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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, 炭化过程大致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, 因此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, 因此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, 如木屑等都能够进行炭化。除木屑为粒状, 需采用特殊炭化炉炭化外, 其它原料多以木段为主, 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、 麻栎、 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, 而针叶材常见来生产松木炭, 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, 所需经过的路径很长, 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。
另外, 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, 在线内向下挖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, 以后能够继续装柴烧炭, 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经过隔墙间接地传给炭化物料。炭化产生的蒸汽气体经过房顶排气罩排空, 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、 甲烷和其它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, 气体难以经过炉料, 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, 木炭常见作表面助熔剂, 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。因此常见木炭作为原料, 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燃料。木炭砖具有吸湿性和吸水性小、 比重大和热值高的优点, 而且在使用过程有很高的机械强度。煅烧过的木炭砖在燃烧时无烟, 不产生炭尘。木炭砖可用于冶金、 移动式气化炉等。
活性炭的种类和用途
活性炭是具有发达孔隙结构、 有很大比表面积和吸附能力的炭。每克活性炭的总表面积可达1500平方米以上。
活性炭的种类很多, 按原料不同可分为植物原料炭、 煤质炭、 石油质炭、 骨炭、 血炭等等; 按制造方法可分为气体活化法炭、 即物理活化法炭; 化学活化法炭, 即化学药品活化法炭; 化学——物理法活性炭; 按外观形状可分为粉状活性炭、 不定型颗粒活性炭、 定型颗粒活性炭、 球形炭、 纤维状炭、 织物状炭等; 按用途可分为气相吸附炭、 液相吸附炭、 糖用炭、 工业炭、 催化剂和催化剂载体炭等。
活性炭具有吸附性能、 催化性能, 它不溶于水和其它溶剂, 具有物理和化学上的稳定性。除了高温下同氧接触、 同臭氧、 氯 重铬酸盐等强氧化剂反应外, 在实际使用条件下都极为稳定。由于活性炭作为吸附剂的优异特性, 因此活性炭的用途非常广泛。
中国活性炭当前多在葡萄糖、 医药和味精生产中使用, 在环境保护、 作催化剂和催化剂载体中的应用还不够广泛。

