生物质炭的物理特性及粘土粘性研究.pdf

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1、第1期总第223期农业科技与装备No．1TotalNo．223兰Q!兰±!旦垒西曼望!堕!生墨!!!望!竺壁!!!堕璺旦!旦￡型兰里鱼里9竺!￡里!里!—，乜璺：兰Q!兰生物质炭的物理特性及粘土粘性研究姜雪，魏臣(沈阳农业大学工程学院，沈阳110866)摘要：对牧草秸秆生物质炭和花生壳生物质炭在含水率、容重、总孔隙度、大小孑L隙比等物理机械特性方面进行试验测定。介绍生物质炭成型的工艺流程．测定3种粘土的粘性．为生物质炭成型在黏结剂的选择上提供依据。关键词：生物质炭；物理机械特性；成型工艺；粘土粘性中图分类号：$210．7文献标识码：A文章编号：1674一

2、l161(2013)01—0026—02生物质炭化是对农林业废弃物加以利用的可行技术措施之一。生物质炭作为一种新型的清洁能源，具有生产成本低、生态安全、可大面积利用等特点。可代替传统煤、石油等能源资源。本试验选取牧草秸秆和花生壳不完全燃烧后的生物质炭试样进行物理机械特性研究，同时取不同土质试样测量其粘性。为今后生物质炭压制成型时选择黏结剂提供理论依据。1生物质炭物理机械特性试验1．1含水率测定以牧草秸秆生物质炭和花生壳生物质炭作为试验样品，各取150g，采用称重法(也称烘干法)直接测量其水分含量。用O．1g感量的天平称量试样湿润时的总质量，然后在105℃

3、的烘箱内将试样烘6～8h至质量恒定，测定烘干后试样质量．再根据公式计算出试样的质量含水率。由于在粘粒或有机质含量高的试样中。烘箱中的水分散失量随着烘箱的温度的升高而增大，因此必须保持烘箱的温度在100—110qc范围内。每种生物质炭的含水率分别测定3组，取其平均值。含水率计算公式为：含水率(％)=(M总一M十焕后)IM总×100％经计算得出：牧草秸秆生物质炭含水率为17．77％；花生壳生物质炭含水率为4．87％。为满足压制成块工艺的需要．应使含水率低于8．00％，因此对牧草秸秆生物质炭进行2d的日光烘晒处理。之后再次测定，得到牧草秸秆生物质炭含水率为7．

4、36％，花生壳生物质炭秸秆含水率为5．60％。由第2次测量数据发现，花生壳生物质炭含水率有所升高．究其原因为受潮所致。为防止含水率升高，对两种生物质炭进行密封处理。收稿日期：2012—11—23作者简介：姜雪(1987一)，女，硕士，从事机械设计及理论方面的研究。1_2容重测定各取10g牧草秸秆生物质炭和花生壳生物质炭。将已知容积(y。)的环刀放入烘箱中，在65±5oC的条件下烘0．5h后取出．移入干燥箱中冷却至室温．称取质量，并验证恒质量(眠)。取自然堆放下的基质装入环刀，轻轻摇匀装满，再将环刀揭盖放入烘箱中，在65±5℃条件下烘5h后取出．移人干燥箱

5、中冷却至室温，加盖称取质量(M。)。容重计算公式为：容重=(Ml—Mo)／Vo式中：M。为烘干后基质与环刀质量，g；眠为烘干后环刀的质量，g；y。为环刀的容积，cm3。经计算得出：牧草秸秆生物质炭容重为0．0250g／cm3；花生壳生物质炭容重为0．0407g／cm3。1．3总孔隙度、大小孔隙比测定各取10g牧草秸秆生物质炭和花生壳生物质炭。取自然堆放状态下的基质装入已知容积(V。)的环刀，轻轻摇匀装满。用橡皮条将环刀盖捆好，将环刀有孔一端朝上放入水中，使水浸没环刀，浸泡48h后取出称质量(m。)。将环刀用纱布封口并罩住倒置，沥干水后称质量(m：)。将环

6、刀揭盖放人烘箱中，在65+_5℃的条件下烘5h后取出．移人干燥器中冷却至室温，加盖称质量(m，)。总孔隙度计算公式为：总孔隙度(％)=(m1一m3)／y。印水大小孑L隙比计算公式为：大／J、孑L隙比=(，nl—m2)／(，n2一，n3)式中：m。为浸满水后基质与环刀质量，g；m：为沥干水后基质与环刀质量，g；m3为烘干后基质与环刀质量，g；V。为环刀容积，cm3；p水为水的密度，取1．0cnl3。经计算得出：牧草秸秆生物质炭总孔隙度为6．25％，大小孔隙比值为1．10：花生壳生物质炭总孔隙度为7．96％，大4,TL隙比值为1．85。2013年第1期姜雪等

7、：生物质炭的物理特性及粘土粘性研究272成型工艺及黏结剂选择生物质炭的成型工艺为：生物质炭_搅碎_过筛成粉状_加黏结剂一压制成型_+保存。其中主要工序是黏结剂的选择和压制成型。在将生物质炭搅碎过筛成粉状后需加人一定量的黏合剂均匀混合，借助黏结剂的粘结特性达到生物质炭成型工艺的要求。目前，可与生物质炭粉末相混合起粘结作用的黏结剂类型分为有机胶黏剂(主要包括羧甲基纤维素、木质素类等)和无机类胶黏剂(粘土等)。考虑到投人产出的经济效益，选择粘土作为黏结剂具有材料来源广、成本低廉等优点。因此，测定几种粘土的粘性，以选出适宜作为压块黏结剂的粘土。选取粘沙土、山土、

8、大田土作为试验样品。将3种试样经恒温箱110℃恒温烘干，用研钵研磨。过35目网筛