Blue-coke production technology and the current state-of-the-art in China

Blue-coke is a kind of char obtained by the low temperature pyrolysis of non-caking or weakly-caking coal with high volatile matter.It is generally granular with high reactivity,high electrical resistivity and high in fixed carbon but low in ash,sulfur,aluminum and phosphorus content.It has low price and extensive application decided by the raw coal and the production technology.This paper reviews pyrolysis reactor,process principle,technology characteristic and application state of blue-coke production technology in China.It includes vertical oven technology,rotary kiln technology and rotary-hearth furnace technology with external-heating,and vertical oven technology,rotary-disc furnace technology and conveyor-belt furnace technology with internal-heating.According to the existing problems in industrial blue-coke production technology,perspectives in terms of dust removal from volatiles,coke quenching and breakthrough of pyrolysis technology are given.

《兰炭机械强度测定方法》行业标准情况说明

基于兰炭产业现状,制定《兰炭机械强度测定方法》行业标准,阐述了标准编制原则、主要内容说明等,同时介绍了兰炭的市场情况。

K_(2)CO_(3)-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭的实验研究

选取粒度小于6mm的低价值兰炭末,以K_(2)CO_(3)为催化剂,采用溶液浸渍-水蒸气高温活化技术制备兰炭基活性炭,通过计算收率,碘吸附和亚甲基蓝吸附实验,低温N_(2)等温吸附/脱附实验以及扫描电子显微镜(SEM)表征活性炭孔结构特征,重点考察了催化剂溶液浓度、催化活化温度对孔隙结构的影响。研究表明,相比于常规水蒸气高温活化,K_(2)CO_(3)催化作用能缩短活化时间,活化30min已经十分充分。随着活化温度的上升和催化剂浓度的增加,亚甲基蓝吸附值先增大后减小,碘吸附值持续降低。当催化剂浓度为0.6mol·L^(-1),亚甲基蓝吸附值最高,为234.12mg·g^(-1)。催化活化过程的最佳温度是500℃,此时兰炭基活性炭比表面积和孔容积分别为579.32m^(2)·g^(-1)和0.309cm3·g^(-1),材料中孔和微孔均较为发达。用扫描电镜观察了催化活化制备的兰炭基活性炭的表面形貌,其已经没有规整且丰富孔隙形态,表面不再平整,整体杂乱无序,刻蚀痕迹明显。

微波辐射-KOH活化兰炭粉制备活性炭

研究了以兰炭粉为原料,KOH为活化剂,采用微波辐射法制备活性炭的可行性。探讨了微波功率、碱炭质量比和活化时间对活性炭吸附性能的影响。同时采用美国ASAP-2020吸附仪测定了所制备活性炭的N2吸附脱附等温线和孔径分布,采用红外光谱分析了样品的表面官能团。结果表明:微波功率为700 W,碱炭质量比为3,活化时间为15 min工艺条件下制得的活性炭碘吸附值为694.5 mg/g,比表面积为513.62 m2/g,总孔容为0.510 3 cm3/g,平均孔径为3.973 8 nm,该活性炭为中孔型。以兰炭粉为原料,传统加热和微波加热制备的活性炭红外光谱图其峰形基本一致,只是峰强不同。

不同介质下物理法活化制备兰炭基活性炭实验研究

以粒径小于6mm的废弃兰炭末为原料,高温下分别用水蒸气和CO2为介质活化制备兰炭基活性炭。采用碘吸附实验、N_2吸附/脱附实验和SEM等手段对成品的孔隙结构进行表征,比较了不同温度下活化介质对成品孔隙形成过程的影响,并分析了活化机理。结果表明:水蒸气活化速率更快,在温度较低时反应就能充分进行。随着活化温度的升高,两种活化介质制备活性炭的碘吸附值先增加后减小,收率均降低;N_2吸附/脱附实验表明,两种吸附等温线均符合I型吸附曲线的特征,成品微孔发达并含有中、大孔,900℃和1 000℃分别是水蒸气和CO_2活化过程的最佳温度,CO_2活化效果更好,成品的微孔比表面积和微孔体积低,平均孔径更大;机理分析表明,随着活化温度上升,先持续发生径向造孔作用,再发生横向扩孔作用,径向活化是活性炭形成发达微孔的主要控制过程。

