一种基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦及其制备方法
技术领域
本发明属于活性焦生产技术领域，具体涉及一种基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦及其制备方法。
背景技术
活性焦是一种具有吸附和催化双重性能的粒状物质，具有活性炭的特点同时又克服了活性炭价格高、机械强度低、易粉碎的缺点。目前成型活性焦的制备主要包括炭原料、焦煤和粘结剂，其中粘结剂是决定其综合性能的重要因素。
粘结剂的种类、性质和添加量对成型活性焦的比表面积和机械强度等特性有很大的影响，目前广泛用于制备烟气脱硫成型活性焦的粘结剂为沥青和煤焦油类粘结剂。以高温煤焦油为粘结剂存在成本高、污染严重、煤焦油质量不稳定和来源短缺等问题，在煤焦油中起主要粘结作用的是沥青中的沥青质，高温煤焦油的中温沥青产率较高，但其成焦物质仍不足，配入煤中后，所得型煤后处理所需硬化时间较长，硬化时的初、终强度较低，型煤炭化后的型焦强度也较低。
目前常用于制备活性焦的粘结剂为煤焦油沥青类粘结剂，虽机械强度高，但存在比表面积小，吸附能力低，生产成本高等不足。而新型非沥青粘结剂（主要是各种高分子聚合物）是一种环境友好型粘结剂，以新型洁净非沥青粘结剂代替传统的煤沥青粘结剂开辟了制备活性焦的新途径。
废弃塑料属于一种高分子聚合物。其碳含量高，热解过程中析焦率高，经炭化活化等工艺后可以成为活性焦本身的一部分。流动性能好，对煤粒具有很好的浸润效果，混合后具有较强的可塑性，利于煤料的加工成型。粘结性能强，利于原料成型，使得成型料具有较高的强度，经加工后，有利于成型活性焦孔隙结构的初步形成，且能达到以废治废的目的，因此是做粘结剂的良好材料。
发明内容
本发明针对现有制备活性焦的粘结剂存在比表面积小，吸附能力低，生产成本高等问题，提供一种基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦，包括如下质量份数的组分：原煤A：65份、原煤B：25份、废弃塑料粘结剂：20-40份。
所述原煤A包括褐煤，所述原煤B包括焦煤。
所述废弃塑料粘结剂包括酚醛塑料或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
一种基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦的制备方法，包括如下步骤：
第一步，原煤A和原煤B粉碎：将原煤A和原煤B分别破碎为10-30mm以下的碎粒；
第二步，研磨筛分：将原煤A和原煤B的碎粒分别研磨筛分，获得75-200目的煤粉；
第三步，粘结剂研磨筛分：将废弃塑料粘结剂粉碎，得到75-200目的粉末状粘结剂；
第四步，烘干：将原煤A和原煤B的煤粉与粉末状的粘结剂分别在105-110℃烘干6h；
第五步，混捏：将烘干后的原煤A和原煤B的煤粉以及粉末状的粘结剂在常温下以65:25:20~40的质量比混合20分钟，得到混合物；
第六步，成型：将混合后的混合物在8-30MPa的压强下压制成型，得到成型料；
第七步，炭化：将成型料在管式炉中氮气惰性氛围下，进行炭化，炭化温度为550℃，炭化时间为30min；
第八步，活化：在管式炉中二氧化碳氛围下，进行活化，活化温度为750-900℃，活化时间为40-90min。
第八步中活化使用的活化气体为二氧化碳，流量为1.5ml/(min•g)。
本发明的有益效果如下：
废弃塑料属于一种高分子聚合物。其碳含量高，热解过程中析焦率高，经炭化活化等工艺后可以成为活性焦本身的一部分。流动性能好，对煤粒具有很好的浸润效果，混合后具有较强的可塑性，利于煤料的加工成型。粘结性能强，利于原料成型，使得成型料具有较高的强度，经加工后，有利于成型活性焦孔隙结构的初步形成，且能达到以废治废的目的，因此是做粘结剂的良好材料。以褐煤、焦煤混合为原料，以废弃塑料为粘结剂。既可以解决传统煤焦油沥青类粘结剂制得活性焦比表面积小，吸附能力低，生产成本高等不足，同时能达到以废治废，保护环境的效果。
附图说明
图1为本发明的制备方法的装置示意图；
其中：1-控制阀；2-流量计；3-坩埚；4-热电偶；5-实验电路；6-温度控制程序；7-取样杆；8-N2瓶；9-CO2瓶。
具体实施方式
实施例1
基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦制备方法，包括以下步骤：
（1）原煤粉碎：将褐煤、焦煤破碎为15mm以下的原煤碎粒；
（2）研磨筛分：将褐煤、焦煤碎粒研磨筛分获得180目的煤粉；
（3）粘结剂：以酚醛塑料为粘结剂，研磨筛分获得180目粉末；
（4）烘干：将褐煤、焦煤与酚醛塑料分别在110℃烘干6h；
（5）混捏：将褐煤、焦煤和酚醛塑料在常温下以65:25:20质量比混合20分钟；
（6）成型：将混合物在15Mpa压强下压制成型；
（7）炭化：将成型料在管式炉中进行炭化，炭化温度为550℃，炭化时间为30min；
（8）活化：在管式炉中活化，活化温度分别为750、800、850℃，活化时间为40min。
根据GB/T 30201-2013A型柱状活性焦耐压强度技术指标
750℃活化温度下活性焦强度分析
750℃、800℃活化温度下时活性焦含氧官能团
800℃活化温度下活性焦晶相结构分析
800℃活化温度下活性焦孔隙结构分析
实施例2
基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦制备方法，包括以下步骤：
（1）原煤粉碎：将褐煤、焦煤破碎为15mm以下的原煤碎粒；
（2）研磨筛分：将褐煤、焦煤碎粒研磨筛分获得180目的煤粉；
