【正文】 生產(chǎn)優(yōu)質活性炭，技術方面只需要將污泥和褐煤按照比例配合預處理加工成活性炭生產(chǎn)原料即 可，這方面的技術也是成熟可靠的，因此，本項目技術屬于成熟技術的集成優(yōu)化技術，可以直接應用于工業(yè)化生產(chǎn)。（ 2）工藝設備系統(tǒng)的研制，包括干燥造粒設備系統(tǒng)，熱解碳化設備系統(tǒng)，高溫活化設備系統(tǒng)以及后續(xù)的脫灰與整粒設備系統(tǒng)。其主要技術和裝 備包括以下幾個部分：（ 1）基本工藝參數(shù)的優(yōu)化確定，主要包括原料配比優(yōu)化和活化參數(shù)優(yōu)化?；谏鲜鲈颍卷椖坎捎梦锢砘罨癁橹骰瘜W活化為輔的疊加活化法，通過對活化參數(shù)的進一步優(yōu)化，獲得綜合成本最低、系統(tǒng)效益最大的活化方案，最終實現(xiàn)產(chǎn)品較大的市場競爭優(yōu)勢。干燥后物料進行造粒加工，更加有利于增加顆粒強度，有利于后續(xù)熱解碳化處理。本項目以熱煙氣為熱源將污泥與褐煤混合干燥脫水，然后對干燥脫水后的物料進行加工造粒，造粒后物料進行高溫碳化處理。兼顧碳平衡和系統(tǒng)能量自平衡，主要是調節(jié)褐煤的配入比例，達到碳平衡和能量平衡，最終達到提高產(chǎn)品質量和降低生產(chǎn)成本的雙重效果。主要掌握以下核心技術： 優(yōu)化城市污泥和褐煤的配比 項目以處理城市污泥為主，同時兼顧碳平衡和系統(tǒng)能量自平衡。 表 3 不同形態(tài)活性炭的主要應用狀況 粉末活性炭 顆?；钚蕴? 柱狀活性炭 主要應 用領域 醫(yī)藥，制糖，食品，水處理等 用于合成纖維載體，空氣、水凈化，聚氯乙烯載體 活性炭在行業(yè)中的應用如下： ◎石化行業(yè) 無堿脫臭（精制脫硫醇）――重催的精制裝置 乙烯脫鹽水（精制填料）――乙烯裝置 催化劑載體（鈀、鉑、銠等）――苯乙烯、連續(xù)重整裝置 水凈化及污水處理――上水及下水的深度處理 電力行業(yè) 電廠水質處理及保護――鍋爐裝置 化工行業(yè)化工催化劑及載體、氣體凈化 、溶劑回收、及油脂等的脫色、精制 食品行業(yè) 飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色 黃金行業(yè) 黃金提取――適用炭漿法、堆浸法提金工藝 尾液回收――金礦的廢物利用及環(huán)境保護 環(huán)保行業(yè)用于污水處理、廢氣及有害氣體的治理 相關行業(yè) 香煙濾嘴、木地板防潮、吸味、汽車汽油蒸發(fā)污染控制，各種浸漬劑液的制備等 ,比如活性炭可以作為活性碳罐的填充物用來生產(chǎn)摩托車碳罐 汽車碳罐等。 2 用于氣相吸附 苯、甲苯、二甲苯、丙酮、油氣、 CS2 等有機溶劑吸附與回收；香煙過濾嘴、裝修除味、室內空氣凈化 甲醛，苯等的去除 ，工業(yè)用氣的凈化 如 CO N2 等 ；石化行業(yè)生產(chǎn)、天然氣凈化、脫硫、除臭、廢氣的治理；生化、油漆工業(yè)、地下場所、皮革工廠、動物飼養(yǎng)場所的空氣凈化、脫臭；煙道氣的臭氣吸附、硫化物吸附，汞蒸汽的去除。 產(chǎn)品的應用 活性炭作為優(yōu)良的吸附劑有著廣泛的應用。在活化過程中，加入合適的催化劑可顯著提高反應速度，縮短反應時間。如何加快反應速度、縮短反應時間、降低反應能耗是物理法活化工藝的關鍵。以水蒸氣為活化劑時，活化溫度在 800~850 ℃，隨著活化時間的延長，活性炭的比表面積和微孔數(shù)量均會逐漸增加，但當溫度大于 860 ℃時，擴孔現(xiàn)象加劇，微孔數(shù)量減少。