木炭

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木炭(charcoal)是木材或木質原料經過不完全燃燒,或者在隔絕空氣的條件下熱解,所殘留的深褐色或黑色多孔固體燃料

一、概述

  【注音】:mù tàn   【英文】:(wood) charcoal   是保持木材原來構造和孔內殘留焦油的不純的無定形碳。中

木炭

國商代的青銅器和春秋戰國時代鐵器的冶煉都用木炭,利用其吸濕性來觀測氣候變化等。現在除仍作生活燃料外,還用作金屬冶煉、食品輕工業的燃料,電爐冶煉的還原劑,金屬精製時用作覆蓋劑保護金屬不被氧化。在化學工業上常作二硫化碳活性炭等的原料。用作餅乾廠、冶煉廠等的燃料,也用於水的過濾液體脫色和製備黑色火藥等。還在研磨、繪畫、化妝、醫藥、火藥、滲碳、粉末合金等各方面應用。

二、物化性質

  木炭主要成分是碳元素,灰分很低,熱值約27.21~33.49兆焦/千克,此外還有氫、氧、氮以及少量的其他元素,其含量與樹種的關係不大,主要取決於炭化的最終溫度。木炭屬於憎水性物質,灰分含量在 6%以內,孔隙占木炭體積7%以上,比重一般為 1.3~1.4,發熱量取決於炭化條件,一般在 8000 千卡/千克左右 ,木炭的還原能力大於焦炭。木炭有大量的微孔和過渡孔,使它不僅有較高的比表面積,而且孔內焦油物質被排除后將有很好的吸咐性能。與氧氣完全燃燒產生二氧化碳,不完全產生有毒氣一氧化碳。較為疏鬆。   微機量熱儀是測試木炭熱值的設備。

三、製備方法

  製法有兩種:   (1)窯燒法,用泥土築窯,滿裝木材,從窯門或火門點燃燒,使木材在窯內炭化,揮發物逸出而剩餘木炭;   (2)乾餾法,即木材乾餾。按照出窯的熄方法,有黑炭和白炭兩種。   炭窯簡單介紹:窯的形式、構造很多,如浙江窯、鯉魚窯、木瓢窯、湖南木窯和四川木窯、速度較快的鐵窯、機窯等等。通常以悶窯熄火的方法叫做窯內熄火法,所得到的炭稱為「黑炭」。當木材在窯內炭化完畢時,趁熱從窯內扒出,然後用濕沙土熄火的方法,稱為窯外熄火法。在熄火過程中,木炭與空氣接觸而進行煅燒,炭的外部被氧化,生成的白色灰附在木炭上,稱為「白炭」。白炭比黑炭堅硬。

四、製備原料

  按燒炭用的原料可分為:   ①硬闊木炭。由硬闊葉材如殼斗科麻櫟屬、栲屬樹木為主,次要的

木炭

還有樺木屬等。如水青岡、樺、麻櫟、苦櫧、榆、槭等。   ②闊葉木炭。由硬、軟闊葉材混合燒制的炭。如楊、椴、柳等。   ③松木炭。由松木或其他針葉材燒制的炭。如馬尾松紅松雲杉等。   按成材與不成材可分為:   第一類不成材林主要用於民間燒炭用,即薪炭材;第二類成材林主要用於工業、民用木材加工,既薪材林。   此外還有用竹類燒制的竹炭和用果殼、果核(椰子殼、桃核)等木質原料燒制的果核炭。   從家用爐灶中收取的柴炭則俗稱桴炭。   如將木炭粉碎后拌以適當的粘合劑,再進行壓積成型和焙燒則製成壓積炭。

五、產品分類

  木炭產品主要分為白炭、黑炭、活性炭、機制炭等四大類,下面對四個種類炭做簡單的基礎知識介紹:

