CN103466617A - 一种高温微晶竹炭及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温微晶竹炭及制备方法，包括低温炭化、中温活化、高温结晶化三个主要步骤。本发明有效地提高了竹炭制品的远红外辐射率、负离子发生量和吸附功能，能满足目前市场上把竹炭材料作为环境净化功能涂料、电磁屏蔽功能材料、保健功能纺织材料添加剂等领域的需求。
Description
技术领域
本发明涉及竹炭制品，具体是一种高温微晶竹炭及制备方法。
背景技术
竹炭是将竹材置于炭窑中，在高温下产生热分解后得到的固体产物。竹材炭化过程一般分为干燥、预炭化、炭化、锻烧和冷却五个阶段。
竹材干燥：利用燃料燃烧产生的炽热烟气进行熏烟干燥，炭窑内的温度一般小于150℃，主要是去掉竹材中的水分，使竹材的形状尺寸不容易改变。
竹材预炭化：炭窑内的温度150℃～270℃，竹材的受热分解比较明显，开始产生醋酸和焦油。
竹材炭化：炭窑内的温度270℃～360℃，竹材发生非常快的热分解，产生大量的分解产物，是醋酸、焦油等天然高分子产物的主要阶段。
竹炭锻烧：炭窑内的温度360℃以上，随着温度的持续上升，残留在竹炭中的能挥发的物质得到的排除。竹炭煅烧时的最高温度按竹炭用途而异。调湿用的竹炭，煅烧温度600℃以上；水的净化、煮饭、沐浴用炭，煅烧温度700℃以上；电磁屏蔽和抗辐射用炭，煅烧温度达800℃～1000℃。
竹炭冷却：将经过煅烧的竹炭，在炭窑不漏气的情况下，逐步冷却到50℃左右，然后出窑。
目前烧制竹炭的常规方法有干馏热解法和土窑直接烧制法两种。
干馏热解法使用的设备是外热式干馏釜，在烧制时使用经过预干燥的竹材，烧制周期一般在24~72小时，竹炭得率一般为25％~35％。但精炼温度不高，影响竹炭密度，竹炭产量低。
土窑烧制法采用燃料直接加热方式，由燃料在窑口燃烧产生热量，上升到窑顶后向窑内扩散，由上往下缓慢干燥并达到预炭化。窑内竹材燃烧使窑内温度继续升高，窑内烟气循环流动，除去竹材的挥发性物质，完成炭化和精炼，得到结构致密的竹炭。从装窑到出炭一般要25~30天，竹炭得率一般为20％左右。土窑造价便宜，精炼温度高，竹炭密度大，但质量稳定性差，得率不高。
由于烧制竹炭的设备和工艺技术的局限性，很难得到密度、孔隙、结晶度以及其他物理性能兼备的竹炭产品，制约了竹炭产品的综合功能和广泛用途。
应用本发明所述的一种高温微晶竹炭及备方法，可以有效地提高了竹炭制品的远红外辐射率、负离子发生量及吸附功能，能满足目前市场上把竹炭材料作为环境净化功能涂料、电磁屏蔽功能材料、保健功能纺织材料添加剂等领域的需求。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种高温微晶竹炭及制备方法。采用该方法制备的高温微晶竹炭有效地提高了竹炭制品的远红外辐射、负离子发生量及吸附功能，能满足目前市场上把竹炭材料作为环境净化功能涂料、电磁屏蔽功能材料、保健功能纺织材料添加剂等领域的需求。
实现本发明目的的技术方案是：
一种高温微晶竹炭的制备方法，包括如下步骤：
（1）竹炭窑炉内壁为耐火材料，顶部设有进料口、排烟口，前部设有出料炉门、进风口、水蒸汽及氮气进气管道。各个通道均可调节气流大小；
（2）把竹材原料从进料口投入窑炉內，点火燃烧之后关闭炉门，打开进风口和排烟口，用部分竹材燃烧的热量将炉内竹材逐渐烘干，直至维持自燃；
（3）炉内温度达到450℃时，逐渐调小排烟口和进气口，控制炉窑温度在450~500℃之间维持竹材自燃，逐渐炭化，得到低温竹炭；
（4）从投料口继续投放竹材，直至堆满炉窑，关闭投料口，重复上述第（3）项操作1～2次；
（5）调节进风口及排烟口使炉温升高，上升到850℃时，从送气管道送入过热水蒸汽，对低温竹炭进行活化处理。保持2~4小时，得到中温活化竹炭；
（6）从送气管道缓缓送入氮气，使炉内的中温竹炭趋近隔氧状态。控制火力使炉窑以1~6℃/min的速度继续升温，竹炭逐渐形成石墨化微晶结构；
（7）炉内温度达到1200~1300℃后，关闭进风口、排烟口和氮气送气口，密封自然保温，得到高温微晶竹炭；
