高效壓塊活性炭的制備策略

＊劉春陽

（大同煤業(yè)金鼎活性炭有限公司 山西 037003）

引言

近些年來，隨著人類活動的范圍不斷增加，工業(yè)現(xiàn)代化水平持續(xù)提升，水源污染、能源消耗過度等問題也變得越來越嚴重，對于高效壓塊活性炭的要求與日俱增。為了適應社會發(fā)展的需要，同時也是為了滿足現(xiàn)代工業(yè)生產與民生需求，現(xiàn)就高效壓塊活性炭技術背景與優(yōu)勢分別探討如下。

1.高效壓塊活性炭技術背景與技術優(yōu)勢

(1)技術背景

高效壓塊活性炭的出現(xiàn)是基于傳統(tǒng)活性炭技術，該技術能夠很好的應用于水源污染防治當中，由于結構吸附性能良好，生產技術穩(wěn)定性強，所以可以很好的滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。但是，高效壓塊活性炭研發(fā)過程中遭遇到了制備方面的諸多問題，包括生產過程中溫度調控難度較高，物理化學催化劑結合生產又會存在成本較大的問題，不利于更好的完成高效壓塊活性炭的制備與推廣。

(2)技術優(yōu)勢

相比于傳統(tǒng)的活性炭技術而言，高效壓塊活性炭更能夠適應于不同環(huán)境與應用需求，可以有效解決水源異臭問題，對于消毒副產物、有機化合物以及重金屬離子等也具有一定的作用。由于水質能夠適應健康安全的要求，所以污水深度處理也可以適應活性炭的吸附性能需要，借助于活性炭產品升級的方式來提升結構性能，解決孔結構的相關問題，進而推進了活性炭孔結構的應用與發(fā)展。根據(jù)國內外的研究現(xiàn)狀來看，高效壓塊活性炭的技術優(yōu)勢明顯，其相比于單純配煤生產技術而言，技術針對性更強，配煤生產的成本更低，還可以解決強度方面的問題。在結構內容物方面，整體孔隙結構的合理性得到改善，吸附能力提升，生產與應用中也不再出現(xiàn)漂浮情況。根據(jù)這個特征來看，高效壓塊活性炭還具有廣闊的發(fā)展前景，只要通過科學制備技術在合理成本條件下進行生產，就能夠滿足污水深度處理的要求，滿足催化劑活化需要。成本控制方面，國內高效壓塊活性炭的原材料主要以新疆地區(qū)為主，這個區(qū)域的原材料能夠制備不同類型的高效壓塊活性炭，但是單種煤進行生產依然會存在不足與風險，所以往往需要多種煤配合使用，方可提升高效壓塊活性炭的生產效果。

2.高效壓塊活性炭的影響因素

高效壓塊活性炭的制備會受到許多外部因素的限制，設備層面上主要涉及兩個方面。

(1)磨粉機選型

不同情況下的磨粉機選型往往會帶來不同的活性炭生產結果。不同的研磨設備具有不同的物料粒度配置，所以在進行磨粉機的選擇時需要做到十分慎重。其中，高效壓塊活性炭在制備過程中需要考慮到產品的粒度以及磨機轉速等，轉速的提升，那么顆粒度也會得到更好的控制，此時產品的密集度較高，如果選擇磨輥速度較慢的設備，那么就會出現(xiàn)粗顆粒的問題。采取其他類型的磨粉機時，則應該考慮到擠壓作用外的其他影響因素，如果能夠解決低硬度與軟物質的脆性問題，在實際生產過程中就可以推薦選擇，否則不推薦選擇。

(2)成型機選型

成型機的選型要考慮到壓塊活性炭的生產需要以及高效壓塊活性炭的性能特征。實際上，成型機的質量往往能夠直接決定高效壓塊活性炭的性能。影響到成型機生產的因素較多，包括煤料的預壓效果，脫氣效果、壓力大小等等，另外，壓輥的兩端施加壓力是否平衡也會影響到成型機的可靠性。在煤粉脫氣生產過程中，需要做好工藝標準的控制，使得孔隙率達到一定的標準，此時煤粉的吸附能力可以達到最大化。在進行強制喂料過程中會涉及到內容物壓縮的緩解，回彈力會增加，此時壓塊裂紋也會相應的增加，煤料脫氣是另一步工藝中的特殊環(huán)節(jié)。除此之外，還需要考慮到煤粉的預壓以及布料兩個方面，以此來解決強度雖高但是強度不均勻的問題，也會影響到高效壓塊活性炭的整體生產效果。在進行輥壓力的選擇時，應該以確保給料的穩(wěn)定性，同時做好回彈力的設置，使得強度偏低的部分也可以得到補充。對輥轉速設置應該結合高效壓塊活性炭受壓強度與時間的要求，進一步做好回彈力的調整即可。

3.高效壓塊活性炭制備策略

高效壓塊活性炭制備過程中對于工藝環(huán)境以及參數(shù)具有較高的要求，需要分別通過試驗、分析的方式來進行確認，同時也要兼顧一些其他方面的注意事項，分別探討如下。

