Giới thiệu lịch sử phát triển của than hoạt tính pptx

1






Giới thiệu lịch sử phát triển của
than hoạt tính









2
Phần I
Giới thiệu lịch sử phát triển của than hoạt tính
I-/ Giới thiệu chung.
Than hoạt tính được loài người sử dụng và sản xuất. Vào thế kỷ thứ 3
người Trung Hoa dã sản xuất ra mực tàu chất lượng cao. Trong thành phần của
mực này có muội than được sản xuất bằng cách đốt cháy dầu mỡ dưới bát sành
úp ngược. Trải qua nhiều thế kỷ với nhu cầu sử dụng cao. Vào năm 1870 than
hoạt tính đã có mặt trên thị trường thương mại, với nhu cầu về s
ử dụng nó có tên
gọi chung là “bồ hóng” nguyên liệu đầu để sản xuất là dầu mỡ nhựa tinh chế

[245-2]. Năm 1872 với sự ngiên cứu của các tác giả Haworth và Lamb, hai ông
đã đưa ra loại than hoạt tính sử dụng nguyên liệu đầu là khí tự nhiên được sản
xuất nhiều ở New Cumberlan, West Virginia(Mỹ). Năm 1892 ở Mỹ đã sảnm
xuất ra loại than hoạt tính gọi là than máng. Do sáng chế của tác giả John
MacNatte. Năm 1916 Braun và Ulinger đã
đưa ra phương pháp nhiệt phân để
sản xuất than hoạt tính. Năm 1943 ở bang Texas than hoạt tính được sản xuất
bằng phương pháp lò (lò khí, lò lỏng) với tổ chức quy mô công nghiệp lớn hơn
hiện đại hơn. Cho đế naycác phương pháp sản xuất trên được áp dụng rộng rãi
và sản xuất ra nhiều loại than khác nhau đáp ứng nhu cầu sử dụng cho các
nghành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp cao su nói riêng. Than
hoạt tính được sản xuất vớ
i tổng sản lượng lớn nhất và quy mô công nghiệp lớn
nhất ở nước Mỹ. Sau đó đến các nước phương tây. Các phương pháp sản xuất
chủ yếu ở Mỹ dùng ba phương pháp chính :
1_Phương pháp sản xuất than máng.
2_Phương pháp sản xuất nhiệt phân.
3_Phương pháp sản xuất lò.
Từ những phương pháp trên mà đưa ra rất nhiều loại than khác nhau với
các tính chất khác nhau, ứng dụng vào nhiều lĩnh vự
c khác nhau.
Từ đó rút ra khái niệm chung của than hoạt tính :là sản phẩm cháy không
hoàn toàn của các hợp chất cácbua hydro.



3
Phần II
Tổng quan về tính chất hoá học, vật lý
của than hoạt tính

Than hoạt tính được sản xuất và bán trên thị trường quốc tế rất đa dạng.
Mỗi loại than đều có công dụng riêng biệt đáp ứng nhu cầu của công nghiệp nói
chung, công nghiệp gia công cao su nói riêng. Tuy nhiên xét về mặt hoá học và
đặc trưng kỹ thuật thì chúng có những đặc điểm chung quyết định đến khả năng
tăng cường lự
c cho cao su. Những luận điểm chung đó là [166-1].
*Cấu tạo hoá học.
*Mức độ phân tán.
*Cấu trúc của than.
*Khối lượng riêng của than.
Và các đặc trưng khác.
I-/ Những đặc trưng về tính chất vật lý.
1- Kích thước hạt và bề mặt riêng của than hoạt tính[167-1].
Trong quá trình sản xuất do có sự va chạm, khuấy trộn. Các hạt than sơ
khai thường có cấu trúc khối cầu hoặc gần với khối cầu. Các khối cầu nằm bên
nhau trong hỗn hợp phản ứng lại liên kết với nhau làm tăng kích thước của hạt
để giảm năng lượng tự do bề mặt và tạo thành các chuỗi. Những chuỗi thay đổ
i
này không những trong quá trình sản xuất than mà cả trong quá trình gia công
giữa than hoạt tính và cao su. Có các phương pháp sản xuất than hạot tính khác
nhau nên có các laọi than hoạt tính có tính chất khác nhau, hình dạng kích thước
hạt khác nhau. Nên trước khi đưa vào sử dụng cần xác định được các thông
số(kích thước hạt, diện tích riêng bề mặt hạt than.). Vì những thông số này là
một trong những nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của cao su tăng
cường lực bằng than ho
ạt tính.
Người ta đã dùng hai phương pháp để xác định kích thước hạt than, diện
tích riêng bề mặt, đó là :
*Phương pháp kính hiển vi điện tử.
*Phương pháp hấp phụ lên bề mặt.

