一种混合机制炭制备方法 |
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| 申请号 | CN202311842230.8 | 申请日 | 2023-12-27 | 公开(公告)号 | CN117866649A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 四川化工职业技术学院; | 发明人 | 王渊; 杜芳琼; 吴秋莹; 曾献勇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种混合机制炭制备方法，通过将秸秆和竹加工剩余物竹屑作为原材料，在无任何其余添加材料的前提下，对秸秆和竹加工剩余物竹屑进行 粉碎 并对粉碎细度进行控制，然后将秸秆粉和竹屑粉混合并按照一定比例对秸秆粉的含量进行控制，最后将混合粉剂依次经干燥、 挤压 成型 、高温炭化、冷却处理后得到机制炭。本发明的有益效果在于：以秸秆与竹加工剩余物竹屑作为原材料，通过对秸秆和竹屑的粉碎细度及混合比例进行控制，实现机制炭的高效制备，不仅可提高秸秆的利用率、实现秸秆农业循环高值化利用，也扩大了机制炭原料的范围，有利于解决机制炭原料短缺的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种混合机制炭制备方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种混合机制炭制备方法技术领域[0001] 本发明涉及机制炭制备技术领域，具体涉及一种混合机制炭制备方法。 背景技术[0002] 木炭主要应用于冶金工业、干燥剂、医用等领域，由于我国加大生态环境保护，大力实施天然林保护工程，禁止砍伐林木、限用天然林木炭，近十年来木炭产量不断减少，但木炭需求量又不断增加，导致木炭市场紧缺。机制竹炭因具有热值高、燃烧时间长、灰分少等优点，正逐步替代木炭市场，机制竹炭市场缺口巨大。但随着市场对机制炭产品质量要求、原材料加工水平的不断提高和环境要求的日益严格，机制炭行业面临着诸多挑战。 [0003] 不同原材料制得的机制炭质量差异较大，如果采用单一原料，原料的产量与价格受市场影响较大，因而原料多元化是扩大产业规模、降低原料成本的有效途径，通常采用两种或两种以上原料生产机制炭。秸秆是农作物的另一半，是农业生产的副产物，也是重要的农业资源，如何将秸秆作为机制炭制备原料，以扩大机制炭原料的范围并提高农作物秸秆的利用率，是解决当前机制炭原料短缺问题方向之一。 发明内容[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种混合机制炭制备方法，以秸秆与竹加工剩余物竹屑作为原材料，通过对秸秆和竹屑的粉碎细度及混合比例进行控制，实现机制炭的高效制备，不仅可提高秸秆的利用率、实现秸秆农业循环高值化利用，也扩大了机制炭原料的范围，有利于解决机制炭原料短缺的问题。 [0005] 本发明的目的通过以下技术方案来实现： [0006] 一种混合机制炭制备方法，包括以下步骤： [0007] 将秸秆和竹加工剩余物竹屑粉碎，制得秸秆粉和竹屑粉，秸秆粉和竹屑粉的细度≤1mm。 [0008] 将粉碎好的秸秆粉和竹屑粉以一定的比例混合，制得混合粉剂，混合粉剂中秸秆粉的含量≤30％。 [0009] 对混合粉剂进行干燥处理，制得干粉剂，干粉剂的含水量≤10％。 [0011] 对机制棒进行高温炭化，炭化后使机制棒自行冷却24～48h，得到混合机制炭产品。 [0012] 进一步地，秸秆和竹加工剩余物竹屑的粉碎在粉碎机中分别进行。 [0013] 进一步地，秸秆粉和竹屑粉的细度为0.5mm～1mm。 [0014] 进一步地，秸秆粉和竹屑粉的混合比例为1：3～4。 [0015] 进一步地，对混合粉剂进行干燥时，将混合粉剂置于干燥滚筒中以100℃～150℃的温度烘干30～60min。 [0016] 进一步地，干粉剂的挤压成型在制棒机中进行。 [0017] 进一步地，对机制棒进行高温炭化时，包括以下步骤： [0018] 将机制棒置于炭化窑中，通过炭化窑以160℃～180℃的温度将机制棒燃烧1～2h，使机制棒干燥。 [0019] 机制棒干燥后关停炭化窑，然后通过机制棒自身燃烧产生热量，使炭化窑的温度上升至180℃～300℃，直至机制棒初步炭化。 [0020] 机制棒初步炭化后，通过机制棒和可燃气体自身燃烧而热分解产生的大量热量，使炭化窑温度达到900℃～1100℃，直至机制棒全面炭化。 [0021] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0022] 1、本发明在无任何其余添加材料的前提下，将秸秆和竹加工剩余物竹屑作为原材料，对秸秆和竹加工剩余物竹屑进行粉碎并对粉碎细度进行控制，然后将秸秆粉和竹屑粉混合并按照一定比例对秸秆粉的含量进行控制，最后将混合粉剂依次经干燥、挤压成型、高温炭化、冷却处理后得到机制炭，且最终得到的机制炭产品具有优良的性能，可达到25.16MJ/kg以上的发热量，满足《燃料用竹炭》GB/T 28669‑2012要求。 [0023] 2、本发明将秸秆和竹加工剩余物竹屑作为原材料制备机制炭产品，实现了两种农林废弃物的高效利用，提高了秸秆的利用率，实现了秸秆农业循环高值化利用，扩大了机制炭原料的范围，有利于解决机制炭原料短缺的问题。附图说明 [0024] 图1为本发明的工艺流程示意图； [0025] 图2为本发明中秸秆含量与机制炭产品发热量的实验数据对照表； [0026] 图3为本发明中机制炭产品发热量随秸秆含量变化的实验数据变化曲线图； [0027] 图4为本发明中混合机制棒生产系统的结构示意图。 具体实施方式[0029] 下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。 [0030] 如图4所示，一种混合机制棒生产系统，包括第一粉碎机1、第二粉碎机2、第一计量仓3、第二计量仓4、混合机5、干燥滚筒6、引风机7、制棒机8、炭化窑9、余热风机10和烟气装置。 [0031] 如图1所示，基于上述混合机制棒生产系统的混合机制炭制备方法，包括以下步骤： [0032] 步骤一、将秸秆和竹加工剩余物竹屑粉碎，制得秸秆粉和竹屑粉，秸秆粉和竹屑粉的细度≤1mm。 [0033] 步骤二、将粉碎好的秸秆粉和竹屑粉以一定的比例混合，制得混合粉剂，混合粉剂中秸秆粉的含量≤30％。 [0034] 步骤三、将混合粉剂置于干燥滚筒6中，然后以100℃～150℃的温度烘干30～60min，进而对混合粉剂进行干燥处理后制得含水量≤10％的干粉剂。 [0035] 步骤四、将干粉剂置于制棒机8中，然后控制压力进行挤压成型，制得机制棒。 [0036] 步骤五、对机制棒进行高温炭化，炭化后使机制棒自行冷却24～48h，得到混合机制炭产品。 [0037] 由于秸秆和竹屑的性质不同，若将两种原材料同时放入粉碎机粉碎，将会造成粉碎细度不均匀，需要二次返回粉碎或影响后续机制棒的质量，进而造成生产成本的增加，所以在步骤1中，本实施例优选将秸秆和竹加工剩余物竹屑置于粉碎机中分别进行粉碎，对此，本实施例利用第一粉碎机1和第二粉碎机2分别对秸秆和竹加工剩余物竹屑进行粉碎。 [0038] 本发明通过实验发现，若秸秆粉和竹屑粉的细度的粉碎细度大于1mm，制成的机制棒会发生断裂，同时由于机制棒密度减小，炭化制得的机制炭质量达不到标准《燃料用竹炭》GB/T 28669‑2012的要求，所以秸秆粉和竹屑粉的细度需要控制在1mm以下，又由于粉碎细度小于0.5mm时，粉碎时间会增加或需要使用功率更大的粉碎机，导致生产成本增加，所以在步骤一中，为了保证生产质量的同时进一步减少生产成本，本实施例优选将秸秆粉和竹屑粉的细度控制在0.5mm～1mm范围内。 [0039] 如图2、3所示，本发明通过实验发现，当秸秆粉的含量(加入量)不大于30％时，制得的机制炭的发热量能够达到25MJ/kg，符合《燃料用竹炭》GB/T28669‑2012的标准要求，而随着秸秆粉含量的增加，制得的机制炭的发热量逐渐缓慢减小，其中秸秆粉含量为10％时，机制炭的发热量为29.8MJ/kg；秸秆粉的含量为30％时，机制炭的发热量为25.16MJ/kg。而当秸秆粉的含量大于30％时，制得的机制炭的发热量将达不到25MJ/kg，且随着秸秆粉含量的持续增加，机制炭的发热量呈急剧下降的趋势，无法满足标准要求。因此，在步骤二中，需要将秸秆粉的含量控制在不大于30％的范围内，基于秸秆粉的含量范围，本实施例优选将秸秆粉和竹屑粉的混合比例控制在1：3～4的范围内，以同时保证秸秆粉的利用率和机制碳的制备质量，对此，本实施例按照1：3的比例将粉碎好的秸秆粉和竹屑粉分别经过第一计量仓3和第二计量仓4计量，然后再将秸秆粉和竹屑粉经计量仓下漏到混合机5中进行充分混合，制成混合粉剂。 [0040] 混合粉剂从混合机5的排料口排出并经干燥滚筒6的进料口进入到干燥滚筒6中进行干燥处理，干燥过程中产生的烟气从干燥滚筒6的排气口排出，并通过引风机7排放至烟气装置进行烟气净化处理，干燥后形成的干粉剂经干燥滚筒6的排料口排出并经制棒机8的进料口排至制棒机8中，在制棒机8内通过挤压成型制成机制棒，然后在将机制棒从制棒机8中取出并放置炭化窑9中进行高温碳化处理，机制棒炭化并冷却后得到混合机制炭产品。 [0041] 在步骤五中，对机制棒进行高温炭化时，分为以下三个阶段工序： [0042] ①干燥阶段：将机制棒置于炭化窑9中，从炭化窑9点火开始，通过炭化9窑以160℃～180℃的温度将机制棒燃烧1～2h，使机制棒干燥，此时机制棒的化学组成不发生变化。 [0043] ②炭化初始阶段：在机制棒干燥后关停炭化窑9，然后通过机制棒自身燃烧产生热量，使炭化窑9的温度上升至180℃～300℃，直至机制棒初步炭化，此时机制棒的化学组成开始发生变化。 [0044] ③全面炭化阶段：在机制棒初步炭化后，通过机制棒和可燃气体自身燃烧而热分解产生的大量热量，使炭化窑9温度达到900℃～1100℃，直至机制棒全面炭化。 [0045] 炭化过程中产生的高温烟气经炭化窑9的排气口排出，并通过余热风机10排放至干燥滚筒6用于混合粉剂的干燥，进而充分利用炭化窑9余热达到节能的目的。 [0046] 通过上述制备方法，本发明在无任何其余添加材料的前提下，通过对原材料的粉碎细度以及秸秆粉的含量控制，实现了仅以秸秆和竹加工剩余物竹屑为原材料制备机制炭，且制得机制炭具备良好的性能，满足《燃料用竹炭》GB/T28669‑2012的标准要求，最终实现了两种农林废弃物的高效利用，提高了秸秆的利用率，实现了秸秆农业循环高值化利用，扩大了机制炭原料的范围，有利于解决机制炭原料短缺的问题。 |
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