Спосіб отримання активованого вугілля з довгополуменевого кускового кам’яного вугілля

Спосіб отримання активованого вугілля з довгополуменевого кускового кам'яного вугілля, де реалізуються технологічні процеси підготовки кусків вугілля 50-13 мм, засипання їх в сталеву реторту, установлення в камерну піч, карбонізація, дроблення до зерен розміром 5-2 мм, засипання в сталеву реторту, активація в камерній печі, який відрізняється тим, що в процесі підготовки вугілля до карбонізації відбираються куски розміром "рівні і більші" 25 мм, швидкість розігріву вугілля при карбонізації 6-12 °/хв , в процесі активації карбонізату в реторту подають активуючий агент (наприклад, водяну пару) в горизонтальну площину під сітку засипки карбонізату поздовж довших сторін реторти через рівні проміжки та всередину засипки в декількох місцях через рівні проміжки по вертикалі, при цьому об'ємне співвідношення подачі агенту таке в горизонтальну площину подається 60-70 % об'єму пари, а в вертикальну площину - ВІДПОВІДНО 40-30 % Винахід відноситься до технології отримання активованого вугілля покрашеної якості з довгополуменевого кам'яного вугілля для очистки стічних вод в промисловості, до очистки питної води в харчовій промисловості та комунальних службах Відомий спосіб отримання активованого вугілля з довгополуменевого роздрібненого кам'яного вугілля, який включає підготовку вугілля, тобто його подрібнення, розсів, термоокислення, карбонізацію та активацію в пересипаючих шарах зерен з розміром 6-2 мм (наприклад, в барабанні печі) /1/ Цей спосіб дає інтенсивне пилоутворення в результаті тертя зерен в пересипаючих шарах, що веде до зниження виходу товарного продукту та потребує додаткового пилоуловлюючого устаткування та його обслуговування, до того ж - при карбонізації - довгополуменеве кам'яне вугілля комкується 121 Відомий також спосіб отримання активованого вугілля з довгополуменевого кам'яного вугілля крупністю 2-0,6 мм, карбонізацію якого ведуть в печі киплячого шару при температурі 95СН-1000 °С В умовах швидкісного нагріву відбувається спучення вугільних часток, котрі приймають форму ніздрюватих сферичних гранул Після активації отримують крупно ніздрювате неміцне активоване вугілля, яке плаває в воді і тому непридатне для м очистки Також відомий, вибраний як прототип, спосіб отримання активованого вугілля з довгополуменевого кам'яного вугілля /3/, де реалізуються технологічні процеси підготовки вугілля до карбонізації відбір класу більше 13 мм, але менше 50 мм, засип в сталеву реторту, установка сталевої реторти в камерну піч розігріту до 1100 °С для карбонізації вугілля, карбонізація вугілля, при якому температурі в центрі засипу -600 °С, на периферії - до 850 °С, подрібнення карбонізату, відбір фракції 6- 2 мм, засип в металеву реторту й установка в розігріту до 1100 °С камерну піч, активація При цьому активуючий агент - водяну пару - подавали через штуцер під сітку реторти знизу для проходження через весь засип вугілля Температура бокової стінки реторти була -1000 °С, в центрі засипу вона дорівнювала 800 °С При реалізації цього способу отримували неоднорідний по якості карбонізат, оскільки із-за високої температури в печі —1100 °С, вугілля в пристінних зонах реторти довгий час знаходилося при температурі 850 °С (температура карбонізації), а центральна зона засипу короткочасно розігрівалась до температури 600 °С Як результат, в при ю ю 45225 стінних зонах реторти карбонізат втратив 38 % подачі активуючого агенту 60-70 % - в горизонтамаси, а в центральній частині - тільки 22 %, тоді як