CN114410361B - 一种竹炭棒硬度改性工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹炭棒硬度改性工艺，包括：将竹原料置入炭化炉中进行600‑800℃的高温炭化；将炭化后的竹原料进行粉碎，获得粒度小于0.1mm的竹炭颗粒；将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌；将混合后的竹炭颗粒置入竹炭棒成型机的进料口；控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并控制挤压杆推动环形挤压头对竹炭颗粒进行第一压制成型；控制密封柱打开密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并开启加热器对竹炭颗粒进行100‑150℃的加热使竹炭颗粒失水；响应于竹炭颗粒的含水量达到8％，控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并控制挤压杆推动环形挤压头对竹炭颗粒进行第二压制成型，获得竹炭棒。本发明可以有效改善制得竹炭棒的硬度。

Description

一种竹炭棒硬度改性工艺

技术领域

本发明涉及竹炭棒领域，特别是涉及一种竹炭棒硬度改性工艺。

背景技术

机制炭——顾名思义机器制造的炭，又名人造炭、再生炭、无烟清洁炭，是以木质碎料挤压加工成的炭质棒状物。棒炭原料来源广泛，稻壳、花生壳、棉壳、玉米芯、玉米杆、高粱杆等皆可用作原料生产棒炭，以锯末、刨花、竹屑为最佳。

利用竹材制成的机制炭具有密度大，热值高，无烟、无味、无污染、不爆炸、易燃的优点。竹材机制炭一般会制成棒状，方便搬运和存放。先对竹材进行炭化，再粉碎，最后压制成棒是业内常用的一种制棒技术。但是在该技术中，成棒后的竹炭棒含水量较高一般在12％，一旦干燥水分蒸发会使竹炭棒内部会形成较多空隙，从而导致竹炭棒的硬度降低。硬度低的竹炭棒易断裂，难以运输和储存。

发明内容

有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种竹炭棒硬度改性工艺，旨在提高竹炭棒的硬度，避免其在运输和存储过程中容易断裂的情况。

为实现上述目的，本发明提供了一种竹炭棒硬度改性工艺，所述工艺包括：

将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化；

将炭化后的竹原料进行粉碎，获得粒度小于0.1mm的竹炭颗粒；

将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌，使得混合后的所述竹炭颗粒含水量达到12-15％；

将混合后的所述竹炭颗粒置入所述竹炭棒成型机的进料口；其中，所述竹炭棒成型机包括加热腔和密封柱，所述加热腔与所述进料口连通，所述竹炭颗粒从所述进料口进入所述加热腔，所述加热腔外围设置有用于对所述加热腔进行加热的加热器，所述加热腔中心设置有密封件容纳腔，所述密封件容纳腔的腔壁上设置有蒸汽开孔，所述密封柱用于装载在所述密封件容纳腔之中对所述蒸汽开孔进行封闭，所述密封件容纳腔与所述加热腔之间设置有环形挤压头，所述环形挤压头连接挤压杆；

控制所述密封柱封闭所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，并控制所述挤压杆推动所述环形挤压头对所述竹炭颗粒进行第一压制成型；

控制所述密封柱打开所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，并开启所述加热器对所述竹炭颗粒进行100-150℃的加热使所述竹炭颗粒失水；

响应于所述竹炭颗粒的含水量达到8％，控制所述密封柱封闭所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，并控制所述挤压杆推动所述环形挤压头对所述竹炭颗粒进行第二压制成型，获得所述竹炭棒。

可选的，所述密封柱为充气式密封柱；

所述控制所述密封柱封闭所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，包括：

向所述密封柱中充气，以使所述密封柱膨胀贴紧所述密封件容纳腔的腔壁，进而封闭所述蒸汽开孔；其中，所述密封柱在未充气时处于气体半满状态，与所述密封件容纳腔的腔壁之间有间隙；

