炭化是活性炭生產過程中的重要過程之一,是活化前的主要準備和基礎。炭化不僅決定了成品活性炭的機械強度等級,而且還決定了活性炭的孔結構特性和傳統的吸附性能指標等級。炭化過程實際上是材料在低溫下的干餾過程。炭化的主要目的:
(1)排除成型材料中的揮發性和水分;
(2)提高碳化物強度,煤焦油中的瀝青成分形成基本骨架;
(3)使碳顆粒形成初步孔隙。
炭化過程一般可分為以下幾個階段:
(1)干燥階段溫度在120℃以下,原料煤釋放外部水分和內部水分,此時原料煤的形狀沒有變化。
(2)在熱解階段,原料煤開始分解釋放熱解水,形成氣體產物(如CQ、C02、H2S等)。不同煤種開始熱解溫度不同,低變質煤開始熱解溫度低,東北泥炭約100-1600,褐煤約200~3000C,煙煤約300-4000C,無煙煤約300-450C。由于煤的分子結構和生成條件差異較大,上述熱解溫度只是不同煤種之間的相對參考值。
(3)碳化階段的溫度為300-600℃,主要是收縮和分解反應。大量的原料煤沉淀揮發性物質,碳化過程中沉淀的焦油和煤氣產品幾乎都在這個階段產生。在這個階段,粘結煙煤逐漸軟化、熔化,形成氣、液、固三相共存的膠體,然后通過流動、收縮、固化等過程轉化為半焦;非粘結形成針半焦或塊半焦。