Способ получения гранулированного активного угля


 


Владельцы патента RU 2534248:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический универистет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева)" (RU)

Изобретение относится к области получения гранулированных активных углей. Способ получения гранулированного активного угля включает измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой, гранулирование композиции, охлаждение гранул, карбонизацию и парогазовую активацию. В качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят тристриметилсилоксифенилсилан. Изобретение позволяет получить гранулированный активный уголь с высокой адсорбционной способностью, рекомендованный для извлечения из сточных и оборотных вод флотационных фабрик остатков флотационных агентов, таких как бутиловый ксантогенат калия. 3 пр.

 

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к способам получения гранулированных активных углей, и может быть использовано для получения активных углей (АУ), применяемых для очистки газов и жидкостей от вредных примесей. Особенно актуальна проблема очистки от остатков флотационных реагентов оборотных вод обогатительных фабрик, что, с одной стороны, увеличивает эффективность выделения концентрата руды, а с другой стороны, решает проблемы экологического плана.

Известен способ получения гранулированного активного угля, включающий смешение измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулирование полученной композиции, охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул сначала со скоростью нагревания 10-25°C/мин в течение 12-24 минут, а затем со скоростью нагревания 2-5°C/мин до температуры 450-650°C и их активацию при температуре 850-950°C до развития суммарного объема пор 0,6-0,9 см3/г (см. а.с. СССР №1836288, кл. C01B 31/08, опубл. 03.09.91 г.).

Недостатком известного способа является низкая механическая прочность гранул и низкий выход готового продукта.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является выбранный за прототип способ получения гранулированного активного угля (ГАУ), включающий измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой неонола в количестве 0,8-3,5% масс., гранулирование композиции, охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул со скоростью нагревания 10-25°C/мин в течение 12-24 мин, а затем со скоростью нагревания 2-5°C/мин до достижения температуры 450-650°C, после чего ведут активацию смесью водяного пара и углекислого газа при температуре 850-950°C; полученный АУ охлаждают, высевают фракцию 1,5-3,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта (см. Пат. РФ №2162056, кл.C01B 31/08, опубл. 20.01.2001 г.).

Недостатком прототипа является низкая адсорбционная способность получаемого ГАУ при очистке воды от флотационных реагентов, таких как бутиловый ксантогенат калия (измеренная нами динамическим способом адсорбционная способность по БКК при извлечении его из воды не превышала 35 мг/г).

Задачей изобретения является получение ГАУ с высокой адсорбционной способностью по флотационному реагенту - бутиловому ксантогенату калия (БКК).

Легирующие добавки широко применяются в технологии пластмасс, существенно улучшая те или иные их эксплуатационные характеристики. Так, в частности, известно, что полиметилфенилсилоксаны широко применяются в качестве связующего при приготовлении пластических масс, позволяя создавать нужную структуру материала.

Поставленная задача достигается предложенным способом, включающим измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой, гранулирование композиции, охлаждение гранул, их карбонизацию при 450-650°C и парогазовую активацию при 850-950°C, где дополнительно содержится в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию тристриметилсилоксифенилсилан (ТМСФС) в количестве 2,3-4,0% масс.

Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят тристриметилсилоксифенилсилан (ТМСФС) в количестве 2,3-4,0% масс.

Из научно-технической литературы авторам не известен способ получения ГАУ, в котором в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят ТМСФС в количестве 2,3-4,0% масс.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что ТМСФС, являясь кремнийорганическим гетероцепным полимером со следующей формулой: C6H5-Si=[-O-Si=(CH3)3]3, улучшая реологию паст, уплотняет структуру «сырых» гранул при их охлаждении до комнатной температуры. В результате на стадии карбонизации формируется большое количество кристаллитов, и лишь незначительная часть углерода остается в аморфной форме. Это при проведении активации в тех же стандартных условиях позволяет развить в активном угле большую долю микропор в суммарном объеме пор и, следовательно, повысить адсорбционные свойства ГАУ по высокомолекулярным органическим примесям в оборотных и сточных водах.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут каменный уголь марки СС (ГОСТ P 51588-2000) и измельчают его в шаровой мельнице до размера частиц (тонина помола) менее 100 мкм. Полученную угольную пыль дозируют в смеситель-гранулятор и включают перемешивающие лопасти. Затем туда же дозируют одновременно смоляное связующее - каменноугольную смолу (КУС) (ТУ 14-7-100-89) марки A и легирующую добавку ТМСФС (ТУ 6-02-1233-82).

