专利名称：高固定碳含量成型炭的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种成型炭的制备技术，尤其是涉及一种利用生物质炭粉制备成型炭 的方法。
背景技术：
在我国，有许多的果壳、果核农业秸杆等农林副产品的废弃物，竹木采运，加工过 程也伴生着大量的枝丫、梢头、锯末、板皮、截头等剩余物，如何充分利用这些天然可再生资 源，是科技工作者关注的一个十分重要的研究领域，生物质成型炭的制备就是其中一个重 要研究方向。生物质成型炭具有热值高，燃烧时无二氧化硫产生的特点，属可再生的清洁能 源，可替代传统木炭，更可替代煤、油、气等化石能源，广泛应用于工业、生活领域。生物质成型炭的制备方法一般分为二条途径，比较常见的方法是将农业废弃物 及农村加工剩余物粉碎成屑，用螺旋机高温、高压挤压成型后，再炭化制成生物质成型炭， 但该法生产设备投入费用高，磨损大，能源消耗强度大，工艺缺陷明显。生物质成型炭制备 的另一个方法是先将生物质材料热解制成炭，粉碎后与一定比例的胶黏剂捏合、成型，制 成具有一定强度、燃烧无烟、无味、安全卫生的成型燃烧炭，可供烧烤、餐饮、供暖等生产生 活使用。该制备工艺生产具有设备投入费用较低、设备磨损小、生产过程能源消耗强度低 等优点，常规生产工艺制备的成型炭、固定碳含量较低，一般都85 %以下，热值较低，多在 7000Kcal/Kg以下，强度较差，成品易碎，燃烧时常有少量的火星及气味产生；影响使用过 程的安全舒适性。
发明内容
为了解决现有技术存在的生物质成型炭的固定炭含量和热值低、强度低、易碎等 缺点，本发明提供了一种高固定碳含量成型炭的制备方法，制得的成型炭固定碳含量和热 值高、具有一定强度和韧度、使用过程安全舒适。本发明采用如下技术方案一种高固定碳含量成型炭的制备方法，将生物质炭粉 与胶黏剂在室温下混合均勻后，挤压成设计形状，晾干表面水份，然后在1. 0 2. OPa的真 空度下，以5 10°C /min的升温速度升温至600 900°C保温保压4 6小时，再以5 10°C /min的速度降至室温，然后在30 50min内将压力升至1大气压，即得到高固定碳含 量成型炭。所述的生物质炭粉为木屑炭粉或竹炭粉。按生物质炭粉与胶黏剂之比为1. 0 3. 0 1的重量比投料。所述的胶黏剂为常规的淀粉、聚乙烯醇类改性胶黏剂，更优选的制备条件为按生物质炭粉胶黏剂之比为3 1的重量比投料，在室温 下搅勻后挤压成设计形状，晾干表面水分后，在1. 5Pa的真空度下，以7°C /min的速度将炉 温升到600 900°C，保温保压5小时，然后以8°C /min的速度降至室温，再在40分钟内升 至1大气压，取出成型物，即得到高固定碳含量成型炭。
有益效果与常规成型炭制备技术相比，本发明独创性采用了真空热处理工艺，使产品固定 碳含量增加、热值更高、强度变好、燃烧时无火星及有害气味产生，产品使用过程的安全舒 适性得到改善，具体来说(1)本发明首次在真空环境中，采用高温热处理工艺来制备生物质成型炭，有效地 提高了成型炭产品的固定碳含量，由一般的85%以下，提高到了现在的90%以上，对提高 成型炭的热值及燃烧时的安全舒适性作用明显。(2)本发明首次采用真空操作工艺制备生物质成型炭，通过控制成型炭过程的升 温及降温速度以及真空环境，使制备的成型炭产品质地致密，强度和韧性得到明显改善，增 强了最终成型炭产品的耐烧性。(3)本发明通过对成型炭产品进行真空热处理操作，使制备的成型炭产品具有优 良的使用性能，按中华人民共和国国家标准GB/T17664-1999《木炭和木炭试验方法》测定 产品的固定碳含量在90%以上(国家标准优级品指标为85% )，产品热值在7500Kcal/Kg 以上(常规产品热值在7000Kcal/Kg以下)，且产品具有足够的强度和韧性。(4)本发明采用的制备工艺，不添加任何有害化学试剂，为环境友好型生产过程。
图1为炭粉压缩成型工艺流程图。
具体实施例方式一种高固定碳含量成型炭的制备方法，按图1所示流程生产，将生物质炭粉如木 屑炭粉、竹炭粉等，与胶黏剂在室温下按重量比1.0 3.0 1的比例混合均勻后，挤压成 设计形状如圆形、方形、六角形等，晾干表面水份后放入真空炉中，然后在0. 8 1. 2小时内 使达到1. 0 2. OPa的真空度，以5 10°C /min的升温速度升温至600 900°C保温保压 4 6小时，再以5 10°C /min的速度降至室温，然后在30 50min内将压力升至1大气 压，即得到高固定碳含量成型炭。所述的胶黏剂为常规胶黏剂如淀粉、聚乙烯醇类改性胶黏剂，所用的生物质炭粉 的粒径小于100目。更优选的生产条件为按生物质炭粉胶黏剂之比为3 1的重量比投料，在室温 下搅勻后挤压成设计形状，晾干表面水分后，在1. 5Pa的真空度下，以7°C /min的速度将炉 温升到600 900°C，保温保压5小时，然后以8°C /min的速度降至室温，再在40分钟内升 至1大气压，取出成型物，即得到高固定碳含量成型炭。实施例1一种高固定碳含量成型炭的制备方法是按生物质炭粉胶黏剂为(1.0-3.0) 1 的重量比，在常温下搅勻后挤压成一定形状(圆形、方形、六角形等)的成型物，晾干表面水 分后，再放入真空炉中，炉内气压经0. 8-1. 2小时抽到1. 0-2. OPa的真空度，并以5_10°C / min的速度将炉内温升到600-900°C，在该温度下保温保压4_6小时，然后以5_10°C /min的 速度降压至常温，再将炉内气压在30-50分钟内升至常压取出，而得到高固定碳含量、高热 值且具有足够强度和韧性的成型炭产品。按中华人民共和国国家标准GB/T17664-1999《木
4炭和木炭试验方法》测定产品的固定碳含量在90%以上(国家标准优级品指标为85% )， 产品热值在7500Kcal/Kg以上。实施例2一种高固定碳含量成型炭的制备方法是按竹炭粉胶黏剂为1 1的重量比，在 常温下搅勻后挤压成一定形状(圆形、方形、六角形等)的成型物，晾干表面水分后，再放 入真空炉中，炉内气压经0. 8小时抽到lPa的真空度，并以5°C /min的速度将炉内温升到 600°C，在该温度下保温保压4小时，然后以5°C /min的速度降压至常温，再将炉内气压在 30分钟内升至常压取出，而得到高固定碳含量、高热值且具有足够强度和韧性的成型炭产 品。按中华人民共和国国家标准GB/T17664-1999《木炭和木炭试验方法》测定产品的固定 碳含量在91%，产品热值在7540Kcal/Kg。成型炭强度和韧性测定是将炭粉压制成5X5cm 炭块样品，将一批5个样品从1. 5m自由落下至钢板上，测定产生明显裂纹时的平均跌落次 数。次数在8次以上为具有高的强度和韧性，本工艺制备的成型炭抗跌次数在9次以上。实施例3一种高固定碳含量成型炭的制备方法是按木屑炭粉胶黏剂为3 1的重量比， 在常温下搅勻后挤压成一定形状(圆形、方形、六角形等)的成型物，晾干表面水分后，再放 入真空炉中，炉内气压经1. 2小时抽到2Pa的真空度，并以10°C /min的速度将炉内温升到 900°C，在该温度下保温保压6小时，然后以10°C /min的速度降压至常温，再将炉内气压在 50分钟内升至常压取出，而得到高固定碳含量、高热值且具有足够强度和韧性的成型炭产 品。按中华人民共和国国家标准GB/T17664-1999《木炭和木炭试验方法》测定产品的固定 碳含量在94%，产品热值在7650Kcal/Kg。
权利要求
一种高固定碳含量成型炭的制备方法，将生物质炭粉与胶黏剂在室温下混合均匀后，挤压成设计形状，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的升温速度升温至600～900℃保温保压4～6小时，再以5～10℃/min的速度降至室温，然后在30～50min内将压力升至1大气压，即得到高固定碳含量成型炭。
2.如权利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制备方法，其特征在于，所述的生物质 炭粉为木屑炭粉或竹炭粉。
3.如权利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制备方法，其特征在于，按生物质炭粉 与胶黏剂之比为1. 0 3. 0 1的重量比投料。
4.如权利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制备方法，其特征在于，所述的胶黏剂 为常规的淀粉、聚乙烯醇类改性胶黏剂。
5.如权利要求1所述的高固定碳含量成型炭的制备方法，其特征在于，按生物质炭粉 胶黏剂之比为3 1的重量比投料，在室温下搅勻后挤压成设计形状，晾干表面水分后，在 1. 5Pa的真空度下，以7°C /min的速度将炉温升到600 900°C，保温保压5小时，然后以 8°C /min的速度降至室温，再在40分钟内升至1大气压，取出成型物，即得到高固定碳含量 成型炭。
全文摘要
本发明公开了一种高固定碳含量成型炭的制备方法，将生物质炭粉与胶黏剂在室温下混合均匀后，挤压成设计形状，晾干表面水份，然后在1.0～2.0Pa的真空度下，以5～10℃/min的升温速度升温至600～900℃保温保压4～6小时，再以5～10℃/min的速度降至室温，然后在30～50min内将压力升至1大气压，即得到高固定碳含量成型炭。是一种具有高固定碳含量、高热值且具有足够硬度和韧性的成型炭产品。
文档编号C10L5/44GK101892107SQ20101023876
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者刘石彩, 应浩, 童娅娟, 蒋剑春, 边轶, 邓先伦 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所