[发明专利]生物质碳化成型材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用生物质材料为碳源，一步合成绿色环保的碳化成型材料的方法。

背景技术

日常生活中所使用的建材、装饰材料往往会挥发释放甲醛、苯、氡等有害气体和放射性物质，这使得人们的身体健康受到严重的威胁。如何为人类提供一个健康、舒适的生活环境受到越来越多的关注。随着人们的健康环保意识日渐增强，开发出绿色环保的建材、装饰材料具有重要的现实意义。

我国地域辽阔，同时又是农业大国，每年产有大量的生物质材料(木竹、秸秆、果壳、树皮等)。这种生物质材料具有可再生、绿色环保、来源广泛等特点，合理利用这些生物质材料制备新型建筑材料也成为了一道技术性难题。申请号为201410151989.6、名为《碳化谷壳隔热、保温砖》的发明和以及申请号为200910176757.5、名为《一种利用生物质材料(树木、竹子等)做碳化地板的工艺》报道了以生物质材料(谷壳、树木)为碳源，制备具有多孔，低密度的室内隔墙环保新材料和轻质的碳化地板。但是，这些报道都是先把生物质材料(谷壳、树木等)进行碳化处理，然后再与所需原料进行混合后进行成型和后续的烧结，其原因是：先进行碳化在一定程度上可以避免后续碳化不均匀的现象，同时也是为了有利于后续脱碳造孔得到具有多孔结构的轻质材料。这种方法的缺点是：延长了生产周期，提高了生产成本，不利于大规模实际生产应用。但是，如果上述方法先将生物质材料与其他原料混合后，再进行成型和碳化处理，会存在工艺不易控制、造孔不均匀等问题，因此只能先将生物质材料进行碳化处理，然后再与所需原料进行混合后进行成型和后续的烧结。且，现有技术中，利用稻壳等天然生物质材料碳化后添加到粘土中烧制成砖块目的在于人为造孔，减轻比重，烧制时是见氧的，烧制后已不含碳材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用生物质材料制备碳化成型材料的方法，采用本发明方法制备而得的碳化成型材料不但具有很好的机械强度，而且还具有绿色环保、净化空气/水质等的特点，能有效吸附空气/水中的有害物质。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种生物质碳化成型材料的制备方法，依次进行以下步骤：

1)、将天然生物质材料进行粉碎处理，得≥100目的粉体；

2)、在粉体中加入粘土均匀混合，得混合物料，所述混合物料中粉体的重量含量为10～45％(较佳为15％)，粘土的重量含量为55～90％(较佳为85％)；

在混合物料中加入占混合物料总重5～30％(较佳为10～15％)的水进行混合搅拌；

3)、将步骤2)的所得物注入模具中压制成型，脱模后干燥至水分含量≤8％(重量％)，然后于800～1300℃(较佳为1100～1300℃)的密封缺氧条件下进行闷烧处理0.5～10h(较佳8h)，得到生物质碳化成型材料(呈灰黑色)。其可用于净化空气/水质、吸湿调湿。

作为本发明的利用生物质制备碳化成型材料的方法的改进：

将步骤3)得到的生物质碳化成型材料(呈灰黑色)于440～800℃见氧煅烧(即将成型材料在空气下烧制)，直至生物质碳化成型材料表面的碳被氧化，使之表面呈现粘土本色。

备注说明：由于不同地域的粘土烧制后表面颜色是不一样的；当本发明选用不同的粘土时，就能获得表面颜色呈多样性的生物质碳化成型材料。

作为本发明的利用生物质制备碳化成型材料的方法的进一步改进：

所述天然生物质材料为秸秆、果壳、木/竹、木/竹边角料、竹木屑。

作为本发明的利用生物质制备碳化成型材料的方法的进一步改进：

所述步骤3)中：

压制成型为冲压成型、挤压成型或滚压成型；

干燥为室温下干燥，或于105℃以上温度(一般为105～150℃)烘干。

作为本发明的利用生物质制备碳化成型材料的方法的进一步改进：

所述步骤2)中加水后的混合搅拌的时间为0.5～3小时(较佳为1.5～2.5小时)。

本发明还同时提供了利用上述方法制备而得的生物质碳化成型材料。该碳化成型材料的种类很多，主要有片材、砖、容器、蜂窝状、球状、不定型等，尺寸各异。

备注说明：本发明所选用的粘土≥100目；例如可为高岭石族(The Kaolinite Group)，1:1型。室温一般指15～30℃。天然生物质材料和粘土的含水率一般为10～20％。