專利名稱：采用浮選法由粉煤灰制高比表面活性炭的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用粉煤灰制造活性炭，更具體地講，本發(fā)明涉及一種采用浮選法由粉煤灰制活性炭的工藝。
背景技術(shù)：
粉煤灰是我國(guó)當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，現(xiàn)階段我國(guó)年排渣量已達(dá)3000萬(wàn)噸。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰中含有大量未燃燒的碳顆粒，經(jīng)浮選后，可用作制造活性炭的原料。中國(guó)專利200810143173. 3公開(kāi)了一種用粉煤灰制取活性炭的新工藝，原料為電廠鍋爐的排棄物料粉煤灰原灰，經(jīng)箱式?jīng)_灰器處理后，加入到礦漿預(yù)處理器中，同時(shí)分散劑及復(fù)合浮選劑經(jīng)自動(dòng)加藥機(jī)也加入到礦漿預(yù)處理器中，然后再進(jìn)入第一級(jí)浮選柱、第二級(jí)浮選柱內(nèi)，從第二級(jí)浮選柱分離出來(lái)的碳粒子，含碳量達(dá)到85%以上，符合活性炭的含碳量要求，經(jīng)濃縮機(jī)、過(guò)濾機(jī)、烘干機(jī)后，進(jìn)入活性炭專用磨，通入高壓蒸汽，進(jìn)一步磨細(xì)，最后經(jīng)油水分離及烘干，成為活性炭。中國(guó)專利99115444. 4公開(kāi)了一種粉煤灰和浮選尾煤再浮選方法及工藝，將尾煤和煤灰送入脫水篩實(shí)行分選，將+0. 5mm粒度以上的煤和雜物直接篩選出來(lái)，再將-0. 5mm粒度以下的尾煤或煤灰及水用補(bǔ)充水并摻入根據(jù)尾煤和煤灰的特性用χ軸、紅松油和烴類油組合配制的特制浮選藥劑，在浮選機(jī)內(nèi)再浮游選煤，從而將尾煤或煤灰中的可燃物全部浮選出來(lái)。中國(guó)專利200410098980. X公開(kāi)了一種分離粉煤灰中殘?zhí)康母∵x柱工藝，由礦漿準(zhǔn)備、浮選柱分選、產(chǎn)品脫水三部分構(gòu)成。采用雙射流浮選柱，并配合相應(yīng)的給料及脫水設(shè)備，組成浮選柱-廂式壓濾機(jī)浮選工藝，脫除粉煤灰中的未燃盡炭粒。將高炭粉煤灰和水裝入攪拌桶，經(jīng)葉輪攪拌制備成符合浮選濃度要求的礦漿，制備好的礦漿用螺桿泵輸送至浮選柱的入料口，礦漿入料經(jīng)雙射流浮選柱分選得到浮選精礦漿殘?zhí)亢透∵x尾礦漿粉煤灰， 通過(guò)廂式壓濾機(jī)脫水的處理，分別得到最終的殘?zhí)慨a(chǎn)品和粉煤灰產(chǎn)品。中國(guó)專利200810031473. 2公開(kāi)了一種燒失量超標(biāo)粉煤灰脫碳工藝，粉煤灰原灰由散裝罐車運(yùn)至處理廠的儲(chǔ)灰罐，經(jīng)計(jì)量后送入礦漿預(yù)處理器中，自動(dòng)加藥機(jī)將分散劑、復(fù)合浮選劑也加入礦漿預(yù)處理器中，進(jìn)行混合攪拌，礦漿預(yù)處理器處理后的輸出進(jìn)入煤灰專用浮選柱，經(jīng)浮選，炭粒子與尾灰分離，分別收集的炭粒子和尾灰再分別經(jīng)濃縮機(jī)濃縮、過(guò)濾機(jī)過(guò)濾脫水后成為精煤粉和低燒失量粉煤灰。中國(guó)專利200810031474. 7公開(kāi)了一種粉煤灰專用浮選柱，在浮選柱筒體頂部裝有礦漿分配器，筒體內(nèi)設(shè)多層鼓泡板，筒體下部設(shè)多點(diǎn)旋流裝置和多點(diǎn)尾灰溢流孔，礦漿分配器周圍裝置礦漿分配管，筒體周邊裝置循環(huán)管道，循環(huán)管道上端與礦漿分配管連接連通， 下端與旋流裝置連接連通，礦漿分配管接口和進(jìn)出料口分別連接循環(huán)泵兩端，在浮選柱上部還裝有高碳灰均衡溢流板及高碳灰溢流收集口，尾灰溢流孔通過(guò)管道連接安裝有尾灰自動(dòng)調(diào)節(jié)箱。
上述技術(shù)方案的缺點(diǎn)是，通入浮選設(shè)備內(nèi)驅(qū)動(dòng)氣泡及顆粒運(yùn)動(dòng)的氣體為層流或旋流，浮選效果差，浮選率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種利用粉煤灰制造高比表面活性炭的工藝，在浮選過(guò)程中，其以紊流狀態(tài)的氣體驅(qū)動(dòng)浮選設(shè)備內(nèi)的氣泡及顆粒運(yùn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用浮選法由粉煤灰制活性炭的工藝，其包括對(duì)粉煤灰進(jìn)行浮選的過(guò)程以及對(duì)浮選出的顆粒狀含碳物料進(jìn)行活化的過(guò)程；其中，浮選過(guò)程包括如下步驟①向粉煤灰顆粒中加入浮選劑，形成混合物料；②在浮選設(shè)備中使步驟①中所得的混合物料從上部下落；③在浮選設(shè)備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟②中落下的混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中呈紊流狀態(tài)；④收集步驟③中向上通過(guò)浮選設(shè)備之浮選板的顆粒物。步驟①中使用浮選劑、捕收劑，其中，采用的浮選劑為松醇油或碳八芳烴，捕收劑為輕質(zhì)柴油或柴油。③中的氣體具體為1-2個(gè)大氣壓(表壓)。該浮選過(guò)程的工作原理是粉煤灰的主要成分為碳顆粒及灰分。加入浮選劑和/ 或捕收劑和/或其它助劑后，粉煤灰中的顆粒與氣泡接觸、碰撞，可浮性好的碳顆粒選擇性地粘附于氣泡，并被攜帶上升，實(shí)現(xiàn)浮選。而可浮性差的灰分則向下沉。由于向上吹送氣泡及顆粒的氣體呈紊流狀態(tài)，因而浮選的效果更好，浮選率更高?