Спосіб одержання гранульованого вуглецевого сорбенту

Винахід відноситься до хімічної технології, конкретно до способів одержання гранульованих адсорбентів, і може бути застосований у виробництві адсорбентів у хімічній, металургічній, вугільній та інших галузях промисловості. Відомий спосіб одержання сферичних вуглецевих сорбентів без застосування сполучних [1] шляхом гранулювання опікаючого кам'яного вугілля у присутності води з наступною карбонізацією І активацією одержаних гранул. Для здійснення цього способу початкове вугілля, наприклад, суміш газового вугілля технологічної групи і коксового вугілля марки у відношенні 1 : 1 здрібнюють на кульовому млині, гранулюють з одночасним змочуванням водою, вогкі гранули змішують з порошком активованого вугілля і піддають карбонізації та активації. Одержані гранули мають міцність 75%, сумарний об'єм пори 0,34см 3/г. Проте приведений спосіб має недоліки, які полягають у додатковому застосуванні цінного сорбенту - активованого вугілля у кількості 10 15ваг.%, у потребі змочування початкового вугілля водою в кількості 21,6%, крім того сорбент має недостатню міцність та сумарний об'єм пори. Відомий спосіб одержання гранульованого вуглецевого адсорбенту на основі матеріалу, який містить вуглець - тонкодисперений порошок карбіду титану [2], який змішують з сполучним полівініловим спиртом і формують у вигляді циліндричних гранул, які підлягають термообробці спочатку у вакуумі, а потім у стр умені хлору. Одержані вуглецеві гранули мають достатньо високу механічну міцність, проте недоліком цього способу є застосування зв'язуючого, яке дорого коштує, великі енергетичні і матеріальні витрати на термообробку у вакуумі та у стр умені хлору. Відомі способи [3, 4] одержання гранульованого активного вугілля [5], які припускають використання у якості зв'язуючого смоли, що є недоліком цих способів. Найбільш близьким по технічній сутності і досягненні результату е спосіб одержання гранульованого активного вугілля [6], де із викопного вугілля одержують вугільний пил, що подається на перший гранулятор з форсунками, які розпилюють воду, а потім одержані гранули розміром 2 - 3мм надходять на другий гранулятор для додаткової накатки шару бурого вугілля з розпилюючими форсунками 12,5 - 26% - ним водяним розчином сульфітно-спиртової бражки, після другої стадії одержують сферичні гранули розміром 3 - 5мм. Гранули висушують струменем повітря при 60°C протягом 1год, корбонізують у обертовій печі зі швидкістю підняття температури 10°C у хвилину до 800°C і активують паро-газовою сумішшю при 750°C протягом 30хв. Недоліком цього способу є те, що він потребує двоступінчатої обробки сировини на двох грануляторах; використання додаткових реагентів - води і сульфітно-спиртової бражки, використання підвищених температур, що веде до великих енерговитрат, В основу винаходу поставлена задача створення способу одержання гранульованого вуглецевого сорбенту, в якому спрощується технологічна схема, забезпечується зниження матеріальних та енергетичних витрат і утілізуються промислові відходи і за рахунок цього можуть використовуватися у виробництві адсорбентів і в інши х галузях промисловості для очищення стічної води. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання гранульованого вуглецевого сорбенту, який містить здріблення вугілля, його грануляцію, згідно винаходу в композицію для грануляції входить пастоподібне залишкове буре вугілля, використане як змочувач та сполучник, зміст якого в композиції повинен складати 60 - 80% для забезпечення вологості композиції 46 - 60%. Приклад здійснення винаходу. Змішують 35,0г бурого вугілля (БВ) Дніпровського басейну Олександріївського родовища, здрібненого до розміру частки 0 - 90мкм з 500г пастоподібного залишкового бурого вугілля сирець, який має вологість 72%. У цій суміші з урахуванням повітряно-сухого стану БВ и ЗБВ міститься 20% БВ і 80% ЗБВ. Одержану суміш, яка має вологість 59%, перемішують при кімнатній температурі протягом 5 хвилин, потім гранулюють, продавлюють крізь сито з діаметром отвору 1мм. На виході з отвору (фільєр) струмок формуємої суміші зазнає короткочасної дії протягом 2 - 3хв теплового повітряного потоку, який має температуру 60 ± 5°C для підсушки і щоб уникнути склеєння (агрегіровання) гранул. Одержані гранули піддають сушці при протягом 1 години. Вихід гранул складає 175,0г. Одержані вуглецеві циліндричні гранули мають міцність 88,5%, зольність 9,5%, сумарний об'єм пори 0,40см 3/г при виході цільового продукту 32,7%. Інші приклади аналогічні приведеному за винятком відображених у таблиці параметрів. У таблиці приведені порівняльні дані по міцності, сумарній пористості і виходу цільового продукту, який вміщує вуглецеві гранули в залежності від відношення ЗБВ и БВ та вологості композиції для формування гранул. Із даних, приведених у таблиці, видно, що найбільш оптимальна кількість у композиції для гранулювання 20% - 40% БВ і 80% - 60% ЗБВ. Властивості вуглецевих гранул визначені у [6]. Введення в композицію більш 80% залишкового бурого вугілля недоцільно з технологічної точки зору, так як система має вологість вище 59,0% і при проведенні екструзії під тиском спостерігається злипання циліндричних струминок (агрегірування). Якщо додати до композиції менш 60% залишкового бурого вугілля, вологість системи знизиться нижче 47,0%, що приведе до необхідності введення в систему додаткового звологувача що, звичайно, ускладнить процес і приведе до додаткових витрат на реагенти та обладнення. Найбільш оптимальна кількість додаваемого залишкового бурого вугілля 80% - 60% від ваги повітряно-сухого залишкового бурого вугілля, при цьому досягається досить висока міцність одержаних циліндричних гранул, що складає відповідно 88,5%, 86,6% і 85,2%, сумарний об'єм пори складає відповідно 0,40см 3/г, 0,42см 3/г та 0,44см 3/г. Вихід повітряно-сухих гранул при цьому складає 35,3%, 38,4% і 41,2%. Запропонований спосіб дозволяє ліквідувати недоліки прототипу і має такі переваги. Основна перевага запропонованого способу використання в якості звологувача та сполучного пастоподібного відходу виробництва із бурого вугілля Олександріївського родовища органомінерального добрива гумата амонія залишкового бурого вугілля, який в той же час є активною складовою композиції для гранулювання сорбенту (містить вуглецю біля 80,8%, зольність 4,94%, вологість - 72,0%). Процес одержання гранульованого вуглецевого сорбенту по запропонованому винаходу не потребує використання додаткових хімічних реагентів: не потрібні звологувач та сполучне, так як їх роль успішно виконує пастоподібне залишкове буре вугілля. Запропонований спосіб дозволяє знизити вартість цільового продукту на 25 - 30% за рахунок невикористаних додаткових реагентів та упрощения технологічної схеми. Одержаний гранульований адсорбент може бути використаний у різних областях промисловості при очищенні стічної води.