木头、木炭的质量桉树克隆用于铁工厂厂长

文摘

考虑到各种各样的物种和克隆的桉树种植在巴西,有必要寻找新的木属性的信息,这样的选择基因优越的材料可能是成功的。本研究旨在确定木材的特性,从不同克隆的木炭桉树spp。六岁克隆7.5年评估,样品从克隆,位于城市Lassance,米纳斯吉拉斯,巴西。基本密度、化学成分和高热值测定。碳化在实验室窑和挥发性物质的含量,进行灰,和固定碳、高热值,体积密度的测定产生的木炭。评估遗传资料显示其属性的差异。根据研究结果,应该考虑几个属性的木材木炭生产克隆的选择。然而,木材的基本密度和化学成分,尤其是高木质素含量和低抽提的内容,也有更多的属性对木炭产量及其品质的影响。关于木炭生产炼钢,克隆6站出去,相反,克隆4显示性能低劣的人。

1。介绍

在巴西的种植园面积被森林达到超过6500000公顷,其中74.8%桉树种植园,在2011年(1]。同年,巴西种植园的日志桉树木炭生产接近17000000立方米,占总消费的10.0%日志(1]。这些数据证实的重要性桉树在巴西,几项研究的焦点由于担忧木材质量和均匀性。

木炭质量及其生产依赖等因素,对木材的质量,这是由一组化学、物理、机械、和解剖特性,通常是相互依存的。然而,对于变化发生在上述引用的木材质量属,有必要研究它,对于这个事实可能带来的负面影响在两种木炭的质量和产量,将消极反思钢铁行业高炉的操作(2]。

林业公司和巴西研究中心一直积极寻求解决方案产生均匀的木炭,高产量、高质量和低成本。因此,木材的技术特点也应该考虑,不仅经济和林业方面,因为木炭产量、质量和性能直接影响木材的属性。

由于缺乏文献的选择优质材料木炭生产的目的,最近,与这一目标进行了研究3- - - - - -5]。因此,通过评估的属性木和木炭,克隆脱颖而出被定向选择,营养繁殖,和商业种植园。物理和化学木属性参数来评估他们的质量很好,他们也很有用桉树繁殖[6]。

高密度、低水平的火山灰和木质素含量高的特征可能被视为指数木材木炭生产质量(5,6]。关于木炭的质量,更好的化学性质木炭等更高层次的固定碳和低水平的火山灰和挥发物与木质素的高水平和低水平的全纤维素和木抽提(5]。

考虑到各种各样的物种和克隆的桉树种植在巴西,有必要寻找新的木属性的信息,这样的选择基因优越的材料可能是成功的。因此,更好地了解木材的性能选择克隆木炭生产至关重要,优化流程,提高焦炭的质量。

2。目标

研究报告的目的本是确定的一些性质的木头和木炭从六个克隆桉树spp。

为了更准确,目标是表示一个或多个克隆的桉树最大的铁工厂厂长使用木炭的生产潜力,光栅的免税额桉树繁殖。

3所示。材料和方法

3.1。材料

六个克隆桉树种虫害的克隆试验(表使用1)。进行了种植的间距米,树被收获的年龄为7.5岁。克隆试验从林业公司,位于Lassance,米纳斯吉拉斯,巴西的UTM坐标513262.29 W, 7999059.47年代,区23 S基准悲伤的69。

总共3树,代表的人口,从每个克隆作为样本,选择了不包括视觉缺陷的树木肉眼可以看到的也是那些处于边缘。

在巴西塞拉多克隆进行了测试,生物群落的特征是明显的季节性。现场气候分为Koppen啊,热带多雨。平均温度是24°C,年降雨量指数在750 - 2000毫米,年均1800毫米,降水集中于10月至3月。林业公司提供的这些数据监控温度和降水。

主要土壤瘠薄红色或红黄色,多孔,渗透,排水良好,和,因此,强烈地被过滤。大部分的纹理是砂质和砂质粘土,约25%的粘土,层0-40厘米。后种植,施肥是用100 g /植物氮磷钾复合肥配方06:30:06 + 0.5%的锌。

