一种阴燃无烟、中高温引火炭及其制备方法
阅读说明：本技术 一种阴燃无烟、中高温引火炭及其制备方法 (Smoldering smokeless medium-high temperature ignition charcoal and preparation method thereof ) 是由 方豪 史明章 李亮 王俊哲 马新辉 杨婷 王一舟 马超 史超楠 于 2020-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种阴燃无烟、中高温引火炭,所述引火炭中含有炭粉、助燃剂、消烟剂和粘合剂；所述炭粉由兰炭炭粉和木炭炭粉混合而成；所述消烟剂为氢氧化铝或包含氢氧化铝的消烟剂组合物；所述助燃剂为双氧水、二氧化锰及高氯酸钾中的一种或几种的混合；所述粘合剂为预糊化淀粉,CMC及糊精中的一种或几种的组合物。本发明的阴燃无烟、中高温引火炭,经点燃测试：3秒内点燃阴燃无烟引火炭,15秒内引燃整个引火炭,此引火炭在整个燃烧过程中无明火、无烟渍。本发明方法制备的引火炭属于中高温类型炭产品中的一类且燃烧无明火,相比明火燃烧而言更加安全,更加安全,且采用的添加助剂燃烧过程中无烟渍以及燃烧后的灰分均不会对人体产生危害,环保且健康。(The invention relates to smoldering smokeless and medium-high temperature ignition carbon, which contains carbon powder, a combustion improver, a smoke suppressor and an adhesive; the carbon powder is formed by mixing semi-coke powder and charcoal carbon powder; the smoke suppressor is aluminum hydroxide or a smoke suppressor composition containing aluminum hydroxide; the combustion improver is one or a mixture of more of hydrogen peroxide, manganese dioxide and potassium perchlorate; the adhesive is one or a composition of more of pregelatinized starch, CMC and dextrin. The smoldering smokeless and medium-high temperature ignition carbon of the invention is tested by ignition: the smoldering smokeless ignition carbon is ignited within 3 seconds, the whole ignition carbon is ignited within 15 seconds, and the ignition carbon has no open fire and no smoke stain in the whole combustion process. The ignition carbon prepared by the method belongs to a medium-high temperature type carbon product, has no open fire when being combusted, is safer and safer compared with open fire combustion, has no smoke stains when being combusted by adding an auxiliary agent, has no harm to human bodies when being combusted, and is environment-friendly and healthy.)
技术领域
本发明涉及引火炭技术领域，尤其涉及一种阴燃无烟、中高温引火炭及其制备方法。
背景技术
目前常用引火炭以明火燃烧为主，存在燃烧速率过快、燃烧时间过短，且燃烧过程温度过低的问题。例如CN105695037A提供了一种消烟助燃引火炭棒的制备方法，由炭粉、锯末、半精炼石蜡、轻质碳酸钙、高锰酸钾、氯酸钾、氯化钠、聚乙烯醇、腐殖酸钠、清水等制得。其中高锰酸钾、氯酸钾都是强氧化剂，可在200℃或400℃以上释放大量氧气，提高燃烧温度，促进挥发分的完全燃烧从而减少烟雾的产生。轻质碳酸钙助燃、氯化钠助燃并保持化学反应稳定。由此可见，该技术的引火炭也是明火燃烧，其主要通过加入大量氧化剂提高温度促进燃烧反应的完全进行以减少烟量，然而这种做法虽然会提高反应温度，但仍会进一步加剧燃烧导致引火炭燃烧时间过短。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种阴燃无烟、中高温引火炭及其制备方法，其解决了目前常用引火炭明火燃烧、燃烧时间过短以及产烟现象明显的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一方面，本发明提供一种阴燃无烟、中高温引火炭，所述引火炭中含有炭粉、助燃剂、消烟剂和粘合剂；所述炭粉由兰炭炭粉和木炭炭粉混合而成；所述消烟剂为氢氧化铝或包含氢氧化铝的消烟剂组合物；所述助燃剂为双氧水、二氧化锰及高氯酸钾中的一种或几种的混合；所述粘合剂为预糊化淀粉，CMC及糊精中的一种或几种的组合物。
另一方面，本发明提供一种阴燃无烟、中高温引火炭及其制备方法，所述方法为：以兰炭和木炭的炭粉混合物作为炭原料，加入粘结剂、助燃剂、消烟剂、水搅拌混合制成炭泥，然后将炭泥采用螺旋挤压、冲压、对辊成型中任一种方式成型坯体，将坯体烘干，制得阴燃无烟、中高温引火炭；其中，所述助燃剂为括双氧水、二氧化锰、高氯酸钾中的一种或几种的混合；所述消烟剂为氢氧化铝或包含氢氧化铝的消烟剂组合物。
根据本发明较佳实施例，其中，所述粘结剂为预糊化淀粉，CMC及糊精中的一种或几种的组合物或者，所述粘结剂为以预糊化淀粉为主要成分，CMC或糊精或其他粘结剂为添加剂的混合物。
根据本发明较佳实施例，其中，所述水的用量为炭粉混合物质量的25-40％。
根据本发明较佳实施例，其中，所述粘接剂为预糊化玉米淀粉。
根据本发明较佳实施例，其中，所述炭粉混合物中，兰炭与木炭的质量比为1:1～2，优选为1:1。
根据本发明较佳实施例，其中，所述炭粉混合物的粒度为70-100目。
根据本发明较佳实施例，其中，所述木炭为苹果木炭、枣木炭、荔枝炭、竹炭、菊花炭中的一种或几种的混合物。
根据本发明较佳实施例，所述制备方法包括如下步骤：
S1:将兰炭和木炭研磨，过筛、得到粒度为70-100目的兰炭与木炭的炭粉混合物；
S2:将一定质量比的助燃剂与消烟剂溶于水中，搅拌，得到含水物料；
其中，所述助燃剂为括双氧水、二氧化锰、高氯酸钾中的一种或几种的混合；所述消烟剂为氢氧化铝或包含氢氧化铝的消烟剂组合物；
S3:取炭粉混合物与粘结剂按照质量比为50-60:1-5搅拌混合，加入步骤S2制备的含水物料，继续搅拌混合至均匀，得到炭泥；所述粘结剂为预糊化淀粉，CMC及糊精中的一种或几种的组合物；
S4：将所述炭泥采用螺旋挤压、冲压、对辊成型中任一种方式成型制得坯体，对坯体干燥，制得阴燃无烟、中高温引火炭。
根据本发明较佳实施例，其中，所述炭粉混合物：粘结剂：助燃剂：消烟剂：水质量比为50-60:1-5:1-4:1-5:25-40。
根据本发明较佳实施例，步骤S4中，采用螺旋挤压成型方式制备棱柱形、圆柱形或拇指形的坯体；采用冲压成型方式制备圆柱形或棱柱形的坯体；采用对辊成型制备椭球形、爱心形或五角星形的坯体。
根据本发明较佳实施例，步骤S4中，干燥温度为50-80℃条件下烘干3-5小时。
根据本发明较佳实施例，步骤S1中，所述兰炭和木炭质量比为1:1～2，优选为1:1。
(三)有益效果
(1)本发明选用兰炭与木炭按照比例研磨成炭粉混合物，加入助燃剂、消烟剂、粘合剂和水制成炭泥，再采用螺旋挤压、冲压、对辊成型等方式制成特定形状和大小的坯体，再干燥制得阴燃无烟、中高温引火炭，经点燃测试：3秒内点燃阴燃无烟引火炭，15秒内引燃整个引火炭，此引火炭在整个燃烧过程中无明火、无烟渍。
(2)现有技术主要采用强氧化剂作为助燃剂以提高燃烧温度，促进挥发物的完全燃烧，减少产烟量。然而这种方法虽然烟量，但仍属于明火燃烧，且由于加入大量的助燃剂后导致燃烧过于强烈，使引火炭燃烧时间过短。此外，一些技术中以硝酸钾和红磷等作为助燃剂，而硝酸钾易潮解、其潮解与红磷构成了“发烟材料”，还会导致产烟量增加的问题。
(3)本发明的消烟剂以氢氧化铝为主，氢氧化铝作为消烟剂不仅有控制燃烧速率的作用，而且可以防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体。
(4)本发明将兰炭和木炭混合使用，不仅可降低木炭生产成本，同时还能够改善木炭与兰炭的堆积密度(增大堆积密度)，以改善现有引火炭燃烧时间过短的问题。
兰炭通常是以弱粘煤和长焰煤为原料，在中低温(500-800℃)条件下干馏炭化、提取煤焦油和大部分挥发分后得到的固体副产物。近年来，兰炭的实际产量约2500万吨/年，其价格介于650～800元。兰炭具有固定炭高、热值高、化学活性高、含灰份低、铝低、挥发分含量低、硫低、磷低的特性，具有一定量的孔隙率的特点，可广泛应用于供能材料与吸附材料的制备，是一种高附加值的炭素材料。因此，采用兰炭与木炭混合制备引火炭，可综合两者原料共同的优点。这不仅可以节约森林资源，减少树木砍伐，并能使煤化工副产物兰炭得到清洁利用，减少木炭生产过程中副产物的排放对环境造成的污染和高能耗问题。
(5)兰炭具备一定的比表面积和微孔结构，可用作烟气吸附，其不仅具备木炭的物理吸附优势，而且其表面的羰基、羟基等含氧官能团有助于燃烧过程中烟气的化学吸附。
(6)采用本发明方法制备的引火炭属于中高温类型炭产品中的一类且燃烧无明火，相比明火燃烧而言更加安全，且采用的添加助剂燃烧过程中无烟渍以及燃烧后的灰分均不会对人体产生危害，环保且健康。
(7)本发明以双氧水、高锰酸钾或氯甲酸等为助燃剂，以氢氧化铝为消烟剂，燃烧后的产物以氯化钠、水、以及氧化铝为主，对人体环保、健康；且助剂燃烧过程中并未产生氮氧化物、硫氧化物、以及核模态与积聚模态的颗粒物。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合具体实施方式，对本发明作详细描述。
实施例1
S1:将兰炭1Kg和木炭1Kg混合研磨、过筛、筛上部分再研磨过筛、最后得粒度为100目的兰炭与木炭的炭粉混合物2.0Kg。
S2:将氯酸钾50g、高锰酸钾30g、60g氢氧化铝溶于1Kg水中，搅拌，得到含水物料。
S3:取炭粉混合物与预糊化玉米淀粉按照质量比50:2搅拌混合30min，加入步骤S2制备的含水物料，再继续搅拌混合至均匀，得到炭泥。
S4：将炭泥采用螺旋挤压成型方式制备圆柱形坯体，在50℃下干燥4h，制得(直径30mm、长度100mm)阴燃无烟、中高温引火炭产品，密封包装。
实施例2
S1:将兰炭1Kg和木炭2Kg混合研磨、过筛、筛上部分再研磨过筛、最后得粒度为100目的兰炭与木炭的炭粉混合物3.0Kg。
S2:将氯酸钾100g、高锰酸钾50g、100g氢氧化铝溶于1.5Kg水中，搅拌，得到含水物料。
S3:取炭粉混合物与CMC按照质量比50:2.5搅拌混合30min，加入步骤S2制备的含水物料，再继续搅拌混合至均匀，得到炭泥。
S4：将炭泥采用冲压成型方式制成棱柱形的坯体，在50℃下干燥4h，制得(直径30mm、长度100mm)阴燃无烟、中高温引火炭产品，密封包装。
实施例3
S1:将兰炭1Kg和木炭2Kg混合研磨、过筛、筛上部分再研磨过筛、最后得粒度为100目的兰炭与木炭的炭粉混合物3.0Kg。
S2:将50％的双氧水100g、高锰酸钾100g、100g氢氧化铝溶于1.5Kg水中，搅拌，得到含水物料。
S3:取炭粉混合物与糊精按照质量比50:3搅拌混合30min，加入步骤S2制备的含水物料，再继续搅拌混合至均匀，得到炭泥。
S4：将炭泥采用冲压成型方式制成棱柱形的坯体，在60℃下干燥4h，制得(直径30mm、长度100mm)阴燃无烟、中高温引火炭产品，密封包装。
对实施例1-3制备的引火炭产品进行性能测试，结果如下表：
上述表中各项目的检测方法按照国家标准中规定的测定方法执行，即GB/T212煤的工业分析方法，GB/T213煤的发热量测定方法，GB/T214煤中全硫的测定方法，GB/T474煤样的制备方法，GB/T483煤炭分析试验方法一般规定。
其中，引火炭产品发热量≥5736Kcal/Kg、全硫≤0.50，均符合GB34170-2017商品煤质量-民用型煤中型煤1号技术要求，说明该引火炭燃烧过程中向外界辐射的热量高，利于引燃其他炭产品。干燥基挥发分较高，表明该引火炭更容易点燃。干燥基灰分主要由炭混合料中的无机物组成，含量较低，表明引火炭燃烧后的灰烬较少，不容易堵塞容器口，一定程度上可以减轻燃烧设备的结焦。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。