4
Vì các kích thước hạt, diện tích bề mặt của than khác nhau nên giá trị tính
toán thường lấy giá trị trunh bình
Phương pháp xác định trực tiếp bằng kính hiển vi điện tử cho ta giá trị
đường kính trung bình hạt than với các phương pháp sản xuất than khác nhau:
Ví dụ than máng đường kính hạt trung bình là 100-300A
0
.
Lò lỏng đường kính hạt trung bình là 180-600A
0
.
Lò khí đường kính hạt trung bình 400-800A
0
.
Phương pháp nhiệt phân đường kính hạt trung bình lớn nhất là 1400-
4000A
0
. Người ta đã đưa ra được công thức tính đường kính trung bình của hạt
than hoạt tính [245-2].
Σn*d
D
n
=
Σn
Trong đó n là số hạt.
d là đường kính hạt.
Kích thước hạt cũng xác định bằng phương pháp gián tiếp nhờ phương
pháp hấp phụ theo BET.

2 - Diện tích bề mặt riêng của hạt than hoạt tính:
*Phương pháp tính toán hình học, phương pháp tính tón theo lượng chất
lỏng phân tử thấp hoàn toàn trơ hoá học với than hoạt tính nhưng được hấp phụ
lên bề mặt của than hoạt tính. Theo phương pháp thứ nhấ
t các kích thước hình
học của than hoạt tính được xác định bằng kính hiển vi điện tử. Nừu chấp nhận
các hạt than hoạt tính có dạng khối cầu về bề mắt các hạt than phẳng nhẵn tuyệt
đối. Diện tích bề mặt hình học riêng S
h
được tính theo công thức S
h
= 6/ρ.D
A
;
[168-1]
Trong đó : ρ là khối lượng riêng của than hoạt tính.
D
A
đường kính bề mặt trung bình hạt than.

Σn.d
3
D
A
=
Σn.d
2

5
Trong đó n là số hạt, d là đường kính hạt.
Diện tích bề mặt riêng được xác định theo phương pháp này gọi là diện
tích bề mặt hình học riêng (S
h
).
Theo phương pháp thứ hai diện tích bề mặt riêng được xác định theo
lượng chất lỏng phân tử thấp hoàn toàn trơ hoá học với than hoạt tính, nhưng
hấp phụ lên bề mặt than hoạt tính. Trong số chất lỏng phân tử thấp thường dùng
là Nitơ ở nhiệt độ sôi của nó, các dung dịch Iốt và Phênol. Diện tích riêng bề
mặt được tính toán bằng phương pháp này được gọi là diện tích hấp phụ riêng
S
p
.
Giá. trị S
p
cho mỗi chất lỏng hấp phụ khác nhau thì khác nhau, vì chất
lỏng có phân tử lượng lớn hơn càng kém hấp phụ bao phủ lên vết xước xủa hạt
than. Để đánh giá mức độ phẳng nhẵn bề mặt các cấu trúc than có thể sử dụng tỷ
số giưa diện tích hấp phụ riêng và diện tích bề mặt hình học riêng. Tỷ số này
càng lớn bề mặt tiếp xúc giữa hai pha Polyme - chất
độn càng nhiều và mức độ
tăng cường lực càng cao. Ngược lại ở những vết xước khi các mạch đại phân tử
quá lớn không che phủ được toàn bộ bề mặt than các chất trong hệ thống lưu
hoá, phòng lão. Sẽ bị hấp phụ vào đó làm động học cũng như mức độ lưu hoá
cao su bị thay đổi nhiều. Tính chất cơ lý và tính năng sử dụng của vật liệ
u ít
được tăng cường.
3 - Cấu trúc vật lý của than hoạt tính [169-1].
Cấu trúc của than hoạt tính được đánh giá bằng mức độ phát triển cấu trúc

bậc nhất của nó. Mức độ phát triển cấu trúc chuối phụ thuộc vào phương pháp
sản xuất phụ thuộc vào nguyên liệu đầu đưa vào sản xuất than. Cấu trúc bậc nhất
phất triển mạnh nhất trong than sản xuất bằng phươ
ng pháp lò. Liên kết hoá học
C - C đảm bảo cho cấu trúc có độ bền cao. Số lượng các hạt than sơ khai có cấu
trúc dao động từ vài hạt đỗi với than có cấu trúc thấp đến 600 hạt đối với than có
cấu trúc cao. Trong thời gian bảo quản than hoạt tính các cấu trúc bậc nhất của
than tiếp xúc với nhau, liên kết lại với nhau tạo thành liên kết bậc hai của than
hoạt tính. Mức độ bền vững của cấ
u trúc bậc hai phụ thuộc vào độ bền liên kết
giữa các cấu trúc bậc nhất và dao động trong khoảng độ bền của liên kết
Vandecvan đến độ bền liên kết hydro có trong than. Cấu trúc bậc hai càng bền
vững khi các hạt than có kích thước càng nhỏ, mức độ nhám của bề mặt càng
lớn và hàm lượng các nhóm chứa oxy trên bề mặt than càng cao. Cấu trúc bậc
hai của than hạot tính bị phá huỷ hết khi hỗn luyện với cao su các cấ
u trúc này