3.2。准备样品

横向部分收集的部分对应的基础(0%),25岁,50岁,75%的适销的高度和最高(100%)。

得到了两种对立的楔子从每个盘通过髓质然后被用来确定木材的基本密度。

每盘的其余部分被切割,它的一部分是用于碳化(复合试样),和一段注定其他分析。

为了确定较高的热值(疱疹)和化学成分,木材样品变成了木屑通过使用威利实验室轧机类型,根据标准TAPPI 257 om-52 [7]。这些分析,部分使用木材锯末40到60网(8]。

碳化的一部分样品是为了确定容积密度,和其余的内容为挥发性物质,固定碳、灰分,疱疹。这些分析,部分使用木材锯末40到60网(8]。

3.3。木材特性

木材基本密度是由水位移法,根据ABNT丁腈橡胶119419]。

较高的热值(疱疹)是根据描述的方法取决于ABNT丁腈橡胶863310),使用绝热式热量计IKA300。疱疹代表最大的能量可能从给定的生物质来源可采10),在这种情况下,具体地说,在树林里的能量。木材的决心疱疹很重要,当它用于能源的目的,在这种情况下,木炭的生产。

木材抽提决心在重复的内容,根据204年TAPPI om - 88 (11),使用总抽提的方法,用乙醇/苯乙醇/甲苯。

重复使用的不溶性木质素决心Klason方法修改根据Gomide和Demuner提出的过程12]。用分光光度法测定可溶性木质素,提出Goldschimid [13]。

获得的木质素含量的可溶性和不可溶性木质素的价值总额。

全纤维素含量是由差异,基于自由木材抽提。

3.4。碳化

碳化反应堆是圆柱形,有效容积为0.003 m³,碳化进行电窑,使用大约0.35公斤的木头。

加热控制进行手动增加50°C每30分钟,这对应于平均升温速率1.67°C·分钟⁻¹。初始温度为100°C,和最终的温度为450°C,它保持稳定一段时间60分钟,碳化共4.5小时。这些实验条件是根据下面的解释和使用参考(3,14- - - - - -16]。最终温度为450°C最大化重量木炭和其质量用于钢厂,尤其是固定碳含量。升温速率为1.67°C·分钟⁻¹为木炭提供机械强度高,因为如果一个更高的升温速率,它会导致细胞的破坏由于水和气体的快速退出,导致开裂的木炭和一代的罚款。过程后,木炭重量收益率确定基于木材的干燥质量。

3.5。木炭表征

体积密度是由流体静力学方法,在样本沉浸在汞。

高热值确定根据ABNT NBR 8633描述的方法10),使用绝热式热量计IKA300。

能量密度进行了计算,通过密度乘以疱疹。

挥发分的含量、灰分、固定碳在干燥的基础上,确定了根据8112年ABNT丁腈橡胶(17)用铂坩埚代替瓷坩埚的火山灰和温度的确定750到600°C。

3.6。统计分析

根据随机实验设计有六个治疗(克隆)和三个复制(树枝),共计18个抽样单位。

数据正常被Lilliefors验证测试和哈特利方差的同质性,科克伦和Bartlett。没有必要为数据转换为满足方差分析的假设。

数据进行方差分析,建立了显著差异,治疗通过在5%概率图基测试比较。

4所示。结果与讨论

4.1。木材特性

以下4.4.1。基本密度

基本密度范围从0.53到0.59 g·厘米⁻³在评价克隆(图1)。克隆3和5提出了平均基本密度最高,0.58和0.59 g·厘米⁻³分别,但克隆3和5的密度并没有从克隆的密度不同6 (0.56 g·厘米⁻³)。克隆1最低木材基本密度、0.53 g·厘米⁻³;然而,克隆1没有的密度不同的密度克隆2 (0.55 g·厘米⁻³)和4 (0.55 g·厘米⁻³)。

基本密度的值类似发现在文学:桑托斯et al。5)三个克隆的研究大肠urophylla×大肠茅和一个克隆大肠camaldulensis×大肠茅7岁,作者发现平均值在0.50和0.55 g·厘米之间⁻³;奥利维拉et al。18),评估一个桉树pellita克隆在5岁,发现平均0.56 g·厘米⁻³。

当只考虑基本的木材密度,克隆有可能生产木炭,因为所有克隆值高于平均桑托斯等人提出的。5)和Trugilho et al。14]。根据这些作者,生产木炭的基本密度应该优于0.50 g·厘米⁻³。

基本密度可以考虑的一个主要的物种和克隆选择的标准桉树为木炭生产。木材比重最高的应该是首选,因为使用密集的森林导致更高的生产木炭一定体积的木头放在窑,木炭质量改进的用于各种目的,如生铁和钢的生产。

