【正文】 。但由于部分技術(shù)未取得突破，磷酸法生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭還存在一系列問(wèn)題，影響經(jīng)濟(jì)效益，其生產(chǎn)過(guò)程也造成一定程度的污染，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1）多數(shù)企業(yè)規(guī)模小、設(shè)備落后，普遍采用平板爐，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，生產(chǎn)效率低下。 2）間歇生產(chǎn)過(guò)程使 高溫炭化料和活化料直接接觸空氣，造成燒失，產(chǎn)品得率低，同時(shí)也增加了產(chǎn)品中的灰分含量。 8 3）磷酸在高溫下轉(zhuǎn)化成多聚偏磷酸及其鹽類物質(zhì)，易殘留于活性炭中，造成產(chǎn)品的灰分含量偏高。 4）炭化、活化產(chǎn)生的廢氣回收率低，磷酸消耗普遍在 噸 /噸產(chǎn)品以上，有的企業(yè)甚至高達(dá) 噸 /噸產(chǎn)品，排放水體富營(yíng)養(yǎng)化污染嚴(yán)重。 5）炭化、活化產(chǎn)生的熱量未得到利用，能耗高。 以上問(wèn)題導(dǎo)致目前磷酸法生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭存在原料消耗大、能耗高、污染嚴(yán)重和低效率、技術(shù)含量低、產(chǎn)品附加值低等 “三高三低 ”的問(wèn)題，極大影響了產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也影響了企業(yè)的 經(jīng)濟(jì)效益。 實(shí)施課題研究的現(xiàn)實(shí)意義 本項(xiàng)目以研究高效的炭化活化一體式設(shè)備與工藝為核心，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的連續(xù)化和自動(dòng)化生產(chǎn)，通過(guò)優(yōu)化工藝條件，原料單耗由 噸 /噸炭降低到 噸 /噸炭以下，生產(chǎn)的產(chǎn)品具有高比表面積、高吸附能力、低灰分（ 3%）和低重金屬含量的特點(diǎn)。采用噴淋、沉降、回收一體化設(shè)施使炭化活化煙氣排放達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用集中封閉連續(xù)磷酸回收系統(tǒng)與工藝，實(shí)現(xiàn)磷酸單耗達(dá)到 噸 /噸炭以下。通過(guò)熱量網(wǎng)格化設(shè)計(jì)，將高溫活化料的磷酸回收中產(chǎn)生的潔凈蒸氣用于稀磷酸的濃縮，在煙氣排放通道設(shè)置換熱管以生產(chǎn)熱水用于洗 炭工序，基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的熱量自給。 本項(xiàng)目通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)的研究和相關(guān)技術(shù)的配套集成，可形成較完善的磷酸法生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭技術(shù)，并建立工藝技術(shù)規(guī)范。項(xiàng)目還要通過(guò)建設(shè)一條示范生產(chǎn)線，與 XX 農(nóng)林大學(xué)等科研院所開展密切的產(chǎn)學(xué)研合作，共建技術(shù)中心，通過(guò)技術(shù)培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電教手段形成技術(shù)輻射作用，帶動(dòng)區(qū)域內(nèi)相關(guān)活性炭企業(yè)技術(shù)革新，促進(jìn)技術(shù)共同進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)竹碎料生產(chǎn)活性炭的高效、節(jié)能、環(huán)保和高效益。 9 本項(xiàng)目以竹碎料為原料生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)活性炭生產(chǎn)從手工操作、間歇生產(chǎn)向連續(xù)化、自動(dòng)化和規(guī)模化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，帶動(dòng)區(qū)域內(nèi) 竹質(zhì)活性炭生產(chǎn)的快速發(fā)展，提升我國(guó)竹質(zhì)活性炭生產(chǎn)的技術(shù)水平，而且能為我國(guó)竹產(chǎn)業(yè)加工的 “三剩物 ”綜合利用、變廢為寶開辟一條切實(shí)可行的新路子。