一种牛粪基机制炭及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种牛粪基机制炭及其制备方法，该制备方法包括干燥、成型和炭化三个阶段，通过对牛粪基机制炭的原材料组成以及制备工艺的调整，不仅能降低原材料干燥、成型以及炭化时的能耗，而且能提高机制炭的炭化度，使制备得到的机制炭具有优异的综合性能，对牛粪基机制炭的大规模生产和应用具有积极作用。

A kind of cattle dung-based machine-made carbon and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种牛粪基机制炭及其制备方法
本专利技术涉及环保节能材料领域，具体涉及一种牛粪基机制炭及其制备方法。
技术介绍
机制炭，又名人造炭、再生炭、无烟清洁炭，是以木质碎料挤压加工成的炭质棒状物。机制炭原料来源广泛，稻壳、花生壳、棉壳、玉米芯、玉米杆、高粱杆等皆可作为原料生产机制炭，且以锯末、刨花、竹屑为原料生产的机制炭品质最佳。机制炭具有密度大、热值高、无烟、无味、无污染、不爆炸、易燃的优点，是国际上公认的绿色环保产品。目前国内生产机制炭的主要原材料是锯末、花生壳、各种秸秆等，虽然具有原料来源广、成本低廉的优点，但由于锯末、花生壳、各种秸秆中含有大量非木质纤维类的有机成分，导致其氢氧元素含量较高，生料棒炭化后的损失量较大，得到的机制炭密度较小、热值较低、燃烧时间较短；同时，锯末、花生壳、各种秸秆的长短大小不一、孔隙率高，也导致其在制备过程中粉碎和压制成型的难度增大，生产成本增加，不利于机制炭的大规模生产和应用。牛粪在藏语中称之为"久瓦"，"久瓦"在西藏作为烧茶做饭的燃料已有千年的历史，且至今仍然被生活在雪域高原的广大农牧民视为最佳燃料，并且，牛粪的主要成份是木质纤维，而现今生产机制炭的根本材料也是木质纤维，因此，人们已将牛粪作为了生产机制炭的原材料之一，且既提供了一种新的制备机制炭的原材料，又解决了牛粪大量排放造成的环境问题。然而，在采用牛粪制作机制炭的实验过程中我们发现，由于牛粪属于牛的排泄物，饲料中的可被吸收利用的营养物质已经失去，排泄的均为难以消化利用的、纯度很高的木质纤维，并且，经过牛的牙齿和肠胃的磨碎、消化处理，牛粪中的木质纤维细度也很小；也因此，采用现有机制炭制备方法制备牛粪基机制炭，存在能耗高、产品炭化度小、成品率低等缺陷，极大的限制了牛粪基机制炭的大规模生产和应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有机制炭制备方法制备得到的牛粪基机制炭存在的能耗高、产品炭化度小的缺陷，提出了一种牛粪基机制炭及其制备方法，该制备方法通过对牛粪基机制炭的原材料组成以及制备工艺的调整，不仅能降低原材料干燥、成型以及炭化时的能耗，而且能提高机制炭的炭化度，使制备得到的机制炭具有优异的综合性能，对牛粪基机制炭的大规模生产和应用具有积极作用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种牛粪基机制炭的制备方法，包括以下步骤：（1）干燥：将原材料依次通过第一阶段烘干处理、第二阶段烘干处理和第三阶段烘干处理，得到水含量为8-12%的干燥料；（2）成型：将干燥料进行成型处理，得到密度为1.3-1.5g/cm3的生料棒；（3）炭化：将生料棒依次经过预热阶段、排水阶段、炭化阶段、保温阶段和冷却阶段，得到牛粪基机制炭；所述的炭化阶段、保温阶段和冷却阶段均在隔绝氧气的环境中进行。其中，步骤（1）中所述的原材料主要为牛粪；优选的，所述的原材料包括70-90wt%的牛粪、5-25wt%的多孔材料和1-5wt%的粘结剂；优选的原材料在干燥、成型和炭化时能耗更低，同时能在生料棒中形成微孔，从而不仅使生料棒在炭化过程中，受热更均匀，炭化难度降低，也能使生成的机制炭与空气的接触面增大，燃烧更充分，单位时间放热量更多；最优选的，所述的原材料包括85wt%的牛粪、12wt%的多孔材料和3wt%的粘结剂其中，优选的，原材料中的多孔材料包括稻壳、花生壳、棉壳、玉米芯、玉米杆、高粱杆、酒糟中的一种或多种；优选的多孔材料来源广泛，成本低廉。其中，优选的，原材料中的粘结剂为无氮浸出物；所述的无氮浸出物能包覆牛粪中的木质纤维，有利于牛粪的成型，能降低牛粪生料棒成型的能耗，降低成型后生料棒的破裂概率，增加成品率；优选的，所述的无氮浸出物为淀粉；淀粉来源广泛，成本低廉。其中，优选的，步骤（1）中所述的第一阶段烘干处理的温度为600～800℃；所述第二阶段烘干处理的温度为200～400℃；所述第三阶段烘干处理的温度为150～200℃；优选的干燥温度能防止牛粪中的无氮浸出物被高温破坏，使原材料成型更容易，得到的机制炭综合性能更好。其中，优选的，步骤（1）中所述的干燥料中水含量为10%。优选的干燥料含水量，干燥能耗更少，成型更容易，耗能更低。其中，优选的，步骤（2）中成型处理的温度为210-250℃、压力为0.3-0.5KPa；优选的成型条件下，能耗更低。其中，优选的，步骤（2）所述生料棒的密度为1.4g/cm3；优选的生料棒密度成型和炭化能耗更低，炭化时间更短，炭化度更高，制备得到的机制炭综合性能更好。其中，优选的，步骤（3）预热阶段的升温速度为0.5-1.0℃/min，温度终点为115-125℃；排水阶段的升温速度为1.5-2.0℃/min，温度终点为275-285℃；炭化阶段的升温速度为1.0-1.5℃/min，温度终点为440-460℃；保温阶段的降温速度为0.2-0.4℃/min，温度终点为430-420℃；优选的炭化处理条件，使生料棒炭化时能耗更低，炭化时间更短，炭化度更高，而且，还能保证生料棒不破裂，得到的机制炭成品率高。为了实现上述专利技术目的，更进一步的，本专利技术提供了一种牛粪基机制炭，所述牛粪基机制炭是通过上述方法制备得到的，该机制炭具有热值高、炭化度高、成本低的优点，有利于牛粪基机制炭的大规模推广应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术制备方法通过对原材料组成的调整，使牛粪基机制炭在制备过程中，能耗更低，有利于牛粪基机制炭的大规模生产。2、本专利技术制备方法通过对制备工艺的调整，使得到的牛粪基机制炭炭化度更高，综合性能更好，有利于牛粪基机制炭的大规模应用。3、本专利技术制备方法简单、可靠，能耗低，适合用于牛粪基机制炭的大规模生产。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1（1）干燥：将85wt%的牛粪、12wt%的酒糟和3wt%的淀粉混合均匀得到原材料，再将原材料依次通过温度为700℃的第一阶段烘干处理3min，温度为300℃的第二阶段烘干处理10min和温度为180℃第三阶段烘干处理15min，得到水含量为9.5%的干燥料；（2）成型：将干燥料在温度为230℃、压力为0.4KPa的条件下进行成型处理，得到密度为1.41g/cm3的生料棒；（3）炭化：预热阶段：将生料棒以0.8℃/min的升温速度加热到120℃，进行预热处理,得到预热生料棒；排水阶段：将预热生料棒以1.8℃/min的升温速度加热到280℃，进行排出处理，得到排水生料棒；炭化阶段：将排水生料棒在隔绝氧气的条件下以1.2℃/min的升温速度加热到450℃，进行炭化处理，得到炭化生料棒；保温阶段：将炭化生料棒在隔绝氧气的条件下以0.3℃/min的速度降温到420℃，进行保温处理，得到机制炭粗品；冷却阶段：将机制炭粗品在隔绝氧气的条件下冷却到常温，得到牛粪基机制炭成品。实施例2（1）干燥：将70wt%的牛粪、25wt%的稻壳和5wt%的淀粉混合均匀得到原材料，再将原材料依次通过温度为650℃的第一阶段烘干处理1min，温度为250℃的第二阶段烘干处理3min和温度为160℃第三阶段烘干处理10min，得到含水量为8.5%干燥料；（2）成型：干燥料在温度为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牛粪基机制炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）干燥：将原材料依次通过第一阶段烘干处理、第二阶段烘干处理和第三阶段烘干处理，得到水含量为8‑12%的干燥料；（2）成型：将干燥料进行成型处理，得到密度为1.3‑1.5g/cm

【技术特征摘要】
1.一种牛粪基机制炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）干燥：将原材料依次通过第一阶段烘干处理、第二阶段烘干处理和第三阶段烘干处理，得到水含量为8-12%的干燥料；（2）成型：将干燥料进行成型处理，得到密度为1.3-1.5g/cm3的生料棒；（3）炭化：将生料棒依次经过预热阶段、排水阶段、炭化阶段、保温阶段和冷却阶段，得到牛粪基机制炭；所述的炭化阶段、保温阶段和冷却阶段均在隔绝氧气的环境中进行。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的原材料包括70-90wt%的牛粪、5-25wt%的多孔材料和1-5wt%的粘结剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的多孔材料包括稻壳、花生壳、棉壳、玉米芯、玉米杆、高粱杆、酒糟中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂为无氮浸出物。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的第一阶段烘干处理的温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智华，李义，
申请(专利权)人：成都益海环保技术研究院有限合伙，屏山县丰来顺养殖农民专业合作社，
类型：发明
国别省市：四川,51