一种炭粉制作方法
【专利摘要】一种炭粉制作方法，具体工艺步骤包括原料→烘干→粉碎→炭化→粉碎→包装，其中炭化步骤采用分段炭化的方式分三段进行炭化，第一段温度为200℃-250℃，第二段温度为250℃-300℃，第三段温度为300℃-400℃，炭化时间为10min～30min；本发明的方法根据不同原料设定每一阶段的炭化温度以及炭化时间，提高炭化均匀度，针对不同原料，能够在最适合的温度时间下达到高出炭粉率，高质量的目的。
【专利说明】一种炭粉制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及炭粉生产领域，特别是涉及一种能够有效提高出炭粉率以及出炭粉质 量的炭粉制作方法。
【背景技术】
[0002] 我国是一个农业大国，秸杆资源十分丰富，每年产生的农作物秸杆总量超过6亿 吨，其中可以作为能源利用的在3亿吨以上。近年来，随着农村经济的发展和农民生活水平 的提高，大部分农村地区把煤炭、液化气等常规能源作为炊事取暖用能的首选，大量的剩余 秸杆被遗弃在田间地头付之一炬，既浪费资源又污染环境。根据国家高科技农业循环产业 发展中心（简称"CHCF"）提出的生物质综合利用及联合国粮农组织对各国发展生物物质能 源提出要求，即能源替代和环境保护，如何有效利用农作物秸杆成为能源与环境领域争论 的热点话题。因此，研究农作物秸杆资源化及合理开发利用技术，具有重要的现实意义。
[0003] 秸杆即农作物的茎杆，在农业生产过程中，收获了农作物的经济产量后，残留下来 的不能食用的根、茎、叶等废弃物统称为秸杆。广义上讲农作物秸杆不仅仅是农业生产过程 中的废弃物，还包括农产品产加工过程中的副产品，如红麻、苎麻收获韧皮纤维后的茎杆， 玉米有秸杆与玉米芯等。秸杆是一种具有多用途的可以再生生物资源，农作物光合作用的 产物有一半以上存在于秸杆中。其化学成分主要由纤维素、半纤维素和木质素三部分组成， 秸杆以往利用有：秸杆肥料化利用，秸杆饲料化利用，秸杆基料化利用（栽培食用菌），秸杆 原料化利用，秸杆燃料化利用。
[0004] 据查阅相关资料，利用秸杆可以加工生产炭粉，炭粉用途广泛，应用于工业、农业、 医药、家庭等多个领域，如用于烟花鞭炮的火药、炸药、蚊香助燃剂等，其中烟花鞭炮火药的 炭粉对炭粉的质量要求较高，因而用途不同而对炭粉的质量要求也不同，销售价格也不同， 而且销售价格也相差较大，炭粉质量主要体现在比重、含炭量、目数，炭粉的目数是原料炭 化后用粉碎机粉碎就能够达到要求的细度，目前我国利用秸杆生产炭粉极少，也很少见到 相关的研究报道，现有亚麻杆炭粉与杉木屑炭粉用于烟花鞭炮的火药、炸药上。
[0005] 现有炭粉均采用间歇闷烧式炭化工艺生产，具体为从原料到烘干、堆积、闷烧、粉 碎，最后包装；这种工艺类似于现在烧木炭方法，即将炭化原料堆积在砖砌炭化炉内，燃烧 至一定程度，与空气隔绝，形成缺氧闷烧，这种方法的优点是操作简单，投入少，其缺点是炭 化不均匀，有的原料烧过头了就成灰分，有的原料还未炭化好，因而出炭粉率低，并且烧一 炉清理一炉，不能连续作业，工效低。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效提高出炭粉率以及出炭粉质量的 炭粉制作方法。
[0007] 为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种炭粉制作方法，其创新点在于： 制备步骤如下：
[0008] (1)将原料投入烘干机烘干，使原料含水率为8 %?12% ;
[0009] (2)将烘干后的原料切碎至粒径为0. 5cm?5cm之间的颗粒；
[0010] (3)将粉碎后的原料投入三段式炭化炉内加热lOmin?30min ;三段式炭化炉的第 一段温度为200°C?250°C，第二段温度为250°C?300°C，第三段温度为300°C?400°C ;
[0011] (4)将上步经三段式炭化炉产生的炭粉进行粉碎处理，使其细度达到100?150 目。
[0012] 在此基础上，三段式炭化炉的轴线相对于水平面的倾角为0°?10°，三段式炭 化炉的炉壁相对轴线斜率为〇. 028,且三段式炭化炉由进料口至出料口依次为第一段、第二 段和第二段。
[0013] 在此基础上，三段式炭化炉的第一段、第二段和第三段沿轴线的长度比例为 5 : 7 : 6〇
[0014] 在此基础上，步骤（3)中的原料在三段式炭化炉的三段炉体内停留时间之比为 5 : 7 : 6〇
[0015] 在此基础上，三段式炭化炉的进料口高于排料口。
[0016] 在此基础上，原料是亚麻杆、杉木屑、红麻杆、苎麻杆、玉米杆、木糖渣、棉花杆、花 生壳、甘蔗渣、毛竹屑。
