木質材料炭化過程發生什么變化？

木材、木屑、樹根、果核和果殼等木質材料的炭化，是把它放在炭化設備內加熱，進行熱分解。在熱解過程，發生一系列復雜化學反應，產生很多新生產物，木質材料發生了變化。

根據熱分解過程的溫度變化和生成產物的情況等特征，炭化過程大體上可分為如下四個階段。

1. 干燥階段

這個階段的溫度在120—150攝氏度，熱解速度非常緩慢，主要是木材中所含水分依靠外部供給的熱量進行蒸發，木質材料的化學組成幾乎沒有變化。

2. 預炭化階段

這個階段的溫度為150—275攝氏度，木質材料熱分解反應比較明顯，木質材料化學組成開始發生變化，其中不穩定的組分，如半纖維素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質。

以上兩個階段都要外界供給熱量來保證熱解溫度的上升，所以又稱為吸熱分解階段。

3. 炭化階段

這個階段的溫度為275—400攝氏度，在這個階段中，木質材料急劇地進行熱分解，生成大量分解產物。生成的液體產物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的氣體產物中二氧化碳含量逐漸減少，而甲烷、乙烯等可燃性氣體逐漸增多。這一階段放出大量反應熱，所以又稱為放熱反應階段。

4. 煅燒階段

溫度上升到450—500攝氏度，這個階段依靠外部供給熱量進行木炭的煅燒，排出殘留在木炭中的揮發性物質，提高木炭的固定碳含量。這時生成液體產物已經很少。

應當指出，實際上這四個階段的界限難以明確劃分，由于炭化設備各個部位受熱量不同，木質材料的導熱系數又較小，因此，設備內木質材料所處的位置不同，甚至大塊木材的內部和外部，也可能處于不同熱解階段。

炭化對原料的要求

炭化的原料很多，薪材、森林采伐剩余物、森林撫育時消除的雜木、木材加工廠的剩余物，如木屑等都可以進行炭化。除木屑為粒狀，需采用特殊炭化爐炭化外，其他原料多以木段為主，都適合大多數炭化爐或炭窯炭化原料的要求。

炭化原料樹種可分為三類：第一類為硬闊葉材，如水青岡、麻櫟、苦櫧、榆等；第二類為軟闊葉材，如楊、柳、椴等；第三類為針葉材，如馬尾松、南亞松、濕地松等。要生產出高質量的木炭，以適合冶金工業和二硫化碳工業等工業部門使用，炭化原料應選用硬闊葉材，而針葉材常用來生產松木炭，用于制造活性炭。

炭化材最好大小均勻，一般要求直徑不大于10厘米，若直徑太大，應把它劈開，劈裂線長度要求小于12厘米。炭化材的長度以炭化爐或炭窯的高度決定，若大材不劈開，因木材的導熱性差，炭化時產生的氣體混合物，由木材內部通向外部，所需通過的路徑很長，炭化時間也長。會導致木材機械強度下降。

供炭化的薪材多屬萌芽林，故最好在秋冬季采伐，此時，樹木處于休眠階段，樹液停止流動，根部貯存物質，不受損害，利于來年萌芽更新；而且秋季天氣晴朗，相對濕度小，木材含水量低，伐下的薪材易干燥，可縮短炭化時間，減少燃料消耗，生產的木炭裂縫少，質量高。

此外，腐朽木、病害枯死的木的木材，均不宜作炭化原料，因為腐朽木材炭化時，木炭疏松、易碎和容易自燃，大大降低木炭質量。

怎樣進行筑窯燒炭？

炭窯修筑前，都要進行窯址選擇，對窯址有如下要求：

1. 附近資源豐富，原料和木炭的運輸比較方便；

2. 靠近水源，但又不會受到地表水沖刷淹沒，或積聚雨水；

3. 土質堅實，最好是能耐火燒的粘土；

4. 坡度較小，又有堆放原料和木炭的地方；

5. 如果是山坡地，選擇的山坡方向要使筑成的炭窯燃燒室通風口朝向常風的方向，有利于通風和燃燒。

現以豬頭窯為例子，說明炭窯的筑造過程。

在選好的窯址上，畫一個等邊三角形，其中一個頂角，用于聯接燃燒室，這個頂角應朝常風方向。三角形邊長約2.1米并修成弧形，在線內向下挖1米深左右，即為炭化室。在燃燒室對面炭化室后下方正中挖煙道腔和排煙孔，孔高14厘米，寬18厘米，炭化室前端略高于后端。在炭化室前端三角形頂角打一排橫向木楔后即進行裝柴，薪材直立裝入炭化室中，質量好的上等薪材裝在后面，中等的裝在中間，質量差的下等材裝在最前面，裝材細頭向下，粗頭向上，中心略高于四周，使薪材堆成拱形。上面蓋上一層稻草，在炭化室的后面兩個邊角上放上二個藤圈，在炭化室的中前部近邊線上也放上二個藤圈，這四個藤圈作為煙孔。然后沿四周鋪泥土，筑窯蓋，邊鋪土，邊打緊，錘打得越緊越好，窯蓋筑好后，將煙孔中的泥土挖去，并鋪上松土。

在炭化室前面筑燃燒室，燃燒室前端低于后端。

筑好窯型后就可進行烘窯，烘窯時，在燃燒室點火，火力不要太猛。如果烘窯速度太快，炭窯將不夠堅實，火燒去木楔，形成通道，逐漸燒入炭化室，待煙孔松土發白時，把松土挖去，從煙孔冒出白煙，當煙色轉青時，將煙孔蓋上，打開煙道口，使煙氣從煙道口冒出，煙色變青時，將所有孔口堵塞，進行悶窯，經2天冷卻后，炭窯即成型固定，在窯的側面開一個出炭門，進行出炭，以后可以繼續裝柴燒炭，其過程和前面烘窯相同，只是燒炭時間較短，正常的燒炭周轉時間約3—4天。

移動式炭化爐怎樣燒炭？

移動式炭化爐用2毫米厚的薄鋼板焊接，由爐下體、上體和頂蓋疊接而成。爐下體為空心圓臺體，距離下端20毫米高的弧面上，間隔等距離地開通風口和煙道各4個，通風口和煙道上分別裝有通風管和煙囪，爐下體的內部設有4塊扇形爐柵，中央豎立一個點火通風架。爐上體直徑比下體略小，性狀相同。爐頂蓋中央設一個點火口，用點火口蓋來封閉它。爐體全高1525毫米，有效容積2.75立方米，一次處理原料量2.2層積立方米。

移動式炭化爐對原料的要求為：炭材長1米，直徑3—8厘米；點火材長25厘米，直徑5厘米；燃料材長50厘米，直徑5厘米，含水率要求在25%以下。

燒炭時，將爐下體放在平地中心，裝入4塊扇形爐柵，爐上體放在爐下體的凹槽上，點火通風架豎立在爐柵中央，煙囪和通風管分別插在煙道口和通風口上。

點火材呈井字形平放在點火通風架上；制炭材直立地裝在爐內，大頭向上，大徑級和含水率較高的裝在爐體中央；制炭材的頂端橫鋪一層燃料材。

爐頂蓋放在爐上體的凹槽上，為了密封，各層的凹槽內均用沙土填滿，爐下體外緣填一層厚250毫米的泥土并夯實。

用明子等易燃材料點火，從爐頂蓋上的點火口投入爐內，將點火材和制炭材頂端的燃料材點燃，并不斷地添入燃料材；當煙囪口溫度達到60攝氏度，蓋上點火口，并用沙土填入凹槽內密封。

當炭化進行4—5小時，爐內制炭材的干燥階段結束。當煙囪口煙氣由白色變黃色時，逐步關閉通風口插板。

當通風口出現火焰，煙囪口冒青煙，煙囪內發出嗡嗡響聲，預示炭化過程結束。立即用泥土封閉通風口，再過30分鐘，將煙囪除去，封閉煙道口。爐內溫度冷卻至40攝氏度時；開爐出炭。木炭得率為25%左右，木炭含水率為6%。

