[科普中国]-木炭

历史过程

燃料，电炉冶炼的还原剂，金属精制时用作覆盖剂保护金属不被氧化。在化学工业上常作二硫化碳和活性炭等的原料。用作饼干厂、冶炼厂等的燃料，也用于水的过滤、液体的脱色和制备黑色火药等。还在研磨、绘画、化妆、医药、火药、渗碳、粉末合金等各方面应用。

近几年我国木炭行业发展速度较快，木炭行业在国内和国际市场上发展形势都十分看好。据智研咨询统计：虽然受金融危机影响使得木炭行业近两年发展速度略有减缓，但随着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退，我国木炭行业重新迎来良好的发展机遇。1

物化性质木炭主要成分是碳元素，灰分很低，热值约27.21~33.49兆焦/千克，此外还有氢、氧、氮以及少量的其他元素，其含量与树种的关系不大，主要取决于炭化的最终温度。木炭属于憎水性物质，灰分含量在 6%以内，孔隙占木炭体积7%以上，比重一般为 1.3～1.4，发热量取决于炭化条件，一般在 8000 千卡/千克左右 ，木炭的还原能力大于焦炭。木炭有大量的微孔和过渡孔，使它不仅有较高的比表面积，而且孔内焦油物质被排除后将有很好的吸附性能。与氧气完全燃烧产生二氧化碳，不完全燃烧产生有毒气体一氧化碳。较为疏松。

微机量热仪是测试木炭热值的设备。1

制备方法制法有两种：

（1）窑烧法，用泥土筑窑，满装木材，从窑门或火门点燃烧，使木材在窑内炭化，挥发物逸出而剩余木炭；

（2）干馏法，即木材干馏。按照出窑的熄火方法，有黑炭和白炭两种。

炭窑简单介绍：窑的形式、构造很多，如浙江窑、鲤鱼窑、木瓢窑、湖南木窑和四川木窑、速度较快的铁窑、机窑等等。通常以闷窑熄火的方法叫做窑内熄火法，所得到的炭称为“黑炭”。当木材在窑内炭化完毕时，趁热从窑内扒出，然后用湿沙土熄火的方法，称为窑外熄火法。在熄火过程中，木炭与空气接触而进行煅烧，炭的外部被氧化，生成的白色灰附在木炭上，称为“白炭”。白炭比黑炭坚硬。1

制备原料按烧炭用的原料可分为：

①硬阔木炭。由硬阔叶材如壳斗科麻栎属、栲属树木为主，次要的还有桦木属等。如水青冈、桦、麻栎、苦槠、榆、槭等。

②阔叶木炭。由硬、软阔叶材混合烧制的炭。如杨、椴、柳等。

③松木炭。由松木或其他针叶材烧制的炭。如马尾松、红松、云杉等。

按成材与不成材可分为：

第一类不成材林主要用于民间烧炭用，即薪炭材；第二类成材林主要用于工业、民用木材加工，既薪材林。

此外还有用竹类烧制的竹炭和用果壳、果核(椰子壳、桃核)等木质原料烧制的果核炭。

从家用炉灶中收取的柴炭则俗称桴炭。

如将木炭粉碎后拌以适当的粘合剂，再进行压积成型和焙烧则制成压积炭。1

产品分类木炭产品主要分为白炭、黑炭、活性炭、机制炭等四大类，下面对四个种类炭做简单的基础知识介绍：

白炭白炭原料产地：白炭主要以硬阔叶材中的壳斗科、榆科树木为原料，由于树中的不同有可分为：乌冈白炭（原料：乌冈栎）、青冈白炭（原料：青冈栎）、白炭（原料：其他栎木、榉树等不成材林）。白炭主要分布在浙江（龙泉）、湖南、福建、陕西、湖北（十堰、神龙架等地）、河南（洛阳、南阳）、四川、云南、贵州、山东等地区。由于国家环保政策原因，该行业已经越来越少了。

特点：优点燃烧时间长，不冒烟，无污染，比重大，敲击有金属钢音；缺点受潮易发爆（燃烧时发出噼里啪啦的声音，并有火星飞溅伤人）、价格昂贵等。2

黑炭黑炭原料产地：主要以软阔叶薪炭材为主。由于树种的不同可分为：价格昂贵的茶道炭、枝炭、竹炭和其他廉价民用黑炭。茶道炭、枝炭主要产于森林资源丰富的东北三省，以柞木为原料，烧制工艺和挑选极为讲究。其他廉价民用黑炭主要产于安徽、浙江、河南等地，以榆、椴、柳等木为原料。以价格便宜烧制简单而得到普及，但由于国家环保政策和行业利润等原因，该行业已经越来越少了。

特点：优点易点燃；缺点易发爆、不耐烧、燃烧时有烟等。2

活性炭活性炭可以说是木炭的深加工。主要产在我国南方福建、浙江一带，他是把木炭利用氯化锌、磷酸、硫化钾和白云石等化学物品活化、漂洗、干燥、粉碎加工而成的，其生产过程对水污染比较严重，国家一般限制生产。

活性炭的种类和用途

活性炭是具有发达孔隙结构、有很大比表面积和吸附能力的炭。每克活性炭的总表面积可达1500平方米以上。

活性炭的种类很多，按原料不同可分为植物原料炭、煤质炭、石油质炭、骨炭、血炭等等；按制造方法可分为气体活化法炭、即物理活化法炭；化学活化法炭，即化学药品活化法炭；化学——物理法活性炭；按外观形状可分为粉状活性炭、不定型颗粒活性炭、定型颗粒活性炭、球形炭、纤维状炭、织物状炭等；按用途可分为气相吸附炭、液相吸附炭、糖用炭、工业炭、催化剂和催化剂载体炭等。

活性炭具有吸附性能、催化性能，它不溶于水和其他溶剂，具有物理和化学上的稳定性。除了高温下同氧接触、同臭氧、氯、重铬酸盐等强氧化剂反应外，在实际使用条件下都极为稳定。由于活性炭作为吸附剂的优异特性，所以活性炭的用途非常广泛。

我国活性炭多在葡萄糖、医药和味精生产中使用，在环境保护、作催化剂和催化剂载体中的应用还不够广泛。

我国粉状活性炭使用情况如下：

用于医药 占59.8%

用于口服葡萄糖 占26.6%

用于食品工业占10.8%

用于其他方面 占2.8%

我国颗粒活性炭使用情况如下：

用于合成纤维载体 占51.2%

用于聚氯乙烯载体 占13.0%

用于空气、水净化 占23.5%

用于合成脱硫 占7.7%

用于其它 占4.6%

值得注意的是，不同方法制得的活性炭，它的选择吸附性会不同，各有一定适用范围，使用不当则效果不佳。2

机制炭以木屑为原料，工艺上主要是把木屑经机器高温、高压成型后，再送入炭化炉内炭化而成。整个生产过程中无须添加任何添加剂，属环保产品范畴。市面上主要六角形中心有空和四方形中心有孔两种形状。机制炭作为传统木炭（传统木炭：以树木为原料，烧制而成，是一种毁坏资源的产业，已被国家所禁止）的替代产品，它有燃烧时间长、热值高、不冒烟、不发爆、环保等多种优点。

机制炭与黑炭、白炭的比较

机制炭市场竞争优势在于：

1、价格便宜；

2、无污染；

3、不发爆；

4、热值高；

5、环保；

6、有固定形状；

机制炭与活性炭的比较

机制炭优势在于其生产过程中没有环境污染：

1、废渣：

机制炭生产过程中无需添加任何添加剂和化学药品，其产品也没有任何废品产生，即使是再小的可以也能回收利用创造效益。所以以其生产过程中无任何废渣产生。

活性炭的生产过程中有重金属残留，对环境有较为严重的影响。

2、废液：

机制炭生产过程中无需水源，所以根本不会对水有任何污染，更谈不上废液了。

而活性炭不同在生产过程中需要用大量的水源来活化和漂洗，所以生产过程中要排放大量的废液，也正是这个原因生产才受到国家的明文限制。

3、废气：

机制炭的各个生产过程产生的气体基本都是水蒸气和一部分可燃气体（可以回收当作燃料使用），所以机制炭生产过程中基本对空气也没有任何污染。

活性炭由于需要活化其中一些化学药剂比如说氯化锌会对大气有一定污染。2

用途1. 冶金工业

以前木炭就用来冶炼铁矿石，木炭与焦炭熔炼的生铁，即使化学组成相同，其结构与机械性质仍不相同。木炭冶炼的生铁一般具有细粒结构，铸件紧密，没有裂纹的特点，用木炭生产的生铁含杂质少，适于生产优质钢。由于木炭具有还原性，所以在冶金工业可以用来还原矿石冶炼金属。

在有色金属生产中，木炭常用作表面助熔剂，当有色金属熔融时，表面助熔剂在熔融金属表面形成保护层，使金属与气体介质分开，既可减少熔融金属的飞溅损失，又可降低熔融物中气体的饱和度。

大量木炭还用于结晶硅生产，生产结晶硅用的木炭不应含有生炭头和过多的灰分。

2. 渗碳剂的制造

凡是要求表面具有较高的硬度和耐磨性，而中心具有良好韧性的所有钢制品都要进行渗碳。用来对钢制品进行渗碳作用的含碳混合物称为渗碳剂。单纯木炭的渗碳效果较差。因此常用木炭作为原料，再加入一定数量的接触剂，制成渗碳剂。

3. 二硫化碳生产

木炭是制造二硫化碳的最好原料，用来制造二硫化碳的木炭，应当是坚硬、容积重大、灰分和水分含量小，固定碳含量高。

生产1吨二硫化碳约需0.5吨的木炭。

4. 木炭砖的压制

碎木炭运输很不方便，而且用途也受到限制，用压制木炭砖的方法能使价值很小的碎木炭变成优质燃料。木炭砖具有吸湿性和吸水性小、比重大和热值高的优点，而且在使用过程有很高的机械强度。煅烧过的木炭砖在燃烧时无烟，不产生炭尘。木炭砖可用于冶金、移动式气化炉等。

5.木炭干燥剂

是由数种天然矿物组成，外观为灰白色小球。它无毒无害，是可降解的环保型干燥剂。吸湿率达50%以上。

6.医用价值

木炭可治以下诸病：

1）误吞金、银、铜、铁入腹。用炭烧红，趁热捶成细末，煎汤喝下。如无效，便刮取炭末三钱，井水调服，无效再吃，终能把误吞之物排出。

2）咽头突然作梗。用木炭末和蜜做成丸子，分次含着并喝下。

3）白虎风病（骨节象被什么东西咬碎似的，痛的地方，游走不定）。用炭灰五升、蚯蚓屎一升、红花七捻（一捻，是两个指头捏到的），合起来熬，熬后，用醋拌过，以旧布包好，趁热熨痛处。

4）肠风下血。用紧炭三钱、枳壳烧灰五钱，共研为末，每服三钱，五更时服，米汤送下，天明再服一次，当天见效。忌食油腻。

5）汤火灼伤。用炭末和香油调涂。

6）白癞头疮。用木炭烧红，投入开水中，温洗有效。

7）阴囊湿痒。用麸炭和紫苏叶，研末擦患处。2