6
tuy nhiên có thể tái hình thành khi bảo quản thành phẩm, lưu hoá và ngay cả khi
sản phẩm đã lưu hoá. Cấu trúc của than hoạt tính có thể xác định trực tiếp bằng
kính hiển vi điện tử và cố thể đánh giá gián tiếp qua lượng dầu được than hoạt
tính hấp phụ (trị số dầu của than). Trị số dầu của than hoạt tính là lượng dầu hay
lượng chất lỏng không bốc hơi ml, tr
ơ hoá học với than hoạt tính nhưng được
hấp phụ lên bề mặt của than bịn ướt tạo tthành bột nhão. Theo lý thuyết lượng
dầu hấp phụ này chính là khoảng không gian giữa các hạt than khi hạt than này
nằm sát với hạt kia. Nếu cấu trúc của than càng lớn mức độ kết bó chặt chẽ của
than giảm lượng dầu cần thiết để trộn miết với than càng nhiều hơn. Như
vậy trị

số dầu là đại lượng tổng hợp để đánh giá giá trị diện tích bề mặt riêng và mức độ
cấu trúc của than hoạt tính.
4 - Khối lượng riêng của than hoạt tính. [170-1].
Khối lượng riêng than hoạt tính là đại lượng phụ thuộc vào phương pháp
xác định nó. Chẳng hạn nếu dùng như rượu, axêtôn để xác định khối lượng riêng
cho than hoạt tính thì rượu và axêtôn lại là các phân tử quá lớn không luồn l
ỏi
vào các khe, kẽ giữa của các hạt than, trên bề mặt của hạt than. Như vậy thể tích
do các hạt than chiếm sẽ lớn và khối lượng riêng sẽ nhỏ hơn khối lượng riêng
thực của than. Khối lượng riêng của than hoạt tính xác định bằng phương pháp
này dao động trong khoảng từ 1800-1900 kg/m
3
. Khi xác định khối lượng riêng
của than hoạt tính trong Heli lỏng nhận được giá trị từ 1900-2000kkg/m
3
. Khối
lượng riêng của than hoạt tính được tính toán theo hằng số mạng tinh thể nhận
giá trị từ 2180-2160kg/m
3
.
Than hoạt tính dạng bột là các hạt nằm ở sát bên nhau và ở các góc cạnh,
các cung là không khí vì thế khối lượng riêng của nó nhỏ hơn nhiêù và dao động
từ 80-300kg/m
3
phụ thuộc vào mức độ phát triển cấu trúc của than. Than có cấu
trúc càng lớn khoảng trống giữa các cấu trúc càng nhiều và giá trị khối lượng
riêng càng nhỏ.
Qua ứng dụng của than hoạt tính người ta thấy rằng giá trị khối lượng
riêng 1860kg/m
3

thường được sử dụng khá phổ biến. Trong công nghệ gia công
cao su người ta thường sử dụng loại than hoạt tính có khối lượng riêng là
1800kg/m
3
[252-2].
II-/ Đặc trưng về mặt hoá học của than hoạt tính [161-1].
Phân tích cấu tạo và cấu trúc của than hoạt tính bằng tia Rơnghen cho
thấy các hạt than hoạt tính có cấu trúc mạng phẳng cóa cấu tạo từ các vòng


7
Cacbon(vị trí sắp xếp các nguyên tử cácbon trong vòng giống vị trí sắp xếp các
nguyên tử cácbon trong Benzen). Các nguyên tử Cácbon liên kết với nhau bằng
liên kết hoá học được biểu diễn hình dưới đây.






Khoảng 3-7 mạng các bon phẳng như vậy sắp xếp thành từng lớp mạng
này lên mạng khác nhưng không trồng khít và chính xác như nhau mà các
nguyên tử cácbon ở các mạng khác nhau nằm lệch nhau tạo thành các tinh thể sơ
khai của than hoạt tính, lực liên kết giữa các nguyên t
ử cácbon trong một mạng.
Khoảng cách giữa các nguyên tử cácbon trong cùng một mạng là 1,42 A
0

khoảng cách giữa các nguyên tử cácbon tương ứng ở hai mạng kề nhau là 3,6-
3,7A

0









Trong mỗi tinh thể sơ khai của than hoạt tính chứa khoảng 100-200
nguyên tử cacbon. Các tinh thể sơ khai sắp xếp tự do và liên kết với nhau để tạo
thành các hạt than đầu tiên. Số lượng các tinh thể sơ khai trong hạt than quyết
định kích thước của hạt than, chằng hạn than hoạt tính được sản xuất bằng
phương pháp khuyếch tán MacDG-100 chứa từ 5000-10000 tinh thể.