При этом выдерживают следующее соотношение компонентов:

каменноугольная пыль 66,0-69,7%
каменноугольная смола 28,0-30,0%
легирующая добавки ТМСФС 2,3-4,0%

Перемешивание продолжают 12-15 мин при температуре 40-60°C. Полученную композицию гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,8 мм. Сформованные гранулы охлаждают до комнатной температуры (15-25°C), измельчают до частиц с соотношением длины к диаметру гранул, равным 3-6, и подают на карбонизацию, которую проводят в барабанной вращающейся электропечи. При карбонизации сначала скорость нагревания поддерживают равной 10-25°C/мин в течение 12-24 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 2-5°C/мин до достижения температуры 450-650°C. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 850-950°C до суммарного объема пор 0,8-1,2 см3/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,0-2,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта.

Для оценки адсорбционной способности выбран бутиловый ксантогенат калия (БКК), т.к. он имеет нейтральный заряд и поэтому плохо сорбируется из воды при малых концентрациях.

Адсорбционную способность полученных ГАУ определяли динамическим методом путем пропускания раствора БКК в концентрации 20 мг/дм3 через слой АУ длиной 50 см при диаметре динамической трубки 15 см. Проскок БКК фиксировали хроматографически, после чего рассчитывали адсорбционную способность ГАУ по формуле

A = C и с х × V A ,

где A - адсорбционная способность ГАУ в динамических условиях, мг/г;

Cисх - исходная концентрация БКК, равная 20 мг/дм3;

V - объем пропущенного раствора, дм3;

A - количество АУ в динамической трубке, г.

Адсорбционная способность в динамических условиях для ГАУ, полученного по предлагаемому способу, составила от 150 до 200 мг/г по БКК при извлечении его из воды.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

Берут 2,4 кг каменного угля марки CC и измельчают его в шаровой мельнице до размера частиц <100 мкм. Полученную угольную пыль дозируют в смеситель-гранулятор и включают перемешивающие лопасти. Затем дозируют одновременно 0,96 кг каменноугольной смолы и 0,079 кг (79 г) ТМСФС. Состав композиции: каменного угля - 69,7%, каменноугольной смолы - 28,0%, ТМСФС - 2,3%.

Перемешивание ведут 15 мин при температуре 40°C. Полученную композицию гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,8 мм. Сформованные гранулы охлаждают до комнатной температуры (15-25°C), измельчают до частиц с соотношением длины к диаметру гранул, равным 3-5, и подают на карбонизацию, которую проводят в барабанной вращающейся электропечи. При карбонизации сначала скорость нагревания поддерживают равной 25°C/мин в течение 12 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 5°C/мин до достижения температуры 450°C. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 850°C до суммарного объема пор 1,2 см3/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,0-2,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта.

Полученный ГАУ имел адсорбционную способность по БКК при извлечений его из воды 150 мг/г.

Пример 2

В последовательности, охарактеризованной в примере 1, в сырьевую композицию вводят каменного угля 2,4 кг, каменноугольной смолы 1,09 кг и 0,145 кг (145 г) ТМСФС, при этом состав композиции следующий: каменного угля - 66,0%, каменноугольной смолы - 30,0% и ТМСФС - 4,0%.

Перемешивание сырья проводят в течение 12 мин при температуре 60°C. Полученную композицию гранулируют, гранулы охлаждают и измельчают, как в примере 1. При их карбонизации в барабанной вращающейся электропечи сначала скорость нагревания поддерживают равной 10°C/мин в течение 24 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 2°C/мин до достижения температуры 650°C. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 950°C до суммарного объема пор 0,8 см3/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,0-2,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта.

Полученный ГАУ имел адсорбционную способность по БКК при извлечении его из воды 180 мг/г.

Пример 3

В последовательности, охарактеризованной в примере 1, в сырьевую композицию вводят каменного угля 2,4 кг, каменноугольной смолы 1,02 кг и 0,098 кг (98 г) ТМСФС, при этом состав композиции следующий: каменного угля - 68,2%, каменноугольной смолы - 29,0% и ТМСФС - 2,8%.

Перемешивание сырья проводят в течение 14 мин при температуре 50°C. Полученную композицию гранулируют, гранулы охлаждают и измельчают, как в примере 1. При их карбонизации в барабанной вращающейся электропечи сначала скорость нагревания поддерживают равной 15°C/мин в течение 18 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 3°C/мин до достижения температуры 525°C. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 900°C до суммарного объема пор 1,0 см3/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,0-2,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта.

Полученный ГАУ имел адсорбционную способность по БКК при извлечении его из воды 200 мг/г.

Выполненные нами исследования показали, что ГАУ, полученный по известному способу (Пат. РФ №2162056), имеет адсорбционную способность по БКК при извлечении его из воды, измеренную динамическим способом, в пределах 30-35 мг/г.

Экспериментальные исследования показали, что если количество вводимой добавки ТМСФС менее 2,3% масс, то не происходит значительного уплотнения композиции на стадии грануляции и охлаждения (вылеживания) и в активном угле доля микропор мала и составляет всего 0,20-0,22 см3/г, в то время как в случае оптимального количества добавки ТМСФС доля микропор высока и составляет для ГАУ на каменноугольной основе 0,28-0,32 см3/г, что и приводит к повышению его адсорбционной способности. Если же количество вводимой добавки ТМСФС возрастает более 4,0%, то начинает падать механическая прочность гранул за счет уменьшения связи уголь-смола до 60-64%, а при оптимальном количестве добавки ТМСФС она высока и находится в пределах 87-90%.

Таким образом, из изложенного выше следует, что каждый из признаков в изложенной их совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики решения заявленной задачи изобретения.

Способ получения гранулированного активного угля, включающий измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой, гранулирование композиции, охлаждение гранул, их карбонизацию при 450-650°C и парогазовую активацию при 850-950°C, отличающийся тем, что в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят тристриметилсилоксифенилсилан (ТМСФС) в количестве 2,3-4,0% масс.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области адсорбционной техники. Способ получения углеродного катионообменника включает обработку активированного угля смесью аммиака и гидразина, взятых в соотношении 1:(2-2,5).
Изобретение относится к способу получения древесноугольного сорбента, которое может быть использовано для получения активных углей и углеродных сорбентов, используемых в сельском хозяйстве (животноводстве, птицеводстве, очистке почв, а также в качестве кормовой добавки).
Изобретение относится к модифицированию промышленного активного угля. Процесс модифицирования включает промывание дистиллированной водой, прогрев при температуре 200°C в атмосфере воздуха в течение 2 часов и обработку раствором соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3.

Изобретение направлено на получение функционализированных углеродных нанотрубок, обладающих хорошей совместимостью с полимерными матрицами. Углеродные нанотрубки подвергают обработке в парах перекиси водорода при температуре от 80°С до 160°С в течение 1-100 ч.
Изобретение относится к способам получения активных углей из сельскохозяйственных растительных отходов. Предложен способ получения активного угля, включающий измельчение соломы рапса на куски 1-10 см, карбонизацию соломы в инертной атмосфере при температуре 450-500°C со скоростью подъема температуры 1-20°C/мин и выдержкой при конечной температуре в течение 30-60 минут.

