专利名称：一种高强防水后成型生物质炭的生产方法
技术领域：
本发明公开了一种适用于将由工业、农业、林业、畜牧养殖业以及其它产业在生产过程中产生的各种生物质废弃物转化为生物质粉末后，如何进一步加工成为具有优异防水性能的高强度后成型生物质炭的生产方法，属于资源与环境的技术领域。
背景技术：
将锯沫、花生壳、稻壳、玉米秸等在干燥到一定的水分后，在加热的条件下通过螺旋挤压制棒机可以制造出来密度为1.2～1.4上下的棒状燃料，然后经过干馏炭化，能够获得性能良好的机制木炭。由于其生产过程是先将原材料压缩成型然后再炭化成木炭，因此飞习惯上把这种木炭称为“先成型木炭”。
而将锯沫、花生壳、稻壳、玉米秸等先炭化成为木炭屑再经过粉碎加工，加入适量的有机和/或无机质材料作为黏合剂，在具有一定压力的成型机上压缩成型并经过干燥后获得的木炭被称为“后成型木炭”。这种“后成型木炭”目前存在的问题是使用有机质材料(如纤维素、淀粉、聚乙烯醇等)，生产成本比较高，强度差，特别是防水能力更差使用无机质材料不但增加了产品的灰分，同时还可能影响到使用效果，防水能力也同样比较差。
由于缺乏性能优良的黏合剂技术和生产工艺，因此，具有良好综合经济效益的“后成型木炭”技术在国内的发展比较缓慢，甚至有些木炭经销商拒绝接受“后成型木炭”。而“后成型木炭”所使用的原材料，目前也仅仅限制在锯沫和由比较松软的木材炭化所产生的木炭方面。大量存在的由植物秸杆及已经规模化了的大型畜牧养殖业所产生的固体废弃物(粪便和病死的动物尸体)所形成的生物质炭素材料资源，目前也因为黏合剂问题，还不具备进行大量开发成为成型的炭素材料的条件，这种产业在国内基本上还属于空白。
发明的内容本发明为解决背景技术中“后成型木炭”存在的问题，提出了一种具体的生产方法。具体的说，本发明是以木质素或者在以生物质材料为原材料进行产品加工的过程中产生的包含有大量木质素成分的物质作黏合剂，使用细度为40目筛余量不大于20％的生物质炭制成的粉沫和细度不小于60目的优质洗精煤煤粉按照(生物质炭粉末∶洗精煤粉∶黏合剂＝55～95∶0～40∶5～45)(％，均折合为干品)，在含水率适合于成型设备成弄的条件下加工成为具有一定形状和大小的后成型生特质炭半成品，最后再经过不小于350℃的加热炭化处理成为后成型生物质炭成品。
在这里，‘在含水率适合成型设备成型的条件下’说的是加入了黏合剂的生物质炭粉末的成型方法有多种，而各种成型过程要求原材料的含水率却都不一定相同比如，采用对辊成型号机制造扁球状木炭时，其压力一般都在25MPa以上甚至能够达到300MPa或者更高，此时适宜的含水率为5～13％，而采用造粒法制造圆球形木炭时，其压力只有物料的自重，此时适宜的含水率大约为18～25％。
而“加工成为具有一定形状和大小的成型生物炭半成品”说的是成型的每一种成型生物质炭半成品，都具有符合要求的形状和大小其形状可以是正方形、长方形、扁球形、枕形，也可以是圆球形或者其它形状；其大小可以是单个体积只有直径8mm或者3mm的小颗粒，也可以是单个体积为直径250mm或者40*40*40(64000立方厘米)甚至更大的大块。
另外，本发明所使用的洗精煤煤粉，指的是可以根据需要选择无烟煤洗精煤煤粉或者粘结性烟煤洗精煤煤粉，以达到改善产品的含炭量和/或提高产品的最终冷态强度、热态强度以及热稳定性的目的。
所以，本发明为解决大量存在的由植物秸杆及已经规模化了的大型畜牧养殖业所产生的固体废弃物所形成的生物质炭素资源提供了开发成为成型的炭素材料必须的技术条件。因此，本发明生产的“后成型木炭”的原材料范围已经不是公公限制在由木质材料所形成的木炭，而是扩大到了全部的生物质范畴，所以，本发明的题目将习惯上称呼的“后成型木炭”改变成了具有含义比较广泛的“后成型生物质炭”。
具体实施例方式
实施例1.将1000kg杂木炭屑用雷蒙磨粉磨成40目的细粉，加入5％的木质素，加入90kg水搅拌均匀后使用目前普遍使用的螺旋挤压制棒机制造成为直径60mm的六边形棒状燃料，然后再经过400摄氏度的加热处理，既能够获得具有足够的冷态强度、热态强度和热稳定性并且具有良好的防水性能的球形木炭。
这种成型炭具有水浸泡任意长的时间也不会溃散的优点。
实施例2.使用炭化炉将奶牛养殖场产生的牛粪炭化成炎生物质炭粉(或者其它生物质炭粉)按照黏合剂为20％(干品)的比例加入其中固形物含量为30％的造纸废液浓缩液和20％的洗精煤煤粉，混合均匀后调和成为泥团，置入一个尺寸为400*400*400mm的模具内，脱膜并干燥后再经过350摄氏度的温度进行加热处理，既成为具有非常良好的防水性能的后成型生物质炭的成品。
这种超大型的后成型生物质炭可以象天然块炭一样露天运输并且具有能够根据用户的需要二次破碎成为适宜的大小后使用的优点。而粉碎过程产生的粉沫仍然可以作为生物质炭粉沫原料继续进行再次加工利用。但是，当干燥过程不彻底时，产品容易产生裂缝。
实施例3.生物质炭粉原料同实例2。和20％的无烟煤煤粉混合均匀后用亚胺法造纸废液原液(固形物含量为15％)在成球盘上制成直径30-50mm的颗粒状成型材料后立即在滚筒式干燥窑中进行温度不大于180摄氏度的干燥，干燥后的产品再经过不小于400摄氏度加热处理，既能够获得具有足够的冷态强度、热态强度和热稳定性并且具有良好防水性能的球形木炭。
由于半成品在滚筒式干燥窑的干燥过程中失去水分的同时球状的半成品的强度会不断增强而且会自动消弭裂缝，因此产品表面比较光滑整齐，强度较高，可以满足多种木炭市场对木炭产品的需求。
当本实施例的无烟煤洗精煤煤粉比例调整为40％，颗粒直径调整为15～30mm，就能够制造出来导电性能非常良好的电石炉用炭素材料，在干燥后可以直接入炉，最后的400摄氏度的加热处理程序留在了电石炉内完成。
因此，本发明的最适宜实施方式是使用造粒法进行连续式的工业化生产。其生产过程的要点是完成造粒后立即进行干燥和二次炭化处理加工。
权利要求
1.一种生产高强度防水后成型生物质炭的生产方法，其特征在于本方法是以木质素或者在以生物质材料为原材料进行产品加工的过程中产生的包含有大量木质素成分的物质做黏合剂，使用细度为40目筛余量不大于20％的生物质炭制成的粉沫和细度不小于60目的优质洗精煤煤粉按照(生物质炭粉沫∶洗精煤煤粉∶黏合剂＝55～95∶0～40∶5～45)(％，均折合为干品)，在含水率适合于成型设备成型的条件下加工成为具有一定形状和大小的后成型生物质炭半成品，最后再经过不小于350摄氏度的加热炭化处理，既成为后成型生物质炭成品。
2.根据权利要求1所说的“在含水率适合于成型设备成型的条件下”，其特征在于本发明可以使用多种的成型设备和方法生产后成型生物质炭的半成品既可以使用压力很高的高压设备生产后成型生物质炭半成品(比如设备成型压力大于300MPa甚至更高)，此时的适宜含水率为5～13％；也可以仅仅在自重的压力下生产后成型生物质炭的半成品(比如用造粒法使用成球盘生产)，此时的适宜含水率为18～25％。
3.根据权利要求1所说的“加工成为具有一定形状和大小的成型生物炭半成品”其特征在于本发明成型的每一种后成型生物质炭半成品，都具有符合要求的形状和大小其形状可以是正方形、长方形、扁球形、枕形，也可以是圆球形或者其它形状；其大小可以是单个体积只有直径8mm或者3mm的小颗粒，也可以是单个体积为直径250mm或者40*40*40(64000立方厘米)甚至更大的大块。
4.根据权利要求1所说的“洗精煤煤粉”，其特征在于可以是优质的无烟煤煤粉，也可以是优质的粘结性烟煤洗精煤煤粉。
全文摘要
本发明公开了一种生产高强度防水后成型生物质的生产方法，属于资源与环境的技术领域。以木质素或者在以生物质材料为原材料进行产品加工的过程中产生的包含有大量木质素成分的物质作为黏合剂，使用细度为40目筛余量不大于20％的生物质制成的粉沫和细度不小于60目的优质洗精煤煤粉按照(生物质炭∶洗精煤∶黏合剂＝55～95∶0～40∶5～45)(％，均折合为干品)，在含水率适合于成型设备成型的条件下加工成为具有一定形状和大小的后成型生物质炭半成品，最后再经过不小于350摄氏度的加热炭化处理，既成为后成型生物质炭成品。
文档编号C10B53/02GK1896180SQ200610081418
公开日2007年1月17日 申请日期2006年5月19日 优先权日2006年5月19日
发明者张宇振 申请人:张宇振