竹炭竹醋液连续化烧制技术

介绍了移动床连续干馏炭化技术的特点和原理，炉型和炉的结构，以及实际运转结果。竹炭得率约25％～28％，竹醋液得率约40％～50％，不需外加能源。     

竹材含水率和炭化温度对竹醋液得率和竹炭质量的影响

本文以自制连续式炭化炉就竹原料含水率和炭化温度对竹醋液得率和质量及竹炭质量的影响作了试验研究,结果表明,较高的含水率(约40%)和较高的炭化温度(约450℃),均有利于提高竹醋液的得率,其中,含水率对竹醋液得率的影响达显著水平,但总酸含量、溶解焦油含量、沉淀焦油含量则相反,呈降低趋势,其中,后者呈极显著差异;试验结果同时表明,较高的炭化温度使竹炭挥发分含量降低而固定碳和碘吸附值含量提高,其中对固定碳含量影响达到显著水平。     

我国竹炭竹醋液烧制技术的改进与发展

对我国近年来竹炭竹醋液烧制技术和竹醋液精制技术的改进与发展作简要的述评,着重简述移动床连续干馏炭化技术的原理、炉型结构、中试结果和优点.     

竹炭比表面积影响因素的分析

选用不同种类、年龄的竹材制备竹炭,考察了炭化温度和炭化时间,以及竹材种类、年龄对竹炭的得率、比表面积等指标的影响。结果表明:竹炭得率受炭化温度和时间的影响显著,竹种之间略有差异,而与竹龄无紧密关系;竹炭比表面积主要受炭化温度和炭化时间的影响,在炭化温度800℃、炭化时间2~3 h下,制得竹炭的比表面积最大。     

竹材加工剩余物综合利用研究(一)

目前常见的竹材物理加工其重量利用率低于40％，有60％以上的竹材变成为加工剩余物，大多数企业将此作为燃料，有些小型加工点则废弃，既浪费资源，又影响环境。该研究将竹材加工剩余物(实验材料为竹屑)进行均匀加热干馏热解，干馏时以控制料温和不控制料温两种方式进行。控制料温干馏时不仅使竹屑均匀加热升温，而且控制升温上限值，分温度段逐步裂解。试验表明：①控制温度均匀加热干馏竹材加工剩余物可同时获得数量可观、化学成分较为单纯的竹醋液；②两种方法都可同时获得约15％的粉状竹炭及大量可燃气体。     

金佛山方竹材的热解及产物性能研究

以金佛山方竹材为原料,通过综合热分析仪进行热解特性的测试,经传统砖土窑在炭化最高温度850℃,炭化周期10 d条件下制得方竹炭,对其理化性能、吸附性能、远红外辐射率和微量元素等测试分析;采用自制的小型炭化炉制备竹醋液,并用气相色谱—质谱联用仪(GC/MS)对组分含量测试。结果表明,方竹材热解特征曲线与毛竹材基本相近;方竹炭的基本理化性能指标符合《竹炭》等国家行业相关标准要求;方竹竹炭具有较高的远红外辐射率、富含多种微量元素,且对甲醛、苯、TVOC和氨具有较强的吸附性;方竹醋液有机物主要为有机酸、酚类、酯类、酮类等等。     

用竹炭精制竹醋液的研究

通过对竹炭的不同颗粒大小、浸渍时间、添加量和含水率等因素对竹醋液精制试验,采用正交试验法.结果表明:①竹炭的颗粒大小对竹醋液的pH值、得率、吸光度有显着的影响.竹醋液的pH值随竹炭颗粒增大而降低,而得率和吸光度随竹炭颗粒增大而增大,在100目时是一个转折点;②竹炭的添加量对竹醋液的pH值和得率也有显着的影响.随竹炭添加量的增加,竹醋液的pH值升高而得率降低;③竹炭颗粒大小、添加量、静置时间和含水率对竹炭的密度几乎不受影响.     

