Tin tức

Sản xuất than hoạt tính tạo viên: nghiền, trộn và ép đùn

Zalo/WhatsApp: +8615333807511

Chúng tôi sản xuất nhiều loại máy nghiền khác nhau, chẳng hạn như máy nghiền Raymond, máy nghiền hình thang, máy nghiền đứng, máy nghiền siêu mịn, máy nghiền bi, v.v..., có thể tạo ra các kích thước bột khác nhau như 5 micron, 10 micron, 40 micron, 100 micron, 200 micron, v.v.
Thiết bị máy nghiền của chúng tôi có thể xử lý các loại khoáng sản sau:
đá vôi, talc, barit, bentonit, canxi cacbonat, dolomit, than đá, thạch cao, đất sét, thủy tinh, muội than, xỉ, clinker xi măng, v.v.
Nếu bạn cần máy nghiền để nghiền đá hoặc khoáng sản thành bột, vui lòng liên hệ với tôi(Zalo/WhatsApp: +8615333807511). Xin cảm ơn!

Than hoạt tính tạo viên là vật liệu carbon được tạo hình thành các viên trụ có kích thước đồng đều, sau đó carbon hóa và hoạt hóa để hình thành cấu trúc lỗ xốp. Dạng viên thường được sử dụng trong xử lý khí, khử mùi, thu hồi dung môi, hấp phụ hợp chất hữu cơ bay hơi, tinh chế khí và các hệ thống cần vật liệu có độ bền cơ học cao, ít bụi và trở lực dòng khí ổn định.

Khác với than hoạt tính dạng bột hoặc dạng hạt sàng, sản phẩm tạo viên cần kiểm soát liên tục từ độ mịn nguyên liệu, tỷ lệ chất kết dính, độ ẩm phối liệu, trạng thái trộn, áp lực ép đùn, chế độ sấy, carbon hóa đến hoạt hóa. Nếu một công đoạn không ổn định, viên than có thể bị nứt, cong, vỡ, tạo nhiều bụi hoặc không đạt khả năng hấp phụ sau hoạt hóa.

Chuỗi công đoạn sản xuất

Một dây chuyền than hoạt tính tạo viên thường được bố trí theo trình tự:

Than đá, than bán cốc, than gáo dừa carbon hóa hoặc nguyên liệu giàu carbon → làm sạch và đập nhỏ → nghiền bột → sàng hoặc phân ly → định lượng bột than → bổ sung chất kết dính và nước → trộn, nhào phối liệu → ép đùn → cắt viên → sấy → carbon hóa → hoạt hóa → làm nguội → sàng loại bụi → kiểm tra chất lượng → đóng bao.

Với nguyên liệu sinh khối chưa carbon hóa, dây chuyền có thể carbon hóa nguyên liệu trước rồi nghiền thành bột để tạo viên. Với than đá hoặc than nền phù hợp, bột than có thể được phối trộn, ép đùn thành phôi, sau đó carbon hóa và hoạt hóa. Trình tự cụ thể cần được xác định theo loại nguyên liệu, loại chất kết dính, đường kính viên và yêu cầu sử dụng của thành phẩm.

Nghiền bột: tạo nền cho viên đồng đều

Bột than là thành phần chính của viên than hoạt tính. Kích thước hạt ảnh hưởng trực tiếp đến độ đồng nhất của hỗn hợp, lượng chất kết dính cần dùng, khả năng ép đùn và độ bền của viên sau sấy. Bột quá thô làm phối liệu kém đồng đều, bề mặt viên thô, dễ có vị trí liên kết yếu. Bột quá mịn có thể làm tăng nhu cầu nước hoặc chất kết dính, tăng bụi trong sản xuất và gây khó kiểm soát độ dẻo của phối liệu.

Với các hệ thống sản xuất than hoạt tính tạo viên quy mô lớn, LM máy nghiền con lăn đứng của Liming Heavy Industry phù hợp cho công đoạn chuẩn bị bột than liên tục. Thiết bị có thể kết hợp nghiền, sấy, phân ly và vận chuyển bột bằng khí trong cùng một hệ thống. Cấu hình này có lợi khi nguyên liệu có độ ẩm biến động hoặc khi nhà máy cần cung cấp bột than ổn định cho khu vực trộn và ép đùn.

Với dây chuyền công suất linh hoạt hơn hoặc nguyên liệu đã được sấy có độ ẩm thấp, MTW máy nghiền Raymond của Liming Heavy Industry phù hợp để tạo bột than có độ mịn đồng đều. Hệ thống phân ly khí giúp đưa phần bột đạt yêu cầu sang silo chứa, còn hạt thô được hoàn lưu để tiếp tục nghiền.