8






Trong quá trình sản xuất do có sự va chạm, khuấy trộn các hạt than sơ
khai thường có khối cầu hoặc gần khối cầu. Các khối cầu nằm bên trong hỗn
hợp phản ứng lại liên kết với nhau nhằm tăng kích thước của hạt để giảm năng
lượng tự do bề mặt và tạo thành các chuỗi. Hình dạng và kích thước của chuối
phụ thuộc vào tính chất củ

a từng loại than. Các chuỗi hạt như vậy được gọi là
cấu trúc hạt bậc nhất của than hoạt tính. Trong tinh thể khối của hạt than hoạt
tính các nguyên tử cácbon nằm ở mặt ngoài (nguyên tử cácbon cạnh hoặc mép)
có mức độ hoạt động hoá học lớn và vì, vậy nó là trung tâm của các quá trình
ôxy hoá tạo cho bề mặt thn hàng loạt các nhóm hoạt đọng hoá học khác như
nhóm hydroxyl, cácbôxyl, cácbônyl, xêtôn được biểu diễn như sau.








Ngoài Cácbon trong thành phần hoá học của than hoạt tính còn có hydro,
lưu huỳnh, ôxy và các khoáng chất khác. Các nguyên tử này được đưa vào than
hoạt tính cùng với nguyên liệu đầu và trong quá trình ôxy hoá. Sự có mặt của
các hợp chất chứa ôxy trên bề mặt than hoạt tính được chính minh bằng phản
ứng axít huyền phù trong nước của than hoạt tính. Sự có mặt của các khoáng
chất trong than hoạt tính cho phản ứng kiềm yếu.
Bảng 1 thành phần nguyên tố một số loại than hoạt tính [252-2].


9
Loại
Hàm lượng %
Cacbon Oxy Hyđro Chất dễ bay hơi
Tăng cường máng 95,2 3,6 0,6 5
Bán tăng cường lò 99,2 0,4 0,3 1,2
Tăng cường lò lỏng 98,2 0,8 0,3 1,4

Nhìn chung tuỳ vào từng loại than với các phương pháp sản xuất khác
nhau nên thành phần của chúng cũng khác nhau nhưng nó than hoạt tính nằm
trong giới hạn cho phép :
Cácbon 80-99,5%
Hydro 0,3-1,3%
Oxy 0,5-15%
Nitơ 0,1-0,7%
Lưuhuỳnh 0,1-0,7%[142-4].
Sự có mặt các nhóm phân cực trên bề mặt than hoạt tính là yếu tố quan
trọng quyết định khả năng tác dụng hóa học, lý học của than hoạt tính với các
nhóm phân cực, liên kết đôi có trong mạch đại pjhân tử. Dựa vào thành phần các
nguyên tố hoá h
ọc của than hoạt tính có thể chọn loại than thích hợp cho từng
loại cao su để đạt được lực tác dụng giữa than và mạch cao su lớn nhất
Bảng 2 - tóm tắt tính chất của một số loại than
Loại than và công dụng Ký hiệu
Nguyên liệu
đầu
Đường
kính TB
hạt A
0

Diện tích bề mặt
hấp phụ N
2
m
2
/g
Hàm lượng chất

dễ bay hơi%
pH
Than máng
+Tăng tính công nghệ EPC
Khí thiên
nhiên
300-290 100 5 5
+Cán tráng khá tốt MPC
Khí thiên
nhiên
250-280 110-120 5 5
Than lò khí
+Phân tán nhỏ FF
Dầu hoặc khí
thiên nhiên
400-500 40-50 1,0 8-9
+Môđun cao HMF
Dầu hoặc khí
thiên nhiên
600 30-10 1,0 8-9
+Bán tăng cường SRF
Dầu hoặc khí
thiên nhiên
600-800 25-30 1,0 8-9
Than lò lỏng
+Chống mài mòn siêu cao SAF Dầu 180-220 90-125 1,0 8-9
+Tăng khả năng chống mài
ISAF Dầu 230-250 115 1,0 8-9

