CN105176621A - 一种使用竹炭粉制备的双组份速燃炭棒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用竹炭粉制备的双组份速燃炭棒，所述双组份速燃炭棒由竹碳棒本体层和位于竹碳棒本体层顶端的竹碳棒点火层组成。本发明还公开了上述双组份速燃炭棒的制备方法。本发明的有益效果是：提高竹材加工剩余物的附加值，减少竹材加工企业固体废弃物的污染，通过对竹材加工剩余物的粉碎和炭化，提高其燃烧性能，再通过点火层加入复配燃烧助剂，高压制备蜂窝状的竹碳棒，在点火层蜂窝结构内部喷上酒精喷雾，借助燃烧助剂，即可由内向外快速燃烧，从而带动竹碳棒本体层燃烧，其燃烧过程中无异味、无烟、残渣少、燃烧值高，适用于北方供暖及烧烤市场。
Description
技术领域
本发明属于竹材加工剩余物综合利用技术领域，具体涉及固体成型碳棒的制备及使其快速燃烧的方法。
背景技术
竹子具有繁殖能力强、生长周期短、适应性强、病虫害少、物理力学性能优良、可年年择伐等特性，其工业和商业价值显著，逐渐取代木材，制备竹地板、户外重竹材料、重竹家具、全竹集装箱底板、竹工艺品等竹制人造板。竹材加工过程中会产生大量的剩余物，包括竹屑、竹拉丝、边角材料等固体废弃物，利用率低，且影响环境。因此，如何高效利用竹材加工剩余物，提高其附加值，是本发明研究的重点。竹炭具有较高的燃烧值，且燃烧过程中无异味、无烟且残渣少，是一种良好的固体成型燃料，本发明制备的速燃碳棒分为主剂和辅剂，主剂为高压成型碳棒，辅剂为液体酒精喷雾。主剂是将竹材加工剩余物粉碎，经过高温炭化，制备炭粉，再与粘结剂、助燃剂、水等共混，通过蜂窝模具，高压成型制备各种形状的蜂窝速燃碳棒，其中高压成型的蜂窝碳棒分为本体层和点火层，本体层包括炭粉、粘结剂和水，点火层在本体层的基础上加入各种燃烧助剂，由此制备的速燃碳棒成本低、安全、环保，点火层喷上辅剂即可由内向外快速燃烧，从而带动本体层燃烧，速度快且燃烧值高。使用竹炭粉制备双组份蜂窝速燃碳棒的方法未见报道。
发明内容
本发明的目的是制备一种环保型低成本，快速燃烧，具备高放热量性能的固体成型燃料碳棒，同时可循环利用竹材加工剩余物，使其高值化利用，减少竹材加工企业固体环境污染。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
一种使用竹炭粉制备的双组份速燃炭棒，其特征在于，所述双组份速燃炭棒由竹碳棒本体层和位于竹碳棒本体层顶端的竹碳棒点火层组成；
所述竹碳棒本体层中，包含炭化竹粉、粘结剂和水，所述粘结剂的加入量为竹碳棒本体层中炭化竹粉质量的3%～7%，所述水的加入量为竹碳棒本体层中炭化竹粉质量的30%～40%；
所述竹碳棒点火层，包含炭化竹粉、粘结剂、燃烧助剂和水，所述粘结剂的加入量为炭化竹粉质量的3%～7%，所述燃烧助剂的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的3%～13%；所述水的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的30%～40%。
作为优化，所述炭化竹粉细度为200-380目；
作为优化，所述竹碳棒本体层和竹碳棒点火层长度比为4～5.5:1；
作为优化，所述粘结剂是变性淀粉、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸中的一种或多种组合；
作为优化，所述燃烧助剂是硝酸锶、氯酸钾、红磷中的一种或多种组合。
本发明要解决的另一个技术问题是提供上述双组份速燃炭棒的制备方法，其步骤包括：
（1）竹炭粉制备，将竹材加工剩余物粉碎，在300～500℃的炭化炉中炭化1～3小时，将此炭化竹粉备用；
（2）竹碳棒本体层制备，同时加入炭化竹粉、粘结剂和水，混合均匀后再通过高压挤压制备竹碳棒本体层，所述粘结剂的加入量为竹碳棒本体层中炭化竹粉质量的3%～7%；所述水的加入量为竹碳棒本体层中炭化竹粉质量的30%～40%；
