活性炭灰分的来源及对煤质活性炭性能的影响
1、灰分的来源和赋存形态
煤质活性炭的灰分主要指煤中的无机矿物质，按照来源分为原生矿物质、次生矿物质和外来矿物质３类。原生矿物质即成煤植物含有的矿物质，它参与成煤，很难除去，一般不能大于２％。次生矿物质指成煤过程中进入煤层的矿物质，包括通过水力和风力搬运到泥炭沼泽中而沉积的碎屑矿物和从胶体溶液中沉积出来的化学成因矿物。通常这类矿物在煤中含量不高，约１０％以下。外来矿物质指采掘过程中混入煤中的底板、顶板和夹石层的矸石，一般为５％￣１０％，这类矿物质用重力洗选法容易除去。
矿物质的赋存形态分为４类：优秀 类是黏土矿物，有高岭土、伊利石、蒙脱石和水云母等；第二类是硫化物类矿物，有黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿和方铅矿等；第三类是氧化类矿物，主要为石英，还有Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４和ＴｉＯ２等；第四类为盐酸盐类矿物，主要有方解石（ＣａＣＯ３）和菱铁矿（ＦｅＣＯ３），此外，还有白云石（ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）和菱镁矿等；除上述矿物外，还有以石膏为代表的硫酸盐、长石、锆石、贵金属矿物、稀有元素如含Ｇｅ、Ｇａ、Ｖ和放射性元素Ｕ和Ｔｈ等的矿物。
煤质活性炭经过炭化和活化过程后，煤中的无机矿物质主要以氧化物的形式存在，还含有少量的硫酸盐、碳酸盐及Ｆｅ、Ａｌ、Ｃａ、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ等金属的化合物，根据原料的不同，还含有不等量的硅。
2、灰分对煤质活性炭性能的影响
在制造过程中，灰分中多数无机质对活化过程中 的造孔有不利影响。Ｗｉｇｍａｎｓ［６］发现：灰分中特定的无方法分为物理和物理化学净化法、化学净化法等。
２．１物理和物理化学净化法 现正开发的高效物理和物理化学净化法，如选择性絮凝法、浮选柱法、高压静电选法、摩擦电选法、油团聚法等，首先均需将煤磨细至极微细颗粒，以使矿物质充分解离。由于大幅度降低原料煤粒度下限，因而大部分方法都可以制得灰分＜３％的精煤，有些方法甚至可以得到１．０％￣２．０％的低灰精煤。 选择性絮凝法可制取超纯精煤，对我国 典型煤种的实验表明，精煤灰分低于３％，产率和可燃体回收率均在９０％左右。浮选柱法可在可燃体回收率高达 ８０％￣９０％的情况下，制备出含灰１％￣３％的超纯煤，且生 产费用不高。章新喜将静电分散技术应用于电选机给料装置上，结合电机结构的优化设计，使分选下限由０．０７４ｎｍ降至０．０４３ｎｍ，生产出灰分为１．８９％的精煤。油团聚法将烃类油、乳化剂、选择性絮凝剂复配成一种添加物，在煤湿磨（煤泥搅拌）的同时，使亲水的灰分（无机物等）形成沉积团分离，该方法可去除煤中８０％￣９０％的灰分。
2、化学净化法
化学净化法大致分为氧化法、酸处理法、酸碱处理法和溶剂萃取法等４种，一般都可制备出灰分在１％以下的超纯煤。
（１）氧化法主要是用诸如双氧水、各种氯酸、二氧化氮及一些具有氧化作用的高价铁盐（如Ｆｅ３＋）对煤中矿物质及硫分进行选择性氧化，使其变为可溶性盐， 后用水洗涤除去。
（２）酸处理法是用酸对煤进行脱灰处理，包括盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、含氟酸等。其中又以含氟酸（如ＨＦ）为 多，因为含氟酸可溶解煤中几乎所有的矿物质。
（３）酸碱处理法 先用碱对煤进行浸取，再用酸溶解浸取洗涤。酸碱处理法大致可分为３种工艺：其一是熔融碱浸提工艺，由美国ＴＲＷ公司与Ａｍｅｓ实验室联合开发。该工艺在碱熔融状态下（３５０℃￣４００℃）与煤中矿物质反应，然后用酸液洗去反应产生的可溶性物质；其二是液碱工艺，用苛性碱的浓碱溶液在加热条件下对煤粉先进行浸取１ｈ￣３ｈ，分离后再用ＨＣｌ、ＨＮＯ３或Ｈ２ＳＯ４处理， 后用水洗涤过滤；另一种是美国开发的“无灰分生产工艺”，可将原煤灰分降至０．２％以下。该工艺是破碎的煤粉在高压容器中，与碱按一定比例混合，在大于 １５ＭＰａ的条件下充分反应，再经稀盐酸溶液处理，彻 底脱除原煤灰分。
（４）溶剂萃取法用各种溶剂（如吡啶、胺类、甲苯等）对煤进行抽提，抽提物与溶剂分离后即得低硫无灰的精煤。一般要求反应在高温（约４５０℃）、 高压（１０ＭＰａ￣１３ＭＰａ）、加氢条件下进行，操作简单，但是由一系列多晶型变体组成的晶体，化学性质稳定，盐酸与其基本不起化学反应。而氢氧化钠溶液［１７， １８］ 主要用来浸提炭中的硅和铝等酸不溶物、难溶 物。在加热情况下（＞３００℃），石英和碱反应可以生成可溶性的盐。
3、高温氯化法
Ｓｉ和Ａｌ的氧化物在还原剂炭及较高温度 （６００℃￣１４００℃）的条件下，能够同氯气反应，生成挥发性氯化物。随反应温度升高至８００℃、１０００℃、 １２００℃，试样灰含量由７．８％递减至６．３％、１．８％和１．４％。经高温氯化法除去灰的活性炭，比表面积由５．４ｍ２／ｇ激增至２４ｍ２／ｇ。
4、加压酸碱洗法
巩义市佰科活性炭厂家生产的煤质活性炭脱灰采用加压两步脱灰法：活性炭→加压碱洗→热水洗→加压酸洗→热水洗→烘干→成品。煤质活性炭中酸不溶、难溶物首先在加压、加热及催化剂作用下，采用钠碱为主的中等浓度碱液进行碱洗，然后采用稀盐酸进行酸洗。其 佳工艺参数为：混合碱液投料量为灰分含量的１．７倍，混碱洗工艺反应压力为０．８ＭＰａ，时间为１０ｈ；盐酸投料量为灰分含量的１．２５倍，酸洗温度为１２０℃￣ １３０℃，时间为３ｈ，灰分脱除率为９４．８％。
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