[發明專利]一種機制木炭的制備方法及其機制木炭

有效

• 申請號: 201010295666.6
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN102212375A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 綦菁華;張志勇;王芳;龐美霞;黃漫青
• 申請（專利權）人: 北京農學院
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B53/08;C10B57/00;C10B57/10
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 葉凡

技術領域

本發明涉及一種專用于特殊形式的固態原物料的干餾方法，特別涉及一種用含纖維素物料制備機制木炭的方法和制備的機制木炭。

背景技術

機制木炭(machine-made?charcoal)，又名機制炭，薪棒、人造炭、再生炭、無煙清潔炭，棒炭原料來源廣泛，稻殼、花生殼、棉殼、玉米芯、玉米桿、高粱桿等皆可用作原料生產棒炭，以鋸末、刨花、竹屑為最佳。由于機制木炭無煙以及無味和無毒，已經被廣泛用于家庭取暖，燒烤食品；在工業領域，可作為工業原料，深加工成活性炭等。因機制木炭密度大，熱值高，無煙、無味、無污染、不爆炸、易燃，是國際上公認的綠色環保產品。

制備機制木炭的方法是以木屑(鋸末)等為原料，經烘干爐烘干成干濕度適當的標準原材料，冷卻后進入成型機(制棒機)，再經高溫，高壓塑化后制成薪棒(半成品)，然后再經炭化爐炭化而成。使用擠壓成型設備的目的是使含一定水分的原料成型，以利于后期的炭化或直接用于作為薪棒燃料，因此原料的含水量以及原料的組成是決定擠壓溫度的決定因素。機制木炭的制造主要是利用原料的纖維素和木質素這些含碳的成分制作的，從原料的結構成分看，決定其能否成為理想的機制木炭原料的因素有兩個：纖維素搭結的好壞和木質素含量的多少。纖維素搭結的好壞直接影響成型棒的密度和機械強度，而木質素含量則確定了成品的最高含碳量。利用的纖維素和木質素化學成分是屬于碳水化合物的范疇，分子水平上含很多的親水基團如構成其基本單位的葡萄糖，含很多的羥基，這些親水基團親和很多的水分子，在擠壓的過程中，若溫度過低，木質素不能有效地軟化增加粘度，不利于高壓成型，水分不能有效排出，擠壓出來的薪棒呈彎曲狀，或不成型，影響后續的炭化以及固定碳的得率；若溫度過高，木質素軟化過快，出棒速度快，薪棒不結實，水分就會快速蒸發變成水蒸氣，脫離這些親水基團，從而使得薪棒爆裂，這是薪棒強烈失水的表示形式，薪棒爆裂或出現斷裂的紋路，不利于后期的炭化，同時擠壓溫度過高，也影響產品的成本，以及對成型機的條件要求。因此，擠壓塑化成薪棒的過程中，原料的含水量、擠壓的溫度是機制木炭制作過程中關鍵的2個參數。原料的組成影響了含水量以及擠壓溫度的選擇。

板栗(Castanea?mollissima)，又名栗、中國板栗，是殼斗科栗屬的植物，是我國特有的優良干果樹種，其果實栗子由板栗外蓬和板栗殼包裹。板栗果實在加工和使用時需去除外蓬和內殼，因此產生大量的廢棄物----板栗外蓬和板栗殼。長期以來，板栗外蓬和板栗殼均作為農林廢棄物處理，既污染環境又浪費資源。

我國板栗資源豐富，栽培歷史悠久，約有三千年左右。我國板栗目前栽培面積約1000萬畝，占世界栗子產量的60％，為世界產栗大國。但板栗采收和深加工過程中，產生的大量的板栗外蓬和板栗殼廢棄物，目前只有極少量用于農戶輔助燃料，其主要的處理方式是焚燒和就地丟棄。因此，利用板栗外蓬和殼做為原料，生產具有高熱量值的機制木炭，使副產物得到充分利用，變廢為寶，生產高附加值的產品，將資源優勢轉化成經濟優勢，既增添了機制木炭原料種類，又緩解了環境凈化的壓力，具有重大的經濟價值和社會價值。

為了保護環境，走可持續發展經濟，適應現代綠色經濟發展的要求，對板栗苞和板栗殼的研究也日益增多，以含有纖維素和木質素的板栗外蓬和板栗殼為原料制備機制木炭，因為板栗外蓬的纖維素和木質素含量高，而板栗殼除含有纖維素、木質素之外還含有大量的油脂，混合后的板栗外蓬和板栗殼原料在擠壓過程中的溫度過高，會導致油脂高溫降解，同時也由于油脂散熱慢，會加速薪棒的爆裂，出現明顯的爆裂紋路。

目前的研究主要有如下研究：楊志斌等人利用板栗苞與木屑和木材加工剩余物制備機制木炭，該研究使用的機制炭原料是碳含量高的板栗外苞、木屑和木材加工剩余物，對碳含量低的板栗內殼沒有加以利用，而且該方法制備的機制炭的得率低。該研究利用了含碳量高的板栗外苞和木屑以及其他的木材加工剩余物，其所利用的原料的含碳量高，而對含碳量低、在板栗加工過程中量多、對環境更易造成污染的更為重要的原料板栗殼沒有任何利用。