Способ получения гранулированного активного угля

(51) 01 31/08 (2006.01) С 01 В 31/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к способам получения гранулированных активных углей и может быть использовано в цветной металлургии для извлечения из растворов благородных металлов, в пищевой промышленности для очистки жидкостей от вредных примесей, а также в медицине. Предложен способ получения гранулированного активного угля путем термической обработки растительного сырья в потоке инертного газа при температуре 300-350 С в течение 20-30 мин, обработки перегретым паром при температуре 750-900 С в течение 10-15 мин, и охлаждения в потоке углекислого газа до комнатной температуры. В качестве исходного материала используют растительное сырье, имеющее форму гранул, с содержанием белка 7-20 . Способ позволяет снизить стоимость активного угля, упростить технологию его получения,улучшить гранулометрический состав, повысить сорбционную способность угля.(72) Мартьянова Нина Ивановна Клец Александр Николаевич Широкий Владимир Кириллович Карапетян Артуш Мурепович(73) Дочернее государственное предприятие Государственное научно-производственное объединение промышленной экологии Казмеханобр Республиканского государственного предприятия Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ 17625 Изобретение относится к сорбционной технике, в частности, к способам получения гранулированных активных углей, и может быть использовано в цветной металлургии для извлечения из растворов благородных металлов, в пищевой промышленности для очистки жидкостей от вредных примесей и токсичных веществ, а также в медицине. Известны способы получения активных углей из растительного сырья (древесины, торфа, фруктовых косточек, скорлупы ореха и т.п.) путем последовательной карбонизации и активации водяным паром Х.Кинле, Э.Бадер, Активные угли и их промышленное применение. Л., Химия,1984 г, с. 34-39. Согласно этим способам, исходное сырье подвергают карбонизации при температуре 500 С и активации при температуре 800-1100 С. Полученный активный уголь подвергают грануляции или используют в виде пыли. Недостатками этих способов являются неоднородность гранулометрического состава получаемых углей и их высокая стоимость. Известен способ получения активных углей на основе древесного угля-сырца (патент России 2150320, 2000) путем термической обработки со скоростью обгара 40-70/ч в атмосфере,содержащей кислород в количестве 0,1-1,0 об. ,активацию водяным паром при температуре 800950 С и дробление, причем термическую обработку и активацию проводят в одной и той же печи. Недостатком способа является неоднородность гранулометрического состава получаемого активного угля, в том числе большое содержание пылевидной фракции. Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения активного угля (патент России 2145938, 2000), включающий смешение измельченного углеродсодержащего материала со связующим, гранулирование смеси, карбонизацию,активацию, охлаждение гранул, пропитку гранул после охлаждения раствором термореактивного синтетического углеродного материала в количестве 8-20 мас. и термообработку при 600 - 750 С в атмосфере инертного газа. Способ позволяет повысить механическую прочность активного угля при сохранении на высоком уровне адсорбционной способности по парам органических веществ с температурой кипения 60-100 С. Недостатками способа являются сложность технологии, высокая стоимость получаемого угля,низкие сорбционные характеристики угля. Задачей изобретения является снижение стоимости активного угля, упрощение технологии его получения, улучшение гранулометрического состава, повышение сорбционной способности угля по отношению к органическим примесям и благородным металлам. Технический результат изобретения - упрощение технологии получения активного угля (сокращение количества операций и ассортимента используемых реагентов), уменьшение его стоимости, повышение сорбционных характеристик угля (получаются угли с фиксированным размером гранул и повышенной сорбционной способностью). 2 Технический результат достигается тем, что способ получения гранулированного активного угля включает термическую обработку растительного сырья в потоке инертного по отношению к исходному сырью газа при температуре 300-350 С в течение 20-30 мин, обработку перегретым паром при температуре 750-900 С в течение 10-15 мин и охлаждение в потоке углекислого газа до комнатной температуры, в качестве исходного материала используют растительное сырье, имеющее 7 форму гранул, с содержанием белка 7-20 . Примером такого сырья служит зерно злаков-пшеницы,ячменя, риса и т.п. Существенность отличий подтверждается тем,что при использовании в качестве сырья углеродсодержащего продукта с содержанием белка менее 7 увеличивается выход пыли, а содержание белка более 20 существенно не влияет на механические и сорбционные характеристики получаемого активного угля. Использование сырья в виде зерен позволяет получить угли в форме гранул злаков, удобной для использования. Наличие в исходном растительном сырье определенного количества белка, являющегося природным полимерным соединением, приводит к сохранению формы зерен при обеспечении высокой пористости и прочности получаемого сорбента. Таким образом, предлагаемый способ получения активированного угля является новым решением задачи при получении данного продукта. Заявляемый способ осуществлен в лабораторных условиях ДГП ГНПОПЭ Казмеханобр. Примеры осуществления способов. Пример 1 - по способу прототипа. 