一種無化學添加劑的生物質成型炭的制備方法與流程

本發明屬于化工領域，涉及一種生物質的成型方法，具體來說是一種無化學添加劑的生物質成型炭的制備方法。

背景技術：

生物質能源作為可再生能源，具有可再生性、清潔低污染、CO₂零排放、資源豐富等優點。我國是一個農業大國，農業產量巨大，有大量的農林業廢棄物。傳統的處理方式是直接燃燒，這種方式對環境造成嚴重的污染。

發展生物質利用技術既能緩解環境污染問題，又能充分利用農林業廢棄生物質資源，改善或提高農民的生活條件，具有明顯的社會意義與經濟意義，符合我國現階段國情和生物質開發利用水平。

目前，研究生物質制備成型炭的方法主要有兩種，即先成型后炭化和先炭化后成型。先成型后炭化得到的生物質成型炭密度及抗壓強度低，這是因為在炭化過程中揮發分析出，不可避免的破壞了生物質成型燃料的內部結構。然而先炭化后成型工藝也有其缺點，炭化后的生物質由于木質素等具有天然粘結性的物質分解，使生物質失去了粘結性，因此再成型需要加入粘結劑，但是目前添加的粘結劑中含有添加大量的化學藥品。燃燒過程中這些化學藥品將會揮發和生物質炭粉反應生成其他有毒有害的物質影響使用者的人身安全。

技術實現要素：

針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種無化學添加劑的生物質成型炭的制備方法，所述的這種無化學添加劑的生物質成型炭的制備方法要解決現有技術中制備生物質成型炭的方法需要加入粘結劑，影響環境和人身安全的技術問題。

本發明提供了一種無化學添加劑的生物質成型炭的方法，其特征在于包含以下步驟：

一種無化學添加劑的生物質成型炭的制備方法，包含以下步驟：

1)將物質粉碎、篩分，得到原料，原料粒徑在4.75~0.075mm之間；所述的生物質為農林業廢棄物或者城市有機廢棄物；

2)將原料輸送至回轉窯中，在300~900℃的溫度下進行炭化處理，得到生物質炭粉；

3)稱取所述的生物質炭粉，裝入容器中；

4)稱取可溶性淀粉，所述的可溶性淀粉和生物質炭粉的質量比為1：1~20，將可溶性淀粉裝入所述的容器中，攪拌使生物質炭粉和可溶性淀粉混合均勻；

5)稱取沸水，所述的沸水與生物質炭粉的質量比為1：1~5，倒入所述的容器中攪拌均勻；

6)將步驟5）的物料倒入一個加熱器中，加熱至20~150℃，得到熟料；

7)將加熱器中的物料倒入一個成型機中，在20~400MPa的壓力下壓制；保持10~3600s；

8)卸壓，獲得無化學添加劑的生物質成型炭。

進一步的，所述的生物質為木屑、竹屑、棉稈、或者秸稈。

進一步的，所述成型機的直徑為16~50mm 。

本發明是將農林業廢棄物或者城市有機廢棄物用回轉窯進行炭化，然后將生物質炭粉與淀粉按照一定比例充分混合，加入適量沸水后進行壓縮成型的工藝。在此過程中只添加了淀粉作為粘結劑，沒有其他化學試劑，可用作燒烤炭及工業鍋爐燃料等，燃燒過程對人體、環境無害，是一種綠色環保的可再生燃料。

本發明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發明的生物質成型的方法，添加劑為無污染的可溶性淀粉，燃燒時無其他添加化合物析出，制作工藝簡單，可較好地解決傳統處理方式添加多種化學試劑在燃燒時有有毒有害副產物的產生等問題，適合工業和食品行業使用。

附圖說明

圖1是采用本發明的方法獲得的生物質照片。

具體實施方式

下面對本發明提供的具體實施方式作詳細說明。

實施例1：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取10g木屑炭粉，裝入容器中。稱取5g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為2:1。按木屑炭粉和水的比例為1:2.5稱取25ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，在室溫下直接輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為100MPa，壓制生料；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A1。

實施例2：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取9g木屑炭粉，裝入容器中。稱取3g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為3:1。按木屑炭粉和水的比例為3:8稱取24ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。加熱溫度至90℃，輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為100MPa，壓制生料；保持壓力40s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A2。

