【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于活性炭，具体涉及一种氧化还原法制备活性炭的工艺及该工艺制得的活性炭材料和应用。
技术介绍
1、将生物质材料或低阶煤料进行转化提质以获得高附加值的活性炭，是当前生物质材料和低阶煤料的再利用手段之一；按反应性质分，转化方法包括物理活化法和氧化还原法活化两类。
2、其中，氧化还原法是在缺氧状态下，碳(即来源于生物质材料或低阶煤料)先与水蒸气在高温下反应，生成二氧化碳和氢气；而后二氧化碳再次与碳反应，生成一氧化碳；生成的含有一氧化碳和氢气的反应气被负压引入充入氧气的燃烧室中，反应气在燃烧室中剧烈燃烧，产生的高温促使了碳与水蒸气的反应发生。如此碳不断地被攫取，从而在生物质材料中形成无数微小的孔洞，获得呈多孔状态的活性炭。
3、公开号为cn217535482u的中国技术专利公开了一种多管式活性炭加工设备，该设备包括活化炉，该活化炉包括炉体，炉体内设有中心燃烧室和周向分布在中心燃烧室外周的若干活化道，中心燃烧室和活化道均沿炉体轴向延伸，各活化道在其出料端与中心燃烧室相连通；炉体的进料端设有与中心燃烧室相连通的负压吸引装置以及与活化道相连通的自上料装置，炉体上开设有与中心燃烧室相连通的空气入口，负压吸引装置用于将空气和各活化道内产生的活化尾气吸入中心燃烧室中燃烧放热以向各活化道供热。
4、该技术公开了一种可采用氧化还原法制备活性炭的设备，但未公开其具体的活化工艺及所制备的活性炭的性能参数。
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的是提供一种氧化还
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种氧化还原法制备活性炭的工艺，包括对原料进行活化的活化步骤，该活化步骤在多管式活化炉的活化道中进行，所述的活化道内形成有沿物料前进方向依次布置的升温区、集中活化区、补充活化区和缓冲平衡区；
4、所述的活化步骤包括：
5、在所述的升温区内将原料加热至700-750℃的步骤；
6、在所述的集中活化区内采用750-850℃活化原料3-5h的步骤；
7、在所述的补充活化区内采用700-750℃活化原料2-3h的步骤；
8、在所述的缓冲平衡区将活化料的温度降至适于出料的温度的步骤。
9、本专利技术按照反应进程将活化道有机地分成了四个功能区域，并对各个功能区域内的温度以及原料的停留时间进行设计，随着活化炉的旋转，原料依次通过不同的功能区域，从而被氧化还原为活化料。整个反应过程紧凑、活化充分、得率高。
10、作为优选，在上述的工艺中，所述的活化道的长度为10-15m，直径为15-30cm；更优选的长度为12-13m，更优选的直径为20cm。本专利技术的工艺在直径相对较小、长度相对较短的活化道内进行，在活化炉体积较小的情况下仍能实现充分活化。
11、作为优选，在上述的工艺中，所述的原料在多管式活化炉的自上料装置中预热至100-200℃，而后进入活化道的升温区；
12、所述的原料在升温区内的停留时间为3-4h。
13、自上料装置处于活化尾气和水蒸气的流动路径上，因此活化尾气和水蒸气(尤其是活化尾气)能够为自上料装置中的原料进行预热；该预热过程一方面能够充分利用活化尾气和水蒸气温度，另一方面有助于缩短升温区的长度。
14、作为优选，在上述的工艺中，所述的集中活化区包括沿物料前进方向依次布置的氧化反应区和还原反应区，所述的氧化反应区用于在750-850℃下活化原料1-3h，所述的还原反应区用于在800-850℃下活化原料2-4h。
15、在氧化反应区中，碳先与水蒸气在750-850℃下反应，生成二氧化碳和氢气；而在还原反应区中，来自氧化反应区的二氧化碳再次与碳反应，生成一氧化碳。
16、作为优选，在上述的工艺中，所述的活化道中布施有蒸气管，该蒸气管的出气口处于升温区和集中活化区之间；
17、或者，所述的蒸气管的出气口有若干个，所有出气口分布在氧化还原区中。
18、将蒸气管的出气口直接设置在升温区和集中活化区之间或处于氧化还原区中，从而为氧化反应区提供充分的水蒸气，促使氧化反应迅速发生；
19、作为优选，在上述的工艺中，每一活化道中的蒸气量为0.013-0.017吨/h。
20、作为优选，在上述的工艺中，所述的蒸气管还固定连接或一体成型有延伸至活化道的出料端的搅拌轴，该搅拌轴外周固设有翻料板。
21、作为优选，在上述的工艺中，在缓冲平衡区的出料端，活化料的温度降至500℃以下。
22、本专利技术还提供了一种活性炭材料，该活性炭材料即采用上述的工艺制得；
23、所述的活性炭的比表面积大于2000m2/g，微孔的平均孔径小于2nm，强度大于97％，振实密度大于350g/l。
24、本专利技术还提供了上述的活性炭材料在制备超级电容器或硅碳电池负极中的应用。
25、与现有技术相比，本专利技术的技术方案如下：
26、本专利技术按照反应进程将活化道有机地分成了四个功能区域，并对各个功能区域内的温度以及原料的停留时间进行设计，随着活化炉的旋转，原料依次通过不同的功能区域，从而被氧化还原为活性炭材料。整个反应过程紧凑、活化充分、得率高；制得的活性炭材料比表面积大于2000m2/g，微孔的孔径分布较为集中，平均孔径小于2nm，强度大于97％，振实密度大于350g/l，为超级电容器和硅碳电池负极的制备提供了性能十分优异的原材料。
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1.一种氧化还原法制备活性炭的工艺，包括对原料进行活化的活化步骤，其特征在于，该活化步骤在多管式活化炉的活化道中进行，所述的活化道内形成有沿物料前进方向依次布置的升温区、集中活化区、补充活化区和缓冲平衡区；
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的活化道的长度为10-15m，直径为15-30cm。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的原料在多管式活化炉的自上料装置中预热至100-200℃，而后进入活化道的升温区；
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的集中活化区包括沿物料前进方向依次布置的氧化反应区和还原反应区，所述的氧化反应区用于在750-850℃下活化原料1-3h，所述的还原反应区用于在800-850℃下活化原料2-4h。
5.如权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述的活化道中布施有蒸气管，该蒸气管的出气口处于升温区和集中活化区之间；
6.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，每一活化道中的蒸气量为0.013-0.017吨/h。
7.如权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述的蒸气管还
8.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，在缓冲平衡区的出料端，活化料的温度降至500℃以下。
9.一种活性炭材料，其特征在于，采用如权利要求1-8中任意一项所述的工艺制得；
10.如权利要求9所述的活性炭材料在制备超级电容器或硅碳电池负极中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化还原法制备活性炭的工艺，包括对原料进行活化的活化步骤，其特征在于，该活化步骤在多管式活化炉的活化道中进行，所述的活化道内形成有沿物料前进方向依次布置的升温区、集中活化区、补充活化区和缓冲平衡区；
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的活化道的长度为10-15m，直径为15-30cm。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的原料在多管式活化炉的自上料装置中预热至100-200℃，而后进入活化道的升温区；
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的集中活化区包括沿物料前进方向依次布置的氧化反应区和还原反应区，所述的氧化反应区用于在750-850℃下活化原料1-3h，所述的还原反应区用于在800-850℃下活...
【专利技术属性】
技术研发人员：章水根，
申请(专利权)人：浙江维力达储能新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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