Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia granulowanego ,aktywowanego wegla.Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania twar¬ dego granulowanego, aktywowanego wegla z we¬ gla sub-bitumicznego traktowanego kwasem nieor¬ ganicznym. Nowy produkt ma wlasciwosci, które szczególnie nadaja sie do obróbki scieków i po¬ dobnych zastosowan.W celu dokladnego zrozumienia istoty wynalazku uzyte w opisie okreslenia zdefiniowano poniizej.Liczba scierania — oznacza pomiar odpornosci aktywowanych granulek weglowych na znieksztal¬ cenie spowodowane uszkodzeniami mechaniczny¬ mi. Jeist ona mierzona przez zetkniecie próbki ze stalowa kula w misie mechanicznej i wstrzasanie zawartosci w okreslonym czasie, a nastepnie ozna¬ czanie rozkladu wymiarów uzyskanych czastek oraz ich przecietnej srednicy. Liczba scierania wy¬ raza stosunek koncowej przecietnej srednicy cza¬ stek do oryginalnej przecietnej srednicy czastek (okreslonych przez przesiewanie) razy 100.Wegiel aktywowany — oznacza wegiel, który jest „aktywowany" przez ogrzewanie w wysokiej temperaturze korzystnie z para wodna lub dwu¬ tlenkiem wegla jako gazowym srodkiem aktywu¬ jacym w celu uzyskania wewnetrznej, porowatej struktury czastek.Absorpcja izotermiczna — jest pomiarem pojem¬ nosci absorpcyjnej absorbenta (granulowany, ak¬ tywowany wegiel) jako funkcje stezenia lub cis- 2 nienia adsorbatu (N2) w okreslonej temperaturze.Jest to okreslane jako stala temperaturowa w od¬ niesieniu do ilosci absorbowanej przez jednostke wagi absorbenta i równowaznego stezenia lub 5 czastkowego cisnienia.Gestosc pozorna — oznacza ciezar wagowy na jednostke objetosci jednorodnego, granulowanego, aktywowanego wegla. Dla zapewnienia jednorod¬ nego ulozenia granulek podczas pomiaru stosuje 10 sie wibracje podczas napelniania urzadzenia po¬ miarowego. iPopiól — wyraza zasadnicza zawartosc skladni¬ ków mineralnych surowca weglowego i paku we¬ glowego. Wartosc ta jest zwykle okreslona w pro- 15 centach wagowych w stosunku do ilosci próbki otrzymanej po zredukowaniu do popiolu.Srednia (przecietna) srednica czastki — oznacza zwazona przecietna srednice próbki granulowane¬ go, aktywowanego wegla. Po przesianiu oblicza sie 20 przecietna srednice czastki mnozac ciezar kazdej frakcji przez jej przecietna srednice i dzieli przez calkowity ciezar próbki. Przecietna srednica kaz¬ dej frakcji jest brana jako sredni wymiar pomie¬ dzy sitem przez które frakcja przechodzi, a sitem 25 na którym frakcja jest zatrzymywana.Wartosc koksowania — wyraza zazwyczaj pro¬ cent pozostalosci weglowej otrzymany w przypad¬ ku, gdy sucha próbka wegla kamiennego, lub paku weglowego jest odparowana lub pirolizowana 30 w okreslonym czasie, w specyficznej temperaturze. 114 810114 810 3 która okresla zdolnosc wiazania tlenu (sposób ASTM D-2416). Wartosc koksowania wyrazona ja¬ ko procent pozostalego wegla wskazuje na zdol¬ nosc materialu do tworzenia koksu.Granulowany, aktywowany wegiel — oznacza „aktywowany wegiel", który.ma objetosc czastek, to jest „mesh", nie mniejsza niz okolo 40.Liczba jodowa — oznacza ilosc miligramów jodu zaabsorbowana przez jeden gram granulowanego, aktywowanego wegla przy równowaznym stezeniu równowagowym 0,02 N jodu. Wartosc ta jest mie¬ rzona* przez zetkniecie pojedynczej próbki wegla z roztworem jodu i ekstrapolarowanie wyniku do vJL85l N .Przez izotermiczny spadek. Liczba ta moze * byf \ korelowana ze zdolnoscia granulowanego, ak- 5 tywowanego wegla do absorbowania substancji o niskim ciezarze czasteczkowym.Mesh — (lub objetosc meshowa) oznacza obje¬ tosc czastek granulek okreslona sitem UJ5. Series lub Series Tyler'a. Zazwyczaj termin ten dotyczy t objetosci dwóch sit w jednej z podanych wielkosci pomiedzy którymi przechodzi cala próbka. Na przyklad, „8/30 mesh" (lub „8 przez 30 .mesh" albo „8X30 mesh) oznacza, ze 90% wagowych próbki bedzie przechodzilo przez sito nr 8 lecz bedzie za¬ trzymane na sicie nr 3Q. Alternatywnie, termin ten dotyczy maksymalnej objetosci czastek, takie jak okreslono w doskonale sproszkowanym mate¬ riale. Na przyklad „60% wagowych — 325 mesh" oznacza, ze 65% wagowych próbki przechodzi przez sito nr 325 mesh.Pak — oznacza czarne lub szare substancje lep¬ kie otrzymywane jako pozostalosc podczas desty¬ lacji substancji organicznych, zwlaszcza smoly.Proszek — oznacza objetosc czastek, to jest (mesh), który jest mniejszy od 40. Wieksza liczba mesh oznacza mniejszy wymiar czastek* Wegiei sub-toitumiczny — oznacza posrednie sta¬ dium wegla, którego zakres siega od lignitu i we¬ gla brunatnego ponizej wegla bitumicznego. W ana¬ lizie wagowej wegla wegiel ten wykazuje zawar¬ tosc wilgoci okolo 10—85%, substancji lotnych oko¬ lo 35—46%, popiolu okolo 2-n5% i zwiazanego wegla okolo 25^-45%, a w analizie elementarnej okolo 65^75% wegla, okolo 4—8% wodoru, okolo . 0,5^-2,0% azotu i okolo 0,5—1,0% siarki.Powierzchnia wlasciwa — Oznacza wielkosc po¬ wierzchni na jednostke wagi granulowanego, ak¬ tywowanego wegla. Jest to wielkosc okreslona z izotermy absonbcji azotu okreslona sposobem Brunauera, Emmetta i Tellera (BET) i wyrazona w^ mf/g.Wiadomo, ze granulowany, aktywowany wegiel jest szczególnie uzyteczny do obróbki scieków nie tylko ze wzgledu na wysoka efektywnosc oczysz¬ czania róznego rodzaju scieków przemyslowych, lecz równiez ze wzgledu na to, ze moze byc regene¬ rowany do ponownego uzycia.Jednakze, w celu spelnienia tych warunków mu¬ si posiadac szczególne wlasciwosci, a mianowicie minimalna powierzchnie wlasciwa okolo 900 mf/g, dla odfpowiedniej pojemnosci absorbcyjnej, mini¬ malna liczbe jodowa okolo 900 dla odpowiedniej absorpcji substancji o niskim ciezarze czasteczko¬ wym, minimalna zawartosc popiolu (wagowo) nie 20 wieksza niz 12 procent, a korzystnie nie przekra¬ czajaca 8% ze wzgledu na czystosc, minimalna liczbe scierania okolo 70, a korzystnie na mniej¬ sza niz 80, ze wzgledu na odpowiednia twardosc 5 dla utrzymania ksztaltu granulek podczas uzycia i regeneracji oraz minimalny ciezar pozorny nie mniejszy niz 0,46 g/cm8, korzystnie okolo 0,48 g/cm8 dla utrzymania zwartosci, ciasnego upakowanego zloza oraz kolumn potrzebnych do Obróbki scie- io kow- Wlasciwosci te mozna otrzymac przez obróbke granulowanego, aktywowanego wegla bitumiczne¬ go, na drodze rozdrabniania wegla bitumicznego z wytworzeniem proszku, sprasowywania;proszku 15 z wytworzeniem ksztaltek, redukowania ksztaltek z wytworzeniem granulek, odgazowywania granu¬ lek i aktywowania odgazowanych granulek. Po¬ nadto, podczas stosowania wegla bitumicznego stwierdzono, ze nie tylko potrzebne jest jego mie¬ szanie z pakiem a takze spiekanie granulowanej mieszaniny przed odgazowywaniem i aktywowa¬ niem. Ze wzgledu na wysoka tendencje koksowa¬ nia wegli bitumicznych, granulki stapiaja sie ra¬ zem podczas Odgazowywania i dlatego sa nieod¬ powiednie zarówno do wlasciwego aktywowania jak i otrzymywania wyzej wymienionych zada¬ nych wlasciwosci.Obecnie stwierdzono, ze etap spiekania dotad niezbedny w procesie obróbki wegla bitumicznego 30 moze byc w procesie obróbki wegla sub-bitumicz- nego wyeliminowany jezeli stosuje sie dzialanie odpowiednio rozcienczonym