[0017] 在此基础上，原料是亚麻杆时，原料在二段式炭化炉内加热时间为20min，二段式 炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C ;原料是杉木屑时，原料在三段式炭化炉内加 热时间为30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和400°C ;原料是红麻杆时， 原料在三段式炭化炉内加热时间为20min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、30(TC和 350°C ;原料是苎麻杆时，原料在三段式炭化炉内加热时间为20min，三段式炭化炉各段温度 依次为250°C、270°C和400°C ;原料是玉米杆时，原料在三段式炭化炉内加热时间为lOmin， 三段式炭化炉各段温度依次为250°C、270°C和350°C ;原料是木糖渣时，原料在三段式炭 化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和400°C ;原料是棉 花杆时，原料在三段式炭化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、 300°C和400°C ;原料是花生壳时，原料在三段式炭化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉 各段温度依次为250°C、300°C和350°C ;原料是甘蔗渣时，原料在三段式炭化炉内加热时间 为lOmin，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C ;原料是毛竹屑时，原料在三 段式炭化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C。
[0018] 本发明的有益效果是：加工工艺采用了"连续回转式"炭化工艺，改变了以前传统 的"间歇式闷烧"炭化工艺，提高了出炭粉率，连续回转式比间歇闷烧式出炭粉率高出6? 10个百分点，且由传统手工生产改变为机械化生产炭粉，并明显提高了工作效率，且旋转的 三段式炉体的设计以及三段独立加热使得原料炭化均匀，提高产品质量。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明：
[0020] 本发明炭粉制作方法，备步骤如下：
[0021] (1)将原料投入烘干机烘干，使原料含水率为8%?12% ;
[0022] (2)将烘干后的原料切碎至粒径为0. 5cm?5cm之间的颗粒；
[0023] (3)将粉碎后的原料投入三段式炭化炉内加热lOmin?30min ;三段式炭化炉的第 一段温度为200°C?250°C，第二段温度为250°C?300°C，第三段温度为300°C?400°C ;
[0024] (4)将上步经三段式炭化炉产生的炭粉进行粉碎处理，使其细度达到100?150 目。
[0025] 三段式炭化炉的轴线相对于水平面的倾角为0°?10°，三段式炭化炉的炉壁相 对轴线斜率为0.028,且三段式炭化炉由进料口至出料口依次为第一段、第二段和第三段。
[0026] 三段式炭化炉的第一段、第二段和第三段沿轴线的长度比例为5 : 7 : 6。
[0027] 步骤（3)中的原料在三段式炭化炉的三段炉体内停留时间之比为5 : 7 : 6。
[0028] 三段式炭化炉的进料口高于排料口。
[0029] 原料是亚麻杆、杉木屑、红麻杆、苎麻杆、玉米杆、木糖渣、棉花杆、花生壳、甘蔗渣、 毛竹屑。
[0030] 原料是亚麻杆时，原料在三段式炭化炉内加热时间为20min，三段式炭化炉各段 温度依次为250°C、300°C和350°C ;原料是杉木屑时，原料在三段式炭化炉内加热时间为 30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和400°C ;原料是红麻杆时，原料在三 段式炭化炉内加热时间为20min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C ;原 料是苎麻杆时，原料在三段式炭化炉内加热时间为20min，三段式炭化炉各段温度依次为 250°C、270°C和400°C ;原料是玉米杆时，原料在三段式炭化炉内加热时间为lOmin，三段式 炭化炉各段温度依次为250°C、270°C和350°C ;原料是木糖渣时，原料在三段式炭化炉内加 热时间为30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和400°C ;原料是棉花杆时， 原料在三段式炭化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和 350°C ;原料是花生壳时，原料在三段式炭化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉各段温度 依次为250°C、300°C和400°C ;原料是甘蔗渣时，原料在三段式炭化炉内加热时间为lOmin， 三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C ;原料是毛竹屑时，原料在三段式炭化 炉内加热时间为30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C。