CO_2气氛中低变质煤微波热解研究

煤-循环煤气微波共热解是煤清洁高效转化利用的一种新技术。为深入剖析其作用机理,主要研究了二氧化碳气氛中低变质煤的微波热解过程,系统考察了微波功率、热解时间、气体流量和煤样粒度等因素对热解产品收率、组成及煤气成分的影响。结果表明:CO2加剧了低变质煤的微波裂解程度,使原煤中挥发分析出较多,有机质分解加快,兰炭中矿物质有效富集。在微波功率960 W、热解时间40 min、CO2流量0.56 L/min、低变质煤样粒度5~10 mm的优化工艺条件下热解,兰炭收率最高可达60.8%,液体产品(煤焦油和热解水)收率最高可达21.8%,煤气中有价成分(CO+CH4+H2)体积分数达54.03%。所得兰炭中固定碳含量达84.89%,满足FC-4级兰炭标准;挥发分含量为4.86%,满足V-1级兰炭标准。所得煤焦油中烷烃类化合物含量高达35.5%。

H_2气氛中低变质煤微波热解研究

在定制微波炉中进行了H2气氛中低变质煤的微波热解实验研究,系统考察了微波功率、热解时间、煤样粒度和氢气流量等对低变质煤微波热解产品收率及成分的影响.研究表明,低变质煤在微波功率为800W,热解时间为40min,煤样粒度为5mm^10mm,氢气流量为0.4L/min的优化工艺条件下热解,兰炭收率达59.8%,液体产品(煤焦油和热解水)收率达28.2%.热解获得的煤焦油中烷烃类化合物含量高达45.2%,兰炭中酚羟基和羰基官能团含量较高,固定碳含量高,硫和挥发分含量低.

兰炭作为动力用煤的燃烧性能研究

为了全面掌握榆林兰炭作为动力用煤的燃烧性能,在一维火焰燃烧试验炉和煤粉气流着火温度试验炉上对试验样品进行了燃烧性能研究。试验结果表明:尽管兰炭的工业分析、元素分析、发热量和无烟煤接近,但着火性能和燃烬性能明显优于国内典型无烟煤,低于原煤,而兰炭的结渣性能与原煤比较无明显变化。总体而言,兰炭的燃烧性能与原煤及无烟煤具有较大差别,需通过专业试验确定,可作为动力用煤原料或者掺配原料。

兰炭末水蒸气活化制备活性炭过程中反应温度的影响

以粒度为2.0mm^3.2mm的兰炭末为原料,采用水蒸气高温活化法制备颗粒活性炭,研究活化温度对活性炭结构与性能的影响,阐述活化过程中活性炭孔结构的形成机理,并利用SEM和全自动吸附仪对活性炭的表面形貌、比表面积和孔结构等进行分析表征.结果表明:随着活化温度的升高,活性炭的收率持续减小,碘吸附值呈现先增大后减小的趋势.当活化温度为900℃时,活性炭的收率为59.81%,其碘吸附值最大可达到812.86mg/g,BET比表面积和孔容分别为529.66m^2/g和0.298 9cm^3/g.当活化温度为600℃时,水蒸气活化过程以通孔作用为主导,700℃~800℃时为造孔阶段,而800℃~1 000℃范围内主要进行扩孔反应.

酸改性兰炭基活性炭吸附焦化废水中COD研究

用酸改性兰炭基活性炭对焦化废水进行吸附处理,研究了酸的种类、吸附剂投加量、转速等因素对COD去除率的影响,对吸附等温线、吸附动力学和热力学特征进行了探讨。结果表明:经酸改性后,兰炭基活性炭能显著提升对焦化废水的吸附效果,无机酸改性较有机酸更好,硝酸改性效果最佳。318 K条件下,在50 mL焦化废水中加入4 g硝酸改性后的兰炭基活性炭,以100 r/min的转速吸附90 min后,COD去除率可达86.79%;Langmuir等温吸附模型能更好地描述吸附过程,热力学参数ΔG~θ<0、ΔH~θ>0、ΔS~θ>0,表明吸附为自发吸热的单分子层吸附过程,且吸附动力学可用拟二级动力学模型描述。

基于热分析法的神府粉煤低温热解影响因素研究

利用TG-DTG热分析仪对神府粉煤热解特性进行实验研究,考察升温速率、煤样粒径和载气流速对神府粉煤热解过程的影响,并通过正交实验确定最大失重速率的最佳条件.热重实验结果表明:升温速率、煤样粒径和载气流速对热解失重均有影响.升温速率和载气流速增大,热解失重量减少.粒径对热解失重率的影响呈抛物线分布,最大热解失重量存在最佳粒径,本实验所研究的粒径小于0.84mm的神府煤,热解过程中最佳粒径为0.25mm^0.42mm.正交实验结果表明:升温速率是影响煤热解过程的主要因素,其次是粒径,载气流速对热解影响最小;当神府煤的煤样粒径为0.25mm^0.42mm、升温速率为30℃/min、载气流速为120mL/min时,热解失重速率最大,为4.95%/min.

