CN102786968A - 一种用云南松松果生产机制木炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用云南松松果生产机制木炭的方法。它以云南松松果为原料，经粉碎、烘干、制棒、炭化和冷却的工艺过程，制备出机制木炭。与现有技术相比，本发明的有益效果是以自然脱落的云南松松果为原料，将其粉碎后与粘土混合均匀，在室温下挤压成型制成棒后，再装入炭化炉炭化，制成机制木炭，生产过程中产生的烟气和液体通过管理全部回收，没有任何排放，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种用云南松松果生产机制木炭的方法。
背景技术
中国高度重视开发利用可再生资源，把可再生资源开发利用作为推动经济社会发展的重大举措。2006年，中国正式实施“可再生能源法”。我们将坚持以科学发展观统领经济社会发展全局。加快调整经济结构，转变经济增长方式，提高自主创新能力，发展循环经济，保护生态环境，进一步加大发展可再生能源的力度，促进经济发展与人口、资源、环境相协调，努力建设节约型，环境友好型社会。（中华人民共和国主席胡锦涛在2005年11月5日在北京国际再生能源大会上的讲话）
机制木炭是将竹、木锯末、边角废料、花生壳、稻壳、玉米秸秆、棉花秆之类的废弃物，经过粉碎（锯末不用粉碎）、烘干、高温高压过程，压制成圆、棱或方形带孔薪棒，然后将它放在炭化窑内干馏而成的黑色物质。机制炭与普通树炭相比，具有机械强度好，含碳量高，发热量大，灰分小，燃烧时间长（一般为普通树炭的2～4倍），且无烟无味等特性。
在云南大部分贫困山区，每年有上千万吨云南松云南松松果成熟后自然脱落，在很大程度上对环境造成了污染，加上山区农户收集完松子后大量的云南松云南松松果（壳）被丢弃，没有得到任何利用，是对资源的一种极大浪费。云南松（Pinus yunnanensis Franch.）属松科常绿乔木，又名青松、飞松、同纽同神（傈僳族名）、考机（佤族名）、塌戎（彝族名）。在云南省境内1000~2800m的山坡上均有大量分布，每年成熟后自然脱落的云南松松果有近上千万吨。
机制木炭由于无烟、无味、无毒，可广泛用于家庭取暖、烧烤食品，在工业上可作为钢铁冶炼、硅铁冶炼、铜冶炼过程中的还原剂和增炭剂，也可作为工业原料，深加工活性炭、炸药和二氧化硫等高附加值的化工产品。目前机制木炭生产工艺有：朱华生的发明（中国发明专利：公开号：CN1229831，公开日：1999年9月29日）将原料分为碎料和块料，炭化后加入粘合剂挤压成型，最后烘干;李同奋的发明（中国发明专利：公开号：CN1.92458A，公开日：1994年9月21日）将糠醛渣除去杂物后制棒机压成糠荃渣棒，经过干燥和炭化，冷却得到机制木炭；沈智杰的发明（中国发明专利：公开号：CN127268A，公开日：2001年1月10日）将甘蔗渣干燥、粉碎、热挤压成型和炭化后得到的机制木炭，用于烧烤。
但是，第一种工艺的缺点是添加了水玻璃等粘结剂，增加了成本，发热量较低、导致机制木炭灰分高，达不到国家标准，应用领域较窄;第二种和第三种的缺点是需要干燥，挤压成型设备的损耗大、能耗高，挤压成型设备的推进器和成型筒的寿命较短，平均每天更换或维修1次，即使目前进行了改进，其寿命也只能维持一周，并且更换和维修的操作复杂，同时这三种工艺对炭化过程中产生的烟气没有加以处理，直接排放，对环境的污染大。
因而，对废弃的云南松松果进行综合开发利用，制成环保生态机制木炭具有重要意义，探索采用云南松松果生产机制木炭，其单方深远。
发明内容
本发明提出了一种用云南松松果生产机制木炭的方法，解决了现有技术中的不足，以自然脱落的云南松松果为原料，将其粉碎后与粘土混合均匀，在室温下挤压成型制成棒后，再装入炭化炉炭化，制成机制木炭，生产过程中产生的烟气和液体通过管理全部回收，没有任何排放，适合工业化生产。
本发明的技术方案是这样实现的：一种用云南松松果生产机制木炭的方法，它以云南松松果为原料，经粉碎、烘干、制棒、炭化和冷却的工艺过程，制备出机制木炭。
1、粉碎：云南松松果的选择最好选自的水分含量为10-12%的云南松松果，将云南松松果粉碎成粒径为40-80目的松果粉，然后按重量百分比，松果粉：90-95%，粘土：5-10%充分混合均匀，得松果、粘土混合粉。