10
mòn rất tốt
+Độ bến kết cấu thấp ISAF-LS Dầu 200-230 110-130 1,5 8-9
+Độ bến kết cấu cao ISAF-HS Dầu 225 110-120 1,5 8-9
+Tăng khả năng chống mài
mòn cho cao su lưu hoá
HAF Dầu 260-280 74-100 1,5 8-9
+Thông dụng GPF Dầu 500-550 15-30 1,0 9
+Tăng khả năng dẫn điẹn CF Dầu 210-290 125-200 1,5-2 8-9
Nhiệt phân
+Cực mịn FT
Khí thiên
nhiên
1800 13 0,5 9
Mức độ phân tán trung bình MT
Khí thiên
nhiên
4700 7 0,5 8



11
Phần 3
Công nghệ sản xuất than hoạt tính ở Mỹ.
I-/ Giới thiệu:
Từ thời xa xưa loài người đã dùng công cụ thô sơ đẻ tạo ra một lượng
“muội”, để sử dụng vào mục đích riêng của mình, thời đó chỉ sử dụng theo cảm
giác. Trải qua nhiều thế kỷ người ta đã nghiên cưu thấy tác dụng đích thực của
than hoạt tính không những về đặc trưng kỹ thuật, mà còn cả về mặt kinh tế. Vì
vậy, v

ới sự nghiên cứu và tìm tòi để dưa vào sử dụng sản xuất mang tính chất
công nghiệp hơn nó được xuất hiện đầu tiên ở Mỹ. Nước Mỹ cũng là nước phát
triển sản xuất than hoạt tính hàng đầu thế giới chiếm hơn 1/2tổng sản lượng than
hoạt tính của thê sgiới. Công nghệ nghhiên cứu và đi vào sản xuất ở Mỹ, sử
dụng 3 phương pháp chính đó là :
1- Ph
ương pháp sản xuất than máng.
2- Phương pháp sản xuất than lò :
+ Lò khí.
+Lò lỏng.
3- Phương pháp sản xuất nhiệt phân.
Nguyên liệu đầu để đưa vào sản xuất có hai loại chính đó là : khí thiên
nhiên và dầu mỏ. Để thấy được các phương pháp sản xuất than hoạt tính ta đi
sâu vào nghiên cứu từng phương pháp một.
1- Phương pháp sản xuất than máng [256-2].
Phương pháp sản xuất than máng sử dụng nguyên liệu đầu là khí thiên
nhiên, hay khí thiên nhiên được làm giầu thêm dầu, nhi
ệt độ là 1100
0
C.
Cấu tạo nhà kính : được cấu tạo bởi các vật liệu hợp kim có kích thước :
Chiều dài 30-38 m
Chều rộng 2,5-3,6 m
Chiều cao là 2,5 m
Trong mỗi nhà kính có khoảng 2000 - 4000 ngọn lửa thoát ra từ những
máng dược chuyển động qua lại chậm chạp, hay những trục quay. Đầu phun có
thể cung cấp tới 0,5 - 0,8 m
3
/h, được cung cấp bởi 3-5 ống dẫn (Burner pipe).
Than lắng được tách ra bằng những cái nạo và dược thu lại, vận chuyển bằng

12
những trục vít mang đi sử lý ttiếp theo như (làm sạch, nghiền ) để đạt được
kích thước hạt yêu cầu. Hiệu suất đối với phương pháp sản xuất này đạt rất thấp
chỉ 5% hay nhỏ hơn, đường kính trung bình hạt trong khoảng 9 nm -30nm
phương pháp sản xuất này ngày nay hầu như không sử dụng để sản xuất than
hoạt tính vì nhiều lý do liên qua đến chất lượng, hiệu suất, môi trường
Dây chuyền sản xuất được biểu diển ở hình 1.
2- Phương pháp nhiệt phân [204-3].
Phương pháp nhiệt phân là quá trình phân ly khí thiên nhiên ở nhiệt độ
1300
0
C.
Nguyên liệu đầu để sản xuất là khí thiên nhiên, nhiệt độ 1300
0
C, dùng hai
lò hình trụ đường kính là 4m chiều cao là 10m. Được kết cấu bằng gạch chịu
lửa, quá trình hoạt động tuần hoàn (khí thiên nhiên được dưa vào lò 1 được ra
nhiệt tạo thànhCácbon và Hydro, Cácbon được tách riêng và được thu lại Hydro
được dùng làm nhiên liệu đốt cháy lò 2). Hiệu suất đối phương pháp sản xuất
này đạt 40-50%, đường kính trung bình hạt là 120-500nm. Phương pháp sản
xuất này đang được sử dụng để sản xuất than hoạt tính với sản lượng đư
a ra thị
trường không nhiều, nó, thường đưa ra hai loại than chính đó là MT và FT.
Dây chuyền sản xuất than hoạt tính bằng phương pháp nhiệt phân
được biểu diễn bằng hình 2.
3- Phương pháp sản xuất than lò.
Hầu hết than hoạt tính được sử dụng ngày nay đều được sản xuất bằng
phương pháp lò. Phương pháp sản xuất lò có tổng sản lượng cung cấp ra thị

trường đạtkhoảng 85-95% so với tổng sản l
ương than hoạt tính mà Mỹ cung cấp
ra thị trường thế giới. Phương pháp lò người ta phân ra làm hai phương pháp sản
xuất đó là :
a-Phương pháp sản xuất lò khí.
b-Phương pháp sản xuất lò lỏng.
Phương pháp sản xuất lò nói chung là sự đốt cháy không hoàn toàn khí
thiên nhiên hay dầu nặng trong lò chịu nhiệt
a -Phương pháp sản xuất lò khí [258-2].


