兰炭粉末在烧烤炭行业的应用

兰炭粉末在烧烤炭行业的应用
河南建杰实业有限公司兰炭末是兰炭在生产、运输、存放等过程中产生的粒度小于6mm的粉末，达兰炭产量的10 %左右，资源量巨大。

这部分材料粒度小，不能直接用于电石、冶金等行业，基本被当做低价燃料处理，大量堆积或直接燃烧更会造成粉尘、雾霾等更严重的环境污染和资源浪费，可见有效的开发利用兰炭末也是亟待解决的问题。

烧烤炭是用于餐饮行业或生活取暖等活动的一种民用清洁燃料，具有无烟无味、易脱灰、易点燃、热值高、环境污染低等特点。

目前市场上的烧烤炭主要是以木炭为主，而随着树木砍伐严重，木炭资源供应日趋紧张，环保形势越来越严峻，以致出现机制木炭“原料少、难得到、价格高”的难题。

资源丰富的兰炭末与木炭末在比重、活性等方面非常相似，具有众多的相同特性。

因此市场上还有部分采用价格低廉的兰炭粉末，添加一定量的传统粘合剂和水，经冷压成型后干燥或自然晾干制得，制出的烧烤炭成本降低，使兰炭粉末资源得到循环利用，不仅节约能源，还能增加产量。

兰炭粉末冷压成型制备烧烤炭的工艺流程为：
原料→粉碎→加水搅拌→成型→烘干或晾制→成品
厂家在选择兰炭粉末冷压成型制备烧烤炭时，仍存在烟味大、易裂纹、强度低，炭灰不自然脱落等问题，这与生产工艺息息相关。

大量客户实际生产证明，我们应从兰炭原料、助剂、加工设备等方面控制。

①兰炭粉末原料选择
兰炭是用无黏结性或弱黏结性的高挥发分烟煤在600℃条件下干馏热解制得。

兰炭粉末粒度范围为0~3mm、0~6mm两大类。

粒度大小、含量不同都会影响炭棒的强度、稳定性。

一般制棒时，原料粒度要均匀一致，尤其是面料与颗粒料的混合料，在成型前物料一定要混拌均匀后再使用。

成型性越好，强度、价位也越高。

兰炭成型性与烟煤来源和炭化工艺紧密相关，烟煤的机械性越好，则易成型。

经大量试验对比，一般兰炭的成型性：内蒙兰炭＞神木兰炭＞新疆兰炭，地区不同，烟煤相差大，烧制的兰炭成型性相差比较大，强度和抗碎性也相差比较大。

国内在兰炭生产过程中，普遍采用水熄的方法来冷却兰炭，有清水熄焦和氨水熄焦两种形式。

氨水熄焦会使兰炭燃烧时的挥发分高、氨等有害气体高；清水熄焦的兰炭灰分低、无烟无味、有害物质少、挥发分低，较氨水熄焦的兰炭优质，但是生产成本相对较高，且熄焦后的兰炭易散，强度降低。

②助剂的选择
兰炭粉末强度和抗碎性较差，用其来冷压成型制备烧烤炭时，通常需要添加助燃剂、消烟除味剂、粘合剂等助剂来达到成型率高、强度高、无烟无味、易脱灰、易点燃、热值高、环境污染低等特点，符合民用燃料要求。

助燃剂一般有硝酸钾、硝酸钠、高锰酸钾等，在炭棒里硝酸钾加量6~7%，一般为6400元/吨；硝酸钠需要加量一倍多替换硝酸钾，且效果没有硝酸钾好，价位一般为4000元/吨。

硝酸盐类在受热条件下分解放出氧气，在炭棒的空隙中促使挥发分的激烈燃烧，挥发分放出的热量又能使炭棒的温度上升，从而缩短了炭棒的点燃时间，但其本身具有一定的毒性，在加热的条件下不但会分解出氧气，也会放出NO2或NO 有毒气体，所以在能达到引燃的前提下尽可能减少硝酸盐的用量。

高锰酸钾的助燃原理和硝酸钾相同，不过温度上升也促使了高锰酸钾分解，进而形成了一个加速炭棒燃烧的循环，其燃烧时不会有火星且无有毒气体放出，但单位质量的助燃效果不如硝酸钾好。

一般会将高锰酸钾和硝酸钾按照一定比例混合，共同作为氧化剂的助燃剂发挥各自优势，使炭棒具有良好的燃烧性能，尽可能减少火星且缩短点燃时间。

消烟除味剂一般有生石灰、硫酸钙、碳酸钡等，都能起到固硫的作用，在燃烧过程中可以对70 %以上的硫进行氧化。

常用的传统粘合剂有膨润土、糖浆、腐殖酸钠、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、水泥等，可以作为有效的粘合剂，有助于球团的成型，但还会有加量大、成球率低、湿强度差、冷强度低、灰分大、引入的有害杂质多等缺点，会使炭棒中的有害元素增加，品味降低。

粘合剂选择时一定要选择粘结能力强、流动性好，能在兰炭粉末粒表面易扩散、分布均匀，而且不增加灰分和不降低发热量，价格价廉，不造成二次污染的。

但粘合剂加量要适宜，粘性越大会造成制棒时空转不出棒。

如河南建杰实业研发的一种复合型粘合剂SK02，加量5 %即能增加兰炭
粉末的可塑性，制得炭棒强度高、无烟无味、脱灰性强、热值高，湿棒2米多次落下完整，冷压强度能达到800 N以上，在1100 ℃灼烧2 h时，无烟无味，不影响炭灰色泽，炭灰能自然脱落，热强度0.5米能多次不碎。

③加水量的选择
水量会影响炭棒的湿强度、冷强度、热强度，搅拌时的加水量与炭粉原料、设备机型都有关。

如木炭需要多加水，兰炭则少些；炭棒成型设备有螺旋挤压机、冲压机等，一般油压式（有保压）加水量少，冲压式多点，螺旋挤压式更多，加水量多在20~40 %之间，且螺旋挤压式比较常用。

螺旋挤压机成型时，物料加水量要适宜。

螺旋推进面比较大，物料加水量太少时，就容易卡机，如果勉强挤出，也会导致成型模具局部发热，最终导致制备的炭棒开裂。

但是水分加多了，挤出的炭棒太软，一是不好捡装，二是炭棒的密度太低，炭棒不耐烧。

冲压机成型时，物料加水量小，不易成型，即使成型，炭棒也易散掉。

水加多了，物料间就会有一种柔韧性，导致压不实，也会影响冷热强度。

也有用对辊压球机生产烧烤炭的，一般加水量在20 %左右。

④加工设备使用
搅拌机一般有卧式搅拌机、轮碾搅拌机。

卧式搅拌机一般搅拌时间为25 min，搅拌时间要控制适宜，时间太短，粘合剂与水不能充分渗透，粘结力低，湿强度降低，导致炭棒不易成型，而时间太长，也会使粘结力降低。

常用的是轮碾搅拌机，既能将兰炭大颗粒碾碎，又能使物料混拌均匀，使制得的炭棒质量稳定，强度好。

成型设备有螺旋挤压机、冲压机等。

螺旋挤压机型号有140、160、180、220等，是按套筒内径来区分的，型号越小，说明但进料的内径越小，遇到粘性大的物料，越不容易下料和出料，所以在选择螺旋挤压机制备炭棒时，要选择粘度适宜的粘合剂，粘度越大反而不易出棒。

螺距有15、14.5、14、13、12.5、6 cm逐渐递减，通过绞龙将炭粉从大内径挤向小内径，密度逐渐增大，越来越紧实，制得的炭棒更耐烧，热强度越高。

套筒内壁有纵向的沟槽与螺旋配合起发热作用，发热挤出的炭棒密度高，其制棒温度在50~70 ℃，但设备质量、型号达不到要求时，会使沟槽磨平，易造成温度、密度下降，进而导致炭棒不耐烧，冷热强度低。

冲压机有12、13、15、20、30、50、80、120等吨位的型号，常用的是30吨位的，20吨位以上价位在4万多，12~13吨位价位在1万多。

冲压机也有功率大小之分，有18.5 KW、22KW、50 KW等，吨位和功率越高，提供的压力越大，制备的炭棒越紧实，冷热强度越高。

因此，厂家在利用兰炭粉末冷压成型制备烧烤炭时，不仅要根据自身条件去选择合适质地的兰炭粉末、也要注意在加水量、添加助剂、加工设备等方面的控制，以制备出符合民用燃料要求的产品。

兰炭粉末的开发使用，在烧烤炭、兰炭行业的综合利用中都具有重要的意义，不仅可以解决烧烤炭行业“原料少、难得到、价格高”的难题，也可以缓解兰炭粉末引起的环境污染和资源浪费，又为厂家提供了一条切实可行的途径。