Свойства угля

Получение угля

Сорбция на уголь

На зарубежных объектах кучного выщелачивания и некоторых предприятиях России используют активированный уголь на основе дробленой скорлупы кокосового ореха, косточки южных плодов, древесины, бурых каменных углей, антрацита, костей животных.

Активные угли типа АГ, применяемые в гидрометаллургии золота, — это цилиндрические гранулы от серо-черного до чисто черного цвета оп­ределенного фракционного состава.

Сырьем для получения углей типа АГ служит слабоспекающийся ка­менный уголь и каменноугольный полукокс (карбонизат), в качестве свя­зующего вещества используется каменноугольная или препарированная лесохимическая смола.

При изготовлении активных углей из сырья вначале удаляют летучие вещества — влагу, смолистые вещества, эфиры, применяя нагрев без досту­па воздуха. Затем каменный уголь после нагрева и измельчения смешива­ют с лесохимической (ЛХС) или каменноугольной смолой (КУС) (10-12% или 18-24% соответственно), которые служат свя­зующим веществом. При этом исходное сырье переходит в пластическое состояние, летучие продукты, выделяясь, вспучивают всю массу, создавая первичную пористость гранул при затвердевании. Полученную угольно-смоляную пасту перемешивают до получения однородной массы, после чего подвергают гранулированию на специальных шнеках-грануляторах. Полученные сырые гранулы передают во вращающуюся печь для карбо­низации, осуществляемой при температуре газовой фазы внутри печи 900-1000°С.

Карбонизированные гранулы охлаждают, классифицируют по клас­сам крупности и направляют на активацию, осуществляемую в специ­альной печи парогазовой смесью при температуре 850-950°С. В резуль­тате взаимодействия карбонизата с парогазовой смесью активаторов в гранулах развивается пористая структура, вследствие чего они становят­ся активными.

Одной из характеристик активного угля является его пористость и удельная поверхность пор, механическая прочность.

Пористость.

Пористость выражается в удельной поверхности пор в 1 грамме сухого сорбента. Активные угли имеют неоднородную массу, состоящую из кристаллов графита и аморфного углерода, которые и обуславливают необычную пористую структуру объекта. Различают три вида пор:

Макропоры – наиболее крупные, эффективные радиусы которых превышают 0,1-0,1 мкм. В углях удельная поверхность макропор составляет от 0,5 до 2,0 м²/г. В процессах адсорбции они играют роль транспортных каналов для адсорбируемых молекул и ионов.

Мезопоры (переходые) – более мелкие, характеризующиеся существенно меньшими размерами. Эффективные радиусы мезопор лежат в интервале 0,0015 до 0,15 мкм (или в 100 раз меньше макропор), удельная поверхность мезопор обычно составляет 50-90 м²/г. мезопоры служат транспортными путями для молекул и ионов, в них осаждаются каталитические добавки при введении их в активные угли.

Микропоры – наиболее мелкие, соизмеримые с размерами молекул адсорбируемого вещества (Рисунок 74).

Рисунок 74 – Виды пор.

Механическая прочность – способность угля противодействовать истиранию в пульпе, раздавливанию и ударным нагрузкам, стойкость к деформации, вибрации, изменению температуры и т.д. На практике механическая прочность угля оценивается в безвовратных потерях изношенного собрента, отнесенного к 1т переработанной руды или концентрата, или к 1 м³ переработанного раствора. Для лучших марок механическая прочность составляет 92-95%. Прочностные свойства гранул обеспечиваются наличием связующего вещества (ЛХС, КУС).