（3）粘结剂：以酚醛塑料为粘结剂，研磨筛分获得180目粉末；
（4）烘干：将褐煤、焦煤与酚醛塑料分别在110℃烘干6h；
（5）混捏：将褐煤、焦煤和酚醛塑料在常温下以65:25:30质量比混合20分钟；
（6）成型：将混合物在15Mpa压强下压制成型；
（7）炭化：将成型料在管式炉中进行炭化，炭化温度为550℃，炭化时间为30min；
（8）活化：在管式炉中活化，活化温度分别为750、800、850℃，活化时间为40min。
750℃活化温度下活性焦强度分析
750℃、800℃活化温度下时活性焦含氧官能团
800℃活化温度下活性焦晶相结构分析
800℃活化温度下活性焦孔隙结构分析
实施例3
基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦制备方法，包括以下步骤：
（1）原煤粉碎：将褐煤、焦煤破碎为15mm以下的原煤碎粒；
（2）研磨筛分：将褐煤、焦煤碎粒研磨筛分获得180目的煤粉；
（3）粘结剂：以酚醛塑料为粘结剂，研磨筛分获得180目粉末；
（4）烘干：将褐煤、焦煤与酚醛塑料分别在110℃烘干6h；
（5）混捏：将褐煤、焦煤和酚醛塑料在常温下以65:25:40质量比混合20分钟；
（6）成型：将混合物在15Mpa压强下压制成型；
（7）炭化：将成型料在管式炉中进行炭化，炭化温度为550℃，炭化时间为30min；
（8）活化：在管式炉中活化，活化温度分别为750、800、850℃，活化时间为40min。
750℃活化温度下活性焦强度分析
750℃、800℃活化温度下时活性焦含氧官能团
800℃活化温度下活性焦晶相结构分析
800℃活化温度下活性焦孔隙结构分析
实施例4
基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦制备方法，包括以下步骤：
（1）原煤粉碎：将褐煤、焦煤破碎为15mm以下的原煤碎粒；
（2）研磨筛分：将褐煤、焦煤碎粒研磨筛分获得180目的煤粉；
（3）粘结剂：以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为粘结剂，研磨筛分获得180目粉末；
（4）烘干：将褐煤、焦煤与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分别在110℃烘干6h；
（5）混捏：将褐煤、焦煤和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在常温下以65:25:20质量比混合20分钟；
（6）成型：将混合物在15Mpa压强下压制成型；
（7）炭化：将成型料在管式炉中进行炭化，炭化温度为550℃，炭化时间为30min；
（8）活化：在管式炉中活化，活化温度分别为750、800、850℃，活化时间为40min。
实施例5
基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦制备方法，包括以下步骤：
（1）原煤粉碎：将褐煤、焦煤破碎为15mm以下的原煤碎粒；
（2）研磨筛分：将褐煤、焦煤碎粒研磨筛分获得180目的煤粉；
（3）粘结剂：以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为粘结剂，研磨筛分获得180目粉末；
（4）烘干：将褐煤、焦煤与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分别在110℃烘干6h；
（5）混捏：将褐煤、焦煤和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在常温下以65:25:30质量比混合20分钟；
（6）成型：将混合物在15Mpa压强下压制成型；
（7）炭化：将成型料在管式炉中进行炭化，炭化温度为550℃，炭化时间为30min；
（8）活化：在管式炉中活化，活化温度分别为750、800、850℃，活化时间为40min。
实施例6
基于废弃塑料粘结剂的柱状活性焦制备方法，包括以下步骤：
（1）原煤粉碎：将褐煤、焦煤破碎为15mm以下的原煤碎粒；
（2）研磨筛分：将褐煤、焦煤碎粒研磨筛分获得180目的煤粉；
（3）粘结剂：以聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）为粘结剂，研磨筛分获得180目粉末；
（4）烘干：将褐煤、焦煤与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分别在110℃烘干6h；
（5）混捏：将褐煤、焦煤和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）在常温下以65:25:40质量比混合20分钟；
（6）成型：将混合物在15Mpa压强下压制成型；
（7）炭化：将成型料在管式炉中进行炭化，炭化温度为550℃，炭化时间为30min；
（8）活化：在管式炉中活化，活化温度分别为750、800、850℃，活化时间为40min。
对比例，工业活性焦主要技术参数如下所示。
工业活性焦耐压强度分析
工业活性焦晶相结构分析
工业活性焦孔隙结构分析
以废弃塑料为粘结剂得到活性焦的耐压强度、比表面积均高于工业活性焦，孔隙结构以微孔为主，是典型的微孔材料，表明其运输性和吸附能力都得到提升，
但石墨化程度略低于工业活性焦，在运输使用过程中炭损耗更少。经以上数据对比说明以废弃塑料为粘结剂具有可行性，可以生产出强度高、吸附性能好的活性焦样品，同时弥补了高温煤焦油做粘结剂存在的不足，也可有效缓解废弃塑料的再回收利用的现实问题，达到以废治废的目的，一举两得。
