一种无化学添加剂的生物质成型炭的制备方法与流程

本发明属于化工领域，涉及一种生物质的成型方法，具体来说是一种无化学添加剂的生物质成型炭的制备方法。

背景技术：

生物质能源作为可再生能源，具有可再生性、清洁低污染、CO₂零排放、资源丰富等优点。我国是一个农业大国，农业产量巨大，有大量的农林业废弃物。传统的处理方式是直接燃烧，这种方式对环境造成严重的污染。

发展生物质利用技术既能缓解环境污染问题，又能充分利用农林业废弃生物质资源，改善或提高农民的生活条件，具有明显的社会意义与经济意义，符合我国现阶段国情和生物质开发利用水平。

目前，研究生物质制备成型炭的方法主要有两种，即先成型后炭化和先炭化后成型。先成型后炭化得到的生物质成型炭密度及抗压强度低，这是因为在炭化过程中挥发分析出，不可避免的破坏了生物质成型燃料的内部结构。然而先炭化后成型工艺也有其缺点，炭化后的生物质由于木质素等具有天然粘结性的物质分解，使生物质失去了粘结性，因此再成型需要加入粘结剂，但是目前添加的粘结剂中含有添加大量的化学药品。燃烧过程中这些化学药品将会挥发和生物质炭粉反应生成其他有毒有害的物质影响使用者的人身安全。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种无化学添加剂的生物质成型炭的制备方法，所述的这种无化学添加剂的生物质成型炭的制备方法要解决现有技术中制备生物质成型炭的方法需要加入粘结剂，影响环境和人身安全的技术问题。

本发明提供了一种无化学添加剂的生物质成型炭的方法，其特征在于包含以下步骤：

一种无化学添加剂的生物质成型炭的制备方法，包含以下步骤：

1)将物质粉碎、筛分，得到原料，原料粒径在4.75~0.075mm之间；所述的生物质为农林业废弃物或者城市有机废弃物；

2)将原料输送至回转窑中，在300~900℃的温度下进行炭化处理，得到生物质炭粉；

3)称取所述的生物质炭粉，装入容器中；

4)称取可溶性淀粉，所述的可溶性淀粉和生物质炭粉的质量比为1：1~20，将可溶性淀粉装入所述的容器中，搅拌使生物质炭粉和可溶性淀粉混合均匀；

5)称取沸水，所述的沸水与生物质炭粉的质量比为1：1~5，倒入所述的容器中搅拌均匀；

6)将步骤5）的物料倒入一个加热器中，加热至20~150℃，得到熟料；

7)将加热器中的物料倒入一个成型机中，在20~400MPa的压力下压制；保持10~3600s；

8)卸压，获得无化学添加剂的生物质成型炭。

进一步的，所述的生物质为木屑、竹屑、棉秆、或者秸秆。

进一步的，所述成型机的直径为16~50mm 。

本发明是将农林业废弃物或者城市有机废弃物用回转窑进行炭化，然后将生物质炭粉与淀粉按照一定比例充分混合，加入适量沸水后进行压缩成型的工艺。在此过程中只添加了淀粉作为粘结剂，没有其他化学试剂，可用作烧烤炭及工业锅炉燃料等，燃烧过程对人体、环境无害，是一种绿色环保的可再生燃料。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明的生物质成型的方法，添加剂为无污染的可溶性淀粉，燃烧时无其他添加化合物析出，制作工艺简单，可较好地解决传统处理方式添加多种化学试剂在燃烧时有有毒有害副产物的产生等问题，适合工业和食品行业使用。

附图说明

图1是采用本发明的方法获得的生物质照片。

具体实施方式

下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取10g木屑炭粉，装入容器中。称取5g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为2:1。按木屑炭粉和水的比例为1:2.5称取25ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，在室温下直接输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为100MPa，压制生料；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A1。

实施例2：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取9g木屑炭粉，装入容器中。称取3g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为3:1。按木屑炭粉和水的比例为3:8称取24ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。加热温度至90℃，输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为100MPa，压制生料；保持压力40s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A2。