所述控制所述密封柱打开所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，包括：

将所述密封柱中的气体排出，以使所述密封柱收缩远离所述密封件容纳腔的腔壁，进而打开所述蒸汽开孔。

可选的，在所述将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化之前，所述工艺还包括：

对所述竹原料进行烘干，以使所述竹原料的含水量下降到8-10％。

可选的，在所述将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化时，所述工艺还包括：

收集所述竹原料高温炭化产生的气体；

对所述气体进行冷凝和分液，分别获得竹煤气、竹焦油以及竹醋液。

可选的，在对将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌，使得混合后的所述竹炭颗粒含水量达到12-15％时，所述工艺还包括：

将收集到的所述竹焦油按照预设量与所述竹炭颗粒、所述水以及所述粘合剂进行混合搅拌，提高混合后的所述竹炭颗粒的粘性。

可选的，所述加热器采用燃烧式加热器，所述工艺还包括：

将收集到的所述竹煤气通入所述加热器中作为所述加热器的燃料，用于给所述竹炭颗粒的加热提供热量。

可选的，所述密封件容纳腔的本体下部设置有落尘收集容器，所述落尘收集容器用于回收竹炭棒压制过程中从所述蒸汽开孔脱落的所述竹炭颗粒。

可选的，在将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌，使得混合后的所述竹炭颗粒含水量达到12-15％之前，所述工艺还包括：

向所述水中添加香精；其中，所述水与所述竹炭颗粒混合搅拌时，所述香精渗入所述竹炭颗粒内部，以使制得的所述竹炭棒燃烧具有香气。

可选的，在对所述竹炭颗粒进行第二压制成型，获得所述竹炭棒之后，所述工艺还包括：

对所述竹炭棒进行低温干燥，以使所述竹炭棒快速冷却定型。

可选的，所述粘合剂为工业玉米淀粉。

本发明的有益效果：1、本发明将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化；将炭化后的竹原料进行粉碎，获得粒度小于0.1mm的竹炭颗粒；将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌；将混合后的竹炭颗粒置入竹炭棒成型机的进料口；控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并控制挤压杆推动环形挤压头对竹炭颗粒进行第一压制成型；控制密封柱打开密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并开启加热器对竹炭颗粒进行100-150℃的加热使竹炭颗粒失水；响应于竹炭颗粒的含水量达到8％，控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并控制挤压杆推动环形挤压头对竹炭颗粒进行第二压制成型，获得竹炭棒。本发明通过在制棒过程中，加热使竹炭颗粒失水降低其含水量，后二次压制减少失水形成的间隙使竹炭棒更加紧实，含水量大大降低。相较于现有技术，本发明因为在制棒过程中加热除水和二次压制大大的减少了竹炭棒后续干燥过程中失水形成的间隙，提高了竹炭棒的硬度。2、本发明采用的密封柱为充气式密封柱，通过充气和放气的方式控制蒸汽开孔的开合，实现了制棒过程中失水时蒸汽开孔开启使水蒸气逸出，压制时蒸汽开孔闭合使竹炭颗粒不会从蒸汽开孔掉落进密封件容纳腔。3、本发明分别利用竹原料炭化产生的竹焦油和竹煤气，进行竹炭颗粒增加粘性和热能回收。从而达到物尽其用，避免了浪费。综上，本发明通过在制棒过程中降低竹炭颗粒的含水量和二次压制，增加竹炭棒硬度，避免其在运输和存储过程中容易断裂的情况。

附图说明

图1是本发明一具体实施例提供的一种竹炭棒硬度改性工艺的流程示意图；

图2是本发明一具体实施例提供的一种竹炭棒硬度改性工艺对应的竹炭棒成型机的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种竹炭棒硬度改性工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

经申请人研究发现：先对竹材进行炭化，再粉碎，最后压制成棒的竹炭棒制棒技术在压制时需要加入水增加竹炭颗粒粘度方便成型，这导致制成竹炭棒含水量过高，后续干燥水分蒸发会使竹炭棒内部会形成较多空隙，竹炭棒的硬度降低。

