一種低VOC潔淨型速燃燒烤炭及其製備方法與流程

2023-06-11 02:20:11 2

(一)技術領域：

本發明涉及的是一種潔淨型燒烤炭的製備方法，具體地說是一種低voc潔淨型速燃燒烤炭及其製備方法。

(二)

背景技術：

生物質型煤是將煤炭與農林廢棄物等可燃生物質及添加劑按一定比例混合壓制而成的一種固體成型燃料,是煤炭資源的一種潔淨利用方式。其中以蘭炭(或其他類型煤炭)和木炭為主要原料的燒烤炭，相比於其他燒烤燃料如煤氣、天然氣等，具有節能環保、運輸方便、易於使用等優點而受到民眾的普遍歡迎。速燃燒烤炭，作為燒烤炭產品的一種，英文(instantlightcharcoalbriquette)，由於易點燃，在美國、英國等西方國家普遍受到歡迎。速燃燒烤炭的問題是，由於要使用點火油作為引燃方式，速燃燒烤炭在燃燒前期會釋放出一定量的voc。

美國聯邦環保署(epa)對voc定義：揮發性有機化合物是除co、h2co3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學反應的碳化合物定義為voc。voc不僅易刺激人體的各類感官，部分還具有致突變、致畸、致癌等作用，會直接危害人類身體健康，而且還是o3和pm2.5的重要前體物，能造成光化學煙霧、o3濃度升高、霧霾天氣次數增加等環境問題，間接地影響人體健康。吸附法是voc汙染控制技術中的一種，是利用吸附材料巨大的比表面積和孔容來吸附voc。吸附材料主要是具有密集的細孔結構的粒狀如活性炭、矽膠、沸石等。《鹼金屬離子改性對納米hzsm-5沸石丁烯裂解催化性能的影響》一文指出利用鹼金屬離子浸漬改性沸石的方法，基本原理是通過改變沸石中的非骨架陽離子，可以調整其孔道大小、改變晶體內靜電場強度、表面酸鹼性，從而改變沸石的性質，調節沸石的吸附、分離和催化特性。

(三)

技術實現要素：

為了降低速燃燒烤炭在燃燒前期所釋放的voc對人體和環境的危害，本發明提供一種低voc潔淨型速燃燒烤炭及其製備方法，這種方法環保節能，易於操作，具有巨大的市場潛力。

本發明採用的技術方案是：

1)量取適量的天然斜發沸石，將其粉碎至40目以下；

2)取1)中粒度符合要求的天然斜發沸石粉末於500℃空氣氣氛下密閉焙燒4h以去除天然斜發沸石中內含的水分並使其活化，製得無內水天然斜發沸石；

3)稱取適量硝酸鈣和蒸餾水配置成ca2+摩爾濃度為0.1mol/l的溶液作天然斜發沸石的改性溶液。將無內水天然斜發沸石粉末加入到改性溶液中，充分攪拌混合,在室內常溫下密閉靜置24h，1l硝酸鈣溶液中需加入50g無內水天然斜發沸石；

4)將靜置後的改性溶液於105～150℃烘乾至恆重後得白色塊狀固體；

5)將4)中的白色塊狀物體焙燒於600℃空氣氣氛下密閉焙燒4h；

6)隨爐冷卻，研磨得白色粉末，即得由硝酸鈣改性的天然斜發沸石；

7)將蘭炭(或其他類型煤炭)、木炭破碎至粒徑3mm以下，備用；

8)取適量硝酸鹽作助燃劑；

9)取適量澱粉作粘結劑，預糊化澱粉液加入比例為幹基物料總質量的20％；

10)將1)至9)所得硝酸鈣改性天然斜發沸石、蘭炭(或其他類型煤炭)和木炭、硝酸鹽、澱粉與適量水混合經輪碾機輪碾混勻一段時間，且水隨著物料的輪碾緩慢加入直至達到成型水分；

11)將混合均勻的物料經成型機在40mp壓力下成型後，經105℃烘乾至物料恆重，冷卻後得乾燥的燒烤炭球。

12)將乾燥的燒烤炭球浸入的脫芳香烴點火油(11.8wt.％)即得速燃燒烤炭。

本發明步驟1)所用沸石是天然斜發沸石，不規則顆粒狀。

步驟2)天然斜發沸石的焙燒時間需嚴格控制為4h，時間長或短都會影響天然斜發沸石的活性。

步驟3)所用原料為分析純硝酸鈣，硝酸鈣的用量視天然斜發沸石的體積用量確定,當硝酸鈣溶液濃度為0.1mol/l時，1l硝酸鈣溶液中加入50g無內水天然斜發沸石。

步驟4)改性溶液經烘箱烘乾的過程中，可以適當提高幹燥溫度，直至烘乾至恆重。

步驟5)中焙燒時間需嚴格控制為4h，過長或過短會降低天然斜發沸石的吸附性。焙燒目的為去除沸石中的內在水，同時使吸附在沸石中的硝酸鈣分解為氧化鈣；

步驟6)所用原料只需經過輕度研磨，將白色塊狀固體研磨成粉末狀即可。

步驟10)所用原料在輪碾機中輪碾時為避免出現物料結塊、黏附在攪拌構件上，無法有效被輪碾的情況，水必須在物料被輪碾時緩慢加入到物料中，直至塊狀物料數量明顯增多可停止加水，繼續輪碾。