多槽炭化爐怎樣進行木屑炭化？

木屑是一種多孔隙松散的物料，在炭化時，特別要注意木屑是熱的極不良導體這一性質，所采用的設備形式，應考慮如何加快傳熱和傳熱均勻的問題。否則炭化將不能完成。多槽炭化爐是根據木屑特性而設計的專用木屑炭化設備。

多槽炭化爐每臺爐有14個立式炭化槽，每個炭化槽的兩側為煙道，一臺爐內共有15個煙道，爐的內部用耐火磚，外部用青磚砌成，爐長7米，寬4.5米，每爐設五個燃燒室，每一燃燒室與爐內的3個煙道相通，燃燒煙氣在爐內煙道中分5層曲折上升至頂部，與煙囪連通，煙囪高10米，高溫煙氣在運動中將熱量通過隔墻間接地傳給炭化物料。炭化產生的蒸汽氣體通過房頂排氣罩排空，爐頂設加料室，原料由此加入炭化槽，每個炭化槽均有一個卸炭口，卸炭口設在與燃燒室相反的一面。

生產時，首先在燃燒室點火，加熱炭化槽，待溫度升至300攝氏度時開始投料，直至加滿為止，每個炭化爐第一次投料可投下松木屑1400—1700公斤，待部分木屑炭化后，在各炭化室內上下攪動一下，以免炭化室內木屑之間存有空隙引起灰化，在攪動時，被木屑阻留在炭化室內的氣體往往會連同煙火一齊上揚，灼傷人體，應特別注意安全。對炭化室進行攪動后，便可進行第二次投料，投料量600—800公斤。在炭化過程中，當炭化槽冒出青煙或無煙，加料口和出炭口外部沒有火焰冒出，炭化槽內物料呈暗紅色，不冒火星時，表明炭化結束，即可出炭。出炭時，把出炭門打開，用長柄鐵耙把炭粉耙入鐵桶內，立即用濕炭粉蓋上，以防炭粉灰化。

每爐投料量為2—2.5噸木屑，爐溫約700攝氏度，炭化時間隨原料含水率而異，約4—8小時，每爐可得木屑炭300—400公斤，耗煤1.5—1.7噸。

這種炭化爐結構簡單，容易砌造，操作易掌握；但耗煤量大，炭得率低，質量不夠均勻，高溫操作，勞動強度大。

木炭的性質

1. 木炭的外部形態 質量高的木炭斷面具有黑色光澤，敲打時發出響亮清脆的金屬聲。在不同的溫度下燒制的木炭，其外部形態是不同的。在低于250攝氏度時燒制的炭，表面帶褐色，不易敲斷，燃燒時有火焰；300—350攝氏度燒制的木炭表面呈黑色，當燒制溫度達500攝氏度時，敲打時，木炭發出響亮金屬聲。

2. 木炭的固定碳 固定碳是一個假定的概念，它是在規定的高溫，一般為850—950攝氏度下，不通入空氣進行煅燒時的無灰分的木炭。一般的木炭可能含70%—80%的固定碳。隨煅燒溫度升高，木炭中固定碳的相對含量增加。

3. 木炭的揮發分 木炭在高溫下煅燒時放出一氧化碳、二氧化碳、氫、甲烷和其他碳氫化合物等氣態產物稱為揮發分。

燒制木炭的溫度在300—700攝氏度以內時，隨著溫度的升高，木炭煅燒時所分出的揮發分的組成發生下列變化：二氧化碳、一氧化碳和甲烷的含量逐漸降低，而氫的含量逐漸增加。燒炭的溫度升高時，木炭的發熱量增高，而氣體的發熱量降低。

4. 木炭的機械強度 木炭的機械強度表示它對壓碎和磨損的抵抗能力，它在木炭的轉裝和運輸上以及在冶金工業應用上有很大意義。轉載的次數愈多，在熔鐵爐的爐胸中，木炭受到上部爐料強大壓力，而由上向下移動時，則受到爐料塊和爐胸壁的強烈摩擦，如果木炭變成碎屑，氣體難以通過爐料，熔鐵爐的操作就會發生故障。

木炭強度沿縱向較高，徑向較低，而弦向最低。當燒制木炭最終溫度相同時，木炭強度隨燒炭時間的增加而增加。

5. 木炭的比重和孔隙度 木炭的比重因樹種、木材的質量、炭化的最終溫度和升溫速度而不同。一般比重大的木材燒成的木炭比重也大。木炭孔隙度決定木炭大部份性質，如反應能力、導熱性、吸附性等。

6. 木炭的發熱量 木炭的發熱量與炭化溫度有關，炭化溫度高，木炭碳素含量大，發熱量也較高。

7. 木炭的灰分 木炭燒完后成為白色或淡紅色的物質稱為灰分。木炭中灰分含量隨燒制溫度、樹種、被炭化木塊和樹皮的比例、樹木的立地條件、砍伐季節、運材和燒制方法而不同。一般燒制溫度愈高，灰分含量愈大，由闊葉材燒制的木炭其灰分含量比針葉材高；樹皮含灰量比木材高。

木炭的用途

1. 冶金工業

以前木炭就用來冶煉鐵礦石，木炭與焦炭熔煉的生鐵，即使化學組成相同，其結構與機械性質仍不相同。木炭冶煉的生鐵一般具有細粒結構，鑄件緊密，沒有裂紋的特點，用木炭生產的生鐵含雜質少，適于生產優質鋼。

在有色金屬生產中，木炭常用作表面助熔劑，當有色金屬熔融時，表面助熔劑在熔融金屬表面形成保護層，使金屬與氣體介質分開，既可減少熔融金屬的飛濺損失，又可降低熔融物中氣體的飽和度。

大量木炭還用于結晶硅生產，生產結晶硅用的木炭不應含有生炭頭和過多的灰分。

2. 滲碳劑的制造

凡是要求表面具有較高的硬度和耐磨性，而中心具有良好韌性的所有鋼制品都要進行滲碳。用來對鋼制品進行滲碳作用的含碳混合物稱為滲碳劑。單純木炭的滲碳效果較差。因此常用木炭作為原料，再加入一定數量的接觸劑，制成滲碳劑。

3. 二硫化碳生產

木炭是制造二硫化碳的最好原料，用來制造二硫化碳的木炭，應當是堅硬、容積重大、灰分和水分含量小，固定碳含量高。

生產1噸二硫化碳約需0.5噸的木炭。

4. 木炭磚的壓制

碎木炭運輸很不方便，而且用途也受到限制，用壓制木炭磚的方法能使價值很小的碎木炭變成優質燃料。木炭磚具有吸濕性和吸水性小、比重大和熱值高的優點，而且在使用過程有很高的機械強度。煅燒過的木炭磚在燃燒時無煙，不產生炭塵。木炭磚可用于冶金、移動式氣化爐等。

活性炭的種類和用途

活性炭是具有發達孔隙結構、有很大比表面積和吸附能力的炭。每克活性炭的總表面積可達1500平方米以上。

活性炭的種類很多，按原料不同可分為植物原料炭、煤質炭、石油質炭、骨炭、血炭等等；按制造方法可分為氣體活化法炭、即物理活化法炭；化學活化法炭，即化學藥品活化法炭；化學——物理法活性炭；按外觀形狀可分為粉狀活性炭、不定型顆粒活性炭、定型顆粒活性炭、球形炭、纖維狀炭、織物狀炭等；按用途可分為氣相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工業炭、催化劑和催化劑載體炭等。

活性炭具有吸附性能、催化性能，它不溶于水和其他溶劑，具有物理和化學上的穩定性。除了高溫下同氧接觸、同臭氧、氯、重鉻酸鹽等強氧化劑反應外，在實際使用條件下都極為穩定。由于活性炭作為吸附劑的優異特性，所以活性炭的用途非常廣泛。