kwasem nieorganicz¬ nym, przy czym wyniki wskazuja nie tyliko na wzrost wydajnosci lecz równiez na otrzymanie za- 35 danych wlasciwosci. Oprócz tego stwierdzono, ze jednoczesne polaczenie dzialania rozcienczonym kwasem nieorganicznym z dodaniem lepiszcza za¬ wierajacego wegiel powoduje przy optymalnej wydajnosci i wlasciwosciach to, ze lepiszcze za- 40 wierajace wegiel moze byc wyeliminowane i otrzymuje sie znaczny wzrost wydajnosci jak równiez dopuszczalne wlasciwosci.Celem wynalazku jest opracowanie nowego, ulepszonego sposobu wytwarzania granulowanego 45 aktywowanego wegla z taniego wegla sub-bitu- micznego zamiast kosztownego wegla bitumicznego, w którym etap spiekania niezbedny w procesie obróbki wegla bitumicznego jest wyeliminowany, przy czym wydajnosc granulowanego aktywowa- 5Q nego wegla wzrasta znacznie, przez odpowiednie potraktowanie wegla sub-bituinicznego z, lub bez dodania lepiszcza zawierajacego wegiel, jak rów¬ niez otrzymanie nowego, ulepszonego, granulowa¬ nego, aktywowanego' wegla wytworzonego tym 55 sposobem i majacego wyzej wymienione zaldane wlasciwosci absorpcyjne (jak wykazal pomiar po¬ wierzchni wlasciwej oraz liczby jodowej), czystosc (jak wykazal pomiar zawartosci popiolu) i ciezar {•jak wykazal pomiar ciezaru pozornego), które po- 60 woduja, ze jest on odpowiedni do obróbki scieków i innych podobnych zastosowan. iSposób wytwarzania granulowanego, aktywowa¬ nego wegla wedlug wynalazku polega na tym, ze w celu otrzymania- z wegla sub-feitumicznegio €5 twardego, granulowanego wegla aktywowanego114 810 6 o liczbie scierania nie mniejszej niz okolo 70, na¬ dajacego sie do oczyszczania scieków i podobnych zastosowan, przed etapem wytwarzania proszku wegiel sub-bitumiczny rozdrabnia sie na granulki, które poddaje sie dzialaniu rozcienczonego, wod¬ nego roztworu kwasu nieorganicznego, nastepnie wymywa kwas, suszy do co najmniej czesciowego obnizenia wilgotnosci ponizej 25% wagowych i miesza z okolo 0—15% wagowymi lepiszcza za¬ wierajacego wegiel, a nastepnie rozdrabnia ksztalt¬ ki do powtórnego wytworzenia granulek, które odgazowuje sie, bez spiekania, przez bezposrednie ogrzewanie w temperaturze wyzszej od tempera¬ tury spiekania w atmosferze wolnej od tlenu i ak¬ tywuje odgazowane granulki przez ogrzewanie w temperaturze wyzszej- od temperatury "odgazo¬ wywania w atmosferze zawierajacej gazowy sro¬ dek aktywujacy.W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie we¬ giel sub-bitumiczny zawierajacy okolo 10—25% wagowych wilgotnosci i o zawartosci popiolu po¬ nizej okolo 5% wagowych. Jako kwas stosuje sie H2SO4, HjF04, HC1 i ich mieszaniny o stezeniu okolo 1—50% wagowych, korzystnie okolo 1—20% wagowych oraz roztwór wodny w stosunku wago¬ wym do wegla wynoszacym co najmniej 2/il. Gra¬ nulki poddaje sie obróbce tak, ze redukuje sie je do zawartosci powyzej 65% wagowych ksztaltek o wymiarach — 3125 mesh. Otrzymany proszek sprasowuje sie z wytworzeniem tabletek o sredni¬ cy okolo 1,27 cm (0,5 cala) pod cisnieniem co naj¬ mniej okolo 2000 at (40 000 p si).Korzystnie w sposobie wedlug wynalazku prze¬ myte granulki mozna osuszac czesciowo do zawar¬ tosci okolo 10—25% wagowych wilgotnosci bez do¬ dawania lepiszcza zawierajacego wegiel.Wedlug wynalazku twarde granulki mozna osu¬ szac dokladnie i mieszac z okolo 5'—15% korzyst¬ nie 1\—12 % wagowymi lepiszcza zawierajace we¬ giel, korzystnie z pakiem weglowym, przy czym wytworzony twardy, granulowany wegiel aktywo¬ wany ma liczbe scierania nie mniejisza niz 80.Najkorzystniej w sposobie wedlug wynalazku granuliki formuje sie z wegla sub-bitumicznego, o zawartosci okolo 10-h25% wagowych wilgotnosici, kwas stosuje sie w stezeniu okolo 1—10% wago¬ wych, a roztwór stosuje sie w stosunku wagowym do wegla wynoszacym co najmniej 4/1, wytwo¬ rzone granulki odgazowuje sie przez ogrzewanie do temperatury okolo 450°C, przy czym wzrost temperatury wynosi okolo 300°C/godzine, w atmo¬ sferze N2 oraz substancji lotnych i utrzymuje tem¬ perature odgazowywania w ciagu okolo 1 godziny, a odgazowane granulki aktywuje sie przez ogrze¬ wanie do temperatury okolo 800—90O°C w atmosfe¬ rze N2 i pary wodnej, i przez utrzymywanie tem¬ peratury aktywowania w ciagu okolo 4—5 godzin.W sposobie wedlug wynalazku wydajnosc granu¬ lowanego aktywowanego wegla wynosi okolo 25r—33% wagowych w odniesieniu do suchej masy a granulowany aktywowany wegiel ma powierz¬ chnie wlasciwa okolo 900—1100 m2/g, liczbe jodo¬ wa okolo 1000—1100, zawartosc popiolu okolo 5—7% wagowych, liczbe scierania okolo 70—SO oraz ciezar pozorny okolo 0,46—0,50 g/cm8. 30 Granulki mozna osuszac czesciowo do zawartosci okolo 15% wagowych wilgotnosci bez dodawania lepiszcza zawierajacego weigiel, przy czym otrzy¬ muje sie wydajnosc okolo 25—30% wagowych su- 5 chej masy, a twardy granulowany ,aktywowany wegiel otrzymany tym sposobem ma powierzchnie wlasciwa okolo 900—11.00 m2/g, liczbe jodowa oko¬ lo lOOOi—1100, zawartosc popiolu okolo 5^7% wa¬ gowych", liczbe scierania okolo 70 i ciezar Pozorny 10 okolo 0,46^-0,&0 g/cm8.Jezeli jako kwas stosuje sie H^P04,' otrzymuje sie wydajnosc okolo 25—S0% wagowych suchej masy a twardy granulowany, aktywowany wegiel otrzymany tym sposobem ma powierzchnie wlas- 15 ciwa okolo 900—1100 m*/g, liczbe jodowa okolo 1000, zawartosc popiolu okolo 5—6% wagowych, liczbe scierania okolo 70 oraz ciezar pozorny okolo 0,48—0^50 g/cm8.Granulki mozna osuszac szybko i mieszac z oko- 2(j lo 7—12*% wagowymi paku weglowego, przy czym wydajnosc wynosi okolo 25—33% wagowych su¬ chej masy, a twardy granuilowany, aktywowany wegiel otrzymany tym sposobem ma powierzchnie wlasciwa okolo 900—11100 m2/g, liczbe jodowa oko- 25 lo IOOOh-1100, zawartosc popiolu okolo 5^-7% wa¬ gowych, liczbe scierania okolo 80 oraz ciezar po¬ zorny okolo 0^,48—0,50 g/cm8. Jezeli w tym procesie jako kwais stosuje sie H*P04, wydajnosc jego wy¬ nosi okolo 30—33% wagowych suchej masy i otrzymuje sie twardy granulowany, aktywowany wegiel majacy powierzchnie wlasciwa okolo 1050 m2/g, liczbe jodowa okolo 1000—1100, zawar¬ tosc popiolu okolo 6% wagowych, liczbe scierania okolo 80, ciezar pozorny okolo 0,48—0,50 g/cm8.Przedmiot wynalazku szczególowo wyjasniono 35 w opisie i w nawiazaniu do rysunku, który stano¬ wi diagram ilustrujacy schematycznie róizne etapy procesu jak równiez otrzymywanie produktu zgodnie z wynalazkiem.Szczególowy opis przedstawiono w dziesieciu 40 przykladach, z których przyklady I i VI—VIII do¬ tycza przedmiotu wynalazku, natomiast przyklady II—V, IX i X ilustruja wynalazek per se. Ponadto wynik przykladów wybrano w celu wykazania progresji w badaniach z przyrzadu I, który repre- 45 zentuje zastosowanie znanej techniki spiekania stosowanej dotychczas do wytwarzania granulowa¬ nego aktywowanego wegjla z wegla bitumicznego w odniesieniu do wegla sub-bitumicznego, przez obróbke kwasem — przyklady II—V. 50 Przyklady VI i VII porównuja wyniki otrzyma¬ ne przez stosowanie nowej techniki lugowania (przyklad VII) do znanej techniki spiekania (przy¬ klad VI) wytwarzania granulowanego, aktywowa¬ nego wegla z wegla bitumicznego. Przyklad VIII 55 dotyczy obróbki do nie stosowanego dotad lignitu.Koncowe przyklady IX i X przedstawiaja porów¬ nanie subtelne rozdrobnienie materialu (przyklad IX) i zastosowanie HC1 (przyklad X) samego z HzS04 (przyklad IV) i H^P04 (przyklad V). 