1 кг каменноугольного полукокса марки Д(ГОСТ 5442-74) измельчают в шаровой мельнице до частиц размером 5-90 мкм и смешивают с 0,33 кг лесохимической смолы (ТУ 13-4000-77-160-84) в смесителе при температуре 50 С в течение 10 мин. Полученную угольно-смоляную пасту подают в загрузочную камеру шнекового пресса и ведут гранулирование при температуре 85 С и давлении 90 кг/см 2 через фильтры диаметром отверстий 1,0-3,5 мм. Гранулы подсушивают на воздухе в течение 40 минут и направляют их на карбонизацию, которую ведут при температуре 500 С в течение 25 минут. Карбонизованные гранулы активируют водяным паром при 850-900 С до обгара 30 мас., после чего охлаждают до 40 С в течение 30 мин. Затем уголь направляют на повторную активацию, которую ведут при тех же режимах до обгара 60 мас Полученный активный уголь охлаждают до 40 С со скоростью снижения температуры 30 С/мин без доступа воздуха и повторно активируют водяным паром при температуре 850-900 С в течение 30 минут, затем охлаждают до 20 С со скоростью снижения температуры 30 С/мин без доступа воздуха. Отсеивают фракцию 1,5-3,0 мм и пропитывают гранулы 60 г раствора фенолформальдегидной смолы марки СД 432-А (ГОСТ 18694-73). Гранулы выдерживают на воздухе в течение 8 часов при 17625 комнатной температуре,затем проводят термообработку при 600-750 С в атмосфере углекислого газа в течение 60 мин. Получают 0,4 кг активного угля. Определяют сорбционную емкость угля по иоду по ГОСТ 4453-74 Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный и количество пылевидной фракции путем ее отсева на сите с диаметром отверстий 0,5 мм. Результаты испытаний представлены в таблице. Примеры по заявляемому способу. Пример 2.(с использованием зерна пшеницы с содержанием белка 13 ) 1 кг зерна мягкой пшеницы с содержанием белка 13 помещают в камеру с перфорированными полками, на которых зерно рассыпано в 1-2 слоя. В камеру подают углекислый газ, нагретый до температуры 300350 С, в течение 20-30 мин, затем подают перегретый пар со скоростью 20-30 г/мин, и в течение 20 минут поднимают температуру в камере до 750-900 С. Зерно выдерживают при этих условиях в течение 10-15 мин, затем охлаждают в потоке углекислого газа до комнатной температуры в течение 20-25 минут. Определяют сорбционную емкость угля по иоду по ГОСТ 4453-74 Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный и количество пылевидной фракции путем ее отсева на сите с диаметром отверстий 0,5 мм. Результаты испытаний представлены в таблице. Пример 3. Активный уголь получают аналогично примеру 2, в качестве исходного сырья берут зерно риса с содержанием белка 6 . Результаты испытаний представлены в таблице. Пример 4. Активный уголь получают аналогично примеру 2, в качестве исходного сырья берут зерно риса с содержанием белка 7 . Результаты испытаний представлены в таблице. Пример 5. Активный уголь получают аналогично примеру 2, в качестве исходного сырья берут зерно твердой пшеницы с содержанием белка 20 . Результаты испытаний представлены в таблице. Пример 6. Активный уголь получают аналогично примеру 2, в качестве исходного сырья берут зерно твердой пшеницы с содержанием белка 22 . Результаты испытаний представлены в таблице. Из приведенных в таблице данных видно, что уголь, полученный по способу прототипа, имеет низкую сорбционную емкость по иоду и высокое содержание пылевидной фракции. Использование в качестве сырья для получения активного угля зерна риса с содержанием белка менее 7 приводит к большому выходу пылевидной фракции использование сырья с содержанием белка более 20 уже не улучшает качества получаемого угля (содержание пылевидной фракции и сорбционная способность угля остаются на уровне угля, полученного из сырья с содержанием белка 20 ). Таким образом, применение в качестве сырья для получения активных углей растительного сырья,имеющего форму гранул, с содержанием белка 7-20 позволяет получить угли с высокой сорбционной способностью по иоду, превышающей емкость угля, полученного по способу прототипа, с низким содержанием пылевидной фракции, по упрощенной технологии (исключаются операции пропитки смолами,повторной термической обработки грануляции и рассева угля). Таблица Зависимость содержания пылевидной фракции и сорбционной емкости активных углей по иоду от содержания белка в исходном растительном сырьеп/п Исходное сырье для получения угля Каменноугольный полукокс марки Длесохимическая смолафенолформальдегидная смола Пшеница мягкая Рис Рис Пшеница твердая Пшеница твердая Содержание пылевидной фракции в угле,15 Сорбционная емкость угля по иоду, мг/г Предварительный технико-экономический расчет получения активных углей показывает, что стоимость получения углей по заявляемому способу составляет 700-1000 долл. США за 1 т. Продажная цена углей,используемых в пищевой промышленности и для сорбционного извлечения золота из цианистых растворов - 2000-4500 долл. США. Активный уголь, полученный по заявляемой технологии из зерна пшеницы, был испытан в 3 17625 полупромышленных условиях в цехе купажа водки ОАО Бахус в г. Алматы. Показано, что синтезированный активный уголь по сорбционным характеристикам не уступает лучшей марке березового активированного угля,используемого в настоящее время на предприятии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения гранулированного активного угля,включающий термическую обработку растительного сырья в потоке инертного газа при температуре 300-350 С в течение 10-15 мин, и охлаждение в потоке углекислого газа до комнатной температуры, отличающийся тем, что с целью снижения стоимости активного угля, упрощения технологии его получения, улучшения гранулометрического состава, повышения сорбционной способности угля в качестве исходного материала используют зерно злаков, имеющее форму гранул, с содержанием белка 7-20.