我國活性炭目前多在葡萄糖、醫藥和味精生產中使用，在環境保護、作催化劑和催化劑載體中的應用還不夠廣泛。

我國粉狀活性炭使用情況如下：

用于醫藥 占59.8%

用于口服葡萄糖 占26.6%

用于食品工業 占10.8%

用于其他方面 占2.8%

我國顆粒活性炭使用情況如下：

用于合成纖維載體 占51.2%

用于聚氯乙烯載體 占13.0%

用于空氣、水凈化 占23.5%

用于合成脫硫 占7.7%

用于其它 占4.6%

值得注意的是，不同方法制得的活性炭，它的選擇吸附性會不同，各有一定適用范圍，使用不當則效果不佳。

活性炭生產的發展情況

1. 國外活性炭生產的發展概況

八十年代，世界活性炭生產能力約70萬噸/年。主要生產國為：美國15萬噸/年，原蘇聯9萬噸/年，日本7萬噸/年，德國7萬噸/年，英國6萬噸/年，法國5萬噸/年，荷蘭4萬噸/年，意大利2萬噸/年。預計近年來還有較大幅度增長。

活性炭生產之所以有如此迅速的發展，這應歸功于應用領域的擴大和活性炭本身的不可替代性。活性炭被廣泛用于液相和氣相中起吸附、脫色、精制、分離、催化及催化劑載體等。在發達國家活性炭在環境治理方面用量約占總量的1/3，主要是水源、飲水凈化及工業廢水、生活廢水處理。

近年來，國外在新產品開發方面，一是采用多種原料，多種工藝研制出具有特殊性能的活性炭。二是采用對活性炭進行二次加工的方法研制出多種高效能、多功能的活性炭制品，使活性炭呈現新的活力。

2. 國內活性炭生產的發展概況

我國活性炭生產在黨中央改革開放的總方針指引下有了很大發展。1981年產量為1.2萬噸，1982年上升到了3萬噸，1983年達3.5萬噸，1987年為4.5萬噸，1991年為6萬噸，1995年產量已突破8萬噸，全國出口量達到5.3萬噸，我國已成為活性炭生產大國。

近年來，許多企業進一步開發產品品種的原材料來源，向著產品的高、精、尖方向發展，成為外銷產品的基地；無論在設備引進、消化吸收、改造或制造工藝方面。近年來均有長足的進步；在品種研究上，不僅形成系列多品種，而且在炭纖維、炭分子篩、高比表面積、高吸附值活性炭的研究方面也取得了較大進展；不少廠家在降低能耗、治理污染、提高社會效益和經濟效益方面做了大量工作，取得了較好的成效。

活性炭的吸附特性

活性炭與其他吸附劑如硅膠、沸石、活性白土等相比較，具有許多特點。

1. 有較發達的孔隙結構，比表面積大

活性炭具有發達的孔隙結構，除了活性分子篩以外，孔徑分布范圍較廣，具有孔徑大小不同的孔隙，能吸附分子大小不同的各種物質。同時具有大量的微孔，因而比表面積很大，吸附力也大。活化方法對制得活性炭的孔隙大小有很大影響。

2. 活性炭的表面特性

活性炭的表面性質因活化條件而不同，高溫水蒸汽活化的活性炭，表面多含堿性氧化物，而氯化鋅活化的活性炭，表面多含酸性氧化物，后者對堿性化合物的吸附能力特別大。活性炭具有的表面化學性質、孔徑分布和孔隙形狀不同，是活性炭具有選擇性吸附的主要原因。

3. 催化性質

活性炭作為接觸催化劑用于各種異構化、聚合、氧化和鹵化反應中。它的催化活性是由于炭的表面和表面化合物以及灰分等的作用。

活性炭在化學工業中常用作催化劑載體，即將有催化活性的物質沉積在活性炭上，一起用作催化劑。這時，活性炭的作用并不限于負載活化劑，它對催化劑的活性、選擇性和使用壽命都有重大影響，它具有助催化的作用。

4. 化學性質穩定、容易再生

活性炭的化學性質穩定、能耐酸、耐堿，所以能在較大的酸堿度范圍內應用；活性炭不溶于水和其他溶劑，能在水溶液和許多溶劑中使用；活性炭能經受高溫高壓的作用，由于它的催化活性，在有機合成中常作為催化劑或載體。

活性炭使用失效時，可用各種方法多次反復再生，使其恢復吸附能力，再用于生產。如果再生得法，可達到原有的吸附水平。

活性炭在國防建設及工農業生產等各個領域的使用情況

活性炭作為吸附劑具有優異特性，現已在工業、農業、國防、科技以及人民生活各個領域中廣泛使用，成為國民經濟不可缺少的重要物質。

1. 氣相吸附方面的應用

（1）廢氣凈化和回收 用于凈化工業上排放的有害氣體，如廢煙氣的脫硫等；回收揮發散失的溶劑如丙酮、酯類、苯、汽油等。

（2）防御毒氣和有害氣體 在國防和民用工業中用活性炭裝填各種防毒面具，制造防御放射性物質的紡織品。

（3）原子能設施中的應用 用于捕集和去除泄漏的放射性物質。

（4）其它 用活性炭填充氣體鋼瓶，增加貯存氣體的容量；用于香煙濾嘴濾除尼古丁等。

2. 液相吸附方面的應用

（1）食品工業 用于葡萄糖、飴糖、味精、油脂、酒等的脫色精制，除去色素、膠質和其它雜質。

（2）醫藥工業 用于抗菌素、解熱藥、維生素、注射用針劑等除去色素、雜質等。

（3）化學藥品 用于各種有機和無機藥品，如酯類、酚類、檸檬酸、草酸等的脫色精制。

（4）環境保護 用于凈化用水，處理廢水等。

（5）其它 在冶金工業中用于回收金、銀、鈀等貴重金屬。

3. 作為催化劑和催化劑載體

活性炭本身有各種催化活性，可單獨作催化劑，應用于鹵化、氧化脫氫等化學反應中。某些活性炭也是優良的催化劑載體，應用在醋酸乙烯酯合成、鹵化、氧化、聚合等反應中。

4. 在醫藥方面的應用

活性炭作為外用藥，用于爛瘡、化膿化創傷，也可用于內服藥治療腹瀉。活性炭能吸附病毒、細菌毒素、藥物等，可用于治療中毒或過量服藥的病人。

5. 在農業和其它方面的應用

活性炭施用于土壤中，能促進氮的生物固定作用，除去農藥對作物的毒害等。此外，活性炭還用作制造鋅—空氣電池的電極。

什么叫化學藥劑活化法？氯化鋅為什么能使炭活化？

用氯化鋅和其他化學藥物作為活化劑生產活性炭的方法，稱為化學藥劑活化法，簡稱化學法。常用的化學藥物有氯化鋅、磷酸，也有用硫酸鉀和硫化鉀的，國內主要用氯化鋅作為活化劑。

氯化鋅的活化作用主要是：

1. 氯化鋅對植物原料中的纖維素起潤脹、膠溶以致溶解作用，藥液滲透到原料內部，溶解纖維素而形成孔隙。

2. 氯化鋅在高溫下具有催化脫水作用，使原料中的氫、氧原子以水的形式分離出來，使更多的碳保留在原料中，提高了活性炭的得率。用氯化鋅作活化劑，能降低活化溫度，活化時產生的焦油顏色明顯變淺，這說明木屑的活化過程與通常的熱解反應有所不同。

