专利名称:生物质速燃合成炭的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料，具体地讲是以有机垃圾和生物质为主要原料制备的速燃合成炭。
背景技术：
现有有机垃圾及农业产生的大量生物质废弃物(树叶、秸秆等)均为可燃物质，但是目前城市垃圾中的有机物一般作为垃圾进行处理，不仅不能提供能量，而且还需要耗费大量的处理费用，而农业生物质废弃物尽管可以直接用做燃料，但会产生较大的环保问题。因此人们开始不断探索有效地利用这些能源的途径，其中一种方法是通过厌氧生化处理生成沼气，这是一种较好的能源利用途径，但需要建立沼气池和相应的配套设备，推广起来受到场地和投资等因素的限制，另一种方法是经过处理后适量添加到型煤中，但其能够消纳的数量非常有限，另外还会使型煤的燃烧特性受到一定的影响。
发明内容为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种生物质速燃合成炭，这种合成炭以有机垃圾和生物质为主要原料，燃烧特性好，无烟、无味、无粉尘，并且使用方便，易于推广。
本发明实现上述目的的技术方案是一种生物质速燃合成炭，其以有机垃圾和生物质为主要原料挤压成型，所述有机垃圾在挤压成型前经高温碳化并粉碎为半焦粉，所述生物质在挤压成型前经高温碳化并粉碎为炭粉。
所述原料中通常含有粘结剂。
所述原料中还可以含有助燃剂、稳定剂、氧化剂和消烟剂中的任意一种、数种和全部。
本发明的有益效果是充分利用了目前大量存在的城市有机垃圾和农业生物质废弃物，变废为宝，不仅节省了大量的城市垃圾处理费用，而且替代了煤炭等不可再生的燃料资源，符合现代社会可持续发展的要求；生产合成炭的主要原料经过高温处理后，燃烧时无味无烟，并且可以在各种添加剂的作用下，进一步改善燃烧特性；这种产品只用一个火柴就可点燃，燃烧时由外向内逐渐渗透式燃烧，温度上升速度快，燃烧充分，不会向周围空间散发粉尘和其他污染物；其形状可以根据需要任意成型，使用起来非常方便。可广泛应用于制药、化工、冶金、农业、畜牧养殖、饮食烧烤等领域。
附图是本发明一个实施例的生产流程示意图。
具体实施方式参见附图，本发明提供了一种生物质速燃合成炭，其以有机垃圾和生物质为主要原料挤压成型，所述有机垃圾在挤压成型前经高温碳化并粉碎为半焦粉，所述生物质在挤压成型前经高温碳化并粉碎为炭粉。
所述有机垃圾通常主要采用由城市垃圾分拣出来的城市有机垃圾或分类收集来的城市有机垃圾。
所述生物质可以是各种含木质素的生物质，主要可采用农业和林业的生物质副产品和废弃物，例如树枝、树叶和农作物秸秆等。
所述有机垃圾在挤压成型前经高温碳化并粉碎为半焦粉的方法可以是(a)将分拣或收集的有机垃圾脱水至18％-25％；(b)切揉并压块，压块密度控制在0.7-1.0kg/m3；(c)碳化成半焦，碳化温度控制在800-1000℃；(d)粉碎成半焦粉。
所述生物质在挤压成型前经高温碳化并粉碎为炭粉的方法可以是(a)将收集的生物质脱水至18％-25％；(b)切揉并压块，压块密度控制在0.7-1.0kg/m3；(c)碳化成炭，碳化温度控制在400-550℃；(d)粉碎成炭粉。
所述炭粉在原料中的比例范围(占原料总量的重量百分比，下同)优选25％-45％，例如25％、28％、36％和45％；所述半焦粉的比例范围优选55％-65％，例如55％、57％、60％和65％。
所述原料中通常可含有粘结剂，以便于成型。所述粘结剂的种类和比例可以依据现有技术，用以实现成型目的。
所述粘结剂通常可以采用下列物质中的一种或多种淀粉、膨润土和黄土。上述各种粘结剂可以单独使用，也可以同时选用多种粘结剂。
当只使用一种粘结剂时，上述粘结剂的优选比例范围是淀粉2-4％，例如2％、3％、3.5％和4％；膨润土3-5％，例如3％、3.5％、4.6％和5％；黄土4％-8％，例如4％、5.2％、6.6％和8％；。
