專利名稱：一種橡膠木枝椏材和板皮木糠利用的新方法
技術領域：
本發明屬于林業加工廢棄物的綜合利用，具體涉及ー種利用橡膠木加工廢棄物枝椏材和板皮木糠，制備生物質炭、活性炭和復合肥的綜合エ藝。
背景技術：
我國生物質資源十分豐富，生物質廢棄物的綜合利用是ー個重要的研究領域。作為經濟樹種的橡膠樹，以海南省為例，毎年更新橡膠樹超過100萬株，在其加工過程中產生大量的枝椏材、刨花、板皮木糠等剩余物，其中板皮木糠約占50%，刨花木節約占20%，枝椏材約占30%。這些廢棄物形狀各異，給進一歩加工和利用帶來不便。傳統的燃燒方法會嚴重污染環境，此外廢棄物的熱值即能量密度低。如何有效、合理地利用這些可再生資源具有重 要的意義。生物質炭廣泛應用于食品、制藥、化工、冶金、國防、農業及環境保護等諸多領域。活性炭是ー種含炭材料制成的外觀呈黑色，內部孔隙結構發達，比表面積大、吸附能力強的ー類微晶質碳素材料，是ー種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體。若將橡膠木加工的廢棄物轉化為高附加值的生物質炭和活性炭將實現天然橡膠產業鏈的延長，有利于傳統農林業及其附屬產品加工業向市場化、專業化、社會化、商品化的發展。草本和木本植物燃燒后的灰燼，含有植物所含的礦質元素，其中含量最多的是6 — 12%的鉀，這些鉀成份中90%以上是水溶性，以碳酸鉀形式存在，因其質輕，粉末狀不便于撒施，干時易隨風而去，濕時易隨水而走；PH值為9呈堿性，易使土壤堿性化，與氮肥接觸易造成氮素揮發損失，腐蝕有機肥和其他糞類；又因它營養単一，難以滿足作物的需要，我國毎年要產生大量的草木灰，只有少量應用于農業，多數隨垃圾扔掉。專利CN101629083A公開了ー種木材加工廢棄物經粉碎、炭化擠壓成型的エ藝制備木炭的方法。專利CN102161897A公開了ー種農作物秸桿，經粉碎后與粘結劑混合擠壓成型后經炭化，水蒸氣活化過程制備木炭活性炭、可燃氣和生物質油的エ藝。專利CN102247806A公開了以椰殼、杏殼、茶籽殼、エ業拋花、鋸屑為原料通過磷酸、氧化鋅為活化劑制備活性炭的エ藝。專利CN102190298A公開了 ー種以林木木屑、林木枝椏直接在700-1200°C快速熱解制備活性炭的エ藝。專利CN102153082A公開了ー種以磷酸作活化齊U，以硼酸作為活化反應催化劑，采用化學物理結合方法制取木屑活性炭的制備方法。專利CN101823904A公開了ー種以草木灰為原料，制備草木灰飽和溶液及鉀肥的方法。專利CN201777889U公開了ー種以草木灰為原料，通過反向過濾法來提取鉀鹽的裝置。本發明以橡膠木加工廢棄物枝椏材、刨花、板皮木糠為原料，提出了制備規則形狀生物質炭及高比表面積活性炭的エ藝，以及利用將橡膠木生物質炭燃燒后的木炭灰制備復合肥的エ藝未見報道。
發明內容
本發明目的是提供橡膠木加工廢棄物枝椏材、刨花、板皮木糠綜合利用的新方法。
本發明首先將枝椏材、刨花、板皮木糠等進行篩分，粒徑在10-100目的木粉與催化劑磷酸混合，催化劑濃度為30-85%，木粉與催化劑混合重量比為1:1-4，經干燥、活化、洗滌和烘干過程制備高比表面積活性炭，同時回收催化劑。尺寸大的枝椏材通過粉碎機粉碎為小粒徑的木粉，加入炭化爐中，采用慢速熱解エ藝，制備出橡膠木生物質炭粉。同時將熱解過程中熱解氣冷凝分離出的可燃氣回收，用于活性炭制備過程。熱解氣冷凝的液體為生物質油，將生物質油與生物質炭粉混合，利用模具擠壓成型，可制備各種規格的生物質型炭。利用磷酸活化工藝中回收的濃度在10-40%磷酸經稀釋后與生物質型炭燃燒后剩余的灰混合，經洗濾、濃縮及干燥エ藝獲得鉀、磷可調節比例的液體復合肥和顆粒肥。其來源于生物質，含有多種微量元素，因此養分含量高。造粒后與粉狀或結晶狀的単元肥料相比，結構緊密，養分釋放均勻，肥效穩而長。由于副成分少，對土壌不利影響小。
