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焦粉综合利用研究进展

焦粉作为焦化企业的副产品之一,是焦炭生产及使用过程中产生的粒径小于5mm的粉末状焦炭,其产量约占总产量的4%,中国会生产焦粉约4000万t/a。焦粉具有固定碳含量高、灰分和挥发分含量低、强度高、来源途径多等特点,但因其粒度小,达不到工艺使用要求,导致大部分焦粉作为固体废弃物或只能当作低级燃料廉价处理。同时由于某些地方的某些企业对焦化生产缺乏有效管理,导致大量废弃焦粉露天堆积,造成了严重的环境问题,进而影响生产厂区和周围居民的生活和工作环境。我们从焦粉含碳量高、颗粒小等特点入手,来探究综述焦粉的高附加值利用进展。

碳分子筛

碳分子筛是一种具有较为均匀微孔结构的碳质吸附剂,具有与被吸附分子直径相近的锲形狭缝状微孔,能将立体结构大小有差异的分子分离开来。以焦粉为原料制备碳分子筛具有原料来源丰富、廉价、技术成熟,工艺过程较容易等诸多特点。

活性炭

活性炭是一种以石石墨微晶为基础的无定型结构,包括二次有序的微晶和一维不规则交联六角形空间晶格。这种结构决定活性炭有发达的微孔结构。发达的微孔结构和较高的比表面积的结构,决定了活性炭具有较强的物理吸附能力,同时因为表面存在大量的含氧基团,决定了活性炭具有较强的化学吸附能力。废气焦粉的活化的活化剂与焦粉颗粒发生氧化还原反应使其形成丰富孔结构的过程。制得的活性炭与煤制活性炭相比具有产品得率高、价格低廉、性能优良等特点,产品可用于净水处理、除味、脱色、吸附等方面,未来应用前景广阔。

多孔碳

多孔碳是一种高孔隙率碳材料,其在空气净化、废气废水中有机、无机污染物去除,汽油衍生物或溶剂的碳氧化合物复原,天然气或氢气的储存。

清洁燃料应用领域

型焦是由煤粉、焦粉等型焦用料加压成型煤,再经过氧化、炭化等后处理制成的一种形状规则、块度均匀的新型焦炭。使用焦粉制备气化型焦具有众多优点,如原料来源广泛,配入量大、成本低廉等,相对焦粉单纯作为燃料燃烧更加清洁高效。

制合成气

焦粉可通过粘结剂制成型焦,然后再气化为合成气。用于生产发生炉煤气或水煤气的型焦成为气化型焦。

其他方面应用

焦粉型焦粘合剂

型焦粘合剂需要满足两点要求,一是型焦的冷强度需大于2000N/个,二是型焦的热强度需达到1000N/个。同时,型焦需满足燃烧完全后的灰分从固态熔化为液态的过程中不能散架,且不被吹出炉外。

焦粉制备碳吸附材料、清洁燃料、碳功能材料和电极材料等的应用,不仅实现了对废弃焦粉的再利用,同时提高了碳资源的利用率。如焦粉制成的多孔碳材料在废水处理方面的应用,不仅实现了链接资源的再利用,还降低了企业生产成本,提高了经济效益,具有较好的应用前景。总体而言,当前焦粉的综合高效利用还处于初级的低附加值阶段,主要用作燃料、型焦居多,针对焦粉加工为高附加值产品如新型功能碳材料、电极材料、纳米材料的应用还处于起步阶段,有待进一步深入研究。



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