活性炭自20世紀(jì)初投入工業(yè)生產(chǎn)以來，作為吸附材料，在環(huán)保、食品、輕工、醫(yī)藥等行業(yè)的用量越來越大，在催化劑及其載體方面也有廣泛應(yīng)用。我國(guó)活性炭產(chǎn)量近年增長(zhǎng)很快，但絕大部分為低檔次品種，上檔次品種尤其是一些新類型品種的生產(chǎn)能力嚴(yán)重不足，甚至是空白。活性炭行業(yè)沒有一個(gè)統(tǒng)一的業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)去指導(dǎo)市場(chǎng)，活性炭廠家各自為戰(zhàn)，大多實(shí)行低檔次路線，通過龐大的產(chǎn)量來占領(lǐng)市場(chǎng)。新產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)和管理水平嚴(yán)重滯后。一方面我國(guó)低檔次活性炭產(chǎn)品出口量大增，其中有些成了國(guó)外高技術(shù)公司的廉價(jià)“原料”；另一方面上檔次活性炭進(jìn)口量卻大幅飆升，近年來，國(guó)內(nèi)廠家逐漸認(rèn)識(shí)到只有走上檔次產(chǎn)品路線，增加品種，不斷滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的新需求，才能進(jìn)一步增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
活性炭根據(jù)生產(chǎn)原料不同可分為木質(zhì)炭和煤質(zhì)炭，根據(jù)活化劑的不同可分為物理法活性炭和化學(xué)法活性炭，根據(jù)形狀的不同可分為粉狀活性炭和粒狀活性炭。我國(guó)木質(zhì)活性炭由于原料缺乏，生產(chǎn)受到限制；煤質(zhì)活性炭由于資源豐富而穩(wěn)定，價(jià)格也較便宜，受到生產(chǎn)商高度重視。
一、原料煤的選擇
在活性炭的生產(chǎn)中，原料煤的選擇十分重要。煤的品種和性質(zhì)不同，工藝條件和產(chǎn)品質(zhì)量就不一樣。根據(jù)原生植物的生成年代和成煤過程、煤的灰分含量、碳含量和粘結(jié)性的不同，煤可分為：泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤。
選擇生產(chǎn)活性炭的原料時(shí)，需要考慮煤的灰分、揮發(fā)分、固定碳含量和粘結(jié)性等因素。其中主要是灰分，生產(chǎn)高質(zhì)量活性炭，煤的灰分應(yīng)在3%-5%的范圍內(nèi)，生產(chǎn)一般活性炭煤的灰分應(yīng)在4%-10%的范圍內(nèi)。如果煤的灰分較大，制成炭化料后，需在90q2的鹽酸水溶液中浸漬幾小時(shí)后再進(jìn)行水洗干燥，才能降低灰分。
制造粒狀活性炭，特別是球形活性炭時(shí)，采用的煤需要具有一定的粘結(jié)性，一般煤的焦塊指數(shù)在4左右或塑性指數(shù)在16mm左右為宜。另外煤的揮發(fā)分對(duì)成品炭的活性影響很大。揮發(fā)分太大，加熱時(shí)揮發(fā)物將引起煤膨脹，使炭化料不適于活化；揮發(fā)分太低，不足以通過活化進(jìn)一步發(fā)展原始孔隙結(jié)構(gòu)，不能制成具有高活性的炭。生產(chǎn)中一般采用揮發(fā)分在25%-40%的煤為宜。
制造粒狀活性炭還要使用粘合劑，粘合劑的加入使煤易于成形，有利于提高造塊速度，有助于提高炭的強(qiáng)度。常用的粘合劑有糖蜜、淀粉、羧甲基纖維素和亞硫酸紙漿廢液等親水性粘合劑。
二、工藝流程
根據(jù)原料煤的性質(zhì)和產(chǎn)品活性炭的質(zhì)量及類型要求，加工工藝可采用不同的路線。
1、破碎炭塊活性炭生產(chǎn)工藝流程。原料煤按生產(chǎn)要求破碎，篩分后進(jìn)行炭化，炭化料送去活化。將活性炭篩分至合格粒度即成為成品粒狀活性炭。篩下物經(jīng)磨粉后制成粉狀活性炭。
2、人造塊狀活性炭生產(chǎn)工藝流程。為了滿足市場(chǎng)對(duì)活性炭制品的不同需要，拓寬制造活性炭原料煤的品種，生產(chǎn)商大力發(fā)展人造塊狀活性炭生產(chǎn)技術(shù)，對(duì)煤進(jìn)行變性處理。市售的塊狀活性炭常見形狀有片狀、柱狀和球狀，形狀是由成型工序的設(shè)備和模具決定的，其余工序基本相同。
各種原料煤按工藝要求先進(jìn)行混合，然后粉碎到一定細(xì)度，添加適量粘結(jié)劑和水捏合后成型，再經(jīng)干燥、篩分、炭化和活化后即為成品塊狀活性炭。
三、工藝條件的選擇
1、原料煤的粉碎。粉碎的目的是將大塊原料煤破碎成工藝要求的小塊，通常用破碎機(jī)將煤塊破碎成直徑約10mm的小塊。
2、煤塊的磨粉。磨粉的目的是使原料均勻化，增加外表面積，在水和粘合劑的存在下捏合時(shí)產(chǎn)生界面化學(xué)凝聚，易于成型。可用于制粉的設(shè)備有球磨機(jī)、振動(dòng)磨、雷蒙磨及氣流粉碎機(jī)等。在工業(yè)條件允許的情況下，盡可能把煤磨得細(xì)些，一般要求粒度在200目以下。
3、捏合和解碎。捏合工序使煤粉、粘合劑和水按比例混合壓延，以獲得密實(shí)均勻的混合料。常采用兩段捏合，一段用螺旋葉片式捏合機(jī)，二段用螺桿擠壓機(jī)，每段捏合時(shí)間約40min。目前國(guó)內(nèi)不斷有新型捏合機(jī)研制成功，也可使用。
捏合料需要經(jīng)過解碎處理，才能清除捏合時(shí)產(chǎn)生的片狀物，否則會(huì)影響成型(壓片、壓柱或造球)的質(zhì)量。捏合時(shí)加水的量對(duì)造球效果有直接的影響，煤粉磨得越細(xì)，要求的水分值越高，允許的范圍也越窄。捏合料的水分需要嚴(yán)格控制，一般為12%-15%。
4、成型。成型的目的是將粉狀煤制成工藝所要求的形狀。壓片或壓柱。煤粉達(dá)到要求的顆粒后，在一定的壓力下，通過液壓機(jī)或輥式壓片機(jī)，采用一定形狀模具擠壓成形，然后在鋸齒破碎機(jī)中破碎，并在輥式磨碎機(jī)中進(jìn)一步磨細(xì)到準(zhǔn)確尺寸。通過篩選，過大顆粒再循環(huán)于磨碎機(jī)中，過小顆粒經(jīng)再粉碎，循環(huán)于生產(chǎn)過程中。
5、造球。一般采用圓盤造球機(jī)在常溫常壓下進(jìn)行造球，因?yàn)橛脠A盤造球機(jī)可造出球徑均勻、真圓度高的煤球。調(diào)整圓盤的轉(zhuǎn)速和傾斜度以及原料的配制情況，可以任意調(diào)整球徑的大小，滾出滿足要求直徑的球形料，造球時(shí)要加入一些弱粘結(jié)性或不粘結(jié)的干炭粉，避免產(chǎn)生球粘結(jié)現(xiàn)象，并作為造球的核心，便于滾球。
炭化和活化過程中顆粒的尺寸會(huì)減小，因此成型階段，顆粒需要超過工藝要求的產(chǎn)品大小。
6、炭化。炭化是在一定條件下的熱處理，以便除去氣體、焦油、使其形成二次孔隙結(jié)構(gòu)，炭化是活性炭生產(chǎn)工藝中一個(gè)十分重要的工序，炭化結(jié)果的好壞直接影響到活性炭的質(zhì)量。
炭化的升溫速度影響炭的機(jī)械強(qiáng)度。升溫速度太快，揮發(fā)分在短時(shí)間內(nèi)大量逸出，會(huì)造成炭的充填密度減小和強(qiáng)度下降，引起熱熔結(jié)、膨脹和裂縫，所以炭化時(shí)要避免急速升溫。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，流動(dòng)度較大的原煤宜用較慢的升溫速度，流動(dòng)度較小的原煤宜采用較快的升溫速度。
7、活化。活化是利用氣體進(jìn)行炭的氧化反應(yīng)，使炭化物的表面受到侵蝕，用于活化的氣體有水蒸氣、二氧化碳和氧氣等。一般采用水蒸氣活化法。活化工藝要保證不發(fā)生顆粒的表面燒焦。合理調(diào)節(jié)活化溫度、水蒸氣量及活化時(shí)間，可以制成適合于不同用途的活性炭。
在一定的活化溫度下，隨者水蒸氣供給量的增加，活化時(shí)間即可縮短；活化溫度的提高可以減少水蒸氣用量和活化時(shí)間。活化使用的設(shè)備有轉(zhuǎn)爐或沸騰爐。工藝條件是活化溫度為：820℃-900℃，燒失率約為50%。
煤質(zhì)活性炭由于資源豐富、價(jià)格便宜得到廣泛應(yīng)用，我國(guó)活性炭生產(chǎn)正向大規(guī)模、高技術(shù)、多品種方向發(fā)展。煤質(zhì)活性炭雖然品種很多，但是生產(chǎn)方法基本相同。只要選擇合適的原料，采用合理的工藝條件進(jìn)行生產(chǎn)，就能制得形狀不同、性能各異可滿足各種需要的活性炭產(chǎn)品。我國(guó)活性炭生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)滯后，產(chǎn)品品種較少。因此提高活性炭生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)新類型品種仍是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)。