專利名稱：一種稻殼焚燒裝置及其產(chǎn)出的納米結(jié)構(gòu)SiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種稻殼焚燒裝置及其產(chǎn)出的納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品稻殼的數(shù)量巨大，僅我國每年就超過400萬噸。但到目前為止，稻殼仍未找到很好的開發(fā)利用途徑，不少地方將稻殼當(dāng)作農(nóng)業(yè)廢棄物，不僅浪費了資源，也給農(nóng)村環(huán)境造成了極大的壓力。事實上，稻殼中含有大約20％的無定形SiO2，這是一種寶貴的礦物資源，應(yīng)當(dāng)設(shè)法加以提取利用。目前的一些稻殼利用技術(shù)將稻殼主要用作熱源，在燃燒稻殼時鼓入空氣，盡量提高燃燒溫度。這樣得到的稻殼灰，由于焚燒時的溫度太高，其SiO2呈結(jié)晶狀態(tài)，化學(xué)活性很低，無實際利用價值。1993年8月26日日本人杉田修一在中國申請了“生產(chǎn)活性稻殼灰的裝置”的發(fā)明專利(申請?zhí)枮?3116790.6)，其公開的間歇式焚燒裝置，簡單易行，不需要電、燃?xì)饣蛉魏纹渌紵裏嵩?，是一種可較大規(guī)模實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)稻殼灰的方法。但這一技術(shù)方案事實上存在有三個方面的缺陷一是稻殼堆積碳化和灰化時，其中的熱量沒有得到有效地導(dǎo)出，積聚在內(nèi)部造成焚化溫度仍然過高，達(dá)700～750℃，大量研究表明，稻殼焚燒溫度超過600℃時，其化學(xué)活性是不高的；二是為了避免熱量大量積聚，稻殼堆積的錐形堆體積不能過大，每次焚燒的稻殼量僅幾百公斤，生產(chǎn)規(guī)模受到限制；三是生產(chǎn)稻殼灰時，稻殼的熱量沒有得到任何利用，造成能源的浪費。因此稻殼焚燒裝置亟待作根本性的改進(jìn)，以降低稻殼焚燒時的溫度，提高稻殼灰中SiO2的活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以控制稻殼內(nèi)部焚燒溫度在600℃以下、能利用焚燒過程所產(chǎn)生的熱能，并使生產(chǎn)規(guī)模得到極大地擴大的稻殼焚燒裝置及其產(chǎn)出的納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰。
本發(fā)明的稻殼焚燒裝置包括有一個焚燒容器、容器底板上分布有許多小孔，容器內(nèi)分布有熱交換水管。
上述容器底板上分布的小孔小于稻殼的尺寸。
上述熱交換水管一端封閉位于焚燒容器內(nèi)部，另一端與其它熱交換裝置連接。
為了能方便地將待焚燒的稻殼裝入焚燒容器，容器上部開有孔洞；為了進(jìn)入容器內(nèi)并清理出焚燒好的灰，在焚燒容器的周邊設(shè)有可開啟的閘門。
為了使稻殼在焚燒過程中，稻殼堆的內(nèi)部空氣循環(huán)更順暢，在焚燒容器的底板上設(shè)置有煙囪。
本發(fā)明的稻殼焚燒裝置在使用時，將稻殼堆聚在焚燒容器內(nèi)，將熱交換水管埋住。在容器底板下通過底板上分布的小孔點燃稻殼，通過調(diào)節(jié)熱交換水管的分布密度來控制稻殼內(nèi)的焚燒溫度，使稻殼在600℃以下熏燒并自燃成灰。
本發(fā)明的稻殼焚燒裝置所產(chǎn)出的納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰包含有大量疏松地粘聚在一起的50nm左右的SiO2粒子，SiO2的含量超過90％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)試驗具有顯著效果，具體情況如下本發(fā)明的稻殼焚燒裝置中由于設(shè)置了熱交換管，不僅可以將稻殼焚燒過程產(chǎn)生的熱量有效帶走，從而可控制內(nèi)部焚燒溫度在600℃以下，確保生產(chǎn)出來的稻殼灰為納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰，而且利用了焚燒過程所產(chǎn)生的熱能，同時也解決了稻殼堆積體積受限制的問題。