实施例3：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取8g木屑炭粉，装入容器中。称取2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为4:1。按木屑炭粉和水的比例为1:3称取24ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。加热至36°C，输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为100MPa，压制生料；保持压力45s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A3。

实施例4：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取9g木屑炭粉，装入容器中。称取2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为4.5:1。按木屑炭粉和水的比例为9:20称取20ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀，。不加热，直接输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为80MPa；保持压力50s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A4。

实施例5：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取10g木屑炭粉，装入容器中。称取2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为5:1。按木屑炭粉和水的比例为1:2称取20ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为100MPa；保持压力30s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A5。

实施例6：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取12g木屑炭粉，装入容器中。称取2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为6:1。按木屑炭粉和水的比例为1:2称取24ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，直接输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为80MPa；保持压力20s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A6。

实施例7：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取14g木屑炭粉，装入容器中。称取2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为7:1。按木屑炭粉和水的比例为7:15称取30ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，直接输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为80MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A7。

实施例8：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取10g木屑炭粉，装入容器中。称取1g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为10:1。按木屑炭粉和水的比例为1:2称取20ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，直接输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为80MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A8。

实施例9：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取10g木屑炭粉，装入容器中。称取0.5g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为20:1。按木屑炭粉和水的比例为1:2称取20ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，直接将输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为80MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A9。

实施例10：

将木屑筛分至0.3~0.5mm，干燥，倒进回转窑中进行450℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取10g木屑炭粉，装入容器中。按木屑炭粉和水的比例为1:2称取20ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀，。不加热，直接输送至直径为32mm的成型机中，设置成型压力为80MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为A10。

实施例11：

将棉杆筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行400℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取1g棉秆炭粉，装入容器中。称取0.5g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使棉秆炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时棉秆炭粉和可溶性淀粉的比例为2:1。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取2ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，直接输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MB1。

实施例12：

将棉秆筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行400℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取1g棉秆炭粉，装入容器中。称取0.2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使棉秆炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时棉秆炭粉和可溶性淀粉的比例为5:1。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取2ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀，。不加热，直接输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MB2。

实施例13：

将棉秆筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行400℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取1g棉秆炭粉，装入容器中。称取0.1g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使棉秆炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时棉秆炭粉和可溶性淀粉的比例为10:1。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取2ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，直接输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MB3。

实施例14：

将棉秆筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行400℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取1g棉秆炭粉，装入容器中。称取0.05g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使棉秆炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时棉秆炭粉和可溶性淀粉的比例为20:1。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取2ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。不加热，直接将输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MB4。

实施例15：

将木屑筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行300℃的炭化处理，得到木屑炭粉。称取1g木屑炭粉，装入容器中。称取0.5g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为2:1。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取2ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。加热至60℃，输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MC1。

实施例15：

将木屑筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行300℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取1g棉秆炭粉，装入容器中。称取0.2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为5:1。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取2ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。加热至60℃，输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MC2。

实施例16：

将木屑筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行300℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取1.4g棉秆炭粉，装入容器中。称取0.2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为7:1。按棉秆炭粉和水的比例为1.4:3称取3ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。加热至60℃，输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MC3。

实施例16：

将木屑筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行300℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取2g棉秆炭粉，装入容器中。称取0.2g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为10:1。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取4ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。加热至60℃，输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MC4。

实施例17：

将木屑筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行300℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取1g棉秆炭粉，装入容器中。称取0.05g可溶性淀粉，装入容器中搅拌使木屑炭粉和可溶性淀粉混合均匀，得到干料。此时木屑炭粉和可溶性淀粉的比例为20:1。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取2ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。加热至60℃，输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MC5。

实施例18：

将木屑筛分至0.5~1mm，干燥，倒进回转窑中进行300℃的炭化处理，得到棉秆炭粉。称取1g棉秆炭粉，装入容器中。按棉秆炭粉和水的比例为1:2称取2ml的100℃沸水，倒入容器中搅拌均匀。加热至60℃，输送至直径为16mm的成型机中，设置成型压力为60MPa；保持压力60s后卸压，取出成型后的生物质燃料。标记为MC6。