×
27.11.2014
216.013.0b18

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО УГЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области получения гранулированных активных углей. Способ получения гранулированного активного угля включает измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой, гранулирование композиции, охлаждение гранул, карбонизацию и парогазовую активацию. В качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят тристриметилсилоксифенилсилан. Изобретение позволяет получить гранулированный активный уголь с высокой адсорбционной способностью, рекомендованный для извлечения из сточных и оборотных вод флотационных фабрик остатков флотационных агентов, таких как бутиловый ксантогенат калия. 3 пр.
Основные результаты: Способ получения гранулированного активного угля, включающий измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой, гранулирование композиции, охлаждение гранул, их карбонизацию при 450-650°C и парогазовую активацию при 850-950°C, отличающийся тем, что в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят тристриметилсилоксифенилсилан (ТМСФС) в количестве 2,3-4,0% масс.

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к способам получения гранулированных активных углей, и может быть использовано для получения активных углей (АУ), применяемых для очистки газов и жидкостей от вредных примесей. Особенно актуальна проблема очистки от остатков флотационных реагентов оборотных вод обогатительных фабрик, что, с одной стороны, увеличивает эффективность выделения концентрата руды, а с другой стороны, решает проблемы экологического плана.

Известен способ получения гранулированного активного угля, включающий смешение измельченного каменноугольного сырья и смоляного связующего, гранулирование полученной композиции, охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул сначала со скоростью нагревания 10-25°C/мин в течение 12-24 минут, а затем со скоростью нагревания 2-5°C/мин до температуры 450-650°C и их активацию при температуре 850-950°C до развития суммарного объема пор 0,6-0,9 см3/г (см. а.с. СССР №1836288, кл. C01B 31/08, опубл. 03.09.91 г.).

Недостатком известного способа является низкая механическая прочность гранул и низкий выход готового продукта.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является выбранный за прототип способ получения гранулированного активного угля (ГАУ), включающий измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой неонола в количестве 0,8-3,5% масс., гранулирование композиции, охлаждение гранул до комнатной температуры, карбонизацию гранул со скоростью нагревания 10-25°C/мин в течение 12-24 мин, а затем со скоростью нагревания 2-5°C/мин до достижения температуры 450-650°C, после чего ведут активацию смесью водяного пара и углекислого газа при температуре 850-950°C; полученный АУ охлаждают, высевают фракцию 1,5-3,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта (см. Пат. РФ №2162056, кл.C01B 31/08, опубл. 20.01.2001 г.).

Недостатком прототипа является низкая адсорбционная способность получаемого ГАУ при очистке воды от флотационных реагентов, таких как бутиловый ксантогенат калия (измеренная нами динамическим способом адсорбционная способность по БКК при извлечении его из воды не превышала 35 мг/г).

Задачей изобретения является получение ГАУ с высокой адсорбционной способностью по флотационному реагенту - бутиловому ксантогенату калия (БКК).

Легирующие добавки широко применяются в технологии пластмасс, существенно улучшая те или иные их эксплуатационные характеристики. Так, в частности, известно, что полиметилфенилсилоксаны широко применяются в качестве связующего при приготовлении пластических масс, позволяя создавать нужную структуру материала.

Поставленная задача достигается предложенным способом, включающим измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой, гранулирование композиции, охлаждение гранул, их карбонизацию при 450-650°C и парогазовую активацию при 850-950°C, где дополнительно содержится в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию тристриметилсилоксифенилсилан (ТМСФС) в количестве 2,3-4,0% масс.

Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят тристриметилсилоксифенилсилан (ТМСФС) в количестве 2,3-4,0% масс.

Из научно-технической литературы авторам не известен способ получения ГАУ, в котором в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят ТМСФС в количестве 2,3-4,0% масс.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что ТМСФС, являясь кремнийорганическим гетероцепным полимером со следующей формулой: C6H5-Si=[-O-Si=(CH3)3]3, улучшая реологию паст, уплотняет структуру «сырых» гранул при их охлаждении до комнатной температуры. В результате на стадии карбонизации формируется большое количество кристаллитов, и лишь незначительная часть углерода остается в аморфной форме. Это при проведении активации в тех же стандартных условиях позволяет развить в активном угле большую долю микропор в суммарном объеме пор и, следовательно, повысить адсорбционные свойства ГАУ по высокомолекулярным органическим примесям в оборотных и сточных водах.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут каменный уголь марки СС (ГОСТ P 51588-2000) и измельчают его в шаровой мельнице до размера частиц (тонина помола) менее 100 мкм. Полученную угольную пыль дозируют в смеситель-гранулятор и включают перемешивающие лопасти. Затем туда же дозируют одновременно смоляное связующее - каменноугольную смолу (КУС) (ТУ 14-7-100-89) марки A и легирующую добавку ТМСФС (ТУ 6-02-1233-82).