льну площину, а 40-30 % - всередину вертикальної середньозважені втрати становили - 33 % Тобто, площини, забезпечує значно рівномірніший розпопри карбонізації вугілля крупністю 50-13 мм запобіділ активуючого агенту по об'єму засипу реторти, гається утворення суцільного спіклого моноліту, ВІДПОВІДНО площа реагуючих компонентів збільшущо трапляється при крупнисті кусків менше 13 мм, ється, а це підвищує якість активованого вугілля але в об'ємі реторти в пристінних зонах з'являютьпри зменшенні подачі активуючого агенту ся МІЦНІ конгломерати з дрібних спучених оплавЗгідно З винаходом, розмір кускового довгополених кусків, які значно знижують якість активовалуменевого кам'яного вугілля, що йде на отриманного вугілля, бо вони мають значно гірші ня карбонізату, повинен бути рівне-білшіе"25 мм адсорбційні та механічні властивості До того ж Активуючий агент (наприклад, водяна пара) при активації,, коли водяна пара подається в реподається в реторту під сітку засипу карбонізату в торту знизу зі штуцера під сітку, на якій лежить горизонтальну площину поздовж довших сторін засип карбонізату, не забезпечується рівномірне реторти через рівні проміжки та всередину реторрозподілення пари по об'єму реторти, значна и ти в декількох місцях через рівні проміжки в об'ємчастина "проскакує" поздовж стінок реторти, не ному співвідношенні 6О70 % в горизонтальну реагуючи з вуглецем Нижня ж частина засипу каплощину, 40-30 % в вертикальну площину рбонізату в реторті при активації постійно контакПриклад реалізації та використання винаходу тує з водяною парою і має кращу якість отримуваДовгополуменеве вугілля шахти "Трудівська ного активованого вугілля Для усунення цього Донвуплля" у вигляді кусків розміром більше 25 мм недоліку треба більше подавати водяної пари з показниками якості В основу винаходу поставлена задача підвиА = 7,4%- зольність, щення якості активованого вугілля шляхом отримання більш якісного карбонізату з кускового довV = 40,2 % - вихід летючих речовин, гополуменевого вугілля та організацію більш S . = 1,74 % - загальна сірчаність, рівномірної подачі активуючого агенту (водяної пари) по об'єму реторти У= 4-5 мм -товщина пластичного шару в КІЛЬКОСТІ 3 кг завантажували в реторту, яку Поставлена задача підвищення якості карбоніставили в піч розігріту до температури 250° С і зату з довгополуменевого кам'яного вугілля виріпродовжували піднімати температуру зовнішньої шується використанням для карбонізації в сталеповерхні реторти зі швидкістю 6-12 °С/хв Через 1 вій реторті кускового вугілля з розміром кусків годину температура поверхні реторти була 720°С, "рівне-більше" 25 мм та з регулюванням швидкості піч перевели на режим термостатування Через розігріву вугілля при карбонізації в 6-12 7хв до 100 хв заміряли температуру всередині вертикадосягнення кінцевої температури карбонізату в льної засипки, вона дорівнювала 680 °С, а ще че700 °С з послідуючою витримкою цієї температури рез 25 хв - 695 °С, тоді як в пристінній зоні ретор25-30 хвилин для вирівнювання температури по ти вона дорівнювала 720 °С Тобто середня об'єму засипу реторти, задача ж підвищення якості швидкість розігріву вугілля рівнялась 12,0 і 6,8 активованого вугілля вирішується тим, що на акти°С/хв ВІДПОВІДНО у стінки та в центрі засопу реторвацію потрапляє більш якісний карбонізат вугілля, ти а активуючий агент (водяну пару) подають в горизонтальну площину стальної реторти під засип Після охолодження реторти з пристінної та карбонізату поздовж довших сторін реторти через центральної зон відібрали по 3 проби карбонізату