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用褐煤生产的煤质活性炭孔结构如何?

作者:宁夏永瑞达炭素有限公司 日期:2020年8月22日

褐煤对活性炭孔结构的影响
煤质活性炭

  我国将干燥无灰基挥发分>37%、透光率≤50%且恒湿无灰基高位发热量≤24MJ/kg的煤划分为褐煤,镜质组平均较大反射率<0.5%,是变质程度较低的煤。褐煤价格低廉,反应活性高,活化时间短,设备生产能力大,无需破黏等特殊处理,生产工艺过程简单,在煤质活性炭的生产中具有一定优势。澳大利亚和欧洲采用褐煤半焦压块活化工艺制活性炭,该工艺首先将褐煤炭化,再将半焦粉碎至0.1mm以下,加人沥青黏结剂成型压块,破碎压块后加入活化炉活化,经筛分或磨细可制得粒状或粉状活性炭。以S51产品为例,其利用褐煤制得的产品比表面积为500~550m2/g,中大孔的体积分数为50%以上。

  我国的优质低灰褐煤储量非常少,主要的褐煤煤田集中于内蒙古的满洲里、海拉尔、霍林郭勒、赤峰一带,以及云南的曲靖、先锋一带。云南的褐煤灰分较低(4%左右),内蒙古地区的褐煤较低灰分为8%左右,但由于变质程度低、粉化率过高、加工性能较差,2类褐煤均不能单独制成活性炭,目前国内尚无一家活性炭制造企业专业生产褐煤质活性炭产品。

褐煤活性炭

  分别利用具有代表性的云南弥勒褐煤和内蒙古蒙东褐煤为原料在实验室中进行了制备试验,2个试验中炭化、活化条件虽有所不同,但较终活性炭样品的比表面积均在500m2/g左右,平均孔径4nm左右,中孔结构发达,适用于液相吸附领域。另外,在试验中对炭化料进行脱灰处理,有利于增加较终样品微孔比例,提高碘值。

  对某活性炭厂由不同煤种制得产品的孔径分布进行统计,见表2。虽然存在烟煤的分类不够具体以及取样局域性等缺陷,但是在一定程度上反映了煤种对活性炭孔结构分布的影响。

  褐煤活性炭具有敞开孔隙结构,微孔容积、比表面积、碘值较低,焦糖等大分子吸附量高,脱色能力强,在苯酚吸附等某些液相应用领域效果较好,近年来在大分子废气和废水处理中的应用受到广泛关注。

原料煤种 微孔率 中孔率 大孔率
无烟煤 51 7 11
烟煤 43 17 26
褐煤 22 58 32

表2  不同煤种的煤质活性炭产品孔隙结构分布

  通过前面的文章“不同的无烟煤原料对活性炭孔结构的影响”和“各种烟煤原料制成的活性炭孔结构有什么不同?”以及本篇文章的介绍,我们可以总结出以下内容:

  原料煤的变质程度越高,活性炭孔结构中的微孔越发达,如无烟煤质活性炭的孔结构几乎全以微孔为主,而随着变质程度的降低,活性炭孔结构中的中孔比例逐渐增加,这种趋势在烟煤各小类之间表现得尤为明显。活性炭的各种应用性能均以吸附为主,不同的应用领域对活性炭孔结构分布有不同的要求。因此,根据不同的应用场合,选择恰当的原料煤种,才能取得较好的使用效果。随着活性炭生产工艺的发展,配煤技术已成为主流技术,即根据对产品孔结构的不同要求,选择几种变质程度不同的原料煤,按一定比例进行混合后生产,以得到不同孔结构分布的活性炭产品。煤的变质程度对活性炭孔结构的影响规律是配煤技术的基础,可为实际生产中活性炭孔结构的调控提供理论参考,以实现根据吸附质的大小针对性地选用合适的吸附剂,对于活性炭的生产和应用技术有重要意义。