所述粘结剂采用多种物质时，每种物质的比例可以少于或等于单独使用时的比例。
所述原料中还可以含有助燃剂、稳定剂、氧化剂和消烟剂中的任意一种、数种和全部，以进一步改善产品性能。
所述助燃剂通常可以采用下列物质中的一种或多种硝酸钾、硝酸镁、氯化钠、硝酸钠、高锰酸钾、镁菱土和高氯酸钾。
当只使用一种助燃剂时，上述助燃剂的优选比例范围是硝酸钾2％-5％，例如2％、3.2％、4.6％和5％；硝酸镁3％-6％，例如3％、3.5％、4.5％和6％；氯化钠3％-5％，例如3％、3.2％、4.6％和5％；硝酸钠1％-2％，例如1％、1.2％、1.9％和2％；高锰酸钾0.5％-1％，例如0.5％、0.6％、0.8％和1％；镁菱土7％-10％，例如7％、7.8％、9％和10％；高氯酸钾1％-2％，例如1％、1.2％、1.6％和2％。
所述助燃剂采用多种物质时，每种物质的比例可以少于或等于单独使用时的比例。
所述稳定剂通常可以采用下列物质中的一种或多种硝酸钡、硝酸镁、氧化钙、氧化镁和碳酸钠。
当只使用一种稳定剂时，上述稳定剂的优选比例范围是硝酸钡1％-3％，例如1％、1.5％、2％和3％；硝酸镁2％-3.5％，例如2％、2.5％、3％和3.5％；氧化钙1％-2％，例如1％、1.2％、1.6％和2％；氧化镁2％-2.5％，例如2％、2.2％、2.3％和2.5％；碳酸钠1.5％-2.5％，例如1.5％、1.7％、2％和2.5％；所述稳定剂采用多种物质时，每种物质的比例可以少于或等于单独使用时的比例。
所述氧化剂通常可以采用下列物质中的一种或多种过氧化氢、硝酸、过氧化钠、过氧化钾和过氧化镁。
当只使用一种氧化剂时，上述氧化剂的优选比例范围是过氧化氢0.8-1.2％，例如0.8％、0.9％、1.0％和1.2％；硝酸0.5％-1％，例如0.5％、0.6％、0.8％和1％；过氧化钠1％-1.5％，例如1％、1.2％、1.3％和1.5％；过氧化钾1％-1.5％，例如1％、1.2％、1.3％和1.5％；过氧化镁0.5％-1％，例如0.5％、0.6％、0.8％和1％。
所述氧化剂采用多种物质时，每种物质的比例可以少于或等于单独使用时的比例。
所述消烟剂通常可以采用下列物质中的一种或多种氢氧化钠、氢氧化钾、、硝酸锌、高氯酸钾、生石灰、硝酸钙和硝酸锂。
当只使用一种消烟剂时，上述消烟剂的优选比例范围是氢氧化钠1％-2％，例如1％、1.2％、1.6％和2％；氢氧化钾1％-1.5％，例如1％、1.2％、1.3％和1.5％；硝酸锌0.5％-1％，例如0.5％、0.6％、0.8％和1％；高氯酸钾1％-1.5％，例如1％、1.2％、1.3％和1.5％；生石灰1％-2％，例如1％、1.2％、1.6％和2％；硝酸钙1％-2％，例如1％、1.2％、1.6％和2％；硝酸锂1％-1.5％，例如1％、1.2％、1.3％和1.5％。
所述消烟剂采用多种物质时，每种物质的比例可以少于或等于其单独使用时的比例。
所述原料中还可以根据需要加入其他成分，以适应各种使用场合下的要求。
所述各种原料应混合均匀，其投料和混合方式可以依据现有技术确定，例如根据溶解特性确定某种原料是否应先投入水中溶解。对于非可溶物质，通常可不分先后顺序。
通常需要添加一定的水，以便于成型并可以对某些原料进行溶解，水的添加量可依据现有技术，以混合后满足成型要求为目的。通常情况下水的添加量为各种原料总量的8-12％。
混合后的挤压成型可以采用现有技术，也可以针对本发明的产品设计专用的流水生产线。挤压成型后进行烘干，形成产品，烘干温度优选80-130℃，也可以采用自然干燥等方式进行成品的干燥。
可以理解的是，本发明的基本原料是炭粉和半焦粉，其他各种原料则可以根据需要任意选择，其取值范围优选上述给定的比例范围，具体比例可以在上述优选比例范围内任意选择，由此形成若干不同配方。