2、烘干：将粉碎工艺过程后的松果、粘土混合粉，送入全自动烘干机中，利用烘干机中空气的快速流动，在温度为550-650℃下烘干1.5-2h，得烘干后的松果、粘土混合粉。
3、制棒：将烘干后的松果、粘土混合粉放入制棒机制成口径为5-6.0cm的薪棒。
4、炭化：将制棒后的薪棒送入炭化炉中在一定的温度下进行干燥，它包括干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段和煅烧阶段：
（1）干燥阶段：在温度为20-150℃下干燥1.5-2.5小时；在这个阶段中，热分解速度非常缓慢，主要是木材中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发，木质材料的化学组成几乎没有变化；
（2）预炭化阶段:在温度为50-275℃下干燥2.5-3.5小时；在这个阶段中，木质材料热分解反应比较明显，木质材料化学组成开始发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质；干燥阶段和预炭化阶段都需要外界供给热量来保证热解温度的上升；
（3）炭化阶段:在温度为75-400℃下干燥43-45小时；在这个阶段中，木质材料急剧地进行热分解，生成大量分解产物，生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多，这一阶段放出大量反应热，所以又称为放热反应阶段。这些生成的大量分解产物，均通过管道进行全部回收。
（4）煅烧阶段:在温度为450-500℃下干燥21-25小时，得炭化棒；这个阶段依靠外部供给热量进行木炭的煅烧，排出残留在木炭中的挥发性物质（通过管道进行回收），提高木炭的固定碳含量，这时生成液体产物已经很少。
5、冷却：将炭化工艺流程后的炭化棒进行自然冷却，得机制木炭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明充分利用废弃的云南松松果为原料，在通过粉碎、烘干、制棒、炭化、冷却等工艺后得到生态机制木炭，此方法生产的生态机制木炭热量均在8000卡以上，燃烧时间均大于200分钟。
2、该方法大大降低了生态机制木炭的生产成本，生产过程中不产生对环境造成影响的“三废”，且生产工艺简单，易于操作和推广，适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的其中的几个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，一种用云南松松果生产机制木炭的方法，它以云南松松果为原料，经粉碎、烘干、制棒、炭化和冷却的工艺过程，制备出机制木炭：
1、粉碎：将2.2吨水分含量为10-12%的云南松松果粉碎成粒径为60目的松果粉，然后将松果粉与0.24吨的粘土混合均匀，得松果、粘土混合粉；
2、烘干：将粉碎工艺过程后的松果、粘土混合粉送入全自动烘干机中，在温度为550℃下烘干1.5-2h，得烘干后的松果、粘土混合粉；
3、制棒：将烘干工艺过程得到的烘干后的松果、粘土混合粉放入制棒机制成口径为5.0cm的薪棒；
4、炭化：将制棒后的薪棒送入炭化炉中在一定的温度下进行干燥，包括干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段和煅烧阶段：
（1）干燥阶段：在温度为60℃下干燥2.0小时；
（2）预炭化阶段:在温度为150℃下干3.0小时；
（3）炭化阶段:在温度为350℃下干燥44.0小时；
（4）煅烧阶段:在温度为450℃下干燥23.0小时，得炭化棒。
5、冷却：将炭化工艺流程后的炭化棒进行自然冷却，得机制木炭。
实施例二：
如图1所示，一种用云南松松果生产机制木炭的方法，它以水分含量为10-12%的云南松松果为原料，经粉碎、烘干、制棒、炭化和冷却的工艺过程，制备出机制木炭：
1、粉碎：将3.5吨水分含量为10-12%的云南松松果粉碎成粒径为40目的松果粉，然后将松果粉与0.18吨的粘土混合均匀，得松果、粘土混合粉。
2、烘干：将粉碎工艺过程后的松果、粘土混合粉送入全自动烘干机中，在温度为600℃下烘干1.5-2h，得烘干后的松果、粘土混合粉。
3、制棒：将烘干工艺过程得到的烘干后的松果、粘土混合粉放入制棒机制成口径为5.5cm的薪棒。
4、炭化：将制棒后的薪棒送入炭化炉中在一定的温度下进行干燥，包括干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段和煅烧阶段：
（1）干燥阶段：在温度为20℃下干燥2.5小时；
（2）预炭化阶段:在温度为105℃下干3.5小时；
（3）炭化阶段:在温度为300℃下干燥45.0小时；
（4）煅烧阶段:在温度为450℃下干燥25.0小时，得炭化棒。
5、冷却：将炭化工艺流程后的炭化棒进行自然冷却，得机制木炭。
实施例三：
如图1所示，一种用云南松松果生产机制木炭的方法，它以水分含量为10-12%的云南松松果为原料，经粉碎、烘干、制棒、炭化和冷却的工艺过程，制备出机制木炭。
1、粉碎：将3.0吨水分含量为10-12%的云南松松果粉碎成粒径为80目的松果粉，然后将松果粉与0.23吨的粘土混合均匀，得松果、粘土混合粉。
2、烘干：将粉碎工艺过程后的松果、粘土混合粉送入全自动烘干机中，在温度为650℃下烘干1.5-2h，得烘干后的松果、粘土混合粉。
3、制棒：将烘干工艺过程得到的烘干后的松果、粘土混合粉放入制棒机制成口径为6.0cm的薪棒。
4、炭化：将制棒后的薪棒送入炭化炉中在一定的温度下进行干燥，包括干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段和煅烧阶段：
（1）干燥阶段：在温度为150℃下干燥1.5小时；
（2）预炭化阶段:在温度为275℃下干2.5小时；
（3）炭化阶段:在温度为400℃下干燥43.0小时；
（4）煅烧阶段:在温度为500℃下干燥21.0小时，得炭化棒。
5、冷却：将炭化工艺流程后的炭化棒进行自然冷却，得机制木炭。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用云南松松果生产机制木炭的方法，其特征在于：它以云南松松果为原料，经粉碎、烘干、制棒、炭化和冷却的工艺过程，制备出机制木炭。
2.根据权利要求1所述的一种用云南松松果生产机制木炭的方法，其特征在于：所述云南松松果的水分含量为10-12%。
3.根据权利要求1所述的一种用云南松松果生产机制木炭的方法，其特征在于：所述粉碎的工艺过程为，将云南松松果粉碎成粒径为40-80目的松果粉，然后按重量百分比，松果粉：90-95%，粘土：5-10%充分混合均匀，得松果、粘土混合粉。
4.根据权利要求1所述的一种用云南松松果生产机制木炭的方法，其特征在于：所述烘干的工艺过程为，将粉碎工艺过程后的松果、粘土混合粉，在温度为550-650℃下烘干1.5-2h，得烘干后的松果、粘土混合粉。
5.根据权利要求1所述的一种用云南松松果生产机制木炭的方法，其特征在于：所述制棒的工艺流程为：将烘干后的松果、粘土混合粉制成口径为5-6.0cm的薪棒。
6.根据权利要求1所述的一种用云南松松果生产机制木炭的方法，其特征在于：所述炭化的工艺流程为，将制棒后的薪棒在一定的温度下进行干燥，包括干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段和煅烧阶段：
（1）干燥阶段：在温度为20-150℃下干燥1.5-2.5小时；
（2）预炭化阶段:在温度为50-275℃下干燥2.5-3.5小时；
（3）炭化阶段:在温度为75-400℃下干燥43-45小时；
（4）煅烧阶段:在温度为450-500℃下干燥21-25小时，得炭化棒。
7.根据权利要求6所述的一种用云南松松果生产机制木炭的方法，其特征在于：所述炭化的工艺流程为，将制棒后的薪棒在一定的温度下进行干燥，包括干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段和煅烧阶段：
（1）干燥阶段：在温度为20-150℃下干燥2.0小时；
（2）预炭化阶段:在温度为50-275℃下干3.0小时；
（3）炭化阶段:在温度为75-400℃下干燥44.0小时；
（4）煅烧阶段:在温度为450-500℃下干燥23.0小时，得炭化棒。
8.根据权利要求1所述的一种用云南松松果生产机制木炭的方法，其特征在于：所述冷却的工艺流程为：将炭化工艺流程后的炭化棒进行自然冷却，得机制木炭。
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