60 Przyklad I. Spiekanie , sub-bitumicznego we¬ gla z otrzymaniem granulowanego, aktywowanego wegla.Podczas wytwarzania granulowanego, aktywowa- 65 nego wegla z wegla bitumicznego niezbedne jest114 810 8 spiekanie granulek weglowych przed aktywowa¬ niem, co uwidoczniono w przykladach VI i VII.W ten sposób technike ta zaadoptowano dla wy¬ kazania, ze jaki gatunek produktu moze 'byc otrzymany z wegla sub-toitumicznego. Substancja wyjsciowa dla tego procesu oraz przykladów II—V, IX i X byl wegiel sub-bitumiczny Wyoming o na¬ stepujacej zawartosci skladników w procentach wagowych: Analiza * wagowa Wilgotnosc 17% Analiza elementarna Wegiel 69,8% Skladniki lotne 44% Wodór 5,4% Popiól 2,05% Azot 0,9% Wegiel zwiazany 35% Siarka 0,55% Analizy te sa typowe dla wegla sulb-bitumicz- nego.Stosowany wegiel rozdrabnia sie do bardzo drobnej objetosci tak, ze powyzej 65% wagowych przechodni przez sito 325 mesh, korzystnie 75—80% przechodzi przez sito 325 mesh. Proszek sprasowuje sie pod cisnieniem okolo 2800-^.5600 at (40 000— 80 0O0 poi) na cylindryczne pastylki o wysokosci 1,25 cm i srednicy 1,25 cm. Ciezar pozorny tych tabletek wynosil 1,1—1,2. g/cm8. Tabletki granuluje sie z otrzymaniem ksztaltek o wymiarach 6—20 mesh, przy czym ich ciezar pozorny wynosi 0,64—0,68 g/cm8. Podczas badania, zgodnie z przy¬ kladami II i III stwierdzono, ze otrzymane zwarte granulki sa odpowiednie do otrzymania twardego, granulowanego wegla bez stosowania lepiszcza za¬ wierajacego wegiel, takiego jak pak weglowy.Niska zawartosc wilgotnosci, to jest ponizej 10% wagowych lub za wysoka zawartosc wilgotnosci, to jest powyzej 25% wagowych powoduja slaba zwartosc i wskuitek tego granulki nie sa twarde i zwarte. W innym przypadku utrudnione jest roz¬ drabnianie i przesiewanie. W tym przykladzie we¬ giel zawieral 17% wilgotnosci, to jest miescil sie w wymaganym zakresie i suszenie w pierwszym okresie bylo zbedne. 600 gramów granulek otrzymanych sposobem opisanym powyzej wprowadza sie do cylindrycz¬ nego zbiornika otrzymanego z sita o wymiarach porów 5 mesh. Zbiornik ten zmontowuje sie na cylindrycznym walku i wprowadza sie na po¬ wierzchnie cylindra tak, ze rdzen zbiornika z gra¬ nulek obraca sie powoli i rozmieszcza je na zew¬ netrznej powierzchni.Nastepnie granulki poddaje sie spiekaniu przez ogrzewanie w atmosferze powietrza oraz azotu (brak tlenu) do temperatury 200°C, przy czym wzrost temperatury wynosi 100°C/godzine i utrzy¬ muj* ta temperature w ciagu 1 godziny.Podczas tego procesu, granuOJki powoli i jednoli¬ cie obraca sie wystawia sie je na dzialanie obecnego tlenu. Pod¬ czas badania stwierdzono, ze temperatura i/lufo wyzsza zawartosc tlenu w atmosferze zmniejszaja proces 'kontroli i wartosc produktu. Zmniejszenie ciezaru w etapie spiekania wynosi 5—10% wago¬ wych w stosunku do suchego wegla.Nastepnie granulowana sulbstancje poddaje sie procesowi odgazowywania. Granulki wprowadza sie do pieca i ogrzewa do 45i0oC, przy wzroscie 15 20 temperatury wynoszacym 3i00°C/godzijn?, w atmo¬ sferze wolnej od itlenu (w przedstawionym przy¬ padku atmosfera sklada sie z N2 oraz skladników .lotnych otrzymywanych z granulek) i utrzymywa- 5 nie temperatury odgazowywania w ciagu 1 godzi¬ ny, po czym chlodzi. Podczas przeprowadzania eksperymentu stwierdzono, ze spiekanie i odgazo¬ wywanie powinny ibyc prowadzone s bezposrednio po sobie bez chlodzenia, zmieniajac atmosfere tak, 10 ze podczas ogrzewania do BO0°C jest ona zasadni¬ czo wolna od tlenu. iStwierdzono talkze, ze obec¬ nosc tlenu w wyzszych temperaturach zwieksza straty i obniza wydajnosc produktu z wytworze¬ niem produktu nizszej jakosci.Wydajnosc granulek po odgazowywaniu wynosi okolo 60% wagowych w stosunku do granulek pod¬ danych spiekaniu, a* ich ciezar pozorny, wynosi 0,6 g/cm8.Nastepnie, odgazowane granulki wprowadza sie do cylindrycznego pieca i poddaje spiekaniu przez ogrzewanie do temperatury 800^&0i0oC iw atmosfe¬ rze zlozonej z gazowego nosnika N2 oraz pary wod¬ nej i utrzymywanie granulek w temperaturze ak¬ tywowania w ciagu 4—5 godzin. Ilosc pary wod¬ nej byla wczesniej okreslona tak, ze stosowano 25 1—3 g pary wodnej/l g wegla/godzine.Wydajnosc granulowanego, aktywowanego wegla z tego etapu wynosila 3-0—45% wagowych w sto¬ sunku do substancji odgazowanej. Granulowany produkt ma powierzchnie wlasciwa wynoszaca 30 £(q(}—.iooo m2/g, zawartosc popiolu w zakresie 7—10% wagaowych, liczbe sciernia 60—70 i ciezar pozorny 0,45—0,48 g/cm8.Ogólna wydajnosc w stosunku do bezwodnego wegla wynosila 20—21% wagowych i granulki mia- 35 ly wlasciwosci absorbcji, 'popiól, gestosc i twar¬ dosc, które byly ponizej lub na .poziomie dopusz¬ czalnych dla granulowanego, aktywowanego weg¬ la odpowiedniego do oczyszczania scieków i podob¬ nych zastosowan. 40 Podczas przeprowadzania badania stwierdzono, ze jezeili poddaje sie bez obróbki kwasem wegiel sub-bitumiczny i bez spiekania, otrzymany pro¬ dukt byl miekki i mial mala aktywnosc. W ten sposób wykazano waznosc spiekania wegla sulb-bi- 45 tumicznego {poddanego temu procesowi) jezeli we¬ giel ten nie jest wysoce koksujacy.Przyklady II—V, ilustruja przedmiot wy¬ nalazku, który przedstawiono schematycznie na 50 irysunku.Sposób wedlug wynalazku obejmuje etapy gra¬ nulowania wegla sub-ibitumicznego, które przepro¬ wadza sie w zadanych warunkach, przy odpowied¬ niej zawartosci wilgotnosci wynoszacej' okolo 55 ,10-—25% wagowych lub suszenia, jalk przedstawio¬ no na rysunku, tak ze przeprowadza sie kontrole zawartosci wilgoci przed granulowaniem, nastepnie etapy traktowania granulek rozcienczonym roz¬ tworem wodnym kwasu nieorganicznego, przemy- 60 wania kwasu i.suszenie, proszkowania, tabletko¬ wania, powtórnego granulowania ,odgazowywania i aktywowania w celu wytworzenia zadanego, ulepszonego produktu granulowanego, aktywowa¬ nego wegla, który jest odpowiedni do oczyszczania 65 scieków, oraz innych zastosowan.114 810 9 10 Przyklady II i III przedstawiaja dwa korzystne przyklady wynalazku, w których granulki luguje sie odpowiednio rozcienczonymi roztworami wod¬ nymi H2S04 i H3P04, przemywa, czesciowo osusza do odpowiedniej zawartosci wilgotnosci, korzystnie do okolo 15% wagowych, a nastepnie sproszkowuje itd., bez dodawania paku, jak przedstawiono na rysunku.Przyklady IV i V przedstawiaja dwa rózne i bar¬ dziej korzystne przyklady obróbki, w których gra^ nuilki poddaje sie lugowaniu odpowiednio rozcien¬ czonymi roztworami wodnymi H2S04 i H3PO4, na¬ stepnie przemywa kwas i suszy oraz miesza z pa¬ kiem przed proszkowaniem itd., jak przedstawiono w srodkowej czesci rysunku.P r z y k l a d II. Wytwarzanie granulowanego aktywowanego wegla z zastosowaniem rozcienczo¬ nego roztworu H2SO4 do przemywania granulek wegla sub-bitumicznego, fbez stosowania paku.Partie wegla suto-bitumicznego Wyoming o skla¬ dzie przedstawionym w przykladzie I poddaje sie rozdrabnianiu i przesiewa do otrzymania granulek o wymiarach 8X30 mesh. 3.00 g