CN106854073A - 拒水透气炭毡及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物黑炭技术领域，涉及一种拒水透气炭毡及其制备方法，每立方拒水透气炭毡的各种材料用量：炭粉（200目以上）：40‑60kg、纸纤维（干基）：25‑35kg、水玻璃：4‑8kg、氧化淀粉4‑8kg、快T：4‑8kg、发泡剂:3‑5kg、碳酸氢铵7‑13kg、含氢甲基硅油：2kg‑32kg。本发明的拒水透气炭毡，原料易得，制备过程简单便捷，成本低效率高，完全可以替代阻水透气沙，符合环保发展趋势和循环经济发展理念，具有良好的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于生物黑炭技术领域，是治理沙漠和盐碱地以及环保应用方面的一种新型无机阻水材料。
背景技术
一、 人们称沙漠和盐碱地是地球上的伤疤也有人说成是地球的癌症，难以治愈。我国不完全统计，已达到168．9万平方公里，占国土面积的17．6％，并以每年2460平方公里的速度扩展。其次根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷，其中我国为9913万公顷，对沙漠和盐碱地治理早已上升到了相关的国家层面。
二、生物黑炭技术已经引起世界先进国家的广泛关注：美国政府对此事高度重视，已把农业黑炭列入农业科技重点开发项目。日本政府为保持地力，促进粮食增产，1986年颁布《地力促进法施行令》，指定木炭当做土壤改良材料。
2008年，美国联邦众议院通过了2008食物与能源安全的农业法案，首次在联邦层面建立了对全世界生物黑炭研究、生产、应用与推广的激励机制，专门设立了农业基金支持生物质炭转化及生物黑炭的研究与示范，以推动农业生物质能源对世界能源的贡献。
2009年6月美国国会举行了生物质炭转化与生物黑炭农业应用的听证会，全面论证了生物黑炭农业应用减缓全球变暖的研究、推广与政策问题。生物质黑炭已被列入世界发达国家发展规划，美国等西方发达国家正在组织黑炭联盟，美国相关企业正在努力抢占生物质炭化技术制高点。
三、我国对生物黑炭技术和农业的发展的关系的研究还处于初始状态，如炭基复合肥、炭基缓释肥等，但就连这种简单的物理重量配比技术生产的产品，我国现在还没有相关的国家生产标准。没有相关的国家生产标准，造成相关的技术和产品难以推广。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，而提出的一种以生物黑炭为主要原料制备的拒水透气炭毡及其制备方法。
本发明是这样来实现的：拒水透气炭毡，其特征在于每立方拒水透气炭毡的各种材料用量：炭粉（200目以上）：40-60kg、纸纤维（干基）：25-35kg、水玻璃：4-8kg、氧化淀粉4-8kg、快T：4-8kg、发泡剂:3-5kg、碳酸氢铵7-13kg、含氢甲基硅油：2kg-32kg。
本发明优选地，每立方拒水透气炭毡的各种材料用量：炭粉（200目以上）：50kg、纸纤维（干基）：30kg、水玻璃：4kg、氧化淀粉6kg、快T：6kg、发泡剂：4kg、碳酸氢铵10kg、含氢甲基硅油：8kg-25kg。
本发明所述拒水透气炭毡的制备方法：其特征是包括以下步骤：
1）将秸秆制成纸纤维后用螺旋液压机挤压排出多余液体；
2）将挤压排出多余液体的纸纤维再次用玻璃水浸泡，同时投入快T和发泡剂，在40℃-70℃下浸泡45-50小时；
3）将发泡后的纸浆和炭粉在搅拌釜中进行搅拌同时投入氧化淀粉和碳酸氢铵；
4）将搅拌均匀的物料倒入模具盘后用刮板刮平；
5）将物料模具盘推入烘干窑进行烘干，烘干温度50℃-98℃，烘干时间根据拒水透气炭毡的厚度确定；
6）将含氢甲基硅油和催化剂置于烘干窑内进行气化，密闭炉门保持炉内正压，气化时间3-5小时，气化温度85℃-120℃，所述催化剂采用纯净水；
7）打开烘干窑取出物料，制得拒水透气炭毡。
本发明优选地，所述步骤1）中，秸秆为棉杆。
所述步骤2）中，侵泡48小时。
所述步骤5）中，烘干10-14小时。
所述步骤6）中，气化是将盛有含氢甲基硅油的容器和盛有纯净水的容器分别置于烘干窑内上部；两个容器底部分别有控制油滴和水滴滴速的阀门，两个阀门的正下方设有一块受热钢板，油滴和水滴通过受热钢板进气气化，控制水滴滴速为油滴滴速的三倍。
本发明所述烘干窑的有效空间：长15米、 宽2米、高2米；包括炉窑托架车两个，尺寸：长10米，宽1.8米、高1.6米；托架五层。
所述烘干窑顶部平均开有三个防爆孔，每个防爆孔尺寸：1.2米×1.2米，防爆孔盖大于1.4米×1.4米。