[0031] 烟花爆竹用炭粉的质量标准主要指标为比重（表观密度）、含炭量（固态碳）、细 度（目数）及水份、灰份，炭粉的细度是原料炭化后用粉碎机粉碎就能够达到要求的目数， 与炭化的原料无关，而炭粉的比重与含炭量则主要取决于炭化原料与炭化过程，原料炭化 加工过程中的主要因子为炭化的温度与炭化的时间（转速），炭化温度过高，则原料炭化过 头了，炭粉的含炭量降低，出炭率也低，炭化温度过低，则原料还未完全炭化，同理，炭化时 间过长，则原料也炭化过头了，炭化时间过短，则原料也还未完全炭化，同时也影响比重的 变化，因此本实验内容有三个方面：炭化原料、两种炭化方式、二个炭化因子。
[0032] 间歇闷烧式炭化实验采用闷烧炭化实验炉，连续回转式炭化实验采用不等径连续 回转式炭化炉；
[0033] 炭化时间与炭化温度，炭化时间（用"T"表示）设计四个水平，SP 10分钟、20分 钟、30分钟、40分钟，炭化温度（用"C"表示）设计三个水平，即270-320°C、300-350°C、 300-400°C。按照炭化技术时间与温度关系，组合成12个实验处理组合。
[0034] 表1，不同时间与温度实验处理组合
[0035]
【权利要求】
1. 一种炭粉制作方法，其特征在于：制备步骤如下： (1) 将原料投入烘干机烘干，使原料含水率为8%?12% ; (2) 将烘干后的原料切碎至粒径为0. 5cm?5cm之间的颗粒； (3) 将粉碎后的原料投入三段式炭化炉内加热lOmin?30min ;三段式炭化炉的第一段 温度为200°C?250°C，第二段温度为250°C?300°C，第三段温度为300°C?400°C ; (4) 将上步经三段式炭化炉产生的炭粉进行粉碎处理，使其细度达到100?150目。
2. 根据权利要求1所述的炭粉制作方法，其特征在于：三段式炭化炉的轴线相对于水 平面的倾角为0°?10°，三段式炭化炉的炉壁相对轴线斜率为0.028,且三段式炭化炉由 进料口至出料口依次为第一段、第二段和第三段。
3. 根据权利要求2所述的炭粉制作方法，其特征在于：三段式炭化炉的第一段、第二段 和第三段沿轴线的长度比例为5 : 7 : 6。
4. 根据权利要求1所述的炭粉制作方法，其特征在于：步骤（3)中的原料在三段式炭 化炉的三段炉体内停留时间之比为5 : 7 : 6。
5. 根据权利要求1所述的炭粉制作方法，其特征在于：三段式炭化炉的进料口高于排 料口。
6. 根据权利要求1所述的炭粉制作方法，其特征在于：所述原料是亚麻杆、杉木屑、红 麻杆、苎麻杆、玉米杆、木糖渣、棉花杆、花生壳、甘蔗渣、毛竹屑。
7. 根据权利要求6所述的炭粉制作方法，其特征在于：原料是亚麻杆时，原料在三段 式炭化炉内加热时间为20min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C ;原 料是杉木屑时，原料在二段式炭化炉内加热时间为30min，二段式炭化炉各段温度依次为 250°C、300°C和400°C ;原料是红麻杆时，原料在三段式炭化炉内加热时间为20min，三段式 炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C ;原料是苎麻杆时，原料在三段式炭化炉内加 热时间为20min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、270°C和400°C ;原料是玉米杆时， 原料在三段式炭化炉内加热时间为l〇min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、270°C和 350°C ;原料是木糖渣时，原料在三段式炭化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉各段温度 依次为250°C、300°C和400°C ;原料是棉花杆时，原料在三段式炭化炉内加热时间为30min， 三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和400°C ;原料是花生壳时，原料在三段式炭 化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、300°C和350°C ;原料是甘 蔗渣时，原料在三段式炭化炉内加热时间为lOmin，三段式炭化炉各段温度依次为250°C、 300°C和350°C ;原料是毛竹屑时，原料在三段式炭化炉内加热时间为30min，三段式炭化炉 各段温度依次为250°C、300°C和350°C。
【文档编号】C10B53/02GK104194811SQ201410486422
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】张森 申请人:张森