从原料来源、成本和加工便利等方面，一种优化的配比方式是炭粉25％-45％，半焦粉45％-65％，硝酸钾2％-5％，硝酸钡1％-3％，硝酸钠1％-2％，氢氧化钠1％-2％，淀粉1％-2％，膨润土3-5％，另外再添加相当于原料总量的约10％的水。
实施例1炭粉25％，半焦粉65％，硝酸钾2％，硝酸钡1％，硝酸钠1％，氢氧化钠1％，淀粉1％，膨润土4％。
实施例2炭粉45％，半焦粉45％，硝酸钾3％，硝酸钡1％，硝酸钠1％，氢氧化钠1％，淀粉1％，膨润土3％。
实施例3炭粉30％，半焦粉54％，硝酸钾5％，硝酸钡2％，硝酸钠2％，氢氧化钠1.5％，淀粉2％，膨润土3.5％。
实施例4炭粉34％，半焦粉50％，硝酸钾3％，硝酸钡3％，硝酸钠1.5％，氢氧化钠2％，淀粉1.5％，膨润土5％。
实施例5炭粉35％，半焦粉49％，淀粉3％，黄土2％，硝酸钾5％，硝酸钡2％，过氧化氢1％，氢氧化钠2％，硝酸锂1％。
实施例6炭粉30％，半焦粉52％，膨润土4％，硝酸镁5％，氧化钙2％，碳酸钠2％，硝酸1％，过氧化钠1％，氢氧化钾1％，硝酸锌1％，硝酸钙1％。
实施例7炭粉35％，半焦粉47％，黄土6％，氯化钠4％，硝酸镁2％，氧化钙2％，过氧化钠1％，过氧化钾1％，硝酸锌1％，生石灰1％。
实施例8炭粉42％，半焦粉50％，淀粉1％，黄土2％，高锰酸钾1％，氧化镁2％，过氧化钠1％，高氯酸钾1％。
实施例9炭粉26％，半焦粉55％，淀粉2％，镁菱土10％，碳酸钠2％，过氧化钾1％，生石灰2％，硝酸钙1％，硝酸锂1％。
实施例10炭粉30％，半焦粉60％，淀粉0.5％，膨润土4.5％，高氯酸钾2％，碳酸钠2％，过氧化镁1％。
实施例11炭粉40％，半焦粉48％，黄土6％，硝酸镁5％，硝酸钙1％。
实施例12炭粉32％，半焦粉65％，淀粉2％，硝酸锂1％。
实施例13炭粉45％，半焦粉46％，膨润土3％，硝酸钠6％。
实施例14炭粉40％，半焦粉54％，黄土4％，氧化钙2％。
实施例15炭粉45％，半焦粉50％，黄土4％，氢氧化钾1％。
实施例16炭粉29％，半焦粉65％，淀粉2％，氯化钠3％，硝酸1％。
实施例17炭粉30％，半焦粉63％，膨润土5％，过氧化氢1％，高氯酸钾1％。
实施例18炭粉44％，半焦粉45％，黄土8％，过氧化钠1％，硝酸钙2％。
实施例19炭粉30％，半焦粉60％，淀粉1％，膨润土4％，高锰酸钾1％，高氯酸钾1％，硝酸钡1％，氧化钙0.5％，生石灰1％，硝酸钙0.5％。
实施例20炭粉40％，半焦粉50％，黄土5％，硝酸钾1％，硝酸钠1％，高氯酸钾1％，氢氧化钠1％，氢氧化钾0.5％，硝酸锌0.5％。
当需要添加其他原料时，可以在上述配方的基础上适当添加。
权利要求
1.一种生物质速燃合成炭，其特征在于其以有机垃圾和生物质为主要原料挤压成型，所述有机垃圾在挤压成型前经高温碳化并粉碎为半焦粉，所述生物质在挤压成型前经高温碳化并粉碎为炭粉。
2.如权利要求
1所述的生物质速燃合成炭，其特征在于所述有机垃圾在挤压成型前经高温碳化并粉碎为半焦粉的方法可以是(a)将分拣或收集的有机垃圾脱水至18％-25％；(b)切揉并压块，压块密度控制在0.7-1.0kg/m3；(c)碳化成半焦，碳化温度控制在800-1000℃；(d)粉碎成半焦粉；所述生物质在挤压成型前经高温碳化并粉碎为炭粉的方法可以是(a)将收集的生物质脱水至18％-25％；(b)切揉并压块，压块密度控制在0.7-1.0kg/m3；(c)碳化成炭，碳化温度控制在400-550℃；(d)粉碎成炭粉。
3.如权利要求
2所述的生物质速燃合成炭，其特征在于所述有机垃圾主要采用由城市垃圾分拣出来的城市有机垃圾或分类收集来的城市有机垃圾，所述生物质主要采用农业和林业的含木质素的生物质副产品和废弃物。