本發明采取了多品種綜合加工為一體的以橡膠木加工廢棄物枝椏材、刨花、板皮木糠為原料，聯產橡膠木炭粉、型炭、高比表面積活性炭和復合肥的エ藝技木。
具體實施例方式本發明主要包括以下步驟
一、高比表面積活性炭的制備步驟
(I)原料混合將橡膠木木糠和催化劑按比例混合30-120分鐘；其中木糠和催化劑之間混合的重量比為1:1-4。原料中的木糠為10-100目、水分含量5-10%;所述的催化劑為磷酸，濃度為30-85%。(2)干燥將步驟(I)的混合物在80_125°C下進行干燥。(3)活化將步驟(2)得到的產物在400_550°C的環境中進行活化，活化的時間為30-90分鐘。(4)催化劑回收將步驟(3)的產物進行催化劑回收，回收采用逆流回收的方式至溶液中催化劑含量〈1%。回收液中磷酸濃度為10%-35%。(5)漂洗將步驟(4)的產物采用清水進行漂洗。(6)烘干將步驟(5)得到的產品在100_120°C烘干。ニ、橡膠木生物質型炭的制備步驟
(I)原料干燥將橡膠木加工廢棄物粉碎后得到的木糠在80-125°C下干燥。(2)預炭化將步驟⑴得到的含水率小于10%的木糠在炭化爐中低于200°C炭化，釋放產生的水蒸氣。(3)橡膠木炭粉末的制備將步驟(2)得到的產物升溫至400-550°C，炭化、冷卻，得到橡膠木炭粉。同時收集炭化過程中產生的氣體，進入冷凝塔，得到橡膠木基生物質油。(4)橡膠木生物質型炭的加工將步驟(3)得到的固體粉末與生物質油直接混合，進入炭粉成型機，根據需要制成球形，棒狀，蜂窩煤形等產品。三、由橡膠木生物質型炭燃燒后的炭灰制備液體復合肥和顆粒肥的步驟
(I)以步驟ニ中制得型炭燃燒后獲得的重量約2 — 5%的灰份為復合肥生產的原料，以I份灰與3份步驟一(4)產生的磷酸通過逆流洗滌方式可以獲得鉀，磷含量不同的液體復合月巴，通過收集不同階段洗滌液，可以得到鉀含量3 — 10%的復合肥。灰份重量減少30%—40%。(2)以步驟ニ中制得型炭燃燒后獲得的重量約2 — 5%的灰份為復合肥生產的原料，以I份灰與3份水通過逆流洗滌方式得到以鉀為主的堿性液體復合肥，進ー步通過加入步驟ー(4)產生的磷酸中和，獲得以鉀和磷為主的中性液體復合肥，同時收集產生的沉淀磷酸鈣。(3)復合肥鉀和磷含量調節利用配酸槽調節步驟(I)中的磷酸濃度，可以獲鉀和磷不同比例的液體復合肥。(4)顆粒肥制備將步驟⑴或步驟(2)中得到的高鉀含量的液體復合肥經濃縮和蒸發得到含鉀和磷的顆粒復合肥。實施例I :選用目數30 — 100目木粉，加入70%的磷酸溶液，木粉干基重量與磷酸按I :4比例，在攪拌機內混合，保持O. 5小時后，移置入干燥裝置在120°C干燥，然后在回轉爐中500°C下活化60分鐘。反應過程中，利用噴淋エ藝回收活化過程產生的尾氣。并將活化產物采用逆流回收的方式回收磷酸，至洗滌液中磷酸含量〈1%。回收液中磷酸濃度為10%-35%，活化產物經進一歩的漂洗和烘干，制得比表面積達1601 m2/g的活性炭。反應過程、漂洗過程以及噴淋過程得到的低濃度磷酸將用在復合肥的制備過程，從而實現活性炭制備過程中排放廢氣對環境無污染，無廢水排放的環保需要。實施例2 :選用廢棄物經粉碎后的橡膠木粉在烘干爐中干燥，使木粉含水率低于5%，通過輸送機進入大型炭化爐中炭化，保持200°C炭化O. I小時，排除產生的水蒸氣。然后升高至500°C繼續炭化O. 2小時后冷卻，得到橡膠木炭粉，收集炭化過程中產生的氣體，進入冷凝塔，得到橡膠木基生物質油。實施例3 :將實施例2得到的橡膠木炭粉與生物質油直接混合，100°C下進入蜂窩煤沖壓機直接制備出蜂窩煤形產品。實施例4 :以實施例3中蜂窩煤型炭燃燒后獲得的重量約3%的灰份為原料，以I份灰與3份實施例I中回收的濃度為10%磷酸通過逆流洗滌方式，磷酸通過給酸泵，在洗滌容器的底部通入，上部收集洗滌液，洗滌后，灰份損失35%。洗滌液為鉀，磷含量為3%的液體復合肥，PH約為7。灰分中鉀，硼的提取率超過85%，錳和鋁的提取率達到75%和10%。通過收集第I份磷酸洗滌液可以得到鉀含量10%的洗滌液。實施例5 :將實施例4獲得的鉀含量為10%的高濃度復合肥經濃縮和蒸發得到含鉀和磷的顆粒復合肥。實施例6 :同實施例4，將逆流處理灰分的3份磷酸換成水，灰份損失30%。洗滌液為鉀含量為3%的液體復合肥，pH約為13。灰分中鉀，鈣，硼的提取率超過96%，錳、鋁和磷的提取率達到88%，65%和30%。通過收集第I份水洗滌液可以得到鉀含量10%的洗滌液。并在其中加入I份20%磷酸進行中和，分離出沉淀磷酸鈣后，得到中性復合肥。實施例7 :將實施例6獲得的鉀含量為10%的高濃度復合肥經濃縮和蒸發得到含 鉀和磷的顆粒復合肥。
權利要求
1.一種橡膠木枝椏材和板皮木糠利用的新方法，其具體步驟如下 將枝椏材、刨花、板皮木糠等進行篩分和粉碎得到10-100目的橡膠木木粉，將木粉與催化劑磷酸，按混合重量比為1:1-4混合，磷酸濃度為30-85%，80-125°C下干燥，經活化、洗滌和烘干過程制備高比表面積活性炭，同時回收催化劑；此外將木粉加入炭化爐中，采用慢速熱解エ藝，制備出橡膠木生物質炭粉；同時將熱解過程中熱解氣冷凝分離出的可燃氣回收利用，熱解氣冷凝的液體為生物質油，將生物質油與生物質炭粉混合，重量比約1:2，利用模具擠壓成型，可制備球形、棒狀和蜂窩煤形生物質型炭；利用活性炭制備エ藝中回收的濃度在10-40%磷酸處理生物質型炭燃燒后剩余的灰，或是用磷酸中和橡膠木型炭燃燒后剩余灰的水提取液，可得到鉀、磷比例可調節的中性液體復合肥，液體復合肥中鉀含量3-10% ;高鉀含量的液體復合肥經濃縮和蒸發得到顆粒復合肥。
2.一種如權利要求I所述的制備高表面積活性炭、型炭和復合肥的新方法，其特征在于原料來源為橡膠木加工過程產生的枝椏材和板皮木糠。
3.—種如權利要求I所述的橡膠木粉制備高比表面積活性炭的方法，其特征在于采用磷酸為活化劑的低溫活化法。
4.一種如權利要求I所述的橡膠木型炭的制備方法，其特征在于先將橡膠木粉炭化得到炭粉后與熱解過程收集的生物質油混合后再加工成型。
5.一種如權利要求I所述的液體復合肥的制備方法，其特征在于利用活性炭制備過程中回收的活化劑磷酸作為處理劑，與橡膠木粉制備的型炭燃燒后的木灰作用來制得鉀與磷比例可調節的中性液體復合肥。
6.一種如權利要求I所述的液體復合肥的制備方法，其特征在于利用活性炭制備過程中回收的活化劑磷酸作為中和剤，與橡膠木型炭燃燒后所得木灰的水提取液作用來制得中性液體復合肥。
7.—種如權利要求I所述的顆粒復合肥的制備方法，其特征在于利用高濃度鉀的液體復合肥，經濃縮和蒸發得到顆粒復合肥。
全文摘要
本發明公開了一種橡膠木枝椏材和板皮木糠利用的新方法。制備方法將枝椏材、刨花、板皮木糠等進行篩分和粉碎得到橡膠木木粉，將木粉與催化劑磷酸混合，重量比為1:1-4，經干燥、活化、洗滌和烘干過程制備比表面積達到1600m2/g活性炭，同時回收催化劑。將木粉加入炭化爐中，采用慢速熱解工藝，制備出橡膠木生物質炭粉。同時將熱解過程中熱解氣冷凝分離出的可燃氣回收，用于活性炭制備過程。熱解氣冷凝的液體為生物質油，將生物質油與生物質炭粉混合，利用模具擠壓成型，可制備各種規格的生物質型炭。利用活性炭制備工藝中回收的濃度在10-40%磷酸處理生物質型炭燃燒后剩余的灰，可得到鉀、磷比例可調節的液體復合肥和顆粒肥。本發明涉及以橡膠木加工過程產生的枝椏材、刨花、板皮木糠為原料，生產高比表面積活性炭、型炭和復合肥的綜合利用工藝路線。
文檔編號C10L5/44GK102689900SQ20121021352
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月27日 優先權日2012年6月27日
發明者郭玉鵬, 閆濤 申請人:郭玉鵬, 閆濤