一種防水消煙型機制木炭及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機制木炭加工技術領域，尤其是一種防水消煙型機制木炭及其制備方法。
【背景技術】
[0002]將炭粉與粘結劑通過壓塊機沖壓成炭棒用于燒烤或冶金行業，與先將竹木粉壓制成棒再進行碳化加工機制木炭的傳統工藝對比，具有設備投資少、工藝簡單、加工成本低的突出效果。其中，粘結劑是決定這種機制木炭加工質量的關鍵因素之一。目前市場上大都采用天然淀粉、水玻璃或CMC作為粘結劑將炭粉加工成機制木炭，不僅冷熱強度低，而且沒有防水作用。
[0003]申請號為201210265727.3、名稱為“工業硅生產中木炭粉的回收利用方法”的發明專利申請，公布了將木炭粉與尿醛樹脂水溶液混合后壓制成炭丁坯體或炭球坯體的一種機制木炭加工方法。所制成的炭丁或炭球不僅冷熱強度高，而且具有較好的防水作用，能滿足工業硅生產要求。但存在尿醛樹脂用量大、成本高的缺陷，而且炭棒的干燥速度較慢。
[0004]經過碳化的炭粉由于含有一定比例的揮發分，采用土窯碳化的炭粉的揮發分甚至高達20%以上，將炭粉加工成機制木炭后，在燃燒時會產生較多的煙霧，對燒烤和冶金行業的環境存在不良影響。現有將炭粉與粘結劑通過壓塊機沖壓成的炭棒就是這種情況。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種在實現冷熱強度高、具有較好的防水作用、明顯節省粘結劑成本和加快炭棒的干燥速度的同時，可顯著減少煙霧產生的機制木炭及其制備方法。
[0006]本發明的技術方案是:所述機制木炭按重量份采用如下配方將炭粉沖壓成炭棒: 炭粉 100，
尿醛樹脂1-3，
固化劑0.1-0.15，
腐植酸鈉1-3，
氧化淀粉1-3，
催干劑0.4-1.6，
高錳酸鉀0.01
硝酸鉀0.02，
氯化鈉0.3，
清水30-45。
[0007]所述機制木炭采用如下步驟加工而成:
A.將炭粉粉碎至40目以上；
B.將炭粉與尿醛樹脂、腐植酸鈉、氧化淀粉、催干劑采用輪碾機攪拌、輪碾5分鐘，制成混合干粉； C.將固化劑、高錳酸鉀、硝酸鉀、氯化鈉與清水攪拌溶解均勻，制成水溶液；
D.再將水溶液加入混合干粉中繼續攪拌、輪碾15分鐘；
E.采用沖壓式制棒機沖壓成炭棒；
F.采用帶式干燥機干燥至含水率10%以下；
G.按重量包裝。
[0008]所述機制木炭按重量份采用如下配方將炭粉沖壓成炭棒:
炭粉100，
尿醛樹脂2，
固化劑0.12，
腐植酸鈉2，
氧化淀粉2，
催干劑0.8，
高錳酸鉀0.01，
硝酸鉀0.02，
氯化鈉0.3，
清水40。
[0009]所述尿醛樹脂是將1: 1.6-2.0摩爾比的尿素與甲醛在中性或微堿性條件下進行親核加成反應生成各種羥甲基脲的混合物，再在微酸性條件下進行縮合反應生成線型產物，干燥后制得尿醛樹脂。
[0010]所述固化劑為工業級氯化銨。
[0011]所述腐植酸鈉是按重量份將粉碎至90目以上的100份褐煤加入到反應釜內，加入200份的水，一邊攪拌一邊升溫至60-85° C，加入50份35%氫氧化鈉溶液反應1_2小時，干燥后制得腐植酸鈉。
[0012]所述氧化淀粉是按質量份將100份的木薯淀粉用水調成30%左右的淀粉漿乳后，加入0.9份的三氯化鐵，再分兩次加入1.7份的高錳酸鉀和適量稀硫酸，在50° C左右的溫度下充分攪拌反應約I小時；然后加入10份的氫氧化鈉，反應約20分鐘，直至糊化；繼續攪拌，加入4份的硼砂、0.08份的TMA、1.5份的活性輕質碳酸鈣、0.4份的磷酸三丁酯，反應約15分鐘；干燥，制得氧化淀粉。.根據權利
[0013]所述催干劑為輕質碳酸鈣。
[0013]所述高錳酸鉀、硝酸鉀和氯化鈉均為工業級市售原料。
[0014]所述炭棒為長度6_8cm的長方體，其橫截面為等邊四方形，邊長4.2cm ;長方體的中心線沿長度方向設有直徑Icm的通孔；長方體的四個角倒成圓角。
[0015]上述方案中，炭粉為灰分、揮發分分別在10%以下的竹屑炭粉或木屑炭粉。
[0016]上述方案中，腐植酸鈉系采用天然含腐植酸的優質低鈣低鎂褐煤經化學反應提煉而成，它是含有羥基、醌基、羧基等較多的活性基團的多功能的高分子化合物，具有很大的內表面積，有較強的吸附、交換、絡合和螯合能力。與預糊化淀粉配合使用，能顯著提高預糊化淀粉的粘結效果。
[0017]上述方案中，氧化淀粉是以天然淀粉為原料經輕度氧化降解反應變性而成。與天然淀粉和預糊化淀粉對比，明顯提高粘結力尤其是初粘力，干燥速度快。與尿醛樹脂配合使用，可明顯減少尿醛樹脂的用量，顯著提高炭棒的初粘力和濕棒強度。
[0018]上述方案中，輕質碳酸鈣是將石灰石煅燒生成石灰，加水消化生成石灰乳，再通入二氧化碳碳化生成碳酸鈣沉淀，最后經脫水、干燥和粉碎而制得。輕質碳酸鈣的沉降體積在
2.5ml/g以上，比表面積為5m2/g左右。由于顆粒微細、表面較粗糙和比表面積大，吸水能力很大。與氧化淀粉配合使用，可明顯加快炭棒的干燥速度。
[0019]上述方案中，高錳酸鉀是最強的氧化劑之一，在加熱時分解形成二氧化錳和氧，實驗室常常通過加熱高錳酸鉀制取氧氣。利用這個特性，將高錳酸鉀加入炭棒中，炭棒燃燒時的高溫使高錳酸鉀產生大量的氧氣，實現對炭棒中揮發分的助燃，從而顯著減少煙霧的產生。
[0020]上述方案中，硝酸鉀也是一種強氧化劑，與有機物接觸能燃燒爆炸，是制造黑色火藥如礦山火藥、引火線、爆竹等的原料。將硝酸鉀加入炭棒中，通過對揮發分的助燃，從而顯著減少煙霧的產生。
[0021]上述方案中，氯化鈉的晶體內含有空氣和水分，加熱或焙燒時膨脹，引起晶體爆裂。在高溫作用下，可使炭棒內增加大量的空氣和燃燒的空間。將氯化鈉加入炭棒中，通過對揮發分的助燃，從而顯著減少煙霧的產生。
[0022]上述方案中，加入高錳酸鉀、硝酸鉀和氯化鈉作為助燃劑的炭棒還可提供燃燒溫度 100-300。 Co
[0023]上述方案中，采用沖壓式制棒機具有設備投資少、生產效率高的突出優點。
[0024]上述方案中，采用帶式干燥機干燥炭棒可明顯降低能耗。
[0025]上述方案中，長方體炭棒的橫截面為等邊四方形，中心線沿長度方向設有通孔，且四個角倒成圓角，適合