3. 氯化鋅在炭化時能起骨架作用，即它們在原料被炭化時給新生的碳提供一個骨架，讓碳沉積在它的上面。新生的碳具有初生的鍵，有吸附力，能使碳與氯化鋅等鋅化物結合在一起。當用酸和水把氯化鋅等無機成分溶解洗凈之后，碳的表面便暴露出來，成為具有吸附力的活性炭內表面積。這種作用最明顯的體現是：活性炭的孔隙總容積隨鋅屑比的增大而增大。而且當鋅屑比大時，可以制得過渡孔較發達的活性炭，鋅屑比小時，又可制得微孔較發達的活性炭。

氯化鋅連續法生產粉狀活性炭的工藝流程

氯化鋅連續法生產粉狀活性炭的工藝流程如下：

1. 木屑的篩選和干燥

木屑由斗式提升機送到振動篩篩選，選取6—40目木屑，由鼓風機輸送到旋風分離器，分離后的木屑落如貯倉中。然后進行氣流干燥，木屑由貯倉下面圓盤加料器定量連續地落入螺旋進料器，加入熱風管，由熱風爐來的熱空氣高速氣流帶走及干燥，木屑含水率由原來的40%左右下降到15%—20%，干木屑在旋風分離器分離后落入干木屑貯倉。

2. 氯化鋅溶液的配制

氯化鋅溶液的配制是根據生產的要求，配制規定濃度的氯化鋅溶液。配制時，將回收工序回收的濃度約40波美度的鋅液，用泵泵入配鋅池中，再加入固定氯化鋅和鹽酸，配制成規定濃度和酸堿度的氯化鋅溶液，或直接用水配制亦可，然后用泵泵入濃鋅池備用。

3. 捏和

用泵將濃鋅池的氯化鋅液泵入濃鋅液高位槽，由于木屑貯倉下部落下的木屑用斗式提升機提升至計量槽，一定量的木屑放入捏和機，同來自高位槽的定量濃鋅液拌和后，倒入回轉爐的料斗中。

4. 炭、活化

由料斗下部的圓盤加料器和螺旋進料器將木屑加入回轉爐，從爐的另一端通入熱煙道氣，將木屑炭化和活化，活化料落入出料室，定期取出，用小車推到回收工序的斗式提升機加料處。

5. 回收、漂洗

開動斗式提升機，將活化料加入回收桶回收氯化鋅。先用25—30波美度的氯化鋅溶液洗滌，得到的濃鋅液送往配制氯化鋅溶液，再用較稀的鋅液洗滌，洗滌時加入適量鹽酸，并將溶液加熱到70攝氏度以上，使氧化鋅轉變為氯化鋅。最后要求洗滌液的濃度降至1波美度以下。回收過的炭用水沖入漂洗桶中，用90攝氏度以上的熱水漂洗，第二次漂洗時加入適量鹽酸，并加熱至沸騰，以除去炭中的鐵質，直至洗液不含鐵為止。

6. 離心脫水、干燥和粉磨

活性炭在離心機中脫水，然后在外熱式回轉干燥器中干燥至含水率4—6%，再送往球磨機磨粉即為成品。

另外附設專門的廢氣、廢水處理系統，以回收煙氣中的氯化鋅和鹽酸，消除公害。

氯化鋅活化對原料的要求

氯化鋅法生產粉狀活性炭的原料主要是木屑，生產糖用炭時，最好使用杉木屑和松木屑，純杉木屑更好。新鮮的松木屑含松脂較多，不利于氯化鋅溶液的滲入，如果存放一段時間，使揮發成分自行揮發和氧化后再使用則較為有益。但存放時間不宜過長，以免木屑腐爛變質。當生產其它活性炭品種時，可使用多種樹種的混合木屑。對木屑要求為：粒度6—40目，不含板皮、木塊、泥沙和鐵屑等，含水率為15%—20%。

為了使工藝操作穩定，木屑需用振動篩進行篩選，選取符合要求的木屑顆粒，并除去雜質，以免影響產品質量。

篩選好的木屑含水率約40%。一般采用氣流干燥器進行干燥。它由熱風爐、風機和干燥管組成。干燥管由鋼板制成，直徑300毫米，高20米左右。木屑送入干燥管，由熱風爐送來的120—150攝氏度的熱空氣帶動木屑，以8米/秒的速度通過干燥管，干燥后的木屑含水率降到15%—20%，經旋風分離器回收。

木屑的干燥，有的工廠采用回轉爐。木屑間接被煙道氣加熱而干燥。生產時，木屑由加料口一端進入筒體內，隨著筒體的轉動及一定的坡度慢慢向前移動，烘干的木屑連續由出料口卸出。由燃燒室燒煤產生的煙氣先在筒體外面流過，加熱筒體，然后進入筒體內部的煙管，以便充分進行熱交換，最后排入煙囪。操作時，應根據爐溫情況，控制好加料量。同時爐溫不能太高，以防木屑燃燒。

氯化鋅溶液的配制

氯化鋅溶液的濃度因生產活性炭的品種而異，氯化鋅溶液的配制是指配制成規定濃度的氯化鋅溶液，它是保證鋅屑比的一個重要因素。應選用潔白、易吸水潮解、含量96%以上的工業氯化鋅。

因活性炭用途不同，使用氯化鋅制炭時，要求也不同，簡述如下：

糖用活性炭的配方要求是：

氯化鋅溶液在60攝氏度時，濃度為50—57波美度，溶液的pH值為3.0—3.5。

藥用活性炭的配方要求是：

氯化鋅溶液在60攝氏度時，濃度為45—47波美度，溶液的pH值為1.0—1.5。

配制時，在配鋅池中，將固體氯化鋅溶于回收工序回收的氯化鋅溶液中。若回收的鋅液不夠用時，也可用水進行配制，當達到要求的波美度時，再用鹽酸調整溶液的pH值。

波美濃度是氯化鋅法生產廠中廣泛使用的表示溶液濃度的一種方式。用波美比重計浸入溶液中所測得的度數表示濃度。用⁰Be?FONTEN-US">" LANG="ZH-CN">作符號。如50波美度可寫成50⁰Be?FONTEN-US">" LANG="ZH-CN">。

氯化鋅溶液的波美濃度與溫度有一定的關系，當百分濃度一定時，隨著溫度的升高，波美濃度降低。所以對于氯化鋅溶液的波美濃度，必須注明溶液的溫度。例如，要配制60攝氏度下的45—46波美濃度的氯化鋅溶液，若在30攝氏度下，就應配成46—47波美濃度。

氯化鋅溶液的波美濃度（⁰Be?FONTEN-US">" LANG="ZH-CN">）與溫度（攝氏度）的關系、氯化鋅溶液的波美濃度與相對密度和百分濃度的關系，可從有關圖表中查得。

捏和工序的目的和工藝條件

捏和工序的目的，是為了將木屑與氯化鋅溶液，借助捏和機中一對之字形攪拌槳不停攪拌，反復揉壓，使它們混合均勻，加速氯化鋅溶液向木屑內部滲透。

捏和在捏和機中進行。捏和機用耐酸鋼制成，為臥式半圓形槽，槽內有一對之字形的攪拌器，容積一般采用0.5立方米，間歇操作。捏和機設有一個傳動機構，按下這一機構的按紐，能使捏和機半圓形槽轉動一個角度，以便把鋅屑料傾倒入回轉爐的料斗中。

為了操作方便，捏和工序還設立木屑計量裝置和氯化鋅溶液高位槽和計量裝置。木屑計量裝置由運送木屑的斗式提升機、磅秤和料斗組成，它能準確控制每次捏和木屑的重量。氯化鋅溶液高位槽下部有一條管子連到捏和機上部，以便把定量氯化鋅溶液均勻噴射到捏和機中，與木屑進行混合。

