Способ получения высокопористых минеральных сорбентов

 

Изобретение относится к получению углеродминеральных сорбентов. Минеральные вещества, преимущественно флокуляты из установок для очистки сточных вод, зола из электрофильтров электростанций, работающих на буром угле, или остатки химической переработки бурого угля, в исходном состоянии в отформованном или неотформованном виде подвергаются термической обработке, которая делится по крайней мере на три фазы, а именно на фазу нагрева до достижения пластичного состояния в точке спекания, фазу выдержки на уровне точки спекания (обе фазы в восстановительных, т.е. инертных условиях) и на окислительную фазу для газификации получаемого из органических присадок и заключенного углерода при температурах значительно ниже точки спекания, т.е. пластичного состояния материала, причем пластичность материала в зависимости от применяемого продукта с варьированием продолжительности отдельных фаз термической обработки достигается при температурах в пределах до 1000 до 1200°С. Продолжительность отдельных фаз выбрана так, что фаза нагрева составляет от 30 до 120 мин., преимущественно 60 мин., фаза выдержки для протекания реакций и процессов размягчения и дегазации при постоянной температуре составляет от 15 до 120 мин., преимущественно 30 мин., а фаза окисления и газификации составляет от 30 до 150 мин., преимущественно 120 мин. Температура в фазе окисления и газификации 600-800°С. Способ позволяет получить сорбенты высокой термостойкости с большой гаммой размеров пор. 6 з.п. ф-лы, 6 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 В 01 7 20/20

gg rggygg

ПАТЕНТЕО - Ти!1, ЦдДЯ

БИБЛИО е,-A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССО» (89) DD 242325 (21) 7773376/23-26 (22) 23.04.84 (31) Wr В 01 Л 251337 (32) 27.05.83 (33) DD (46) 07.07.89. Бюл. М 25 (71) Институт фюр Энергетик центральстелле.фюр ратионелле Энергианвен -дунг (DD) (72) Киндер Райнер, Тойбель Йоханнес, Шустер Херберт и Фанслау Кристине (00) (53) 661.183(088.8) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПОРИСТЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ СОРБЕНТОВ (57) Изобретение относится к получению углеродминеральных сорбентов.Минеральные вещества, преимущественно фпокуляты из установок для очистки сточных вод, зола из электрофильтров электростанций, работающих на буром угле, или остатки химической переработки бурого угля, в исходном состоянии в отформованном или неотформованном виде подвергаются термической обработке, которая делится по крайней мере на три фазы, а именно на фазу нагрева до достижения пластичного состояния в точке спекания, фазу выИзобретение относится к способам изготовления высокопористых минеральных тел с большой гаммой размеров пор, которые применяются во многих областях техники, например, как сушильный агент, носитель катализатора, „„SU„„1493562 А1

2 держки на уровне точки спекания (обе фазы в восстановительньи, т. е. инертных условиях) и на окислительную фа" ру для газификации получаемого нз органических присадок и заключенного углерода при температурах значительно ниже точки спекания, т.е. пластичного состояния материала, причем пластичность материала в зависимости от применяемого продукта с варьированием продолжительности отдельных фаз термической обработки достигается при температурах в пределах от )000 до 1200 С. Продолжительность отдельных фаз выбрана так, что фаза нагрева составляет от 30 до 120 мин, преимущественно 60 мнн, фаза выдержки для протекания реакций и процессов размягчения и дегазации при постоянной температуре составляет от 15 до

120 мин,преимущественно 30 мин, а фаза окисления и газификации составляет от 30 до 150 мин, преимущественно 120 мин. Температура в фазе окисления и газификации 600 - вфь

800 С. Способ позволяет получить сор- {© бенты высокой термостойкости с боль- ф в шой гаммой размеров пор. 6 з.п. ф-лы, п

6 табл. Cb катализатор, разделительное и очистительное средство и как адсорбент, и может быть использовано при очистке отработавших газов и сточных вод и в процессах синтеза в химической промышленности.