本發(fā)明的稻殼焚燒裝置所產(chǎn)出的稻殼灰經(jīng)測定，其化學(xué)組成與對比樣硅灰(青海省青山機械廠產(chǎn)凝聚硅灰)接近，其中SiO2都占90％左右，它的X-射線衍射圖與硅灰衍射圖也幾乎完全一致，均無明顯的晶態(tài)SiO2衍射峰。這表明本發(fā)明稻殼焚燒裝置所產(chǎn)出稻殼灰中的SiO2焚燒后保持無定形狀態(tài)不變。同時將本發(fā)明的稻殼灰、硅灰、磨細(xì)沸石粉、I級粉煤灰分別與Ca(OH)2按重量比3∶1混合，制成水化樣，在不同齡期進(jìn)行XRD分析，測定Ca(OH)2d＝4.9的衍射峰強度，以了解它們的火山灰活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在吸收Ca(OH)2的能力上，本發(fā)明的稻殼灰與粉塵狀凝聚硅灰明顯歸于一類，甚至還強于硅灰，遠(yuǎn)優(yōu)于其它火山灰材料。用N2吸附法測定本發(fā)明稻殼灰的比表面積為77.42m2/g，對比硅灰的比表面積為23.30m2/g。進(jìn)一步利用SEM、TEM技術(shù)對本發(fā)明的未粉磨的稻殼灰塊狀樣進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)它由許多大小在50nm左右的細(xì)微米粒狀顆粒粘聚而成，顆粒之間存在大量孔隙，因此它具有超高火山灰活性?；钚栽囼灡砻?，本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰對普通混凝土和高強混凝土都具有強烈的增強作用，當(dāng)用其替代水泥量為5～20％時，可提高高強混凝土抗壓強度10MPa以上。因此，本發(fā)明稻殼焚燒裝置所產(chǎn)出的納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰在混凝土材料改性中具有廣闊應(yīng)用前景。


附圖1為本發(fā)明納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本發(fā)明的稻殼焚燒裝置包括有一個焚燒容器1、容器1的底板2為鋼板等材料制成，底板2上分布有許多小得稻殼無法進(jìn)入的小孔3，底板2上豎立一個或一個以上的煙囪5，底板2下部設(shè)有支承殼體6，下部支承殼體6的內(nèi)部空間形成一生火空間，以方便點火，容器1的側(cè)壁上設(shè)有可開啟的閘門7，容器1內(nèi)分布有熱交換水管4，水管4一端封閉并伸至底板2處，另一端從容器1中引出與其它熱交換裝置(例如能產(chǎn)生熱水或蒸汽或發(fā)電的鍋爐)連接。使用時，將稻殼堆聚在焚燒容器1內(nèi)，將熱交換水管4埋住。操作者進(jìn)入下部支承殼體6內(nèi)部空間將燃燒的紙、布等通過底板2上分布的小孔3點燃稻殼，稻殼一經(jīng)點燃，燃燒的煙和部分熱量通過煙囪5排至外界，同時空氣從外界通過稻殼堆進(jìn)入容器1底部，然后又經(jīng)煙囪5上升并與煙一道散入大氣中形成空氣循環(huán)。由于稻殼中埋有熱交換水管4，熱量大部分被帶走，因此，稻殼是在大約370～380℃，即低于其410℃的著火點的溫度下熏燒的，故被碳化，變成碳化稻殼。在留置原處的情況下，碳化稻殼在600℃以下的溫度下自燃成灰，即得到本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰。內(nèi)部焚燒溫度可通過調(diào)節(jié)熱交換水管的分布密度控制在600℃以下。
權(quán)利要求
1.一種稻殼焚燒裝置，包括有一個焚燒容器(1)、容器(1)的底板(2)上分布有許多小孔(3)，其特征是容器(1)內(nèi)分布有熱交換水管(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稻殼焚燒裝置，其特征是上述容器(1)的底板(2)上分布的小孔(3)小于稻殼的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的稻殼焚燒裝置，其特征是上述熱交換水管(4)一端封閉位于焚燒容器(1)的底板(2)，另一端與容器外的其它熱交換裝置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的稻殼焚燒裝置，其特征是在焚燒容器(1)的周邊設(shè)有閘門(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的稻殼焚燒裝置，其特征是在焚燒容器的底板(2)上設(shè)置有煙囪(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的稻殼焚燒裝置，其特征是底板(2)下部設(shè)有支承殼體(6)，支承殼體(6)的內(nèi)部形成一生火空間。
7.一種由權(quán)利要求1所述的稻殼焚燒裝置產(chǎn)出的納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰，其特征在于它是在600℃以下焚燒而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米結(jié)構(gòu)SiO2稻殼灰，其特征是包含有大量疏松地粘聚在一起的50nm左右的SiO2粒子和大量孔隙，SiO2的含量超過90％。
全文摘要
本發(fā)明是一種稻殼焚燒裝置及其產(chǎn)出的納米結(jié)構(gòu)SiO
文檔編號C01B33/00GK1559897SQ200410026459
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者歐陽東 申請人:暨南大學(xué)