捏和時，工藝木屑的重量與氯化鋅溶液的重量之比，稱為料液比，有時又稱浸漬比。

捏和的工藝條件為：

1. 生產工業用活性炭

木屑含水率（%） 15—20

60攝氏度時氯化鋅液濃度（波美度） 45—47

氯化鋅液pH值 1—1.5

料液比 1：3

捏和時間（分鐘）10—15

2. 生產糖用活性炭

木屑含水率（%） 15—20

60攝氏度時氯化鋅液濃度（波美度） 50—57

氯化鋅液pH值 3—3.5

料液比 1：4—5

捏和時間（分鐘）10—15

回轉爐怎樣操作？其炭化、活化的工藝條件怎樣？

回轉爐是鋅屑料炭化、活化制取活性炭的一個關鍵設備。回轉爐為臥式，內徑1米，長13米。筒體為鋼板制成，內襯耐火磚。在筒體中部外面裝有大齒輪，借以推動筒體轉動。兩端各有一對托輪，支承筒體重量。爐頭和爐尾均有密封裝置。安裝的傾斜度為2—5度。

回轉爐為連續操作，鋅屑料由圓盤加料器和螺旋送料器送入爐尾。物料借助筒體轉動和傾斜度緩慢地向爐頭移動。在爐頭設有燃燒室，燃燒原油或煤氣，產生的高溫煙氣直接進入爐中，由爐頭向爐尾流動，與物料逆流直接接觸。在炭化過程中，形成帶粘性的塑性物料，粘附在爐壁上，結塊成痂，堵塞爐膛。為了防止堵塞，在爐內裝有鏈條串連好的星形刮刀，讓它隨著筒體的轉動，不停地撞擊爐壁，將粘在爐壁上的結塊物料刮下。

活化好的物料稱活化料，從爐頭落入出料室，并定期取出，送往回收工序。廢煙氣從爐尾經煙道進入廢氣回收系統。

開爐時，先啟動轉爐，再點火升溫，待爐尾溫度升至300攝氏度左右，開始加料。如果需要停爐，先停止進料，繼續保持一定的爐溫，待爐內物料全部排出后，方熄火停爐。熱爐未完全冷卻之前，每隔數分鐘至20分鐘轉動筒體一次，防止筒體變形。

回轉爐炭化、活化的工藝條件如下：

活化區物料溫度（攝氏度） 500—600

炭化、活化時間（分鐘） 約40

爐內充填系數（%） 15—20

筒體轉速（轉/分鐘） 1—3

爐內壓力 略帶負壓

爐頭煙氣溫度（攝氏度）700—800

爐尾煙氣溫度（攝氏度）200—300

出料間隔時間（分鐘）20

氯化鋅法生產活性炭回收工序的目的

在活化料中含有70%—90%的氯化鋅和含鋅化合物。回收的目的就是將這部分氯化鋅和含鋅化合物收回，降低活性炭生產時氯化鋅的消耗，以降低產品的成本。

氯化鋅的回收操作屬于浸提方法，即用不同濃度的氯化鋅溶液（簡稱鋅水）和少量工業鹽酸加入活化料中溶解氯化鋅和氧化鋅，再過濾分離。

回收是在回收桶中進行。回收桶是由鋼板制成，為圓筒體。桶的殼體內外均用輝綠巖膠泥涂刷。在桶的內側襯上輝綠巖板。桶的下部有用鋼筋和輝綠巖粉澆鑄的過濾板。

操作時，將活化料加入回收桶中，先用濃度較高的回收鋅水加入活化料中，并加入約為活化料重量5%的鹽酸，使活化時生成的氧化鋅轉變為氯化鋅。

在反應過程中，要充分攪拌。反應完成后靜置數分鐘，開啟真空抽氣閥，將回收桶內的氯化鋅溶液抽入真空桶，然后再放入耐酸缸。一般第一次回收的氯化鋅溶液濃度可達40波美度以上，可送往配制氯化鋅溶液。經第一次回收后，依次將低濃度的鋅水用泵打入回收桶中，使鋅水蓋過炭面，這樣進行多次回收，得到濃度高低不同的回收鋅水，分別放置于耐酸缸中，供下次回收用。直至上次留下的各種濃度的鋅水用完后，再用熱水洗滌，洗滌液也收入耐酸缸內。直至炭中的氯化鋅含量低于1%為止。

漂洗的目的是什么？怎樣漂洗？

漂洗的目的是除去來自原料和加工過程中的各種雜質，使活性炭的氯化物、總鐵化物、灰分等含量和酸堿度都達到規定的指標。漂洗分兩個步驟進行，首先是加入鹽酸除去鐵類化合物，因此稱為酸洗，又稱酸處理或叫“煮鐵”；其次是加堿中和酸，除去氯根，并用熱水反復洗滌，故叫水洗。

漂洗的兩個步驟都在同一個漂洗桶中進行。漂洗桶由鋼板制成，圓筒體狀。桶的殼體內外都用環氧樹脂泥粘貼數層玻璃纖維布，內側再襯一層耐酸瓷磚，在桶的底部裝有過濾板。

漂洗時，利用回收桶與漂洗桶的安裝位差，將活性炭用水由回收桶沖入漂洗桶中。放出部分水后，關好底部放水閥門，然后加入活化料量5%左右的鹽酸，通入開口蒸汽，煮沸2小時。這時，混在炭中的雜質與鹽酸發生反應，原來不溶于水的氧化鐵和氧化鈣等雜質，變成氯化鐵和氯化鈣的水溶物，隨水除去。

酸處理后，將桶內酸水放出，用熱水連續漂洗數次，水溫要保持在60攝氏度以上。由于過量鹽酸不容易被水洗凈，故加入適量的純堿中和，并調整桶內水溶液的pH值在7—8。再用開口蒸汽加熱15分鐘左右，將水放出。再用熱水連續洗滌，至炭中氯根含量小于0.16%為止。總的水洗時間為4—6小時。

離心脫水、干燥和粉磨？

離心脫水

漂洗好的炭用水從漂洗桶沖入貯炭槽中。采用臥式活塞推料離心機使活性炭的含水率降到60%—65%。操作時，先開動砂泵，將貯炭槽中的漂洗炭和水一起泵入高位炭槽中，然后開動高位炭槽的攪拌機，使炭與水混合。再開動離心機，待離心機運轉平穩后，打開高位槽底部閥門，讓炭水進入離心機進行脫水。炭送往干燥，而甩出的水含有許多細炭，經沉淀回收細炭后再排放廢水。

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，較常用的是回轉干燥爐。回轉體由鋼板制成，圓筒體直徑約1米，長7米，安裝于加熱爐內，用煙道氣間接加熱。濕炭由加料口的一端進入筒體內，由于筒體的傾斜度和轉動使物料向前移動，至出料口連續卸出。回轉干燥爐內的料溫要求在120—130攝氏度。操作時，要根據爐溫控制加料量，防止干炭出現火星。這種干燥爐因炭粒能在筒體內翻動，干燥速度較快。另外，干燥爐采用間接加熱，避免了炭與干燥介質直接接觸，因而減少了炭被污染的可能性。

粉磨

粉磨的目的是為了增加活性炭的外表面積。常用球磨機粉碎到120目—200目。定型的球磨機是連續進料和出料，一般根據產品的顆粒度來調整進料量。為了避免活性炭在球磨過程中增加鐵含量，一般球磨機內鑲襯一層硬木板，并采用卵石或瓷球粉碎。有些工廠，也采用雷蒙粉碎機進行粉磨。

氯化鋅間歇式生產粉狀活性炭的工藝流程

現以某生產廠為例，其工藝流程如下：

原料木屑經皮帶運輸機送入振動篩經8—16目篩網進行篩選，合格木屑落入加料斗中，再由另一架皮帶運輸機送入回轉干燥機進行干燥，干燥后木屑含水率為10%—15%。干木屑由送料風機輸送到旋風分離器，木屑落入貯料倉中備用。

固體氯化鋅放入地下配鋅池中，用回收來的濃鋅液或水進行溶解，配制成符合要求的氯化鋅溶液，再用泵打入浸料池與木屑相拌。

木屑由貯料倉放入浸料池中，再泵入配好的氯化鋅液，在浸料池內均勻的攪拌、浸漬。浸漬好的鋅屑料由皮帶運輸機送到炭化爐前，鏟入炭化爐進行炭化。鋅屑料炭化后稱為炭化料由小車推往活化爐進行活化，活化后的物料稱為活化料。

活化料裝入加料斗稱重后，由卷揚機提升倒入回收桶，加入熱水和鹽酸進行回收。首次回收液濃度較高，放入濃鋅水池，由地下溝道流到配氯化鋅溶液工序的地下鋅水池，以作配料用。以后幾次回收的低濃度氯化鋅液，分別放入不同濃度的鋅水缸中，作下次回收之用。把回收好的炭用水沖入浸泡桶，加熱水并通入蒸汽進行蒸煮，稱為“煮鐵”，除去鐵鹽，煮后放出廢酸水流入地下溝，把炭沖入漂洗桶，加熱水并通入蒸汽進行洗滌。

漂洗合格的活性炭放入三足式離心機甩干，甩干后的炭集中于加料斗，經皮帶運輸機送到回轉干燥機干燥。

干燥后的炭由卷揚機提升倒入球磨機進行粉磨。最后包裝入庫。

浸漬工序的目的是什么？怎樣操作？

氯化鋅法間歇式生產粉狀活性炭，為了減少機械設備投資，木屑與氯化鋅溶液的混合不是采用捏和機進行捏和，而是采用浸料池，用浸漬的方法，將氯化鋅滲入木屑，起到捏和機捏和的作用。

浸漬的操作方法，不同廠家略有差異，但都大同小異。

浸漬一般采用浸漬池，又稱浸料池。它是在地面上，用磚和耐酸水泥砌的池子，池子長3米、寬2米、深1米。池子外表面貼耐酸瓷片，以防腐蝕，池底設置排液管，供浸漬后排出多余的氯化鋅溶液。

浸漬時，將符合要求的木屑投入浸漬池中，然后開動鋅水泵，將已配制好，并經檢驗合格的氯化鋅溶液均勻地澆在木屑上，直至氯化鋅溶液蓋過木屑為止，浸漬8—12小時后，打開浸漬池底的排液口，讓多余的氯化鋅溶液流到鋅水池中，2小時后，便可將鋅屑料運往炭化工序炭化。

有些工廠，采用一定固液比進行拌料，混合均勻后淹漬8—10小時，并需不時地翻拌，以求鋅屑均勻混和。鋅屑混和料加鋅液不必過多，以手捏成塊，不滴水為宜。制作不同用途活性炭，其拌料的工藝條件如下：

糖用活性炭

氯化鋅溶液濃度（波美度） 53—54

配制氯化鋅液的溫度（攝氏度） 高于40

氯化鋅溶液的酸堿度（pH值） 3—3.2

木屑與氯化鋅溶液重量比1：4

浸漬時間（小時） 8以上

藥用活性炭

氯化鋅溶液濃度（波美度） 46—47

配制氯化鋅液的溫度（攝氏度） 高于50

氯化鋅溶液的酸堿度（pH值） 1—1.5

木屑與氯化鋅溶液重量比1：3

浸漬時間（小時） 8以上

鋅屑料的炭化

鋅屑料的炭化在敞開式平底炭化爐中進行。這種炭化爐是間歇操作的。

炭化爐是用鑄鐵板或6.5厘米厚的耐火陶瓷板拼接鋪成平底炭化床，因此稱為平板爐。在炭化床的下面，有均勻分布的耐火磚墻作支撐，鑄鐵板或耐火陶瓷板就架設在這些支撐上面。在平底炭化床的下前方有燃燒室，燃料在這里進行燃燒，燃燒后產生的煙道氣，均勻分布于平底炭化床下面加熱鑄鐵板或耐溫陶瓷板，然后由后面集煙道通往煙囪。在平板炭化床正上方，安裝廢氣罩，在炭化過程中產生的廢氣由此罩通往室外。

炭化時，將鋅屑料放入炭化爐中，要求爐溫在400—600攝氏度，料溫在200—300攝氏度，要保持爐火均勻，定時翻料，防止結塊。當炭化料變得松散，不結塊，烏黑油光時，即可出料，快速將爐內的炭全部扒出。炭化時間為30—60分鐘。

平板爐砌造簡單，但鑄鐵板與氯化鋅接觸，易發生腐蝕，板面產生凹凸不平、翹起甚至燒穿，使用壽命短。同時，鋅屑與鐵板接觸，會使物料鐵含量增加的缺點。為了避免上述缺點，有的廠家則采用耐火陶瓷板代替鑄鐵板。此外，由于炭化爐是敞開式是，有毒氯化鋅氣體會溢出充滿車間，嚴重影響工作環境。

炭化的鋅屑料怎樣活化？

活化在普通磚和耐火磚砌的活化爐中進行，為間歇操作。我國某活性炭生產廠活化爐的結構如下：

爐體長7米、寬2.5米、高1.8米。活化爐內部用耐火板及耐火磚砌成，外部為普通磚結構。爐頭設燃燒室，均用耐火板和耐火磚砌成，采用活動梯形爐排，燃料燃燒后產生的高溫煙道氣，分成四道進入爐床下部，從下面加熱爐床后，煙道氣經爐尾集火道轉向上火道時，集中成一道，在爐床上部轉折二回，從上面加熱活化室，然后通向煙囪排向室外。這種活化爐，爐床的上面和下面都有高溫煙道氣加熱，保證了活化室的活化溫度。爐床用耐火磚隔成7個活化室，炭化的鋅屑料均勻放在活化室內，關緊每個活化室爐門，讓物料在活化室中得到高溫加熱而活化。活化產生的廢氣從爐門逸出，集中于排氣管，經處理后排到大氣。

活化時，將炭化的鋅屑料加入活化室內，均勻攤開。一般要求爐溫為700—900攝氏度，料溫為500—600攝氏度，活化時間在2.5—3小時。每隔15—20分鐘翻料一次。翻料要均勻，注意消除死角，動作要迅速，防止熱量散失。當物料變得疏松，開始轉為暗紅色，并冒出大量白煙時，即為活化終點，可進行出料，并加入新料再進行活化。

出爐的活化料，要根據色質情況堆放。將“嫩”料、細料放在下面，“熟”料、粗料堆在上面，堆放8—16小時，讓它繼續自行活化，提高產品等級。

氯化鋅法生產活性炭的優缺點

氯化鋅法是化學藥品活化法中應用最廣的一種方法，它有許多優點。

1. 產品得率高，每噸活性炭只需消耗2.1—2.5噸絕干木屑。

2. 活化溫度低，一般在500—600攝氏度左右，因而減少了高溫操作帶來的麻煩。

3. 產品的規格可通過調整鋅屑比，能調節活性炭的比孔容積和孔徑分布。

4. 用氯化鋅法制得的活性炭具有某些獨特的性質，是其他方法難以代替的。特別在物理化學性質上與用水蒸汽法制得的活性炭有許多差別，使用氯化鋅法的產品更適合于液相的應用，特別對糖液的脫色效果更好。

