способ получения порошкообразного активного угля

Формула изобретения

Способ получения порошкообразного активного угля, заключающийся в термическом воздействии на бурый уголь, отличающийся тем, что на бурый уголь класса крупности менее 0,2 мм и влажностью 9-32% воздействуют электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц, мощностью 1500 Вт в течение 17,5÷22,5 мин и нагревают до температуры 256÷340°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к области получения активных углей из углеродсодержащего сырья, в частности, из бурого угля.

В существующих технологиях древесные активные угли получают методом парогазовой активации при температуре 800÷950°С [1].

Известен способ получения активного угля, включающий обработку древесного угля-сырца (основная фракция 2-5 мм) воздухом при 280÷420°С, последующее охлаждение до 40°С и активацию водяным паром при 800÷900°С при расходе водяного пара 3 кг на 1 кг угля-сырца [2].

Недостатками перечисленных технологий получения древесных активных углей являются:

1) высокие температуры нагрева исходного углеродсодержащего сырья и необходимость подачи перегретого пара, что в совокупности приводит к высокой энергоемкости производства активного угля;

2) невысокий выход активного угля.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигнутым результатам (прототипом) является способ получения активного угля марки ДАК, заключающийся в прокаливании углеродсодержащего сырья (древесные отходы) в течение 45÷60 мин парогазовой смесью, состоящей из продуктов сгорания дизельного топлива и перегретого водяного пара при температуре 800÷950°С. В результате получают активный уголь, имеющий адсорбционную активность по йоду не менее 30% [3].

Недостатками этого способа получения активного угля являются:

1) высокая температура нагрева углеродсодержащего сырья, а следовательно, высокие энергозатраты;

2) необходимость подачи перегретого пара;

3) невысокий выход готового продукта (50%).

Сущность заявляемого способа получения порошкообразного активного угля заключается в воздействии на бурый уголь класса крупности менее 0,2 мм влажностью от 9 до 32% электромагнитного микроволнового излучения частотой 2450 МГц, мощностью 1500 Вт в течение 17,5÷22,5 минут с нагревом угля до 256÷340°С без проведения изотермической выдержки и стадии активации (подачи перегретого водяного пара). При этом показатель адсорбционной активности получаемого активного угля по йоду составляет не менее 30%, что соответствует требованиям ГОСТ 6217-74 для активного угля марки ДАК.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа получения порошкообразного активного угля аналогичного марке ДАК, с кратным уменьшением температуры нагрева исходного углеродсодержащего сырья и увеличением выхода активного угля, посредством воздействия электромагнитного микроволнового излучения.

Признаки, используемые для характеристики способа:

- бурый уголь класса крупности менее 0,2 мм;

- влажность бурого угля - 9÷32%;

- электромагнитное микроволновое излучение частотой 2450 МГц, мощностью 1500 Вт;

- время воздействия электромагнитного микроволнового излучения -17,5÷22,5 мин;

- температура нагрева угля - 256÷340°С;

- отсутствие изотермической выдержки при нагреве бурого угля;

- исключение стадии активации (подачи перегретого водяного пара);

- активный уголь с адсорбционной активностью по йоду не менее 30%.

На чертеже изображен график изменения адсорбционной активности бурого угля с разными значениями исходной влажности от температуры его нагрева электромагнитным микроволновым излучением.

Способ осуществлен следующим образом. Источник электромагнитного микроволнового излучения - микроволновая печь. Бурый уголь дробят на щековой дробилке до класса крупности менее 5 мм, далее в планетарной мельнице измельчают до класса крупности менее 0,2 мм. После этого уголь влажностью 9÷32% помещают в стакан из закаленной керамики, который устанавливают в микроволновую печь на тарелку из термостойкого стекла, расположенную на поддоне.

Нагрев бурого угля электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт производят в диапазоне времени от 10 до 22,5 минут. После завершения нагрева уголь извлекают из микроволновой печи и посредством термопары фиксируют его температуру. Далее керамический стакан охлаждают до комнатной температуры и извлекают активный уголь.

Определение показателя адсорбционной активности полученных образцов активных углей по йоду проводят по ГОСТ 6217-74.

Характеристики полученных активных углей по заявляемому способу и способу-прототипу представлены в таблице.

