專利名稱：高固定碳含量成型炭的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種成型炭的制備技術，尤其是涉及一種利用生物質炭粉制備成型炭 的方法。
背景技術：
在我國，有許多的果殼、果核農業(yè)秸桿等農林副產品的廢棄物，竹木采運，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，是科技工作者關注的一個十分重要的研究領域，生物質成型炭的制備就是其中一個重 要研究方向。生物質成型炭具有熱值高，燃燒時無二氧化硫產生的特點，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，廣泛應用于工業(yè)、生活領域。生物質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業(yè)廢棄物 及農村加工剩余物粉碎成屑，用螺旋機高溫、高壓擠壓成型后，再炭化制成生物質成型炭， 但該法生產設備投入費用高，磨損大，能源消耗強度大，工藝缺陷明顯。生物質成型炭制備 的另一個方法是先將生物質材料熱解制成炭，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、供暖等生產生 活使用。該制備工藝生產具有設備投入費用較低、設備磨損小、生產過程能源消耗強度低 等優(yōu)點，常規(guī)生產工藝制備的成型炭、固定碳含量較低，一般都85 %以下，熱值較低，多在 7000Kcal/Kg以下，強度較差，成品易碎，燃燒時常有少量的火星及氣味產生；影響使用過 程的安全舒適性。

發(fā)明內容
為了解決現有技術存在的生物質成型炭的固定炭含量和熱值低、強度低、易碎等 缺點，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、具有一定強度和韌度、使用過程安全舒適。本發(fā)明采用如下技術方案一種高固定碳含量成型炭的制備方法，將生物質炭粉 與膠黏劑在室溫下混合均勻后，擠壓成設計形狀，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。所述的生物質炭粉為木屑炭粉或竹炭粉。按生物質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)成型炭制備技術相比，本發(fā)明獨創(chuàng)性采用了真空熱處理工藝，使產品固定 碳含量增加、熱值更高、強度變好、燃燒時無火星及有害氣味產生，產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，采用高溫熱處理工藝來制備生物質成型炭，有效地 提高了成型炭產品的固定碳含量，由一般的85%以下，提高到了現在的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，使制備的成型炭產品質地致密，強度和韌性得到明顯改善，增 強了最終成型炭產品的耐燒性。(3)本發(fā)明通過對成型炭產品進行真空熱處理操作，使制備的成型炭產品具有優(yōu) 良的使用性能，按中華人民共和國國家標準GB/T17664-1999《木炭和木炭試驗方法》測定 產品的固定碳含量在90%以上(國家標準優(yōu)級品指標為85% )，產品熱值在7500Kcal/Kg 以上(常規(guī)產品熱值在7000Kcal/Kg以下)，且產品具有足夠的強度和韌性。(4)本發(fā)明采用的制備工藝，不添加任何有害化學試劑，為環(huán)境友好型生產過程。


圖1為炭粉壓縮成型工藝流程圖。
具體實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，將生物質炭粉如木 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 使達到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，所用的生物質炭粉 的粒徑小于100目。更優(yōu)選的生產條件為按生物質炭粉膠黏劑之比為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分鐘內升 至1大氣壓，取出成型物，即得到高固定碳含量成型炭。實施例1一種高固定碳含量成型炭的制備方法是按生物質炭粉膠黏劑為(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，爐內氣壓經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，再將爐內氣壓在30-50分鐘內升至常壓取出，而得到高固定碳含量、高熱 值且具有足夠強度和韌性的成型炭產品。按中華人民共和國國家標準GB/T17664-1999《木
4炭和木炭試驗方法》測定產品的固定碳含量在90%以上(國家標準優(yōu)級品指標為85% )， 產品熱值在7500Kcal/Kg以上。實施例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，爐內氣壓經0. 8小時抽到lPa的真空度，并以5°C /min的速度將爐內溫升到 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，再將爐內氣壓在 30分鐘內升至常壓取出，而得到高固定碳含量、高熱值且具有足夠強度和韌性的成型炭產 品。按中華人民共和國國家標準GB/T17664-1999《木炭和木炭試驗方法》測定產品的固定 碳含量在91%，產品熱值在7540Kcal/Kg。成型炭強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，測定產生明顯裂紋時的平均跌落次 數。次數在8次以上為具有高的強度和韌性，本工藝制備的成型炭抗跌次數在9次以上。實施例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，爐內氣壓經1. 2小時抽到2Pa的真空度，并以10°C /min的速度將爐內溫升到 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，再將爐內氣壓在 50分鐘內升至常壓取出，而得到高固定碳含量、高熱值且具有足夠強度和韌性的成型炭產 品。按中華人民共和國國家標準GB/T17664-1999《木炭和木炭試驗方法》測定產品的固定 碳含量在94%，產品熱值在7650Kcal/Kg。
權利要求
一種高固定碳含量成型炭的制備方法，將生物質炭粉與膠黏劑在室溫下混合均勻后，擠壓成設計形狀，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內將壓力升至1大氣壓，即得到高固定碳含量成型炭。
2.如權利要求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 炭粉為木屑炭粉或竹炭粉。
3.如權利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制備方法，其特征在于，按生物質炭粉 與膠黏劑之比為1. 0 3. 0 1的重量比投料。
4.如權利要求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，將生物質炭粉與膠黏劑在室溫下混合均勻后，擠壓成設計形狀，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)先權日2010年7月28日
發(fā)明者劉石彩, 應浩, 童婭娟, 蔣劍春, 邊軼, 鄧先倫 申請人:中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所