專利名稱：高固定碳含量成型炭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成型炭的制備技術(shù)，尤其是涉及一種利用生物質(zhì)炭粉制備成型炭 的方法。
背景技術(shù)：
在我國，有許多的果殼、果核農(nóng)業(yè)秸桿等農(nóng)林副產(chǎn)品的廢棄物，竹木采運(yùn)，加工過 程也伴生著大量的枝丫、梢頭、鋸末、板皮、截頭等剩余物，如何充分利用這些天然可再生資 源，是科技工作者關(guān)注的一個十分重要的研究領(lǐng)域，生物質(zhì)成型炭的制備就是其中一個重 要研究方向。生物質(zhì)成型炭具有熱值高，燃燒時無二氧化硫產(chǎn)生的特點(diǎn)，屬可再生的清潔能 源，可替代傳統(tǒng)木炭，更可替代煤、油、氣等化石能源，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、生活領(lǐng)域。生物質(zhì)成型炭的制備方法一般分為二條途徑，比較常見的方法是將農(nóng)業(yè)廢棄物 及農(nóng)村加工剩余物粉碎成屑，用螺旋機(jī)高溫、高壓擠壓成型后，再炭化制成生物質(zhì)成型炭， 但該法生產(chǎn)設(shè)備投入費(fèi)用高，磨損大，能源消耗強(qiáng)度大，工藝缺陷明顯。生物質(zhì)成型炭制備 的另一個方法是先將生物質(zhì)材料熱解制成炭，粉碎后與一定比例的膠黏劑捏合、成型，制 成具有一定強(qiáng)度、燃燒無煙、無味、安全衛(wèi)生的成型燃燒炭，可供燒烤、餐飲、供暖等生產(chǎn)生 活使用。該制備工藝生產(chǎn)具有設(shè)備投入費(fèi)用較低、設(shè)備磨損小、生產(chǎn)過程能源消耗強(qiáng)度低 等優(yōu)點(diǎn)，常規(guī)生產(chǎn)工藝制備的成型炭、固定碳含量較低，一般都85 %以下，熱值較低，多在 7000Kcal/Kg以下，強(qiáng)度較差，成品易碎，燃燒時常有少量的火星及氣味產(chǎn)生；影響使用過 程的安全舒適性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的生物質(zhì)成型炭的固定炭含量和熱值低、強(qiáng)度低、易碎等 缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種高固定碳含量成型炭的制備方法，制得的成型炭固定碳含量和熱 值高、具有一定強(qiáng)度和韌度、使用過程安全舒適。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高固定碳含量成型炭的制備方法，將生物質(zhì)炭粉 與膠黏劑在室溫下混合均勻后，擠壓成設(shè)計形狀，晾干表面水份，然后在1. 0 2. OPa的真 空度下，以5 10°C /min的升溫速度升溫至600 900°C保溫保壓4 6小時，再以5 10°C /min的速度降至室溫，然后在30 50min內(nèi)將壓力升至1大氣壓，即得到高固定碳含 量成型炭。所述的生物質(zhì)炭粉為木屑炭粉或竹炭粉。按生物質(zhì)炭粉與膠黏劑之比為1. 0 3. 0 1的重量比投料。所述的膠黏劑為常規(guī)的淀粉、聚乙烯醇類改性膠黏劑，更優(yōu)選的制備條件為按生物質(zhì)炭粉膠黏劑之比為3 1的重量比投料，在室溫 下攪勻后擠壓成設(shè)計形狀，晾干表面水分后，在1. 5Pa的真空度下，以7°C /min的速度將爐 溫升到600 900°C，保溫保壓5小時，然后以8°C /min的速度降至室溫，再在40分鐘內(nèi)升 至1大氣壓，取出成型物，即得到高固定碳含量成型炭。
有益效果與常規(guī)成型炭制備技術(shù)相比，本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)性采用了真空熱處理工藝，使產(chǎn)品固定 碳含量增加、熱值更高、強(qiáng)度變好、燃燒時無火星及有害氣味產(chǎn)生，產(chǎn)品使用過程的安全舒 適性得到改善，具體來說(1)本發(fā)明首次在真空環(huán)境中，采用高溫?zé)崽幚砉に噥碇苽渖镔|(zhì)成型炭，有效地 提高了成型炭產(chǎn)品的固定碳含量，由一般的85%以下，提高到了現(xiàn)在的90%以上，對提高 成型炭的熱值及燃燒時的安全舒適性作用明顯。(2)本發(fā)明首次采用真空操作工藝制備生物質(zhì)成型炭，通過控制成型炭過程的升 溫及降溫速度以及真空環(huán)境，使制備的成型炭產(chǎn)品質(zhì)地致密，強(qiáng)度和韌性得到明顯改善，增 強(qiáng)了最終成型炭產(chǎn)品的耐燒性。(3)本發(fā)明通過對成型炭產(chǎn)品進(jìn)行真空熱處理操作，使制備的成型炭產(chǎn)品具有優(yōu) 良的使用性能，按中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17664-1999《木炭和木炭試驗(yàn)方法》測定 產(chǎn)品的固定碳含量在90%以上(國家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級品指標(biāo)為85% )，產(chǎn)品熱值在7500Kcal/Kg 以上(常規(guī)產(chǎn)品熱值在7000Kcal/Kg以下)，且產(chǎn)品具有足夠的強(qiáng)度和韌性。(4)本發(fā)明采用的制備工藝，不添加任何有害化學(xué)試劑，為環(huán)境友好型生產(chǎn)過程。


圖1為炭粉壓縮成型工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式一種高固定碳含量成型炭的制備方法，按圖1所示流程生產(chǎn)，將生物質(zhì)炭粉如木 屑炭粉、竹炭粉等，與膠黏劑在室溫下按重量比1.0 3.0 1的比例混合均勻后，擠壓成 設(shè)計形狀如圓形、方形、六角形等，晾干表面水份后放入真空爐中，然后在0. 8 1. 2小時內(nèi) 使達(dá)到1. 0 2. OPa的真空度，以5 10°C /min的升溫速度升溫至600 900°C保溫保壓 4 6小時，再以5 10°C /min的速度降至室溫，然后在30 50min內(nèi)將壓力升至1大氣 壓，即得到高固定碳含量成型炭。所述的膠黏劑為常規(guī)膠黏劑如淀粉、聚乙烯醇類改性膠黏劑，所用的生物質(zhì)炭粉 的粒徑小于100目。更優(yōu)選的生產(chǎn)條件為按生物質(zhì)炭粉膠黏劑之比為3 1的重量比投料，在室溫 下攪勻后擠壓成設(shè)計形狀，晾干表面水分后，在1. 5Pa的真空度下，以7°C /min的速度將爐 溫升到600 900°C，保溫保壓5小時，然后以8°C /min的速度降至室溫，再在40分鐘內(nèi)升 至1大氣壓，取出成型物，即得到高固定碳含量成型炭。實(shí)施例1一種高固定碳含量成型炭的制備方法是按生物質(zhì)炭粉膠黏劑為(1.0-3.0) 1 的重量比，在常溫下攪勻后擠壓成一定形狀(圓形、方形、六角形等)的成型物，晾干表面水 分后，再放入真空爐中，爐內(nèi)氣壓經(jīng)0. 8-1. 2小時抽到1. 0-2. OPa的真空度，并以5_10°C / min的速度將爐內(nèi)溫升到600-900°C，在該溫度下保溫保壓4_6小時，然后以5_10°C /min的 速度降壓至常溫，再將爐內(nèi)氣壓在30-50分鐘內(nèi)升至常壓取出，而得到高固定碳含量、高熱 值且具有足夠強(qiáng)度和韌性的成型炭產(chǎn)品。按中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17664-1999《木
4炭和木炭試驗(yàn)方法》測定產(chǎn)品的固定碳含量在90%以上(國家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級品指標(biāo)為85% )， 產(chǎn)品熱值在7500Kcal/Kg以上。實(shí)施例2一種高固定碳含量成型炭的制備方法是按竹炭粉膠黏劑為1 1的重量比，在 常溫下攪勻后擠壓成一定形狀(圓形、方形、六角形等)的成型物，晾干表面水分后，再放 入真空爐中，爐內(nèi)氣壓經(jīng)0. 8小時抽到lPa的真空度，并以5°C /min的速度將爐內(nèi)溫升到 600°C，在該溫度下保溫保壓4小時，然后以5°C /min的速度降壓至常溫，再將爐內(nèi)氣壓在 30分鐘內(nèi)升至常壓取出，而得到高固定碳含量、高熱值且具有足夠強(qiáng)度和韌性的成型炭產(chǎn) 品。按中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17664-1999《木炭和木炭試驗(yàn)方法》測定產(chǎn)品的固定 碳含量在91%，產(chǎn)品熱值在7540Kcal/Kg。成型炭強(qiáng)度和韌性測定是將炭粉壓制成5X5cm 炭塊樣品，將一批5個樣品從1. 5m自由落下至鋼板上，測定產(chǎn)生明顯裂紋時的平均跌落次 數(shù)。次數(shù)在8次以上為具有高的強(qiáng)度和韌性，本工藝制備的成型炭抗跌次數(shù)在9次以上。實(shí)施例3一種高固定碳含量成型炭的制備方法是按木屑炭粉膠黏劑為3 1的重量比， 在常溫下攪勻后擠壓成一定形狀(圓形、方形、六角形等)的成型物，晾干表面水分后，再放 入真空爐中，爐內(nèi)氣壓經(jīng)1. 2小時抽到2Pa的真空度，并以10°C /min的速度將爐內(nèi)溫升到 900°C，在該溫度下保溫保壓6小時，然后以10°C /min的速度降壓至常溫，再將爐內(nèi)氣壓在 50分鐘內(nèi)升至常壓取出，而得到高固定碳含量、高熱值且具有足夠強(qiáng)度和韌性的成型炭產(chǎn) 品。按中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17664-1999《木炭和木炭試驗(yàn)方法》測定產(chǎn)品的固定 碳含量在94%，產(chǎn)品熱值在7650Kcal/Kg。
權(quán)利要求
一種高固定碳含量成型炭的制備方法，將生物質(zhì)炭粉與膠黏劑在室溫下混合均勻后，擠壓成設(shè)計形狀，晾干表面水份，其特征在于然后在1.0～2.0Pa的真空度下，以5～10℃/min的升溫速度升溫至600～900℃保溫保壓4～6小時，再以5～10℃/min的速度降至室溫，然后在30～50min內(nèi)將壓力升至1大氣壓，即得到高固定碳含量成型炭。
2.如權(quán)利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制備方法，其特征在于，所述的生物質(zhì) 炭粉為木屑炭粉或竹炭粉。
3.如權(quán)利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制備方法，其特征在于，按生物質(zhì)炭粉 與膠黏劑之比為1. 0 3. 0 1的重量比投料。
4.如權(quán)利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制備方法，其特征在于，所述的膠黏劑 為常規(guī)的淀粉、聚乙烯醇類改性膠黏劑。
5.如權(quán)利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制備方法，其特征在于，按生物質(zhì)炭粉 膠黏劑之比為3 1的重量比投料，在室溫下攪勻后擠壓成設(shè)計形狀，晾干表面水分后，在 1. 5Pa的真空度下，以7°C /min的速度將爐溫升到600 900°C，保溫保壓5小時，然后以 8°C /min的速度降至室溫，再在40分鐘內(nèi)升至1大氣壓，取出成型物，即得到高固定碳含量 成型炭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高固定碳含量成型炭的制備方法，將生物質(zhì)炭粉與膠黏劑在室溫下混合均勻后，擠壓成設(shè)計形狀，晾干表面水份，然后在1.0～2.0Pa的真空度下，以5～10℃/min的升溫速度升溫至600～900℃保溫保壓4～6小時，再以5～10℃/min的速度降至室溫，然后在30～50min內(nèi)將壓力升至1大氣壓，即得到高固定碳含量成型炭。是一種具有高固定碳含量、高熱值且具有足夠硬度和韌性的成型炭產(chǎn)品。
文檔編號C10L5/44GK101892107SQ20101023876
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者劉石彩, 應(yīng)浩, 童婭娟, 蔣劍春, 邊軼, 鄧先倫 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所