13
Nguyên liệu đầu là khí thiên nhiên nhiệt độ là 1200
0
C thiết bị gồm : đầu
đốt, lò, thiết bị làm lạnh, hệ thống thu hồi than. Cấu tạo lò có thể là hình chữ
nhật hay hình trụ được đặt nằm ngang.
- Nếu là hình chữ nhật có kích thước là 1m x 2,5m x 3,6m.
- Nếu là hình trụ có đường kính là 1,4m, chiều dài là 8m dùng 6 đầu đốt
(Burner) trong một lò. Trong một dây chuyền sản xuất thường có 3-5 lò. Phương
pháp sản xuất phụ thuộc vào tỷ lệ giữa không khí và khí thiên nhiên được đốt
cháy phạm vi là 4-6, ph
ụ thuộc vào yêu cầu của từng loại than, tăng lượng
không khí thì tăng nhiệt độ lò, giảm hiệu suất và kích thước hạt hay ngược lại.
Hiệu suất đối với phương pháp sản xuất này đạt 30-40% đường kính trung bình
của hạt là 50-87nm, có ba loại than được sản xuất bằng phương pháp đó là loại
SRF, HMF, FF ba loại này có tính chất khác nhau và công dụng khác nhau. Dây
chuyền sản xuất lò khí được biểu diễn ở hình 3.
b-Phương pháp sản xuất lò lỏng.
Nguyên liệu đầu là những Hydro Cácbon lỏng (dầu nặng, nhựa than đá ).

Nhiệt độ là 1200-1600
0.
C. Cấu tạo gồm: đầu đốt, lò, thiết bị làm lạnh, hệ thống
thu hồi than. Lò được kết cấu bằng những kim loại chịu nhiệt chịu va đập đối
với loại lò này có rất nhiều kiểu chiều dài trong khoảng 1,4-4 m, đường kính
1,5-8m. Hiệu suất đạt được với phương pháp sản xuất lò lỏng 45-80%, đường
kính hạt 14-90nm. Phương pháp sản xuất này sản xuất ra rất nhiều lo
ại than khác
nhau cả về tính chất và công dụng bao gồm các loại than : GPF, FEF, HAF,
HAF –HS, HAF-LS, ISAF, SAF, CF
Tổng sản lượng than hoạt tính được sản xuất ra từ phương pháp lò lỏng có
thể chiếm tới 70% tổng sản lượng than hoạt tính của Mỹ sản xuất ra thị trường
thế giới. Phương pháp này rất thông dụng cả về nguyên liệu đầu lẫn vận hành
sản xuất nên không những ở Mỹ áp dụng phươ
ng pháp sản xuất này mà còn ở
các nước phương tây, các nước Châu
á (Nhật bản).
Bảng 3 - tóm tắt của ba phương pháp sản xuất than hoạt tính.
Quy trình
Năm
hoạt
động
Nguyên
liệu đầu
Phương pháp
Nhiệt
độ
0
C
Hsuất

%
Sản phẩm
Than máng 1915
Khí thiên
nhiên
Nhiều ngọn lửa va chạm
đến bế mặt làm lạnh
1100 0,5-5%
Kích thước hạt nhỏ 9-
30nm,cấu trúc nhỏ, ôxy hoá
cao, sử lý chậm trong gia công
cao su.
Nhiệt phân 1922
Khí thiên Nhiệt phân ly, đươc cấp
1300 40-50%
Kích thườc hạt lớn 120-500nm


14
nhiên nhiệt cấu trúc nhỏ.