；罨^(guò)程包括如下步驟a將氫氧化鉀、碳粉按照6-2 1的重量比混合均勻，并放入活化爐中；b向活化爐內(nèi)通入氮?dú)?，排出其中的空氣，同時(shí)采用分段升溫-保溫的方法，升溫至 700°C -1000°C，優(yōu)選升溫至 700°C -900°C ；c將活化爐所產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入盛有水的密閉容器中，進(jìn)行水封回收，而且該密閉容器進(jìn)一步設(shè)置有水封回收后的氣體出口；d將活化爐降溫，所得產(chǎn)物洗滌、干燥，得到高比表面積的活性炭。氫氧化鉀為活化劑，其與碳粉在高溫下的反應(yīng)為K0H+C — K2C03+K20+H2KOH,K2CO3^K2O對(duì)單個(gè)石墨微晶或微晶群形成刻蝕而生成不同孔徑的孔隙，活化過(guò)程中反應(yīng)生成的小分子氣體，如C0、C02、H2、H20d2S等，沿著已有孔道流出的過(guò)程中，因高溫膨脹而起到擴(kuò)孔的作用。另外，在活化的過(guò)程中產(chǎn)生的金屬鉀蒸汽將進(jìn)入石墨層間，發(fā)揮造孔、擴(kuò)孔的作用?；罨磻?yīng)過(guò)程中大部分鉀蒸汽均發(fā)生反應(yīng)，因而只剩下少量的未反應(yīng)的鉀蒸汽， 通過(guò)步驟c將活化爐所產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入盛有水的密閉容器中，進(jìn)行水封回收，使K2CO3蒸汽、 K2O蒸汽及少量的鉀蒸汽均被水吸收，利用簡(jiǎn)單的方法及較低的成本實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)后氣體的回收。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，在浮選過(guò)程中，紊流狀態(tài)是通過(guò)使氣體在浮選設(shè)備中形成角度不同的多股向上氣流而形成的。例如，可在浮選設(shè)備內(nèi)設(shè)置散氣裝置，該散氣裝置的表面上設(shè)有多個(gè)氣孔，該多個(gè)氣孔設(shè)置為各自以不同的角度指向斜上方，以使浮選設(shè)備內(nèi)的物料形成紊流。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在浮選過(guò)程中，未向上通過(guò)浮選板的顆粒物則輸送到①中的混合物料所在的容器，以使未向上通過(guò)浮選板的顆粒物再次進(jìn)入浮選設(shè)備進(jìn)行浮選，進(jìn)而提高原料的利用率。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在浮選過(guò)程中，浮選設(shè)備中使用超聲分離裝置或超聲破散裝置，通過(guò)發(fā)射超聲波提高碳顆粒和灰分的剝離，形成粒度達(dá)一萬(wàn)目的超細(xì)的碳顆粒。具體而言，該超聲分離裝置或超聲破散裝置包括超聲波發(fā)射器及配套的輔助裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在浮選過(guò)程中，浮選設(shè)備中設(shè)置反射面，使得自上方落下的混合物料及向下穿過(guò)浮選板的顆粒發(fā)生向上的反射。該反射面可為，例如平面、球面、尖端向上的錐斗等各種形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在浮選過(guò)程中，在混合物料通入向下的氣體，以使混合物料順利下落并控制下落的速度，該氣體具體為1-2個(gè)大氣壓(表壓)。上述過(guò)程為第一級(jí)浮選。另外，為了得到粒度更小、精度更高的碳顆粒，可對(duì)浮選出的碳顆粒進(jìn)行第二級(jí)浮選，其具體步驟如下⑤在浮選設(shè)備中使步驟④中所得的顆粒物從上部下落；⑥在浮選設(shè)備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟⑤中落下的顆粒物形成逆流接觸，而且該氣體在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中呈紊流狀態(tài)；⑦收集步驟⑥中向上通過(guò)所述浮選設(shè)備之浮選板的顆粒物。步驟①、②、③、④中所用的浮選設(shè)備為第一浮選設(shè)備，步驟⑤、⑥、⑦中所用的浮選設(shè)備為第二浮選設(shè)備。⑥中的氣體具體為1-2個(gè)大氣壓(表壓)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在浮選過(guò)程中，在步驟④、⑤之間還包括如下步驟 向步驟④中所得的顆粒物加入浮選劑及捕收劑；其中，采用的浮選劑為松醇油或碳八芳烴， 捕收劑為輕質(zhì)柴油或柴油。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在浮選過(guò)程中，浮選設(shè)備中設(shè)置反射面，使得⑤中自上方落下的顆粒及向下穿過(guò)浮選板的顆粒發(fā)生向上的反射。該反射面可為，例如平面、球面、尖端向上的錐斗等各種形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在浮選過(guò)程的步驟⑤中，向顆粒內(nèi)通入向下的氣體， 以使其順利下落并控制下落的速度，該氣體具體為1-2個(gè)大氣壓(表壓)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在活化過(guò)程中，碳粉包括由粉煤灰顆粒浮選得到的顆粒狀含碳物料(其具體可為炭化后的炭粉或未炭化的炭粉)和石油焦，其重量比為 2:8-8: 2，優(yōu)選為 3 7-7 3。