本發(fā)明涉及茶葉和茶制品綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用茶渣制備無煙炭的方法及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

茶葉作為傳統(tǒng)的飲品，種類繁多，消耗量巨大，但使用過的茶葉(也就是茶渣)大多作為生活垃圾被丟棄，不但污染環(huán)境也造成了資源浪費(fèi)。

茶葉在國內(nèi)乃至世界上的種植面積不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷上升，與此同時(shí)，消費(fèi)者對茶葉的需求量也不斷增大，而且每年上升，導(dǎo)致產(chǎn)生的茶渣數(shù)量也越來越大。目前茶渣主要是以焚燒(灰化)的方式處理，這給城市生活環(huán)境造成很大的壓力，甚至造成空氣和水的嚴(yán)重污染，引發(fā)了一系列環(huán)境和生態(tài)問題，如造成水體面源污染加劇、空氣顆粒物增加、土壤中污染物累積等。

如能夠充分利用茶渣，由茶渣開發(fā)出適宜的產(chǎn)品，將會(huì)變廢為寶，充分利用自然資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的即在于利用茶渣提供一種綠色環(huán)保、無煙、無味、無毒的茶渣無煙炭，其由茶渣為原料制備得到。

所述茶渣水分含量為10wt％-16wt％，優(yōu)選13wt％-16wt％，最優(yōu)選14wt％-15wt％。

其形狀為中心有通孔的四棱柱或六棱柱。

所述茶渣無煙炭外徑為50-70mm，中心通孔的孔徑為15-20mm。

其熱值在7500kcal/kg以上，燃燒時(shí)間在3個(gè)小時(shí)以上。

第二方面目的，本發(fā)明旨在提供了一種制備上述茶渣無煙炭的方法，包括將茶渣干燥、成型、無氧炭化、有氧炭化和清洗等步驟。

所述無氧炭化溫度為450-500℃，無氧炭化時(shí)間為5-7天；無氧炭化溫度優(yōu)選460-490℃，最優(yōu)選480℃-490℃；無氧炭化時(shí)間優(yōu)選5-6天，最優(yōu)選6天。也就是說，當(dāng)無氧炭化溫度為460-490℃時(shí)，無氧炭化時(shí)間可以是5-6天或6天；當(dāng)無氧炭化溫度為480℃-490℃時(shí)，無氧炭化時(shí)間也可以是5-6天或6天。

所述有氧炭化溫度為800-900℃，有氧炭化時(shí)間為4-6小時(shí)；有氧炭化溫度優(yōu)選830-870℃，最優(yōu)選830℃-850℃；有氧炭化時(shí)間優(yōu)選4-5h，最優(yōu)選4h。也就是說，當(dāng)有氧炭化溫度為830℃-870℃時(shí)，有氧炭化時(shí)間可以是4-5h或4h；當(dāng)有氧炭化溫度 為830℃-850℃時(shí)，有氧炭化時(shí)間也可以是4-5h或4h。

所述成型溫度為260-350℃，壓力為80mpa。

包括以下步驟：

(1)、將茶渣晾干或烘干至其中水分含量在10wt％-16wt％；

(2)、放入50制棒機(jī)中成型，經(jīng)260-350℃高溫和80mpa高壓將茶渣塑化成中心有通孔的棒狀薪棒，所述薪棒呈空心的四棱柱或六棱柱，外徑為50-70mm，孔徑為15-20mm；

(3)、將步驟(2)得到的薪棒放進(jìn)炭化爐內(nèi)，封閉炭化爐,將炭化爐內(nèi)溫度調(diào)至450-500℃，無氧炭化5-7天；

(4)、無氧炭化完成后，解除炭化爐密封,調(diào)整炭化爐內(nèi)溫度至800-900℃，有氧炭化4-6小時(shí)；

(5)、打開炭化爐，迅速將薪棒取出,將薪棒蓋住,斷絕氧氣降溫；

(6)、降溫后用清水沖洗掉表層的浮灰，晾干至含水量在5wt％左右，即得。

本發(fā)明的茶渣無煙炭利用茶渣燒制而成，因其中的碳元素含量高，燒制得到的無煙炭不含任何添加劑，且熱值高，綠色環(huán)保、無煙、無味、無毒，成本低，既能夠廢物利用，又避免了茶渣污染環(huán)境。制備本發(fā)明茶渣無煙炭的方法，能夠?qū)⒉柙儚U為寶，減少環(huán)境和生態(tài)的污染；使茶渣中的有機(jī)物達(dá)到資源化的利用，產(chǎn)率高，社會(huì)效益高。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明旨在廢物利用，考慮到茶渣中木質(zhì)素和纖維類物質(zhì)的大量存在，發(fā)明人提出利用茶渣制備機(jī)制炭。

