6.6.2. Производство активных углей

Получаемый при пиролизе древес­ных отходов уголь служит одним из крупных источников сырья в произ­водстве активных углей, широко ис­пользуемых в различных отраслях промышленности для очистки разно­образных газовых и жидкофазных тех­нологических потоков, в рекупераци-онных целях и при решении многих задач защиты окружающей среды от вредных промышленных выбросов. Наряду с ним в качестве исходного сырья для получения активных углей широко используют и некарбонизи-рованные отходы древесины (опил­ки, стружки и т.п.). В технике нашли применение парогазовые и химичес­кие способы активирования такого сырья. Парогазовому активированию подвергают обычно такие предвари­тельно карбонизованные материалы, как уголь из древесины, скорлупы кокосовых орехов, косточек фруктов, кокс из бурых углей, торфа и т.п. Агентами активирования наиболее часто являются водяной иао и диок-

сид углерода, реже - кислород воз­духа. Процесс осуществляют путем обработки этими реагентами угля-сырца при температурах 600-1000 °С во вращающихся, шахтных, много­полочных и других печах. В процессе активирования происходит суще­ственная потеря массы обрабатывае­мого материала и развивается его внутренняя пористость.

Промышленность производит по­рошковые и более дорогие гранули­рованные (формованные) активные угли, получаемые с использованием различных связующих материалов

древесная и каменноугольная смо­ла, отходы нефтепереработки, фе-нольные смеси, гидроксиды железа и алюминия и др.). Соответствующие рецептуры для приготовления формо­ванных углей парогазовым активиро­ванием, как и многие приемы в тех­нологии химического активирования, определяющие основные качествен­ные характеристики получаемых ак­тивных углей, часто составляют сек­реты производства.

Принципиальная схема получения формованных углей парогазовым ак­тивированием представлена на рис. 6.16

Подлежащее обработке сырье, в частности указанные отходы расти-, тельного сырья, подвергают последо­вательно операциям дробления и по­мола, после чего смешивают со свя­зующими добавками, пластифициру­ют и гранулируют в экструдере. Полу­чаемый гранулят подсушивают, кар­бонизируют и активируют водяным паром и газом. Товарную фракцию в виде готовой продукции затаривают для отправки потребителям.

Химическому активированию подвергают в основном некарбони-зированное сырье в смеси с неорга­ническими агентами активации (хло­рид цинка, фосфорная кислота, суль­фид и сульфат калия и другие соеди­нения) при температурах обычно до 650 °С и реже - до 1100 °С.

Технологические схемы получе­ния активированных углей путем хи­мического активирования весьма раз­личны даже при использовании од-

них и тех же активирующих агентов. В качестве примера на рис. 6.17 пред­ставлена одна из технологических схем получения активных углей ме­тодом хлорцинковой активации.

Исходное сырье пропитывают при перемешивании концентрированным (плотность 1,8 г/см³) раствором ZnCl₂ при отношении хлорид цинка : сы­рье = (0,4-0,5): 1. Получаемую смесь карбонизируют и активируют одновре­менно при нагревании до 600-700 °С.

Агент активации удаляют из насыщен­ного им продукта термической обра­ботки путем выщелачивания разбав­ленным раствором хлорида цинка и экстрагирования соляной кислотой при нагревании, после чего уголь промы­вают водой для удаления хлор-ионов, подвергают мокрому измельчению с последующим отделением продукта помола от жидкости фильтрованием. Процесс завершают сушкой влажного угля и упаковкой готового продукта.

Критерием целесообразности утилизации отходов древесного и другого растительного сырья по вы­шеуказанным направлениям обычно является стоимость производства. Если она не отвечает в соответству­ющих условиях требованиям эконо­мичности, то указанные отходы мо­гут быть использованы как топливо. Однако физическое состояние отхо­дов древесины и других видов рас­тительного сырья часто служит пре­пятствием для непосредственного их использования в качестве топлива, требуя осуществления ряда подгото­вительных операций (измельчение, подсушка и др.). Так, например, теп­лота сгорания коры различных ви­дов древесины составляет в кДж/кг (Ккал/кг) для сосны - 20160 (4800), ели - 18900 (4500), пихты - 18060 (4300), тополя - 19740 (4700), бе­резы - 21420 (5100). Вместе с тем сжигание коры с влажностью 50 и

65 % приводит к снижению этих ве­личин, то есть потерям тепла при­близительно на 13 и 24% соответ­ственно. В связи с этим предложено большое число различных термичес­ких и некоторых других приемов пе­реработки таких отходов с целью получения на их основе «облагоро­женных» топлив.

Опилки, стружки, кору с влаж­ностью не менее 35 % подвергают ме­ханической обработке на установке, состоящей из шнека и короткой пресс-формы. Во время прессования отходы нагреваются, избыток воды удаляется. Готовая продукция непре­рывно выходит из трубчатой пресс-формы.

Согласно другой технологии, ре­ализованной одной из американских фирм для утилизации лесосечных от­ходов, измельченные сучья, кору и хвою отливают с некоторыми добав­ками и прессуют в виде блоков, име-

ющих вид настоящих поленьев лю­бых древесных пород. Последние слу­жат для топки бытовых печей и ка­минов, они легко поджигаются и горят. Для переработки насыщенной влагой коры хвойных пород деревь­ев одним из акционерных обществ Финляндии предложена технология, включающая удаление из коры зна­чительной части влаги на короот-жимных прессах с последующей ее сушкой в камере кипящего слоя, измельчением и прессованием с по­лучением плотных высококалорий­ных брикетов в виде гранул с попе­речником 10 мм, которые можно транспортировать как обычный уголь.

В целом ряде случаев, особенно на деревообрабатывающих предприяти­ях, отходы древесины могут успеш­но заменять другие виды топлива. Крупные лесохимические комбинаты для удовлетворения энергетических нужд сжигают большие количества древесных отходов. Подсчитано, что при сжигании в топках котлов элект­ростанций около 40 тыс. м³/год отхо­дов древесины можно обеспечить ра­боту электростанции мощностью до 750 кВт.

Отходы древесины и других ви­дов растительного сырья обычно со­держат небольшие количества серы, что при их непосредственном ис­пользовании в качестве топлива, в отличие от нефти и угля, гаранти­рует весьма-невысокую (значитель­но ниже существующих норм) ток­сичность образующихся отходящих газов. Последние, однако, обычно характеризуются высокой концент­рацией твердых частиц, что требует установки соответствующего обору­дования (циклоны, электрофильт­ры) для их улавливания.