研究認為，當擴散速率大于反應速率時活化為反應所控制，此時有利于氣體發(fā)揮造孔作用。 研究結果表明，氣體活化劑先除去炭化過程中形成的非組織炭中間物，然后與石墨微晶的活性炭反應。其活化機理為： C+CO2 2CO C+H2O CO+H2 CO+1/2O2 CO2 H2+1/2O2 H2O 由于二氧化碳分子的直徑大于水分子，其在炭顆?？椎纼鹊臄U散比較困難，擴散速度慢，使二氧化碳與微孔的接近受到較大的限制，因此在給定的活化溫度下，水蒸氣的活化反應速度高于二氧化碳。 與化學活 化相比，物理活化制備活性炭的生產(chǎn)工藝簡單、清潔，不存在設備腐蝕和環(huán)境污染的問題，活性炭不需要清洗，可直接使用，已經(jīng)得到越來越多的關注。化學活化法雖然具有顯著提高活性炭品質的效果，但是，同時也產(chǎn)生許多負面影響，主要是：（ 1）成倍增加產(chǎn)品的原料成本和加工成本；（ 2）增加工藝流程，往往需要水洗和酸洗工藝，增加了初投資和運行成本；（ 3）帶來新的環(huán)境污染問題，主要是廢水處理和固廢處理問題。通常采用的是化學活化和物理活化兩種方式。一般炭化溫度為 400~600 ℃，活化溫度 800~1 000 ℃。 表 1 活性炭產(chǎn)品污泥原料的成份分析（空干基） % 工業(yè)分析 元素分析 Mad Aad Vad FC,ad WS,ad WC,ad WH,ad WN,ad WO,ad 表 2 活性炭產(chǎn)品褐煤原料的成份分析（空干基） % 工業(yè)分析 元素分析 Mad Aad Vad FC,ad WS,ad WC,ad WH,ad WN,ad WO,ad 獲得高品質的活性炭產(chǎn)品還與加工工藝直接相關。城市污泥和低變質程度的褐煤具有易得性和 廉價性特點，同時含有豐富的揮發(fā)組分和雜原子成分，屬于較為理想的活性炭生產(chǎn)原料。對于原料的選取而言，主要選取含碳物質的原料，包括煤炭、半焦、生物質、污泥等。高品質活性炭的比表面積達 3 000 m2/g, 碘吸附值達 1500 mg/g, 亞甲基藍吸附值達 300 mg/g, 苯酚吸附值達 250 mg/g。 活性炭產(chǎn)品質量是以其吸附吸能來評價的，活性炭吸附性能的好壞主要由其中的孔容積和孔結構尺度來決定的。其主要原料是，來自城市生活污水處理廠的污泥和變質程度較低的褐煤。 項目實施成功后，可望開辟一條城市污泥高附加值資源化利用的途徑，實現(xiàn)污泥無害化、減量化、資源化和效益化的“四化”處理，徹底解決我國的城市污泥問題；可以通過本項目的大面積推廣應用，生產(chǎn)出低成本活性炭產(chǎn)品，并以低成本的市場優(yōu)勢，獲得市場主動權，進而主導活性炭市場的發(fā)展；本項目實施后，可 以采用“連鎖店”形式在國內外設點鋪面，最終大造污泥煤基活性炭全球產(chǎn)業(yè)集團。其主要市場競爭優(yōu)勢表現(xiàn)在： 1 政策優(yōu)勢：項目以處理城市污泥為主，實現(xiàn)污泥的無害化處理與資源化利用，符合國家政策，容易立項，并享受國家有關稅收優(yōu)惠政策；（ 2）經(jīng)濟效益優(yōu)勢：與單獨的污泥制備活性炭相比，本項目技術方案能夠實現(xiàn)能量自平衡和碳平衡，能耗成本和添加劑成本顯著降低；與褐煤單獨制備活性炭相比，本項目技術方案以污泥為原料，大大降低了原料成本，同時 還能夠獲得污泥補貼資金和稅收優(yōu)惠政策，獲得更高的經(jīng)濟效益。 針對我國活性炭市場需求及其發(fā)展趨勢，為了滿足我國城市污泥減量化、無害化、資源化和效益化的“四化”處置問題，本方案提出“城市污泥和褐煤生產(chǎn)活性炭技術”。