高纯度竹醋液生产和加工工艺的研究

通过对炭窑、炭材、燃料、收集工艺、储存条件和精制方法等的分析研究,结果表明:在土窑里用无化学污染、立地条件一般的老龄竹、竹材加工剩余物作燃料,收集温度90～160℃,静置8个月,再经精馏处理,能获得高纯度竹醋液;该竹醋液为棕黄色透明的液体,烟焦味淡,密度1.001～1.008g/cm3,pH值2.6～3.2,有机酸含量7.5%～10.0%,甲醇含量<0.01%,苯酚含量<0.01%,可溶解焦油含量0.5%～2.0%。     

24种竹材炭化热值与工业分析

【目的】探究相同炭化工艺下不同竹种、竹龄和竹材不同部位等因素与竹炭热值之间的关系,分析竹炭热值与灰分、挥发分和固定碳含量之间的相关性,推导热值计算的经验公式,为竹材工业化和资源化利用提供参考和借鉴。【方法】选取浙江省杭州市临安区24种竹材以及安吉县2～13年生毛竹,在相同炭化工艺条件下烧制成炭,采用控制变量法测试24种竹材中部炭化料、2～13年生毛竹中部炭化料以及毛竹材不同竹龄(4、5、6年)和不同部位(梢部、中部和基部)炭化料的热值和工业分析参数,分析不同竹种、竹龄和竹材不同部位炭化料热值与固定碳、挥发分和灰分含量之间的关系。通过SPSS软件对热值与固定碳、挥发分和灰分含量之间的相关性进行鉴定和分析,根据竹炭热值与竹材炭化料固定碳含量和炭化温度之间的关系推导热值计算的经验公式。【结果】24种竹材竹炭热值为27.94～32.98 kJ·g~(-1),平均值为31.10 kJ·g~(-1),标准差为1.11,固定碳含量为75.35%～92.59%,平均值为85.87%,标准差为3.65,灰分含量为3.34%～15.98%,平均值为7.21%,挥发分含量平均值为6.91%; 2～13年生毛竹竹炭热值为30.93～33.81 kJ·g~(-1),固定碳、灰分和挥发分含量的标准差均在5以下; 4、5、6年竹龄毛竹炭化料各部位热值绝对差异在1.38 kJ·g~(-1)以内,相对差异在3%以内。竹炭的高位热值与固定碳含量呈正相关、与灰分含量呈负相关,通过试验以及整理归纳大量竹炭炭化温度与热值、理化性能的测试数据,推导出竹炭热值(Q)与其炭化温度(T)和相应的固定碳含量(C)之间换算的经验公式。【结论】1)不同竹种炭化料热值和工业分析参数存在显著差异,取决于不同竹种各自的结构特性,相同竹种炭化料,木质素含量较高的基部热值高于中部和梢部,竹龄和生长部位对热值和工业分析参数变化无明显影响; 2)竹材炭化料热值与固定碳、灰分含量之间呈线性关系,其中热值与固定碳含量呈显著正相关、与灰分含量呈显著负相关,热值(Q)与固定碳含量(C)的经验公式以及固定碳含量与其相对应炭化温度(T)的经验公式为Q=0.001 8C2-0.111C+28.099 (R~2=0.72)、C=26.934ln T-93.122(R~2=0.88)。     

机制棒自燃内热式炭化窑及其炭化工业试验

研制了一种适用于机制棒炭化的间歇式自燃型炭化窑,并进行了机制炭年生产能力400 t规模的工业性试验,生产周期为4～6天,该炭窑利用于馏过程产生的可燃性气体在窑内可控燃烧作为炭化过程本身热源,依次经历炉内熏烟、排烟初炭化和导入空气煅烧精炼三个工艺阶段,其中煅烧精炼时间对炭化得率及机制炭质量影响较大,6h的精炼时间为较佳选择,制得机制炭挥发份含量为5.32%,固定碳含量为90.35%,热值34293 kJ/kg,炭化得率35.0%,直径收缩率23%.该炭窑炭化均匀性好,生产的机制炭质量稳定.     

温度和炉内氧含量对竹木及稻壳炭化的影响

竹木及稻壳等炭化过程中,炭化温度和炭化时间是十分重要的工艺参数,除此以外炉内氧含量对其炭化效果也有非常大的影响。通过改变炭化温度以及调节进入炉内的氮气和空气流量,并采用氧传感器实时测定并控制炉内氧分压,研究了炭化温度和炉内氧含量对竹木及稻壳等炭化的影响。试验结果表明炭化过程中炉内氧含量一定时,随着炭化温度的提高,得炭率逐渐降低,导电性能更佳。炭化温度一定时随炉内氧含量的提高,得炭率下降。     

