可燃含碳组合物及其制造方法技术

一种可燃含碳组合物和制造炭砖的方法，其中细分散的含碳物质与活性炭和／或活性石墨（其可以在该组合物的高温热解的过程中通过含腐植质的矿物与含低ＶＯＣ的碳和／或石墨反应就地形成）混合。在炭砖组合物中，可燃含碳物质的存在量约为６５－９９．９％（重）；当形成炭砖或点火木料的时候，该组合物中粘结剂的含量约为１－１５％（重）；活性炭和／或活性石墨的存在量约为０．１－２０％（重）。活性炭和／或活性石墨吸收大部分由可燃含碳物质排出的ＶＯＣ，因此防止ＶＯＣ排放到大气中。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可燃含碳组合物，例如炭砖，其是由(a)一种或者多种可燃含碳物质和(b)活性炭或活性石墨，和/或低VOC碳或低VOC石墨与能够就地形成活性炭或活性石墨的含腐植质的矿物一起制造的。含可燃含碳物质和活性炭和/或活性石墨的组合物可以用作例如本领域公知的燃煤炉或蒸汽发生器的粉末混合物，或者可以在高压下与合适的粘合剂一起压缩成所需要煤砖形，活性炭或石墨吸收由加热可燃含碳物质所生成的可挥发的有机化合物。在美国，炭砖通常用作户外用烤肉栅形烤架或火盆作饭的加热和香味的燃料源。炭砖是通过如下的方法制造的把可燃的含碳物质例如木炭、泥煤、煤或者其它可燃的含烃碳源与粘结剂例如玉米淀粉、无毒的聚合物或类似物混合，在高压下压制成炭砖，以便用作烤肉的燃料。该组合物压成炭砖之后，干燥该炭砖，基本上除去所有的水分，以便该炭砖能够点燃。许多炭砖组合物和制造炭砖的方法的例子公开在下面的美国专利文献中Dell的5,221,290；Spencer的1,590,706；Wagel的1,618,029；Jaffe的3,089,760；McGoff的3,304,161；Ross的3,709,700；Robertson的3,485,600；Mennen的3,385,681；Onozawa的3,689,234；Swinehart等人的2,822,251；Hughes等人的4,167,398和Crace的4,787,914，这些文献列为参考文献。另人惊奇的是，已经发现，通过包含(a)活性炭和/或活性石墨作为炭砖组合物添加剂，和/或通过包含(b)非活性炭或不完全的活性炭和/或石墨和含腐植酸的矿物或含腐植酸盐的矿物，在炭砖组合物高温热解的过程中或者把炭砖组合物加热到至少约450°F就地发生碳和/或石墨源的氧化，就减少了由高温热解排放到大气中的VOC。活性炭和/或活性石墨开始以活化的形式加入到可燃含碳组合物中，或者以就地能够活化的碳和/或石墨的反应物的形式加入到可燃含碳组合物中，没有预期地是吸附了大量的由可燃含碳物质挥发的挥发有机化合物(VOC)，因此，省去或者减少了对在含碳物质加热的过程中生成的气体的除去VOC的处理过程。的确未预期到就地形成的活性炭和/或活性石墨所产生的这样的VOC降低，只要为就地进行活化加入到含碳物质中的碳和/或石墨在1800°F和1个大气压(750mmHg)下具有低的总有机挥发物含量(低VOC)，因此，定义为在1800°F和1个大气压(760mmHg)下总有机挥发物含量小于约10mg/g，优选小于约1mg/g，更优选小于约0.5mg/g，最优选小于约0.3mg/g。简单地说，本专利技术涉及例如以炭砖形式的含有活性石墨和/或活性炭的可燃的低VOC排放的可燃含碳组合物和制造这样的炭砖的方法，在这样的炭砖中很细的活性炭或活性石墨颗粒与可燃的含碳物质颗粒混合在一起。任意地，该组合物可以含有粘结剂，并且在高压下把该混合的物料压成所需要的炭砖的形状。在本专利技术的炭砖组合物中存在的可燃含碳物质的量约为组合物重量的65-96％(重)，粘结剂存在的量约为1-15％(重)，活性炭和/或活性石墨(或在加热的过程中能够低VOC碳和/或低VOC石墨活性化的反应物)存在的量约为组合物的0.1-20％(重)，优选约2-10％(重)。如果在该组合物中不需要粘结剂的话，例如，当该组合物用作炉子的燃料或者蒸汽发电厂的燃料时，该组合物含有约80-99.9％(重)的可燃的含碳物质和约0.1-20％(重)的活性炭和/或活性石墨(或约0.1-20％(重)的在加热含碳物质的过程中能够就地形成活性炭和/或活性石墨的组分)。活性炭和/或活性石墨吸收大部分由可燃的含碳物质在加热的过程中放出的挥发性有机化合物，以致于排放到大气中的VOC的浓度是意外的低。在一个实施方案中，本专利技术涉及含有活性炭和/或活性石墨的炭砖组合物和通过高温热解含有可燃含碳物质、粘结可燃含碳物质的粘结剂和活性炭和/或活性石墨的炭砖生产热能的方法。在另一个实施方案中，代替或者除了加活性炭和/或活性石墨到炭砖组合物中之外，加入能够就地反应形成活性炭和/或活性石墨的组分。优选的是，该活性组分是低VOC碳和/或低VOC石墨的，由此定义为在1800°F和1个大气压(760mmHg)下总的挥发性有机物含量(VOC)小于约10mg/g，优选小于约1mg/g，更优选小于约0.5mg/g，最优选小于约0.3mg/g；并且在炭砖组合物高温热解的过程中，含腐植酸的矿物和/或含腐植酸盐的矿物能够就地形成活性炭和/或活性石墨。在第一个实施方案中，炭砖组合物添加剂含有活性炭和/或活性石墨。在第二个实施方案中，炭砖组合物添加剂含有未活化的或不完全活化的低VOC碳和/或低VOC石墨和含腐植酸的矿物和/或含腐植酸盐的矿物(下面分别称为或者一起称为“含腐植质的矿物”)。当炭砖组合物加热到450°F或者高于450°F时，低VOC碳和/或低VOC石墨和含腐植质的矿物的混合物就地反应，来活化或者进一步活化碳和/或石墨。活性炭和/或活性石墨添加剂，有或者没有低VOC碳和/或低VOC石墨，和高温热解的过程中就地活化碳和/或石墨的含腐植质的矿物吸收和/或吸附(吸收)高温热解过程中可燃含碳物质排放出的气体挥发性有机化合物(VOC)，所以，由活性炭和/或活性石墨容纳了VOC气体就降低了VOC的排放，只要就地活化的碳和/或石墨在1800°F和1个大气压(760mmHg)下具有低的总有机挥发物含量(小于约10mg/g，优选小于约1mg/g，更优选小于约0.5mg/g，最优选小于约0.3mg/g)。为了达到本专利技术的就地活化方案的所有的优点，已发现碳和/或石墨添加剂所具有的表面积至少应该是约15m2/g，优选至少约20m2/g，以便碳和/或石墨就地充分的活化到至少约200m2/g，优选至少约400m2/g，来比较充分的吸附(约10-35％)在可燃含碳物质的加热和/或高温热解的过程中产生的VOC。因此，本专利技术的一个方面是提供一种含有可燃含碳物质的可燃炭砖，该可燃炭砖含有粘结剂和活性炭和/或活性石墨，以便提供在加热和高温热解的过程中意外的具有低VOC排放的炭砖。本专利技术的另一个方面是提供一种用于可燃含碳物质的添加剂，该添加剂选自活性炭；活性石墨；和其混合物，这些物质在加到可燃含碳物质中之前要活化。按组合物的总的干重计，加到可燃含碳物质组合物中的活性炭和/或活性石墨混合量约为0.1-20％。另外，活性炭和/或活性石墨可以在可燃含碳物质的加热过程中由碳和/或石墨和含腐植质矿物的混合物就地形成。根据含腐植质的矿物的氧化的程度，优选的是加入到可燃含碳物质中的含腐植质的矿物的量要使得含腐植质的矿物能够氧化(活化)碳或石墨添加剂到表面积至少约为200m2/g，优选至少约400m2/g。本专利技术的另一个方面是提供一种可燃含碳物质添加剂，该添加剂含有活性炭和/或活性石墨与在可燃含碳物质的燃烧过程中能够就地形成活性炭和/或活性石墨的组分。本专利技术的另一个方面是提供一种可燃含碳物质添加剂组合物和加热可燃含碳物质的方法，该方法提供活性炭和/或活性石墨就地吸收在可燃含碳物质高温热解过程中由可燃含碳物质挥发的气体有机化合物例如苯。本专利技术的另一个方面是提供一种可燃含碳物质组合物，按该组合物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可燃含碳组合物，其含有约６５－９９．９％（重）的含碳物质和约０．１－２０％（重）的选自活性炭、活性石墨和其混合物的活性炭物质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：CR兰迪斯，
申请(专利权)人：安姆科尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]