兰炭粉基活性炭处理高COD焦化废水的研究

采用水蒸气活化法制备了兰炭粉基活性炭。探讨了兰炭粉基活性炭对高COD焦化废水的吸附研究。考察了活性炭粒度、分散方式、投加量、吸附时间对焦化废水中COD去除率的影响。结果表明:曝气分散方式优于搅拌;在曝气条件下,活性炭粒度100目,投加量10g/L,吸附时间1h,COD去除率达到89.79%。

兰炭粉末活化制备活性炭的实验研究

以3-6mm兰炭粉末为原料，用物理法和物理化学法活化制备活性炭，重点研究了时间、温度、水蒸气用量、浸渍比和浸渍时间对成品碘吸附值的影响，并对成品做了性能表征。结果表明，物理活化法可制备出比表面积达463．26m2／g的活性炭，其碘吸附值达768mg／g，收率达为46．25％；物理化学法制备的活性炭比表面积为571．31m2／g，碘吸附值达932mg／g，收率41．88％。孔径分析结果表明，二者的孔径主要集中在3-8nm，属中孔发达的活性炭。

挥发分和灰分对兰炭/聚苯胺电容性能的影响

分别以真空低温热处理和酸碱脱灰的兰炭为基体,将苯胺引入其孔隙和表面,并引发苯胺原位聚合,制备出兼具双电层电容和赝电容特征的兰炭/聚苯胺.FTIR、兰炭工业分析和电容性能测试表明,对兰炭真空低温热处理能破坏小分子有机物与兰炭间的弱相互作用,有效去除兰炭中的小分子有机物,有效改善兰炭/聚苯胺的电容特性,比电容和能量密度分别提高到169.4F/g和24.1 Wh/kg.对兰炭进行脱灰处理,会降低苯胺对兰炭的浸润性,减弱聚苯胺与兰炭间的界面作用,降低兰炭/聚苯胺的比电容.

质子化剩余污泥吸附染料的性能及机理

以城市污水处理厂的剩余污泥为原料,经过质子化处理制备成生物吸附剂,进行了吸附水溶液中活性红4(RR4)和亚甲兰(MB)的研究。溶液的pH值是影响吸附效果的一个重要因素,阴离子型的RR4在酸性条件下吸附量大,而阳离子型的MB则在中性和碱性条件下吸附量大。吸附RR4和MB的数据对Langmuir等温吸附式拟合良好,在pH=2条件下,生物吸附剂对RR4的最大吸附量(qm)为(25.8±0.4)mg.g-1;在pH=7条件下,对MB的最大吸附量(qm)为(161.2±10.0)mg.g-1。电位滴定及FTIR分析表明,这种生物吸附剂主要含有磺酸基、磷酸基及氨基等功能团,其对染料的吸附以单分子层的化学吸附为主,功能团在不同的pH条件下呈现不同的电离性能并在吸附过程中发挥重要作用。

微波诱导催化剂CuO/γ-Al_2O_3的制备和活性研究

采用均匀沉淀包裹法制备了微波诱导催化剂CuO/-γAl2O3。以活性艳蓝模拟废水为目标降解物,考察了不同制备条件对催化剂活性的影响,并用扫描电镜(SEM)对所制备的催化剂进行了表征。结果表明,在水浴温度为80℃、焙烧温度为200℃、焙烧时间为3 h、载体与活性组分摩尔比为2∶1、微波烘干4 min的条件下,制得的催化剂对活性艳蓝的脱色效果最好,同时将该催化剂用于焦化废水的处理,也获得了较好的处理效果。