granulek wprowa¬ dza sie do 4-litrowego kociolka i do 'granulek do¬ daje 150 cm8 98% stezonego H2S04 oraz 2850 cm8 wody '(okolo 6,5% kwasu w stosunku wagowym lub 5% w stosunku objetosciowym). Granulki i roz¬ twór kwasu ogrzewa sie do temperatury 80°C i utrzymuje w tej temperaturze w ciagu 5 godzin podczas ciaglego mieszania.Podczas przeprowadzania eksperymentu stwier¬ dzono, ze objetosc granulek, temperatura obróbki (która zazwyczaj wynosi ponizej 100°C, poniewaz stosuje sie rozcienczony roztwór wodny kwasu), czas obróbki, stezenie kwasu i stosunek rozcien¬ czonego roztworu wodnego kwasu do wegla maja wazny wplyw na dalsze wlasciwosci wegla tworza¬ cego granulowany, aktywowany wegiel.Dlatego, specyficzne dane przedstawione w tym przykladzie sa bardziej ilustracja i nie zawezaja zakresu wynalazku. iNa przyklad zarówno grubo¬ ziarniste jak i drobnoziarniste granulki moga byc stosowane podczas obrólbki z otrzymaniem odpo¬ wiednich wyników, przy czym czas lugowania jest dluzszy dla granulek gruboziarnistych, a krótszy dla czastek drobniejszych.Otrzymana papke poddaje sie chlodzeniu, roz¬ twór dekantuje sie i granulki przemywa tak, ze woda po przemywaniu granulek ma wartosc pH = 6—7. Dla zakonczenia obróbki, po lugowa¬ niu granulki osusza sie czesciowo do wilgotnosci 15%, co jest korzystne dla otrzymywania tabletek i twardosci oraz gestosci uformowanych z nich granulek bez stosowania lepiszcza zawierajacego wegiel.Otrzymane granulki o wilgotnosci 15% wago¬ wych rozdrabnia sie na drobnoziarnisty proszek tak, ze ponad 65% wagowych przechodzi przez sito 3.25 meshewe, korzystnie 75—85% przechodzi przez sito 325 mesh co wyjasniono ponizej w przykla¬ dzie IX. Proszek sprasowuje sie w cylindryczne tabletki o srednicy okolo 1,25 cm i wysokosci oko¬ lo 1,25 cm z zastosowaniem cisnienia wynoszacego okolo 2800—5600 at (40000^80000 psi). Ciezar po¬ zorny otrzymanych tabletek wynosi 1,1—1,2 g/cm8.Tabletki te granuluje sie z otrzymaniem granulek 6X20 mesh wykazujacych ciezar pozorny 0,64—0,68 g/cm3.Otrzymane powtórnie granulki wprowadza sie do 5 cylindrycznego pieca i odgazowuje sposobem opi¬ sanym w przykladzie I, przez ogrzewanie do tem¬ peratury 450°C, przy czym wzrost temperatury wynosi 300°C/godzine w atmosferze odpowiednio wolnej od tlenu i utrzymuje w tej temperaturze 10 w ciagu 1 godziny.Podczas przeprowadzania eksperymentu stwier¬ dzono, ize etap spiekania opisany w przykladzie I nie 'byl niezbedny do otrzymania zadanej twardosci i absorbcji granulowanego, aktywowanego wegla. 15 Dwie partie identycznego materialu poddaje sie dzialaniu rozcienczonego, wodnego roztworu kwa¬ su, sposobem opisanym powyzej, z tym, ze jedna poddaje sie spiekaniu a pozostala nie. Wydajnosc poszczególnych etapów i aktywnosu granulowane¬ go, aktywowanego wegla toyly takie same, co wska¬ zuje, ze etap spiekania moze byc dla tego mate¬ rialu wyeliminowany. Wskazuje to, ze wlasciwosci te byly wynikiem dzialania rozcienczonego roztwo¬ ru kwasu nieorganicznego.Odgazowane granulki wykazujace ciezar pozorny 0,60 g/cm8 wprowadza sie do cylindrycznego pieca i poddaje aktywowaniu przez ogrzewanie granulek do temperatury 800—900°C w atmosferze skladaja¬ cej sie z N2 i pary wodnej i utrzymywanie w tej temperaturze w ciagu 4—5 godzin. Ilosc pary wod¬ nej wprowadzonej do pieca okresla sie wczesniej tak, ze wynosi 1—3 gramów pary/gram wegla/go¬ dzine.Otrzymana ogólna wydajnosc granulowanego, ak¬ tywowanego wegla w odniesieniu do suchego weg¬ la wynosi 25—28% wagowych, a dla przykladu I wynoszaca 20—22%. Granulki te maja powierzchnie wlasciwa 000—1100 m2/g {dla porównania granulki wytworzone w przykladzie I — 900—1000), liczbe jodowa 1000, zawartosc popiolu 5—6% wagowych 40 (w przykladzie I — 7^10%), liczbe scierania 70 (w przykladzie I — 60—70) oraz ciezar pozorny 0,46^0,48 g/cm8 ((w przykladzie I — 0,45—0,48).Otrzymane tym sposobem granulki sa twarde, bardzo absorpcyjne, maja niska zawartosc popiolu 45 i otrzymany produkt jest korzystnie stosowany do oczyszczania scieków i innych zastosowan.Ponadto stwierdzono, ze nie tylko odpowiednio granulowany, aktywowany wegiel moze byc otrzy¬ many z sub-bitumicznego wegla 'bez stosowania 50 lepiszcza zawierajacego wegiel ,takiego jak pak i bez spiekania, lecz takze, ze lugowanie rozcien¬ czonym roztworem wodnym kwasu znacznie re¬ dukuje zawartosc popiolu, przy czym nastepuje wzrost wydajnosci i absorbcji w porównaniu z wy- 55 nikami przedstawionymi w przykladzie I. Odnoto¬ wano równiez, ze twardy granulowany, aktywowa¬ ny wegiel otrzymano z sub-bitumicznego wegla (liczba scierania 70) po raz pierwszy bez zastoso¬ wania lepiszcza zawierajacego wegiel. 60 Przyklad III. Wytwarzanie granulowanego, aktywowanego wegla' z sub-bitumicznego wegla z zastosowaniem oibróbki H3PO4 bez uzycia paku.Partie wegla sub-bitumicznego Wyoming o skla- 65 dzie podanym w przykladzie I rozdrabnia sie 35114 810 11 iz i przesiewa z otrzymaniem granulek wielkosci 8X30 mesh, z których 300 ig wprowadza sie do 4-litrowego kociolka. Do granulek dodaje sie wod¬ ny roztwór kwasu zawierajacy 150 cm8 75% ste¬ zonego H0PO4 i 2860 cm8 wody (okolo 6,5% wago¬ wych). Granulki i roztwór kwasu ogrzewa sie do temperatury 80°C i utrzymuje w tej temperaturze w ciagu 5 godzin, przy czym granulki miesza sie w sposób ciagly.Nastepnie zawartosc kociolka pozostawia sie ido ochlodzenia, roztwór dekantuje .sie, a granulki przemywa sie woda tak, ize odprowadzana woda ma wartosc pH 6—7. Po zakonczeniu obróbki wy¬ mywania granulki suszy sie do wilgotnosci okolo 15%, sposobem opisanym w przykladzie II.Otrzymane granulki zawierajace okolo 15% wil¬ gotnosci rozdrabnia sie na subtelnie rozdrobniony proszek tak, ze powyzej 60% wagowych proszku przechodzi przez sito 3(25 meshowe (65% wago¬ wych — 3i25 mesh), korzystnie 75—85% — 325 mesh.Proszek sprasowuje sie w cylindryczne tabletki o srednicy okolo 1$5 om i wysokosci okolo 1,26 cm z zastosowaniem cisnienia okolo 2800—5600 at (4000O--80000 psi). Ciezar pozorny tabletek wynosi 1,1—1,2 g/cm*.Tabletki poddawano granulowaniu z otrzyma¬ niem granulek o wymiarach 6X20 mesh i ciezarze pozornym 0,5i8<—0,612 g/cm8.Uformowane ponownie granulki wprowadza sie do cylindrycznego pieca i odgazowuje sposobem opisanym w przykladzie I z tym, ze przed odgazo¬ wywaniem nie jest wymagane spiekanie. Odgazo¬ wane granulki o ciezarze pozornym 0^58—0,60 g/cm8 aktywuje sie sposobem opisanym równiez w przy¬ kladzie I.Calkowita wydajnosc granulowanego, aktywowa¬ nego wegla w stosunku do»'bezwodnego wegla wy¬ nosi 26—3,0% wagowych (w przykladzie I — 2 0 — 22%, a w przykladzie II — 25^-28%). Granulki te maja powierzchnie wlasciwa 900—1,100 m2/g (w przykladzie I — 900^1000 m2/g), liczbe jodowa 1000, zawartosc popiolu 5^6% wagowych kladzie I — T"—10%), liczbe scierania 70 (w przy¬ kladzie I — 60^-70), ciezar pozorny 0,48^0,60 g/cm8 (w przykladzie I — 0,45—0,48, a w przykladzie II — 0,46—0,48). Wydajnosc i ciejzar pozorny byly nieco wyzsze w tym przykladzie od obserwowa¬ nych w przykladzie II (lugowanie H^S04).Otrzymane tym sposobem granulki byly twarde, wykazywaly bardzo idobra absorbcje, niska zawar¬ tosc popiolu iw