[发明专利]一种棉花秸秆无氧蒸气炭化方法

说明书

本发明提供了一种棉花秸秆无氧蒸气炭化方法，该方法包括：将棉花秸秆截成段材，将棉花秸秆段材浸泡在NH₄Cl溶液中，将经浸泡的棉花秸秆段材取出，沥干，将沥干后的棉花秸秆段材置于容器中，采取水蒸气加热炭化，然后冷却至室温，洗涤并烘干，得到生物质炭。该方法获得的生物质炭具有良好的比表面积、孔隙结构和有机碳含量，在用于土壤改良时具有良好的改良效果。

技术领域

本发明属于农业废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种棉花秸秆无氧蒸气炭化方法。

背景技术

棉花是一种非常重要的经济作物.也是重要的工业原料。我国普遍种植棉花，是世界上最大的产棉国，我国棉花产量占世界棉花产量的1/4以上，在生产棉花的同时，也产生了大量棉花秸秆废弃物。据统计，我国有超过50％的秸秆被废弃或燃烧，造成严重的资源浪费和环境污染。若能将这些丰富的废弃秸秆有效利用，不仅能变废为宝、造福于民，还能提高棉花种植的综合经济效益。近年来，对棉花秸秆进行资源开发和利用的研究报道较多，其中棉秆主要用于制浆造纸、发酵饲料、建筑材料、化工产品原材料及制造食用菌等方面。如何对作物秸秆进行有效的资源化利用是当前农业发展迫切需要解决的问题。

棉花秸秆热解炭化是指将棉花秸秆在一定温度条件下进行热解，通过对炭化条件的控制，使原料内部的大分子有机物受热后分解，最终生成固体产物生物质炭和/或其它高附加值产品。棉花秸秆经无氧高温热解得到的生物炭具有高度的生物化学抗分解性，与直接还田相比能够大幅度提升土壤碳库的稳定性。因此棉花秸秆炭化被认为是一种重要的CO₂减排并且增加创收的途径。

CN106179212A公开了一种秸秆炭化方法，其包括以下步骤：(1)秸秆去土处理：选取麦秆、大豆、玉米杆、花生壳为秸秆原材料，采取风干、拍打的方式去除秸秆表面的土；(2)秸秆粉碎：将原材料单一品种粉碎，将玉米杆、麦秆、大豆、花生壳粉碎过筛成200～160目大小；(3)混合：将玉米杆、麦秆、大豆、花生壳按照3:2:2:1比例搅拌混合；(4)秸秆炭化：将混合材料加入炭化炉中无氧炭化，800～1300℃温度下炭化30～50min，炭化后秸秆重量减少45～65％；(5)压缩成品：温度降低到200～280℃时，加入由煤渣、黄土、固化剂和聚乙烯蜡组成的添加剂，搅拌均匀经过漂洗、干燥、磨粉等工艺制成活性炭。

CN102337143A公开了一种秸秆炭化方法，其包括：A高温气体活化、压制：将软质秸秆稻草、麦秸、稻壳粉碎后在高压条件下制成棒状固体物；B、炭化：将A步骤的棒状固体物放入秸秆汽化炉中，点火使秸秆在秸秆汽化炉中部分燃烧，所产生的热能使其余秸秆碳化，秸秆碳化后可得到原秸秆干重的40～60％的秸秆碳；C、破碎成颗粒，通过转炉与800～1000℃左右水蒸汽进行活化造孔，再经过漂洗、干燥、磨粉等工艺制成活性炭。

CN102786970A公开了一种农作物秸秆连续有氧快速炭化工艺，包括如下步骤：(1)将风干切割后的秸秆以一定的进料速率连续输送至炭化反应器中进行炭化反应，通入空气并点燃部分秸秆为整体炭化提供热量，炭化反应生成的炭以一定的出炭速率连续输出；(2)经过步骤(1)炭化反应之后，秸秆转化成的炭经由带有冷却水套的封闭螺旋输送器送出，出炭温度低于80℃。

CN105879838A公开了一种改性棉花秸秆生物质炭制备重金属高效吸附剂的方法，(1)把洗净烘干的棉花秸秆剪碎，粉碎过20-100目筛后，在马弗炉中于300℃温度下炭化3-6h即得；(2)将步骤(1)制备得到的棉花生物质炭中先加入0.3mol/L KMnO₄溶液，再加入质量分数为60％HNO3溶液，85-95℃恒温加热2.5-3.5h，过滤、清洗、烘干后得到改性后的产物，所述生物质炭与KMnO4溶液和HNO3溶液的用量比为1g：(7-7.8)ml：(3.3-4.0)ml。

JP2010/055492A公开了一种生物质炭的制造方法，其将生物质炭化，生成生物质炭和含有焦油的废气，使所述排出的气体中的焦油的至少一部分与所述生物质及/或所述生物质炭接触，制造焦油附着而作为炭化物析出的生物质炭。