實施例3：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取8g木屑炭粉，裝入容器中。稱取2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為4:1。按木屑炭粉和水的比例為1:3稱取24ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。加熱至36°C，輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為100MPa，壓制生料；保持壓力45s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A3。

實施例4：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取9g木屑炭粉，裝入容器中。稱取2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為4.5:1。按木屑炭粉和水的比例為9:20稱取20ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻，。不加熱，直接輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為80MPa；保持壓力50s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A4。

實施例5：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取10g木屑炭粉，裝入容器中。稱取2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為5:1。按木屑炭粉和水的比例為1:2稱取20ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為100MPa；保持壓力30s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A5。

實施例6：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取12g木屑炭粉，裝入容器中。稱取2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為6:1。按木屑炭粉和水的比例為1:2稱取24ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，直接輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為80MPa；保持壓力20s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A6。

實施例7：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取14g木屑炭粉，裝入容器中。稱取2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為7:1。按木屑炭粉和水的比例為7:15稱取30ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，直接輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為80MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A7。

實施例8：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取10g木屑炭粉，裝入容器中。稱取1g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為10:1。按木屑炭粉和水的比例為1:2稱取20ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，直接輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為80MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A8。

實施例9：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取10g木屑炭粉，裝入容器中。稱取0.5g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為20:1。按木屑炭粉和水的比例為1:2稱取20ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，直接將輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為80MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A9。

實施例10：

將木屑篩分至0.3~0.5mm，干燥，倒進回轉窯中進行450℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取10g木屑炭粉，裝入容器中。按木屑炭粉和水的比例為1:2稱取20ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻，。不加熱，直接輸送至直徑為32mm的成型機中，設置成型壓力為80MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為A10。

實施例11：

將棉桿篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行400℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取1g棉稈炭粉，裝入容器中。稱取0.5g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使棉稈炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時棉稈炭粉和可溶性淀粉的比例為2:1。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取2ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，直接輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MB1。

實施例12：

將棉稈篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行400℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取1g棉稈炭粉，裝入容器中。稱取0.2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使棉稈炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時棉稈炭粉和可溶性淀粉的比例為5:1。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取2ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻，。不加熱，直接輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MB2。

實施例13：

將棉稈篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行400℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取1g棉稈炭粉，裝入容器中。稱取0.1g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使棉稈炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時棉稈炭粉和可溶性淀粉的比例為10:1。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取2ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，直接輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MB3。

實施例14：

將棉稈篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行400℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取1g棉稈炭粉，裝入容器中。稱取0.05g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使棉稈炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時棉稈炭粉和可溶性淀粉的比例為20:1。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取2ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。不加熱，直接將輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MB4。

實施例15：

將木屑篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行300℃的炭化處理，得到木屑炭粉。稱取1g木屑炭粉，裝入容器中。稱取0.5g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為2:1。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取2ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。加熱至60℃，輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MC1。

實施例15：

將木屑篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行300℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取1g棉稈炭粉，裝入容器中。稱取0.2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為5:1。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取2ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。加熱至60℃，輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MC2。

實施例16：

將木屑篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行300℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取1.4g棉稈炭粉，裝入容器中。稱取0.2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為7:1。按棉稈炭粉和水的比例為1.4:3稱取3ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。加熱至60℃，輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MC3。

實施例16：

將木屑篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行300℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取2g棉稈炭粉，裝入容器中。稱取0.2g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為10:1。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取4ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。加熱至60℃，輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MC4。

實施例17：

將木屑篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行300℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取1g棉稈炭粉，裝入容器中。稱取0.05g可溶性淀粉，裝入容器中攪拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均勻，得到干料。此時木屑炭粉和可溶性淀粉的比例為20:1。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取2ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。加熱至60℃，輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MC5。

實施例18：

將木屑篩分至0.5~1mm，干燥，倒進回轉窯中進行300℃的炭化處理，得到棉稈炭粉。稱取1g棉稈炭粉，裝入容器中。按棉稈炭粉和水的比例為1:2稱取2ml的100℃沸水，倒入容器中攪拌均勻。加熱至60℃，輸送至直徑為16mm的成型機中，設置成型壓力為60MPa；保持壓力60s后卸壓，取出成型后的生物質燃料。標記為MC6。