因此 , 對煤的各種深加工以及綜合利用已成為重要的發(fā)展趨勢。全國城市污水處理總規(guī)模將達到 1 108 m3/d，污泥量達到 5 104 t/d。利用污泥和褐煤生產(chǎn)活性炭可行性研究報告 第一節(jié) 產(chǎn)品介紹 項目提出的理由與過程 活性炭是一種非常優(yōu)良的吸附劑它是利用等原料，通過、催化活化、漂洗、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成?；钚蕴繌V泛應用于工各個石化行業(yè)脫臭催化劑載體食品行業(yè)的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業(yè)的黃金提取、尾液回收；環(huán)保行業(yè)的污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化；的香煙濾嘴、木地板防潮、汽車汽油蒸發(fā)污染控制，等。 ,為減少對大氣的污染 ,一般對直接燃煤采取限制性措施 ,但對煤的液化、氣化和非燃料利用一直給予鼓勵。褐煤的煤化程度淺 ,水分高 ,熱值低 ,在工業(yè)應用方面遠不如其它煤種廣泛 , 我國的褐煤儲量約為41101 億 t , 是有待開發(fā)利用的煤炭資源。該技術方案是基于試驗證明的污泥和褐 煤共碳化“協(xié)同效應”原理，充分利用污泥和褐煤在高溫碳化過程中發(fā)生的“協(xié)同效應”，同時達到提高產(chǎn)品質量與降低生產(chǎn)成本的雙重效果，進一步增強項目產(chǎn)品的市場競爭能力。（ 3）技術優(yōu)勢：本項目實施的關鍵在于所用的原料和原料之間的配比，這方面的技術在國內外尚屬首次，項目實施單位具有專利技術的獨家壟斷性，因此，項目技術方面具有獨占市場的優(yōu)越性。 產(chǎn)品加工原理 本項目產(chǎn)品是具有豐富微孔結構的活性炭。其主要加工過程是：通過原料按比例定量混合 +干燥脫水 +成型 +碳化 +高溫活化 +冷卻 +脫灰 +干燥 +整粒 +包裝等工藝過程，將原料加工成活性炭產(chǎn)品。高品質的活性炭要求有豐富的孔容積和微孔結構，活性炭產(chǎn)品質量的表征通常采用比表面積、 碘吸附值、亞甲基藍吸附值、苯酚吸附值等指標。 活性炭品質的高低主要與生產(chǎn)原料的選取和加工工藝兩個方面決定的。活性炭原料要具有易得性和廉價性，同時含有豐富的揮發(fā)物質和除碳、氫外的雜原子物質（如硫、氧、氮等），因為揮發(fā)組分和雜原子物質均有利于生成多孔結構。 項目主要原料污泥與褐煤的成份分析結果分別如表 1 和表 2 所示?；钚蕴可a(chǎn)工藝通常是將原料先炭化除去其中的可揮發(fā)成分，生成富碳的固體熱解物，然后再利用二氧化碳、水蒸氣等氧化性氣體與含碳材料內部的碳原子反應，通過開孔、擴孔和創(chuàng)造新孔而形成豐富的微孔。 活化是決定活性炭品質的最 重要環(huán)節(jié)。 化學活化就是在原料中加入化學活化劑（如氯化鋅、碳酸鉀、磷酸、氫氧化鉀等），然后在高溫條件下進行活化處理，最終達到提高活性炭品質的效果。因此，目前工業(yè)上大多不采用化學活化法生產(chǎn)活性炭，轉而采用物理活化法。 物理活化法制備活性炭常用的活化劑是二氧化碳和水蒸氣。采用的原材料不同，同時活化溫度、活化時 間和活化劑流量等活化條件也影響了活化效果?；钚晕坏男纬蓹C制以及在微晶石墨層水平及垂直方向上炭的相對反應速率決定了孔的結構變化。 H2O 分子的尺寸較 CO2 分子的尺寸小