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在活化過(guò)程中，對(duì)水封回收后從密閉容器中流出的氣體進(jìn)行過(guò)濾，以脫除其中的固體顆粒，然后排空。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在活化過(guò)程中，分段升溫-保溫是分三段進(jìn)行的；其中，在第一段中升溫至380°C -440°C，然后保溫；在第二段中升溫至480°C _560°C，然后保溫；在第三段中升溫至700°C -900°C，然后保溫。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在活化過(guò)程中，步驟b中通入氮?dú)獾乃俾适侨绱丝刂频?，在升溫?00°c -300°c、優(yōu)選100°C -200°c、更優(yōu)選100°C _160°C時(shí)，活化爐內(nèi)的空氣已基本排出。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在活化過(guò)程中，步驟d中將所述活化爐降溫至 IOO0C -200°c，優(yōu)選 IOO0C -160"C。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在活化過(guò)程中，石油焦破碎至60-100目。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，粉煤灰顆粒浮選得到的顆粒狀含碳物料可先進(jìn)行炭化，然后對(duì)炭化后的炭粉進(jìn)行活化，該炭化過(guò)程包括如下步驟A利用加熱裝置，對(duì)炭化爐之轉(zhuǎn)筒中的炭粉原料進(jìn)行加熱，該炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生可燃的燃?xì)?；B關(guān)閉加熱裝置；C將步驟A所產(chǎn)生的燃?xì)馔ㄈ肴紵b置中進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?；D將所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ朕D(zhuǎn)筒，對(duì)炭粉原料進(jìn)行加熱，產(chǎn)生可燃的燃?xì)?；E將步驟D所產(chǎn)生的燃?xì)馔ㄈ胨鋈紵b置中進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?；F重復(fù)執(zhí)行步驟D及步驟E。本發(fā)明中所稱的“炭粉原料”特指在炭化爐內(nèi)炭化的原料，其為由粉煤灰顆粒浮選制得的顆粒狀含碳物料。本發(fā)明中所稱的“燃?xì)狻碧刂柑糠墼显跓嶙饔孟庐a(chǎn)生的可燃性氣體，其可包括 CO、H2、CH4、烷烴、烯烴、煤焦油等各種揮發(fā)物組分；所稱的“煙氣”為燃?xì)庠谌紵b置中燃燒后所產(chǎn)生的氣體。本發(fā)明的方法即通過(guò)燃燒這些可燃性氣體，提供炭粉原料炭化所需要的熱量。炭化過(guò)程中產(chǎn)生的可燃性氣體通入燃燒裝置中燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胩炕癄t，對(duì)炭化爐內(nèi)的炭粉原料進(jìn)行加熱進(jìn)而炭化。這樣，既節(jié)省了能源，又避免了大量可燃性氣體排入大氣中，減少了環(huán)境污染。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在炭化過(guò)程中，在炭粉原料被加熱的同時(shí)，使轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使炭粉原料發(fā)生翻滾，從而使炭粉原料均勻受熱。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在炭化過(guò)程中，轉(zhuǎn)筒中設(shè)置有帶動(dòng)炭粉原料運(yùn)動(dòng)的裝置，如揚(yáng)板、葉片、突起物等。這樣設(shè)置的目的是在加熱的過(guò)程中，推送炭粉原料在轉(zhuǎn)筒內(nèi)前行，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性生產(chǎn)。為了達(dá)到更好的推送效果，該多個(gè)揚(yáng)板、葉片、突起物在轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁上呈螺旋線狀排布。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在炭化過(guò)程中，炭化爐包括第一轉(zhuǎn)筒和同軸的位于第一轉(zhuǎn)筒之外的第二轉(zhuǎn)筒，高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入第一轉(zhuǎn)筒，然后進(jìn)入第二轉(zhuǎn)筒。燃?xì)馐菑牡诙D(zhuǎn)筒引入到燃燒裝置中。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在炭化過(guò)程中，高溫?zé)煔馐桥c炭粉原料逆流接觸的， 即高溫?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向與炭粉原料的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向是相反的。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在炭化過(guò)程中，高溫?zé)煔馐桥c炭粉原料順流接觸的， 即高溫?zé)煔獾牧鲃?dòng)方向與炭粉原料的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向是相同的。