木炭(charcoal),一种燃料名称。是木材或木质原料经过
不完全燃烧,或者在隔绝空气的条件下热解,所残留的深褐色或黑色多孔固体燃料。
历史过程
燃料,电炉冶炼的
还原剂,金属精制时用作
覆盖剂保护金属不被氧化。在化学工业上常作
二硫化碳和活性炭等的原料。用作饼干厂、
冶炼厂等的燃料,也用于
水的过滤、液体的
脱色和制备
黑色火药等。还在
研磨、绘画、化妆、医药、
火药、
渗碳、粉末合金等各方面应用。
近几年我国木炭行业发展速度较快,木炭行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。据
智研咨询统计:虽然受金融危机影响使得木炭行业近两年发展速度略有减缓,但随着我国国民经济的快速发展以及
国际金融危机的逐渐消退,我国木炭行业重新迎来良好的发展机遇。
物化性质
木炭主要成分是碳元素,
灰分很低,
热值约27.21~33.49兆焦/千克,此外还有
氢、
氧、氮以及少量的其他元素,其含量与树种的关系不大,主要取决于
炭化的最终温度。木炭属于
憎水性物质,灰分含量在6%以内,
孔隙占木炭体积7%以上,
比重一般为1.3~1.4,发热量取决于炭化条件,一般在8000千卡/千克左右,木炭的还原能力大于
焦炭。木炭有大量的微孔和过渡孔,使它不仅有较高的
比表面积,而且孔内焦油物质被排除后将有很好的吸附性能。与氧气完全燃烧产生
二氧化碳,不完全燃烧产生有毒气体
一氧化碳。较为疏松。
微机量热仪是测试木炭热值的设备。
制备方法
制法有两种:
(1)窑烧法,用泥土筑窑,满装木材,从窑门或火门点燃烧,使木材在窑内
炭化,
挥发物逸出而剩余木炭;
(2)
干馏法,即
木材干馏。按照出窑的熄火方法,有黑炭和白炭两种。
炭窑简单介绍:窑的形式、构造很多,如浙江窑、鲤鱼窑、木瓢窑、湖南木窑和四川木窑、速度较快的铁窑、机窑等等。通常以
闷窑熄火的方法叫做窑内熄火法,所得到的炭称为“黑炭”。当木材在窑内炭化完毕时,趁热从窑内扒出,然后用湿
沙土熄火的方法,称为窑外熄火法。在熄火过程中,木炭与空气接触而进行
煅烧,炭的外部被氧化,生成的白色灰附在木炭上,称为“白炭”。白炭比黑炭坚硬。
制备原料
按烧炭用的原料可分为:
①硬阔木炭。由硬阔叶材如
壳斗科麻栎属、
栲属树木为主,次要的还有
桦木属等。如水青冈、桦、麻栎、苦槠、榆、槭等。
②阔叶木炭。由硬、软阔叶材混合烧制的炭。如杨、椴、柳等。
③松木炭。由
松木或其他
针叶材烧制的炭。如
马尾松、红松、云杉等。
按成材与不成材可分为:
第一类不成材林主要用于民间烧炭用,即
薪炭材;第二类成材林主要用于工业、民用木材加工,既薪材林。
此外还有用竹类烧制的竹炭和用
果壳、
果核(
椰子壳、
桃核)等木质原料烧制的果核炭。
如将木炭粉碎后拌以适当的
粘合剂,再进行压积
成型和
焙烧则制成压积炭。
产品分类
木炭产品主要分为白炭、黑炭、活性炭、
机制炭等四大类,下面对四个种类炭做简单的基础知识介绍:
白炭
白炭原料产地:白炭主要以硬阔叶材中的壳斗科、
榆科树木为原料,由于树中的不同有可分为:乌冈白炭(原料:
乌冈栎)、青冈白炭(原料:
青冈栎)、白炭(原料:其他
栎木、
榉树等不成材林)。白炭主要分布在浙江(龙泉)、湖南、福建、陕西、湖北(十堰、神龙架等地)、河南(洛阳、南阳)、四川、云南、贵州、山东等地区。由于国家环保政策原因,该行业已经越来越少了。
特点:优点燃烧时间长,不冒烟,无污染,比重大,敲击有金属钢音;缺点受潮易发爆(燃烧时发出噼里啪啦的声音,并有火星飞溅伤人)、价格昂贵等。
黑炭
黑炭原料产地:主要以软阔叶薪炭材为主。由于树种的不同可分为:价格昂贵的茶道炭、枝炭、竹炭和其他廉价民用黑炭。茶道炭、枝炭主要产于森林资源丰富的东北三省,以
柞木为原料,烧制工艺和挑选极为讲究。其他廉价民用黑炭主要产于安徽、浙江、河南等地,以榆、椴、柳等木为原料。以价格便宜烧制简单而得到普及,但由于国家环保政策和行业利润等原因,该行业已经越来越少了。
特点:优点易点燃;缺点易发爆、不耐烧、燃烧时有烟等。
活性炭
活性炭可以说是木炭的深加工。主要产在我国南方福建、浙江一带,他是把木炭利用
氯化锌、磷酸、
硫化钾和白云石等化学物品
活化、
漂洗、干燥、粉碎加工而成的,其生产过程对水污染比较严重,国家一般限制生产。
活性炭的种类和用途
活性炭是具有发达孔隙结构、有很大比表面积和吸附能力的炭。每克活性炭的总表面积可达1500平方米以上。
活性炭的种类很多,按原料不同可分为植物原料炭、煤质炭、石油质炭、
骨炭、血炭等等;按制造方法可分为