Изобретение относится к пористому углеродному композиционному материалу. Пористый углеродный композиционный материал образуется из (А) пористого углеродного материала, получаемого из материала растительного происхождения, имеющего содержание кремния (Si), составляющее 5 мас.% или выше, в качестве исходного материала, причем указанный пористый углеродный материал имеет содержание кремния, составляющее 1 мас.% или меньше, и (В) функционального материала, закрепленного на пористом углеродном материале, и имеет удельную площадь поверхности 10 м2/г или больше, которую определяют по адсорбции азота методом BET, и объем пор 0,1 см3/г или больше, который определяют методом BJH и методом МР.
Изобретение относится к области адсорбционной техники, в частности к способам получения активных углей на основе каменноугольного сырья. Предложен способ получения активного угля на основе антрацита.

Изобретение относится к области получения углеродных сорбентов на основе растительного сырья. Способ получения углеродного адсорбента включает карбонизацию измельченной древесины березы при 300-800°C в инертной среде.
Изобретение относится к магнитоуправляемому сорбенту для удаления эндо- и экзотоксинов из организма человека, приготовленному из наночастиц магнетита Fe3O4. Поверхность магнетита модифицирована соединением, образующим прочную связь с частицей-носителем за счет поверхностно-активных групп, придающих свойства селективности и выполненных в виде оболочки из нормальных углеводородных цепей C12H25, присоединенных к ядру посредством сульфидной связи Fe-S, причем в качестве упомянутого соединения, обеспечивающего связывание железа с углеродной цепочкой, выбран додецилмеркаптан.

Изобретение относится к обработке питьевой воды с использованием сорбционной очистки. Способ дообработки питьевой воды включает механическую фильтрацию воды через древесную активированную угольную сорбционную загрузку и введение в исходную фильтруемую воду гипохлорита натрия.

Изобретение относится к способам получения пористых углеродных материалов. Процесс получения гранулированного пористого углеродного материала состоит из двух стадий. На первой стадии сажу смешивают с нефтяным пеком и растворителем, далее полученную смесь гранулируют, гранулы стабилизируют в газовой среде при температуре не более 250°С, подвергают карбонизации при 600-1200°С и охлаждают. Продукт, полученный на первой стадии, обладает узким распределением пор. На второй стадии продукт, полученный на первой стадии, измельчают до размера частиц менее 1 мм, смешивают с нефтяным пеком и растворителем, смесь гранулируют. Полученные гранулы подвергают стабилизации и карбонизации при тех же условиях, как на первой стадии. Техническим результатом является обеспечение возможности получения пористого углеродного материала, характеризующегося бимодальным распределением пор и низким содержанием золы. 1 ил., 1 табл., 5 пр.
Изобретение относится к области получения порошковых активных углей. Предложен способ производства, включающий измельчение сырья, сушку, введение химического активирующего агента, активацию, отмывку и сушку готового продукта. В качестве сырья используют древесину или технический лигнин или торф. В качестве химического активирующего агента используют гидроксид калия или натрия. Сушку проводят при температуре 280-600°C. Активацию осуществляют в атмосфере парогазов при подъёме температуры до 550-800°C. Отмывку проводят в три стадии при температуре 70-90°C. На первой стадии отмывают водой, затем соляной кислотой и на последней стадии водой. Предложенное изобретение позволяет повысить адсорбционную способность активного угля по йоду до 150-240%, по метиленовому голубому до 350-600 мг/г. 3 пр.