Из таблицы и графика (см. чертеж) наглядно видно, что рациональными условиями получения порошкообразного активного угля, аналогичного марке ДАК, т.е. с адсорбционной активностью по йоду не менее 30%, является воздействие электромагнитного микроволнового излучения частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт на бурый уголь влажностью 9÷32% в течение 17,5÷22,5 мин с нагревом угля в диапазоне температур от 256 до 340°С без проведения изотермической выдержки и стадии активации (подачи перегретого водяного пара).

Примеры реализации способа.

В качестве сырья для реализации способа получения порошкообразного активного угля посредством электромагнитного микроволнового излучения использовался бурый уголь технологической группы 2Б Кангаласского месторождения Ленского бассейна (Республика Саха (Якутия)), с содержанием золы 19,7%, выходом летучих веществ 50,9% и адсорбционной активностью по йоду (уголь класса крупности менее 0,2 мм), равной 18,1%.

Пример 1.

Для получения порошкообразного активного угля бурый уголь влажностью 9% дробят на щековой дробилке и рассеивают на вибросите с диаметром ячейки 5 мм. Уголь класса крупности менее 5 мм загружают в планетарную мельницу и измельчают до класса крупности менее 0,2 мм. После этого уголь помещают в стакан из закаленной керамики, который устанавливают в микроволновую печь на тарелку из термостойкого стекла, расположенную на поддоне.

Нагрев бурого угля электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт производят в течение 17,5 минут до температуры, равной 256°С. Далее, керамический стакан охлаждают до комнатной температуры и извлекают активный уголь. Адсорбционная активность получаемого порошкообразного активного угля по йоду составляет не менее 30%.

Пример 2.

Для получения порошкообразного активного угля бурый уголь влажностью 20% дробят на щековой дробилке и рассеивают на вибросите с диаметром ячейки 5 мм. Уголь класса крупности менее 5 мм загружают в планетарную мельницу и измельчают до класса крупности менее 0,2 мм. После этого уголь помещают в стакан из закаленной керамики, который устанавливают в микроволновую печь на тарелку из термостойкого стекла, расположенную на поддоне.

Нагрев бурого угля электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт производят в течение 20 минут до температуры, равной 288°С. Далее, керамический стакан охлаждают до комнатной температуры и извлекают активный уголь. Адсорбционная активность получаемого порошкообразного активного угля по йоду составляет не менее 30%.

Пример 3.

Для получения порошкообразного активного угля бурый уголь влажностью 32% дробят на щековой дробилке и рассеивают на вибросите с диаметром ячейки 5 мм. Уголь класса крупности менее 5 мм загружают в планетарную мельницу и измельчают до класса крупности менее 0,2 мм. После этого уголь помещают в стакан из закаленной керамики, который устанавливают в микроволновую печь на тарелку из термостойкого стекла, расположенную на поддоне.

Нагрев бурого угля электромагнитным микроволновым излучением частотой 2450 МГц и мощностью 1500 Вт производят в течение 22,5 минут до температуры, равной 340°С. Далее, керамический стакан охлаждают до комнатной температуры и извлекают активный уголь. Адсорбционная активность получаемого порошкообразного активного угля по йоду составляет не менее 30%.

Преимуществами предлагаемого способа получения активного угля, по сравнению с прототипом, являются:

1) увеличение выхода активного угля, аналогичного марке ДАК в 1,1-1,5 раза;

2) снижение в среднем в 2,9 раза температуры нагрева исходного углеродсодержащего сырья;

3) отсутствие изотермической выдержки сырья;

4) исключение использования перегретого водяного пара.

Источники информации

1. Мухин В.М., Тарасов А.В., Клушин В.Н. Активные угли России. / Под общей редакцией проф. д.т.н. А.В.Тарасова. - М.: Металлургия, 2000. - с.56-57.

2. Авторское свидетельство СССР № 1401277, МКИ С01В 31/08. Способ получения активированного угля.

3. Гордон А.В. Технология и оборудование лесохимического производства. - Л.: Лесная промышленность, 1988. - с.80-81.

№	Влажность, %	Время воздействия излучения, мин	Процессы	Температура нагрева, °С	Изотермическая выдержка, мин	Адсорбционная активность по йоду, %	Выход активного угля, %
Прототип
1	н/д	отсутствует	карбонизация + активация	800-950	46-60	не менее 30	50
Предлагаемый способ
1	9	17,5	карбонизация	256	0	30,3	77
20	289	30,6	74,3
22,5	315	34,9	71,4
2	20	20	288	31,5	64,2
22,5	332	33,2	62,6
3	32	22,5	340	30,2	53,6