本項(xiàng)目的示范推廣，更能夠有效降低活性炭生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，減少環(huán)境污染，保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，具有節(jié)能、資源綜合利用等循環(huán)經(jīng)濟(jì)性質(zhì)，符合國(guó)家關(guān)于發(fā)展產(chǎn)業(yè)集群的政策，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。 （二） 開發(fā)目標(biāo)和實(shí)施內(nèi)容 項(xiàng)目實(shí)施的目標(biāo) 本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)磷酸法竹質(zhì)活性炭生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，提升竹質(zhì)活性炭規(guī)?；a(chǎn)工藝、技術(shù)及裝備水平，實(shí)現(xiàn)竹碎料規(guī)?；?、連續(xù)化和自動(dòng)化生產(chǎn)高品 質(zhì)活性炭的新技術(shù)目標(biāo)，具體包括以下 5 個(gè)分目標(biāo)。 1）建設(shè)一條日產(chǎn) 3 噸中試生產(chǎn)線，用于工藝參數(shù)的優(yōu)化。 2）建設(shè)一條連續(xù)化示范生產(chǎn)線，進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證和改進(jìn)。該生產(chǎn)線年產(chǎn)竹質(zhì)活性炭達(dá) 1 萬(wàn)噸，產(chǎn)值 億元，產(chǎn)生稅利 4000 萬(wàn)元以上。 3）編制磷酸法生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 4）竹質(zhì)活性炭產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：比表面積 ≥2021 m2/g，碘吸附值 ≥1200 mg/g，亞甲基藍(lán)脫色率 ≥165 mL/g，焦糖脫色率（ A 法） ≥120%，灰分 ≤3%，鐵鹽 ≤%。 5）發(fā)表研究論文 2~3 篇，申請(qǐng)發(fā)明專利 1~2 項(xiàng)，實(shí)用新型 5 項(xiàng)。 實(shí)施內(nèi)容 1）在 XXXX 活性炭有限公司和 XX 農(nóng)林大學(xué)開展試驗(yàn)研究，重點(diǎn)進(jìn)行磷酸法炭化活化一體式連續(xù)化生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭的熱量衡算與精確模擬，突破炭化活化煙氣的降溫、噴淋與靜電除霧一體化技術(shù)，研究活化料回收 10 磷酸中多聚偏磷酸高效轉(zhuǎn)化為正磷酸技術(shù)、磷酸溶液中金屬離子的高效脫除技術(shù)，研究影響磷酸法生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭的得率、產(chǎn)量質(zhì)量的主要因子及其優(yōu)化工藝條件。 2）在 XXXX 活性炭有限公司建設(shè)一條日產(chǎn) 3 噸中試生產(chǎn)線。在木質(zhì)活性炭生產(chǎn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，以竹材加工碎料為原料替代木材原料，進(jìn)行磷酸法連續(xù) 化生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭工藝條件的優(yōu)化，進(jìn)一步確定原料顆粒、含水率，炭化溫度、時(shí)間、流量，活化溫度、時(shí)間、流量，活化助劑配方配比，設(shè)備容量、性能、產(chǎn)能等工藝技術(shù)參數(shù)。確定磷酸回收技術(shù)方案。探討連續(xù)化生產(chǎn)的自動(dòng)控制方案。進(jìn)行生產(chǎn)成本核算與優(yōu)化。 3）在 XXXX 活性炭有限公司建設(shè)一條日產(chǎn) 30 噸竹質(zhì)活性炭示范生產(chǎn)線，進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證和改進(jìn)。在大生產(chǎn)試驗(yàn)中進(jìn)行技術(shù)修正、設(shè)備整改和產(chǎn)品品質(zhì)提升等工作。