（8）炉窑在密封状态自然降温。炉内温度降到250℃时，打开炉门及排气口，加快降温速度，炉内温度降到50℃之后，打开炉门取出高温微晶竹炭。
应用本发明所述的一种高温微晶竹炭及备方法，可以有效地提高了竹炭制品的远红外辐射率、负离子发生量及吸附功能，能满足目前市场上把竹炭材料作为环境净化功能涂料、电磁屏蔽功能材料、保健功能纺织材料添加剂等领域的需求。
附图说明
图1为本发明高温微晶竹炭的工艺流程框图；
图2为本发明高温微晶竹炭放大1000倍微观结构图；
图3为本发明高温微晶竹炭放大3000倍微观结构图；
图4为本发明高温微晶竹炭放大5000倍微观结构图；
图5为本发明高温微晶竹炭X-射线衍射谱图；
图6为本发明高温微晶竹炭微孔容积及孔径图。
具体实施方式
实施例1：
一种高温微晶竹炭的制备方法，包括如下步骤：
（1）把竹材原料从进料口投入窑炉內，用部分竹材燃烧的热量将炉内竹材逐渐烘干，直至维持自燃；
（2）炉内温度达到450℃时，逐渐调小排烟口和进气口，控制炉窑温度在450~500℃之间维持竹材自燃，逐渐炭化；
（3）调节进风口及排烟口使炉温升高，上升到850℃时，从送气管道送入过热水蒸汽，对低温竹炭进行活化处理，保持2小时；
（4）从送气管道缓缓送入氮气，使炉内的中温竹炭趋近隔氧状态。控制火力使炉窑以2℃/min的速度继续升温，竹炭逐渐形成石墨化微晶结构；
（5）炉内温度达到1200℃后，关闭进风口、排烟口和氮气送气口，密封自然保温，得到高温微晶竹炭；
（6）炉窑在密封状态自然降温。炉内温度降到250℃时，打开炉门及排气口，加快降温速度。炉内温度降到50℃之后，打开炉门取出高温微晶竹炭。
实施例2：
一种高温微晶竹炭的制备方法，包括如下步骤：
（1）把竹材原料从进料口投入窑炉內，用部分竹材燃烧的热量将炉内竹材逐渐烘干，直至维持自燃；
（2）炉内温度达到450℃时，逐渐调小排烟口和进气口，控制炉窑温度在450~500℃之间维持竹材自燃，逐渐炭化；
（3）调节进风口及排烟口使炉温升高，上升到850℃时，从送气管道送入过热水蒸汽，对低温竹炭进行活化处理，保持4小时；
（4）从送气管道缓缓送入氮气，使炉内的中温竹炭趋近隔氧状态。控制火力使炉窑以4℃/min的速度继续升温，竹炭逐渐形成石墨化微晶结构；
（5）炉内温度达到1300℃后，关闭进风口、排烟口和氮气送气口，密封自然保温，得到高温微晶竹炭；
（6）炉窑在密封状态自然降温。炉内温度降到250℃时，打开炉门及排气口，加快降温速度。炉内温度降到50℃之后，打开炉门取出高温微晶竹炭。
Claims (2)
1.一种高温微晶竹炭的制备方法，包括如下步骤：
（1）竹炭窑炉内壁为耐火材料，顶部设有进料口、排烟口，前部设有出料炉门、进风口、水蒸汽及氮气进气管道；
各个通道均可调节气流大小；
（2）把竹材原料从进料口投入窑炉內，点火燃烧之后关闭炉门，打开进风口和排烟口，用部分竹材燃烧的热量将炉内竹材逐渐烘干，直至维持自燃；
（3）炉内温度达到450℃时，逐渐调小排烟口和进气口，控制炉窑温度在450~500℃之间维持竹材自燃，逐渐炭化，得到低温竹炭；
（4）从投料口继续投放竹材，直至堆满炉窑，关闭投料口，重复上述第（3）项操作1～2次；
（5）调节进风口及排烟口使炉温升高，上升到850℃时，从送气管道送入过热水蒸汽，对低温竹炭进行活化处理；
保持2~4小时，得到中温活化竹炭；
（6）从送气管道缓缓送入氮气，使炉内的中温竹炭趋近隔氧状态；
控制火力使炉窑以1~6℃/min的速度继续升温，竹炭逐渐形成石墨化微晶结构；
（7）炉内温度达到1200~1300℃后，关闭进风口、排烟口和氮气送气口，密封自然保温，得到高温微晶竹炭；
（8）炉窑在密封状态自然降温；
炉内温度降到250℃时，打开炉门及排气口，加快降温速度，炉内温度降到50℃之后，打开炉门取出高温微晶竹炭。
2.用权利要求1所述的制备方法制备的高温微晶竹炭。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
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