因此，本发明实施例提供了一种竹炭棒硬度改性工艺，如图1所示，该工艺包括：

步骤S101：将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化。

需要说明的是竹原料可以为完整竹材，也可以为竹制品的边角料和废料。当为竹制品的边角料和废料，本发明实现了废料的回收利用。

可选的，在步骤S101之前，本工艺还包括：

对竹原料进行烘干，以使竹原料的含水量下降到8-10％。

需要说明的是，对竹原料进行烘干可以有效的保证炭化过程中不会因为含水量过高导致炭化不完全。

步骤S102：将炭化后的竹原料进行粉碎，获得粒度小于0.1mm的竹炭颗粒。

需要说明的是，先炭化再粉碎比起竹原料直接粉碎，因为炭化后水分大大减少，竹原料脆度增加，更容易粉碎。竹炭颗粒小于0.1mm可以使压制形成的竹炭棒更加紧实，提高竹炭棒硬度。

步骤S103：将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌，使得混合后的竹炭颗粒含水量达到12-15％。

干燥的竹炭颗粒在压制时粘性不够，很难成棒，需要加入一定比例的水和粘合剂提高竹炭颗粒的粘性。

步骤S104：将混合后的竹炭颗粒置入竹炭棒成型机的进料口。

其中，如图2所示，图2中虚线棒体为密封柱2，竹炭棒成型机包括加热腔1和密封柱2，加热腔1与进料口3连通，竹炭颗粒从进料口3进入加热腔1，加热腔1外围设置有用于对加热腔1进行加热的加热器4，加热腔1中心设置有密封件容纳腔5，密封件容纳腔5的腔壁上设置有蒸汽开孔6，密封柱2用于装载在密封件容纳腔5之中对蒸汽开孔6进行封闭，密封件容纳腔5与加热腔1之间设置有环形挤压头7，环形挤压头7连接挤压杆8，加热腔1在出口处设置用于控制竹炭棒挤出的开关9。

步骤S105：控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并控制挤压杆推动环形挤压头对竹炭颗粒进行第一压制成型。

步骤S106：控制密封柱打开密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并开启加热器对竹炭颗粒进行100-150℃的加热使竹炭颗粒失水。

步骤S107：响应于竹炭颗粒的含水量达到8％，控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并控制挤压杆推动环形挤压头对竹炭颗粒进行第二压制成型，获得竹炭棒。

第二压制成型主要是为了将失水形成的间隙挤压掉，使竹炭棒更加紧实，硬度更高，热值更高。

在一具体实施例中，密封柱为充气式密封柱。

控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，包括：

向密封柱中充气，以使密封柱膨胀贴紧密封件容纳腔的腔壁，进而封闭蒸汽开孔；其中，密封柱在未充气时处于气体半满状态，与密封件容纳腔的腔壁之间有间隙。

控制密封柱打开密封件容纳腔上的蒸汽开孔，包括：

将密封柱中的气体排出，以使密封柱收缩远离密封件容纳腔的腔壁，进而打开蒸汽开孔。

在该实施例中，通过充气式密封柱控制蒸汽开孔的闭合实现了制棒过程中失水时蒸汽开孔开启使水蒸气逸出，压制时蒸汽开孔闭合使竹炭颗粒不会从蒸汽开孔掉落进密封件容纳腔。密封柱可以采用具有高承压的弹性橡胶制成。

在另一具体实施例中，密封柱为紧贴式密封柱。

控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，包括：

将密封柱装载进密封件容纳腔，以使密封柱贴紧密封件容纳腔的腔壁，进而封闭蒸汽开孔；其中，密封柱与密封件容纳腔之间的间隙很小，几乎可以忽略不计，当密封柱装载进密封件容纳腔，竹炭颗粒难以从蒸汽开孔掉落；

