生物质炭的物理特性及粘土粘性研究

第1期总第223期农业科技与装备No. 1 Total No 2232013年1月Agricultural Science&Technology and EquipmentJan.2013生物质炭的物理特性及粘土粘性研究姜雪,魏臣(沈阳农业大学工程学院,沈阳110866)摘要:对牧草秸秆生物质炭和花生壳生物质炭在含水率、容重、总孔隙度、大小孔隙比等物理机械特性方面进行试验测定。介绍生物质炭成型的工艺流程测定3种粘土的粘性,为生物质炭成型在黏结剂的选择上提供依据关键词:生物质炭;物理机械特性;成型工艺;粘土粘性中图分类号:S2107文献标识码:A文章编号:1674-1161(2013)01-002602生物质炭化是对农林业废弃物加以利用的可行12容重测定技术措施之一。生物质炭作为一种新型的清洁能源,各取10g牧草秸秆生物质炭和花生壳生物质具有生产成本低、生态安全、可大面积利用等特点,可炭。将已知容积(V)的环刀放入烘箱中,在65±5℃的代替传统煤、石油等能源资源。本试验选取牧草秸秆条件下烘0.5h后取出,移入干燥箱中冷却至室温,和花生壳不完全燃烧后的生物质炭试样进行物理机称取质量,并验证恒质量(M)。取自然堆放下的基质械特性研究,同时取不同土质试样测量其粘性,为今装入环刀,轻轻摇匀装满,再将环刀揭盖放入烘箱中后生物质炭压制成型时选择黏结剂提供理论依据。在65±5℃条件下烘5h后取出,移人干燥箱中冷却1生物质炭物理机械特性试验至室温,加盖称取质量(M1)。11含水率测定容重计算公式为以牧草秸秆生物质炭和花生壳生物质炭作为试容重=(M-M6)/Vo验样品,各取150g,采用称重法(也称烘干法)直接测式中:M1为烘干后基质与环刀质量,g;M6为烘干量其水分含量。用01g感量的天平称量试样湿润时后环刀的质量,g;Vo为环刀的容积,cm3的总质量,然后在105℃的烘箱内将试样烘6-8h至经计算得出:牧草秸秆生物质炭容重为0.0250质量恒定,测定烘干后试样质量,再根据公式计算出gcm;花生壳生物质炭容重为00407gm3试样的质量含水率由于在粘粒或有机质含量高的试13总孔隙度、大小孔隙比测定样中,烘箱中的水分散失量随着烘箱的温度的升高而各取10g牧草秸秆生物质炭和花生壳生物质增大,因此必须保持烘箱的温度在100~110℃范围炭。取自然堆放状态下的基质装入已知容积(V)的环内。每种生物质炭的含水率分别测定3组,取其平均刀,轻轻摇匀装满。用橡皮条将环刀盖捆好将环刀有值孔一端朝上放入水中,使水浸没环刀,浸泡48h后取含水率计算公式为出称质量(m)。将环刀用纱布封口并罩住倒置,沥干含水率(%)=(M-M千后)M×100%水后称质量(m)。将环刀揭盖放入烘箱中,在65±5℃经计算得出:牧草秸秆生物质炭含水率为的条件下烘5h后取出,移人干燥器中冷却至室温17.7%;花生壳生物质炭含水率为487%。加盖称质量(m3)。为满足压制成块工艺的需要,应使含水率低于总孔隙度计算公式为800%,因此对牧草秸秆生物质炭进行2d的日光烘总孔隙度(%)=(m1-m3)/Vp晒处理。之后再次测定,得到牧草秸秆生物质炭含水大小孔隙比计算公式为:率为7.36%,花生壳生物质炭秸秆含水率为560%。大小孔隙比=(mr-m2)/(m2-m3)由第2次测量数据发现,花生壳生物质炭含水率有所式中:m1为浸满水后基质与环刀质量,g;m2为沥升高究其原因为受潮所致。为防止含水率升高,对两千水后基质与环刀质量,g;m3为烘干后基质与环刀种生物质炭进行密封处理。质量,g;V0为环刀容积,cm3;p水为水的密度,取10中国煤化工收稿日期:2012-11-23经计算CNM炭总孔隙度为作者简介:美實(1989-),女,项士,从事机城设计及理论方625%,大小LL.;化生壳生物质炭总孔面的研究。隙度为796%,大小孔隙比值为1.85。2013年第1期姜雪等:生物质炭的物理特性及粘土粘性研究2成型工艺及黏结剂选择的NaOH溶液02mL及蒸馏水4mL(蒸馏水每次加生物质炭的成型工艺为:生物质炭→搅碎→过筛人量为0.2m),同时用玻璃棒搅拌,直至泥浆从棒成粉状→加黏结剂→压制成型→保存。其中主要工序上自由流下为止。根据ECC测试方法的流动性测定是黏结剂的选择和压制成型。原则,此时泥浆固含量即为粘土流动性值在将生物质炭搅碎过筛成粉状后需加入一定量流动性计算公式为:的黏合剂均匀混合,借助黏结剂的粘结特性达到生物流动性(%)=(20/全部泥浆质量)×100%质炭成型工艺的要求。目前,可与生物质炭粉末相混经计算得出:粘沙土的流动性为6873%;山土的合起粘结作用的黏结剂类型分为有机胶黏剂(主要包流动性为7143%;大田土的流动性为7326%。