原料預(yù)處理、捏合、炭化活化一體式連續(xù)完成，實(shí)現(xiàn)物料不落地；生產(chǎn)操作采用 DCS 控制方案，實(shí)現(xiàn)過(guò)程完全電腦化控制；活化料的磷酸回收工序 完全封閉運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)工藝用水全循環(huán)、零排放；炭化活化產(chǎn)生的煙氣通過(guò)降溫、凈水噴淋、高壓靜電除霧技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)煙氣超低負(fù)荷排放 ，“三廢”排放達(dá)到或低于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn) 。以竹碎料為原料，示范生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)活性炭 1 萬(wàn)噸以上，產(chǎn)值 億元，產(chǎn)生稅利達(dá) 4000萬(wàn)元以上。 4）由 XX 農(nóng)林大學(xué)組織，完成日產(chǎn) 30 噸竹質(zhì)活性炭生產(chǎn)線的工藝技術(shù)參數(shù)的修定及其標(biāo)準(zhǔn)化工作。提出磷酸法連續(xù)化生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭清潔化加工技術(shù)規(guī)范。 5）由 XX 農(nóng)林大學(xué)牽頭，組織區(qū)域相關(guān)企業(yè)建立產(chǎn)業(yè)技術(shù)中心，在XXXX 活性炭有限公司的日產(chǎn) 30 噸竹質(zhì)活性炭示范生產(chǎn)線上開 展技術(shù)培訓(xùn)，并通過(guò)網(wǎng)站建設(shè)和視頻錄相等手段強(qiáng)化有關(guān)技術(shù)和環(huán)境保護(hù)教育。 11 （三） 項(xiàng)目技術(shù)方案 技術(shù)方案和技術(shù)路線 （ 1） 竹碎料炭化活化一體式清潔生產(chǎn)技術(shù)示范推廣 由 XX 農(nóng)林大學(xué)組織，在建成的示范生產(chǎn)線上開展技術(shù)規(guī)程的制定 ，進(jìn)行技術(shù)參數(shù)的修定及其標(biāo)準(zhǔn)化工作。提出磷酸法連續(xù)化生產(chǎn)竹質(zhì)活性炭清潔化加工技術(shù)規(guī)范。 建立示范生產(chǎn)線 技術(shù)人員入駐企業(yè)指導(dǎo) 理論 培訓(xùn) 示范操作、學(xué)員實(shí)踐 修正和完善有關(guān)技術(shù)參數(shù) 竹碎料炭化活化一體式 清潔 生產(chǎn) 技術(shù)規(guī)范 竹碎料炭化活化一體式 清潔生產(chǎn) 技術(shù)規(guī)程 圖 1 竹碎料炭化活化一體式清潔生產(chǎn)示范 技術(shù)路線圖 竹碎料炭化活化一體式 清潔生產(chǎn) 技術(shù)集成 炭化活化一體式 旋轉(zhuǎn)爐技術(shù) 炭化活化 煙氣回收技術(shù) 封閉式 活化 料連續(xù)回收磷酸技術(shù) 連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程 DCS 控制技術(shù) 多聚偏磷酸高效轉(zhuǎn)化正磷酸技術(shù) 12 （ 2） 竹碎料炭化活化工藝優(yōu)化研究 為取得竹碎料磷酸法生產(chǎn)高脫色力竹質(zhì)活性炭的優(yōu)化工藝條件，按原料預(yù)處理、捏合、炭化和活化 4 個(gè)工序分步進(jìn)行詳細(xì)研究，著重通過(guò)對(duì)磷酸活化助劑的濃度、配比、炭化活化溫度 、時(shí)間等工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，研究其對(duì)竹質(zhì)活性炭吸附孔隙結(jié)構(gòu)與分布的影響，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高脫色力竹質(zhì)活性炭的目標(biāo)。 預(yù)處理 圖 2 竹碎料炭化活化工藝 優(yōu)化研究 技術(shù)路線圖 捏合 磷酸濃度、用量 炭化 竹碎料的顆粒度 竹碎料的含水率 合格 竹碎料 N Y 磷酸 活化 溫度 溫差 時(shí)間 得率 炭化率 密度 調(diào)整工藝 溫度 溫差 時(shí)間 溫差 得率 脫色力 調(diào)整工藝 高脫色 力 竹質(zhì)活性炭 微孔結(jié)構(gòu) 13 （ 3） 竹碎料炭化活化一體式清潔生產(chǎn)線 在熱量衡算與精確模擬的基礎(chǔ)上，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，投資 2021 萬(wàn)元建設(shè)炭化活化一體式旋轉(zhuǎn)爐、煙氣回收與處理裝置、活化料回收磷酸系統(tǒng)，各大關(guān)鍵工藝工序形成集約化系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)精細(xì)化、自動(dòng)化操作。 （ 4） 竹碎料炭化活化一體式清潔生產(chǎn)技術(shù)集成 原料預(yù)處理、捏合、炭化活化一體式連續(xù)完成，實(shí)現(xiàn)物料不落地；操作采用 DCS 控制方案，實(shí)現(xiàn)過(guò)程完全自動(dòng)化控制；活化料的磷酸回收工序完全 封閉運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)工藝用水全循環(huán)、零排放；炭化活化產(chǎn)生的煙氣通過(guò)降溫、凈水噴淋、高壓靜電除霧技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)煙氣超低負(fù)荷排放。 預(yù)處理 圖 3 竹碎料炭化活化一體式 清潔 生產(chǎn) 技術(shù)路線圖 捏合 炭化活化一體 竹碎料 磷酸 活化料 高脫色 力低灰分 竹質(zhì)活性炭 煙氣 降溫 噴淋 靜電除霧 稀磷酸 細(xì)炭 回收磷酸 稀磷酸 洗滌 后處理 淋洗塔 濃縮 14 知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)成熟度和先進(jìn)性評(píng)價(jià) 各項(xiàng)任務(wù)所涉及的知識(shí)產(chǎn)權(quán)來(lái)源于任務(wù)承擔(dān)單位?？捎糜诒救蝿?wù)的成果包括課題成果、專利和專有技術(shù)等 3 個(gè)方面，相關(guān)技術(shù)成熟先進(jìn)。 （ 1） 相關(guān)專有技術(shù) 項(xiàng)目承擔(dān)單位 20 多年來(lái)專注于木質(zhì)活性炭的生產(chǎn)，在新型設(shè)備研究、技術(shù)，革新等方面持續(xù)投入，先后采用耙爐、平板爐和組合式旋轉(zhuǎn)爐技術(shù)，目前炭化活化一體式變徑旋轉(zhuǎn)爐技術(shù)已完成日產(chǎn) 3 噸活性炭的中試。項(xiàng)目承擔(dān)單位特別重視 清潔化生產(chǎn)技術(shù)，設(shè)計(jì)制造了 活化料旋噴磷酸回收裝置 、 非金屬高壓電場(chǎng)回收磷酸煙氣裝置 等設(shè)備系統(tǒng)，并將 新型連續(xù)活性炭洗滌裝置技術(shù) 、 炭化活化煙氣熱能回收利用技術(shù) 和 炭化活化煙氣噴淋除塵、高壓靜電除霧連續(xù)一體化技術(shù) 應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，取得較好效果，目前正進(jìn)一步開展相關(guān)技術(shù)改造和升級(jí)工作。 （ 2）相關(guān)課題成果 1）國(guó)家林業(yè)局 “948”項(xiàng)目 “木屑和鋸末熱解制取潔凈燃料和化學(xué)品技術(shù) ”， 2021 年通過(guò) XX 省林業(yè)廳驗(yàn)收。 2） “納米負(fù)離子粉 /酞菁鈷 /活性炭復(fù)合凈化材料的研制 ”， 2021 年 1月通過(guò) XX 省教育廳評(píng)審，評(píng)審成果達(dá)國(guó)內(nèi)領(lǐng) 先水平。 （ 3）相關(guān)的國(guó)家發(fā)明專利 1）新型炭陶復(fù)合吸附材料制備方法（ ZL 202110008525X）， 2021 年授權(quán)。 2）一種機(jī)械力化學(xué)法制備活性炭的方法，申請(qǐng)?zhí)?。 3）一種作物秸稈炭化物載醇固體燃料及其制備方法，申請(qǐng)?zhí)枴? 15 （四） 實(shí)施地點(diǎn)和基礎(chǔ)條件 項(xiàng)目實(shí)施的地點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 本項(xiàng)目的實(shí)施單位為 XXXX 活性炭有限公司，位于 XX 省 XX 市木西林（圖 4 中星號(hào)所示位置），地處我國(guó)木質(zhì)活性炭主產(chǎn)區(qū)的核心區(qū)域，具有資源豐富、生產(chǎn)集中和技術(shù)專家多的優(yōu)勢(shì)。 圖 4 項(xiàng)目實(shí)施地點(diǎn)用及其技術(shù)輻射區(qū)域圖 （ 1） 項(xiàng)目承擔(dān)單位已先期開展相關(guān)研究 XXXX 活性炭有限公司和 X