[发明专利]一种牛粪基机制炭及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

为了实现上述发明目的，本发明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。