[發(fā)明專利]一種“水”-火聯(lián)動曝氧制備生物質(zhì)炭的方法

在審

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• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113072054A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 袁國棟;校亮;徐青;吳佳;余渲;劉溫甜;張劍文;易依甜;魏詩怡;王祺檳
• 申請（專利權）人: 肇慶學院
• 主分類號: C01B32/00
• 分類號: C01B32/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發(fā)明公開了一種“水”?火聯(lián)動曝氧制備生物質(zhì)炭的方法，涉及生物質(zhì)炭制備的技術領域。發(fā)明以自然界成炭和古人制炭為啟示，提出僅采用水和火，在田間曝氧環(huán)境下獲得優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭的方法。具體操作為：將農(nóng)林廢棄物堆砌成垛，自垛體四面引燃物料。物料燃燒，并伴隨結(jié)構突變，形成火墨跌落至地面并暴露于環(huán)境中，適時淋水即可生成生物質(zhì)炭。其中，每枝小的農(nóng)林廢棄物薪柴相當于一個微型限氧爐，表面與空氣接觸的部分類似于爐壁，內(nèi)芯相當于爐內(nèi)薪柴，其成炭過程為農(nóng)林廢棄物在曝氧環(huán)境下的“自限氧”高溫熱裂解過程。該方法可在田間將農(nóng)林廢棄物就地炭化，以省去原料與產(chǎn)品的運輸費和設備與場地的運行維護費，且簡單易學。

技術領域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)炭制備的技術領域，具體而言，涉及一種“水”-火聯(lián)動曝氧制備生物質(zhì)炭的方法。

背景技術

生物質(zhì)炭被定義為生物質(zhì)在缺氧或限氧條件下經(jīng)高溫熱裂解過程生成的富碳多孔物質(zhì)，優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭通常含有≥60％的碳含量。生物質(zhì)炭的生產(chǎn)是生物質(zhì)炭研究和應用的前提。目前，圍繞著生物質(zhì)炭的生產(chǎn)設備主要以限氧高溫熱裂解工藝為主，其需要將原材料運輸至特定的場所，制成的炭又被運往需求地，且需要昂貴的制炭設備，無形中產(chǎn)生了原料與產(chǎn)品的運輸費用、制炭設備與場地的購置與運行維護費用等諸多成本，加之高劑量的投加量才能產(chǎn)生預期的農(nóng)業(yè)和環(huán)保收益，使其推廣應用面臨了諸多困難。

田間原位制炭省去了原料與產(chǎn)品的運輸費，可適當降低生物質(zhì)炭的生產(chǎn)和使用成本，但目前均需要創(chuàng)造限氧條件或增加輔助設備，其工藝繁瑣且成本較高，距離推廣應用仍有一段距離。

Wardle等(2008)在Science上發(fā)表論文提及“Fire-derived charcoal(森林火災衍生了木炭)”，即自然界成炭的方法。明代著名科學家宋應星在其著作《天工開物》中記載：“爐中熾鐵用炭，煤炭居十七，木炭居十三，凡山林無煤處，鍛工可先擇堅硬木條燒成火墨，其焰更烈于煤”提到了木柴點墨成炭的方法。表明自然條件下有生物質(zhì)、水和火，可生成生物質(zhì)炭，且經(jīng)古人實踐過。

鑒于此，申請人受大自然成炭和古人制炭啟發(fā)，經(jīng)長期實踐探索，特提出本發(fā)明：一種“水”-火聯(lián)動曝氧制備生物質(zhì)炭的方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明人深入分析自然界成炭、古人制炭以及傳統(tǒng)田間制炭成效的基礎上，發(fā)現(xiàn)在自然狀態(tài)下，有薪柴、水和火，便可以生成生物質(zhì)炭。提供了一種“水”-火聯(lián)動“自限氧-水淬滅”法制備生物質(zhì)炭的方法，以解決如上所述的制炭高成本的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種“水”-火聯(lián)動曝氧制備生物質(zhì)炭的方法，其包括：將農(nóng)林廢棄物就地堆砌成垛，在田間曝氧環(huán)境下引燃，物料燃燒，并伴隨結(jié)構突變，形成火墨跌落至地面并暴露于環(huán)境中；在0-5min暴露時間內(nèi)，通過向火墨噴淋淬滅物質(zhì)以終止燃燒制得生物質(zhì)炭。

在本發(fā)明應用較佳的實施方式中，上述農(nóng)林廢棄物包括農(nóng)業(yè)廢棄物和林業(yè)廢棄物，農(nóng)業(yè)廢棄物選自玉米秸稈、蘆葦秸稈和茄稈中的至少一種，林業(yè)廢棄物選自果林樹枝和園林樹枝中的至少一種。

在本發(fā)明應用較佳的實施方式中，上述農(nóng)林廢棄物堆砌形成的垛體呈錐體、半球體、正方體或長方體。

在發(fā)明應用較佳的實施方式中，上述農(nóng)林廢棄物形成的垛體的引燃方式為單點引燃或多位點引燃；優(yōu)選地，農(nóng)林廢棄物垛體的引燃方式為多位點引燃。

在發(fā)明應用較佳的實施方式中，上述火墨是指燃燒的物料結(jié)構突變后跌落至地面而形成的發(fā)黑泛紅的物質(zhì)。

在發(fā)明應用較佳的實施方式中，上述火墨暴露時間是指火墨跌落至地面至噴淋淬滅過程進行前的時間差值。

在發(fā)明應用較佳的實施方式中，上述噴淋淬滅物質(zhì)選自如下淬滅物質(zhì)中的至少一種：水、飽和石灰水和飽和泥漿。

由“水”-火聯(lián)動曝氧制備生物質(zhì)炭的方法制備的優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭，優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)炭的碳元素的含量占比≥60％。