控制密封柱打开密封件容纳腔上的蒸汽开孔，包括：

将密封柱抽离密封件容纳腔，以使密封柱远离密封件容纳腔的腔壁，进而打开蒸汽开孔。

在实施例中，通过紧贴式密封柱控制蒸汽开孔的闭合实现了制棒过程中失水时蒸汽开孔开启使水蒸气逸出，压制时蒸汽开孔闭合使竹炭颗粒不会从蒸汽开孔掉落进密封件容纳腔。

在一具体实施例中，在步骤S101时，该工艺还包括：

收集竹原料高温炭化产生的气体；

对气体进行冷凝和分液，分别获得竹煤气、竹焦油以及竹醋液。

进一步的，在步骤S103时，该工艺还包括：

将收集到的竹焦油按照预设量与竹炭颗粒、水以及粘合剂进行混合搅拌，提高混合后的竹炭颗粒的粘性。

通过竹焦油增加竹炭颗粒的粘性，使竹炭颗粒更容易压制成竹炭棒。

进一步的，加热器采用燃烧式加热器，该工艺还包括：

将收集到的竹煤气通入加热器中作为加热器的燃料，用于给竹炭颗粒的加热提供热量。

通过竹煤气用于作加热器的燃料，实现了炭化产物的循坏利用，减少资源浪费。

可选的，密封件容纳腔的本体下部设置有落尘收集容器，落尘收集容器用于回收竹炭棒压制过程中从蒸汽开孔脱落的竹炭颗粒。

可选的，在步骤103之前，该工艺还包括：

向水中添加香精；其中，水与竹炭颗粒混合搅拌时，香精渗入竹炭颗粒内部，以使制得的竹炭棒燃烧具有香气。

通过使竹炭棒燃烧时具有香气，增加用户对竹炭棒使用的舒适感，从而提高本实施例制成竹炭棒的市场竞争性。

可选的，在步骤S107之后，该工艺还包括：

对竹炭棒进行低温干燥，以使竹炭棒快速冷却定型。

低温干燥是为了避免竹炭在干燥过程中可能会燃烧。

可选的，粘合剂为工业玉米淀粉。

工业玉米淀粉的粘性好且无毒无害，不会对环境造成污染。

本发明实施例将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化；将炭化后的竹原料进行粉碎，获得粒度小于0.1mm的竹炭颗粒；将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌；将混合后的竹炭颗粒置入竹炭棒成型机的进料口；控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并控制挤压杆推动环形挤压头对竹炭颗粒进行第一压制成型；控制密封柱打开密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并开启加热器对竹炭颗粒进行100-150℃的加热使竹炭颗粒失水；响应于竹炭颗粒的含水量达到8％，控制密封柱封闭密封件容纳腔上的蒸汽开孔，并控制挤压杆推动环形挤压头对竹炭颗粒进行第二压制成型，获得竹炭棒。本发明实施例通过在制棒过程中，加热使竹炭颗粒失水降低其含水量，后二次压制使形成的竹炭棒更加紧实，含水量大大降低。相较于现有技术，本发明实施例因为在制棒过程中加热除水和二次压制大大的减少了竹炭棒后续干燥过程中失水形成的间隙，提高了竹炭棒的硬度。本发明实施例采用的密封柱为充气式密封柱，通过充气和放气的方式控制蒸汽开孔的开合，实现了制棒过程中失水时蒸汽开孔开启使水蒸气逸出，压制时蒸汽开孔闭合使竹炭颗粒不会从蒸汽开孔掉落进密封件容纳腔。本发明实施例分别利用竹原料炭化产生的竹焦油和竹煤气，进行竹炭颗粒增加粘性和热能回收。从而达到物尽其用，避免了浪费。综上，本发明实施例通过在制棒过程中降低竹炭颗粒的含水量和二次压制，增加竹炭棒硬度，避免其在运输和存储过程中容易断裂的情况。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，所述工艺包括：

