что предельный ад­ сорбционный объём пор опытного образца активного угля вы­ теч ем у активированного антрацита.

Таким образом,как видно по данным табл.1-3 по разрабо­ танной нами технологии получаются эффективные пылевидные полифракционные углеродные адсорбенты.

Преимущество разработанного способа производства ак­ тивных углей перед существующими заключается в уменьшении стадийности (исключается отдельная стадия карбонизации), упрощении аппаратурного оформления,увеличении скорости ак­ тивации и снинении времени получения готовой продукции. Следует особо отметить,что за счет новой высокоинтенсив—

70