氯化锌法生产活性炭回收工序的目的
在活化料中含有70%—90%的氯化锌和含锌化合物。回收的目的就是将这部分氯化锌和含锌化合物收回, 降低活性炭生产时氯化锌的消耗, 以降低产品的成本。
氯化锌的回收操作属于浸提方法, 即用不同浓度的氯化锌溶液( 简称锌水) 和少量工业盐酸加入活化料中溶解氯化锌和氧化锌, 再过滤分离。
回收是在回收桶中进行。回收桶是由钢板制成, 为圆筒体。桶的壳体内外均用辉绿岩胶泥涂刷。在桶的内侧衬上辉绿岩板。桶的下部有用钢筋和辉绿岩粉浇铸的过滤板。
操作时, 将活化料加入回收桶中, 先用浓度较高的回收锌水加入活化料中, 并加入约为活化料重量5%的盐酸, 使活化时生成的氧化锌转变为氯化锌。
在反应过程中, 要充分搅拌。反应完成后静置数分钟, 开启真空抽气阀, 将回收桶内的氯化锌溶液抽入真空桶, 然后再放入耐酸缸。一般第一次回收的氯化锌溶液浓度可达40波美度以上, 可送往配制氯化锌溶液。经第一次回收后, 依次将低浓度的锌水用泵打入回收桶中, 使锌水盖过炭面, 这样进行多次回收, 得到浓度高低不同的回收锌水, 分别放置于耐酸缸中, 供下次回收用。直至上次留下的各种浓度的锌水用完后, 再用热水洗涤, 洗涤液也收入耐酸缸内。直至炭中的氯化锌含量低于1%为止。
漂洗的目的是什么? 怎样漂洗?
漂洗的目的是除去来自原料和加工过程中的各种杂质, 使活性炭的氯化物、 总铁化物、 灰分等含量和酸碱度都达到规定的指标。漂洗分两个步骤进行, 首先是加入盐酸除去铁类化合物, 因此称为酸洗, 又称酸处理或叫”煮铁”; 其次是加碱中和酸, 除去氯根, 并用热水重复洗涤, 故叫水洗。
漂洗的两个步骤都在同一个漂洗桶中进行。漂洗桶由钢板制成, 圆筒体状。桶的壳体内外都用环氧树脂泥粘贴数层玻璃纤维布, 内侧再衬一层耐酸瓷砖, 在桶的底部装有过滤板。
漂洗时, 利用回收桶与漂洗桶的安装位差, 将活性炭用水由回收桶冲入漂洗桶中。放出部分水后, 关好底部放水阀门, 然后加入活化料量5%左右的盐酸, 通入开口蒸汽, 煮沸2小时。这时, 混在炭中的杂质与盐酸发生反应, 原来不溶于水的氧化铁和氧化钙等杂质, 变成氯化铁和氯化钙的水溶物, 随水除去。
酸处理后, 将桶内酸水放出, 用热水连续漂洗数次, 水温要保持在60摄氏度以上。由于过量盐酸不容易被水洗净, 故加入适量的纯碱中和, 并调整桶内水溶液的pH值在7—8。再用开口蒸汽加热15分钟左右, 将水放出。再用热水连续洗涤, 至炭中氯根含量小于0.16%为止。总的水洗时间为4—6小时。
心脱水、 干燥和粉磨?
离心脱水
漂洗好的炭用水从漂洗桶冲入贮炭槽中。采用卧式活塞推料离心机使活性炭的含水率降到60%—65%。操作时, 先开动砂泵, 将贮炭槽中的漂洗炭和水一起泵入高位炭槽中, 然后开动高位炭槽的搅拌机, 使炭与水混合。再开动离心机, 待离心机运转平稳后, 打开高位槽底部阀门, 让炭水进入离心机进行脱水。炭送往干燥, 而甩出的水含有许多细炭, 经沉淀回收细炭后再排放废水。
干燥
干燥的目的是使活性炭的含水率降低到10%以下。干燥的方法很多, 较常见的是回转干燥炉。回转体由钢板制成, 圆筒体直径约1米, 长7米, 安装于加热炉内, 用烟道气间接加热。湿炭由加料口的一端进入筒体内, 由于筒体的倾斜度和转动使物料向前移动, 至出料口连续卸出。回转干燥炉内的料温要求在120—130摄氏度。操作时, 要根据炉温控制加料量, 防止干炭出现火星。这种干燥炉因炭粒能在筒体内翻动, 干燥速度较快。另外, 干燥炉采用间接加热, 避免了炭与干燥介质直接接触, 因而减少了炭被污染的可能性。
粉磨
粉磨的目的是为了增加活性炭的外表面积。常见球磨机粉碎到120目—200目。定型的球磨机是连续进料和出料, 一般根据产品的颗粒度来调整进料量。为了避免活性炭在球磨过程中增加铁含量, 一般球磨机内镶衬一层硬木板, 并采用卵石或瓷球粉碎。有些工厂, 也采用雷蒙粉碎机进行粉磨。
氯化锌间歇式生产粉状活性炭的工艺流程
现以某生产厂为例, 其工艺流程如下:
原料木屑经皮带运输机送入振动筛经8—16目筛网进行筛选, 合格木屑落入加料斗中, 再由另一架皮带运输机送入回转干燥机进行干燥, 干燥后木屑含水率为10%—15%。干木屑由送料风机输送到旋风分离器, 木屑落入贮料仓中备用。
固体氯化锌放入地下配锌池中, 用回收来的浓锌液或水进行溶解, 配制成符合要求的氯化锌溶液, 再用泵打入浸料池与木屑相拌。
木屑由贮料仓放入浸料池中, 再泵入配好的氯化锌液, 在浸料池内均匀的搅拌、 浸渍。浸渍好的锌屑料由皮带运输机送到炭化炉前, 铲入炭化炉进行炭化。锌屑料炭化后称为炭化料由小车推往活化炉进行活化, 活化后的物料称为活化料。