рівні проміжки по довжині реторти та всередину - в з нижнього, середнього та верхнього шарів і видекількох місцях по вертикалі через рівні проміжки, значали вихід летючих речовин Отримані значенпри цьому об'ємне співвідношення подачі активуня виходу летючих речовин відрізнялись на 3-5%, ючого агенту таке в горизонтальну площину податобто якість карбонізату була достатньо рівномірється 60-70 % по об'єму активуючого агенту, в вена, конгломерату не було ні всередині засипу, ні в ртикальну площину ВІДПОВІДНО - 40-30 % пристінній зоні Отриманий карбонізат подробили і відібрали Використання довгополуменевого кам'яного фракцію крупнисті 5-2 мм для активації вугілля з розміром кусків "рівне-більше" мм (кусків Засипали відібраний карбонізат вагою 1,4 кг в розміром більше 100 мм не поставляється з техреторту 1 (зображену на фіг), в якій є колектор 2, нологічних умов його добування) для карбонізації що забезпечує подачу активуючого агенту - водязменшує втрату маси вугілля при карбонізації в ної пари - в горизонтальну площину 3 під засип пристінній зоні реторти та зникають умови утвокарбонізату поздовж довших сторін реторти та рення монолітного спіклого конгломерату в ревсередину в декількох місцях по вертикалі 4 Плозультаті того, що кускове вугілля з розміром кусків ща отворів, через які подавалася водяна пара в "рівне-більше"25 мм довше розігрівається і менше горизонтальній та вертикальній площинах, віднознаходиться при температурі 850 °С, бо швидкість силась як 1,5 1,0, що забезпечило розподіл пари, розігріву карбонізату контролюється і не перевияка подається рівномірно по об'єму реторти щує 6-12 7хв З 7,1 кг пари, що були використані на активаОрганізація подачі активуючого агенту (наприцію карбонізату, 4,4 кг (62 %) подали в горизонтаклад, водяної пари) як в горизонтальну площину льну площину реторти під сітку, на якій лежав карреторти під засип карбонізату поздовж довших бонізат, а 2,7 кг пари (38 %) через три сторін через рівні проміжки, так і всередину в декіперфорованих трубки, що стоять вертикально в за лькох місцях по вертикалі через рівні проміжки в сига реторти засипу карбонізату при об'ємному співвідношенні Після активації карбонізату з реторти відібрали по 3 проби аісгивованого вугілля (у бічних стін, з торців та зсередини) з трьох шарів по висоті Якість проб характеризували показниками d 3 зольность (A , %), насипна ЩІЛЬНІСТЬ (У, г/дм ), абсорбційна активність по бензолу в статичних умовах(Сб %) Результати аналізів активованого вугілля, 45225 6 отриманого способом прийнятим за прототип, відображені в таблиці 1 в порівнянні з результатами аналізів проб активованого вугілля, отриманого із кусків крупні сію 50-13 мм того ж довгополуменевого кам'яного вугілля шахти "Труодвська", прийнятим за прототип і описаним в /3/Зіставлення показників якості активованого вугілля, отриманого відомим та заявляємим способами Таблиця 1 Місце відбору проби Шар засипу Положення в шарі Відомий спосіб d A % Спосіб, що заявляється Y,% Сб% А°, % У, % Сб,% біля торцевої стінки 18,7 394 15,2 19,3 379 20,2 Верхній біля бокової стінки всередині 16,3 15,8 388 402 16,6 12,4 19,6 20,1 381 384 19,4 21,3 Середній біля торцевої стінки 24,2 18,7 17,9 20,7 383 24,2 біля бокової стінки 22,6 384 17,6 21,6 386 25,7 всередині 20,1 398 14,2 20,8 374 24,4 біля торцевої стінки 28,3 368 20,4 23,2 361 27,9 біля бокової стінки 29,8 372 25,2 24,1 358 28,1 всередині 26,4 379 23,7 21,8 360 26,4 Середньовиважене значення, N 21,6 386 17,3 20,9 372 23,8 Середньоквадратичне відхилення, 5 4,68 19 4,09 1,56 10,8 3,07 Розмах