有机/无机酸改性兰炭基活性炭及其对焦化废水的吸附研究

兰炭因其固定碳和化学活性高,且保留了低变质煤丰富的微孔结构,是一种优质且廉价的活性炭原料。但兰炭末制成的兰炭基活性炭具有孔径分布无序、表面化学性质局限等缺点,限制了其应用效果,而化学法改性可以弥补这一不足。笔者研究对比了无机酸和有机酸改性对兰炭基活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响。常温下,分别用硝酸、磷酸、草酸和乙酸溶液对水蒸气活化制备的兰炭基活性炭进行改性,采用碘吸附试验、N2吸附/脱附试验、扫描电子显微镜和Boehm滴定等方法考察改性过程对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响,并对焦化废水进行吸附,分别研究了吸附剂投加量、吸附时间和转速对吸附效果的影响,用Langmuir和Freundlich模型模拟等温吸附过程。结果表明:改性后的兰炭基活性炭表面亲和力大的活性点由于受到酸的刻蚀发生了扩孔作用,导致其碘吸附值、比表面积和孔结构参数均降低,又因为活性炭边缘的高活性碳原子遇酸氧化后会结合氧原子形成含氧官能团,故表面含氧官能团含量升高,且氧化性越强的酸,结合的氧原子越多,硝酸改性后含氧官能团升高最明显,含量是改性前的2.41倍。焦化废水吸附试验表明,经酸改性后的兰炭基活性炭对焦化废水的吸附效果明显优于改性前,其中无机酸改性较有机酸更好,硝酸改性效果最佳,COD去除率比改性前最多可提升31.34%。这是因为焦化废水中污染物的主要是有较大分子量和分子直径的有机污染物,而酸改性使兰炭基活性炭平均孔径增加,中大孔比例提升,这有利于大分子有机污染物被吸附,而且改性后活性炭表面所增加的含氧官能团也提高了对污染物的亲水性和对极性有机物的亲和力。等温吸附试验表明,318 K条件下,50 mL焦化废水中加入4 g硝酸改性兰炭基活性炭吸附90 min后,COD去除率可达86.79%,吸附过程符合Langmuir模型。

水炭浆成浆性能研究

研究了水炭浆的成浆条件以及浆体的基本性能。将兰炭末原料研磨筛分为三个粒度等级(D_1>200目,D_2为100~200目,D_3为60~100目)。得出以木质素磺酸钠(SL)和TPEG作为分散剂,羧甲基纤维素钠(CMC)作为稳定剂,可制备出水炭浆。设定水炭浆浓度为56%,粒度组成为D_1:D_2:D_3=80%:12%:8%,添加剂的总量占干料总量的1.5%,SL:TPEG:CMC=0.74%:0.38%:0.38%时所制备的水炭浆粘度为518mPa·s,流动性良好,稳定性长达30d,是性能优良的水炭浆制品。

微波辅助KOH二次活化对兰炭基活性炭孔隙结构的影响

以兰炭基活性炭为原料,采用微波辅助KOH对其进行二次活化,考察了KOH浓度、微波功率、微波加热时间对兰炭基活性炭孔隙结构的影响,并与管式炉辅助KOH二次活化进行了比较。结果表明,微波辅助KOH二次活化对兰炭基活性炭微孔结构的发育有促进作用,经1.5 mol·L^(-1) KOH溶液浸渍、于800 W微波加热15 min得到的二次活化的兰炭基活性炭的总比表面积和微孔比表面积分别为839.21 m^(2)·g^(-1)和598.21 m^(2)·g^(-1),微孔率从二次活化前的68.87%提升至78.24%,碘吸附值为1034.12 mg·g^(-1),达到了木质净水用活性炭(GB/T 13803.2-1999)一级品标准。微波加热作用弱于管式炉加热作用,但对微孔促进作用更明显。

改性焦粉对亚甲基蓝吸附特性及其机理

以焦粉为原料,采用化学法改性焦粉,用场发散扫描电镜、表面积分析仪对改性焦粉结构进行表征.考察了改性焦粉对水溶液中亚甲基蓝的吸附模型、吸附热力学参数、黏附几率与活化能、吸附动力学方程及其吸附机理.结果表明:改性焦粉对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温方程.改性焦粉吸附亚甲基蓝焓变为43.33 kJ/mol,自由能变在-13.08^-8.46 kJ/mol之间,熵变在0.018~0.041 kJ/mol之间;黏附几率S=5.943×10-9,活化能为41.11 kJ/mol,表明该吸附过程是界面上混乱度增加的自发吸热过程;吸附过程为物理吸附所主导,吸附与Ho的二级速率方程有很好的相关性,吸附机理为颗粒内扩散控制.