活化料装入加料斗称重后, 由卷扬机提升倒入回收桶, 加入热水和盐酸进行回收。首次回收液浓度较高, 放入浓锌水池, 由地下沟道流到配氯化锌溶液工序的地下锌水池, 以作配料用。以后几次回收的低浓度氯化锌液, 分别放入不同浓度的锌水缸中, 作下次回收之用。把回收好的炭用水冲入浸泡桶, 加热水并通入蒸汽进行蒸煮, 称为”煮铁”, 除去铁盐, 煮后放出废酸水流入地下沟, 把炭冲入漂洗桶, 加热水并通入蒸汽进行洗涤。
漂洗合格的活性炭放入三足式离心机甩干, 甩干后的炭集中于加料斗, 经皮带运输机送到回转干燥机干燥。
干燥后的炭由卷扬机提升倒入球磨机进行粉磨。最后包装入库。
浸渍工序的目的是什么? 怎样操作?
氯化锌法间歇式生产粉状活性炭, 为了减少机械设备投资, 木屑与氯化锌溶液的混合不是采用捏和机进行捏和, 而是采用浸料池, 用浸渍的方法, 将氯化锌渗入木屑, 起到捏和机捏和的作用。
浸渍的操作方法, 不同厂家略有差异, 但都大同小异。
浸渍一般采用浸渍池, 又称浸料池。它是在地面上, 用砖和耐酸水泥砌的池子, 池子长3米、 宽2米、 深1米。池子外表面贴耐酸瓷片, 以防腐蚀, 池底设置排液管, 供浸渍后排出多余的氯化锌溶液。
浸渍时, 将符合要求的木屑投入浸渍池中, 然后开动锌水泵, 将已配制好, 并经检验合格的氯化锌溶液均匀地浇在木屑上, 直至氯化锌溶液盖过木屑为止, 浸渍8—12小时后, 打开浸渍池底的排液口, 让多余的氯化锌溶液流到锌水池中, 2小时后, 便可将锌屑料运往炭化工序炭化。
有些工厂, 采用一定固液比进行拌料, 混合均匀后淹渍8—10小时, 并需不时地翻拌, 以求锌屑均匀混和。锌屑混和料加锌液不必过多, 以手捏成块, 不滴水为宜。制作不同用途活性炭, 其拌料的工艺条件如下:
糖用活性炭
氯化锌溶液浓度( 波美度) 53—54
配制氯化锌液的温度( 摄氏度) 高于40
氯化锌溶液的酸碱度( pH值) 3—3.2
木屑与氯化锌溶液重量比 1: 4
浸渍时间( 小时) 8以上
药用活性炭
氯化锌溶液浓度( 波美度) 46—47
配制氯化锌液的温度( 摄氏度) 高于50
氯化锌溶液的酸碱度( pH值) 1—1.5
木屑与氯化锌溶液重量比 1: 3
浸渍时间( 小时) 8以上
锌屑料的炭化
锌屑料的炭化在敞开式平底炭化炉中进行。这种炭化炉是间歇操作的。
炭化炉是用铸铁板或6.5厘米厚的耐火陶瓷板拼接铺成平底炭化床, 因此称为平板炉。在炭化床的下面, 有均匀分布的耐火砖墙作支撑, 铸铁板或耐火陶瓷板就架设在这些支撑上面。在平底炭化床的下前方有燃烧室, 燃料在这里进行燃烧, 燃烧后产生的烟道气, 均匀分布于平底炭化床下面加热铸铁板或耐温陶瓷板, 然后由后面集烟道通往烟囱。在平板炭化床正上方, 安装废气罩, 在炭化过程中产生的废气由此罩通往室外。
炭化时, 将锌屑料放入炭化炉中, 要求炉温在400—600摄氏度, 料温在200—300摄氏度, 要保持炉火均匀, 定时翻料, 防止结块。当炭化料变得松散, 不结块, 乌黑油光时, 即可出料, 快速将炉内的炭全部扒出。炭化时间为30—60分钟。
平板炉砌造简单, 但铸铁板与氯化锌接触, 易发生腐蚀, 板面产生凹凸不平、 翘起甚至烧穿, 使用寿命短。同时, 锌屑与铁板接触, 会使物料铁含量增加的缺点。为了避免上述缺点, 有的厂家则采用耐火陶瓷板代替铸铁板。另外, 由于炭化炉是敞开式是, 有毒氯化锌气体会溢出充满车间, 严重影响工作环境。
炭化的锌屑料怎样活化?
活化在普通砖和耐火砖砌的活化炉中进行, 为间歇操作。中国某活性炭生产厂活化炉的结构如下:
炉体长7米、 宽2.5米、 高1.8米。活化炉内部用耐火板及耐火砖砌成, 外部为普通砖结构。炉头设燃烧室, 均用耐火板和耐火砖砌成, 采用活动梯形炉排, 燃料燃烧后产生的高温烟道气, 分成四道进入炉床下部, 从下面加热炉床后, 烟道气经炉尾集火道转向上火道时, 集中成一道, 在炉床上部转折二回, 从上面加热活化室, 然后通向烟囱排向室外。这种活化炉, 炉床的上面和下面都有高温烟道气加热, 保证了活化室的活化温度。炉床用耐火砖隔成7个活化室, 炭化的锌屑料均匀放在活化室内, 关紧每个活化室炉门, 让物料在活化室中得到高温加热而活化。活化产生的废气从炉门逸出, 集中于排气管, 经处理后排到大气。
活化时, 将炭化的锌屑料加入活化室内, 均匀摊开。一般要求炉温为700—900摄氏度, 料温为500—600摄氏度, 活化时间在2.5—3小时。每隔15—20分钟翻料一次。翻料要均匀, 注意消除死角, 动作要迅速, 防止热量散失。当物料变得疏松, 开始转为暗红色, 并冒出大量白烟时, 即为活化终点, 可进行出料, 并加入新料再进行活化。
出炉的活化料, 要根据色质情况堆放。将”嫩”料、 细料放在下面, ”熟”料、 粗料堆在上面, 堆放8—16小时, 让它继续自行活化, 提高产品等级。