氯化鋅法的缺點，主要是氯化鋅對環境的污染和對設備的腐蝕比物理法嚴重。因此，用氯化鋅法時，必須考慮生產過程中廢氣和廢水的處理與設備的防腐蝕問題。

氯化鋅連續法生產1噸粉狀活性炭，其主要原材料消耗定額如下：

木屑（指原料木屑，含水率小于40%） 3.5噸左右

氯化鋅 0.5噸左右

工業鹽酸 1噸

煤 5噸

水 60—100噸

水蒸汽 1.3噸左右

氯化鋅間歇式生產粉狀活性炭，其原材料消耗與連續法基本相近，只是煤耗量較高，每生產1噸活性炭約需7.5噸煤。

什么叫氣體活化法？氣體為什么能使炭活化？

氣體活化法是原料炭用一些氧化性氣體如水蒸汽、二氧化碳、煙道氣、空氣等作為活化劑，在高溫下進行活化制造活性炭的方法。氣體活化法又稱為物理活化法。

木材原料在炭化過程中就形成了表面積和毛細管，它們是活性炭具有吸附能力的原因，不過由于吸附了炭化時生成的一些焦油與碳氫化合物，比表面積變小，失去活性。使用水蒸汽、二氧化碳、煙道氣、空氣等活化劑進行活化，可以使殘留在炭中的焦油和其它含碳化合物氧化分解，清除表面的雜質，使原來被堵塞的孔隙重新開放。另外，水蒸汽等活化劑也能侵蝕炭的表面，形成新的孔隙。同時，原來孔隙之間的薄壁有可能被燒毀，使孔隙擴大，從而形成更發達的孔隙結構，使比表面積大大增加，從而提高了炭的吸附力。

活化需要的溫度因活化劑種類而異。用水蒸汽活化溫度約800—950攝氏度，用煙道氣活化時約為900—950攝氏度。用空氣作活化劑時，由于在高溫下碳和氧的反應非常劇烈，一般在600攝氏度左右進行活化。

孔隙的生成與炭的氧化程度有密切關系，而炭的氧化必然需消耗炭，因此，常使用燒失率即活化期間炭重量減少的百分率來度量炭的活化程度。有的科學家認為，燒失率小于50%時，得到的是微孔活性炭；燒失率大于75%時，得到的是大孔活性炭；燃燒率在50%—75%時，活性炭具有大孔隙與微孔隙混合結構。

多管爐水蒸汽活化生產粉狀活性炭的工藝流程

原料木炭送到雙輥軋機料斗，經兩道雙輥軋炭機軋碎后，由振動篩進行篩選，選取3—30毫米炭粒作為活化的原料，太粗的炭粒返回再破碎，太細的炭粒可作為生產顆粒活性炭的原料。合格炭粒由吊車提升到活化爐爐頂備用。炭每隔一定時間加進活化爐的活化管內，與送進的過熱蒸汽反應，炭在逐步下降過程中被蒸汽加熱干燥，補充炭化，然后活化，最后經冷卻由最下端卸料口隔一定時間卸出。水蒸汽先經預熱室過熱至300—400攝氏度后送進活化管內作為活化介質，它與炭并流也是由上而下，在流動過程中不斷與炭粒接觸，并起一系列活化反應，在活化管下部變成了水煤氣，水煤氣與活化炭一同進入冷卻段后，在分離段管內被分離出來，由煤氣管送到底部活化管外爐膛燃燒，由二次空氣管吸入空氣以滿足燃燒需要，以此產生的熱量來維持爐溫，使活化反應繼續不斷地進行。

活化好的炭冷卻后，用皮帶輸送機送往球磨機粉碎，利用排風機的吸力將輸送帶上活化料吸入球磨機中，重量較大的沙石等雜質留在輸送帶上被除去，粉碎后的細炭由風力吸入分離器中，粗炭由分離器返回球磨機中再碎，合格炭隨風力送往旋風分離器中分離，旋風分離器排出的氣體再經袋濾器捕集細炭粉之后排空，由旋風分離器與袋濾器收集的炭，可直接作為成品出售。若用戶對活性炭純度要求較高，則上述所收集的活性炭，還必須經過酸洗、水澆和脫水處理，以除去活性炭中鐵鹽和灰分等雜質，經脫水后的炭含水50%左右，可作為濕活性炭出售。若要求生產干活性炭，還需烘干，使含水率降至10%左右，即為干活性炭成品。

多管爐對原料的要求

多管爐屬移動床活化爐，這種活化爐要求原料有一定粒度并能借助自重逐漸在活化管內由上往下移動，在移動的過程中與活化劑作用，而達到活化。

炭的粒度與活化速度、活化均勻度密切相關。粒度小，活化速度大，活化均勻。粒度大，活化反應還要受到活化劑在炭內擴散速度的影響。因此，炭大粒的活化速度會慢些。

炭粒的活化過程是由顆粒外表向顆粒內部逐步進行，當炭顆粒較大時，常會發生炭粒外表已經完成活化而內部尚未達到完全活化，因而影響產品質量。而炭粒過小會增加炭層的阻力，活化劑不易均勻通過，也達不到均勻活化的目的。

作為工業生產的原料，除了要求一定大小的粒度外，還要求原料顆粒大小均勻，防止不同大小的顆粒摻雜，導致活化不均勻現象的出現。

當用圓形多管爐生產粉狀活性炭時，一般要求用松木和松根木炭或樺木炭作為原料，木炭應在450—600攝氏度炭化制得。對原料炭的規格要求：沙、石等雜質不超過5%，未炭化物和腐朽炭不超過5%，水分不超過15%。首先用人工除去木炭中的生炭頭和大塊雜質，然后用雙輥軋炭機破碎，再經振動篩篩選，選取粒度為3—30毫米的炭粒為活化原料。

多管爐怎樣進行炭的活化？

多管爐爐體內部用耐火磚，外面用紅磚砌成，長3.48米，寬3.38米，高7.05米。爐體四周用角鋼加固，爐膛截面：長1.95米，寬1.22米。爐膛內裝有8條立式活化管，分成兩排，每條活化管由23個管節堆疊砌成，除頂端和底部各有一節鋼制管子外，其余各節均用耐火材料制成。每節管子內徑15厘米，高25厘米，壁厚2厘米，活化管總高5.2米。活化管頂部有料倉，活化管下部鋼管連接冷卻套管，煤氣分離器、出炭罐等。煤氣分離器的外側設有連接管，將煤氣送入爐膛燃燒，爐體一側的下方設有一燃燒室，燃燒室由爐膛與煙道相連，供烘爐、開爐之用。為了產生過熱蒸汽，在爐膛兩側壁設有蒸汽預熱室，爐體上有測溫孔、視火孔、清灰孔、二次空氣進口孔等。

進行活化時，對新開的爐，要進行烘爐操作。烘爐是保持活化爐正常運行，延長使用壽命的重要措施。新爐烘爐要嚴格按操作規程進行，要保持爐溫緩慢均勻上升，防止忽高忽低上下波動。烘爐時間大約30天，當爐溫達800攝氏度后，可開始投料，并通入蒸汽進行活化。始爐炭常常活化不完全，可反復返回再活化，待活化合格后，轉入正常生產，加熱爐停用，封閉爐門。轉入正常生產后，爐內熱量已達到平衡，不需要外加熱源。

一般每隔30—40分鐘卸料一次，加料一次，過熱水蒸汽在過熱室過熱到300—400攝氏度左右，由活化管上部進汽管導入作為活化劑，與炭一起由上而下流動，不斷與炭接觸，并發生一系列反應，生成的水煤氣與活化炭一起進入冷卻段，在煤氣分離器中被分離出來，送進活化管外的爐膛中燃燒產生熱量，維持爐溫，保證活化反應必須的熱量。

高溫活化段的爐膛溫度控制在950—1050攝氏度，通入活化管的蒸汽表壓為0.15—0.20兆帕，估計蒸汽用量為炭量的6—8倍。操作時可調節煙囪閘板以控制爐溫。

活化料的后處理

活化好的炭稱為活化料。多管爐生產的活化料要進行以下處理，方可成為產品出售。

1. 除雜與粉碎

活化料冷卻后用皮帶輸送機送往粉碎機，一般采用球磨機或萬能粉碎機進行粉碎。利用排風機的吸力將輸送帶上的活化料吸入粉碎機中，重量較大的砂、石和金屬碎片等雜質留在輸送帶上被除去。粉碎后的炭粒度要求大于120目的不超過5%—8%，這樣得到的粉炭再進行下一步處理，或根據用戶要求直接作為成品炭出售。

