在整个木炭生产过程中炭化阶段虽然不是耗费较大的阶段,但却具有决定性作用。因为随着薪棒的消耗和成本的增加,炭化阶段的低产出必然导致整个生产链条的效率低下。同一区域内正常生产的炭厂之间竞争的核心就在于炭化技术。同样数量的薪棒拿到不同炭厂去炭化,最终得到的成品炭质量和数量都是不同的,原因就在于炭化技术水平的差异。科学合理的窑体设计,好的烧窑手法是多出炭、出好炭的关键所在。这直接影响着一个炭厂利润水平的高低。
机制炭的半成品----薪棒的主要成分包括纤维素,木纤维和水。其中纤维素和木纤维以及其它一些成分紧密结合在一起,这是薪棒具有机械强度的原因所在。水以水分子的形式被吸纳在纤维素/木纤维的结构里。薪棒的含水量一般在9%以下。有效的炭化过程开始之前这部分水分会以水蒸气的形式被驱散。其热量来自窑内少量薪棒的燃烧。这就是通常所说的干燥阶段。由于原料在成型为薪棒之前经过严格的烘干处理,所以炭化过程中的干燥阶段耗时比较短,所需热量也比较少。当薪棒的含水量接近零时,我们需要继续提升窑内温度。所需要热量仍然来自窑内部分薪棒的燃烧。当温度提升至280℃时,薪棒会自发分解,生成木炭,甲醇,醋酸,和更复杂的化学物质。这些化学物质往往以焦油和主要含有氢、一氧化碳和二氧化碳的非凝结气体形式出现。因为允许空气进入窑内,所以在气体中也存在一部分来自空气中的氮。只有当炭化的残留物可以称做木炭时,炭化和自发分解才会结束。除非能够提供更多的热量,否则该过程就会终止。此时温度达到其高值400℃。然而这种木炭仍然含有数量可估计的柏油残留物和原生木灰烬。炭的灰分大约在3%-5%。柏油残留物含量大约占30%。其它剩余即是通常所说的固态碳,约为65%-70%。进一步加热就可以通过驱除和分解更多的焦油而增加固态碳的含量。温度达到500℃时可以得到80%的典型固态碳含量以及10%左右的挥发物含量。该温度下的薪棒出炭率约为2.6:1。机制木炭的出炭率会随最终炭化温度的升高而降低。
木炭机设备在生产后期炭化的时候产生一种物质——木焦油,这种物质通常是在炭化过程中才会产生,木焦油是一种含烃类、酸类、酚类较高的有机化合物,一般木炭机生产1吨木炭能产20-30斤木焦油。木焦油的主要成分是木杂酚油,通常把从非充脂木材制得的焦油加以蒸馏,用氢氧化钠处理、再酸化及再蒸馏使之与其他成分分离后制得。木杂酚油是无色液体,但在空气与光的作用下呈现颜色,有烟味,有腐蚀性,主要用作消毒剂及防腐剂。加工后可获得杂酚油、抗聚剂、浮选起泡剂,木沥青等产品,可用于医药、合成橡胶和冶金等部门。
木焦油:黑褐色粘滞液体,比重为1.035-1.054,量占绝下料10%左右。含有大量的酚,经分馏可加工得:
轻油(中性油) 190°C以下馏份
杂酚油(木馏油) °C
抗氧剂(抗聚剂)°C
重油、木沥青 300°C
新型环保炭化炉在炭化的过程中除了会产生木焦油之外还会产生一种红棕色的液体,并且有很特别的烟焦气味的液体,那就是木醋液。木酸液应用领域比较广泛,因此我们收集木酸液就是非常有必要的了。木醋液具有防菌杀菌的作用,所以木酸液多用于脚气、瘙痒性疾病、皮肤炎的治疗,之所以用在这些领域是因为木酸液的止痒消炎效果明显。因此木醋液是把树木炭化,将其能量转换成气体再天然冷却成浓缩液体而成。木酸液还含有维他命B1和B2可以做饲料用,在农业产业上也有应用。
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