odniesieniu do wymaganego stop¬ nia granulowanego, aktywowanego wegla byly Od¬ powiednie do oczyszczania scieków i podobnych za¬ stosowan. Stwierdzono jeszcz'e, ze odpowiedni pro¬ dukt mozna otrzymac z sub-foitumicznego wegla bez stosowania lepiszcza zawierajacego wegiel oraz ibez spiekania i , ze lugowanie rozcienczonym roztworem kwasu znacznie redukuje zawartosc po¬ piolu, przy czym wzrasita wydajnosc i absorbcyj- nosc w porównaniu z wynikami otrzymanymi w przykladzie I.W odniesieniu do stosowania H$S04 lub H$P04 stwierdzono, ze roztwór wodny H3PO4 jest bardziej efektywny podczas wytwarzania igranulowanego, aktywowanego wegla z wyzsza wydajnoscia. Jest 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ewidentne, ze jakosc wynalezionego produktu i wydajnosc zalezy od specyficznych warunków lu¬ gowania i innych warunków stosowania w sposo¬ bie wedlug wynalazku.P rzykla d IV. Wytwarzanie granulowanego, aktywowanego wegla z zastosowaniem sub-bitu- micznego wegla oraz obróbki rozcienczonym H4SO4 z zastosowaniem paku.Procedure z przykladu II powtarza sie do etapu suszenia lecz zamiast osuszania do okolo 15% wil¬ gotnosci granulki suszy sie szyibko, jak wskazano na prawej; stronie -rysunku, po czym miesza sie z pakiem weglowym nr 125 o nizej podanych wlas¬ ciwosciach.Temperatura mieknienia 129,2°C Nierozpuszczalne substancje ben¬ zenowe 33,2%. wagowych Nierozpuszczalne substancje chi- nolinowe 13,1% wagowych Wartosc koksujaca (Conradsorta) 61,1% wagowych Popiól 0,17% wagowych Dokladnie osuszone granulki oraz pak miesza sie w proporcji 90 g wegla oraz 10 g paku (to jest 10 czysci paku na ilOO czesci wegla, wagowo) i mieszanine rozdrabnia sie tak, ze ponad 615% wa¬ gowych proszku ma wymiar 325 mesh,, korzystnie 75<—85% — 32i5 mesh. Proszek ten sprasowuje sie w tabletki o srednicy okolo 1,25 cm oraz wyso¬ kosci 1,25 cm z zastosowaniem cisnienia okolo 2800^5000 at (40000^80000 psi). Ciezar tabletek wynosil 1,1—1,2 g/cm*. Po granulowaniu wytwo¬ rzono granulki 6/20 mesh o ciezarze pozornym 0,68 g/cm*. 600 g granulek wprowadza sie do cylindrycznego zbiornika i odgazowuje sposobem opisanym w przykladzie II bez eitapu spiekania. Odgazowane granulki wykazuja ciezar pozorny 0,62 g/cm' oraz wydajnosc 60% wagowych w stosunku do osuszo¬ nej mieszaniny weglowo-pakowej.Odgazowane granulki wprowadza sie do cylind¬ rycznego pieca i aktywuje sposobem opisanym w przykladzie II.Calkowita wydajnosc granulowanego, aktywowa¬ nego wegla w tym bardziej korzystnym przykla¬ dzie wynalazku wynosi w odniesieniu do osuszo¬ nej mieszaniny weglowo-pakowej 20-^30% wago¬ wych, natomiast w przykladzie I wynosi 20—212%.Granulki maja powierzchnie wlasciwa 1050 m2/g (w przykladzie I — 900—1000 m2/g), liczbe jodowa 1000^1100 (w przykladzie II i III 1000), zawartosc popiolu 6% wagowych (w przykladzie I ¦— 7—10% wagowych), liczbe scierania 80 (w przykladzie I — 60—70, a w przykladach II i III '— 70) i ciezar po¬ zorny 0,48—0,50 g/cm* (w przykladzie I — 0,45 — 0,48 g/cm*, a w przykladzie II — 0,46—0,48 g/cm*).Otrzymane tym sposobem granulki byly twarde, wykazywaly bardzo dobra absorbcje, niska zawar¬ tosc popiolu, a we wszystkich aspektach twardy granulowany, aktywowany wegiel byl odpowiedni do oczyszczania scieków i podobnych zastosowan.Jesit szczególnie wazne, ze w porównaniu do przy¬ kladu, w którym stosowano spiekanie, a nie stoso¬ wano kwasu otrzymano znaczne ulepszenie, gdy wegiel poddawano lugowaniu wodnym roztworem114 810 13 14 20 25 kwasu, a nastepnie mieszano z pakiem bez spie¬ kania tak, ze otrzymano doskonale wlasciwosci absorbcji, ciezaru i odpornosci na scieranie. iW odniesieniu 'do przykladu II, w którym, stoso¬ wano lugowanie H2S04, a nie stosowano paku 5 otrzymano maly wzrost absorbcji (liczba jodowa) oraz znaczny wzrost odpornosci na scieranie i cie¬ zaru pozorneigo. W odniesieniu do przykladu III, w którym stosowano HjPC^ bez stosowania paku stwierdzono maly wzrost albsorbcji (liczba jodowa) io oraz znaczny wzrost odpornosci na scieranie.Przyklad V. Wytwarzanie granulowanego, aktywowanego wegla z wegla suto-bitumicznego z zastosowaniem rozcienczonego H^P04 i paku.Procedure ,z przykladu IV powtarza sie z wyjat¬ kiem tego, ze 75% stezony H8PQ4 byl stosowany zamiast H^S04 (okolo 6,5% wagowych kwasu do granulek). Ciezar pozorny uformowanych granulek wynosil 0,65 g/cm8 zamiast 0,,68 g/cm8, natomiast odgazowane granulki mialy ciezar pozorny 0,59 — 0,61 g/cm8 zamiast 0,612 oraz wydajnosc 60—65% wa'gowych w odniesieniu do osuszonej mieszaniny wegiel — pak, zamiast 60%.Calkowita wydajnosc granulowanego, aktywowa¬ nego wegla otrzymanego w tym najbardziej ko¬ rzystnym przykladzie w odniesieniu do osuszonej mieszaniny wegiel — pak wynosila 30^-33% wa¬ gowych, w przykladzie I — 20—22%, w przykla¬ dzie II — 25^28%, w przykladzie III — 26--30%, a w przykladzie IV — 20—30%. Granulki mialy powierzchnie wlasciwa 1050 m2/g, w przykla¬ dzie I — 900^1000, liczbe jodowa 1000—1100, w przykladach II i III —'do 1000, zawartosc popiolu 6% wagowych, w przykladzie I — 7^10% wago¬ wych, liczbe scierania 80, w przykladzie I — 60^-70, a w przykladach II i III — 70 i ciezar pozorny 0,48^0^50 g/cm8 (w przykladzie I — 0,45—0,48 g/cm8, a w przykladzie II — 0,46^0,48 g/cm8).Otrzymane tym sposobem granulki byly twa-rde, mialy bardzo dobra absorbcje, niska zawartosc popiolu i we wszystkich aspektach byly odpowied¬ nie do oczyszczania scieków i podobnych zastoso¬ wan. Zanotowano, ze wydajnosc byla znacznie zwiekszona nie tylko w porównaniu z przykla¬ dem I lecz równiez w kazdym z przykladów II, 45 III i IV z zasadniczym wzrostem absorbcji, czys¬ tosci, odpornosci na scieranie oraz ciezaru niz w przykladzie I.Podobnie stwierdzono znaczny wzrost odpornosci na scieranie w porównaniu z przykladem II i III 50 oraz znaczny wzrost ciezaru w porównaniu z przy¬ kladem II.Polepszenie wydajnosci, 'twardosci, ciezaru, ab- sorbcyjnosci granulowanego, aktywowanego wegla otrzymane przez dzialanie rozcienczonym roztwo- 55 rem wodnym HjrP04 daje nieoczekiwane wyniki.Ponadto, takie ulepszenie wydajnosci odpowiada' wynikom, które otrzymuje sie z wegla bitumicz¬ nego o wyzszej' wartosci, tradycyjnego, preferowa¬ nego substratu. Bardzo wa'zne jest to, ze te nie- 60 oczekiwane wyniki osiaga sie przy wyeliminowaniu etapu spiekania niezbednego podczas stosowania wegla bitumicznego.Nastepne dwa przyklady ilustruja obróbke wegla bitumicznego, sposobem wedlug wynalazku, naj- 65 35 40 pierw bez lugowania rozcienczonym kwasem (przyklad VI), a nastepnie z lugowaniem rozcien¬ czonym1 kwasem {przyklad VII).Przyklad VI. Wytwarzanie granulowanego, aktywowanego wegla z zastosowaniem wegla bitu¬ micznego i paku.Jako substancje wyjsciowa stosowano partie wschodniego wegla bitumicznego o nastepujacym skladzie wagowym. 