[发明专利]一种螺杆挤出加工的生物炭及其制备方法

说明书

本发明涉及生物炭技术领域，更具体地，涉及一种螺杆挤出加工的生物炭及其制备方法，以秸秆等植物纤维为原材料，将植物纤维通过螺杆压缩挤出，再将挤出的成形纤维物料直接送进炭化装置加热炭化。本发明实现了连续挤出，连续炭化，持续生产的效果；同时可以通过调节炭化温度，控制炭化材料成品品质。制得的炭化材料具有高吸附性能，能广泛运用于污水净化，人畜粪便处理等领域，具有良好的推广价值。

技术领域

本发明涉及生物炭技术领域，更具体地，涉及一种螺杆挤出加工的生物炭及其制备方法。

背景技术

我国作为一个农业大国，每年都有大量的秸秆、稻草等农业纤维废弃物产生。这些废弃物大部分没有得到很好的处理，一部分堆积在田间地头占据土地资源，另一部分直接就地焚烧，产生大量温室气体，污染大气环境。

炭化材料是生物有机材料在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案。在污水净化、人畜粪便处理等领域，我国每年需要大量高吸附性能的炭化材料，而秸秆、稻草等农林废弃物是一种很好的炭化材料来源。

将秸秆、稻草等农林废弃物制备高吸附性能并且性能稳定的生物炭材料具有重要意义。目前，制备炭化材料的炭化装置主要依靠燃烧器对物料进行加热干燥，使物料缺氧燃烧制备炭化材料。这种生产方式存在以下不足：

(1)不能持续加工，这种生产方式必须等炉内物料完全炭化后并冷却后再将炭化材料取出，然后才能进行下一次生产，影响了生产效率；

(2)不能保证产品性能，由于炭化过程中需保证缺氧环境，炭化装置为封闭状态，无法获知物料的炭化程度；如果对反应时间把握不当，提前停止加热打开炭化装置，将影响炭化材料成品的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中生物炭材料及制备技术的不足，提供一种螺杆挤出加工的生物炭，该生物炭以秸秆、稻草等农林废弃物为原材料，具有良好的吸附性能，且质量稳定。

本发明要解决的另一技术问题是提供所述螺杆挤出加工的生物炭的制备方法，将稻草、秸秆等农林废弃物综合利用，且制备工艺简单，可实现连续挤出，连续炭化，连续生产，成品稳定可控，吸附性能好。

本发明还要解决的技术问题是提供实现所述制备方法的装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

.一种螺杆挤出加工的生物炭，由以下组分制成：植物纤维、甘油、石蜡和重柴油，甘油质量为植物纤维质量的1～10％，石蜡质量为植物纤维质量的1～10％，重柴油质量为植物纤维质量的1～10％。

优选地，甘油质量为植物纤维质量的3％，石蜡质量为植物纤维质量的3％，重柴油质量为植物纤维质量的3％。

本发明通过在植物纤维中加入甘油和石蜡，提高了植物纤维在螺杆挤出机料筒内的流动性；通过在植物纤维中加入重柴油，保证了纤维以及炭化后纤维表面与螺杆挤出机料筒内壁之间的润滑性。同时，与轻柴油相比，重柴油燃点较高，能保证植物纤维在高温下不被氧化，提高了纤维炭化效果。在添加重柴油时，如果重柴油过多会影响炭化效率，导致炭化不彻底；如果重柴油过少，会导致炭化不均匀，影响生物炭吸附性能。

进一步地，植物纤维为禾本科植物秸秆纤维，包括有稻草、玉米杆或高粱杆中的一种或几种，所述植物纤维长度小于10mm，含水率≤8％。

本发明还提供一种上述生物炭的制备方法，包括以下步骤：

S1.选取植物纤维粉碎后，再进行干燥；

S2.将步骤S1中处理好的植物纤维与甘油，石蜡和重柴油混合均匀；