木材、木屑、樹根、果核和果殼等木質材料的炭化,是把它放在炭化設備內加熱,進行熱分解。在熱解過程,發生一系列復雜化學反應,產生很多新生產物,木質材料發生了變化。
根據熱分解過程的溫度變化和生成產物的情況等特征,炭化過程大體上可分為如下四個階段。
1. 干燥階段
這個階段的溫度在20—150攝氏度,熱解速度非常緩慢,主要是木材中所含水分依靠外部供給的熱量進行蒸發,木質材料的化學組成幾乎沒有變化。
2. 預炭化階段
這個階段的溫度為50—275攝氏度,木質材料熱分解反應比較明顯,木質材料化學組成開始發生變化,其中不穩定的組分,如半纖維素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物質。
以上兩個階段都要外界供給熱量來保證熱解溫度的上升,所以又稱為吸熱分解階段。
3. 炭化階段
這個階段的溫度為75—400攝氏度,在這個階段中,木質材料急劇地進行熱分解,生成大量分解產物。生成的液體產物中含有大量醋酸、木焦油,生成的氣體產物中二氧化碳含量逐漸減少,而甲烷、乙烯等可燃性氣體逐漸增多。這一階段放出大量反應熱,所以又稱為放熱反應階段。
4. 煅燒階段
溫度上升450—500攝氏度,這個階段依靠外部供給熱量進行木炭的煅燒,排出殘留在木炭中的揮發性物質,提高木炭的固定碳含量。這時生成液體產物已經很少。
應當指出,實際上這四個階段的界限難以明確劃分,由于炭化設備各個部位受熱量不同,木質材料的導熱系數又較小,因此,設備內木質材料所處的位置不同,甚至大塊木材的內部和外部,也可能處于不同熱解階段。
炭化對原料的要求
炭化的原料很多,薪材、森林采伐剩余物、森林撫育時消除的雜木、木材加工廠的剩余物,如木屑等都可以進行炭化。除木屑為粒狀,需采用特殊炭化爐炭化外,其他原料多以木段為主,都適合大多數炭化爐或炭窯炭化原料的要求。
炭化原料樹種可分為三類:第一類為硬闊葉材,如水青岡、麻櫟、苦櫧、榆等;第二類為軟闊葉材,如楊、柳、椴等;第三類為針葉材,如馬尾松、南亞松、濕地松等。要生產出高質量的木炭,以適合冶金工業和二硫化碳工業等工業部門使用,炭化原料應選用硬闊葉材,而針葉材常用來生產松木炭,用于制造活性炭。
炭化材最好大小均勻,一般要求直徑不大于0厘米,若直徑太大,應把它劈開,劈裂線長度要求小于12厘米。炭化材的長度以炭化爐或炭窯的高度決定,若大材不劈開,因木材的導熱性差,炭化時產生的氣體混合物,由木材內部通向外部,所需通過的路徑很長,炭化時間也長。會導致木材機械強度下降。
供炭化的薪材多屬萌芽林,故最好在秋冬季采伐,此時,樹木處于休眠階段,樹液停止流動,根部貯存物質,不受損害,利于來年萌芽更新;而且秋季天氣晴朗,相對濕度小,木材含水量低,伐下的薪材易干燥,可縮短炭化時間,減少燃料消耗,生產的木炭裂縫少,質量高。
此外,腐朽木、病害枯死的木的木材,均不宜作炭化原料,因為腐朽木材炭化時,木炭疏松、易碎和容易自燃,大大降低木炭質量。
用30-50mm的木棒直接碳化的叫原木炭,利用鋸末、稻殼、藥渣、粉碎后的秸稈等廢棄物,利用制棒機制成棒再碳化的叫機制棒。
果木炭就是用廢棄換代的果樹枝干,如蘋果、梨樹等果樹。
一般燒烤都是用木炭,但是木炭還分樹木的種類,樹木種類不同,燒制成的碳也不同,如:黑炭 黑炭原料產地:主要以軟闊葉薪炭材為主。由于樹種的不同可分為:價格昂貴的茶道炭、枝炭、竹炭和其他廉價民用黑炭。茶道炭、枝炭主要產于森林資源豐富的東北三省,以柞木為原料,燒制工藝和挑選極為講究。其他廉價民用黑炭主要產于安徽、浙江、河南等地,以榆、椴、柳等木為原料。以價格便宜燒制簡單而得到普及,但由于國家環保政策和行業利潤等原因,該行業已經越來越少了。 特點:優點易點燃;缺點易發爆、不耐燒、燃燒時有煙等。
機制炭 以木屑為原料,工藝上主要是把木屑經機器高溫、高壓成型后,再送入炭化爐內炭化而成。整個生產過程中無須添加任何添加劑,屬環保產品范疇。市面上主要六角形中心有空和四方形中心有孔兩種形狀。機制炭作為傳統木炭(傳統木炭:以樹木為原料,燒制而成,是一種毀壞資源的產業現在已被國家所禁止)的替代產品,它有燃燒時間長、熱值高、不冒煙、不發爆、環保等多種優點。
如果你是燒烤用的話,建議你購買無煙的碳,耐燒,沒有那么多的臟屑,比較衛生。