竹炭生产和应用

第20卷第2期研究汇刊vo.20,No.22001年4月JOURNAL OF BAMBOO RESEARCHApr.2001竹炭生产和应用张文标!叶良明张宏1陈文照2(1浙江林学院林产工业系,杭州临安,311300;2浙江遂吕文照炭制品厂,浙江趣昌,323300摘要本文简述了竹炭生产的现状,竹炭的一些理化性质,竹炭及副产品—竹醋液的应用,竹醋液主要成分和分离精制方法,提出了竹炭生产的开发和研究方向关键词竹炭;竹醋液;生产;应用竹林是我国重要的森林资源,素有“第二森林”之称。它生长周期短,成材快,更新易,再生能力强;一次造林成功,即可持续经营利用。20世纪50年代至90年代,我国竹林面积年均增加3%现有竹林面积达700万hm2,其中纯竹林400万hm2,原始高山竹丛300万hm2。全国400多万hm2纯竹林中,毛竹林有300万hm2,占70%左右,年产竹材约800~900万t,竹林面积和竹材产量居世界第一[目前,我国竹材在传统利用方面常用来制作各种农具、家具、日用品、工艺品、工棚、脚手架等。在工业利用方面,一是用于制浆造纸,二是将竹材制成各种竹质人造板,广泛用于车厢底板、地板、建筑模板、家具等方面。但从总体上看,在竹材的加工中,由于竹材的实际利用率不到采伐量的1/3,大量的加工剩余物未能得到工业化利用,竹材加工的机械化程度不高及加工成本高等原因,现有的大部分竹材利用尚属粗放型经营,具有极大开发利用潜力。为了充分利用竹材及加工剩余物提高产品的附加值开拓新的市场,一种经济实用的方法是对竹材及加工剩余物进行热解而得到竹炭和副产品—竹醋液。加之国家实行天然林保护工程,限制了木炭产业的发展;而采用竹子烧制竹炭既能获得经济效益、生态效益和社会效益,又能促进竹类资源的产业化开发与提升。竹炭生产的现状竹炭是竹材热解得到的主要产品,在热解过程中还能够得到大量的副产品—竹醋液,它是水溶性的液体混合物。1.1竹炭生产工艺目前我国烧制竹炭的方法主要有两种,干馏热解法和土窑直接烧制法(1)干馏热解法:其设备从目前看主要是外热式立式干馏釜,这种干馏釜在烧制竹炭时,既可使用预干至含水率为20%~25%的竹材,也可使用未经预干的竹材,但以使用经预干的竹收稿日期:200101-04H中国煤化工CNMHGf竹手研究汇刊20卷材为佳。由于在烧制过程中基本不存在竹炭氧化问题,因此竹炭得率较高,一般为25%左右,高者可达35%烧制周期一般在48~72小时。但精炼温度提不高,影响竹炭密度;于馏釜容积小,竹炭产量低。浙江省有些厂家就采用这种立式干馏釜烧制竹炭。(2)土窑烧制法:它是采用燃料(木材)直接加热方式,即窑口由燃料燃烧产生的热量上升到窑顶后,向窑内扩散,其中大部分热气流流动在上层,有小部分热量向四周辐射,由上往下缓慢干燥并达到预炭化;燃烧窑内部分竹材使窑内温度继续升高,除去挥发性物质,此时窑内烟气循环流动,各点热量和温度基本均匀,完成炭化和精炼阶段,得到结构致密的竹炭。土窑烧制法通常有烟熏预干燥、干燥、预炭化、炭化、煅烧(精炼)自然冷却等阶段。各个阶段有不同的温度,烟熏预干燥阶段为60~100C,干燥阶段为100~150C,预炭化阶段为150~270C,炭化阶段为270~450℃,煅烧阶段为450℃至1000C左右,从目前土窑烧炭的过程来看的温度和炭化速度是通过操作者“眼观鼻噢”,一是观察烟囱及窑门出烟口烟的变化;二是通过闻烟味来确定。土窑用的鲜毛竹,一般在室外放置一周左右,在放入窑中进行烟熏预干燥大约要1周而自然冷却至窑口温度50~60℃时也需要一周出窑一般也要2天。所以从装窑到出炭般要25~30天,竹炭得率一般为20%左右。工艺合理,后期氧化燃烧的量少则得率超过20%否则会低于20%甚至更低(因空气漏入或空气量进入过大)。士窑造价便宜,精炼温度高竹炭密度大但质量稳定性差得率不高。浙江省遂昌衢州等竹炭厂家都采用这种土窑烧制竹炭。1.2竹炭生产的产品烧制竹炭的竹材一般用当地老龄竹(5年以上)和竹材加工剩余物。由于经验的积累和外销渠道的畅通,竹炭的质量和产量逐年上升。仅浙江省不完全统计,1999年竹炭产量约4000,2000年达5000,预计2001年将突破万t出口创汇愈亿元。目前,竹炭每吨售价在5000~10000元,竹醋液每吨5000~7000元,烧制6~7t新竹材可热解成1t竹炭和350~650kg竹醋液,每吨竹材可增值3~4倍。1.2.1竹微产品的分类目前,全国尚无统一的竹炭分类标准,生产上按精炼度,竹炭形状和导电性分为3种。(1)按精炼度分精炼度是日本木炭标准中用来测定木炭的炭化程度的一种方法,此项标准对指导生产与消费具有一定作用常用精炼计来测定。它的原理是根据木炭电阻测定其炭化度,测定范围是100~1080,其指数0~8称为精炼度,109以上的称精炼度为9炭化度越高,电阻值越小,精炼度值越小3。一般炭化温度与精炼度有如下关系:精炼度00-11-2炭化温度(℃)≥900800~900700~800600~700500~600400~500目前竹炭炭化程度也参照木炭的精炼度来进行分等精炼度高低与竹炭的挥发分、水分灰分等因素有关。(2)按竹炭形状分按竹炭形状分,各类型炭的规格尺寸、特点等列表如下。TYH器中国煤化工CNMHG2期张文标等竹炭生产和应用类型规格尺寸产品特点筒炭直径2~6cm,长5~15m长度不一、基本无裂痕不同的用途,烧制工艺有所不同片炭长5~15cm,宽3~5cm有钢音、无裂痕和破损不同用途,产品选用原料炭有所不同碎炭外型大小不一烧制加工过程中产生,售价较低颗粒贤~15mm产品规格齐全,比重小,颗粒大用破碎机加工筛选,产品尺寸不完全相同,不同mm,