（3）双组份速燃炭棒制备，在步骤（2）制备的竹碳棒本体层基础上制备竹碳棒点火层，加入炭化竹粉、粘结剂、燃烧助剂和水，混合均匀后再通过高压挤压，即制备完成双组份速燃炭棒，所述粘结剂的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的3%～7%；所述燃烧助剂的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的3%～13%；所述水的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的30%～40%。
作为优化，步骤（1）中，所述竹材加工剩余物粉碎的细度为200～380目；
作为优化，所述粘结剂是变性淀粉、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸中的一种或多种组合；
作为优化，步骤（3）中，所述燃烧助剂是硝酸锶、氯酸钾、红磷中的一种或多种组合；
作为优化，步骤（2）和步骤（3）中，所述的炭化竹粉细度为200～380目、挤压压力为0.5～1.4MPa、挤压时间为10～28秒；
作为优化，所述步骤（2）中的高压挤压压力不小于步骤（3）中的高压挤压压力；所述步骤（2）中的挤压时间不小于步骤（3）中的挤压时间；所述步骤（2）中的炭化竹粉的粒径不小于步骤（3）中的炭化竹粉的粒径；
作为优化，步骤（2）中，将炭化竹粉、粘结剂和水混合均匀后，放入蜂窝模具中，制备蜂窝结构的竹碳棒本体层；
作为优化，步骤（3）中，在步骤（2）制备的蜂窝结构的竹碳棒本体层外层加入炭化竹粉、粘结剂、燃烧助剂和水，混合均匀后，制备蜂窝结构的竹碳棒点火层。
本发明的有益效果是：提高竹材加工剩余物的附加值，减少竹材加工企业固体废弃物的污染，通过对竹材加工剩余物的粉碎和炭化，提高其燃烧性能，再通过点火层加入复配燃烧助剂，高压制备蜂窝状的竹碳棒，在点火层蜂窝结构内部喷上酒精喷雾，借助燃烧助剂，即可由内向外快速燃烧，从而带动竹碳棒本体层燃烧，其燃烧过程中无异味、无烟、残渣少、燃烧值高，适用于北方供暖及烧烤市场。
具体实施方式
实施例1
一种使用竹炭粉制备的双组份速燃炭棒，所述双组份速燃炭棒由竹碳棒本体层和竹碳棒点火层组成，所述竹碳棒本体层中，包含炭化竹粉、粘结剂和水，所述粘结剂的加入量为炭化竹粉质量的3%～7%，所述水的加入量为炭化竹粉质量的30%～40%；所述竹碳棒点火层，包含炭化竹粉、粘结剂、燃烧助剂和水，所述粘结剂的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的3%～7%，所述燃烧助剂的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的3%～13%；所述水的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的30%～40%。
作为优化，所述炭化竹粉细度为200-380目；
作为优化，所述竹碳棒本体层和竹碳棒点火层长度比为4～5.5:1；
作为优化，所述粘结剂是变性淀粉、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸中的一种或多种组合；
作为优化，所述燃烧助剂是硝酸锶、氯酸钾、红磷中的一种或多种组合。
实施例2
实施例1所述双组份蜂窝状速燃炭棒的制备方法，其步骤包括：
（1）将竹材加工剩余物分别粉碎至200目和380目，在300℃的炭化炉中炭化1小时，放入容器中备用；
（2）在蜂窝状设备中加入200目的炭化竹粉1200g，36g变性淀粉及360g水，混合均匀后，通过1.4MPa压力，挤压28秒制备竹碳棒本体层，其长度为8厘米；
（3）在竹碳棒本体层的基础上，加入380目炭化竹粉100g，3g变性淀粉、30g水、3g硝酸锶及5g氯酸钾，混合均匀后，通过0.5MPa压力，挤压10秒制备竹碳棒点火层，其长度为2厘米。
制备的竹碳棒，常温放置24小时，在点火层蜂窝内部喷上酒精喷雾，点火后，竹碳棒点火层迅速燃烧，且伴有微小火星，10秒即可快速燃烧，随后本体层也在燃烧，整个竹炭棒燃烧时间为120分钟，经检测，其发热量为7024.56cal/g，灰分为3.2%，在竹碳棒燃烧过程中无烟、无异味，且残渣少。