根据McKendry [19),加工产品的密度影响燃料存储需求,物料搬运系统的分级,材料是如何可能的行为在随后的热化学处理过程中作为燃料/原料。

4.1.2。高热值(疱疹)

方差分析表明,疱疹没有明显影响克隆,5%的概率。疱疹研究平均是19.07乔丹·公斤⁻¹,平均值介于18.87(克隆5)和19.24乔丹·公斤⁻¹(6)克隆,如图2。

木材的疱疹毫无变化在同一属(5,16,18]。由于轻微的变化中发现该属性的值在许多研究中,得出结论,这不是一个特点,应该用于选择的桉树克隆。

作为被McKendry [19),材料是一个表达式的热值的能量或热量值时释放在空气中燃烧。热值通常以每单位质量能量。与此同时,高热值(疱疹)内容燃料燃烧时释放的总能量在空气中;因此,它代表了最大的能量可能从给定的生物质来源可恢复。

木头疱疹是由化学成分等因素的影响,特别是木素和抽提的积极影响和火山灰影响负面(20.]。然而,这种关系并没有观察到这个工作。

4.1.3。化学成分

表2显示了平均值的化学成分桉树木头。

纤维素和半纤维素的含量之和称为全纤维素(21],它对应于最重要的木材质量分数的。全纤维素的内容为不同的克隆在这项研究与其他研究协议(5,16,18]。克隆3、4、5、6的平均水平最高全纤维素,和克隆2中值最低。

关于木炭生产,较低的物种或克隆全纤维素和木质素含量更高的百分比应该选择时由于这些组件的低电阻热降解。众所周知,减肥的半纤维素和纤维素发生,分别在220 - 315°C和315 - 400°C (22,23]。因此,这些组件木炭产量无显著影响,但对非冷凝气体和可压缩的产量。

克隆1 2和6的木质素含量时木材的主要组件的目的是木炭的生产。木质素的内容在研究克隆是满意的木炭生产和与其他研究一致,其中桉树克隆研究的目的。桑托斯et al。5)和Arantes et al。24]报道总木质素的平均值32.0和29.8%,分别。

木材的化学成分影响产量和木炭的质量。例如,克隆1、2、6显示高水平的木质素,他们也有更高的收益率的木炭,固定碳含量高。这一事实与木质素的高电阻热降解,与全纤维素相比,主要是由于越来越多的碳碳和C = C出现在其结构也因为木质素有很高比例的元素碳和低氧,相比与其他木材的化学成分。

克隆2采掘比例最高,为4.97%,没有明显不同的克隆1,4,5。克隆6、萃取最低的内容记录,3.10%,明显不同于其他克隆。采掘在这项研究中观察到的内容是按照桑托斯等人的作品。5),发现水平从5.0%抽提的四个克隆桉树spp。7岁。

木炭生产,抽提的内容应尽可能低,这些化合物的降解温度低于最终的发现碳化过程中平均是450°C,不会导致木炭重量收率及其属性(25]。这是因为大多数的采掘中桉树商业上使用的年龄是7点左右,在大多数情况下,脂肪酸和类固醇具有较低的热稳定性。另一方面,酚抽提在古老的森林对热值的增加有重要影响的木头和木炭由于碳含量高26),这不是木头评估在这个研究。因此,木材与低水平的采掘应该首选,如克隆6。

虽然在灰分显著差异观察克隆,获得的值可以被认为是低,和最大值等于0.18%。低灰分也观察到苏亚雷斯(27),在评估一个大肠茅×大肠urophylla克隆,7岁。根据Tsoumis [28),矿物的含量桉树对应一般小于1.0%。

存在高浓度的无机成分木不是有趣的,因为他们不是在碳化退化,他们留在木炭作为一个不受欢迎的残渣。它有助于减少木炭疱疹,除了它的存在不需要某些类型的铁合金的生产,因为他们变得脆弱,更少的可塑性,良好的裂缝。

4.2。木炭表征

4.2.1。准备重量收率

木炭产量从评估获得克隆被认为是令人满意的,和高收益率显示潜在的克隆参与杂交和选择木炭生产项目。

克隆的更高的价值被发现6和克隆4越低,而他们的收益率没有显著不同克隆1,2,3,5(图3)。

七巧板等。16)发现在30.3 e木炭生产效率32.5%,差值在这项研究中观察到。Botrel et al。3)发现平均收益率37.0%和33.2之间9混合克隆桉树spp, 6.5岁同意木炭产量中观察到这个工作。

