Производство активного угля

Обычный древесный уголь обладает большой микропористо­стью, однако является малоактивным, т. е. обладает сравнитель­но малой способностью поглощать пары, газы и другие вещест­ва. Это объясняется тем, что поры покрыты пленкой смолистых и нелетучих веществ, образовавшихся в процессе сухой пере­гонки древесины.

Если уголь обработать химически активными кислородсодер­жащими газами (водяной пар, углекислый газ, дымовые газы или воздух) при высокой температуре, то смолистые вещества окислятся и разрушатся, закрытые поры откроются, что приве­дет к увеличению сорбционной способности угля. Однако силь­ное окисление способствует выгоранию микропор, уменьшая этим удельную поверхность и сорбционные свойства угля. Прак­тически выход активного угля составляет 30—40% от веса сухо­го угля-сырца.

Технологический процесс активации древесного угля заклю­чается в дроблении угля, сортировке его с отбором фракции с размером частиц 10—50 мм и активации паром. Отсеянный уголь поступает в шахту обогреваемой снаружи вертикальной реторты и движется по ней сверху вниз. При этом уголь нагре­вается, прокаливается и активируется. Активацию проводят при температуре 800—950°. В нижней части реторты полученный активный уголь охлаждается поступающим для активации водя­ным паром и выгружается в герметически закрываемую желез­ную тару, в которой он остывает. При активации угля дымовыми газами нет необходимости снаружи, обогревать реторты, однако для такого способа требуется более высокая температура (1000—1100°).

Более простой является активация воздухом, которая заклю­чается в нагревании угля в воздушной среде при 400—450° в те­чение 30—40 мин,

Основным сырьем для получения активированных углей является древесный уголь. Однако в последнее время большое значение уделяется гидролизному лигнину как сырью для полу­чения активных углей. Лаборатории научно-исследовательского гидролизного института разрабатывают процесс использования лигнина для этих целей, который заключается в просеивании и грануляции влажного лигнина, сушки до влажности 8—10% и карбонизации с последующей активацией при температуре 800—850° водяным паром и дымовыми газами. Выход такого активированного угля составляет 25—45% от угля-сырца.

Активированный уголь широко применяют в качестве запол­нителя противогазов для поглощения растворителей из воздуха (бензол, бензин, спирт, эфир и т. д.). Осветляющий активирован­ный уголь применяется для обесцвечивания жидкостей в сахар­ной, спиртовой и фармацевтической промышленности. При этом по ГОСТ 4453 — 48 он должен иметь осветляющую способность по метиленовому голубому не менее 70—75%.

Активированный древесный уголь, введенный в пищевой рацион животных и птиц, снижает желудочно-кишечные заболе­вания и создает благоприятные условия для увеличения их веса, повышает удойность молочного скота. Активированный уголь применяют в качестве катализатора в контактных процес­сах химической промышленности.

Производство карбюризатора

Древесный уголь, покрытый сверху пленкой углекислого бария, в качестве карбюризатора применяется для цементации сталь­ных деталей, т. е. обогащения поверхности детали углеродом. При этом поверхность металла приобретает’ особую прочность. Для производства карбюризатора широко применяется камен­ный уголь, кокс, древесный уголь и смоляной кокс. Но карбюри­затор, полученный из древесного угля или смоляного кокса, лучше карбюризатора из другого сырья, так как содержит мало вредных примесей — серы, фосфора и др. Цементация стали обычным древеоным углем происходит медленно. Поэтому для ускорения процесса науглероживания в древесный уголь добав­ляют ускорители ВаСОз, К2СО3, Na2C03.

Технические требования к карбюризатору следующие: содер­жание угля 65—70%, углекислого бария 20—25%, влаги не более 5, серы и других веществ не более 3,5—5%, кремния 0,01 % и не более 3,5% СаС03. В зависимости от необходимой толщины цементации стали содержание ВаС03 в карбюризаторе меняется. Чем больше нужна толщина цементации, тем больше необходи­мо ВаС03, но не более 25%.

Технологический процесс состоит из транспортировки, дроб­ления и рассева угля, приготовления смеси, обмазки угля ВаС03, сушки карбюризатора.

Из ретортного цеха уголь подают на транспортер и затем на измельчение в дробильное отделение. Вначале уголь измель­чается в 1-й дробилке на куски 50 мм в диаметре, затем во 2-й дробилке измельчается до 3—30 мм. Из 2-й дробилки уголь подают на сортировку Амме. Отделенная крупная фракция угля поступает на 3-ю дробилку. Полезную фракцию угля с разме­рами частиц 5—10 мм после сортировки на ситах через элеватор направляют в питательный бункер. Из бункера уголь поступает на обмазку в обмазочный аппарат.