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在炭化過(guò)程中，加熱裝置為位于炭化爐中心軸線處的電加熱管。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在炭化過(guò)程中，第一轉(zhuǎn)筒和第二轉(zhuǎn)筒的側(cè)邊與中軸線的夾角為8° -12°，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)選為10° -11°。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明的浮選過(guò)程中，向上吹送氣泡及顆粒的氣體呈紊流狀態(tài)，因而浮選的效果更好，浮選率更高。利用本發(fā)明的方法可以由粉煤灰出發(fā)，經(jīng)浮選和堿活化后，制備出高比表面、高附加值的超級(jí)活性炭。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明工藝的流程圖；圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是圖2所示實(shí)施例1的浮選系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2所示實(shí)施例1的炭化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖2所示實(shí)施例1的活化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)的實(shí)施例2的浮選系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的由粉煤灰制備活性炭的工藝，包括對(duì)粉煤灰顆粒進(jìn)行浮選的過(guò)程、對(duì)浮選出的炭粉原料進(jìn)行炭化的過(guò)程、對(duì)炭化后的炭粉進(jìn)行活化的過(guò)程。其中，浮選過(guò)程包括如下步驟①向粉煤灰顆粒中加入浮選劑，形成第一混合物料；②在浮選設(shè)備中使步驟①中所得的第一混合物料從上部下落；③在浮選設(shè)備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟②中落下的第一混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中呈紊流狀態(tài)；④收集步驟③中向上通過(guò)浮選設(shè)備之浮選板的顆粒物；⑤向步驟④中所得的顆粒物加入浮選劑，形成第二混合物料；⑥在浮選設(shè)備中使步驟⑤中所得的第二混合物料從上部下落；⑦在浮選設(shè)備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟⑥中落下的第二混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中呈紊流狀態(tài)；⑧收集步驟⑦中向上通過(guò)浮選設(shè)備之浮選板的顆粒物。
炭化過(guò)程包括如下步驟A利用加熱裝置，對(duì)炭化爐之轉(zhuǎn)筒中的炭粉原料進(jìn)行加熱，該炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生可燃的燃?xì)?；B關(guān)閉加熱裝置；C將步驟A所產(chǎn)生的燃?xì)馔ㄈ肴紵b置中進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?；D將所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ朕D(zhuǎn)筒，對(duì)炭粉原料進(jìn)行加熱，產(chǎn)生可燃的燃?xì)?；E將步驟D所產(chǎn)生的燃?xì)馔ㄈ肴紵b置中進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔?；F重復(fù)執(zhí)行步驟D及步驟E?；罨^(guò)程包括如下步驟a將氫氧化鉀、炭化后的炭粉、石油焦按照3 0.4 0.6的重量比混合并攪拌
均勻，放入活化爐中；其中粉煤灰提取的炭化后的炭粉灰分重量小于3%，石油焦破碎至80 目；b向活化爐內(nèi)通入氮?dú)猓懦銎渲械目諝?，其升溫速率為升溫?50°C時(shí)，活化爐內(nèi)的空氣已基本排出；同時(shí)采用分段升溫-保溫的方法，升溫至800°C，其具體分三段進(jìn)行 在第一段中升溫至400°C，然后保溫；在第二段中升溫至500°C，然后保溫；在第三段中升溫至800°C，然后保溫；c將活化爐所產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入盛有水的密閉容器中，進(jìn)行水封回收，而且該密閉容器進(jìn)一步設(shè)置有水封回收后的氣體出口 ；d對(duì)水封回收后從密閉容器中流出的氣體進(jìn)行過(guò)濾，以脫除其中的固體顆粒，然后排空；e將活化爐降溫至140°C，所得產(chǎn)物洗滌、干燥，得到高比表面積的活性炭。實(shí)施例1圖2所示為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)的實(shí)施例1，其利用粉煤灰顆粒浮選得到碳顆粒(炭粉原料)，干燥、造粒后，再對(duì)其進(jìn)行炭化，并對(duì)炭化后的炭粉進(jìn)行活化，其包括浮選系統(tǒng)、炭化系統(tǒng)、活化系統(tǒng)。圖3所示為本實(shí)施例的浮選系統(tǒng)，其包括一個(gè)浮選裝置，該浮選裝置包括儲(chǔ)料裝置11、分配裝置12、豎直設(shè)置的筒體13、錐斗狀反射散氣裝置14、多層浮選板15、供氣裝置 16、物理分離裝置如超聲波分離裝置18、過(guò)濾板19、尾灰箱110、溢流收集段1301、尾灰收集段 1305。豎直設(shè)置的筒體13可分為三部分，從上到下依次為第一浮選段1302、擴(kuò)散錐體段1303、第二浮選段1304。其中，第一浮選段1302較細(xì)，其內(nèi)設(shè)有一層浮選板15。第二浮選段1304較粗，其內(nèi)設(shè)有散氣裝置14和一層浮選板15。擴(kuò)散錐體段1303位于第一浮選段 1302和第二浮選段1304之間，為尖端向上的錐斗狀的過(guò)渡區(qū)域。溢流收集段1301位于第一浮選段1302的外部，且第一浮選段1302的頂端位于溢流收集段1301的頂端和底端之間；另外，溢流收集段1301的底端設(shè)有出料口 1309。尾灰收集段1305為尖端向下的錐斗狀，且其底部尖端處設(shè)有尾灰出口 1306，尾灰出口 1306連接有尾灰管道1307，尾灰管道1307連接到尾灰箱110，尾灰箱110位于尾灰管道1307的末端，且套在尾灰管道1307之外，尾灰管道1307末端的高度位于頂層浮選板之上，且尾灰管道1307的末端設(shè)有液面調(diào)節(jié)裝置，用于通過(guò)調(diào)節(jié)尾灰管道1307的末端的高度來(lái)調(diào)節(jié)浮選裝置內(nèi)的液面高度。尾灰箱110的底端設(shè)有排灰口 1308。在第二浮選段1304 和尾灰收集段1305之間設(shè)有過(guò)濾板19。散氣裝置14為尖端向上的錐斗狀，其錐斗角度為120°，其錐面上設(shè)有多個(gè)氣孔 1401 ；其位于第二浮選段1304內(nèi)，且位于錐斗狀尾灰收集段1305上方。散氣裝置14上設(shè)有多個(gè)超聲分離裝置18。間隔設(shè)置的多層(例如三層)浮選板15分別位于第一浮選段1302和第二浮選段 1304內(nèi)，其中底層的浮選板15位于錐斗狀散氣裝置14的上方。分配裝置12位于溢流收集段1301上方，為下部設(shè)置有多條(例如8條)分配管道1201的容器。分配管道1201的末端位于第二浮選段1304之內(nèi)、錐斗狀散氣裝置14和底層浮選板15之間。儲(chǔ)料裝置11內(nèi)設(shè)有攪拌裝置1101，用于將粉煤灰原料漿和浮選劑充分?jǐn)嚢?。?chǔ)料裝置11的下部設(shè)有送料管道1102，送料管道1102上設(shè)有渣漿泵1103，該送料管道1102通向分配裝置12。
供氣裝置16連接第一氣體管道1601及第二氣體管道1602 ；其中，第一氣體管道 1601與錐斗狀散氣裝置14上的多個(gè)氣孔1401連通，第二氣體管道1602通向分配裝置12。該浮選系統(tǒng)的工作原理是粉煤灰的主要成分為碳顆粒及灰分。加入浮選劑和/ 或捕收劑和/或其它助劑后，粉煤灰中的顆粒與氣泡接觸、碰撞，可浮性好的碳顆粒選擇性地粘附于氣泡，并被攜帶上升，實(shí)現(xiàn)浮選。而可浮性差的灰分則向下沉。圖4所示為本實(shí)施例的炭化系統(tǒng)，其包括炭化爐和燃燒裝置例如燃燒爐27。其中炭化爐包括進(jìn)料裝置21、第一轉(zhuǎn)筒22、第二轉(zhuǎn)筒23、收集裝置M、燃?xì)?煙氣回路結(jié)構(gòu)25、 加熱裝置26、驅(qū)動(dòng)第一轉(zhuǎn)筒22及第二轉(zhuǎn)筒23旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置(圖中未示)。其中，第一轉(zhuǎn)筒22為封閉的圓柱，其軸線水平，其內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)揚(yáng)板(圖中未示)；第一轉(zhuǎn)筒22首部的端面上設(shè)有第一開(kāi)口 2503 ；第一轉(zhuǎn)筒22尾部的側(cè)面設(shè)有多個(gè)第二開(kāi)口 2504，其均位于與第一轉(zhuǎn)筒22的尾端距離相等的同一縱截面上。進(jìn)料裝置21為與第一開(kāi)口 2503連通的進(jìn)料管道2101 ；進(jìn)料管道2101的底端封閉，頂端設(shè)有進(jìn)料口 2102 ；進(jìn)料管道2101內(nèi)設(shè)有傾斜設(shè)置的、指向第一開(kāi)口 2503的擋板 2103 ；進(jìn)料管道2101的側(cè)壁、第一開(kāi)口 2503的下方設(shè)有第五開(kāi)口 2502，該第五開(kāi)口 2502連接通向燃燒裝置的第一氣體管道2501。第二轉(zhuǎn)筒23為封閉的圓臺(tái)狀，其軸線與第一轉(zhuǎn)筒22的軸線重合，第二轉(zhuǎn)筒23的側(cè)邊與中軸線的夾角為10° ；第二轉(zhuǎn)筒23套在第一轉(zhuǎn)筒22之外，第一轉(zhuǎn)筒22的多個(gè)第二開(kāi)口 2504被套在第二轉(zhuǎn)筒23之內(nèi)；第二轉(zhuǎn)筒23較細(xì)的首部鄰近第一轉(zhuǎn)筒22的尾部，第二轉(zhuǎn)筒23較粗的尾部鄰近第一轉(zhuǎn)筒22的首部；第二轉(zhuǎn)筒23的內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)揚(yáng)板(圖中未示)。第二轉(zhuǎn)筒23尾部的側(cè)面設(shè)有多個(gè)第三開(kāi)口 2505，其均位于與第二轉(zhuǎn)筒23的尾端距離相等的同一縱截面上。收集裝置M套在第二轉(zhuǎn)筒23之外，并將所有第三開(kāi)口 2505均套于其內(nèi)，收集裝置M的頂端設(shè)有第四開(kāi)口 2506，該第四開(kāi)口 2506連接通向燃燒裝置的第二氣體管道 2507。出料裝置M的底端設(shè)有出料管道MO1。燃?xì)?煙氣回路結(jié)構(gòu)25包括第一氣體管道2501、第五開(kāi)口 2502、第一開(kāi)口 2503、 第二開(kāi)口 2504、第三開(kāi)口 2505、第四開(kāi)口 2506、第二氣體管道2507。加熱裝置沈?yàn)槲挥诘谝晦D(zhuǎn)筒22的軸線處的軸狀電加熱管。燃燒爐27包括位于燃燒爐內(nèi)的蓄熱磚2701、位于燃燒爐27下方的進(jìn)氣口 2702、 位于燃燒爐27上方的出氣口 2703。燃燒爐27的進(jìn)氣口 2702與第二氣體管道2507的另一端連接，第二氣體管道2507中間設(shè)有氣體泵觀。第一氣體管道2501的另一端連接到燃燒爐的出氣口 2703。該炭化系統(tǒng)的工作流程如下1、炭粉原料。經(jīng)浮選的碳顆粒作為炭粉原料從進(jìn)料口 2102進(jìn)入進(jìn)料管道2101， 被擋板2103阻擋后，從第一開(kāi)口 2503進(jìn)入第一轉(zhuǎn)筒22，在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，第一轉(zhuǎn)筒22 及第二轉(zhuǎn)筒23旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)位于第一轉(zhuǎn)筒22及第二轉(zhuǎn)筒23內(nèi)壁上的揚(yáng)板旋轉(zhuǎn)，將炭粉原料向第二開(kāi)口 2504的方向推送。炭粉原料前行的過(guò)程中，與位于第一轉(zhuǎn)筒22的加熱裝置沈或高溫?zé)煔饨佑|，并被加熱。炭粉原料從第二開(kāi)口 2504落入第二轉(zhuǎn)筒23，并被旋轉(zhuǎn)的揚(yáng)板向第三開(kāi)口 2505的方向推送。在整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中，炭粉原料被加熱、干燥、熱解，最終被炭化。炭化后的炭粉原料從第三開(kāi)口 2505落到套在第二轉(zhuǎn)筒23之外的收集裝置M內(nèi)，并經(jīng)出料管道MOl離開(kāi)炭化爐。2、燃?xì)?煙氣。本實(shí)施例中燃?xì)?煙氣與炭粉原料為順流接觸。在加熱裝置沈的加熱作用下，第一轉(zhuǎn)筒22內(nèi)的炭粉原料在熱作用下產(chǎn)生可燃性氣體，該可燃性氣體順著炭粉原料的流動(dòng)方向經(jīng)第二開(kāi)口 2504進(jìn)入第二轉(zhuǎn)筒23，并經(jīng)第三開(kāi)口 2505、第四開(kāi)口 2506、 第二氣體管道2507進(jìn)入燃燒爐27，在燃燒爐27中燃燒后產(chǎn)生高溫的煙氣。高溫?zé)煔饨?jīng)第一氣體管道2501、第五開(kāi)口 2502、第一開(kāi)口 2503進(jìn)入第一轉(zhuǎn)筒22。第一轉(zhuǎn)筒22內(nèi)的炭粉原料在高溫?zé)煔獾募訜嶙饔孟?，產(chǎn)生可燃性氣體，該可燃性氣體重復(fù)上述流程。圖5所示為本實(shí)施例的活化系統(tǒng)，其包括活化爐31、氮?dú)夤?yīng)裝置32、第一回收裝置33、第二回收裝置；34。其中，活化爐31為密閉容器，其內(nèi)設(shè)有原料容器如鎳坩鍋3101、加熱裝置如多條電加熱絲3102 ；其頂端設(shè)有豎直的氣體管道3103，氣體管道3103頂端的出口為第一出氣口，該第一出氣口處設(shè)有防爆閥3104，當(dāng)活化爐內(nèi)的氣體劇烈膨脹超過(guò)一定的限度時(shí)，防爆閥3104自動(dòng)打開(kāi)。氣體管道3103的側(cè)壁、第一出氣口的下方設(shè)有氮?dú)膺M(jìn)氣口 3105。活化爐31的爐體上設(shè)有第二出氣口 3106 ；第二出氣口處3106連接有第二連接管道3107 ；活化爐31為間歇式活化爐，其側(cè)面設(shè)有能打開(kāi)的端蓋3108，端蓋上設(shè)有用于通冷卻水的水冷管道(圖中未示)。活化爐31上設(shè)有用于顯示爐內(nèi)的壓力表3109。活化爐31還包括用于控制電加熱絲3102的加熱控制柜3110，以實(shí)現(xiàn)精確控制加熱溫度及加熱時(shí)間。氮?dú)夤?yīng)裝置32通過(guò)第一連接管道3201與活化爐31的氮?dú)膺M(jìn)氣口 3105相連通；第一回收裝置33為密閉容器，其內(nèi)設(shè)有吸收液3306，第二連接管道3107插進(jìn)第一回收裝置33內(nèi)，并延伸到吸收液3306的液面以下；吸收液3306液面的上部、第一回收裝置33的頂部設(shè)有出氣口 3301。第一回收裝置33的底部設(shè)有回收液出口 3302及連接于該回收液出口 3302的第一回收管道3303，該第一回收管道3303上設(shè)有閥門(mén)。第一回收裝置 33上設(shè)有用于顯示裝置內(nèi)水位的水位計(jì)3304，以及用于調(diào)節(jié)活化爐31內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)閥 3305。第二回收裝置34為密閉容器，其設(shè)有進(jìn)料口 3401、物料回收口 3402、排氣口 3403、 過(guò)濾網(wǎng)3405。進(jìn)料口 3401設(shè)于第二回收裝置34的側(cè)壁、過(guò)濾網(wǎng)3405的下方，并通過(guò)第三連接管道；3404與第一回收裝置33的出氣口 3301相連通；物料回收口 3402位于第二回收裝置；34的底部；排氣口 3403設(shè)置于第二回收裝置34的頂部、過(guò)濾網(wǎng)3405的上方。排氣口 3403外連接有排氣管道3408。