Khí lò 1922
Khí thiên
nhiên
Cháy một phân trong lò
chịu nhiệt
1200 30-40%
Kích thước hạt trung bình 50-
87nm, cấu trúc nhỏ.
Lò lỏng 1943

Dầu mỏ,
nhựa than
đá
Cháy một phần trong lò
chịu nhiệt

1200-
1600
45-80%
Cấu trúc hạt lớn, kích thước
hạt 14-90nm

II-/ Sản lượng [162-1].
Năm 1900 tổng sản lượng than hoạt tính ở Mỹ là 2700 tấn. Năm 1962
tổng sản lượng than hoạt tính ở Mỹ là 900.000 tấn năm 1982 tổng sản lượng
than hoạt tính ở Mỹ là hơn 2.000.000 tấn. Ngày nay ở Mỹ sản xuất chủ yếu ba
phương pháp chính đẫ nói ở trên. Tính đến ngày 01-01-1965 sản lượng các loại
than sản xuất ở Mỹ và một số nước phương tây khác có số liệu sau :
Bảng 4 - Sản lượng các loại than được sản xuất ở Mỹ (tấn).
Hãng sản xuất
Than
Lò lỏng Lò khí Máng Nhiệt phân
Σ
HuberCopporation 8800 19000 4000 111000
Columbian Carbon Co 202000 34000 11000 247000
Cabot Corporation 109000 20000 129000
Richardson Carbon Co 181000 50000 16000 57000 304000
Thermatomic Carbon Co 23000 27000 50000
Phillips petroleum Co 159000 159000
United Carbon Co 184000 36000 14000 234000

Σ
946000 159000 72000 112000 1289000
Bảng 5 - Than hoạt tính sản xuất ở Mỹ.
Năm
Than
Lò Máng Nhiệt phân
Tổng
Sản lượng
%Σ
Sản lượng
%Σ
Sản lượng
%Σ
1952 955905 60 56359 35 84600 5 1604102
1954 927811 66 378741 27 102995 7 1409547
1956 1331045 72 363672 20 145251 8 1839968
1958 1192165 73 324743 20 127697 7 1644605


15
1960 1610459 79 292355 14 149433 7 2052247
1961 1567378 80 251762 13 145495 7 1964635
1962 1677088 81 207438 11 171938 8 2056464


16
Bảng 6 - Sản lượng than hoạt tính được sản xuất ở một só nước tư bản phát triển.

Nước sản xuất
Than hoạt tính

Lò lỏng Lò khí Máng Nhiệt phân
Σ
Liên hiệp Anh 156000 2000 158000
Hà Lan 55000 55000
ý 82000 1000 83000
Canada 68000 68000
Pháp 122000 122000
Cộng hoà liên bang Đức 45000 7000 14000 66000
Nhật bản 105000 13000 2000 13000 133000
Σ
633000 21000 16000 15000 685000



17
Phần 4
Phân loại và ứng dụng than hoạt tính.
I-/ Phân loại :
Tên của các loại than khác nhau đã phát triển nhiều năm cùng với nó
không dựa theo một lô gíc nào các nhà sản xuất đã tuỳ ý đưa ra những sản phẩm
mới và tên mới, cũng như tên thương mại. Hệ thống của các loại tên đưa ra ở cột
thứ 2 ở bảng dưới luôn dài dòng cùng với nó liên tục phất triển ra các loại than
mới, đến bây giờ không thể đưa ra các loại tên tuỳ ý được. Vì thế, vào n
ăm 1967
một hệ thống tên đã được ra đời ở Mỹ (tiêu chuẩn của Mỹ là ASTMD1765) đã
được phổ biển rộng rãi trên thế giới. Vào năm 1980 tổ chức tiêu chuẩn quốc tế
ISO cũng đã công nhận tiêu chuẩn của Mý. Hệ thống ASTM bao gồm một chữ
cái theo sau nó là ba chữ số.
Chữ cái cho biết tốc độ xử lý theo thứ tự :
N tốc độ sử lý trung bình.

S là tố
c độ sử lý chậm.
Đối với chữ số thì số đầu tiên đặc trưng cho diện tích bề mặt của than hoạt
tính được đo bằng quá trình hấp phụ I
2
. Ví dụ 1=SAF, 2 = ISAF, 3 = HAF. Hai
chữ số còn lại lựa chọn tuỳ tiện nhưng áp dụng theo một quy tắc. Trong trường
hợp đối với than hoạt tính cùng với một mức độ tiêu chuẩn vầ cấu trúc chữ số
thứ hai luôn lặp lại chữ số thứ nhất và chữ số cuối cùng là số 0. Ví dụ SAF =
N110 và ISAF = N220.
II-/ ứng dụng
Trong khoảng 90-95 % tổng sản lượng than hoạt tính được sản xuất ra để
dùng làm chất độn cho công nghiệp sản xuất cao su, gần 80% than hoạt tính
được dùng cho sản xuất săm lốp xe, và 10-15% dùng để sản xuất các loại vật
liệu cao su cơ học còn lại 5% dùng làm chất độn cho các ngành công nghiệp
khác, ví dụ: ngành công nghiệp giấy, ngành sản xuất chất dẻo. v.v