步驟11)成型後的球團可先50℃預熱半小時，可以有效避免球團表觀開裂情況的出現。

步驟12)乾燥的燒烤炭球浸入脫芳香烴點火油時要注意每一個球團儘量都均勻得浸入點火油。

本發明的有益效果是：本發明速燃燒烤炭產品採用硝酸鈣溶液改性後的天然斜發沸石作為添加劑，添加量為2wt.％時，就可以生產出低voc潔淨型速燃燒烤炭。按照美國(rule1174ignitionmethodcompliancecertificationprotocol)文件中所著燒烤炭燃燒實驗方法，這種速燃燒烤炭相比於之前未添加硝酸鈣改性沸石的速燃燒烤炭產品相同條件下，voc排放量降低了20％～25％，不僅降低了燒烤炭對人類健康的損害，同時也降低了對環境的汙染，具有深遠的環保意義和巨大的市場潛力。

(四)附圖說明

圖1為本發明一種低voc潔淨型速燃燒烤炭的製備示意流程圖。

(五)具體實施方式

下面舉例對本發明做更詳細地描述，按製作乾燥後的燒烤炭球重量為800g,浸入點火油107.18克，得總重為907.18克的速燃燒烤炭產品為例說明：

實施例所使用的蘭炭水分為8.3％，木炭水分為7.7％，按幹基比蘭炭:木炭＝4:1，考慮到實施過程中的物料損失，物料多準備20％的量，準備921.60g蘭炭，230.40g木炭，糊化澱粉粘結劑240g，24g硝酸鈉粉末，天然斜發沸石60g

1)量取60g的天然斜發沸石，將其破碎至40目以下；

2)取1)中粒度符合要求的天然斜發沸石粉末於馬弗爐500℃空氣氣氛下焙燒4h以去除天然斜發沸石中內含的水分，製得無內水天然斜發沸石，稱取50g備用；

3)稱取16.4g硝酸鈣和1l蒸餾水配置成ca2+摩爾濃度為0.1mol/l的溶液作天然斜發沸石的改性溶液。將50g無內水天然斜發沸石粉末加入到改性溶液中，充分攪拌混合，放置在室內常溫下密閉靜置24h；

4)將靜置後的改性溶液於烘箱105～150℃中烘乾至恆重後得白色塊狀固體；

5)將4)中的白色塊狀物體送入溫度為600℃的馬弗爐內，焙燒4h；

6)隨爐冷卻，研磨得白色粉末，即得硝酸鈣改性後的天然斜發沸石,量取出24g，備用；

7)將921.60蘭炭(或其他類型煤炭)、230.40g木炭破碎至粒徑3mm以下，備用；

8)取硝酸鹽24g作助燃劑；

9)取適量預糊化澱粉液按以質量份數計，預糊化澱粉液加入比例為幹基物料總質量的20％；

10)將1)至9)所得天然斜發沸石、蘭炭(或其他類型煤炭)和木炭、氧化劑硝酸鹽、粘結劑與100ml水混合經輪碾機輪碾混勻20min；

11)將混合均勻的原料經成型機在40mp壓力下成型後，經105℃烘乾3h，冷卻至室溫，得乾燥後的燒烤炭球，稱取800g備用；

12)在800g乾燥後的燒烤炭球中，浸入107.18g脫芳香烴點火油，即得速燃燒烤炭，脫芳香烴點火油加入比例為11.8wt.％。

將實施例製備好的浸油後質量為907.18g速燃燒烤炭按照美國(rule1174ignitionmethodcompliancecertificationprotocol)測試方法進行燃燒實驗。每次用於燃燒的速燃燒烤炭總質量均為2鎊，通過voc測量儀測得速燃燒烤炭所釋放的voc總量，對比未添加硝酸鈣改性沸石的速燃燒烤炭產品相同條件下燃燒所釋放的voc總量減少20～25％。不僅降低了速燃燒烤炭對人類健康的損害，同時也降低了對環境的汙染，具有良好的環保意義和巨大的市場潛力。