коливань значень, R, % 21,7 4,92 23,64 7,46 2,9 12,89 Нижній Примітка 1 Середньовиважене значення показників N с в визначено після усереднення та скорочення завантаження і характеризує якість вугілля в цілому 2 Величина 5 визначена згідно формули З Величина R визначена згідно формули 1005 „, R N, Аналіз результатів, що приведені в таблиці 1, дозволяє зробити такий висновок спосіб, що заявляється, порівняно з відомим, дозволяє покращити якість активованого вугілля по всім показникам (зниження зольності від 21,6 до 20,9 %), зниження насипної ЩІЛЬНОСТІ ВІД 386 г/дм3 до 372 г/дм3, що свідчить про збільшення загальної пористості, підвищення адсорбційної активності по бензолу від 17,3 до 23,8 %, підвищити однорідність показників якості активованого вугілля в різних шарах засипу реторти (середньоквадратичне відхилення та розмах коливань показників якості знижуються) Це свідчить, що ціль винаходу, що заявляється, використаними прийомами досягається Отримане відомим та способом, що заявляється, активоване вугілля використали для очистки стічної води автотранспортного підприємства від нафтопродуктів (табл 2) та для очистки питної води Дані по очистці стічної води активованим вугіллям приведені в табл 2 45225 Таблиця 2 Ефективність очистки стічної води активованим вугіллям Місце відбору проби води ХІМІЧНО потрібний кисень для окислення розчинних у воді органічних речовин, мг/дм3 До фільтрування через АВ Після фільтрування через Ефективність очистки, % АВ-1 АВ-2 134,9 15,8 84,3 99,3 174 Після ОЧИСНИХ споруджень АВ-1 2366 До очисних споруджень АВ-2 22,6 7,2 87 95,9 Примітка АВ-1 та АВ-2 - ВІДПОВІДНО активоване вугілля отримане відомим способом та заявляємим Як видно з даних, приведених в таблиці 2, ефективність очистки стічної води від нафтопродуктів на автотранспортному підприємстві активованим вугіллям АВ-2, отриманим заявляємим способом вище, ніж активованим вугіллям АВ-1, отриманим відомим способом згідно прототипу Фільтрування питної води через активоване вугілля АВ-2 підвищує-якість води по органолептичним показникам (окисніть, кольорність, мутність),забезпечує повне усунення вмісту в ній хлору, алюмінію, знижує вміст Інших шкідливих компонентів, при цьому ефективність до очистки води з допомогою АВ-2 значно вища по всім показникам якості води, ніж АВ-1 Дані по до очистці питної води активованим вугіллям АВ-1/АВ-2 приведені в таблиці З Таблиця З Ефективність доочистки питної води активованим вугіллям Показники якості води Окисніть Кольорність Мутність Вміст залишків хлору Вміст залишків алюмінію Вміст заліза Вміст нітратів Вміст сульфатів Вміст МІДІ Одиниця виміру Значення ДО доочистки АВ1/АВ2 Ефективність доочистки, %АВ1/АВ2 МгО/дм" 5,1 4,4/3,2 14,7/38,0 Град, 5,0 10/0 80,0/100 Мг/дм" 0,66 0,54/0,39 18,2/40,9 0,53 0,22 58,5/100 0,025 0,012/0 52/100 0,201 0,172/0,154 14,4/23,4 1,98 1,63/1,14 17,7/42,7 213,4 202,3/189,2 5,2/11,3 0,018 0,015/0,012 16,7/33,3 Джерела інформації 1 Дроздник ИД, Улановский МЛ, Гордиенко АИ и др Получение и испытание опытной партии активированного угля, Кокс и химия, 1996, №11 0 3336 2 Махорин КЕ, Глухоманюк AM Получение углеродных адсорбентов в кипящем слое, Наукова думка, 1983 С 57 Значення після доочистки 3 Кафтан Ю С, Дроздник И Д Коноз АД и Гордиенко А И Разработка технологии производства углеродных сорбентов из донецких длиннопламенных углей», Кокс и химия, 1996, № 5 с 3-8 4 Махорин К Е «Технология активирования каменного угля», Химия и технология воды, 1998, т 20, №5, с 499-508 45225 10 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90