Trong sản xuất viên than, bột nguyên liệu thường được chuẩn bị ở cấp mịn. Một số quy trình tham khảo sử dụng bột từ khoảng 200 mesh trở lên trước khi phối trộn; tuy nhiên, độ mịn chính xác cần được xác định thông qua thử nghiệm nguyên liệu, công thức chất kết dính và yêu cầu về cường độ viên thành phẩm.

Yêu cầu đối với bột than

Đặc tính của bột	Ảnh hưởng đến ép đùn	Điểm kiểm soát
Cỡ hạt quá thô	Khó tạo khối đồng nhất, viên dễ có lỗ rỗng lớn và điểm yếu cơ học	Tăng hiệu quả nghiền, giảm hạt quá cỡ bằng phân ly
Phân bố cỡ hạt ổn định	Giúp phối liệu dễ trộn, ép đùn đều và duy trì kích thước viên ổn định	Kiểm tra sàng, lấy mẫu bột từ silo theo từng lô
Bột quá mịn	Có thể tăng nhu cầu chất kết dính, dễ tạo bụi và làm phối liệu bết dính	Kiểm soát bộ phân ly, không nghiền sâu vượt yêu cầu
Độ ẩm không ổn định	Làm thay đổi độ dẻo của phối liệu và gây dao động áp lực ép đùn	Sấy hoặc điều hòa bột trước khi định lượng vào máy trộn
Tạp chất cứng hoặc kim loại	Làm mòn vít ép, khuôn đùn và có thể gây tắc khuôn	Tách kim loại, sàng loại đá và vật liệu ngoại lai trước nghiền

Than đá, than gáo dừa carbon hóa, than gỗ và than bán cốc có tính chất nghiền khác nhau. Khi thay đổi nguồn nguyên liệu, nhà máy cần kiểm tra lại độ ẩm, độ tro, độ cứng, tỷ trọng biểu kiến, thành phần hạt và khả năng liên kết của bột trước khi giữ nguyên công thức trộn cũ.

Trộn và nhào phối liệu

Sau nghiền, bột than được đưa đến silo trung gian rồi định lượng vào máy trộn hoặc máy nhào. Tại đây, bột được phối hợp với chất kết dính và lượng nước thích hợp để hình thành hỗn hợp có độ dẻo đủ cho ép đùn. Chất kết dính có thể là nhựa than đá, lignosulfonate, tinh bột, carboxymethyl cellulose hoặc các hệ kết dính khác tùy thuộc vào nguyên liệu và yêu cầu sử dụng của viên than.

Vai trò của chất kết dính là tạo liên kết giữa các hạt bột trong giai đoạn ép, sấy và carbon hóa. Tuy nhiên, nếu sử dụng quá nhiều, phần chất kết dính có thể làm thay đổi cấu trúc carbon, làm tăng khí phát sinh khi gia nhiệt hoặc ảnh hưởng đến tỷ lệ lỗ xốp sau hoạt hóa. Nếu dùng quá ít, viên dễ nứt, vỡ hoặc không giữ được hình dạng trong quá trình chuyển tải.

Nước được bổ sung để tạo độ dẻo cần thiết. Phối liệu quá khô sẽ rời, khó ép đùn và dễ tạo vết nứt trên bề mặt viên. Phối liệu quá ướt có thể bám vào cánh trộn, vít ép và khuôn; viên sau ép dễ biến dạng hoặc co ngót không đồng đều khi sấy.

Trong thực tế, hỗn hợp đạt yêu cầu thường có trạng thái đồng đều, không còn vùng bột khô hoặc vùng ướt cục bộ. Nó có thể được mô tả là khối dẻo ẩm, đủ khả năng giữ hình dạng khi nén nhưng không chảy hoặc bết dính quá mức. Một số quy trình tham khảo kiểm soát độ ẩm phối liệu trong vùng 25–35%, nhưng giá trị phù hợp cần được điều chỉnh theo loại bột than, chất kết dính và công nghệ ép đùn thực tế.

Ép đùn tạo viên than

Phối liệu sau nhào được nạp liên tục vào máy ép đùn. Vít ép đẩy hỗn hợp qua khuôn có các lỗ định hình, tạo thành thanh than liên tục. Dao cắt phía đầu ra chia thanh thành các đoạn ngắn theo chiều dài yêu cầu, tạo viên hình trụ có đường kính và chiều dài tương đối đồng nhất.

Kích thước viên được quyết định chủ yếu bởi đường kính lỗ khuôn, tốc độ vít ép, áp lực ép, độ dẻo phối liệu và tốc độ dao cắt. Các viên than hoạt tính tạo hình thường có đường kính nhỏ, phù hợp với dòng khí đi qua lớp vật liệu; các quy cách phổ biến có thể nằm trong vùng 1–10 mm, tùy theo thiết bị sử dụng và yêu cầu của hệ hấp phụ.