1 Analiza wagowa PrzJed osusze¬ niem P/o wil¬ gotnosci % Po¬ piolu % Sub¬ stancji lotnych %, Zwia¬ zanego wegla kgcal/kg 2,04 1,20 33,10 63,90 0,0068 Po osusze¬ niu 1,26 33,80 64,90 14,874 Analiza elementarna | Przed osu¬ sze¬ niem % wil¬ gotnosci % Weg¬ la % % H2 % s % Po¬ piolu 2,04 82,30 5,20 1,30 0,34 1,23 .. Po osusze¬ niu 84,00 5*29 1,33 0,35 1,26 Wyniki te sa zasadniczo typowe dla wschodnie¬ go wegla bitumicznego. Wegle te maja równiez wysoka wartosc koksowania oraz niska zawartosc popiolu. Osuszony wegiel rozdrabnia sie do otrzy¬ mania granulek 8X30 mesh, które to granulki miesza sie z pakiem weglowym nr 125 typu opisa¬ nego w przykladach IV i V w ilosci 90 g granu¬ lek weglowych i 10 g paku (10 czesci wagowych na 100 czesci wagowych).Mieszanie rozdrabnia sie na bardzo subtelny proszek tak, ze 65% proszku przechodzi przez sito 325 mesh. Rozdrobniony proszek prasuje sie na tabletki o srednicy okolo 1,25 cm i wysokosci oko¬ lo 1,25 cm pod cisnieniem okolo 2800—5600 at (400,00^-80000 psi). Talbletki maja ciezar 1—18'g/cm1,' a po granulowaniu otrzymuje sie z nich granulki 6X20 mesh o ciezarze pozornym 0,65 g/cm8. 600 g granulek wprowadza sie do cylindrycznego pieca dla przeprowadzenia procesu spiekania w sposób zasadniczo opisany w przykladzie I. Jed¬ nakze w tym przypadku temperatura wzrasta od pokojowej do 250°C, przy czym przyrost tempera¬ tury wynosi 100°C/godzine, i temperature ta utrzy¬ muje sie w ciagu 2 godzin. Cisnienie przy wzros¬ cie okolo 15 cm8/godz. K0,5 stopy8/godz.) wynosi 1 atmosfere i w temperaturze pokojowej (SCFH) wprowadza sie do pieca N2 oraz 0,5 SCFH po¬ wietrze, przy czym cylindryczny zbiornik obraca sie z szybkoscia 1—4 obrotów na minute.W czasie przeprowadzania eksperymentu stwier¬ dzono, ze dozowanie ciepla, atmosfera (zwlaszcza ilosc obecnego tlenu), temperatura i czas w tej temperaturze byly krytycznymi wartosciami, które mialy wazny wplyw na granulki odpowiednie do dalszego wytwarzania twardego, granulowanego, aktywowanego wegla. Na przyklad za maly czas,114 810 15 16 to jest mniejszy od 1/2 godziny w tej, temperatu¬ rze lub zbyt niska 'temperatura, to jest ponizej 200°C, powodowala trudnosci w dalszej obróbce granulek. Dlatego bez odpowiedniego spiekania, podczas etapu odgazowywania, granulki stapiaja 5 sie razem i sa nieodpowiednie dla wlasciwego ak¬ tywowania i dla otrzymania granulowanego, akty¬ wowanego wegla o zadanych wlasciwosciach.Jezeli proces spiekania jest wlasciwie przepro¬ wadzany, wydajnosc (granulek wynosi 69% wago- 10 wych w stosunku do osuszonej mieszaniny we¬ giel — pak i maja one ciezar pozorny 0,62 g/cm8.Spiekane granulki poddaje sie odgazowywaniu i aktywowaniu w sposób analogiczny do opisane¬ go w przykladzieI. 15 Pod koniec procesu otrzymuje sie twardy, gra¬ nulowany aktywowany wegiel z ogólna wydajnos¬ cia 34,0% wagowych w stosunku do osuszonej mieszaniny wegiel — pak. Granulki mialy ciezar pozorny 0,50 g/cm', liczlbe jodowa 1080, powierzen- 20 nie wlasciwa 1040, zawartosc popiolu 2,2% wago¬ wych i liczbe scierania 80.Otrzymane w ten sposób granulki byly twarde, bardzo absorbcyjne, o niskiej zawartosci popiolu i w kazdym aspekcie byly bardzo odpowiednie do 2g obróbki wody sciekowej i innych zastosowan.Jednakze, szczególnie waznym ido odnotowania jest to, ze twardy, granulowany, aktywowany wegiel nie mógl byc otrzymany z wegla bitumicz¬ nego bez poddania, przed odgazowaniem i aktywo¬ waniem granulek, procesowi spiekania opisanego powyzej. Podczas eksperymentu granulki [byly od¬ gazowywane bez etapu spiekania i wówczas otrzy¬ mywano stopiona mase nieodpowiednia do akty¬ wowania, co wskazuje na koniecznosc i wage pro¬ cesu spiekania.Przyklad VII. Wytwarzanie granulowanego, aktywowanego wegla z wegla bitumicznego oraz paku i obróbka rozcienczonym HgPO^ Procedure opisana w przykladzie VI powtarza sie az ido etapu granulowania. W tym miejscu 300 g granulek weglowych wprowadza sie do 4-li- trowego kociolka. Do granulek dodaje sie wodny roztwór kwasu zawierajacy 150 g 75% stezonego H8P04 i 2850 g wody i(okolo 6y5% Wagowych). Mie¬ szanine ogrzewa sie do temperatury 80°C i utrzy¬ muje sie w tej temperaturze w ciagu 5 gotjzin, przy czym granulki miesza w sposób ciagly. Za¬ wartosc pozostawia sie do ochlodzenia, kwasny roztwór dekantuje sie, a wegiel przemywa sie wo- 50 da tak, ze odbierana woda ma wartosc pH 6—7.Po lugowaniu wegiel suszy sie dokladnie i na¬ stepnie miesza z pakiem weglowym opisanym w przykladzie IV w tych samych proporcjach — 90 g wegla i 10 g paku. Mieszanine rozdrabnia sie ** na proszek, z którego 65% wagowych przechodzi przez sito 325 nieshowe, prasuje w 'tableltki o sred¬ nicy okolo 1,25 cm oraz wysokosci Okolo 1,25 cm pod cisnieniem okolo 2800—5600 at (40000—80000 psi). Ciezar objejtosciowy tabletek wynosi 1,1—1,2 60 g/cm8. Tabletki granulowano powtórnie do otrzy¬ mania granulek 6X20 mesh, ciezar pozorny w tym etapie wynosi 0,64 g/cm*.Utworzone powtórnie granulki wprowadza sie do cylindrycznego pieca i poddaje spiekaniu spo- 65 30 35 40 45 sobem opisanym w przykladzie VI, otrzymujac 71% wagowych wydajnosci, a produkt ma ciezar pozorny 0,63 g/cm3. W czasie eksperymentu stwierdzono, ze lugowany kwasem wegiel bitu¬ miczny w celu otrzymania odpowiedniego, granulo¬ wanego aktywowanego wegla musi ibyc najpierw spiekamy.Po spiekaniu granulki odgazowuje sie i akty¬ wuje, przy czym calkowita wydajnosc wynosi 35% wagowych w odniesieniu do osuszonej mieszaniny wegiel — pak. Granulki maja ciezar pozorny 0,50 g/cm8 powierzchnie wlasciwa iO'00 m2/g, liczbe jo¬ dowa 1050, zawartosc popiolu 2,4% wagowych i liczbe scierania 52.Otrzymane tym sposobem granulki byly twarde, bardzo absorbcyjne, mialy niska zawartosc popio¬ lu i byly pod kazdym wzgledem bardzo odpowied¬ nie do obróbki wody sciekowej i innych zastoso¬ wan. W tym samym czasie zauwazono, ze twardy, granulowany wegiel nie mozna otrzymac z wegla bitumicznego bez poddania procesowi spiekania chociaz wegiel ten lugowano rozcienczonym kwa¬ sem. W tym aspekcie wyniki te sa Ibardzo rózne od otrzymanych dla wegla sub^bitumicznego dla którego lugowanie dawalo mozliwosc eliminowania procesu spiekania z otrzymaniem odpowiedniego produktu.Innym waznym stwierdzeniem jest to, ze lugo¬ wanie wegla bitumicznego rozcienczonym H^P04 nie ma wplywu na pózniejsza wydajnosc (od 34 do 35%). W przeciwienstwie do tego wyniku otrzy¬ muje sie- bardzo rózny wynik dla wegla sub-foitu- micznego z przykladu V, w którym do lugowania stosowano rozcienczony HfcPK)4, który poprawial wydajnosc, która wynosila 20—22% dla przykla¬ du I, 30—33% dla przykladu V, która zawierala sie w zakresie okolo 34^^35% dla dwóch ostatnich przykladów. Te dwa ostatnie wyniki sa wlasciwie unikalne i nieoczekiwane w porównaniu z weglem sub-bitumicznym.Nizej podany przyklad dotyczy stosowania ob¬ róbki rozcienczonym kwasem na lignit, którego wartosc jest mniejsza od wegla sUb-bi/tumicznego.Przyklad VIII. Wytwarzanie granulowane¬ go, aktywowanego wegla z wegla lignitowego :i pa¬ ku weglowego z zastosowaniem obróbki rozcien¬ czonym H^P04.Substancja wyjsciowa w tym przykladzie jest partia wegla lignitowego o nizej podanym skla¬ dzie.Analiza wagowa | Przed iSU- isze- niem % Wi¬ lgotnosci % 'Po¬ piolu P/o Sklad- wlków lotnych %, Zwia¬ zanego wejgla ,30,3 9,9 50,0 9,8 Po su¬ szeniu 14,2 7(1,7 14,0 Analiza elementarna Przed isu- sze- | niem % Wil¬ gotnosci %| Weg¬ la % H %H2 % s % Po¬ piolu 30,30 4)1,50 3,15 a,5o 0,73 $,90 Po su¬ szeniu 59,5 4,6 5,0 1,4 14,2 |114 810 17 18 