1.白炭

  白炭原料產地:白炭主要以硬闊葉材中的殼斗科、榆科樹木為原料,由於樹中的不同有可分為:烏岡白炭(原料:烏岡櫟)、青岡白炭(原料:青岡櫟)、白炭(原料:其他櫟木櫸樹等不成材林)。白炭主要分佈在浙江(龍泉)、湖南、福建、陝西、湖北(十堰、神龍架等地)、河南(洛陽、南陽)、四川、雲南、貴州、山東等地區。由於國家環保政策原因,該行業已經越來越少了。   特點:優點燃燒時間長,不冒煙,無污染,比重大,敲擊有金屬鋼音;缺點受潮易發爆(燃燒時發出噼里啪啦的聲音,並有火星飛濺傷人)、價格昂貴等。

2.黑炭

  黑炭原料產地:主要以軟闊葉薪炭材為主。由於樹種的不同可分為:價格昂貴的茶道炭、枝炭、竹炭和其他廉價民用黑炭。茶道炭、枝炭主要產于森林資源豐富的東北三省,以柞木為原料,燒制工藝和挑選極為講究。其他廉價民用黑炭主要產于安徽、浙江、河南等地,以榆、椴、柳等木為原料。以價格便宜燒制簡單而得到普及,但由於國家環保政策和行業利潤等原因,該行業已經越來越少了。   特點:優點易點燃;缺點易發爆、不耐燒、燃燒時有煙等。

3.活性炭

  活性炭可以說是木炭的深加工。主要產在我國南方福建、浙江一帶,他是把木炭利用氯化鋅磷酸、硫化鉀和白雲石等化學物品活化、漂洗、乾燥、粉碎加工而成的,其生產過程對水污染比較嚴重,國家一般限制生產。   活性炭的種類和用途   活性炭是具有發達孔隙結構、有很大比表面積和吸附能力的炭。每克活性炭的總表面積可達1500平方米以上。   活性炭的種類很多,按原料不同可分為植物原料炭、煤質炭、石油質炭、骨炭、血炭等等;按製造方法可分為氣體活化法炭、即物理活化法炭;化學活化法炭,即化學藥品活化法炭;化學——物理法活性炭;按外觀形狀可分為粉狀活性炭、不定型顆粒活性炭、定型顆粒活性炭、球形炭、纖維狀炭、織物狀炭等;按用途可分為氣相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工業炭、催化劑和催化劑載體炭等。   活性炭具有吸附性能、催化性能,它不溶於水和其他溶劑,具有物理和化學上的穩定性。除了高溫下同氧接觸、同臭氧、氯、重鉻酸鹽等強氧化劑反應外,在實際使用條件下都極為穩定。由於活性炭作為吸附劑的優異特性,所以活性炭的用途非常廣泛。   我國活性炭目前多在葡萄糖、醫藥和味精生產中使用,在環境保護、作催化劑和催化劑載體中的應用還不夠廣泛。   我國粉狀活性炭使用情況如下:   用於醫藥 占59.8%   用於口服葡萄糖 占26.6%   用於食品工業 占10.8%   用於其他方面 占2.8%   我國顆粒活性炭使用情況如下:   用於合成纖維載體 占51.2%   用於聚氯乙烯載體 占13.0%   用於空氣、水凈化 占23.5%   用於合成脫硫 占7.7%   用於其它 占4.6%   值得注意的是,不同方法制得的活性炭,它的選擇吸附性會不同,各有一定適用範圍,使用不當則效果不佳。

4.機制炭

  以木屑為原料,工藝上主要是把木屑經機器高溫、高壓成型后,再送入炭化爐內炭化而成。整個生產過程中無須添加任何添加劑,屬環保產品範疇。市面上主要六角形中心有空和四方形中心有孔兩種形狀。機制炭作為傳統木炭(傳統木炭:以樹木為原料,燒制而成,是一種毀壞資源的產業現在已被國家所禁止)的替代產品,它有燃燒時間長、熱值高、不冒煙、不發爆、環保等多種優點。

5.機制炭與黑炭、白炭的比較

  機制炭市場競爭優勢在於:   1、價格便宜;   2、無污染;   3、不發爆;   4、熱值高;   5、環保;   6、有固定形狀;

6.機制炭與活性炭的比較

  機制炭優勢在於其生產過程中沒有環境污染:   1、廢渣:   機制炭生產過程中無需添加任何添加劑和化學藥品,其產品也沒有任何廢品產生,即使是再小的可以也能回收利用創造效益。所以以其生產過程中無任何廢渣產生。   活性炭的生產過程中有重金屬殘留,對環境有較為嚴重的影響。   2、廢液:   機制炭生產過程中無需水源,所以根本不會對水有任何污染,更談不上廢液了。   而活性炭不同在生產過程中需要用大量的水源來活化和漂洗,所以生產過程中要排放大量的廢液,也正是這個原因生產才受到國家的明文限制。   3、廢氣:   機制炭的各個生產過程產生的氣體基本都是水蒸氣和一部分可燃氣體(可以回收當作燃料使用),所以機制炭生產過程中基本對空氣也沒有任何污染。   活性炭由於需要活化其中一些化學藥劑比如說氯化鋅會對大氣有一定污染。

六、木炭的用途

  1. 冶金工業   以前木炭就用來冶煉鐵礦石,木炭與焦炭熔煉的生鐵,即使化學組成相同,其結構與機械性質仍不相同。木炭冶煉的生鐵一般具有細粒結構,鑄件緊密,沒有裂紋的特點,用木炭生產的生鐵含雜質少,適於生產優質鋼。由於木炭具有還原性,所以在冶金工業可以用來還原礦石冶煉金屬。   在有色金屬生產中,木炭常用作表面助熔劑,當有色金屬熔融時,表面助熔劑在熔融金屬表面形成保護層,使金屬與氣體介質分開,既可減少熔融金屬的飛濺損失,又可降低熔融物中氣體的飽和度。   大量木炭還用於結晶硅生產,生產結晶硅用的木炭不應含有生炭頭和過多的灰分。   2. 滲碳劑的製造   凡是要求表面具有較高的XX和耐磨性,而中心具有良好韌性的所有鋼製品都要進行滲碳。用來對鋼製品進行滲碳作用的含碳混合物稱為滲碳劑。單純木炭的滲碳效果較差。因此常用木炭作為原料,再加入一定數量的接觸劑,製成滲碳劑。   3. 二硫化碳生產   木炭是製造二硫化碳的最好原料,用來製造二硫化碳的木炭,應當是堅硬、容積重大、灰分和水分含量小,固定碳含量高。   生產1噸二硫化碳約需0.5噸的木炭。   4. 木炭磚的壓制   碎木炭運輸很不方便,而且用途也受到限制,用壓制木炭磚的方法能使價值很小的碎木炭變成優質燃料。木炭磚具有吸濕性和吸水性小、比重大和熱值高的優點,而且在使用過程有很高的機械強度。煅燒過的木炭磚在燃燒時無煙,不產生炭塵。木炭磚可用於冶金、移動式氣化爐等。   5.木炭乾燥劑   是由數種天然礦物組成,外觀為灰白色小球。它無毒無害,是可降解的環保型乾燥劑。吸濕率達50%以上。   6.活性炭的用途   我國活性炭目前多在葡萄糖、醫藥和味精生產中使用,在環境保護、作催化劑和催化劑載體中的應用還不夠廣泛。   我國粉狀活性炭使用情況如下:   用於醫藥 占59.8%   用於口服葡萄糖 占26.6%   用於食品工業 占10.8%   用於其他方面 占2.8%   我國顆粒活性炭使用情況如下:   用於合成纖維載體 占51.2%   用於聚氯乙烯載體 占13.0%   用於空氣、水凈化 占23.5%   用於合成脫硫 占7.7%   用於其它 占4.6%   值得注意的是,不同方法制得的活性炭,它的選擇吸附性會不同,各有一定適用範圍,使用不當則效果不佳。

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