[发明专利]一种“水”-火联动曝氧制备生物质炭的方法

说明书

本发明公开了一种“水”‑火联动曝氧制备生物质炭的方法，涉及生物质炭制备的技术领域。发明以自然界成炭和古人制炭为启示，提出仅采用水和火，在田间曝氧环境下获得优质生物质炭的方法。具体操作为：将农林废弃物堆砌成垛，自垛体四面引燃物料。物料燃烧，并伴随结构突变，形成火墨跌落至地面并暴露于环境中，适时淋水即可生成生物质炭。其中，每枝小的农林废弃物薪柴相当于一个微型限氧炉，表面与空气接触的部分类似于炉壁，内芯相当于炉内薪柴，其成炭过程为农林废弃物在曝氧环境下的“自限氧”高温热裂解过程。该方法可在田间将农林废弃物就地炭化，以省去原料与产品的运输费和设备与场地的运行维护费，且简单易学。

技术领域

本发明涉及生物质炭制备的技术领域，具体而言，涉及一种“水”-火联动曝氧制备生物质炭的方法。

背景技术

生物质炭被定义为生物质在缺氧或限氧条件下经高温热裂解过程生成的富碳多孔物质，优质生物质炭通常含有≥60％的碳含量。生物质炭的生产是生物质炭研究和应用的前提。目前，围绕着生物质炭的生产设备主要以限氧高温热裂解工艺为主，其需要将原材料运输至特定的场所，制成的炭又被运往需求地，且需要昂贵的制炭设备，无形中产生了原料与产品的运输费用、制炭设备与场地的购置与运行维护费用等诸多成本，加之高剂量的投加量才能产生预期的农业和环保收益，使其推广应用面临了诸多困难。

田间原位制炭省去了原料与产品的运输费，可适当降低生物质炭的生产和使用成本，但目前均需要创造限氧条件或增加辅助设备，其工艺繁琐且成本较高，距离推广应用仍有一段距离。

Wardle等(2008)在Science上发表论文提及“Fire-derived charcoal(森林火灾衍生了木炭)”，即自然界成炭的方法。明代著名科学家宋应星在其著作《天工开物》中记载：“炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三，凡山林无煤处，锻工可先择坚硬木条烧成火墨，其焰更烈于煤”提到了木柴点墨成炭的方法。表明自然条件下有生物质、水和火，可生成生物质炭，且经古人实践过。

鉴于此，申请人受大自然成炭和古人制炭启发，经长期实践探索，特提出本发明：一种“水”-火联动曝氧制备生物质炭的方法。

发明内容

发明人深入分析自然界成炭、古人制炭以及传统田间制炭成效的基础上，发现在自然状态下，有薪柴、水和火，便可以生成生物质炭。提供了一种“水”-火联动“自限氧-水淬灭”法制备生物质炭的方法，以解决如上所述的制炭高成本的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供了一种“水”-火联动曝氧制备生物质炭的方法，其包括：将农林废弃物就地堆砌成垛，在田间曝氧环境下引燃，物料燃烧，并伴随结构突变，形成火墨跌落至地面并暴露于环境中；在0-5min暴露时间内，通过向火墨喷淋淬灭物质以终止燃烧制得生物质炭。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述农林废弃物包括农业废弃物和林业废弃物，农业废弃物选自玉米秸秆、芦苇秸秆和茄秆中的至少一种，林业废弃物选自果林树枝和园林树枝中的至少一种。

在本发明应用较佳的实施方式中，上述农林废弃物堆砌形成的垛体呈锥体、半球体、正方体或长方体。

在发明应用较佳的实施方式中，上述农林废弃物形成的垛体的引燃方式为单点引燃或多位点引燃；优选地，农林废弃物垛体的引燃方式为多位点引燃。

在发明应用较佳的实施方式中，上述火墨是指燃烧的物料结构突变后跌落至地面而形成的发黑泛红的物质。

在发明应用较佳的实施方式中，上述火墨暴露时间是指火墨跌落至地面至喷淋淬灭过程进行前的时间差值。

在发明应用较佳的实施方式中，上述喷淋淬灭物质选自如下淬灭物质中的至少一种：水、饱和石灰水和饱和泥浆。

由“水”-火联动曝氧制备生物质炭的方法制备的优质生物质炭，优质生物质炭的碳元素的含量占比≥60％。