При этом выдерживают следующее соотношение компонентов:

каменноугольная пыль 66,0-69,7%
каменноугольная смола 28,0-30,0%
легирующая добавки ТМСФС 2,3-4,0%

Перемешивание продолжают 12-15 мин при температуре 40-60°C. Полученную композицию гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,8 мм. Сформованные гранулы охлаждают до комнатной температуры (15-25°C), измельчают до частиц с соотношением длины к диаметру гранул, равным 3-6, и подают на карбонизацию, которую проводят в барабанной вращающейся электропечи. При карбонизации сначала скорость нагревания поддерживают равной 10-25°C/мин в течение 12-24 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 2-5°C/мин до достижения температуры 450-650°C. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 850-950°C до суммарного объема пор 0,8-1,2 см3/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,0-2,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта.

Для оценки адсорбционной способности выбран бутиловый ксантогенат калия (БКК), т.к. он имеет нейтральный заряд и поэтому плохо сорбируется из воды при малых концентрациях.

Адсорбционную способность полученных ГАУ определяли динамическим методом путем пропускания раствора БКК в концентрации 20 мг/дм3 через слой АУ длиной 50 см при диаметре динамической трубки 15 см. Проскок БКК фиксировали хроматографически, после чего рассчитывали адсорбционную способность ГАУ по формуле

,

где A - адсорбционная способность ГАУ в динамических условиях, мг/г;

Cисх - исходная концентрация БКК, равная 20 мг/дм3;

V - объем пропущенного раствора, дм3;

A - количество АУ в динамической трубке, г.

Адсорбционная способность в динамических условиях для ГАУ, полученного по предлагаемому способу, составила от 150 до 200 мг/г по БКК при извлечении его из воды.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1

Берут 2,4 кг каменного угля марки CC и измельчают его в шаровой мельнице до размера частиц <100 мкм. Полученную угольную пыль дозируют в смеситель-гранулятор и включают перемешивающие лопасти. Затем дозируют одновременно 0,96 кг каменноугольной смолы и 0,079 кг (79 г) ТМСФС. Состав композиции: каменного угля - 69,7%, каменноугольной смолы - 28,0%, ТМСФС - 2,3%.

Перемешивание ведут 15 мин при температуре 40°C. Полученную композицию гранулируют через фильеры с диаметром отверстий 1,8 мм. Сформованные гранулы охлаждают до комнатной температуры (15-25°C), измельчают до частиц с соотношением длины к диаметру гранул, равным 3-5, и подают на карбонизацию, которую проводят в барабанной вращающейся электропечи. При карбонизации сначала скорость нагревания поддерживают равной 25°C/мин в течение 12 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 5°C/мин до достижения температуры 450°C. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 850°C до суммарного объема пор 1,2 см3/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,0-2,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта.

Полученный ГАУ имел адсорбционную способность по БКК при извлечений его из воды 150 мг/г.

Пример 2

В последовательности, охарактеризованной в примере 1, в сырьевую композицию вводят каменного угля 2,4 кг, каменноугольной смолы 1,09 кг и 0,145 кг (145 г) ТМСФС, при этом состав композиции следующий: каменного угля - 66,0%, каменноугольной смолы - 30,0% и ТМСФС - 4,0%.

Перемешивание сырья проводят в течение 12 мин при температуре 60°C. Полученную композицию гранулируют, гранулы охлаждают и измельчают, как в примере 1. При их карбонизации в барабанной вращающейся электропечи сначала скорость нагревания поддерживают равной 10°C/мин в течение 24 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 2°C/мин до достижения температуры 650°C. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 950°C до суммарного объема пор 0,8 см3/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,0-2,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта.

Полученный ГАУ имел адсорбционную способность по БКК при извлечении его из воды 180 мг/г.

Пример 3

В последовательности, охарактеризованной в примере 1, в сырьевую композицию вводят каменного угля 2,4 кг, каменноугольной смолы 1,02 кг и 0,098 кг (98 г) ТМСФС, при этом состав композиции следующий: каменного угля - 68,2%, каменноугольной смолы - 29,0% и ТМСФС - 2,8%.

Перемешивание сырья проводят в течение 14 мин при температуре 50°C. Полученную композицию гранулируют, гранулы охлаждают и измельчают, как в примере 1. При их карбонизации в барабанной вращающейся электропечи сначала скорость нагревания поддерживают равной 15°C/мин в течение 18 минут за счет горения летучих веществ и поддержания факела пламени, а затем поддерживают скорость нагревания 3°C/мин до достижения температуры 525°C. Активацию проводят во вращающейся или шахтной печи смесью водяного пара и диоксида углерода при температуре 900°C до суммарного объема пор 1,0 см3/г. Активный уголь охлаждают, отсеивают фракцию 1,0-2,0 мм и проводят определение показателей качества готового продукта.

Полученный ГАУ имел адсорбционную способность по БКК при извлечении его из воды 200 мг/г.

Выполненные нами исследования показали, что ГАУ, полученный по известному способу (Пат. РФ №2162056), имеет адсорбционную способность по БКК при извлечении его из воды, измеренную динамическим способом, в пределах 30-35 мг/г.

Экспериментальные исследования показали, что если количество вводимой добавки ТМСФС менее 2,3% масс, то не происходит значительного уплотнения композиции на стадии грануляции и охлаждения (вылеживания) и в активном угле доля микропор мала и составляет всего 0,20-0,22 см3/г, в то время как в случае оптимального количества добавки ТМСФС доля микропор высока и составляет для ГАУ на каменноугольной основе 0,28-0,32 см3/г, что и приводит к повышению его адсорбционной способности. Если же количество вводимой добавки ТМСФС возрастает более 4,0%, то начинает падать механическая прочность гранул за счет уменьшения связи уголь-смола до 60-64%, а при оптимальном количестве добавки ТМСФС она высока и находится в пределах 87-90%.

Таким образом, из изложенного выше следует, что каждый из признаков в изложенной их совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики решения заявленной задачи изобретения.

Способ получения гранулированного активного угля, включающий измельчение каменноугольного сырья, смешение его со смоляным связующим и легирующей добавкой, гранулирование композиции, охлаждение гранул, их карбонизацию при 450-650°C и парогазовую активацию при 850-950°C, отличающийся тем, что в качестве легирующей добавки в угольно-смоляную композицию вводят тристриметилсилоксифенилсилан (ТМСФС) в количестве 2,3-4,0% масс.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 26 items.
27.12.2016
№216.013.9e42

Способ получения порошкового сорбента

Изобретение относится к области сорбционной техники, в частности к способу получения сорбентов для очистки воздуха от неорганических одорантов и микроколичеств высокотоксичных органических веществ. Способ включает приготовление пропиточного раствора, пропитку им активного угля, вылеживание,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572144
Дата охранного документа: 27.12.2015
10.05.2016
№216.015.3d97

Способ повышения плодородия почв

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйств и может быть использовано при решении проблем защиты литосферы. Способ включает приготовление активного угля, внесение его в почву и выращивание культурных растений. При этом используют активный уголь, имеющий соотношение микропор,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583693
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.08.2016
№216.015.4f90

Способ переработки луба берёзовой коры

Изобретение относится к сельскохозяйственной промышленности. Согласно предложенному способу осуществляют измельчение луба березовой коры до фракции менее 1 мм и экстрагируют его водно-спиртовым раствором гидроксида калия в сверхвысокочастотном поле. Затем отделяют экстракт и сушат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595332
Дата охранного документа: 27.08.2016
13.01.2017
№217.015.6db6

Способ получения композиционного сорбента на основе минерального и растительного углеродсодержащего сырья

Изобретение относится к области получения композиционных пористых углеродсодержащих сорбентов. В качестве исходных компонентов используют увлажнённую монтмориллонитсодержащую глину и растительную углеродсодержащую основу в виде продуктов шелушения зерновых и технических сельскохозяйственных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597400
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7011

Способ получения активного угля из соломы зерновых культур

Изобретение относится к получению активных углей. Способ получения угля включает измельчение соломы на куски размером 1-10 см, карбонизацию, активацию водяным паром и охлаждение. Процесс карбонизации осуществляют в среде водяного пара в две стадии: сначала при 450-500°C, а затем при 700-750°C с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596252
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.8142

Способ получения активного угля

Изобретение относится к получению активных углей. Предложен способ получения активного угля, включающий измельчение углеродсодержащего сырья, его пропитку серной кислотой, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул водяным паром. В качестве углеродсодержащего сырья используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602264
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.99dc

Способ получения активного угля из растительного сырья

Изобретение относится к получению активных углей из сельскохозяйственных растительных отходов. Способ получения активного угля включает карбонизацию рисовой шелухи, активацию водяным паром и охлаждение. Карбонизацию проводят без подачи инертного газа путём нагревания до температуры 500-750°C с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609802
Дата охранного документа: 06.02.2017
25.08.2017
№217.015.9e63