2. 酸洗、水洗和脫水

炭中含有灰分和鐵鹽等雜質，可用鹽酸洗滌除去。酸洗和水洗在酸洗池中進行。酸洗池為長方形，長1.65米，寬1.15米，深約3米，用耐酸水泥制成，再涂環氧樹脂。酸洗時，先在池內放入少量熱水，倒入磨碎炭，再加熱水使炭全部潤濕后，加20%左右的鹽酸，用直接蒸汽加熱并攪拌，使混和均勻，然后利用真空系統將炭料吸入高位槽貯存，待冷卻到60攝氏度以下，放入另一酸洗池，用裝有微孔塑料管吸濾器吸濾，廢酸液通過微孔塑料管吸出，而炭被吸附在吸濾管壁上。再將吸濾器連炭一起轉入凈水池中繼續吸濾。這時，凈水通過炭層，洗去酸液和雜質，一直洗至pH值為5—6，得到的濕炭含水分約50%，可作為成品銷售。

3. 干燥、混合與包裝

生產含水率10%以下的干炭時，可用洞道式干燥室干燥。濕炭裝入鋁盤中，放到小車上，推入洞道式干燥室，用70攝氏度熱空氣作為干燥介質進行干燥。炭干燥后從另一端出口拉出，每隔兩小時拉出和推入一輛載炭小車。一定批量的干炭混合均勻后進行包裝。

多管爐生產粉狀活性炭的原材料消耗怎樣？多管爐有什么優缺點？

多管爐生產粉狀活性炭，每噸活性炭產品的原材料消耗如下：

松木炭 4噸

煤 0.61噸

活化用水蒸汽 6—8噸

鹽酸 0.1噸

多管爐的優點是：

1. 操作比較簡單，穩定，易于控制，勞動強度小。

2. 生產周期短。

3. 產品質量比較穩定，所生產的活性炭適合作藥用炭。

4. 可以利用活化過程中產生的水煤氣燃燒的熱量加熱活化爐，節約燃料，降低成本。

5. 生產能力大，每臺多管爐年生產活性炭可達150—200噸。

多管爐的缺點是：

1. 多管爐活化松木炭時質量好，活化雜木炭時質量較差。

2. 水蒸汽過熱的溫度較低，只能達到300攝氏度左右，影響活性炭的質量。

3. 由于 原料木炭是通過管壁間接受熱的，因此活化管內溫度分布不均，使原料木炭的活化程度不一致。

4. 由耐火材料制成的活化管節，若受熱不均勻，極易損壞。

燜燒法生產粉狀活性炭的工藝流程

將木屑炭或木炭經粉磨、酸洗、水洗、濾干后的濕炭粉，裝在活化罐里。將含有一定量氧氣的高溫煙道氣作為活化劑，通過活化罐壁上的孔隙與罐內木炭直接接觸進行活化，由于炭在封閉活化罐內，用高溫煙道氣燜燒，所以習慣上稱為燜燒法。

燜燒法生產粉狀活性炭的工藝流程如下：

木屑由皮帶輸送機送到振動篩進行篩選，選取合格的木屑再由皮帶輸送機送到立式多槽炭化爐平臺。在炭化爐中，木屑經炭化為木屑炭后裝入料桶，倒入球磨機進行粉碎，磨碎到100目左右，然后把磨碎炭粉倒入酸煮池中，加入干料重量15%的工業鹽酸，并通入蒸汽蒸煮4小時，然后停汽浸泡一段時間，讓炭與鹽酸作用生成的可溶性鹽類從炭中更好的擴散到液體中，把酸洗池的物料移到酸洗桶，酸洗桶下部接真空管進行抽濾，使炭與廢酸水分離。經酸洗后的炭化品，呈很強酸性，并附有殘留的部分可溶物，必須用清水進行充分洗滌，洗至炭化品呈中性，并進行脫水。

水洗后的濕炭粉打碎后，裝入活化罐內，每10罐一疊，最上面加蓋，用小車送入燜燒爐活化室，裝滿后關好爐門，用耐熱水泥密封，打開煙道閘門，點火升溫，在12—14小時將溫度升高到850攝氏度，在850—900攝氏度下保溫20—48小時，進行保溫活化。溫度要求穩定，不得忽高忽低。在活化后期，要取樣化驗脫色力，達到要求后，就可出爐。打開爐門，取出活化罐，放置在空地上自行冷卻后倒出活性炭，經混合器混合均勻，即可包裝出廠。

活化罐和燜燒爐是怎樣的？為什么能使炭活化？

活化罐是用耐火粘土50%，燃燒之硬質粘土粉末30%，耐火磚粉20%，調成膏狀，用機械法制成內徑140毫米，高140毫米，厚8毫米的小罐。成坯小罐陰干后，按品字形疊放于爐內，于700攝氏度左右，經50多小時燒成。燒成的活化罐不僅要求有一定的孔隙度，而且要有較好的強度，能經受驟冷驟熱的考驗。

燜燒爐內用耐火磚，外用青磚砌成，每爐一個燃燒室，用煤燃燒，燃燒產生的高溫煙道氣分成兩股從前往后通過底部煙道，再由爐后兩個火孔進入活化室，然后又由前端兩個火孔通向爐底另兩條煙道，通過整個爐底后經垂直煙道送煙囪排空，用閘門控制煙氣流量，可控制爐內溫度。一般4—8臺燜燒爐為1組，二組使用1個煙囪。活化室高1500毫米，寬為1200毫米，長1700毫米，四周由耐火磚砌成，可裝活化罐700個。活化室爐門上裝熱電偶，以便進行測量溫度。

燜燒法能使炭活化的主要原因，是由于上述配方制成的活化罐罐壁有孔隙，高溫煙道氣能通過罐壁的孔隙與炭直接接觸進行活化。據試驗，罐的孔隙率一般以30%較好，所謂孔隙率是指氣孔體積占耐火材料體積的百分率。若用鋼鐵制成活化罐，由于這種材料制成的罐壁沒有孔隙，在同樣的活化條件下，則活化效果很差。實驗還證明，煙道氣中含有一定量的氧氣對炭的活化起非常重要的作用。總之，對炭進行活化，要生產出高品質和高產量的活性炭，必須首先具有優質活化罐，同時還要在生產過程中，隨時注意活化溫度、活化時間，以及由煙道氣帶入的空氣總量。

燜燒法的優缺點和原材料消耗

燜燒法優點：

1. 可使用多種原料，既可采用木屑，也可采用木炭進行生產，而且對材料無嚴格要求，闊葉樹木材、針葉樹木材都可應用。

2. 可生產的活性炭品種多，既能生產粉狀活性炭，又能生產顆粒活性炭。

3. 燜燒爐爐體結構簡單，維修方便，投資少，上馬快。在某些地區，建立一個規模不太大的活性炭生產廠，采用此法是比較適合的。

4. 用燜燒法生產的活性炭雜質含量少，化學純度高，活性炭的質量好。

5. 此法在我國的生產歷史較長，積累了豐富的生產實踐經驗；生產時，可操作自如，產量穩定。

燜燒法缺點：

1. 原材料消耗大，特別是煤的消耗，比多管爐活化法大十多倍，鹽酸的消耗量也較大。

2. 勞動強度大，操作條件差，燜燒爐操作屬高溫作業，體力消耗極大，特別是經常需要用眼睛來觀察活化室中活化的情況，活化室的強光，對眼睛有損害。

3. 燜燒爐活化的生產周期長，一般每爐的活化時間少則30—40小時，有的需要60—70小時才能完成活化，生產效率較低。

4. 產品質量不夠穩定。

燜燒法生產粉狀活性炭，每噸活性炭的主要原材料消耗如下：

木屑炭 3.5噸

工業鹽酸0.5—0.7噸

水 90—100噸

煤 8—10噸

電 900—1000度