Изобретение касается устойчивого к самовоспламенению термически активированного угля на целлюлозной основе и процесса его производства, а также применения такого угля для очистки дымовых газов от вредных веществ. Термическую стабильность термически активированного угля на целлюлозной основе повышают путем воздействия на него галогеном и/или галогенсодержащим веществом, содержащим бром, хлор, фтор, йод, бромид аммония, другие содержащие азот соли галогенов или бромид кальция. Причем этот термически активированный уголь содержит приблизительно от 5 до 20 вес.% галогена по отношению к полному весу термически активированного угля, подвергшегося воздействию галогена и/или галогенсодержащего вещества. Такой обработанный уголь на целлюлозной основе пригоден для использования в процессах снижения содержания вредных веществ в дымовых газах, в частности в дымовых газах, температура которых находится в диапазоне приблизительно от 100°С до 420°С. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
Изобретение относится к синтезу углеродных материалов, используемых для выделения водорода. Углеродное молекулярное сито получают из антрацита или каменного угля. Сырьё подвергают окислению кислородом воздуха. Окисление проводят при нагревании сырья от 100 до 450°C в нисходящем потоке воздуха, который подают со скоростью 0,5-15 м/сек. Изобретение обеспечивает получение селективного адсорбента для выделения водорода при снижении энергозатрат. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение может быть использовано при получении адсорбентов в средствах для курения и фильтрах для улавливания табачного дыма. Гранулы микропористого активированного угля растительного происхождения погружают в раствор соли щелочноземельного или щелочного металла, встряхивают, фильтруют и отфильтрованный уголь сушат. Микропористый уголь, обработанный солью, может быть активирован паром, например, в аргоне в течение 1-10 ч. Полученный уголь имеет объем микропор по меньшей мере 0,4 см3/г и объем мезопор по меньшей мере 0,3 см3/г. Изобретение обеспечивает улучшенную способность угля фильтровать табачный дым. 4 н. и 14 з. п. ф-лы, 4 ил., 4 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области экологии в энергетике. Способ очистки дымовых газов пылеугольных котлов тепловых электростанций от ртути, включающий введение активированного угля в качестве сорбента, отличающийся тем, что сорбент получают из щелочного древесного угля путем его обработки водяным паром при температуре не менее 800°C с последующим дроблением и отсевом на сите с размером ячейки не более 100 мкм, при этом способ осуществляют в температурном интервале 110 - 120ºC с вводом сорбента в дымовые газы непосредственно перед золоулавливающими устройствами. Технический результат - увеличение степени очистки дымовых газов от ртути.

Изобретение относится к способу переработки отработанного поликарбоната с получением сорбента. Проводят пиролиз поликарбоната в среде каменноугольного пека при соотношении поликарбонат: каменноугольный пек, равном (1,5-4,0):10,0 в интервале температур 350-380°C. Твердый остаток пиролиза подвергают химической активации путём его термообработки в смеси гидроксидом щелочного металла. Изобретение обеспечивает повышенный выход продукта с высокими сорбционными характеристиками. 1 табл., 4 пр.

Изобретение относится к аппаратам для получения активных углей, в частности, для парогазовой активации и регенерации. Аппарат для проведения активации и регенерации содержит вращающийся барабан с топкой, камеру смешения и выгрузки, парогенератор и пароперегреватель. Загрузочное устройство выполнено по типу труба в трубе, пароперегреватель и парогенератор размещены последовательно в дымовом борове. Пароперегреватель соединен системой трубопроводов с парогенератором и загрузочным устройством. Изобретение позволяет повысить эффективность и экономичность при получении активных углей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области производства активных углей. Способ переработки ископаемого каменного угля марки ССОМ включает дробление, выделение фракции угля с размером 1-6 мм, термообработку при 250-350°C, карбонизацию при 550-650°C, активацию в среде водяного пара при 900-950°C. После рассева или размола продукта активации получают дробленый активный уголь или порошкообразный активный уголь. К дробленым частицам ископаемого каменного угля с размером менее 1 мм и более 6 мм добавляют отсевы, полученные на стадии дробления, смесь подвергают помолу до размера частиц менее 0,1 мм, смешивают со связующим, производят формование гранул. Гранулы подвергают термообработке карбонизации и активации в среде водяного пара с получением гранулированного активного угля. Изобретение обеспечивает комплексную переработку ископаемого каменного угля с получением качественных активных углей различного назначения. 3 пр., 1 табл.

Изобретение относится к области получения пористых углеродных материалов. Способ включает совместное измельчение углеродсодержащего материала со щелочью или карбонатом щелочного металла и карбонизацию смеси. В качестве углеродсодержащего материала используют продукт с выходом летучих веществ от 14 до 25%, полученный путем замедленного полукоксования тяжелых нефтяных остатков. Перед карбонизацией смесь можно подвергнуть прессованию. Техническим результатом является получение углеродного сорбента в монолитной форме и расширение функциональных возможностей сорбента. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх