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新工艺推进竹炭产业化
中国室内环境信息网 2005-10-10 9:50:10
竹炭是近几年开发的新产品,是竹材开发利用的新方向。目前,竹炭产业虽有一定的规模,但从生产工艺、生产管理、产品质量、销售策略等方面还制约着竹炭的进一步发展。
竹材主要由纤维素、半纤维素、木质素及糖类等抽提物组成。竹材在热解制竹炭过程是一个较复杂的物理和化学过程。竹材中的纤维素、半纤维素、木质素等高分子有机物和糖类、脂类等抽提物在热的作用下分解成为许多简单的低分子量物质,而生成简单物质又部分缩合或聚合形成新的物质。竹材热解最终得到固体物质(竹炭)、液体物质(竹醋液)和气体物质(主要一些C、H化合物)。
竹炭加工工艺
竹炭的生产,是用4年以上的竹龄的竹材在隔着空气或通入少量空气的条件下,在竹炭窑里经过干燥(温度≤150℃)、预炭化(温度150℃~270℃)、炭化(温度270℃~450℃)、煅烧(≥450℃)和冷却阶段(≤60℃)5个阶段,历时22天左右的时间。具体工艺流程要经过:竹材准备→加工成竹段或竹片→自然干燥或人工干燥→进窑→封窑并加热→收集竹醋液→冷却降温→出炭。
竹炭的生产设备主要有砖土窑、干馏热解设备2种类型。砖土窑是目前国内外使用最多的生产竹炭的方法。砖土窑的形式,用砖、石灰等材料砌成的。构造类型很多,有单窑,也有连窑的,有立式和卧式,但以立式为多。
立式砖土窑生产具有投资少,每座窑造价成本6000元至8000元,每窑能容纳4000公斤至5000公斤竹材,可出炭600公斤至900公斤,竹醋液350公斤至400公斤。竹材加工成一定规格的竹段,然后将竹段以立着方式装入窑。用小径级木材或竹木竹材加工剩余物作为燃料进行直接加热。烧制周期22天。窑体高度高,容积大,窑内上下温差大。因此,这种窑生产的竹炭质量差别较大,成品率不高,但炭的密度大,一般大于1克/立方厘米。
另一种是内热卧式窑,每座窑可容纳1000公斤左右的竹材,可出炭200公斤,竹醋液100公斤。烧制周期5天。窑的高度低(约1米),容积小,上下窑体温度差小。竹材加工成一定规格的竹段,再加工成竹片,捆成一捆捆横放入窑里。因此,竹炭的质量比较均匀,成品率高,但炭的密度小,一般小于1克/立方厘米。
竹炭的干馏热解设备主要有外热式干馏釜,即立式和卧式炭化炉。立式干馏釜里外两个直立的金属圆筒,燃烧时产生的烟气在内外筒之间的夹层内流动,用以加热放在内圆筒的竹材。燃料可以用电或其他燃料,烧制过程基本不存在竹炭氧化问题,出炭率较高,一般在25%以上。炭化的温度低,一般不超过800℃,且容量有限,投资比较大,烧炭周期2至3天。竹炭密度较低,竹炭中易熔有金属物质。
卧式干馏釜是一个横卧的金属圆筒,外热式加热,炭化温度一般也不超过800℃,窑体中安装有竹煤气回收装置,减少炭用燃料。竹材加工成一定规格的竹段,再加工成竹片装入金属圆筒里。可容纳400公斤鲜竹材,可出炭100公斤,竹醋液40公斤至60公斤。投资比较大,周期短(2至3天),效率较高。竹炭密度较低,竹炭易歪曲,成品率低,竹炭中易熔有金属物质。
加快竹炭产业化发展的几点建议
完善竹炭生产设备,稳定产品质量。目前,一般采用立式砖土窑设备烧制竹炭,窑体容积大,上下温差大,没有温度显示控制系统。烧制过程中凭经验,停留在技术人员的“眼观鼻嗅”水平上,竹炭质量均匀性差,从而影响产品质量稳定。要改善立式砖土窑设备的结构,降低窑体高度,减少窑体容积,并应配上温度显示控制仪,研究开发节能、自动控制、易操作的竹炭的生产设备。
开展产品功能研究,开发不同功效的竹炭。竹炭的性能主要决定其本身的结构,无论是作为空气净化、有害气体吸收、土壤改良,还是用作屏蔽材料、保健产品,都与其内部结构相关,而这种结构又与烧制工艺密切相关。如果不同用途产品采用同一种生产工艺,会影响产品应有性能,又浪费能源,应加快研究功能竹炭及其生产工艺。
减少燃料消耗,开发新的烧制燃料。目前许多企业烧制竹炭还是用阔叶林,据统计每烧1吨竹炭需消耗阔叶林1000公斤至1500公斤。为了保护天然阔叶林资源,应该开展减少竹炭用燃料方法的研究,设计制造竹煤气的回收循环利用装置;竹材预先干燥再进炭化窑,即干燥和炭化过程分开;用竹木材加工剩余作为新的炭用燃料。
开发杂竹资源,缓解毛竹炭资源紧张。竹炭生产主要是利用毛竹,随着竹子加工业的不断发展壮大,毛竹资源趋紧,可能会危及竹炭行业的健康发展。开展毛竹以外的竹材烧制竹炭试验、产品性能以及同毛竹炭产品性能之间的比较研究,扩大炭用竹林资源。
开发竹炭新产品,拓宽应用领域。竹炭产品基本上用于日常生活用品,属于粗加工,技术含量较低,在建筑、环境、医药、食用、化工等方面应用尚属薄弱环节。要加强竹炭的基础和应用研究,如竹炭构造、竹炭远红外线、竹炭负离子、食用竹炭、药用竹炭、竹炭纤维、竹炭屏蔽材料等。
加强协会管理,走行业协调有序发展轨道。竹炭出口存在多头经营、价格偏低,缺乏宏观管理,竞相压价争取外商的现象屡见不鲜。这种无序状况导致外商进一步压价,并提出对产品质量的更高要求,引起外国同行协会或商贸部门的反倾销,却无人应诉。
扶持龙头企业,实现集团化经营。扶持竹炭龙头企业是竹炭产业发展的需要,也是增强竹炭产品竞争力的需要,是竹炭产业现代化的需要。目前,大多数的竹炭企业普遍处在小型、分散、效益低下的粗放经营状态,为摆脱这种局面,必须加强企业之间的联合与合作,走集约化、规模化甚至国际化发展的道路,提高市场的竞争能力。要统一技术规程,统一质量标准,统一商标品牌,统一拓展市场。
培育竹炭市场,实施竹炭品牌经营。目前竹炭在国内的销售渠道主要是开专卖店,其次是作为礼品销售,少量在展销会和超市销售。阻碍竹炭市场发育的因素有:竹炭产品定价不是很合理、一些外包装设计差、竹炭企业产品加工不规范、缺乏竹炭产品的检测报告和宣传力度不够等。
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