已有的機(jī)制炭(無煙炭)是用樹枝、鋸木(刨花)、糧食殼、植物秸桿等原料經(jīng)過粉碎、烘干擠壓、高溫炭化、燒制而成的，用以取代天然原木炭?？梢钥闯鰴C(jī)制炭的制備過程中原料種類多，含水量各不相同，在粉碎和烘干過程中對原料需要分別處理，往往工藝繁瑣、復(fù)雜。茶渣是茶葉或茶制品沖泡后的廢棄物，其性狀與已有原生狀態(tài)下的原料不同，因此沒有可直接借鑒的制炭工藝。發(fā)明人經(jīng)過摸索和實(shí)驗(yàn)，把茶渣真正利用起來，確定了一種用無氧和有氧兩種高溫炭化共同處理茶渣制備無煙炭的方法，并最終得到一種綠色環(huán)保、無煙、無味、無毒的茶渣無煙炭。

制備本發(fā)明茶渣無煙炭的方法，包括將茶渣干燥、成型、無氧炭化、有氧炭化和清洗等過程。

具體包括以下步驟：

(1)、將回收的茶渣晾干或烘干,至其中水分含量在10％-16％；

(2)、放入50制棒機(jī)中成型，經(jīng)260-350℃高溫和80mpa高壓將茶渣塑化成中部有圓孔的棒狀薪棒，得到的薪棒外直徑為50-70mm，中部圓孔的孔徑為15-20mm，呈空心四棱柱或六棱柱；

(3)、將步驟(2)得到的薪棒放進(jìn)炭化爐內(nèi)，關(guān)門并封閉縫隙處,點(diǎn)火引燃，炭化爐內(nèi)溫度調(diào)至450-500℃，無氧炭化5-7天；

(4)、無氧炭化完成后，將縫隙處打開,調(diào)整炭化爐內(nèi)溫度至800-900℃，有氧燃燒4-6小時(shí)；

(5)、打開炭化爐的門，迅速將薪棒取出,用鐵皮制成的蓋子將薪棒蓋住,以斷絕氧氣，然后降至室溫；

(6)、降溫后取出，清水沖洗掉表層的浮灰，晾干至含水量在5％左右，即得茶渣無煙炭。

以下結(jié)合具體實(shí)施例，更具體地說明本發(fā)明的內(nèi)容，并對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但這些實(shí)施例絕非對本發(fā)明進(jìn)行限制。

按上述方法制備得到一系列茶渣無煙炭(實(shí)施例1-實(shí)施例6)，制備過程中的各參數(shù)如表1所示。比較例1-6是按照本發(fā)明的方法制備茶渣無煙炭，僅是調(diào)整制備方法中的參數(shù)不在本發(fā)明的范圍內(nèi)，具體見表2；其中，比較例1-2是成型時(shí)的茶渣水分含量不在本發(fā)明的范圍內(nèi)，比較例3-4是無氧炭化的溫度和時(shí)間不在本發(fā)明的范圍內(nèi)，比較例5-6是有氧炭化的溫度和時(shí)間不在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

表1制備茶渣無煙炭過程的各參數(shù)

表2制備茶渣無煙炭過程的各參數(shù)

對制成的茶渣無煙炭進(jìn)行檢測：

一、形態(tài)檢查：

按本發(fā)明方法制備得到的茶渣無煙炭，如實(shí)施例1-6，外觀完整、無裂痕、無粉碎，與成型后的薪棒相比僅是顏色變黑，無其它形態(tài)上的變化。

而比較例1-2無法得到成型的茶渣；比較例3-6雖能夠得到成型的茶渣無煙炭，但產(chǎn)量明顯少于實(shí)施例1-6得到的。

二、熱值測定：

取1kg的茶渣無煙炭與相同質(zhì)量的木炭相比較，本發(fā)明的茶渣無煙炭熱值在7500kcal/kg以上，密度大且堅(jiān)固、形狀統(tǒng)一，中心的通孔易于燃燒和使用，燃燒時(shí)間在3個(gè)小時(shí)以上；而相同質(zhì)量的木炭由于固定碳含量低，熱值僅為6500kcal/kg左右，現(xiàn)有的無煙煤的熱值也僅為6000-6500kcal/kg；比較例1-2因?yàn)闊o法得到成型的茶渣無煙炭，因此無法考量其熱值；比較例3和5的熱值在7000kcal/kg左右，但燃燒時(shí)有濃煙產(chǎn)生，不符合無煙炭的初衷；比較例4和6的熱值在6000-6500kcal/kg之間。

三、產(chǎn)率：

由于本發(fā)明的茶渣在干燥前水分含量較高，與現(xiàn)有的無煙炭比較收率有失公平，因此以干燥后、成型前的原料重量為基準(zhǔn)，計(jì)算得到：用本發(fā)明方法制備得到的茶渣無煙炭的產(chǎn)率是55％左右，而現(xiàn)有無煙炭的產(chǎn)率為40％左右；比較例1-2無法成型，無法比較；比較例4和6與現(xiàn)有無煙炭的產(chǎn)率相差無幾；比較例3-5的產(chǎn)率略高于現(xiàn)有 無煙炭的，但明顯低于實(shí)施例1-6的。

比較表1和表2得到的產(chǎn)品，通過比較它們的外觀形態(tài)、燃燒過程和熱值結(jié)果，然后結(jié)合表1和表2中的數(shù)據(jù)，可知：

茶渣的水分含量是成型步驟的關(guān)鍵，水分含量過低薪棒不易成型，容易散開，最終無法得到成型的茶渣無煙炭；水分含量過高薪棒太軟，在后續(xù)的炭化過程中易出現(xiàn)裂縫，使用過程中容易粉碎，最終也無法得到成型的茶渣無煙炭。

無氧炭化的作用是分解燃燒易生煙的雜質(zhì)，保留原料中的碳含量；其中的溫度和時(shí)間很關(guān)鍵，溫度過低、炭化時(shí)間過短，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生煙的雜質(zhì)成分沒有分解完全，在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量濃煙；溫度過高、炭化時(shí)間過長，原料中的碳會(huì)參與反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品中的碳含量低、原料損耗大、熱值低。

有氧炭化是本發(fā)明針對茶渣作為原料摸索出的步驟，是為了進(jìn)一步去除原料中燃燒時(shí)易產(chǎn)生煙的物質(zhì)，并通過控制炭化溫度和時(shí)間，保證原料中的碳含量得以最大程度的保留。而在制備現(xiàn)有無煙炭的過程中沒有有氧炭化這一步驟。在有氧炭化過程中，炭化溫度和時(shí)間也是關(guān)鍵因素，溫度過低、炭化時(shí)間過短，得到的最終產(chǎn)品在燃燒時(shí)易產(chǎn)生大量煙氣；溫度過高、炭化時(shí)間過長，原料中的碳會(huì)與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳被消耗，導(dǎo)致產(chǎn)品中的碳含量低、原料損耗大、熱值低。

以上實(shí)驗(yàn)和分析表明本發(fā)明的茶渣無煙炭，不僅解決了污染問題而且還能最大限度地廢物資源化利用；不僅使茶渣變廢為寶，減少環(huán)境和生態(tài)的污染風(fēng)險(xiǎn)，還能夠增加社會(huì)效益。由于本發(fā)明的無煙炭原料只有茶渣一種，因此，其制備過程能夠大大簡化，更容易實(shí)現(xiàn)，且產(chǎn)率高。本發(fā)明提出的茶渣無煙炭，其原料只有茶渣，不含任何添加劑，對環(huán)境友好，綠色環(huán)保、安全清潔、無味、無煙、無毒，使用安全、應(yīng)用范圍廣，成本低，社會(huì)效益高。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的內(nèi)容。