第三連接管道3404的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，這樣第一回收裝置33內(nèi)的氣體在經(jīng)過(guò)第三連接管道3404的過(guò)程中，有充分的時(shí)間冷卻。第二回收管道3406連接于物料回收口 3402，該第二回收管道3406上設(shè)有閥門(mén)。實(shí)施例2實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的系統(tǒng)的實(shí)施例2的其它部分與實(shí)施例1相似，其不同之處在于， 浮選系統(tǒng)包括兩個(gè)浮選裝置，即在第一浮選裝置之后設(shè)置第二浮選裝置。該第二浮選裝置包括分配裝置12’、豎直設(shè)置的筒體13’、錐斗狀反射散氣裝置14’、多層浮選板15’、供氣裝置16’、物理分離裝置如超聲波分離裝置18’、過(guò)濾板19’、溢流收集段1301’、尾灰收集段 1305’。豎直設(shè)置的筒體13’可分為三部分，從上到下依次為第一浮選段1302’、擴(kuò)散錐體段1303’、第二浮選段1304’。其中，第一浮選段1302’較細(xì)，其內(nèi)設(shè)有一層浮選板15’。 第二浮選段1304’較粗，其內(nèi)設(shè)有散氣裝置14’和一層浮選板15’。擴(kuò)散錐體段1303’位于第一浮選段1302’和第二浮選段1304’之間，為尖端向上的錐斗狀的過(guò)渡區(qū)域。溢流收集段1301，比第一浮選段1302’粗，套在第一浮選段1302’之外，且第一浮選段1302’的頂端位于溢流收集段1301’的頂端和底端之間；另外，溢流收集段1301’的底端設(shè)有出料口 1309，。尾灰收集段1305’為尖端向下的錐斗狀，且其底部尖端處設(shè)有尾灰出口 1306’。在第二浮選段1304’和尾灰收集段1305’之間設(shè)有過(guò)濾板19’。散氣裝置14’為尖端向上的錐斗狀，其錐斗角度為120°，其錐面上設(shè)有多個(gè)氣孔 1401，；其位于第二浮選段1304，內(nèi)，且位于錐斗狀尾灰收集段1305’上方。散氣裝置14’ 上設(shè)有多個(gè)超聲分離裝置18’。間隔設(shè)置的多層(例如兩層)浮選板15’分別位于第一浮選段1302’和第二浮選段1304’內(nèi)，其中底層的浮選板15’位于錐斗狀散氣裝置14’的上方。分配裝置12’位于溢流收集段1301’上方，為下部設(shè)置有多條(例如8條)分配管道1201’的容器。分配管道1201’的末端位于第二浮選段1304’之內(nèi)、錐斗狀散氣裝置 14’和底層浮選板15’之間。第一浮選裝置的出料口 1309連接出料管道1701，該出料管道1701的另一端通向
第二浮選裝置的分配裝置12’。供氣裝置16’連接第一氣體管道1601’及第二氣體管道1602’ ；其中，第一氣體管道1601’與錐斗狀散氣裝置14’上的多個(gè)氣孔1401’連通，第二氣體管道1602’通向分配裝置12’。該浮選系統(tǒng)的工作流程可分為兩個(gè)階段在第一浮選裝置內(nèi)的第一階段和在第二浮選裝置內(nèi)的第二階段。其中第一階段為向儲(chǔ)料裝置11中的粉煤灰原料漿加入浮選劑，形成混合物料。 該混合物料經(jīng)位于儲(chǔ)料裝置11下部的送料管道1102進(jìn)入分配裝置12。分配裝置12內(nèi)的粉煤灰原料和浮選劑的混合物經(jīng)位于分配裝置12下部的多條分配管道1201進(jìn)入筒體內(nèi)。 供氣裝置16通過(guò)散氣裝置14上的氣孔1401向筒體內(nèi)供氣，碳顆粒在浮選劑的作用下粘附于氣泡，并以紊流狀態(tài)四散漂浮并向上運(yùn)動(dòng)，順利通過(guò)各層浮選板15上的孔，落到最上層的浮選板15上，實(shí)現(xiàn)碳顆粒的浮選?？筛⌒圆畹幕曳謩t未通過(guò)浮選板15浮選，落到尾灰收集段1305。浮選出的碳顆粒被收集到溢流收集段1301內(nèi)，并從出料口 1309經(jīng)出料管道 1701進(jìn)入第二浮選裝置的分配裝置12’內(nèi)，開(kāi)始了浮選的第二階段。第二階段的是以第一階段浮選出的碳顆粒作為原料進(jìn)一步浮選，以制造含碳量更高的顆粒。其流程與第一階段類似，具體為分配裝置12’內(nèi)的顆粒經(jīng)位于分配裝置12’下部的多條分配管道1201’進(jìn)入筒體內(nèi)。供氣裝置16’通過(guò)散氣裝置14’上的氣孔1401’向筒體內(nèi)供氣，碳顆粒在浮選劑的作用下粘附于氣泡，并以紊流狀態(tài)四散漂浮并向上運(yùn)動(dòng)，順利通過(guò)各層浮選板15’上的孔，落到最上層的浮選板15’上，實(shí)現(xiàn)碳顆粒的浮選。浮選出的碳顆粒被收集到溢流收集段1301’內(nèi)。可浮性差的灰分則未通過(guò)浮選板15’浮選，落到尾灰收集段1305，，并從尾灰出口 1306，排出。雖然本發(fā)明以較佳實(shí)施例揭露如上，但并非用以限定本發(fā)明實(shí)施的范圍。任何本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的發(fā)明范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的改進(jìn)，即凡是依照本發(fā)明所做的同等改進(jìn)，應(yīng)為本發(fā)明的發(fā)明范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種制造活性炭的工藝，其包括對(duì)粉煤灰顆粒進(jìn)行浮選的過(guò)程以及對(duì)浮選出的顆粒狀含碳物料進(jìn)行活化的過(guò)程；其中，所述浮選過(guò)程包括如下步驟①向粉煤灰顆粒中加入浮選劑，形成混合物料；②在浮選設(shè)備中使步驟①中所得的混合物料從上部下落；③在浮選設(shè)備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟②中落下的混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中呈紊流狀態(tài)；④收集步驟③中向上通過(guò)所述浮選設(shè)備之浮選板的顆粒物； 所述活化過(guò)程包括如下步驟a將氫氧化鉀、碳粉按照6-2 1的重量比混合均勻，并放入活化爐中； b向所述活化爐內(nèi)通入氮?dú)猓懦銎渲械目諝?