炭化过程中竹材内部形态结构的变化

利用扫描电子显微镜技术和压汞法研究了在200～900℃的炭化过程中，竹材的横截面和纵截面的内部形态结构和竹材中原有孔隙结构的变化。结果表明：竹炭具有与原料竹材相似的维管束和基本薄壁组织等内部形态结构，但在高温下纵截面上有明显的形变；在200～600℃的炭化过程中，竹材中孔隙的孔径分布从250～50000nm这一较宽的范围逐渐漂移至较窄的5500～50000nm之间，其中200～400℃之间变化最为显著；在600～900℃，孔径分布基本稳定在5500～50000nm范围内，但在高温下有变宽的倾向。本研究还探讨了炭化过程中竹材内部形态结构的变化规律与竹材炭化机理之间的联系。     

竹材热解动力学的研究

利用热重分析(TG)仪,在氮气的氛围中,加热速率分别为5、10、20、30和Fa40℃／min．热解温度40～500℃下,对竹材不同部位的外、中、内三层热解过程进行了研究。不同形状大小竹材的热解实验表明,传递现象对实验结果的影响很小。TG结果表明,竹材热解可认为是两步的反应过程。通过假设竹材热解反应的反应级数,对TG实验数据回归关联,根据回归线性相关度,筛选合理的反应级数,建立竹材热解动力学模型。计算结果发现,热解反应级数与加热速率有一定的关系,一般为1．5或2级;热解反应的表观活化能和频率因子呈现很强的规律性。     

竹材炭化新工艺的研究

利用化学、物理法相结合的工艺对竹材进行炭化处理,可取得良好的炭化效果。炭化处理后竹片的静曲强度、胶合性能与来处理竹片相比无衰减现象,用该工艺对竹片进行炭化处理可完全取代原先使用的纯物理法工艺。     

高温炭化法制备竹炭的研究

采用高温炭化法制备竹炭,探讨温度、保温时间和升温速率对竹炭吸附性能的影响,并通过N2吸附等温线对其孔隙结构进行表征。结果表明:随着温度提高、保温时间延长,竹炭的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值呈现逐步增长的趋势;升温速率的提高,促进了炭素前驱体石墨化程度的提高,不利于竹炭孔隙结构的发达;高温炭化法可以制得微孔、中孔、大孔较发达的竹炭。在较佳的实验条件下,高温炭化法可制得亚甲基蓝吸附值和碘吸附值分别为280 mg.g-1和947.3 mg.g-1的竹炭。     

高收炭率与低制炭周期之竹炭先进制程开发

日式竹材碳化土窑有均温性较差、收炭率较低、加热速度慢及高温碳化条件不易达到的缺点,本研究尝试将一创新的外燃式生质能气化/燃烧炉与竹材碳化土窑结合,试图以燃烧强度与效率较高的外燃式生质能气化/燃烧炉取代土窑以自然送风的焚化生质燃料方式,初步的试烧实验显示本研究构想的均温性与加热速率皆远优于传统的内燃式自然送风焚化方式,本制程可将炭化所需的时间大幅缩短为传统制程的1/24;收炭率提高2倍;并可在土窑内生产900℃以上的高级竹炭。     

竹材液化物碳纤维的电学性能研究

使用万用电表、X射线衍射仪等仪器对竹材液化物碳纤维的电阻率、XRD结构参数等进行测量,初步研究了竹材液化物碳纤维电阻率随炭化温度、炭化时间以及XRD结构参数的变化规律,为进一步探讨其导电机理、导电性能以及将其作为电磁屏蔽材料提供基础数据.     

竹材料处理工艺改良的研究

采用正交试验设计,探讨炭化、蒸煮及复合改性剂浸渍工艺对竹片工艺品质的影响,结果表明:采用二次炭化工艺可以显著提高竹片工艺品质,竹片炭化最优工艺参数为:一次炭化蒸汽压力0.3 MPa、炭化时间180 min;二次炭化蒸汽压力0.2 MPa、炭化时间100 min。蒸煮处理结合复合改性剂浸渍处理也可以提高竹片工艺品质并代替炭化工艺生产出高品质的竹片材料,竹片蒸煮最优工艺参数为:煮蒸水温80℃,蒸煮时间7 h;竹材复合防腐剂压力浸渍工艺的最优参数为:浸渍压力1.0 MPa、时间120 min、DP∶UF为4∶1。