[发明专利]一种生物白炭的制备工艺

权利要求书

1.一种生物白炭的制备工艺，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1、原料预处理：将生物质原料切成小段，进行清洁化预处理；再将生物质原料投放到质量分数为5-15%的催化剂溶液中，搅拌、浸泡和过滤，得到含水和催化剂的生物质原料；所述催化剂溶液为二氧化锰溶液、氯化铁溶液、三氧化铝溶液、碳酸钠溶液和稀土元素按2：2：2：2：1的体积比例混合组成的混合溶液；

步骤2、初次烘干：将步骤1中得到的生物质原料置于烘干机中进行初次烘干，烘干机温度控制在100-120℃，使其含水率低于15%；

步骤3、粉碎：将经过初次烘干处理的生物质原料投入粉碎机中进行粉碎，粉碎机的转速设为1800-2500r/min，然后经研磨机研磨得到生物质原料颗粒，生物质原料颗粒的粒径不超过8mm；

步骤4、活化：将过20-60目筛网的麦饭石粉末和有机蒙脱石粉末加入到步骤3的生物质原料颗粒中，并混匀得到原料粉末混合物；再将原料粉末混合物加入相当于原料粉末混合物总重量10-15%的活化剂搅拌均匀，过滤；所述活化剂为配制的浓度为0.1-0.5mol/L的氯化锌溶液；

步骤5、二次烘干：将含有活化剂的混合物再次进行干燥处理，烘干机温度控制在120-150℃，使其含水量低于8%；

步骤6、热解炭化：将步骤5中经过二次烘干的混合物放入炭化炉中，在CO₂与CO比例为3-4:1的混合气体内无氧炭化，混合气体的压强为0.2-0.3MPa，炭化分三个阶段，第一阶段炭化炉内温度以1-3℃/min的升温速率从室温升高至150-250℃，然后炭化炉内温度保持为150-250℃，时间持续4-6h；第二阶段炭化炉内温度以3-5℃/min的升温速率从150-250℃升高至380-550℃，然后炭化炉内温度保持为380-550℃，时间持续3-5h；第三阶段炭化炉内温度以3-5℃/min的升温速率从380-550℃升高至700-820℃，然后炭化炉内温度保持为700-820℃，时间持续2-4h，得到生物炭；

步骤7、表面氧化：所述步骤6所得的生物炭经过输送链传输至氧化室内，在氧化室内通过多孔喷头喷淋液体氧化剂氧化生物炭表面，使生物炭表面氧化；所述液体氧化剂为双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾的混合溶液，所述混合溶液的质量浓度为3%-8%，氧化时间控制在2-5分钟；

步骤8、隔氧冷却：经过步骤7氧化的生物炭由隔氧输送机构隔氧输送至隔氧冷却室的进料口，在隔氧冷却室内进行隔氧冷却处理，隔氧冷却时间控制在8-15小时，待生物炭的温度自然降至室温即得成品生物白炭。

2.如权利要求1所述的生物白炭的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中的生物质原料为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆、豌豆秸秆、小麦壳、稻壳、花生壳、茶籽壳、果壳或果皮、果渣、树枝、竹材、树叶、杂草中的两种或两种以上的混合物。

3.如权利要求1所述的生物白炭的制备工艺，其特征在于，所述步骤6中的炭化炉包括炭化室（1）、燃烧器（2）、出烟口（5）、进气口（6）、加料口（3）、炉门（4）、鼓风机（7）、烟雾处理装置、输送链（8）、氧化室、隔氧输送机构（10）以及隔氧冷却室（11）；所述燃烧器（2）设在炭化室（1）内，在炭化室（1）的顶部开设有加料口（3），在炭化室（1）的底部开设有出烟口（5），出烟口（5）通过出烟管道和抽风机与烟雾处理装置连通；所述炭化室（1）的下部设有进气口（6），进气口（6）通过管道连接鼓风机（7）；所述炭化室（1）的中部设有炉门（4），炉门（4）与炭化室（1）活动连接；所述炉门（4）外设有输送链（8），所述输送链（8）的一端与炭化室（1）连接，另一端与氧化室连接；所述氧化室通过隔氧输送机构（10）与隔氧冷却室（11）连接。

4.如权利要求3所述的生物白炭的制备工艺，其特征在于，所述氧化室包括进料斗（12）、出料斗（17）、氧化腔（9）、拨料轮（14）、多孔喷头（15）以及液体氧化剂储存箱（13）；所述进料斗（12）设在氧化腔（9）的顶部，并与输送链（8）的另一端连接；所述氧化腔（9）的内顶部设有拨料轮（14）；所述多孔喷头（15）通过液体管道与液体氧化剂储存箱（13）连接，所述多孔喷头（15）设在氧化腔（9）内两侧壁和顶壁上；所述出料斗（17）设在氧化腔（9）的底部，并与隔氧输送机构（10）连接。