Viên sau ép được gọi là phôi ướt. Đây là giai đoạn nhạy cảm vì phôi chưa có độ bền nhiệt và dễ bị biến dạng. Băng tải chuyển phôi cần hạn chế độ rơi, rung động mạnh và va đập giữa các viên. Nếu phôi bị dính thành cụm, cần kiểm tra lại lượng nước, tỷ lệ chất kết dính, thời gian nhào hoặc tình trạng khuôn ép.

Sấy phôi trước khi carbon hóa

Sấy giúp loại nước tự do trong phôi, tạo điều kiện để viên đi vào lò carbon hóa mà không nứt vỡ. Nếu nhiệt độ sấy tăng quá nhanh, bề mặt viên có thể khô và co trước trong khi phần lõi vẫn chứa nhiều nước. Chênh lệch co ngót này tạo ứng suất bên trong, dễ làm viên nứt hoặc gãy.

Do đó, sấy thường được thực hiện theo nhiều vùng nhiệt hoặc theo các giai đoạn. Ban đầu, nước bề mặt được tách ra ở điều kiện nhẹ; sau đó, nhiệt độ được nâng dần để giảm độ ẩm sâu hơn trong lõi viên. Một số quy trình công nghiệp tham khảo sấy sơ bộ ở khoảng 80–120°C, tiếp theo là sấy sâu hơn ở vùng 150–200°C để đưa độ ẩm phôi xuống mức thấp trước carbon hóa.

Không khí hoặc khí nóng sau sấy có thể mang theo bụi carbon và hơi từ chất kết dính. Vì vậy, hệ thống sấy cần có thu gom bụi, kiểm soát nhiệt độ, duy trì luồng khí ổn định và xử lý khí thải phù hợp với thành phần thực tế của phối liệu.

Carbon hóa viên than

Carbon hóa biến phôi đã sấy thành viên than nền giàu carbon hơn. Viên được gia nhiệt trong môi trường thiếu oxy hoặc không có oxy tự do; nước còn lại, chất bay hơi và các thành phần hữu cơ từ chất kết dính được phân hủy hoặc thoát ra khỏi vật liệu.

Trong công đoạn này, viên có thể co ngót và giảm khối lượng. Chế độ gia nhiệt cần được điều chỉnh sao cho quá trình thoát khí diễn ra ổn định. Nâng nhiệt quá nhanh có thể làm áp suất khí trong viên tăng lên, gây nứt hoặc tạo nhiều lỗ rỗng lớn không mong muốn. Carbon hóa thường được thực hiện trong vùng nhiệt độ khoảng 600–800°C đối với nhiều quy trình tạo viên; thông số thực tế phụ thuộc vào nguyên liệu, chất kết dính, kích thước viên và cấu hình lò.

Khí sinh ra từ carbon hóa có thể chứa hơi nước, khí cháy và hợp chất hữu cơ. Nhà máy cần thu gom, xử lý hoặc tận dụng nhiệt theo cấu hình công nghệ phù hợp, đồng thời duy trì điều kiện thiếu oxy cần thiết để tránh cháy mất carbon.

Hoạt hóa tạo cấu trúc hấp phụ

Viên than sau carbon hóa vẫn chưa đạt đầy đủ đặc tính của than hoạt tính. Công đoạn hoạt hóa bằng hơi nước hoặc carbon dioxide được thực hiện ở nhiệt độ cao để phát triển hệ vi lỗ xốp và lỗ trung gian trong khung carbon.

Hơi nước phản ứng có kiểm soát với một phần carbon trong viên, tạo ra các đường dẫn và lỗ rỗng phục vụ hấp phụ. Nếu mức hoạt hóa thấp, khả năng hấp phụ có thể chưa đạt yêu cầu; nếu hoạt hóa quá sâu, viên có thể mất nhiều khối lượng, giảm độ cứng và sinh ra nhiều hạt vụn.

Với than hoạt tính tạo viên, cần cân bằng đồng thời ba mục tiêu: chỉ tiêu hấp phụ, độ bền cơ học và trở lực dòng khí. Hoạt hóa bằng hơi nước thường được thực hiện ở vùng nhiệt độ cao, khoảng 850–1.100°C trong nhiều quy trình sản xuất viên than; thời gian lưu và lượng hơi nước phải được hiệu chỉnh bằng thử nghiệm theo từng loại nguyên liệu.