括羧甲基纤维素、木质素类等)和无机类胶黏剂(粘土根据试验结果,粘沙土流动性最小,但其中含有等)。考虑到投入产出的经济效益,选择粘土作为黏结沙粒等杂质,所以选择山土作为黏结剂较为适宜剂具有材料来源广、成本低廉等优点。因此,测定几种3结论粘土的粘性,以选出适宜作为压块黏结剂的粘土。通过试验测得牧草秸秆生物质炭和花生壳生物选取粘沙土、山土、大田土作为试验样品。将3种质炭的含水率分别为736%,560%;容重分别为试样经恒温箱110℃恒温烘干,用研钵研磨,过35目0.0250gcm3,0.0407gcm3;孔隙度分别为625%网筛。制备10%的六偏磷酸钠溶液、10%的氢氧化钠796%;大小孔隙比值分别为1.10,1.85。根据对不同溶液,取足量的蒸馏水。称取3种试样干土料各20g,种类粘土粘性的测定结果,选择山土作为黏结剂较为分别向其中加人10%六偏磷酸钠溶液0.75mL、10%适宜。参考文献[陈温福,张伟明,孟军,等生物炭应用技术研究J中国工程科学,2011,13(2):83-892]陶士珩,王立祥胡希远土壤含水率测量的误差分析及控制[]干旱地区农业研究99,15(284-88[3]吕微,蒋剑春刘石彩等生物质炭成型燃料的制备及性能研究进展生物质化学工程201044548-52[4]喻智高岭土粘度的测量方法和影响因素及改善高岭土粘度指标的生产实践上海造纸,1995,26(1):20-24Research on the Physical Characters of Biochar and viscosity of the clayJIANG Xue, WEI ChenCollege of Engineering, Shenyang Agriculture University, Shenyang 110866, China)Abstract: Experiments were conducted to determine the physical and mechanical properties of two biochars made from pasture strawsand from peanut shells, including moisture content, bulk density, porosity and size of the void ratio. The author presents techniques tomake biochar and three types of clay are measured in an effort to provide basis for the selection of adhesive in the formation of biocharKey word: biochar; physical and mechanical properties; molding process; clayey viscosity(上接第25页)参考文献任文涛,辛明金林静等纸膜覆盖水稻种植技术节水控草效果的研究门农业工程学报2003,19(6)60632]王振海应立志水稻纸膜覆盖插秧机的设计农业科技与装备20112068:13-143]于瀵泽车庄,刘金波水稻覆膜栽培机械化工艺分析与研究农业科技与装备,2011204(6)76-78Design for the Improvement of Rice Paper-mulching TransplanterYAN Tao, GAO Yiming, LIU WenjieCollege of Engineering, Shenyang Agriculture University, Shenyang 110866. China)Abstract: Paper-mulching technology has received increasing attention in growing中国煤化工 nducted on the keycomponents of paper-mulching rice transplanter in view of the existent defects in itCNMHG The improved ma-chine has solved the previous problems occurred in practical productionKey words: agricultural machinery; rice transpalnter; paper-mulching: improvement; design