Каменные угли

При активировании каменного угля следует учитывать сорт­ность углей [6]. Битуминозные угли с высоким содержанием смолы и летучих компонентов, спекаются при нагревании или вспучиваются, поэтому они требуют предварительной обработ­ки. Антрацит, содержащий значительно меньше летучих, можно сразу активировать в соответствующих условиях. Для этого антрацит вначале измельчают, тонкодисперсный порошок бри­кетируют со связующим, вновь измельчают и после рассева по фракциям подвергают карбонизации и активированию. Вместо брикетирования и измельчения пастообразную массу из порош­ка и связующего можно сразу формовать, например, в цилин­дрические гранулы диаметром 1—4 мм, затем карбонизовать и активировать. Прямое активирование зерненого антрацита трудно осуществимо и в обычных вращающихся печах требует длительного времени. Активирование измельченного антрацита водяным паром осуществляется в промышленном масштабе в реакторах движущегося слоя с газовыми горелками. Порош­кообразный активированный продукт выгружается из верхней, а зерненый — из нижней части реактора.

При использовании спекающихся или вспучивающихся уг­лей обычно процесс ведется по следующей схеме: 1) влажное измельчение исходных углей, 2) брикетирование измельченного продукта, 3) дробление брикетов, 4) рассев по фракциям,

5) окисление для предотвращения вспучивания или спекания,

6) карбонизация, 7) активирование.

Важной стадией является окисление, которое протекает бурно, с выделением теплоты и представляет собой трудно ре­гулируемый процесс вследствие необходимости поддерживать узкий интервал температур. Для технического ведения этого процесса применяются вращающиеся печи или реакторы с ки­пящим слоем. Отвод теплоты и регулирование температуры обеспечивают с помощью реакционного газа или орошения во­дой. Температура поддерживается в пределах 150—370 °С в зависимости от вида процесса и сорта угля. Содержание кис­лорода также может изменяться в широких пределах (1—50%). Карбонизация протекает при температуре около 600°С, акти­вирование водяным паром — при 900—1000 °С [7].

Другой процесс активирования [8] для углей класса «би­туминозный С» с высоким содержанием летучих и влаги осу­ществляется на зерненом сырье, которое вначале подвергается сушке и предварительному окислению при 150—215 °С [9].

При этом в слой угля подается кислород (1—3 %); контакт с кислородом в стационарных условиях поддерживается в те­чение примерно 19 ч, а в кипящем слое — 30 мин. Затем уголь активируется окисляющими газами (водяным паром, диоксидом углерода, воздухом) или химическими активирующими агента­ми, например, хлоридом цинка и фосфорной кислотой. Для предварительного окисления, облегчающего последующее акти­вирование зерен угля, можно использовать воздух, обогащен­ный кислородом.

Низкосортные каменные угли (жирные угли) с относитель­но высоким содержанием летучих, которые плохо коксуются и дают зерна с низкой прочностью, можно также использовать для получения активных углей, если их раздробить и промыть разбавленной минеральной кислотой (соляной, серной или фос­форной). Затем после сушки зерна измельчаются, порошки гранулируются со связующими, карбонизуются и активируются [10, 11]. Считается, что обработка кислотой производит в угле такие изменения, которые препятствуют выделению большого количества летучих при карбонизации и таким образом способ­ствуют образованию прочных гранул активного угля.

Можно активировать газом продукты различных стадий производства формованного кокса [7]. Активные угли с широ­ким распределением пор можно получить, смешивая каменные угли с другими горючими материалами или продуктами их карбонизации.

Каменные угли с высоким содержанием золы можно очис­тить флотацией, влажным окислением и другими видами хими­ческой обработки; например, силикатную золу можно удалить обработкой водным раствором гидроксида или карбоната натрия.

Теоретическое исследование [3] влияния кислорода на по­ведение спекающихся каменных углей показало, что степень изменения в определенных условиях зависит от размера час­тиц угля. Между снижением спекаемости и степенью окисления углей существует прямая связь. Наиболее благоприятная тем­пература реакции составляет около 200°С. С повышением температуры влияние кислорода ослабляется. Это согласуется с теоретическим представлением о том, что снижение спекае­мости вызвано образованием сшивающих кислородных связей, тогда как образование моноксида и диоксида углерода можно объяснить деполимеризующим эффектом с разрывом С—С-свя- зей.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв