活性炭的生产工艺.docx

活性炭的生产工艺木质材料炭化过程发生什么变化？木材、木屑、树根、果核和果壳等木质材料的炭化，是把它放在炭化设备内加热，进行热分 解在热解过程，发生一系列复杂化学反应，产生很多新生产物，木质材料发生了变化 根据热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征，炭化过程大体上可分为如下四个阶 段1. 干燥阶段这个阶段的温度在20-150摄氏度，热解速度非常缓慢，主要是木材中所含水分依靠外部 供给的热量进行蒸发，木质材料的化学组成几乎没有变化2. 预炭化阶段这个阶段的温度为50-275摄氏度，木质材料热分解反应比较明显，木质材料化学组成开 始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物 质以上两个阶段都要外界供给热量来保证热解温度的上升，所以又称为吸热分解阶段3. 炭化阶段这个阶段的温度为75-400摄氏度，在这个阶段中，木质材料急剧地进行热分解，生成大 量分解产物生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳 含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多这一阶段放出大量反应热，所以又称 为放热反应阶段4. 煅烧阶段温度上升450-500摄氏度，这个阶段依靠外部供给热量进行木炭的煅烧，排出残留在木炭 中的挥发性物质，提高木炭的固定碳含量。

这时生成液体产物已经很少应当指出，实际上这四个阶段的界限难以明确划分，由于炭化设备各个部位受热量不同，木 质材料的导热系数又较小，因此，设备内木质材料所处的位置不同，甚至大块木材的内部和 外部，也可能处于不同热解阶段炭化对原料的要求炭化的原料很多，薪材、森林采伐剩余物、森林抚育时消除的杂木、木材加工厂的剩余物， 如木屑等都可以进行炭化除木屑为粒状，需采用特殊炭化炉炭化外，其他原料多以木段为 主，都适合大多数炭化炉或炭窑炭化原料的要求炭化原料树种可分为三类：第一类为硬阔叶材，如水青冈、麻栋、苦槠、榆等；第二类为软 阔叶材，如杨、柳、椴等；第三类为针叶材，如马尾松、南亚松、湿地松等要生产出高质 量的木炭，以适合冶金工业和二硫化碳工业等工业部门使用，炭化原料应选用硬阔叶材，而 针叶材常用来生产松木炭，用于制造活性炭炭化材最好大小均匀，一般要求直径不大于0厘米，若直径太大，应把它劈开，劈裂线长 度要求小于12厘米炭化材的长度以炭化炉或炭窑的高度决定，若大材不劈开，因木材的 导热性差，炭化时产生的气体混合物，由木材内部通向外部，所需通过的路径很长，炭化时 间也长会导致木材机械强度下降供炭化的薪材多属萌芽林，故最好在秋冬季采伐，此时，树木处于休眠阶段，树液停止流动， 根部贮存物质，不受损害，利于来年萌芽更新；而且秋季天气晴朗，相对湿度小，木材含水 量低，伐下的薪材易干燥，可缩短炭化时间，减少燃料消耗，生产的木炭裂缝少，质量高。

此外，腐朽木、病害枯死的木的木材，均不宜作炭化原料，因为腐朽木材炭化时，木炭疏松、 易碎和容易自燃，大大降低木炭质量怎样进行筑窑烧炭？炭窑修筑前，都要进行窑址选择，对窑址有如下要求:1. 附近资源丰富，原料和木炭的运输比较方便；2. 靠近水源，但又不会受到地表水冲刷淹没，或积聚雨水；3. 土质坚实，最好是能耐火烧的粘土；4. 坡度较小，又有堆放原料和木炭的地方；5. 如果是山坡地，选择的山坡方向要使筑成的炭窑燃烧室通风口朝向常风的方向，有利于 通风和燃烧现以猪头窑为例子，说明炭窑的筑造过程在选好的窑址上，画一个等边三角形，其中一个顶角，用于联接燃烧室，这个顶角应朝常风 方向三角形边长约2.1米并修成弧形，内向下挖1米深左右，即为炭化室在燃烧室 对面炭化室后下方正中挖烟道腔和排烟孔，孔高14厘米，宽18厘米，炭化室前端略高于 后端在炭化室前端三角形顶角打一排横向木楔后即进行装柴，薪材直立装入炭化室中，质 量好的上等薪材装在后面，中等的装在中间，质量差的下等材装在最前面，装材细头向下， 粗头向上，中心略高于四周，使薪材堆成拱形上面盖上一层稻草，在炭化室的后面两个边 角上放上二个藤圈，在炭化室的中前部近边线上也放上二个藤圈，这四个藤圈作为烟孔。

然 后沿四周铺泥土，筑窑盖，边铺土，边打紧，锤打得越紧越好，窑盖筑好后，将烟孔中的泥 土挖去，并铺上松土在炭化室前面筑燃烧室，燃烧室前端低于后端筑好窑型后就可进行烘窑，烘窑时，在燃烧室点火，火力不要太猛如果烘窑速度太快，炭 窑将不够坚实，火烧去木楔，形成通道，逐渐烧入炭化室，待烟孔松土发白时，把松土挖去， 从烟孔冒出白烟，当烟色转青时，将烟孔盖上，打开烟道口，使烟气从烟道口冒出，烟色变 青时，将所有孔口堵塞，进行闷窑，经2天冷却后，炭窑即成型固定，在窑的侧面开一个 出炭门，进行出炭，以后可以继续装柴烧炭，其过程和前面烘窑相同，只是烧炭时间较短， 正常的烧炭周转时间约3—4天移动式炭化炉怎样烧炭？移动式炭化炉用2毫米厚的薄钢板焊接，由炉下体、上体和顶盖叠接而成炉下体为空心 圆台体，距离下端20毫米高的弧面上，间隔等距离地开通风口和烟道各4个，通风口和烟 道上分别装有通风管和烟囱，炉下体的内部设有4块扇形炉栅，中央竖立一个点火通风架 炉上体直径比下体略小，性状相同炉顶盖中央设一个点火口，用点火口盖来封闭它炉体 全高1525毫米，有效容积2.75立方米，一次处理原料量2.2层积立方米移动式炭化炉对原料的要求为：炭材长1米，直径3—8厘米；点火材长25厘米，直径5 厘米；燃料材长50厘米，直径5厘米，含水率要求在25%以下。

烧炭时，将炉下体放在平地中心，装入4块扇形炉栅，炉上体放在炉下体的凹槽上，点火 通风架竖立在炉栅中央，烟囱和通风管分别插在烟道口和通风口上点火材呈井字形平放在点火通风架上；制炭材直立地装在炉内，大头向上，大径级和含水率 较高的装在炉体中央；制炭材的顶端横铺一层燃料材炉顶盖放在炉上体的凹槽上，为了密封，各层的凹槽内均用沙土填满，炉下体外缘填一层厚 250毫米的泥土并夯实用明子等易燃材料点火，从炉顶盖上的点火口投入炉内，将点火材和制炭材顶端的燃料材点 燃，并不断地添入燃料材；当烟囱口温度达到60摄氏度，盖上点火口，并用沙土填入凹槽 内密封当炭化进行4—5小时，炉内制炭材的干燥阶段结束当烟囱口烟气由白色变黄色时，逐步 关闭通风口插板当通风口出现火焰，烟囱口冒青烟，烟囱内发出嗡嗡响声，预示炭化过程结束立即用泥土 封闭通风口，再过30分钟，将烟囱除去，封闭烟道口炉内温度冷却至40摄氏度时；开 炉出炭木炭得率为25%左右，木炭含水率为6%多槽炭化炉怎样进行木屑炭化？木屑是一种多孔隙松散的物料，在炭化时，特别要注意木屑是热的极不良导体这一性质，所 采用的设备形式，应考虑如何加快传热和传热均匀的问题否则炭化将不能完成。

多槽炭化 炉是根据木屑特性而设计的专用木屑炭化设备多槽炭化炉每台炉有14个立式炭化槽，每个炭化槽的两侧为烟道，一台炉内共有15个烟 道，炉的内部用耐火砖，外部用青砖砌成，炉长7米，宽4.5米，每炉设五个燃烧室，每一 燃烧室与炉内的3个烟道相通，燃烧烟气在炉内烟道中分5层曲折上升至顶部，与烟囱连 通，烟囱高10米，高温烟气在运动中将热量通过隔墙间接地传给炭化物料炭化产生的蒸 汽气体通过房顶排气罩排空，炉顶设加料室，原料由此加入炭化槽，每个炭化槽均有一个卸 炭口，卸炭口设在与燃烧室相反的一面生产时，首先在燃烧室点火，加热炭化槽，待温度升至300摄氏度时开始投料，直至加满 为止，每个炭化炉第一次投料可投下松木屑1400—1700公斤，待部分木屑炭化后，在各炭 化室内上下搅动一下，以免炭化室内木屑之间存有空隙引起灰化，在搅动时，被木屑阻留在 炭化室内的气体往往会连同烟火一齐上扬，灼伤人体，应特别注意安全对炭化室进行搅动 后，便可进行第二次投料，投料量600—800公斤在炭化过程中，当炭化槽冒出青烟或无 烟，加料口和出炭口外部没有火焰冒出，炭化槽内物料呈暗红色，不冒火星时，表明炭化结 束，即可出炭。

出炭时，把出炭门打开，用长柄铁耙把炭粉耙入铁桶内，立即用湿炭粉盖上， 以防炭粉灰化每炉投料量为2—2.5吨木屑，炉温约700摄氏度，炭化时间随原料含水率而异，约4—8 小时，每炉可得木屑炭300—400公斤，耗煤1.5—1.7吨这种炭化炉结构简单，容易砌造，操作易掌握；但耗煤量大，炭得率低，质量不够均匀，高 温操作，劳动强度大木炭的性质1. 木炭的外部形态质量高的木炭断面具有黑色光泽，敲打时发出响亮清脆的金属声在不 同的温度下烧制的木炭，其外部形态是不同的在低于250摄氏度时烧制的炭，表面带褐 色，不易敲断，燃烧时有火焰；300—350摄氏度烧制的木炭表面呈黑色，当烧制温度达500 摄氏度时，敲打时，木炭发出响亮金属声2. 木炭的固定碳固定碳是一个假定的概念，它是在规定的高温，一般为850—950摄氏度 下，不通入空气进行煅烧时的无灰分的木炭一般的木炭可能含70%—80%的固定碳随 煅烧温度升高，木炭中固定碳的相对含量增加3. 木炭的挥发分木炭在高温下煅烧时放出一氧化碳、二氧化碳、氢、甲烷和其他碳氢化合 物等气态产物称为挥发分烧制木炭的温度在300—700摄氏度以内时，随着温度的升高，木炭煅烧时所分出的挥发分 的组成发生下列变化：二氧化碳、一氧化碳和甲烷的含量逐渐降低，而氢的含量逐渐增加。

烧炭的温度升高时，木炭的发热量增高，而气体的发热量降低4. 木炭的机械强度木炭的机械强度表示它对压碎和磨损的抵抗能力，它在木炭的转装和运 输上以及在冶金工业应用上有很大意义转载的次数愈多，在熔铁炉的炉胸中，木炭受到上 部炉料强大压力，而由上向下移动时，则受到炉料块和炉胸壁的强烈摩擦，如果木炭变成碎 屑，气体难以通过炉料，熔铁炉的操作就会发生故障木炭强度沿纵向较高，径向较低，而弦向最低当烧制木炭最终温度相同时，木炭强度随烧 炭时间的增加而增加5. 木炭的比重和孔隙度木炭的比重因树种、木材的质量、炭化的最终温度和升温速度而不 同一般比重大的木材烧成的木炭比重也大木炭孔隙度决定木炭大部份性质，如反应能力、 导热性、吸附性等6. 木炭的发热量木炭的发热量与炭化温度有关，炭化温度高，木炭碳素含量大，发热量也 较高7. 木炭的灰分木炭烧完后成为白色或淡红色的物质称为灰分木炭中灰分含量随烧制温 度、树种、被炭化木块和树皮的比例、树木的立地条件、砍伐季节、运材和烧制方法而不同 一般烧制温度愈高，灰分含量愈大，由阔叶材烧制的木炭其灰分含量比针叶材高；树皮含灰 量比木材高木炭的用途1. 冶金工业以前木炭就用来冶炼铁矿石，木炭与焦炭熔炼的生铁，即使化学组成相同，其结构与机械性 质仍不相同。

木炭冶炼的生铁一般具有细粒结构，铸件紧密，没有裂纹的特点，用木炭生产 的生铁含杂质少，适于生产优质钢在有色金属生产中，木炭常用作表面助熔剂，当有色金属熔融时，表面助熔剂在熔融金属表 面形成保护层，使金属与气体介质分开，既可减少熔融金属的飞溅损失，又可降低熔融物中 气体的饱和度大量木炭还用于结晶硅生产，生产结晶硅用的木炭不应含有生炭头和过多的灰分2. 渗碳剂的制造凡是要求表面具有较高的硬度和耐磨性，而中心具有良好韧性的所有钢制品都要进行渗碳 用来对钢制品进行渗碳作用的含碳混合物称为渗碳剂单纯木炭的渗碳效果较差因此常用 木炭作为原料，再加入一定数量的接触剂，制成渗碳剂3. 二硫化碳生产木炭是制造二硫化碳的最好原料，用来制造二硫化碳的木炭，应当是坚硬、容积重大、灰分 和水分含量小，固定碳含量高生产1吨二硫化碳约需0.5吨的木炭4. 木炭砖的压制碎木炭运输很不方便，而且用途也受到限制，用压制木炭砖的方法能使价值很小的碎木炭变 成优质。