，同時(shí)采用分段升溫-保溫的方法，升溫至 700°C -1000°C，優(yōu)選升溫至 700°C -900°C ；c將所述活化爐所產(chǎn)生的氣體導(dǎo)入盛有水的密閉容器中，進(jìn)行水封回收，而且該密閉容器進(jìn)一步設(shè)置有水封回收后的氣體出口；d將所述活化爐降溫，所得產(chǎn)物洗滌、干燥，得到高比表面積的活性炭。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述浮選過(guò)程中，所述紊流狀態(tài)是通過(guò)使所述氣體在所述浮選設(shè)備中形成角度不同的多股向上氣流而形成的。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述的浮選過(guò)程進(jìn)一步包括如下步驟⑤在浮選設(shè)備中使步驟④中所得的顆粒物從上部下落；⑥在浮選設(shè)備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟⑤中落下的顆粒物形成逆流接觸，而且該氣體在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中呈紊流狀態(tài)；⑦收集步驟⑥中向上通過(guò)所述浮選設(shè)備之浮選板的顆粒物。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述浮選過(guò)程中，在所述的浮選設(shè)備中使用超聲分離裝置，以促進(jìn)碳顆粒與灰分顆粒的剝離。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述浮選過(guò)程中，在所述的浮選設(shè)備中設(shè)置反射面，使得自上方落下的混合物料及向下穿過(guò)浮選板的顆粒發(fā)生向上的反射。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述活化過(guò)程中，所述的碳粉包括由粉煤灰顆粒浮選得到的顆粒狀含碳物料和石油焦，其重量比為2 8-8 2，優(yōu)選為3 7-7 3。
7.如權(quán)利要求1或6所述的工藝，其中，所述活化過(guò)程中，對(duì)水封回收后從所述密閉容器中流出的氣體進(jìn)行過(guò)濾，以脫除其中的固體顆粒，然后排空。
8.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中，在所述浮選過(guò)程之后、所述活化過(guò)程之前，還包括對(duì)浮選出的顆粒狀含碳物料進(jìn)行炭化的過(guò)程，所述炭化過(guò)程包括如下步驟A利用加熱裝置，對(duì)炭化爐之轉(zhuǎn)筒中的炭粉原料進(jìn)行加熱，該顆粒狀含碳物料在熱作用下產(chǎn)生可燃的燃?xì)?；B關(guān)閉所述的加熱裝置；C將步驟A所產(chǎn)生的燃?xì)馔ㄈ肴紵b置中進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔猓?D將所產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胨鲛D(zhuǎn)筒，對(duì)所述炭粉原料進(jìn)行加熱，產(chǎn)生可燃的燃?xì)猓?E將步驟D所產(chǎn)生的燃?xì)馔ㄈ胨鋈紵b置中進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔猓?F重復(fù)執(zhí)行步驟D及步驟E。
9.如權(quán)利要求8所述的工藝，其中，所述炭化過(guò)程中，在所述的炭粉原料被加熱的同時(shí)，使所述轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使所述的顆粒狀含碳物料發(fā)生翻滾。
10.如權(quán)利要求8所述的工藝，其中，所述炭化過(guò)程中，所述的轉(zhuǎn)筒中設(shè)置有帶動(dòng)所述的炭粉原料運(yùn)動(dòng)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用浮選法由粉煤灰制高比表面活性炭的工藝，其包括對(duì)粉煤灰顆粒進(jìn)行浮選的過(guò)程以及對(duì)浮選出的顆粒狀含碳物料進(jìn)行活化的過(guò)程。其中，浮選過(guò)程包括如下步驟①向粉煤灰顆粒中加入浮選劑，形成混合物料；②在浮選設(shè)備中使步驟①中所得的混合物料從上部下落；③在浮選設(shè)備中形成向上吹送的氣體，該氣體與步驟②中落下的混合物料形成逆流接觸，而且該氣體在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中呈紊流狀態(tài)；④收集步驟③中向上通過(guò)所述浮選設(shè)備之浮選板的顆粒物。由于本發(fā)明的浮選過(guò)程中，向上吹送氣泡及顆粒的氣體呈紊流狀態(tài)，因而浮選的效果更好，浮選率更高。本發(fā)明的方法不僅實(shí)現(xiàn)了從粉煤灰出發(fā)制備活性炭，而且制備的是高附加值的高比表面的活性炭。
文檔編號(hào)C01B31/12GK102249229SQ20111015884
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者許閩清 申請(qǐng)人:福建省龍巖龍能粉煤灰綜合利用有限公司