气体活化法炭、即物理活化法炭;化学活化法炭,即化学药品活化法炭;化学——物理法活性炭;按外观形状可分为
粉状活性炭、不定型颗粒活性炭、定型颗粒活性炭、球形炭、纤维状炭、织物状炭等;按用途可分为气相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工业炭、催化剂和催化剂载体炭等。
活性炭具有
吸附性能、催化性能,它不溶于水和其他溶剂,具有物理和化学上的稳定性。除了高温下同
氧接触、同
臭氧、氯、
重铬酸盐等强氧化剂反应外,在实际使用条件下都极为稳定。由于活性炭作为
吸附剂的优异特性,所以活性炭的用途非常广泛。
我国活性炭多在葡萄糖、医药和味精生产中使用,在环境保护、作催化剂和
催化剂载体中的应用还不够广泛。
用于医药 占59.8%
用于其他方面 占2.8%
用于合成脱硫 占7.7%
用于其它 占4.6%
值得注意的是,不同方法制得的活性炭,它的选择吸附性会不同,各有一定适用范围,使用不当则效果不佳。
机制炭
以
木屑为原料,工艺上主要是把木屑经机器高温、高压
成型后,再送入
炭化炉内炭化而成。整个生产过程中无须添加任何添加剂,属
环保产品范畴。市面上主要六角形中心有空和四方形中心有孔两种形状。机制炭作为传统木炭(传统木炭:以树木为原料,烧制而成,是一种毁坏资源的产业,已被国家所禁止)的替代产品,它有燃烧时间长、热值高、不冒烟、不发爆、环保等多种优点。
机制炭与黑炭、白炭的比较
机制炭市场竞争优势在于:
1、价格便宜;
2、无污染;
3、不发爆;
4、热值高;
5、环保;
6、有固定形状。
机制炭与活性炭的比较
机制炭优势在于其生产过程中没有环境污染:
1、废渣:
机制炭生产过程中无需添加任何添加剂和
化学药品,其产品也没有任何
废品产生,即使是再小的可以也能回收利用创造效益。所以以其生产过程中无任何废渣产生。
活性炭的生产过程中有重金属残留,对环境有较为严重的影响。
2、废液:
机制炭生产过程中无需水源,所以根本不会对
水有任何污染,更谈不上废液了。
而活性炭不同在生产过程中需要用大量的水源来活化和漂洗,所以生产过程中要排放大量的废液,也正是这个原因生产才受到国家的明文限制。
机制炭的各个生产过程产生的气体基本都是
水蒸气和一部分
可燃气体(可以回收当作燃料使用),所以机制炭生产过程中基本对空气也没有任何污染。
活性炭由于需要活化其中一些化学药剂比如说
氯化锌会对大气有一定污染。
用途
1、冶金工业
以前木炭就用来冶炼铁矿石,木炭与
焦炭熔炼的
生铁,即使化学组成相同,其结构与机械性质仍不相同。木炭冶炼的生铁一般具有
细粒结构,
铸件紧密,没有裂纹的特点,用木炭生产的生铁含杂质少,适于生产
优质钢。由于木炭具有还原性,所以在冶金工业可以用来还原矿石冶炼金属。
在有色金属生产中,木炭常用作表面助熔剂,当有色金属
熔融时,表面助熔剂在熔融金属表面形成
保护层,使金属与气体介质分开,既可减少熔融金属的飞溅损失,又可降低熔融物中气体的饱和度。
大量木炭还用于结晶硅生产,生产
结晶硅用的木炭不应含有生炭头和过多的灰分。
凡是要求表面具有较高的硬度和
耐磨性,而中心具有良好
韧性的所有钢制品都要进行
渗碳。用来对钢制品进行渗碳作用的含碳混合物称为
渗碳剂。单纯木炭的渗碳效果较差。因此常用木炭作为原料,再加入一定数量的接触剂,制成渗碳剂。
木炭是制造二硫化碳的最好原料,用来制造二硫化碳的木炭,应当是坚硬、容积重大、灰分和水分含量小,
固定碳含量高。
4、木炭砖的压制
碎木炭运输很不方便,而且用途也受到限制,用压制木炭砖的方法能使价值很小的碎木炭变成优质燃料。木炭砖具有吸湿性和吸水性小、比重大和热值高的优点,而且在使用过程有很高的机械强度。煅烧过的木炭砖在燃烧时无烟,不产生炭尘。木炭砖可用于冶金、移动式
气化炉等。
5、木炭干燥剂
是由数种
天然矿物组成,外观为灰白色小球。它无毒无害,是可降解的环保型干燥剂。吸湿率达50%以上。
6、医用价值
木炭可治以下诸病:
(1)误吞金、银、铜、铁入腹。用炭烧红,趁热捶成细末,煎汤喝下。如无效,便刮取炭末三
钱,井水调服,无效再吃,终能把误吞之物排出。
(2)咽头突然作梗。用木炭末和蜜做成丸子,分次含着并喝下。
(3)白虎风病(骨节像被什么东西咬碎似的,痛的地方,游走不定)。用炭灰五升、蚯蚓屎一升、红花七捻(一捻,是两个指头捏到的),合起来熬,熬后,用醋拌过,以旧布包好,趁热熨痛处。
(4)肠风下血。用紧炭三钱、枳壳烧灰五钱,共研为末,每服三钱,五更时服,米汤送下,天明再服一次,当天见效。忌食油腻。
(5)汤火灼伤。用炭末和香油调涂。
(6)白癞头疮。用木炭烧红,投入开水中,温洗有效。