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活性炭的制備和活性炭回轉(zhuǎn)活化爐及所用耐火磚的介紹活性炭是應(yīng)用較早、用途較廣的一種優(yōu)良吸附劑,它是由各種含碳物質(zhì)如煤、樹脂、木屑、果殼、果核、竹片、椰殼片、棕櫚殼等炭化后,再用水蒸氣或化學(xué)藥品進行活化處理而制成。
活性炭的制備方法主要可以分為:碳化法、活化法、碳沉積法、熱收縮等方法。碳化法是將碳質(zhì)原料置于惰性氣氛中,以適當(dāng)?shù)臒峤鈼l件得到碳化產(chǎn)品的方法。其基本原理是基于加熱過程中各基團、橋鍵、自由基和芳環(huán)等復(fù)雜的分解聚合反應(yīng),表現(xiàn)為碳化產(chǎn)物的孔隙發(fā)展、孔徑的擴大和收縮。在碳化過程中,碳質(zhì)原料中的熱不穩(wěn)定組分以揮發(fā)分形式脫出,從而在半焦上留下孔隙。碳化法適用于高揮發(fā)分原料,是所有其他方法的基礎(chǔ)。影響碳化過程的主要因素是升溫速率、碳化溫度與恒溫時間。采用的升溫速率一般在5~15°C/min,碳化溫度多在500~1100°C,恒溫時間為0.5~2h。 活化法是將碳質(zhì)原料置于活性介質(zhì)中加熱平緩處理,以發(fā)展其孔徑的方法。其原理是基于碳質(zhì)原料部分碳的燒失,使封閉的孔得以打開,從而使其孔隙結(jié)構(gòu)得到發(fā)展,孔徑大小達到所需要的范圍。常用的活化劑有空氣、CO2、水蒸氣、H3PO4、KOH、NaOH等。工業(yè)實踐中多采用簡便易得的水蒸氣進行活化;罨ㄟm用于氣孔率較小且揮發(fā)分較低,或氣孔率較高但孔徑較小的碳質(zhì)原料。 碳沉積是指在高溫下通過烴類或高分子化合物的裂解,在多孔材料的孔道內(nèi)積碳,以達到堵孔、調(diào)孔的作用。其工藝復(fù)雜、操作條件嚴(yán)格、實際生產(chǎn)成本較高。碳沉積常分為氣相(CVD)與液相沉積(LVD)。對于氣相沉積過程,氣體在反應(yīng)爐中的濃度較均一,能有效地控制孔徑,但不足之外是需外加沉積氣源發(fā)生裝置,還需調(diào)節(jié)流量,不利于操作;液相沉積對工藝要求較低,操作較容易。 熱收縮法,即熱縮聚法,是指碳質(zhì)材料料經(jīng)碳化、活化后,在1000~1200°C的高溫條件進一步熱處理的過程,從而達到縮小孔徑的目的。 活化制取活性炭的一個關(guān)鍵設(shè)備是回轉(zhuǎn)爐;剞D(zhuǎn)爐為臥式,筒體為鋼板制成,內(nèi)襯耐火磚。在筒體中部外面裝有大齒輪,借以推動筒體轉(zhuǎn)動。兩端各有一對托輪,支承筒體重量。爐頭和爐尾均有密封裝置。安裝的傾斜度為2—5度。
活性炭回轉(zhuǎn)活化爐按供熱方式可分為內(nèi)熱式和外熱式兩種。 內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)活化爐的爐腔多數(shù)由耐火磚和保溫材料構(gòu)筑而成,其活化所需的熱量由進入爐腔里的空氣與爐腔內(nèi)高溫炭化料活化反應(yīng)生成的活化尾氣接觸發(fā)生氧化反應(yīng)提供,其缺陷是:1、爐腔內(nèi)的部分炭化料不可避免地與進入爐腔內(nèi)的空氣發(fā)生氧化反應(yīng),從而減少了活性炭的得炭率;2、爐腔內(nèi)由于局部劇烈燃燒而使?fàn)t溫過高,不但造成炭化料活化不均勻,影響活性炭的質(zhì)量,而且造成炭化料和雜質(zhì)結(jié)渣而堵塞活化道,影響回轉(zhuǎn)活化爐正常運行;3、在高溫狀態(tài)下,容易造成爐腔內(nèi)耐火磚松動脫落,嚴(yán)重時需停機維修,影響生產(chǎn),從而降低了活性炭的產(chǎn)量。 目前,多數(shù)外熱式回轉(zhuǎn)活化爐的回轉(zhuǎn)爐筒為圓筒形,其材料為耐高溫的特種鋼。它們利用燃氣燒嘴燃燒活化尾氣產(chǎn)生的火焰直接加熱回轉(zhuǎn)爐筒外圓周壁,從而間接加熱回轉(zhuǎn)爐筒內(nèi)的炭化料,讓該炭化料與高溫水蒸汽發(fā)生活化反應(yīng)而生成活性炭。與內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)活化爐相比,外熱式回轉(zhuǎn)活化爐的炭化料不與空氣接觸,從而減少了炭化料的損耗,提高了活性炭的得炭率,其次是大幅度地降低了維修量,確保回轉(zhuǎn)活化爐的正常運行,進而提高了活性炭的產(chǎn)量。 所以活性炭回轉(zhuǎn)活化爐的內(nèi)襯也極為重要,爐腔內(nèi)由于局部劇烈燃燒而使?fàn)t溫過高,內(nèi)部鑲嵌保溫材料及高溫耐火磚,能更好的穩(wěn)定爐體內(nèi)的溫度,以及延長爐子的使用壽命,節(jié)省生產(chǎn)成本。以下為活性炭回轉(zhuǎn)活化爐用耐火磚的優(yōu)點: 1. 保護回轉(zhuǎn)爐的筒體,使筒體不受高溫?zé)釟饬骱臀锪先墼那治g和磨損。 2. 減少回轉(zhuǎn)爐筒體散熱的缺失,也可以隔熱保溫;剞D(zhuǎn)窯工作是的筒體溫度會比周圍溫度要高,會向四周散熱,損失15%-16%的熱量。 3. 充當(dāng)傳熱介質(zhì),吸收一部分熱量傳給物料進行熱交換。 我公司生產(chǎn)的耐火磚和耐火澆注料種類齊全,主要用于砌筑高爐、熱風(fēng)爐、電爐爐頂、鼓風(fēng)爐、反射爐、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯。同時具備耐高溫,良好的熱震穩(wěn)定性,較強的抗侵蝕性,良好的耐磨性和高強耐壓性等。 |