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时间:2019-05-12
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1、竹炭生产工艺目前我国烧制竹炭的方法主要有两种:干馏热解法和土窑烧制法(一)干馏热解法目前国内应用的主要有外热式干馏釜,有立式和卧式炭化炉两种。1、立式干馏炭化炉:由里外两个直立的金属圆筒组成,燃烧时产生的烟气在内外筒之间的夹层内流动,用以加热内圆筒中的竹材,使竹材炭化。燃料可以用电或其它燃料,烧制过程基本不存在竹炭氧化问题,出炭率较高,一般在25%以上,烧炭周期2~3d。但炭化的温度低,一般不能超过800℃,且投资比较大。2、卧式炭化炉:主要由一个横卧的金属圆筒组成,采用外热式加热,可以进行竹煤气回收再利用,减少炭用燃料的消耗。竹材烧制前需加工成一定规格的竹片装入金属圆筒里。现有的卧式
2、炭化炉一般可容纳400KG鲜竹材,烧制周期2~3d,可出炭100KG左右。但这种设备烧制的竹炭中易熔有金属物质,且炭化温度一般也不超过800℃。(二)土窑烧制法它采用燃料(木材)直接加热方式,即窑口由燃料燃烧产生的热量上升到窑顶后,向窑内扩散,其中大部份热气流流动在上层,有小部份热量向四周辐射,由上往下缓慢干燥并达到预炭化;燃烧窑内部份竹材使窑内温度继续升高,除去挥发性物质,此时窑内烟气循环流动,各点热量和温度基本均匀,完成炭化和精炼阶段,得到结构致密的竹炭。从装窑到出炭一般要25~30天,竹炭得率一般为20%左右。工艺合理,后期氧化燃烧的量少则得率超过20%,否则会低于20%,甚至更
3、低(因空气漏入或空气量进入过大)。土窑造价便宜,精炼温度高,竹炭密度大,但质量稳定性差,得率不高。竹炭的基本性质(一)竹炭的分类目前尚无统一的竹炭国家分类标准。竹炭可根据质量等级、形状、用途、炭化温度、电阻值大小、竹种等不同进行分类。1、浙江省竹炭地方标准(DB33/T467~2004)中规定,竹炭按质量等级可分为一级品、合格品两种。2、按竹炭的形状不同,可分为筒炭、片炭、颗粒炭、碎炭、粉炭。3、按竹炭用途不同,可分为水质净化用竹炭、空气净化用竹炭、屏蔽电磁波用竹炭、保鲜用竹炭、除臭用竹炭、土壤改良用竹炭、饲料添加剂用竹炭和烧烤用竹炭等。4、按炭化温度不同,可分为低温竹炭、中温竹炭和高
4、温竹炭。炭化终点温度在500℃以下的为低温竹炭,501~800℃的为中温竹炭,800℃以上的为高温竹炭。(二)竹炭的微观结构用于竹炭烧制的主要是竹秆,竹秆解剖构造由“竹皮”系统、基本系统和维管系统组成。“竹皮”系统包括表皮层、皮下层及皮层,均为腔小壁厚、排列紧密的细胞所构成。表皮层是竹秆最外面的一层细胞,由长形细胞、全质细胞、硅质细胞、气孔器等构成。表皮层的内方1~2层柱状细胞为皮下层,皮下层以内无维管束分布的部分为皮层。基本系统包括薄壁组织和髓腔外围组织。髓腔外围组织为秆茎的内壁,由数层至数十层高度木质化的石细胞组成,排列整齐且紧密。髓腔外围组织与“竹皮”系统形成秆茎的内外夹壁,把基
5、本薄壁组织和维管系统紧夹其中。竹材炭化够维管束有不同程度收缩,细胞间隙减小,维管束外鞘变得更致密,导管内沉淀物减少,内表面光滑。维管束之间的基本薄壁组织细胞收缩变小,其中的内含物减少,形成的类似六角形的孔。可见,竹炭是一种多孔性的物质,具有发达的、大小不同的孔隙结构。(三)竹炭的吸附性1、定义竹炭的比表面积是指单位质量(1g)的竹炭中,所含有的颗粒外表面积与颗粒内部孔隙的内表面积的总和。吸附是在界面上发生的一种现象,一般属于物理吸附。因此,比表面积的大小直接影响到发生吸附作用的界面面积的大小,所以它是表示固体吸附能力大小的一个重要指标。比表面积越大的竹炭,吸附能力也越大。2、比表面积大
6、小竹炭的比表面积大小,同材料种类、工艺条件、颗粒度、测试仪器和测定方法等因素有关。经测定不同炭化温度、不同类型炭的比表面积见表1表1不同温度竹炭的比表面积(BET)和比孔容积炭化温度(℃)50060070080090010001100比表面积(m2/g)60.21245.40304.66381.73165.64186.00241.08比孔容积(ml/g)0.02130.01610.02610.02950.01320.03370.03923、应用竹炭的比表面积高达380m2/g,其内部有发达的孔隙结构且分布极广,相当于一座篮球场的面积大小,是备长炭的2~12倍,这些大小孔径不一的微细孔道
7、具有超强的吸附能力,使竹炭在空气中,可以吸收硫化物、甲醛、苯、氨气等有害的化学物质及臭气、异味和湿气。竹炭放入自来水中则可以吸附多余的氯离子、重金属等杂质,使水质净化。所以竹炭超强的吸附能力使竹炭成为具有空气净化机、调湿机与净水机三机一体功能的健康天然新材料。(四)竹炭的导电性1、定义竹炭的导电性通常用电导率(K)来表示,它是电阻率(ρ)的倒数,即K=1/ρ,ρ=RS/L,单位Ω••cm。电阻率越小,表示导电性越好。竹炭的电阻率随着炭化终点温度
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