18
kết luận
Qua quá trình nghiên cứu về than hoạt tính thấy được than hoạt tính kỹ
thuậtlà một loại chất độn vô cùng quan trọng trong công nghiệp sản xuất cao su
(săm lốp, đế giấy ) sự có mặt của than hoạt tính trong hợp phần cao su với hàm
lượng cần thiết làm tăng các tính chất cơ lý:giới hạn bền kéo đứt, xé rách, khả
năng chống mài mòn nói chung các tính năng kỹ thuật của vật liệ
u cao su đều
tăng, nhưng điều đó nói lên ta phải lựa chọn loại than thích hợp, ngược lại không
những tăng mà còn bị giảm tính chất cơ lý gây ảnh hưởng xấu hơn khi sử dụng
vật liệu cao su. Mà trên thị trường thì có rất nhiều loại than hoạt tính khi áp dụng
làm chất độn để sản xuất săm lốp xe máy, xe đạp thì cần phải nghiên cứu và

lựa chọn loạ
i than thích hợp nhất để có được tính chất cơ lý tối ưu nhất và giá
thành phù hợp nhất với thị trường Việt nam.


19
tài liệu tham khảo
1. pts Ngô Phú Trù
kỹ thuật chế biến và gia công cao su
trường ĐHBK HN 95
2. Kirk-Othmer
Encyclopedia of chemical Technology
Second edition – vol4
Copyright 1964 by John Wily
Printed in the USA
3. Rubbet technology and manufacture
second edited
edited by CM blow. (1982)
4. Ull mann’s encyclopedia of industrial Chemistry - vol A5
excutive Editor:Wolfgang Gerhartz
D 6940 –Weiheim Federal Rupblic of Germany 1986


20
mụC LụC


Phần I - Giới thiệu lịch sử phát triển của than hoạt tính 2
I-/ Giới thiệu chung. 2
Phần II - Tổng quan về tính chất hoá học, vật lý của than hoạt tính

3
I-/ Những đặc trưng về tính chất vật lý. 3
1- Kích thước hạt và bề mặt riêng của than hoạt tính[167-1]. 3
2 - Diện tích bề mặt riêng của hạt than hoạt tính 4
3 - Cấu trúc vật lý của than hoạt tính [169-1]. 5
4 - Khối lượng riêng của than hoạt tính. [170-1]. 6
II-/ Đặc trưng về mặt hoá học của than hoạt tính [161-1]. 6
Phần 3 - Công nghệ sản xuất than hoạt tính ở Mỹ. 11
I-/ Giới thiệu: 11
1- Phương pháp sản xuất than máng [256-2] 11
2- Phương pháp nhiệt phân [204-3]. 12
3- Phương pháp sản xuất than lò. 12
II-/ Sản lượng [162-1]. 14
Phần 4 - Phân loại và ứng dụng than hoạt tính
. 17
I-/ Phân loại : 17
II-/ ứng dụng 17
kết luận
18
tài liệu tham khảo 19


21
Loại than và công dụng
Tên thương mại các loại than hoạt tính được sản xuất ở các hãng ở Mỹ
Huber Columbian Contenital Carbot Richardson Thermatomic Philips United
Than lò cho mọi công
dụng
APF Velvetecs Sterling 105
Than lò từ nguyên liệu

lỏng

-Tăng khả năng dẫn
điện
CF AromecsCF Statec125H Continec CF Vulcan C United CF
-Tăng tính công nghệ EPF StatecM Fiblec 55
-Thông dụng GPF ArovelPEF StatecM ContinecPEF SterlingV Fiblec A United 50PEF
-Tăng khả năng chống
mài mòn cho cao su lưu
hoá
HAF AsomecHAF StatecR Continec
HAF
Vucan 6 Texas HAF Fiblec 1 United 60HAF
Tăng khả năng chống
mài món rất tốt
ISAF AsomecISAF Statec125 ContinecISAF Vulcan3 Texas ISAF Fiblec 0 United 70ISAF
-Độ bền kết cấu cao H-ISAF Statec125H Rig 600
Độ bến kết cấu thấp LS-ISAF Neotec130
-Chống mài mòn siêu
cao
SAF AsomecSAF Statec160 Vunlean9
-Dẫn điện cực tốt SCF CondactexSC Vulcan SCo
Than được sản xuất
bằng phương pháp
máng
Micronexw6
-Tăng tính công nghệ EPC Uax EPC Micronex Sferon 6
-Cán tráng khá tốt MPC Errow MPC Sferon CN
-Dẫn điện tốt StatecB Sferon 1
Than lò từ khí Statec93 Rig 99

-Phân tàn nhỏ FF FurnexH
-Modun cao HMF Surper HMF ContinecHMF
-Bán tăng cường SRF Esex SRF Continec
SRF-SRF-
LM;NM

Than nhiệt phân
-Cực min FT R-33
-Mức độ phân tán trung
bình
MT TerMAX-S



22