竹炭生產(chǎn)和應用

第20卷第2期研究匯刊vo.20,No.22001年4月JOURNAL OF BAMBOO RESEARCHApr.2001竹炭生產(chǎn)和應用張文標!葉良明張宏1陳文照2(1浙江林學(xué)院林產(chǎn)工業(yè)系,杭州臨安,311300;2浙江遂呂文照炭制品廠(chǎng),浙江趣昌,323300摘要本文簡(jiǎn)述了竹炭生產(chǎn)的現狀,竹炭的一些理化性質(zhì),竹炭及副產(chǎn)品—竹醋液的應用,竹醋液主要成分和分離精制方法,提出了竹炭生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)和研究方向關(guān)鍵詞竹炭;竹醋液;生產(chǎn);應用竹林是我國重要的森林資源,素有“第二森林”之稱(chēng)。它生長(cháng)周期短,成材快,更新易,再生能力強;一次造林成功,即可持續經(jīng)營(yíng)利用。20世紀50年代至90年代,我國竹林面積年均增加3%現有竹林面積達700萬(wàn)hm2,其中純竹林400萬(wàn)hm2,原始高山竹叢300萬(wàn)hm2。全國400多萬(wàn)hm2純竹林中,毛竹林有300萬(wàn)hm2,占70%左右,年產(chǎn)竹材約800~900萬(wàn)t,竹林面積和竹材產(chǎn)量居世界第一[目前,我國竹材在傳統利用方面常用來(lái)制作各種農具、家具、日用品、工藝品、工棚、腳手架等。在工業(yè)利用方面,一是用于制漿造紙,二是將竹材制成各種竹質(zhì)人造板,廣泛用于車(chē)廂底板、地板、建筑模板、家具等方面。但從總體上看,在竹材的加工中,由于竹材的實(shí)際利用率不到采伐量的1/3,大量的加工剩余物未能得到工業(yè)化利用,竹材加工的機械化程度不高及加工成本高等原因,現有的大部分竹材利用尚屬粗放型經(jīng)營(yíng),具有極大開(kāi)發(fā)利用潛力。為了充分利用竹材及加工剩余物提高產(chǎn)品的附加值開(kāi)拓新的市場(chǎng),一種經(jīng)濟實(shí)用的方法是對竹材及加工剩余物進(jìn)行熱解而得到竹炭和副產(chǎn)品—竹醋液。加之國家實(shí)行天然林保護工程,限制了木炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;而采用竹子燒制竹炭既能獲得經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會(huì )效益,又能促進(jìn)竹類(lèi)資源的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)與提升。竹炭生產(chǎn)的現狀竹炭是竹材熱解得到的主要產(chǎn)品,在熱解過(guò)程中還能夠得到大量的副產(chǎn)品—竹醋液,它是水溶性的液體混合物。1.1竹炭生產(chǎn)工藝目前我國燒制竹炭的方法主要有兩種,干餾熱解法和土窯直接燒制法(1)干餾熱解法:其設備從目前看主要是外熱式立式干餾釜,這種干餾釜在燒制竹炭時(shí),既可使用預干至含水率為20%~25%的竹材,也可使用未經(jīng)預干的竹材,但以使用經(jīng)預干的竹收稿日期:200101-04H中國煤化工CNMHGf竹手研究匯刊20卷材為佳。由于在燒制過(guò)程中基本不存在竹炭氧化問(wèn)題,因此竹炭得率較高,一般為25%左右,高者可達35%燒制周期一般在48~72小時(shí)。但精煉溫度提不高,影響竹炭密度;于餾釜容積小,竹炭產(chǎn)量低。浙江省有些廠(chǎng)家就采用這種立式干餾釜燒制竹炭。