Мелкая фракция в количестве 40% от всего поступившего на дробление угля вентилятором нагнетается в ретортный цех для сжигания. В смесителе, снабженном мешалкой для обмазки угля, приготовляют суспензию ВаСОз в водном дастворе крах­мала (к 200 л воды прибавляют 7 кг крахмала и 158 кг ВаСОз).

Обмазка угля производится при перемешивании. Затем сырой карбюризатор по ленточному транспортеру поступает на сушку в горизонтальный вращающийся барабан, оборудованный лопа­стями для перемешивания. Дымовые газы при температуре 550—600° поступают в барабан из шахтной топки. При этом карбюризатор высушивается от 35%-ной до 2—2,5%-ной влаж­ности.

Дымовые газы отсасываются вентилятором. Сухой карбюри­затор непрерывно поступает на охлаждение в трубу, орошаемую водой, а затем на упаковку.

Расход на 1 т карбюризатора: угля 1,36 т, ВаСОз 235—240 кг, Крахмала 12—15 кг, пара 0,3 т, воды 1 мъ.

Брикетирование угля

Древесный уголь имеет низкую прочность, в результате чего при выжиге, перевалках и транспортировании образуется до 40% угольной мелочи. В таком виде уголь почти не имеет при­менения. Однако если угольную мелочь брикетировать, получит­ся товарный продукт, по качеству превосходящий исходный уголь.

Древесноугольные брикеты имеют то же применение, что и уголь: в сероуглеродном производстве, в металлургической промышленности, для бытовых целей и в других производствах. Теплотворная способность брикета не уменьшается по сравне­нию с углем и остается равной 7000—7600 кал/кг.

Качество угольных брикетов зависит от степени измельчения угля, начальной влажности, характеристики и количества свя­зующего, давления и температуры прокалки и т. д.

Технологический процесс производства брикетов состоит в приготовлении фракции угля с определенной степенью измель­чения, перемешивания ее со связующим веществом, формования брикета, сушки и прокалки его.

В качестве связующего могут применяться вещества органи­ческого и неорганического происхождения: древесные и торфя­ные смолы, нефтяные остатки и т. д. В США большое распро­странение получил способ брикетирования с крахмалом. Много­численные исследования направлены на применение в качестве сйязующего древесноомоляного пека. При этом давление при прессовании брикетов принято 150 кг! см2.

Согласно опытам ЦНИЛХИ брикеты с твердым пеком имеют удовлетворительную прочность на раздавливание, но несколько пониженную прочность на истирание. Если применять в качестве связующего пек с добавкой’смолы, можно получить брикеты хорошего качества.

При сортировке раздробленного пека отбирают фракцию раз­мером 0,5—1 мм и в количестве 20% от веса угля смешивают с угольной мелочью. Далее в количестве не менее 5% в смеси­тель добавляют смолу. Затем смесь поступает на прессование и после этого на прокаливание в печь при температуре 400—500°. Прокаливают брикеты в течение 3 часов, после чего охлаждают. Из парогазовой смеси выделяют смоляные масла, направляя их в смеситель для приготовления брикетной массы, неконденсируе — мые газы сжигают, либо используют для охлаждения брикетов.

Брикетную массу иногда прокаливают при температуре 320° в шнековой реторте. При этом из конца реторты выдавливается масса, которая на1 ходу разрезается на куски и затвердевает. Полученные таким образом брикеты обладают хорошей проч­ностью, но содержат до 38% летучих веществ, поэтому требуется дополнительная их прокалка при 750—800°.

Форма получаемых брикетов может быть цилиндрической или овальной, высота 15—25 мм. Удельный вес 0,7—0,74; насып­ной вес 400—450 кг/ж3 (насыпной вес угля 120—180 кг/м3). Влажность брикетов около 3%, содержание летучих веществ в прокаленных брикетах до 16%.

В СССР и за границей предпринимались попытки получения угольных брикетов из древесных опилок. Процесс карбонизации при этом проводят под давлением. Связующим является смола, образующаяся в процессе карбонизации.

Хорошо организовано производство брикетов в США. За последние 10 лет там было построено ‘ свыше 30 брикетных заводов.

Для полного использования угля на наших заводах также необходимо организовать производство брикетов из угольной мелочи. Это не только уменьшит потери угля, но и повысит рентабельность предприятия.