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木炭是木材或木質原料經過不完全燃燒或者在隔絕空氣的條件下热裂解的產物之一,主要成分是碳,通常為深褐色或黑色多孔固體,一般用於燃料炭。
此條目需要擴充。 (2010年11月16日) |
与木材相比,木炭无明火,易燃,无烟,热值高,是烧烤的好热源。在古代常用于取暖。若再經過高溫處理,即可變成白炭,如日本的備長炭[1]。
此外,木炭也運用於研磨、繪畫、化妝、醫藥、除臭、除濕以及火藥、滲碳、粉末合金等方面。
木炭是一種歷史悠久的燃料,廣泛應用於人民生活和工業生產。中國商朝的青銅器和春秋戰國時代鐵器的冶煉都用木炭;也曾利用其吸濕性能來觀測氣候變化和用作棺槨的防護劑。現在除大量用作生活燃料外,還用作金屬冶煉、食品和輕工業等的燃料。此外還是電爐冶煉的還原劑。在金屬精製時則用作覆蓋劑來保護金屬不被氧化。在化學工業上,由於木炭雜質少,有良好的化學反應性以及活化後有很好的吸附性能,常作二硫化碳、硫化鈉、氰化鈉和活性炭的原料。此外,木炭在研磨、繪畫、化妝、醫藥以及火藥、滲碳、粉末合金等方面也有用處。
種類按燒炭用的原料可分為三種:
此外還有用竹類燒製的竹炭和用果殼、果核(椰子殼、桃核)等木質原料燒製的果核炭。
從家用爐灶中收取的柴炭則俗稱桴炭。
如將木炭粉碎後拌以適當的粘合劑,再進行壓積成型和焙燒,可製成壓積炭,具有容重大,火力強,破碎率小和使用方便等優點。
木炭按燒炭工藝則可分為白炭和黑炭。
燒炭工藝要求控制薪材受熱的溫度、時間和氧氣等炭化條件。最原始的工藝是堆燒法,操作粗放,炭化條件不易控制,因此質、量都很差。目前普遍應用的工藝是窯燒法,可控制炭化條件以保證木炭燒製的質和量。
中國的黑炭燒製工藝是薪材在窯內炭化後,隔絕空氣進行冷卻。白炭燒製是在木炭赤熱時取出窯外與空氣接觸,利用熱解生成的揮發物燃燒時的高溫進行精煉後,再行覆蓋冷卻,不僅有較高的固定碳,而且表面附有殘留的白色灰分,因而得名。
炭窯的型式很多,從最簡單的土窯到現代化的連續作業窯(立式、臥式)都有。中國以土窯為主,著名的有浙江的縉雲鯉魚窯、青田瓜瓢窯、福建的永泰白炭窯等。此外,還有適應林區廢材分散特點的移動式炭化爐。木炭也可從木材乾餾工業製得。成分和性質木炭除含碳素外,還含有氫、氧、氮以及少量的其他元素。其含量與樹種的關係不大,主要取決於炭化的最終溫度。
木炭的性質受工藝和材種的影響很大,表現在以下幾方面:
木炭的燃燒木炭孔隙多,與空氣的接觸面大,有利於燃燒。燃燒過程分兩個階段,第1階段:木炭的表面吸附氧氣進行氧化反應生成一氧化碳和二氧化碳;第2階段:二氧化碳與碳吸熱和還原生成一氧化碳;同時,一氧化碳進行氧化再生成二氧化碳和放出熱量。熱量的發生促使溫度上升和反應加速,當溫度達到著火點時,即開始並繼續進行燃燒。灰分對燃燒也有影響,如將木炭脫去灰分則著火點上升。黑炭由於有較多的揮發分,著火早,升溫快,但燃燒時間短。白炭著火遲,但燃燒時間較長。
展望燒製木炭雖損失了30~50%的能源,但具有薪柴所沒有的優點。在工業發達國家被用作輔助燃料和工業原料,在發展中國家仍是重要的能源。隨著人口的增加和森林資源的減少,木炭的供應日趨緊張。因此,充分利用各種類型的廢材,建立專用的薪炭林,研究改進炭化工藝等將是必要的措施。
木炭在化石燃料仍不普及的國家,常做為主要燃料。木炭也常用於烤製食品。
將木炭研磨成粉末,再以黏著劑接合成碳筆。常用於素描。
木炭也是可以做為過濾水或空氣的材料,例如活性碳。
木炭易於取得,是網路上除濕手工物的常見原料。一般以透氣容器盛裝置於鞋櫃、衣櫃等小空間用以吸收濕氣,一段時間後以曝曬方式再重新利用。
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