4.如权利要求
1、2和3所述的生物质速燃合成炭，其特征在于所述炭粉在原料中的比例范围为25％-45％，所述半焦粉的比例范围为45％-65％。
5.如权利要求
4所述的生物质速燃合成炭，其特征在于所述原料中含有粘结剂。
6.如权利要求
5所述的生物质速燃合成炭，其特征在于所述粘结剂采用下列物质中的一种或多种淀粉、膨润土和黄土。
7.如权利要求
6所述的生物质速燃合成炭，其特征在于所述原料中还含有助燃剂、稳定剂、氧化剂和消烟剂中的任意一种、数种和全部。
8.如权利要求
7所述的生物质速燃合成炭，其特征在于所述助燃剂采用下列物质中的一种或多种硝酸钾、硝酸镁、氯化钠、硝酸钠、高锰酸钾、镁菱土和高氯酸钾；所述稳定剂采用下列物质中的一种或多种硝酸钡、硝酸镁、氧化钙、氧化镁和碳酸钠；所述氧化剂采用下列物质中的一种或多种过氧化氢、硝酸、过氧化钠、过氧化钾和过氧化镁；所述消烟剂采用下列物质中的一种或多种氢氧化钠、氢氧化钾、、硝酸锌、高氯酸钾、生石灰、硝酸钙和硝酸锂。
9.如权利要求
8所述的生物质速燃合成炭，其特征在于当只采用一种粘结剂时，所述各粘结剂的比例范围是淀粉2-4％，膨润土3-5％，黄土4％-8％，当采用多种粘结剂时，所述各粘结剂比例少于或等于其单独使用时的比例；当只使用一种助燃剂时，所述各助燃剂的比例范围是硝酸钾2％-5％，硝酸镁3％-6％，氯化钠3％-5％，硝酸钠1％-2％，高锰酸钾0.5％-1％，镁菱土7％-10％，高氯酸钾1％-2％，当多种助燃剂时，每种助燃剂的比例少于或等于其单独使用时的比例；当只使用一种稳定剂时，所述各稳定剂的比例范围是硝酸钡1％-3％，硝酸镁2％-3.5％，氧化钙1％-2％，氧化镁2％-2.5％，碳酸钠1.5％-2.5％，当采用多种稳定剂时，每种稳定剂的比例少于或等于其单独使用时的比例；当只使用一种氧化剂时，所述各氧化剂的比例范围是过氧化氢0.8-1.2％，硝酸0.5％-1％，过氧化钠1％-1.5％，过氧化钾1％-1.5％，过氧化镁0.5％-1％，但采用多种氧化剂时，所述各氧化剂比例少于或等于其单独使用时的比例；当只使用一种消烟剂时，所述各消烟剂的比例范围是氢氧化钠1％-2％，氢氧化钾1％-1.5％，硝酸锌0.5％-1％，高氯酸钾1％-1.5％，生石灰1％-2％，硝酸钙1％-2％，硝酸锂1％-1.5％，当采用多种消烟剂时，所述各消烟剂比例少于或等于其单独使用时的比例。
10.如权利要求
4所述的生物质速燃合成炭，其特征在于原料中还包括硝酸钾2％-5％，硝酸钡1％-3％，硝酸钠1％-2％，氢氧化钠1％-2％，淀粉1％-2％，膨润土3-5％。
专利摘要
本发明涉及一种生物质速燃合成炭，其以有机垃圾和生物质为主要原料挤压成型，所述有机垃圾主要采用由城市垃圾分拣出来的城市有机垃圾或分类收集来的城市有机垃圾，在挤压成型前经800－1000℃高温碳化并粉碎为半焦粉，所述生物质主要采用农业和林业的含木质素的生物质副产品和废弃物，在挤压成型前经400－550℃高温碳化并粉碎为炭粉。原料中炭粉的比例范围优选25％－45％，半焦粉的比例范围优选45％－65％，通常需加入粘结剂和水，还可加入助燃剂、稳定剂、氧化剂和/或消烟剂。本发明燃烧特性好，无烟、无味、无粉尘，使用方便，易于推广。可广泛用于制药、化工、冶金、农业、畜牧养殖、饮食烧烤等领域。
文档编号C10L5/46GK1995297SQ200610169678
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月27日
发明者赵金英, 石书田 申请人:北京中汇信联技术发展有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan