[发明专利]一种生物质导电炭的制取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用生物质导电炭的制取技术领域，尤其是作为电磁屏蔽材料的导电炭的制取方法。

背景技术

生物质是典型的可再生资源，其来源广泛，储量丰富，地球上每年通过植物光合作用固定的碳元素就达2000×10⁸t，我国每年废弃的秸秆高达60亿多吨，资源化潜力巨大。目前，废弃生物质的资源化方法主要有如下几种：(1)直接焚烧发电，该技术投资和运行成本高；(2)气化后作为农村煤气或者驱动燃气轮机发电，该技术中的气化焦油脱除成本高，运行不稳定；(3)废弃生物质热解制油，该技术制备的油品含氧量高、化学性质不稳定，精制技术复杂成本高；(4)废弃生物质堆肥，该技术操作简单，但是产品肥效低，销路不畅。

由于目前电子产品、大功率电讯设备的广泛应用，电磁污染成为继大气污染、水质污染、噪声污染之后的第四大公害。电磁污染隐蔽性强，不仅能干扰或损坏电子设备，而且会在人们毫无警觉的情况下长期危害人体健康，造成人群疲惫、焦虑，严重者甚至损伤中枢神经和生殖系统。防治电磁污染的主要方法之一就是采用电磁屏蔽材料，对电磁污染源进行屏蔽。一般来说，原料的体积电阻率越小，制造的电磁屏蔽材料性能就越好。为此，人们常利用银、铜、镍、锌、、石墨、化石燃料热解或不完全燃烧产生的碳黑作为制造电磁屏蔽材料的原料。这些原料生产成本高、资源量有限，随着电磁屏蔽材料需求量的持续增长，急需寻找更加廉价、环保且资源丰富的替代原料。

在利用生物质制备导电炭方面，专利(CN 101096557A和CN100348682C)所涉及的生物质导电炭的制备方法中，所采用的生物质仅限于阔叶树种木材和竹材，原料适用范围窄；仅通过提高最终炭化温度以及延长最终温度下的持续时间的方法来降低导电炭的电阻率，它的最终炭化温度为1000～1200℃，在最终炭化温度下的持续时间有的甚至超过5小时，能量消耗大，且其产品体积电阻率高(0.1～100Ω·cm)，品质波动范围大，其焦炭产率低，只有原料质量的20～30％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种产率高且产品体积电阻率低的导电碳的制取方法。

为解决上述技术问题，本发明可以利用农业秸秆、林业废料、竹木、工业生物质废料等作为制取导电炭的原料，在800～1000℃的温度下，将生物质导电炭在50kg/cm²的压力下的体积电阻率降低到0.01～0.5Ω·cm，焦炭产率达到30～40％。

本发明的技术方案为：一种利用生物质导电炭的制取方法，包括以下步骤：

第一步，配制催化剂：以氧化镍或氧化铁为主催化剂，以氧化钙CaO或碳酸钙CaCO3为催化助剂，按照1∶0.5～4的比例混合主催化剂和催化助剂，配制催化剂；

第二步，生物质低温炭化：除去生物质中的杂质后，将其初步破碎，破碎成长度小于10cm、直径小于2的棒体或粒径小于3cm粒状，送入炭化炉内，在1～30℃/min的升温速率下加热到480℃～520℃进行低温炭化，并维持此温度0.5～1小时；

第三步，将生物质低温炭化获得的焦炭与催化剂混合：将低温炭化获得的焦炭从炉内排出，在隔绝空气的条件下冷却，并粉碎成粒径5～100μm的炭粉，并将炭粉和催化剂按质量比50～200∶1的比例混合均匀；

第四步，焦炭的高温炭化：将混合有催化剂的炭粉作为高温炭化的原料，送入炭化炉内，在1～100℃/min的加热速率下加热到800～1000℃进行高温炭化，并在此温度下维持1～2小时；

第五步，冷却：在隔绝空气的条件下，将上述高温炭化的焦炭冷却至常温。