1491562

Известен способ получения углеродминерального адсорбента, включающий высокотемпературный пиролиэ органических соединений на поверхности гранулированных неорганических окислов, причем вначале термообработку ведут в инертной атмосфере, а затем в окислительных условиях (авторское свидетельство СССР У 988324, кл. В 01 J 20/06, 10

1980).

Недостатком способа является невысокая термостойкость полученных сорбентов.

Целью изобретения является поньппе- 15 ние термостойкости сорбентов.

Пример 1. В качестве мине.ральных веществ в исходном состоянии используются зола из электрофильтра электростанции, работающей на буром 20 угле, и шлам из фильтра установки для очистки сточных вод. Материалы с добавлением воды прессуются в брикеты, сушатся в течение 3 ч при 150 С и в этом виде подвергаются дифферен- 25 цированной термической обработке (табл,l).

Пример 2. Зола из электрофильтра подвергается разным видам физико-химической обработки и с добав- 30 лением воды прессуется в брикеты.После трехчасовой сушки при 150 С проводится дифференцированная термическая обработка (табл„2).

Пример 3. Зола иэ электрофильтра смешивается сульфатом кальция в разных концентрациях и после добавления воды прессуется в брикеты. Сушка опять осуществляется в течение

3 ч при 150 С, после чего проводится 4р дифференцированная термическая обработка (табл.3).

Пример 4. Зола из электрофильтра смешивается с различными инертными углеродистыми материалами 45 и преСсуется в брикеты, в случае необходимости с добавлением растворителей или при повышенной температуре.

После этого осуществляется сушка в течение 3 ч при 150 С. Потом материалы подвергаются дифференцированной термической обработке (табл,4).

Пример 5. Зола из электрофильтра смешивается с различными реактивными углеродистыми материалами до достижения концентрации углерода не более 10 мас.7, интенсивно перемешивается в течение 15 мин с добавлением воды, прессуется в брикеты, сушится в течение 3 ч при 150 С и затем подвергается дифференцированной термической обработке (табл.5)

Пример 6. Зола из электрофильтра сначала смешивается с реактивными углеродистыми материалами (не более 5 мас.Х), подвергается реакции с водой и опять сушится, потом производится смешивание с инертным углеродистым материалом (целесообразно при повышенной температуре ) до достижения общей доли углерода не более 10 мас.X. Осуществляется сушка о в течение 3 ч при 150 С, после чего продукт подвергается дифференцированной термической обработке (табл.6)

Технико-экономические преимущества изобретения заключаются в следующем: термическая стойкость сорбентов

1000-!400 С (по известному способу о менее 1000 С), устойчивость структуры и распределения пор высокопористьм минеральных тел открывают новые возможности их применения, которые до сих пор ограничивались температурой (например, в высокотемпературных каталитических процессах). Изготовляемые согласно изобретению вещества устраняют недостатки применения известных адсорбентов как однообразная структура молекулярных сит, ограниченная регенерируемость активного глинозема и силикагеля, недостаточная температурная и механическая стойкость и др.

3а счет использования получаемых в отраслях химической промышленности отходов затраты на изготовление адсорбентов существенно уменьшаются, а отходы подвергаются народнохозяйственной утилизации. Большая термическая стойкость адсорбентов позволяет их многократную регенерацию и реак-. тивацию и таким образом обеспечивает существенное улучшение экономии по сравнению с известными минеральньг ми адсорбентами.

Формула изобретения

1, Способ получения высокопористых минеральных сорбентов, включающий обработку минеральной основы органическим веществом при повышенной температуре, вначале в инертной,затем в окислительной атмосфере, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения термостойкости сорТаблица 1

Параметры

60 90

1200 1050

120

600

800

)5 о1

62

Таблица 2 мин мин мин

Поверхность м /г

Обработка

0 (5

800 90 51 )5

800 90 55 >5

63,3

60 1100 30 800 90 57 >5

53,1

5 l4 бентов, в качестве минеральной основы использует золу из электрофильтров буроугольных электростанций или отработанные в очистке сточных вод флокулянты на основе гидроокиси железа или алюминия в сочетании с силикатами, в качестве органического вещества используют ос татки химич еснойй переработки бурого угля — деготь или битум, обработку в инертной атмосфере ведут путем нагрева до 10001200 С с достижением пластичного состояния и выдержи при этой температуре в течение 60-120 мин, а обработку в окислительных условиях ведут до газификации углерода органического вещества при 600-800 С.

2. Способ по п,l,, о т л и ч а ю шийся тем, что минеральную основу предварительно сушат, измельчают, сортируют и обрабатывают щелочью илп кислотой.

3. Способ по пп,1-2, о т л и ч а— ю шийся тем, что минеральную основу предварительно смешивают с хлоридами, сульфатами или карбонатами щелочно-земельных металлов, 4. Способ по пп.1-3, о т л и ч аю шийся тем, что в исходную смесь добавляют инертные углеродные материалы в количестве до 10 мас.Е

IIo углероду, такие KRK маслянистые остатки, смолы из процессов химической переработки угля и нефти, при этом инертные углеродные материалы смешивают с отходами резины в присутствии растворителя или при повышенной температуре.

5. Способ по пп.1-3, о т л и ч аю шийся тем, что в исходную

Без обработки

Шаровая мельница (60 мин) 60 1100 30

Просеивание (фракция 0,045 мм) 60 1100 30

Обработка НС1

l0 мин при рН

1,5

91562 е смесь добавляют реактивные углерод-. ные материалы в количестве до 5мас.7 выбранные иэ группы стеарат натрия, меласса, сахароза, 5

6. Способ по пп. -5, о т л и ч а ю шийся тем., что после добавления в смесь инертных или реактивных углеродных материалов смесь высушивают. !

7. Способ по пп. 1-6, о т л и— ч а ю щ и fl с я тем, что нагрев в инертной атмосфере осуществляют 3015 120 мин, а обработку в окислительных условиях 30 †1 мин.

Время нагрева

1, мин

Температура спекания T, С

Время спекания

30 t мин

Температура окисления T С о

Время окисления мин

35 По pHcTQ cTb P > Е

Сопротивление раздавливанию р, МПа, Поверхность, 40 м /г

149)562

Таблица 3 о

То 0 ° мин р, МПа Поверхность м /r

Р, Х

А мин

1 мин

Обработка при концентрации

Са$0, X

0 3

Без обработки

5

60 1150 45 800 90 5) 2 1 35 1

60 1)50 45 800 90 58 >1 43,9

60 1150 45 800 90 60 )1 52,1

Таблица 4

Обработка р, МПа

Поверхность м /г

Вез обработки

Добавление 20 мас. 3 углеродистой золы (содержание углерода 50X)

Добавление 10 мас. X смеси битума и резины

Добавление 25 мас.Ж шлама из обработки стонных вод (содержание углерода ЗОХ) 60,3

Таблица 5

Р о 4 Тзэ (Тою Т 1 С мин мин

Р,X р,МПа мин

По верхность, м7г

Обработка

30,3

48,1

25,7

4l,l

6l,5

Без обработки

Добавление стеарата натрия, мас.Xl

6

Лс бавление мелассы, мас.Х:

6

7,5 о о бУ у С Соy е мин мин мин

60 1150 120 800 120 57 1,5

90 1000 90 800 60 54 2,0 67,3

120 1050 60 800 ЬО 57 1,5

60 1100 30 800 15 42 ) 1

60 1100 30 800 )5 56 )1

60 1100 30 800 15 50,3 7)

60 1100 30 800 15 56,) >1

60 1100 30 800 15 58,9 )1

1491562

Т а б л и ц а 6 о

1, Т5, мин, Р, 7.

Поверхность м /r р,МПа

06работка при

507. углерода о мин

9 мин

Битум Сахаро эа

Стеарат натрия

Составитель Т.Чиликина

Редактор Н.Бобкова Техред Л.Олийнык Корректор О.Чигинева

Заказ 3788/II Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина 101

6

4 5

6 5

8 5

60 1100

60 1100

60 1 100

60 1100

60 1100

60 1 100

30 800

30 800

30 800

30 800

30 800

30 800

120 58 1

120 61 > I

120 . 63,7 . >1

120 54 >1

120 57 >1

120 6I >l

56.1

85,5

108,7

45,2

69,3

95,1