将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化；

将炭化后的竹原料进行粉碎，获得粒度小于0.1mm的竹炭颗粒；

将所述竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌，使得混合后的所述竹炭颗粒含水量达到12-15％；

将混合后的所述竹炭颗粒置入竹炭棒成型机的进料口；其中，所述竹炭棒成型机包括加热腔和密封柱，所述加热腔与所述进料口连通，所述竹炭颗粒从所述进料口进入所述加热腔，所述加热腔外围设置有用于对所述加热腔进行加热的加热器，所述加热腔中心设置有密封件容纳腔，所述密封件容纳腔的腔壁上设置有蒸汽开孔，所述密封柱用于装载在所述密封件容纳腔之中对所述蒸汽开孔进行封闭，所述密封件容纳腔与所述加热腔之间设置有环形挤压头，所述环形挤压头连接挤压杆；

控制所述密封柱封闭所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，并控制所述挤压杆推动所述环形挤压头对所述竹炭颗粒进行第一压制成型；

控制所述密封柱打开所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，并开启所述加热器对所述竹炭颗粒进行100-150℃的加热使所述竹炭颗粒失水；

响应于所述竹炭颗粒的含水量达到8％，控制所述密封柱封闭所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，并控制所述挤压杆推动所述环形挤压头对所述竹炭颗粒进行第二压制成型，获得所述竹炭棒。

2.根据权利要求1所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，所述密封柱为充气式密封柱；

所述控制所述密封柱封闭所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，包括：

向所述密封柱中充气，以使所述密封柱膨胀贴紧所述密封件容纳腔的腔壁，进而封闭所述蒸汽开孔；其中，所述密封柱在未充气时处于气体半满状态，与所述密封件容纳腔的腔壁之间有间隙；

所述控制所述密封柱打开所述密封件容纳腔上的所述蒸汽开孔，包括：

将所述密封柱中的气体排出，以使所述密封柱收缩远离所述密封件容纳腔的腔壁，进而打开所述蒸汽开孔。

3.根据权利要求1所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，在所述将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化之前，所述工艺还包括：

对所述竹原料进行烘干，以使所述竹原料的含水量下降到8-10％。

4.根据权利要求1所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，在所述将竹原料置入炭化炉中进行600-800℃的高温炭化时，所述工艺还包括：

收集所述竹原料高温炭化产生的气体；

对所述气体进行冷凝和分液，分别获得竹煤气、竹焦油以及竹醋液。

5.根据权利要求4所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，在对将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌，使得混合后的所述竹炭颗粒含水量达到12-15％时，所述工艺还包括：

将收集到的所述竹焦油按照预设量与所述竹炭颗粒、所述水以及所述粘合剂进行混合搅拌，提高混合后的所述竹炭颗粒的粘性。

6.根据权利要求4所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，所述加热器采用燃烧式加热器，所述工艺还包括：

将收集到的所述竹煤气通入所述加热器中作为所述加热器的燃料，用于给所述竹炭颗粒的加热提供热量。

7.根据权利要求1所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，所述密封件容纳腔的本体下部设置有落尘收集容器，所述落尘收集容器用于回收竹炭棒压制过程中从所述蒸汽开孔脱落的所述竹炭颗粒。

8.根据权利要求1所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，在将竹炭颗粒、水、粘合剂按照预设的比例进行混合搅拌，使得混合后的所述竹炭颗粒含水量达到12-15％之前，所述工艺还包括：

向所述水中添加香精；其中，所述水与所述竹炭颗粒混合搅拌时，所述香精渗入所述竹炭颗粒内部，以使制得的所述竹炭棒燃烧具有香气。

9.根据权利要求1所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，在对所述竹炭颗粒进行第二压制成型，获得所述竹炭棒之后，所述工艺还包括：

对所述竹炭棒进行低温干燥，以使所述竹炭棒快速冷却定型。

10.根据权利要求1所述的竹炭棒硬度改性工艺，其特征在于，所述粘合剂为工业玉米淀粉。

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