水源水受污染程度日益严重, 常规工艺不能去除水中溶解性有机物, 而且由于有机物的存在还会导致氯化过程产生对人体健康危害更大的有机卤化物。因此进一步提高水质深度处理技术日益受到人们的重视。应用较广泛的深度处理技术有:活性炭吸附、 臭氧氧化、 生物活性炭、 膜技术等, 其中颗粒活性炭(GAC)吸附是当前去除水中有机污染物最成熟、 最有效、 应用最广的方法之一。

        活性炭再生困难, 使用成本较高。活性炭对水中有机物的吸附能力又因活性炭和有机物种类而异, 如何提高活性炭吸附性能就成为研究的目标。笔者研究了预处理对活性炭吸附性能的影响。当前活性炭预处理常见的方法是盐酸酸洗。采用这种方法的主要目的是除去活性炭原材料或制造中带入的各种杂质(主要为铁化合物等无机杂质), 避免运行初期出水pH高。在以前的研究中关于活性炭预处理对其有机物的吸附性能是否有影响却没有涉及。因此有必要对上述问题进行试验并展开研究。
1 实验
        1.1 试验条件

        试验以自来水作原水, 选择了5种典型的活性炭, 其中2种为煤质炭, 3种为果壳炭。

        将上述炭样进行盐酸处理, 具体方法:取一定质量的5种活性炭样品, 分别放入烧杯中, 加入5%的稀盐酸, 搅拌均匀, 使浸泡液维持一定的酸度, 浸泡24h。用二级除盐水冲洗, 洗至pH呈中性, 并将洗净的活性炭在105。C 下干燥, 编号1’～5’, 未经处理的活性炭编号为1～5。

        考察活性炭吸附水中有机物性能的试验采用静态浸泡法, 主要经过比较活性炭浸泡后水样中有机物含量的变化来观察活性炭对水样中有机物吸附性能的改变。将5 种活性炭分为酸处理和未处理两组进行对照。各称取250g处理与未处理的5种活性炭样品, 分别放入2.5L广口瓶中, 加入2L自来水。考虑到自来水中有机物本身随时间的变化, 同时另取2L自来水放入2.5L广口瓶中, 作为原水, 编号为0。
        1.2 试验结果
        1.2.1 各活性炭浸泡水样紫外吸收情况 

        对10种水样和原水在后续的15d中分别进行UV254的测试, 见图1。从图1可看出, 经盐酸处理的5种活性炭均相应比未处理的5种炭样的浸泡液的有机物UV254值小。因此能够认为, 盐酸预处理可提高活性炭吸附性能, 可是不同的活性炭提高程度不同。活性炭1、 3、 5经酸处理对其吸附性能的提高程度不如2、 4显著。
        1.2.2 活性炭浸泡后水中TOC的变化将浸泡20d 后的水样进行TOC测试, 结果如表1所示。

   TOC测试数据也和UV254测试结果相似, 本实验所用的5种活性炭样经酸处理后吸附TOC的性能均有一定程度提高。炭样3、 5在UV254的检测中提高程度不大, 但在TOC的测试中却发现有很大程度的提高。这可能是因为UV254代表的是有不饱和键的化合物, 而TOC代表总有机物, 不同种类活性炭对水中不同类型有机物吸附情况存在差异所致。
2 结论
        经过上述试验能够看出, 活性炭在使用前进行预处理是十分必要的, 采用盐酸浸泡法可明显提高活性炭对水中有机物的吸附性能。
Olsen法测定土壤速效磷时的温度校正值

在不同温度下对9个石灰性土壤样本采用olsen法测定其速效磷含量,经统计分析,配置曲线方程,推导出测定土壤速效磷的温度校正式,并计算出温度校正系数,可将延安市在7~34℃下测定的土壤速效磷值换算成25℃时的土壤速效磷含量,经检验误差较小.
关键词: 土壤速效磷测定, 温度校正, olsen法, | 全部关键词