实施例3
实施例1所述双组份蜂窝状速燃炭棒的方法，其步骤包括：
（1）将竹材加工剩余物分别粉碎至280目和300目，在500℃的炭化炉中炭化3小时，放入容器中备用；
（2）在蜂窝状设备中加入280目炭化竹粉1200g，84g聚丙烯酸及480g水，混合均匀后，通过1MPa压力，挤压20秒制备竹碳棒本体层，其长度为8.4厘米；
（3）在本体层的基础上，加入300目炭化竹粉100g，7g聚丙烯酸、40g水、3g红磷及7g氯酸钾，混合均匀后，通过0.9MPa压力，挤压18秒制备竹碳棒点火层，其长度为1.6厘米。
制备的竹碳棒，常温放置24小时，在点火层蜂窝内部喷上酒精喷雾，点火后，竹碳棒点火层迅速燃烧，且伴有微小火星，18秒后点火层开始燃烧，随后本体层也在燃烧，整个竹炭棒燃烧时间为100分钟，经检测，其发热量为6598.21cal/g，灰分为3.25%，在竹碳棒燃烧过程中无烟、无异味，且残渣少。
实施例4
一种使用竹炭粉制备双组份蜂窝状速燃炭棒的方法，其步骤包括：
（1）将竹材加工剩余物分别粉碎至220目和360目，在400℃的炭化炉中炭化2小时，放入容器中备用；
（2）在蜂窝状设备中加入220目炭化竹粉1200g，60g羧甲基纤维素钠及432g水，混合均匀后，通过1.3MPa压力，挤压26秒制备竹碳棒本体层，其长度为8.1厘米；
（3）在本体层的基础上，加入360目炭化竹粉100g，5g羧甲基纤维素钠、36g水、8.5g硝酸锶，混合均匀后，通过0.6MPa压力，挤压12秒制备竹碳棒点火层，其长度为1.9厘米。
制备的竹碳棒，常温放置24小时，在点火层蜂窝内部喷上酒精喷雾，点火后，竹碳棒点火层迅速燃烧，且伴有微小火星，12秒即可快速燃烧，随后本体层也在燃烧，整个竹炭棒燃烧时间为115分钟，经检测，其发热量为6995.63cal/g，灰分为3.22%，在竹碳棒燃烧过程中无烟、无异味，且残渣少。
实施例5
实施例1所述双组份蜂窝状速燃炭棒的方法，其步骤包括：
（1）将竹材加工剩余物分别粉碎至240目和340目，在350℃的炭化炉中炭化1.5小时，放入容器中备用；
（2）在蜂窝状设备中加入240目炭化竹粉1200g，35g变性淀粉和35g聚丙烯酸混合粘结剂及450g水，混合均匀后，通过1.2MPa压力，挤压24秒制备竹碳棒本体层，其长度为8.2厘米；
（3）在本体层的基础上，加入340目炭化竹粉100g，3.1g变性淀粉和3.1g聚丙烯酸混合粘结剂、38g水、7.8g氯酸钾，混合均匀后，通过0.7MPa压力，挤压14秒制备竹碳棒点火层，其长度为1.8厘米。
制备的竹碳棒，常温放置24小时，在点火层蜂窝内部喷上酒精喷雾，点火后，竹碳棒点火层迅速燃烧，且伴有微小火星，14秒后开始燃烧，随后本体层也在燃烧，整个竹炭棒燃烧时间为110分钟，经检测，其发热量为6980.53cal/g，灰分为3.19%，在竹碳棒燃烧过程中无烟、无异味，且残渣少。
实施例6
一种使用竹炭粉制备双组份蜂窝状速燃炭棒的方法，其步骤包括：
（1）将竹材加工剩余物分别粉碎至260目和320目，在350℃的炭化炉中炭化2.5小时，放入容器中备用；
（2）在蜂窝状设备中加入260目炭化竹粉1200g，35g变性淀粉和40g羧甲基纤维素钠混合粘结剂及470g水，混合均匀后，通过1.1MPa压力，挤压22秒制备竹碳棒本体层，其长度为8.3厘米；
（3）在本体层的基础上，加入320目炭化竹粉100g，3g变性淀粉和3.3g羧甲基纤维素钠混合粘结剂、40g水、3g红磷、4g硝酸锶及5.5g氯酸钾，混合均匀后，通过0.8MPa压力，挤压16秒制备竹碳棒点火层，其长度为1.7厘米。
制备的竹碳棒，常温放置24小时，在点火层蜂窝内部喷上酒精喷雾，点火后，竹碳棒点火层迅速燃烧，且伴有微小火星，16秒后开始燃烧，随后本体层也在燃烧，整个竹炭棒燃烧时间为105分钟，经检测，其发热量为6755.61cal/g，灰分为3.21%，在竹碳棒燃烧过程中无烟、无异味，且残渣少。