(2)土窯燒制法:它是采用燃料(木材)直接加熱方式,即窯口由燃料燃燒產(chǎn)生的熱量上升到窯頂后,向窯內擴散,其中大部分熱氣流流動(dòng)在上層,有小部分熱量向四周輻射,由上往下緩慢干燥并達到預炭化;燃燒窯內部分竹材使窯內溫度繼續升高,除去揮發(fā)性物質(zhì),此時(shí)窯內煙氣循環(huán)流動(dòng),各點(diǎn)熱量和溫度基本均勻,完成炭化和精煉階段,得到結構致密的竹炭。土窯燒制法通常有煙熏預干燥、干燥、預炭化、炭化、煅燒(精煉)自然冷卻等階段。各個(gè)階段有不同的溫度,煙熏預干燥階段為60~100C,干燥階段為100~150C,預炭化階段為150~270C,炭化階段為270~450℃,煅燒階段為450℃至1000C左右,從目前土窯燒炭的過(guò)程來(lái)看的溫度和炭化速度是通過(guò)操作者“眼觀(guān)鼻噢”,一是觀(guān)察煙囪及窯門(mén)出煙口煙的變化;二是通過(guò)聞煙味來(lái)確定。土窯用的鮮毛竹,一般在室外放置一周左右,在放入窯中進(jìn)行煙熏預干燥大約要1周而自然冷卻至窯口溫度50~60℃時(shí)也需要一周出窯一般也要2天。所以從裝窯到出炭般要25~30天,竹炭得率一般為20%左右。工藝合理,后期氧化燃燒的量少則得率超過(guò)20%否則會(huì )低于20%甚至更低(因空氣漏入或空氣量進(jìn)入過(guò)大)。士窯造價(jià)便宜,精煉溫度高竹炭密度大但質(zhì)量穩定性差得率不高。浙江省遂昌衢州等竹炭廠(chǎng)家都采用這種土窯燒制竹炭。1.2竹炭生產(chǎn)的產(chǎn)品燒制竹炭的竹材一般用當地老齡竹(5年以上)和竹材加工剩余物。由于經(jīng)驗的積累和外銷(xiāo)渠道的暢通,竹炭的質(zhì)量和產(chǎn)量逐年上升。僅浙江省不完全統計,1999年竹炭產(chǎn)量約4000,2000年達5000,預計2001年將突破萬(wàn)t出口創(chuàng )匯愈億元。目前,竹炭每噸售價(jià)在5000~10000元,竹醋液每噸5000~7000元,燒制6~7t新竹材可熱解成1t竹炭和350~650kg竹醋液,每噸竹材可增值3~4倍。1.2.1竹微產(chǎn)品的分類(lèi)目前,全國尚無(wú)統一的竹炭分類(lèi)標準,生產(chǎn)上按精煉度,竹炭形狀和導電性分為3種。(1)按精煉度分精煉度是日本木炭標準中用來(lái)測定木炭的炭化程度的一種方法,此項標準對指導生產(chǎn)與消費具有一定作用常用精煉計來(lái)測定。它的原理是根據木炭電阻測定其炭化度,測定范圍是100~1080,其指數0~8稱(chēng)為精煉度,109以上的稱(chēng)精煉度為9炭化度越高,電阻值越小,精煉度值越小3。一般炭化溫度與精煉度有如下關(guān)系:精煉度00-11-2炭化溫度(℃)≥900800~900700~800600~700500~600400~500目前竹炭炭化程度也參照木炭的精煉度來(lái)進(jìn)行分等精煉度高低與竹炭的揮發(fā)分、水分灰分等因素有關(guān)。(2)按竹炭形狀分按竹炭形狀分,各類(lèi)型炭的規格尺寸、特點(diǎn)等列表如下。TYH器中國煤化工CNMHG2期張文標等竹炭生產(chǎn)和應用類(lèi)型規格尺寸產(chǎn)品特點(diǎn)筒炭直徑2~6cm,長(cháng)5~15m長(cháng)度不一、基本無(wú)裂痕不同的用途,燒制工藝有所不同片炭長(cháng)5~15cm,寬3~5cm有鋼音、無(wú)裂痕和破損不同用途,產(chǎn)品選用原料炭有所不同碎炭外型大小不一燒制加工過(guò)程中產(chǎn)生,售價(jià)較低顆粒賢~15mm產(chǎn)品規格齊全,比重小,顆粒大用破碎機加工篩選,產(chǎn)品尺寸不完全相同,不同mm,