CN109806839B - 一种活性焦制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种活性焦制备方法，包括配料、磨粉、捏合、造粒、炭化、活化、后氧化几个步骤，本发明中对活化后的活化料又增加了后氧化步骤，后氧化步骤为向后氧化室内通入含氧混合气体，使得氧与高温的活化料中的炭表面反应形成一层致密氧化膜，不仅增加炭组织结构的强度，而且增加了活性焦中的氧含量，从而提高其在钢液中脱硫脱硝的能力。
Description
技术领域
本发明涉及活性焦制备技术领域，尤其涉及一种活性焦制备方法。
背景技术
活性焦是孔隙结构合理、比表面积适中、耐压强度极高的专用吸附剂，实际应用过程中可反复再生。目前活性焦种类不多，按粒径不同可以分为5mm、9mm等，从外形上还可分为柱状焦、球形焦、胶囊型焦等数种。
活性焦的生产工艺主要包括炭化和活化两个步骤，其中炭化的实质是有机物的热解过程，包括热分解反应和热缩聚反应，在高温条件下，有机化合物中所含的氢、氧等元素的组成被分解。碳原子不断环化，芳构化，结果使氢、氧、氮等原子不断减少，炭不断富集，最后经过石墨化过程成为富炭或纯炭物质；活化的目的是利用蒸汽或化学物质来清除炭化过程中积聚在孔隙结构中的焦油物质及裂解产物并与炭发生反应，以提高孔洞体积(或表面积)及高吸附容量的成品炭。活化的方法主要是使用物理活化法，也叫做气体活化，此过程是用活化气体与炭发生氧化还原反应，侵蚀碳化物的表面，同时除去焦油类物质及未碳化物，使碳化料的微细孔隙结构发达的过程。
目前，采用斯列普炉活化后的活性焦产品由于其空隙度较粗、吸附能力差、着火点低的缺点，在用于钢液熔炼过程中脱硫脱硝效果不好。
发明内容
有必要提出一种脱硫脱硝效果较好的活性焦制备方法。
一种活性焦制备方法，包括以下步骤：
配料：将无烟煤、焦煤、专用添加剂按照质量比为50-60％：30-40％：5-15％称量，并混合均匀，形成混合料；
磨粉：将所述混合料研磨，形成混合粉；
捏合：将所述混合粉、煤焦油、沥青、水按照60-80％：15-25％：3-6％：3-8％的质量比加入至混捏锅内混合，形成湿混料，所述煤焦油、沥青、水的加入顺序为煤焦油、沥青、水依次加入；
造粒：将所述湿混料加入至成型机内挤压，形成湿润炭粒；
炭化：将所述湿润炭粒加入至炭化炉内炭化；
活化：将炭化后的物料置于活化炉内活化，形成活化料；
后氧化：将活化炉出料的活化料直接置于后氧化室内后氧化，所述后氧化室为设置于活化炉出料口下方的封闭腔体，在后氧化室内通入含氧混合气体，活化料在后氧化室内的停留时间与活化炉的出料间隔时间相同，以形成连续出料、接序后氧化。
本发明中对活化后的活化料又增加了后氧化步骤，后氧化步骤为向后氧化室内通入含氧混合气体，使得氧与高温的活化料中的炭表面反应形成一层致密氧化膜，不仅增加炭组织结构的强度，而且增加了活性焦中的氧含量，从而提高其在钢液中脱硫脱硝的能力。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对做进一步的说明。
本发明实施例提供了一种活性焦制备方法，包括以下步骤：
配料：将无烟煤、焦煤、专用添加剂按照质量比为50-60％：30-40％：5-15％称量，并混合均匀，形成混合料；优选的，无烟煤、焦煤、专用添加剂按照质量比为60％：40％：5％，或无烟煤、焦煤、专用添加剂按照质量比为50％：30％：10％，或落入上述范围的任何值的组合。
磨粉：将所述混合料研磨，形成混合粉；
捏合：将所述混合粉、煤焦油、沥青、水按照60-80％：15-25％：3-6％：3-8％的质量比加入至混捏锅内混合，形成湿混料，所述煤焦油、沥青、水的加入顺序为煤焦油、沥青、水依次加入；优选的，所述混合粉、煤焦油、沥青、水的比例为60％：20％：5％:5％的质量比。
造粒：将所述湿混料加入至成型机内挤压，形成湿润炭粒；
炭化：将所述湿润炭粒加入至炭化炉内炭化；炭化温度为650-750℃，炭化时间为40min。
活化：将炭化后的物料置于活化炉内活化，形成活化料；活化温度为900-950℃，炭化时间为240min。
后氧化：将活化炉出料的活化料直接置于后氧化室内后氧化，所述后氧化室为设置于活化炉出料口下方的封闭腔体，在后氧化室内通入含氧混合气体，活化料在后氧化室内的停留时间与活化炉的出料间隔时间相同，以形成连续出料、接序后氧化。
本发明中对活化后的活化料又增加了后氧化步骤，后氧化步骤为向后氧化室内通入含氧混合气体，使得氧与高温的活化料中的炭表面反应形成一层致密氧化膜，不仅增加炭组织结构的强度，而且增加了活性焦中的氧含量。并且，该后氧化步骤与活化步骤连续施行，即，活化炉出料的活化料直接进入通入含氧混合气体的后氧化室，而不是通过转料料仓或其他转料工具将活化料转出，更不是将活化炉出料后的活化料停留或放置一段时间后再进行后氧化。
比较于现有技术中，在活化炉出料口设置出料料斗的方式是不同，现有技术中就是上述的将出料的活化料放置一定时间后自然冷却，不存在后氧化操作。
由于钢液冶炼时加入活性焦的作用至少有两点：脱硫和脱硝。脱硝依靠活性焦表面的含氧成分对钢液中的一氧化氮进行氧化，形成二氧化氮，进而排出钢液。而脱硫是靠活性焦发达的空隙对二氧化硫进行吸附，吸入的二氧化硫与氧反应形成三氧化硫，三氧化硫在与钢液的颗粒物氧化形成硫化物，被固化在活性焦内部，进而从钢液中脱出。
本发明生产的活性焦用于钢铁冶炼过程中的脱硫脱硝，具有如下优良性能：硫和氮脱除效果很高，且挥发分低，<3，着火点高，>500，高于国家标准，浮灰小，耐磨耐压高。如下表1所示。
表1
通常，活性焦的脱硫能力强，则要求活性焦内部空隙发达，而发达的空隙则会造成活性焦强度低，有的厂家为了追求超强的吸附能力和发达的内部空隙，导致其强度和硬度下降，造成粉末率、浮灰率、以及挥发分高，在冶炼钢铁时加入后，形成炭杂质引入钢铁液中，使含碳量增高，不符合工艺要求。
本发明中的活性焦在加入至钢铁冶炼过程时，对熔液中的二氧化硫既能吸进去，又能脱出来，通过抽取我司按照本发明方法生产的活性焦样品及其他两个厂家生产的产品进行以下试验，得到以下指标数据。
表格2
由上表可知，我司生产的标号为1和2的活性焦的脱硫值和脱硝值、及脱硫率和脱硝率均高于其他厂家的指标数据。且耐磨强度和耐压强度也均高于其他厂家的实验数据。
进一步，专用添加剂优选为弱粘结煤。弱粘结煤不同于其他煤，按粘结性可以分为5个或6个档次，即GR.I.为0～5，称不粘结；GR.I.>5～20，称弱粘结煤；GR.I.>20～50，称为中等偏弱粘结煤；GR.I.>50～65，称中等偏强粘结煤；GR.I.>65，称强粘结煤。在强粘结煤中，若y>25mm或b>150％(对于Vdaf>28％，的肥煤，b>220％)的煤，则称为特强粘结煤。
进一步，在所述后氧化室的底部设置后出料阀，在活化炉的底部设置出料阀，所述后出料阀的打开时间早于出料阀打开时间，所述后出料阀的关闭时间早于出料阀关闭时间。
进一步，所述含氧混合气体为空气混合物，所述空气混合物包括压缩空气和氧气，氧气占比为不大于30％。
通入的混合气体中的氧与活化料的炭表面结构发生变化，形成一层致密氧化膜，增加炭组织结构的强度。
进一步，所述含氧混合气体为水蒸气。
水蒸气中的氧与活化料的炭表面结构发生变化，形成一层致密氧化膜，增加炭组织结构的强度。并且由于活化料为红料，温度很高，水蒸气中的水分可以起到边提供氧、边降温的作用。
进一步，所述混合气体的通入方式为从下向上、从四周向内部。此种方式保证了气体全部进入后氧化室内，其移动方向是向后氧化室内部移动，在充满后氧化室内部之后，在向外扩散，从而保证了内部的活化料充分完全被气体浸泡、包围，接触均匀，品质均匀。
进一步，还在后氧化室内设置布气管，所述布气管包括盘管和供气管，供气管的一端与盘管连通，另一端与外部供气系统连接，盘管设置于后氧化室的下部，在盘管的侧壁上开设气孔，所述气孔的开设方向为向下方或斜下方。以使气体向下吹出，预先将底部的活化料覆盖，然后随着随着自重向上扩散，充满其他物料。
进一步，所述后氧化室为锥形料仓，所述布气管还包括分支管，所述分支管沿着锥形料仓的侧壁方向设置，还在分支管的侧壁上开设气孔，所述气孔的开设方向为向内侧斜下方。
本方案中，将后氧化设置在活化炉底部的出料口的下方，使得活化炉出料后的活化料直接进入后氧化室，无需单独的设备来转运活化料，刚出料的活化料温度约为400-500度，而在活化料转运过程中，不仅降低了活化料的温度，而且活化料不规则的与外界接触，吸收杂质，导致位于外部或表面的活化料的品质与位置中间或底部的不相同，不均匀，本方案中采用封闭腔体，从后氧化室的下部及四周通入混合气体，进入的混合气体从下向上扩散，与活化料充分均匀接触，使得活化料品质均匀一致。
进一步，还在后氧化之后设置再氧化步骤，所述再氧化步骤为：还在后氧化室的下方设置料箱，以使后氧化后的物料进入料箱，所述料箱为封闭箱体，具有容纳腔体，所述料箱的容纳腔体与外部空气连通，以使物料在料箱内室温再氧化。
由于从活化炉出料后的物料温度约为400℃，温度较高，为红料，在通入压缩空气时，只能配以少量的氧气，避免氧化剧烈甚至着火，造成氧化后生成的氧化物过多，而导致强度下降，所以控制后氧化的时间较短，约为30-40min，为了进一步补充氧化，所以设置了再氧化，再氧化时，物料温度适宜，也非红料，反应速度温和，且与室温空气接触，实现自然状态下的边冷却边氧化，避免生成的氧化层较厚而导致强度降低，且为了弥补后氧化步骤中剧烈反应和短时间氧化，再氧化的时间为4h。
进一步，所述含氧混合气体的流量为：0.1-0.5吨/水蒸气，250立方/小时的空气混合物。
进一步，所述捏合步骤中加入添加剂，以增加孔隙度。
本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种活性焦制备方法，其特征在于包括以下步骤：
配料：将无烟煤、焦煤、专用添加剂按照质量比为50-60%：30-40%：5-15%称量，并混合均匀，形成混合料；
磨粉：将所述混合料研磨，形成混合粉；
捏合：将所述混合粉、煤焦油、沥青、水按照60-80%：15-25%：3-6%：3-8%的质量比加入至混捏锅内混合，形成湿混料，所述煤焦油、沥青、水的加入顺序为煤焦油、沥青、水依次加入；
造粒：将所述湿混料加入至成型机内挤压，形成湿润炭粒；
炭化：将所述湿润炭粒加入至炭化炉内炭化；
活化：将炭化后的物料置于活化炉内活化，形成活化料；
后氧化：将活化炉出料的活化料直接置于后氧化室内后氧化，所述后氧化室为设置于活化炉出料口下方的封闭腔体，在后氧化室内通入含氧混合气体，活化料在后氧化室内的停留时间与活化炉的出料间隔时间相同，以形成连续出料、接序后氧化，所述含氧混合气体为水蒸气，还在后氧化之后设置再氧化步骤，所述再氧化步骤为：还在后氧化室的下方设置料箱，以使后氧化后的物料进入料箱，所述料箱为封闭箱体，具有容纳腔体，所述料箱的容纳腔体与外部空气连通，以使物料在料箱内室温再氧化，所述混合气体的通入方式为从下向上、从四周向内部，还在后氧化室内设置布气管，所述布气管包括盘管和供气管，供气管的一端与盘管连通，另一端与外部供气系统连接，盘管设置于后氧化室的下部，在盘管的侧壁上开设气孔，所述气孔的开设方向为向下方或斜下方。
2.如权利要求1所述的活性焦制备方法，其特征在于：在所述后氧化室的底部设置后出料阀，在活化炉的底部设置出料阀，所述后出料阀的打开时间早于出料阀打开时间，所述后出料阀的关闭时间早于出料阀关闭时间。
3.如权利要求1所述的活性焦制备方法，其特征在于：所述含氧混合气体为空气混合物，所述空气混合物包括压缩空气和氧气，氧气占比为不大于30%。
4.如权利要求1所述的活性焦制备方法，其特征在于：所述后氧化室为锥形料仓，所述布气管还包括分支管，所述分支管沿着锥形料仓的侧壁方向设置，还在分支管的侧壁上开设气孔，所述气孔的开设方向为向内侧斜下方。
5.如权利要求4所述的活性焦制备方法，其特征在于：所述含氧混合气体的流量为：0.1-0.5吨/水蒸气，250立方/小时的空气混合物。
6.如权利要求1所述的活性焦制备方法，其特征在于：所述捏合步骤中加入添加剂，以增加孔隙度。
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