本发明点火层所用炭化竹粉越细、挤压压力越小且挤压时间越短，其碳棒结构越松散，接触空气越多，越容易快速燃烧；相反本体层碳棒结构越紧实，通过点火层带动燃烧后，燃烧的时间就越长。本发明根据现有炭棒存在不容易点着的问题进行了改进，通过引入点火层，改善本发明产品的点火形式，同时对本体层施加较高的挤压压力和挤压时间，延长本体层的燃烧时间，使得本发明产品具有快速点燃和燃烧时间长的优点，克服了现有产品的不足。
Claims (10)
1.一种使用竹炭粉制备的双组份速燃炭棒，其特征在于，所述双组份速燃炭棒由竹碳棒本体层和位于竹碳棒本体层顶端的竹碳棒点火层组成；
所述竹碳棒本体层中，包含炭化竹粉、粘结剂和水，所述粘结剂的加入量为竹碳棒本体层中炭化竹粉质量的3%～7%，所述水的加入量为竹碳棒本体层中炭化竹粉质量的30%～40%；
所述竹碳棒点火层，包含炭化竹粉、粘结剂、燃烧助剂和水，所述粘结剂的加入量为炭化竹粉质量的3%～7%，所述燃烧助剂的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的3%～13%；所述水的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的30%～40%。
2.如权利要求1所述的双组份速燃炭棒，其特征在于，所述炭化竹粉细度为200-380目。
3.如权利要求1所述的双组份速燃炭棒，其特征在于，所述竹碳棒本体层和竹碳棒点火层长度比为4～5.5:1。
4.如权利要求1所述的双组份速燃炭棒，其特征在于，所述粘结剂是变性淀粉、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸中的一种或多种组合。
5.如权利要求1所述的双组份速燃炭棒，其特征在于，所述燃烧助剂是硝酸锶、氯酸钾、红磷中的一种或多种组合。
6.如权利要求1所述双组份速燃炭棒的制备方法，其步骤包括：
（1）竹炭粉制备，将竹材加工剩余物粉碎，在300～500℃的炭化炉中炭化1～3小时，将此炭化竹粉备用；
（2）竹碳棒本体层制备，同时加入炭化竹粉、粘结剂和水，混合均匀后再通过高压挤压制备竹碳棒本体层，所述粘结剂的加入量为竹碳棒本体层中炭化竹粉质量的3%～7%；所述水的加入量为竹碳棒本体层中炭化竹粉质量的30%～40%；
（3）双组份速燃炭棒制备，在步骤（2）制备的竹碳棒本体层基础上制备竹碳棒点火层，加入炭化竹粉、粘结剂、燃烧助剂和水，混合均匀后再通过高压挤压，即制备完成双组份速燃炭棒，所述粘结剂的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的3%～7%；所述燃烧助剂的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的3%～13%；所述水的加入量为竹碳棒点火层中炭化竹粉质量的30%～40%。
7.如权利要求1所述双组份速燃炭棒的制备方法，其特征在于，步骤（2）和步骤（3）中，所述的炭化竹粉细度为200～380目、挤压压力为0.5～1.4MPa、挤压时间为10～28秒。
8.如权利要求1所述双组份速燃炭棒的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的高压挤压压力不小于步骤（3）中的高压挤压压力；所述步骤（2）中的挤压时间不小于步骤（3）中的挤压时间；所述步骤（2）中的炭化竹粉的粒径不小于步骤（3）中的炭化竹粉的粒径。
9.如权利要求1所述双组份速燃炭棒的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，将炭化竹粉、粘结剂和水混合均匀后，放入蜂窝模具中，制备蜂窝结构的竹碳棒本体层。
10.如权利要求9所述双组份速燃炭棒的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，在步骤（2）制备的蜂窝结构的竹碳棒本体层外层加入炭化竹粉、粘结剂、燃烧助剂和水，混合均匀后，制备蜂窝结构的竹碳棒点火层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151223 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |