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      生物質(zhì)顆粒燃料飼料配方新聞動態(tài)

       

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      稻殼生物質(zhì)顆粒成型機理的顯微觀察

      發(fā)布時間:2013-10-31 20:40    來源:未知

           利用生物質(zhì)致密成型設(shè)備(顆粒機秸稈壓塊機、飼料顆粒機等),充分利用農(nóng)林廢棄物如稻殼、木屑、秸稈等生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒燃料,具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。在生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品中,稻殼顆粒是一種新興產(chǎn)品。與其它種類的生物質(zhì)顆粒產(chǎn)品相比,稻殼顆粒的原料來源更廣泛,價格更低廉,成型效果更好,生產(chǎn)過程更簡單,具有很好的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益。
          本文報道了通過電子掃描顯微鏡對稻殼生物質(zhì)顆粒進行顯微觀察結(jié)果,從中分析其成型機理,為改進生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量提供理論依據(jù)。
      1、試驗材料和方法
      1.1試驗材料及儀器
          試材:稻殼生物質(zhì)顆粒,圓柱狀,尺寸為:長80 mm、直徑8 mm。
          儀器:Quanta 200型掃描電子顯微鏡(美國FEI公司)。
      1.2試驗方法
          試件制作:以稻殼作為原料成分,制造出稻殼生物質(zhì)顆粒的成型產(chǎn)品,從中選取成型質(zhì)量好的用于電鏡觀察試驗。
          電鏡觀察:首先將直徑為8 mm的圓柱形試件的長度裁至8 mm,用砂紙進行表面清潔。選表面平整,成型效果好,無嚴(yán)重缺陷的試件進行編,號,作為試驗用材。然后將試件橫截面向上放置在用于顯微觀察的載物臺上;進行固定之后,對試件表面進行噴金處理。最后,將載物臺放置于電子掃描顯微鏡中進行顯微觀察,觀察結(jié)束后將選好的電鏡照片拷貝存放,用于研究分析。
      2、試驗結(jié)果與分析
      2.1  稻殼顆;瘜W(xué)結(jié)合分析
          從化學(xué)結(jié)合方面看,通過圖1,我們發(fā)現(xiàn)以水稻殼作為原料的生物質(zhì)顆粒,其原料之間的結(jié)合不如木質(zhì)顆粒那樣緊密,能夠明晰地觀察到單片狀水稻殼的存在,水稻殼之間的縫隙也比較大,而且片狀的水稻殼沒有發(fā)生明顯的彎曲和變形。這是因為,一方面,水稻殼的外表面覆蓋著一層硅和硅的無機化合物(圖1中片狀“癩皮”式的半球狀突起),呈現(xiàn)網(wǎng)狀排列。由于硅及其無機化合物的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,在普通條件下很難和別的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),而且它還具有很高的硬度。因此水稻殼原料在壓縮成型過程中,原料外表面與外表面、外表面與內(nèi)表面相接觸、相結(jié)合的時,含有極性基團的纖維素、半纖維素之間無法形成氫鍵等化學(xué)結(jié)合。另一方面,由于水稻屬于草本植物,其纖維素、半纖維素和木質(zhì)素與木材相比含量較低,尤其是木質(zhì)素含量不到木材的50%,而木質(zhì)素是一種天然的粘合劑,當(dāng)溫度為70~110℃時木質(zhì)素就能夠開始軟化,具有一定的粘度。在200~300℃呈熔融狀,粘度高。
      2.2稻殼顆粒物理結(jié)合分析
          從物理結(jié)合方面來分析。微觀上,由于原料水稻殼的外表面覆蓋著一層硅質(zhì),這層硅質(zhì)具有很高的硬度,特殊的排列方式和立體空間結(jié)構(gòu)。從而使得在壓縮成型過程中,兩片水稻殼相接觸時,很難緊密靠近形成分子間的作用力,而且由于硅及其無機化合物是不具有極性的穩(wěn)定物質(zhì),所以水稻殼之問也就不具有靜電吸附力。因此,水稻殼之間的結(jié)合程度就不如鋸木屑那樣緊密。宏觀上,由于本研究采用的水稻殼在脫粒后未經(jīng)過粉碎,還保持著水稻殼的原有形態(tài),它的直徑較大,一般在4~7 mm之間,而且呈片狀;它很難形成木質(zhì)原料之間那樣的緊密填充結(jié)合。從圖2中可以看出,水稻殼生物質(zhì)顆粒中的水稻殼原料之間,片與片錯落有致的層疊在一起。
          從圖3中可以觀察出水稻殼原料之間明顯的分層現(xiàn)象。這表明在水稻殼原料的壓縮成型過程中,原料之間產(chǎn)生的主要是“搭橋”,“橋接”結(jié)合,英文稱為Solid bridge。它的形成方式是,體積較大或有一定長度的原料物質(zhì)之間互相搭頭,并層層疊搭。
      稻殼顆粒機稻殼顆粒機
          本研究中采用的水稻殼原料呈片狀,因此我們將它的這種結(jié)合稱為“片搭”或“疊片”。由于較硬的硅質(zhì)層的存在,使得水稻殼的塑性極差,在壓縮過程中很難發(fā)生變形來實現(xiàn)原料之間的緊密接觸,原料之間存在較大空隙,因此在“片搭”的結(jié)合方式下(見圖4),原料之間的摩擦力有限;機械阻力方面,也只有垂直于水稻殼方向的剪切、彎曲阻力較好,而平行于水稻殼的機械阻力就比較差。與木質(zhì)生物質(zhì)顆粒相比較,水稻殼顆粒很容易出現(xiàn)斷層現(xiàn)象,顆粒產(chǎn)品容易折斷。此外水稻殼屬于硬質(zhì)短纖維生物質(zhì)材料,與木材相比纖維長度較短;在壓縮成型過程中,不會出現(xiàn)木質(zhì)原料那樣的纖維纏繞式的結(jié)合。
      稻殼顆粒機
      3、結(jié)論
          本試驗通過電子顯微鏡對稻殼生物質(zhì)顆粒進行了觀察和對比,分析了它成型的機理,及與木質(zhì)顆粒的差異?偟膩碚f,稻殼顆粒產(chǎn)品的成型機理包括化學(xué)結(jié)合和物理結(jié)合兩部分。首先,由于硅質(zhì)層的存在,稻殼原料的化學(xué)結(jié)合能力要低于木質(zhì)原料;其次,稻殼原料之間的物理結(jié)合主要采用的是“片搭”的形式,其結(jié)合效果要比木質(zhì)材料稍差。總的來說,利用稻殼作為生產(chǎn)生物質(zhì)顆粒的原料是可行的,產(chǎn)品成型效果較好,有廣闊的市場前景,具有很好的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益。
          三門峽富通新能源銷售顆粒機、秸稈顆粒機、稻殼顆粒機等生物質(zhì)顆粒燃料成型機械設(shè)備。

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