Làm nguội, sàng và hoàn thiện sản phẩm

Sau hoạt hóa, viên than cần được làm nguội trong điều kiện hạn chế tiếp xúc đột ngột với oxy. Than nóng có thể tiếp tục oxy hóa khi gặp không khí, làm giảm hiệu suất thu hồi và tạo nguy cơ cháy âm ỉ. Sau làm nguội, sản phẩm được sàng để tách bụi, hạt vỡ, viên quá ngắn hoặc quá dài.

Than đạt quy cách được đưa vào silo thành phẩm và đóng bao. Phần hạt vụn hoặc bột phát sinh trong quá trình sàng có thể được thu hồi làm nguyên liệu cho mẻ phối trộn tiếp theo nếu thành phần và chất lượng phù hợp. Việc tuần hoàn này cần được kiểm soát để tránh tích lũy tro hoặc tạp chất trong dòng nguyên liệu.

Chỉ tiêu thành phẩm	Ý nghĩa đối với than tạo viên
Đường kính và chiều dài viên	Ảnh hưởng đến trở lực dòng khí, diện tích tiếp xúc và khả năng nạp liệu vào tháp hấp phụ
Độ cứng, khả năng chống mài mòn	Quyết định lượng bụi phát sinh khi vận chuyển và trong thời gian vận hành
Tỷ lệ viên vỡ và hạt vụn	Ảnh hưởng đến độ sạch của lớp than, độ giảm áp và hiệu quả sử dụng
Độ ẩm	Ảnh hưởng đến khối lượng giao nhận, khả năng bảo quản và hiệu quả hấp phụ ban đầu
Chỉ tiêu hấp phụ	Được lựa chọn theo mục tiêu xử lý khí, mùi, dung môi hoặc hợp chất cụ thể
Độ tro và tạp chất	Ảnh hưởng đến độ sạch, khả năng hấp phụ và độ ổn định giữa các lô sản phẩm

Các lỗi thường gặp trong sản xuất viên

Viên bị nứt sau sấy hoặc carbon hóa. Nguyên nhân thường liên quan đến phối liệu không đồng nhất, nước bổ sung không phù hợp, tốc độ sấy quá nhanh hoặc tốc độ nâng nhiệt quá cao. Cần kiểm tra đồng thời công thức trộn, thời gian nhào, kích thước bột than và đường cong nhiệt của thiết bị sấy, lò carbon hóa.

Viên dễ vỡ sau hoạt hóa. Điều này có thể xảy ra khi lượng chất kết dính chưa phù hợp, bột than có phân bố hạt quá rộng, áp lực ép không ổn định hoặc mức hoạt hóa quá mạnh. Cần đánh giá độ bền của phôi trước khi đưa vào lò và theo dõi tỷ lệ hạt vụn ở từng công đoạn.

Khuôn ép bị tắc hoặc viên ra không đều. Nguyên nhân thường là bột than còn tạp chất cứng, phối liệu quá khô hoặc quá ướt, chất kết dính phân bố không đều, hay lỗ khuôn bị mài mòn. Cần thực hiện tách kim loại trước nghiền, sàng kiểm tra bột, kiểm soát nước bổ sung và vệ sinh khuôn theo lịch vận hành.

Than đạt độ cứng nhưng khả năng hấp phụ thấp. Trường hợp này có thể xuất phát từ chế độ hoạt hóa chưa đủ, cấu trúc than nền không phù hợp hoặc tỷ lệ chất kết dính làm giảm khả năng phát triển lỗ xốp. Cần đánh giá liên kết giữa chất lượng bột, carbon hóa và mức độ hoạt hóa thay vì chỉ điều chỉnh riêng một công đoạn.

Kết luận

Sản xuất than hoạt tính tạo viên là quá trình liên kết chặt chẽ giữa nghiền bột, trộn phối liệu, ép đùn, sấy, carbon hóa và hoạt hóa. Bột than cần có cỡ hạt ổn định, phối liệu cần đủ dẻo nhưng không bết dính, phôi sau ép phải được sấy và gia nhiệt theo chế độ phù hợp để duy trì hình dạng, độ cứng và cấu trúc hấp phụ.

LM máy nghiền con lăn đứng phù hợp cho công đoạn chuẩn bị bột than liên tục ở các dây chuyền công suất lớn, đặc biệt khi cần kết hợp sấy, nghiền và phân ly. MTW máy nghiền Raymond phù hợp cho dây chuyền nguyên liệu khô, sản lượng linh hoạt và cần kiểm soát độ mịn bột trước trộn. Khi thiết kế đồng bộ từ nghiền đến hoạt hóa, dây chuyền có thể tạo ra than hoạt tính dạng viên có kích thước ổn định, ít bụi, độ bền tốt và phù hợp với các hệ thống hấp phụ khí liên tục.