(1)試驗分析

高效壓塊活性炭的制備過程需要考慮到各個工藝參數(shù)的改善問題，所以需要采取試驗驗證的方式來解決。在挑選優(yōu)質原煤的基礎上，采取性能試驗，分別對標定的原材料進行區(qū)分試驗，以此來確定高效壓塊活性炭的具體制備工藝。主要涉及到的高效壓塊活性炭生產工藝參數(shù)包括溫度、水分、壓力、粒度、強度等等。

(2)結果參數(shù)

不同類型的試驗參數(shù)會對高效壓塊活性炭的性能產生不小的影響。其中，溫度、水分、返料比都是重要的控制對象。根據(jù)傳統(tǒng)生產經驗來看，煤粉的粒度對強度往往會產生不小的影響，隨著成型強度的變化而發(fā)生變化。溫度對于成型強度則具有正相關關系，在成型溫度超過60℃的情況下，成型強度可以得到良好的保障。煤粉水分對于強度也會產生不小的影響，如果出現(xiàn)水分偏高或者偏低的問題都不利于高效壓塊活性炭的性能提升。根據(jù)初步試驗經驗來看，具備黏結性的煤種有助于提升穩(wěn)定性，對于無粘結性煤種更適應高效壓塊活性炭的生產要求。

活性炭的吸附性能是高效壓塊活性炭的重要衡量標準，選擇不同類型的煤樣作為原材料進行生產，最佳條件下物化處理后可以得到相關性能試驗的數(shù)值，對比數(shù)值后即可確定相應的比例與生產條件。

煤粉的粒度也是影響壓塊活性炭成型率的一個重要參數(shù)，粒度越小，越容易成型，成型機的成型率也就越高，目前通常采用325目煤粉的通過率來作為煤粉粒度的衡量標準，但是煤粉的粒度還會影響磨粉機的產量，在實際生產過程中，需要找到粒度與產量的平衡點。

配煤也會對高效壓塊活性炭的性能產生影響，根據(jù)特定的生產環(huán)節(jié)來進行配比，磨煤機當中粉末的壓力、粉碎度等等都需要做好前期設置，根據(jù)破碎的過程來進行篩分，測試滾筒強度后再進行調整，如果強度不足，證明出現(xiàn)了脫粉率變化的問題，需要予以改善，此時配煤的強度可以根據(jù)測試的結果來確定。選擇合適的主煤與輔煤之后，就可以進入到壓塊成型的環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)根據(jù)生產過程劃分初級破碎、次級破碎兩個部分，根據(jù)工藝參數(shù)的要求來實施配煤，做好樣品性能管理。根據(jù)實際經驗來看，配煤生產的活性炭吸附性能關聯(lián)活性炭產品的孔結構，隨著配煤比的變化而呈現(xiàn)出活性炭吸附性能的變化。如選擇主煤生產的產品灰分度作為衡量標準，那么適當進行微調后即可達到生產標準要求。

高效壓塊活性炭孔結構的變化參數(shù)也是制備過程中需要特別考慮的參數(shù)，一般來說可以通過改善催化劑的比例來解決。比如說高效壓塊活性炭制備過程中根據(jù)100:5的比例來添加含鉀化合物催化劑就能夠實現(xiàn)配煤的合理性能調整，對比不同類型條件下制備的產品，發(fā)現(xiàn)該配比條件下生產的高效壓塊活性炭性能更為穩(wěn)定且全面。

(3)其他注意事項

高效壓塊活性炭制備過程中需要考慮到多個方面的參數(shù)與范圍特征，通過改善配煤技術往往可以取得良好的結果，對于改善吸附性能方面，保留單種煤生產活性炭吸附性能則有助于降低生產成本，提升項目效益。在催化劑參與反應的全過程，需要做好反應條件的控制，包括積極轉變活性炭的產品結構，對產品性能進行調試，對活性炭孔隙結構實施合理優(yōu)化。煤種配比需要考慮到煤粉的細度、水分、壓力等方面，這些方面都需要做好壓塊強度的管理，確保整體性能穩(wěn)定。在催化劑的添加方面，主要以實際需求為主，最佳添加模式是添加100:5的含鉀催化劑，通過添加該類型的催化劑能夠很好的解決污水深度處理的客觀需要，在產業(yè)化后更有助于提升深度凈化的能力，從而解決污水處理的實際問題，為提升高效壓塊活性炭的整體競爭力創(chuàng)造良好的條件。

4.總結

綜上所述，高效壓塊活性炭在現(xiàn)代工業(yè)生產、污水防治等領域都具有廣泛的應用，其制備的過程與常規(guī)活性炭存在一定的差異，對于工藝設備的可靠性、執(zhí)行操作效果具有更高的要求。在實際進行高效壓塊活性炭制備過程中，需要做好試驗分析與參數(shù)處理，確保工藝的可行性與穩(wěn)定性，以此來提升高效壓塊活性炭的整體性能，適應高效生產的客觀需要，為行業(yè)的穩(wěn)定高速發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。