所述模具盘尺寸: 长10米、宽1.6米、高0.05米。
所述.每烘干窑产拒水透气炭毡量为4立方米。
我国有丰富的木炭和木焦油以及木醋液资源，不仅可以用棉秆炭作为炭基缓释肥、木醋酸和木焦油做生物农药以外，还可以利用木炭易破碎和精制木焦油具有憎水和在土壤中作杀虫剂或驱虫剂使用的物理特点，生产拒水透气炭毡，用于沙漠造田甚至种水稻和盐碱地的改良。
本发明利用申请人发明的“车载秸秆处理系统”的专利技术（专利号201220607027.3），我们就可在田间地头将秸秆进行炭化处理，这样我们能够得到大量的可作为工业原料的炭和木焦油以及木醋液。以新疆2600万亩棉田为例：每年可得：炭260万吨和粗品木焦油130万吨以及260万吨的粗品木醋液。
本发明同目前国内沙漠种水稻普遍采用的是阻水透气沙，拒水透气炭毡有以下优点：
（1）在施工问题上
由于“阻水透气沙”的每一粒沙粒完全是靠重力相互间罗列在2cm左右的厚度基础上形成的憎水面来实现保水的，每一粒阻水透气沙粒都是一个独立的单体，这一特性决定了农民在使用时对地面平整和铺洒均匀度上是有严格的要求，但在大面积使用的情况下难免有所疏漏，一旦有漏水现象，农民将颗粒无收，而“拒水透气炭毡”只要平铺就可。
（2）在使用机械回填时土方的环节上
阻水透气沙在回填土方时，挖斗过高或过低都不行，挖斗过高，下落的回填土容易砸坏阻水透气沙2cm的表层，挖斗过低又可能拨开2cm的松散的防水表层，从施工现场观察，机械施工还没有人工快，而拒水透气炭毡没有这方面的顾虑，两者相比较，阻水透气沙比拒水透气炭毡的人工和机械成本高出很多。
（3）在环保和隐形漏水环节上
阻水透气沙在沙漠治理的过程中离不开朔料防渗膜，应为沙子是直立不起来的，所以阻水透气沙铺设在平坦的地面是可以的，但到了田间的边缘，它还是要和朔料防渗膜结合将田埂的四周围起来，造田面积越大，朔料防渗膜的使用量也就越大，随着今后朔料防渗膜的老化，漏洞也就越来越多，而柔软的拒水透气炭毡却没有这方面的顾虑。
（4）埋深问题
阻水透气沙的使用要求必须在地表下80cm以下，为什么要深埋在几乎一米的地表下呢，这样不造成土壤回填的成本吗。其实埋深在地表80cm以下，除了考虑机械耕作对破坏阻水透气沙层外，关键的问题是考虑到阻水透气沙对温度的敏感性。
我们知道物体的导热系数和物体的质量有关，质量越大导热系数也越大，阻水透气沙它的原料是砂，二氧化硅的导热系数平均值是1.4W/m·K，比它导热系数再高的只有金属了。导热系数大的物质它的热容也大，水在常温下的的表面张力是72，一旦高于常温，水的表面张力就远低于72，如果“阻水透气沙”层埋的过浅，在阳光下受热水就很容易穿透阻水透气沙的保水层而流失。拒水透气炭毡在使用上不存在上述顾虑，因为拒水透气炭毡是多孔的海绵体结构，同砂相比炭还是是多孔结构，它的导热性极低，导热系数在0.13-0.17之间，具有很好的绝热能力，所以拒水透气炭毡可以根据农作物生长的需要铺设在地表下的任何深度上，减少农民的造田成本。
（5）维护问题
造好的农田是要维护的，由于阻水透气沙的性质要求必须深埋地下才能安全使用，所以一旦出现漏水状况，地表上很难判断出具体位置，拒水透气炭毡却不存在上述问题，如果阻水透气毡地表下漏水，它的上方地表上土壤的颜色由于失水会变成灰白色，我们从颜色上很快就能够判断出漏水的具体位置，而且将漏水点的四周泥土挖至原来拒水透气炭毡层，再铺上拒水透气炭毡就可。
（6）关于对盐碱地的治理
拒水透气炭毡是可以完全用于盐碱地的治理，它能阻隔土壤耕种层下方的盐碱离子的上浮，拒水透气炭毡可以在盐碱地制造“漏斗效应”。将所要治理的盐碱地制成一个个巨大的盆，盆的边缘有多个出水口，出水口的下方设有密闭的深井，盆内的盐碱土壤经雨水和其他水源的多次冲刷后达到可以适合种植的土壤标准，流入深井的碱水进过处理继续回用，而阻水透气炭沙的颗粒结构是松散的，它没有横向和纵向间的拉力，所以不能用于盐碱地地表下刚性或湿地进行处理。
本发明的拒水透气炭毡，原料易得，制备过程简单便捷，成本低效率高，完全可以替代阻水透气沙，符合环保发展趋势和循环经济发展理念，具有良好的经济和社会效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明加以详细描述。
以下实施例利用申请人发明的“车载秸秆处理系统”的专利技术（专利号201220607027.3），就可在田间地头将秸秆进行炭化处理，能够得到大量的可作为工业原料的炭和木焦油以及木醋液。以新疆2600万亩棉田为例：每年可得：炭260万吨和粗品木焦油130万吨以及260万吨的粗品木醋液。
实施例
每立方拒水透气炭毡的各种材料用量比：炭粉（200目以上）：50kg、纸纤维（干基）：30kg、水玻璃：4kg、氧化淀粉6kg、快T：6kg、发泡剂：4kg、碳酸氢铵10kg、含氢甲基硅油：8kg-25kg。
上述拒水透气炭毡的制备方法：包括以下步骤：
1）将棉秆制成纸纤维后用螺旋液压机挤压排出多余液体；
2）将挤压排出多余液体的纸纤维再次用玻璃水浸泡，同时投入快T和发泡剂，在40℃-70℃下浸泡48小时；
3）将发泡后的纸浆和炭粉在搅拌釜中进行搅拌同时投入碳酸氢铵；
4）将搅拌均匀的物料倒入模具盘后用刮板刮平；
5）将物料模具盘推入烘干窑进行烘干，烘干温度50℃-98℃，烘干时间10-14小时；
6）将含氢甲基硅油和催化剂置于烘干窑内进行气化，密闭炉门保持炉内正压，气化时间3-5小时，气化温度85℃-120℃，所述催化剂采用纯净水；气化是将盛有含氢甲基硅油的容器和盛有纯净水的容器分别置于烘干窑内上部；两个容器底部分别有控制油滴和水滴滴速的阀门，两个阀门的正下方设有一块受热钢板，油滴和水滴通过受热钢板进气气化，控制水滴滴速为油滴滴速的三倍；
7）打开烘干窑取出物料，制得拒水透气炭毡。
实施例的烘干窑有效空间：长15米、 宽2米、高2米；包括炉窑托架车两个，尺寸：长10米，宽1.8米、高1.6米；托架五层。
烘干窑顶部平均开有三个防爆孔，每个防爆孔尺寸：1.2米×1.2米，防爆孔盖大于1.4米×1.4米。
模具盘有十个，模具盘尺寸: 长10米、宽1.6米、高0.05米。
实施例每烘干窑可产拒水透气炭毡量为4立方米。
Claims (10)
1.一种拒水透气炭毡，其特征在于每立方拒水透气炭毡的各种材料用量比：炭粉（200目以上）：40-60kg、纸纤维（干基）：25-35kg、水玻璃：4-8kg、氧化淀粉4-8kg、快T：4-8kg、发泡剂:3-5kg、碳酸氢铵7-13kg、含氢甲基硅油：2kg-32kg。
2.如权利要求1所述的拒水透气炭毡，其特征在于所述每立方拒水透气炭毡的各种材料用量比：炭粉（200目以上）：50kg、纸纤维（干基）：30kg、水玻璃：4kg、氧化淀粉6kg、快T：6kg、发泡剂：4kg、碳酸氢铵10kg、含氢甲基硅油：8kg-25kg。
3.如权利要求1所述拒水透气炭毡的制备方法：其特征是包括以下步骤：
1）将秸秆制成纸纤维后用螺旋液压机挤压排出多余液体；
2）将挤压排出多余液体的纸纤维再次用玻璃水浸泡，同时投入快T和发泡剂，在40℃-70℃下浸泡45-50小时；
3）将发泡后的纸浆和炭粉在搅拌釜中进行搅拌同时投入氧化淀粉和碳酸氢铵；
4）将搅拌均匀的物料倒入模具盘后用刮板刮平；
5）将物料模具盘推入烘干窑进行烘干，烘干温度50℃-98℃，烘干时间根据拒水透气炭毡的厚度确定；
6）将含氢甲基硅油和催化剂置于烘干窑内进行气化，密闭炉门保持炉内正压，气化时间3-5小时，气化温度85℃-120℃，所述催化剂采用纯净水；
7）打开烘干窑取出物料，制得拒水透气炭毡。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤1）中，秸秆为棉杆。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤2）中，浸泡48小时。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤5）中，烘干10-14小时。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤6）中，气化是将盛有含氢甲基硅油的容器和盛有纯净水的容器分别置于烘干窑内上部；两个容器底部分别有控制油滴和水滴滴速的阀门，两个阀门的正下方设有一块受热钢板，油滴和水滴通过受热钢板进气气化，控制水滴滴速为油滴滴速的三倍。
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述烘干窑的有效空间：长15米、 宽2米、高2米；包括炉窑托架车两个，尺寸：长10米，宽1.8米、高1.6米；托架五层。
9.如权利要求3或8所述的制备方法，其特征在于所述烘干窑顶部平均开有三个防爆孔，每个防爆孔尺寸：1.2米×1.2米，防爆孔盖大于1.4米×1.4米。
10.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述模具盘尺寸: 长10米、宽1.6米、高0.05米。
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