25 Dane te sa typowe dla tego rodzaju wegli ligni¬ towych o wysokiej zawartosci popiolu w porów¬ naniu z innymi gatunkami wegla.Otrzymany wegiel rozdrabnia sie na granulki 8X30 'mesh i 300 g tych granulek wprowadza sie 5 do 4-litrowego kociolka, do którego dodaje sie 150 cms stezonego H3P04 (75%) i 2850 cm8 wody (6,5% wagowych kwasu). Granulki i roztwór kwa¬ su ogrzewa sie do temperatury 80°C i utrzymuje w tej temperaturze w ciagu 5 godzin, przy czym io granulki poddaje sie ciaglemu mieszaniu. Zawar¬ tosc pozostawia sie do ochlodzenia, roztwór de- kantuje sie, a granulki przemywa sie woda, az woda po przemyciu ma wartosc pH 6—7. Granulki suszy sie dokladnie i miesza, stosujac 10 czesci 15 paku weglowego opisanego w przykladach III i IV na 100 czesci wegla.Mieszanine rozdrabnia sie dokladnie itak, ze wiecej niz 65% sproszkowanego materialu prze¬ chodzi przez sito 325 mesh, korzystnie 7©—8l5i% — 20 325 mesh. Proszek sprasowuje sie na cylindryczne tabletki o srednicy 1,25 cm i wysokosci 1,25 cm, pod cisnieniem okolo 2800—5600 at {40000M80000 psi), przy czym ciezar pozorny wynosi 1,1—il,2 g/cm8.Tabletki poddaje sie granulowaniu z otrzyma¬ niem granulek 6X20 mesh o ciezarze pozornym 0,64^0,66 g/cm8. Granulki wprowadza sie do cy¬ lindrycznego pieca i (poddaje odgazowywaniu spo¬ sobem opisanym w przykladzie I. Z dwóch Ipartii 30 granulek po odgazowaniu jedna poddaje sie spie¬ kaniu sposobem opisanym w przykladzie I, a z druga bez spiekania postepuje sie w sposób ana¬ logiczny do opisanego w przykladach II—V. Dwie próbki dawaly podobna wydajnosc calkowita i ak- 35 tywnosc, co wskazuje, ze proces spiekania nie jest niezbedny dla cibrólbki tego gatunku wegla.Odgazowany produkt aktywuje sie sposobem opisanym w przykladach I—V. Otrzymane granulki maja bardzo niski ciezar pozorny wynoszacy 0,30 g/cm8, powierzchnie wlasciwa 850, liczbe jo¬ dowa 800, zawartosc popiolu 11,5% wagowych, liczbe scierania 30. Po powtórzeniu eksperymen¬ tów w celu otrzymania optymalnych wlasciwosci stwierdzono, ze nie otrzymuje sie zadanego ciezaru 45 0,48 g/cm8 lub wyzszego i liczby scierania 70 lub wyzszej.Nie mozna otrzymac granulowanego, aktywowa¬ nego wegla o odpowiedniej twardosci i wlasciwos¬ ciach odpowiednich do oczyszczania scieków spo- 50 sobem wedlug wynalazku wegla lignitowego.Na ipodstawie powyzszych uzyskanych wyników nalezy stwierdzic, ze: A. Obróbka wegla bitumicznego rozcienczonym wodnym roztworem kwasu nie ma efektywnego 55 wplywu na otrzymanie twardego, granulowanego wegla lub na wydajnosc i obróbka rozcienczonym roztworem kwasu nie eliminuje niezbednego pro¬ cesu spiekania.B. Obróbka wegla lignitowego rozcienczonym w roztworem nie ma efektywnego wplywu na otrzy¬ manie odpowiedniego granulowanego wegla akty¬ wowanego, przy czym wegiel z lignitu jest za lekki i zbyt miekki.C. Dla kontrastu wykazano jasno w przykladach 65 40 ilustrujacych przedmiot wynalazku, ze twardy, granulowany wegiel odpowiedni do obróbki wody sciekowej i innych zastosowan mozna otrzymac po raz pierwszy z wegla sub-ibitumicznego z tym, ze wymieniony wegiel musi byc poddany obróbce rozcienczonym, wodnym roztworem kwasu (ponie¬ waz bardzo twardy, granulowany wegiel aktywo¬ wany nie moze Ibyc wytworzony z wegla sub-bitu- micznego nie poddanego itej obróbce) i tal^a obrób¬ ka daje nieoczekiwane wyniki i polepszone wyniki w zwiekszonej, procentowej wydajnosci granulo¬ wanego, aktywowanego wegla z wegla sub-bitu^ micznego, która to wydajnosc moze byc porówny¬ walna z wydajnoscia otrzymana przy stoso¬ waniu wegla 'bitumicznego, co w szczególnosci wy¬ kazano przez porównanie przykladu V z przykla¬ dami VI i VII.D. Innym nieoczekiwanym rezultatem lugowania wegla sub-toitumicznego rozcienczonym rozltworem wodnym jest to, ze proces spiekania niezbedny przy obróbce wegla (bitumicznego poddanego dzia¬ laniu kwasu i nie poddanego dzialaniu kwasu oraz wegla sub-ibitumicznego moze byc (wyeliminowany z uzyskaniem twardego, ciezkiego, o odpowiedniej absorbcji granulowanego wegla aktywowanego z wegla sub-bitumicznego, poddanego dzialaniu kwasu.Ponizszy przyklad IX jest jpodobny do przykla¬ du V lecz wskazuje na waznosc dokladnego roz¬ drabniania grudek przy wytwarzaniu proszku w procesie wytwarzania granulek poddanych dziala¬ niu kwasu przed tabletkowaniem.Przyklad IX. Wytwarzanie granulowanego,, aktywowanego wegla z wegla sub-ibitumicznego i paku subtelnie rozdrobnionych z zastosowaniem rozcienczonego H8P04.Procedure opisana w przykladzie V powtarza sie i jak przedstawiono na srodkowej, prawej stronie rysunku.Poddane obróbce granulki przemywa sie woda, az do uzyskania w przemywanej, wodzie wartosci pH 6—7, a nastepnie dokladnie suszy, jx czym miesza, stosujac 10 czesci wagowych paku weglo¬ wego nr 1215 na 1*00 czesci wegla. Nastepnie mie¬ szanine rozdziela sie na dwie rózne czesci.Jedna z dwóch czesci rozdrabnia sie na subtelny proszek, z -którego 60--65% przechodzi przez sito 3i25 'mesh.Proszek sprasowuje sie na tabletki o srednicy okolo 1,25 cm i wysokosci okolo 1,25 cm pod cis¬ nieniem okolo 2800—5600 at (400001—80000 psi), przy czym ciezar pozorny tabletek wynosi 1,1—1,2 g/cm*.Tabletki poddaje sie granulowaniu z otrzyma¬ niem granulek 6X20 mesli o ciezarze 0,64^-0,66 g/cm*. Granulki te poddaje sie odgazowywaniu sposobem opisanym w przykladzie V i ciezar gra¬ nulek wynosi 0,57—0,59 g/cm*. Granulki aktywuje sie sposobem opisanym w przykladach I i V. Ak¬ tywowane granulki maja ciezar 0,44—0,47 g/cm9, liczbe jodowa 1000—1100, powierzchnie wlasciwa 900—(1050 m*/g, zawartosc popiolu 5^-6% i liczbe scierania 55—65.Otrzymane granulki sa bardziej miekkie i dla¬ tego nie sa odpowiednie do obróbki wody scieko¬ wej, poniewaz nastepuja duze straty materialu114 810 19 20 podczas stosowania i regeneracji wówczas, gdy granulki sa niedostatecznie twarde.Druga czesc materialu rozdrabnia sie na bardzo subtelny proszek talk, ze 75—#5% proszku prze¬ chodzi przez sito 325 mesh. Proszek sprasowuje sie jak opisano powyzej na tabletki o ciezarze 1,1—1,2 g/cm8. Granulki odgazowuje sie sposobem opisanym w przykladzie V, po czym granulki maja ciezar 0,60-^0,612 g/cm8. Granulki aktywuje sie i ciezar pozorny otrzymanych granulek wynosi 0,43—0,50 g/cm3. Granulki maja liczbe jodowa 1000—1100, powierzchnie wlasciwa 900i—'1050 mf/g, zawartosc popiolu 5—0%, liczbe scierania 80.Poniewaz granulki poddaje sie identycznej ob¬ róbce tak czesci I jak i II oprócz rozdrabniania stwierdzono, ze bardziej sulbtelne rozdrobnienie granulek (75^-85% — 325 mesh), ma wplyw na scislosc granulek i tym samym na twardosc gra¬ nulowanego produktu. W przeciwienstwie, jak stwierdzono w przykladach VI i VII rozdrobnie¬ nie bitumicznego wegla do 65% — 3(25 mesh wply¬ wa na twardy granulowany produkt.Dlatego dokladnosc kruszenia przed sprasowywa- niem zadana dla wegla suib-bitumicznego jest nie¬ porównywalna z weglem bitumicznym i jest nie¬ zbednym warunkiem, który nie mógl wynikac ze stanu techniki i dlatego wchodzi w zakres wyna¬ lazku.Nastepny, ostatni przyklad przedstawia zastoso¬ wanie iHCl w postaci rozcienczonego roztworu wodnego w sposobie wedlug wynalazku.Przyklad X. Wytwarzanie