Способ получения дробленого активного угля

Изобретение относится к технологии получения активных углей на основе скорлупы орехов и косточек плодов, которые могут быть использованы для очистки питьевой воды, а также различных жидкостей и растворов. Предложен способ получения дробленого активного угля, включающий карбонизацию, дробление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605967
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a5ac

Способ получения дробленого активного угля

Изобретение относится к технологии получения активного угля (АУ) на основе косточек плодов фруктовых деревьев и скорлупы орехов. Способ включает карбонизацию сырья, дробление, рассев карбонизата и парогазовую активацию. Карбонизацию ведут термообработкой в атмосфере азота со скоростью подъема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607810
Дата охранного документа: 20.01.2017
25.08.2017
№217.015.d23f

Способ получения активного угля из соломы

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых для очистки вод, а также для извлечения ценных компонентов из технологических растворов. Предложен способ получения активного угля из соломы льна. Способ включает дробление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621785
Дата охранного документа: 07.06.2017
Showing 11-20 of 43 items.
10.05.2016
№216.015.3d97

Способ повышения плодородия почв

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйств и может быть использовано при решении проблем защиты литосферы. Способ включает приготовление активного угля, внесение его в почву и выращивание культурных растений. При этом используют активный уголь, имеющий соотношение микропор,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583693
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.08.2016
№216.015.4f90

Способ переработки луба берёзовой коры

Изобретение относится к сельскохозяйственной промышленности. Согласно предложенному способу осуществляют измельчение луба березовой коры до фракции менее 1 мм и экстрагируют его водно-спиртовым раствором гидроксида калия в сверхвысокочастотном поле. Затем отделяют экстракт и сушат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595332
Дата охранного документа: 27.08.2016
13.01.2017
№217.015.6db6

Способ получения композиционного сорбента на основе минерального и растительного углеродсодержащего сырья

Изобретение относится к области получения композиционных пористых углеродсодержащих сорбентов. В качестве исходных компонентов используют увлажнённую монтмориллонитсодержащую глину и растительную углеродсодержащую основу в виде продуктов шелушения зерновых и технических сельскохозяйственных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597400
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7011

Способ получения активного угля из соломы зерновых культур

Изобретение относится к получению активных углей. Способ получения угля включает измельчение соломы на куски размером 1-10 см, карбонизацию, активацию водяным паром и охлаждение. Процесс карбонизации осуществляют в среде водяного пара в две стадии: сначала при 450-500°C, а затем при 700-750°C с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596252
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.8142

Способ получения активного угля

Изобретение относится к получению активных углей. Предложен способ получения активного угля, включающий измельчение углеродсодержащего сырья, его пропитку серной кислотой, гранулирование, сушку, карбонизацию и активацию гранул водяным паром. В качестве углеродсодержащего сырья используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602264
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.99dc

Способ получения активного угля из растительного сырья

Изобретение относится к получению активных углей из сельскохозяйственных растительных отходов. Способ получения активного угля включает карбонизацию рисовой шелухи, активацию водяным паром и охлаждение. Карбонизацию проводят без подачи инертного газа путём нагревания до температуры 500-750°C с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609802
Дата охранного документа: 06.02.2017
25.08.2017
№217.015.9e63

Способ получения дробленого активного угля

Изобретение относится к технологии получения активных углей на основе скорлупы орехов и косточек плодов, которые могут быть использованы для очистки питьевой воды, а также различных жидкостей и растворов. Предложен способ получения дробленого активного угля, включающий карбонизацию, дробление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605967
Дата охранного документа: 10.01.2017
25.08.2017
№217.015.a5ac

Способ получения дробленого активного угля

Изобретение относится к технологии получения активного угля (АУ) на основе косточек плодов фруктовых деревьев и скорлупы орехов. Способ включает карбонизацию сырья, дробление, рассев карбонизата и парогазовую активацию. Карбонизацию ведут термообработкой в атмосфере азота со скоростью подъема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002607810
Дата охранного документа: 20.01.2017
25.08.2017
№217.015.d23f

Способ получения активного угля из соломы

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения активных углей, применяемых для очистки вод, а также для извлечения ценных компонентов из технологических растворов. Предложен способ получения активного угля из соломы льна. Способ включает дробление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621785
Дата охранного документа: 07.06.2017
26.08.2017
№217.015.d461

Способ получения импрегнированного сорбента

Изобретение относится к области производства сорбционно-активных материалов. Предложен способ получения импрегнированного сорбента, включающий приготовление пропиточного раствора, импрегнирующей добавки, пропитку основы, вылеживание и термообработку. В качестве основы используют ионно-обменную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622120
Дата охранного документа: 13.06.2017
+ добавить свой РИД