granulowanego, aktywowanego wegla z wegla sub-!bitumicznego i ptaku z zastosowaniem rozcienczonego HC1.Partie wegla sub^bitumicznego Wyoming o typo¬ wym skladzie podanym w przykladzie I rozdrab¬ nia sie i przesiewa z otrzymaniem granulek 8X30 mesh. 300 g tych granulek wprowadza 'sie do 4-li- trowego kociolka i dodaje rozcienczony roztwór wodny zawierajacy 300 cm8 37,5% stezonego HC1 i 2700 cm8 wody {okolo 5% objetosciowych i 6,5% wagowych).Granulki i kwasny roztwór ogrzewa sie do tem¬ peratury 80°C i utrzymuje w tej temperaturze, podczas ciaglego mieszania w ciagu 5 godzin.'Zawartosc kotla pozostawia sie do ochlodzenia, roztwór dekantuje sie i granulki przemywa sie dokladnie woda, az analiza wykaze pH 6^7. Gra¬ nulki suszy sie (a) do wilgotnosci 15%, nastepnie postepuje sie w sposób analogiczny do opisanego w przykladach II i III bez dodawania lepiszcza zawierajacego wegiel, otrzymujac granulowany, aktywowany wegiel (b) do kompletnego osuszenia, po czym dodaje sie na 100 czesci 10 czesci paku i postepuje w sposób opisany w przykladach IV i V.Mieszanine wegla lub wegla i paku rozdrabnia sie do bardzo subtelnych czastek tak ze 65%, a korzystnie 75^-^85% materialu przechodzi przez sito 3i25 mesh. Proszek sprasowuje sie na cylind¬ ryczne tabletki o srednicy okolo 1,26 cm i wyso¬ kosci okolo 1,25 cm pod cisnieniem okolo 2800 — 5600 at (40000^-80000 psi). Ciezar pozorny otrzyma¬ nych tabletek wynosi 1,1—ii,2 g/cm8.Tabletki te poddaje sie granulowaniu do 6X20 mesh i granulki maja ciezar pozorny 0,60—0,65 g/cm8. Granulki te poddaaje sie odgazowaniu bez spiekania i aktywuje sposobem opisanym w przy¬ kladach II i V. 5 (A) Otrzymana calkowita wydajnosc granulowa¬ nego, aiktywowanego wegla w odniesieniu do osu¬ szonego wegla (nie zawierajacego paku) wynosila 25—28% . wagowych. Granulki mialy powierzchnie wlasciwa 900—1100 m2/g( liczbe jodowa 1000—1100, 10 zawartosc popiolu 5—7% wagowych, LiczJbe sciera¬ nia 70 i ciezar pozorny 0,46 g/cm8. W porównaniu do przykladu I wydajnosc, absorbcja i odpornosc na scieranie byly znacznie wyzsze, .natomiast za¬ wartosc popiolu znacznie mniejsza. W porównaniu 15 do przykladcw II i III wydajnosc oraz inne wlas¬ ciwosci byly zblizone do przykladu II (HaSOJ, na¬ tomiast wydajnosc i ciezar pozorny nieco 'mniejszy niz dla przykladu III (HjP04).(B) Uzyskiwana calkowita wydajnosc granuflowa- 20 nego, aktywowanego wegla w odniesieniu do osu¬ szonej mieszaniny wegiel — pak wynosila 25—30% wagowych, a granulki mialy powierzchnie wlas¬ ciwa 900^-dlOO m2/g, liczbe jodowa 1000—1100, za¬ wartosc azotu 5—7% wagowych, liczbe scierania 25 80 ,i ciezar pozorny 0,48 g/cm8. W porównaniu z przykladem I wydajnosc, liczba scierania i ciezar pozorny byly znacznie wieksze. W porównaniu do przykladów II i III oraz (A) (bez stosowania paku) odpornosc na scieranie byla znacznie wieksza, 30 a wydajnosc i ciezar pozorny nieco wieksza niz w przykladach II i (A). W porównaniu do przykla¬ dów IV i V wydajnosc byla nieco nizsza niz w przykladzie IV niz w przykladzie V (pak i H8P04). 35 Jednakze w kazdym z przykladów (A) i (B) w porównaniu do przykladu I, wegiel suib-lbitumicz- ny poddany dzialaniu rozcienczonego roztworu HC1 dawal wyzsza wydajnosc oraz ulepszona ab- sorbcyjnosc, wieksza odpornosc na scieranie i wyz¬ sza czystosc tak, ze otrzymany produkt byl odpo¬ wiedni do oczyszczania scieków i podobnych za¬ stosowan, przy czym nie stosowano procesu spie¬ kania.Zastrzezenia patentowe 45 1. Sposób wytwarzania granulowanego, aktywo¬ wanego wegla polegajacy na rozdrabnianiu wegla z wytworzeniem proszku, sprasowywania proszku z wytworzeniem ksztaltek, redukowaniu ksztaltek z wytworzeniem granulek, odgazowywaniu granu- 50 lek w atmosferze pozbawionej tlenu, i aktywowa¬ niu odgazowanych granulek, znamienny tym, ze w celu otrzymania z wegla suib-bitumicznego twardego, granulowanego wegla aiktywowanego o liczbie scierania nie mniejszej niz okolo 70, 55 przed etapem wytwarzania proszku wegiel sub-ibi- tumiczny rozdrabnia sie na granulki, które poddaje sie dzialaniu rozcienczonego, wodnego roztworu kwasu nieorganicznego, naistepnie wymywa kwas, suszy do co najmniej czesciowego obnizenia wilgot- 60 nosci ponizej, 25% wagowych i -miesza z okolo 0—15% wagowymi lepiszcza zawierajacego wegiel, a nastepnie rozdrabnia ksztaltki do powtórnego otrzymania granulek, odgazowuje powtórnie wy¬ tworzone granulki, bez spiekania, przez bezposred- 65 nie ogrzewanie w temperaturze wyzszej niz tern-114 810 21 22 peratura spiekania w atmosferze wolnej od tlenu i aktywuje odgazowane granulki przez ogrzewanie w temperaturze wyzszej od temperatury odgazo¬ wywania iw atmosferze zawierajacej gazowy sro¬ dek aktywujacy. 5 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamieny tym, ze stosuje sie wegiel sub-bitumiiczny o zawartosci wilgoci okolo 10—25% wagowych. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie wegiel suto-bitumiczny o zawartosci 10 popiolu ponizej okolo '5% wagowych. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie kwas fosforowy. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie kwas o stezeniu okolo 1—50% wago- 15 wych. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie kwas o stezeniu okolo 1—20% wago¬ wych. 7. Sjposólb wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ize 20 stosuje sie kwas o stezeniu okolo 1—10% wago¬ wych. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze wegiel rozdrabnia sie na proszek, którego wiecej niz okolo 05% wagowych ma rozmiar 0,044 mm 25 #25 mesh), 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze proszek sprasowuje sie pod cisnieniem nie mniej¬ szym niz okolo 2800 at (40.000 psi). 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze powtórnie wytworzone granulki odgazowywuje sie przez ogrzewanie bezposrednie do temperatury okolo 450°C przy wzroscie temperatury okolo 300°C/godzine i przez utrzymywanie temperatury odgazowywania w czasie okolo 1 godziny. 11. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odgazowane granulki aktywuje sie przez ogrzewa¬ nie w temperaturze okolo 800—900°C i utrzymy¬ wanie temperatury aktywowania w czasie okolo 4—5 godzin. 12. Siposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w celu otrzymania twardego granulowanego, akty¬ wowanego wegla o liczbie scierania nie mniejszej od okolo 80 osuszone granulki miesza sie z okolo 5—15% wagowymi lepiszcza zawierajacego wegiel, takiego jak pak weglowy. 13. Sposób wedlug zastrz. 12, znamienny tym, ze stosuje sie kwas fosforowy. 14. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przemyte granulki suszy sie czesciowo do zawar¬ tosci wilgoci okolo 10—25% wagowych z 5% do¬ datkiem lepiszcza zawierajacego wegiel. % 15. Sposób wedlug zastrz. 14, znamienny tym, ze stosuje sie kwas fosforowy.114 810 WEGIEL SUB-BITUMICZNY 1 | GRANULOWANIE t I LUGOWANIE KWASEM *¦ | PRZEMYWANIE * | SUSZENIE 7 | PROSZKOWANIE i | TABLETKOWANIE l 1 * POWTÓRNE 1 GRANtILOWANTE 1 ODGAZOWYWANIE l- AKTYWOWANIE l GRANULOWANY AKTYWOWANY WEGIEL - T SPRAWDZACIE WILGOTNOSCI 1 " U 1 i DODAWANIE FAKU I 1 KSW Zakl. Graf. W-wa, Srebrna 16, z. 39-&2/0 — 90 + 20 egz.Cena 100 zl PL