收益的评估在碳化过程中是非常重要的,如果学习材料是注定要木炭生产(3]。值得强调的是,大规模生产的木炭的收益率往往是由于一组低碳化特性有关参数如最终温度、加热速度、尺寸的木头,和水分影响的过程。在这项研究中,这些变量是预先制定和维护碳化,很难完全控制当木炭在大规模生产。

木材的化学性质意味深长地木炭产量的影响。最佳的性能在木炭生产的克隆的一组化学性质木质素含量高和低萃取总含量。克隆4给出最低的木质素含量和采掘内容,最高的国家之一,此外,它还提出的最低生产木炭。然而,克隆6,提出的最低生产木炭和木质素最高的国家之一,提出最大的生产木炭。在场的其他克隆平均生产效率。

木材密度最高的克隆3、5、6,木炭产量最高,验证。另一方面,没有观察到克隆较低密度的关系,比如克隆1。这一事实表明,虽然密度是木材质量的一个重要指标,它不能单独使用作为参数选择的遗传物质生产木炭。

4.2.2。体积密度

木炭体积密度的变化是0.36到0.41 g·厘米⁻³(图4)。克隆5和6密度最高,平均为0.41 g·厘米⁻³,紧随其后的是克隆2 (0.38 g·厘米⁻³)和3 (0.39 g·厘米⁻³),最低密度观察克隆1 (0.36 g·厘米⁻³)和4 (0.37 g·厘米⁻³)。

也发现类似的结果Botrel et al。3),他发现平均值在0.28和0.40 g·厘米之间⁻³和Trugilho et al。15)获得的平均值0.45 g·厘米⁻³。

密度的差异,发现不同的克隆可以基本密度。一般来说,木的比重越高,容重越大的木炭是(5]。

根据桑托斯(29日)是可取的,木炭的体积密度不应低于0.40 g·厘米⁻³。因此,木炭克隆2、3、5和6表明,据统计,满意的平均水平。然而,其他属性的木炭应该维持在可接受的水平,尤其是固定碳的含量。

炭密度越高,体积大是高炉的使用时间越长金属电荷的停留时间在设备,此外,更大的载重量的碳。因此,木炭是最大化的密度,和,因此,是一个数量的增加单位体积的能量的燃料导致增加的机械阻力对工业高炉炭(16]。

4.2.3。高热值(疱疹)

木炭疱疹平均是29.60,31,89年乔丹·公斤⁻¹(图5)。木炭从克隆5显示最大的疱疹,这是统计类似克隆2、3和6的疱疹,分别为31.41,31.02和31.60乔丹·公斤⁻¹。这些克隆没有统计学差异从克隆1(31.04乔丹·公斤⁻¹)。克隆4显示这个属性的最差表现。结果与文献一致的七巧板等。16]谁发现疱疹值在31.92到32.23乔丹·公斤⁻¹。

它可以得出结论,总木质素含量积极影响了木炭的疱疹,鉴于这种关系也观察到桑托斯et al。5]。很快,木有木质素含量为木炭的生产提供了较高的热值。

这是由于木质素结构的保护,富含碳元素更有活力,因为它是更难打破其连接碳碳和C = C,氧气相比,存在于更高比例的纤维素和半纤维素。

木炭疱疹直接关系到其固定碳含量增加,木材降解。然而,这种关联并没有观察到在这项研究中,除了克隆6显示,疱疹和固定碳含量最高的值。

图6显示了木炭的能量密度增加,而木材。

有增加10.7,15.7,10.3,3.9,17.8,18.5%,能量密度对于克隆1,2,3,4,5,6,分别。

木炭疱疹高于疱疹,因为大部分的组件不稳定债券在碳化木被分解。然而,heat-resilient债券仍然保留的化合物,芳香环中木质素。

应该注意的是,疱疹木炭显示平均增加了61.30%,当它与木材的疱疹(数字2和5)。这是能量密度的增加的主要原因的木炭与木材相比,因为这是一个密度和它之间的乘法。因此,正如在碳化部分木材降解;炭密度小于木材,但是木炭疱疹明显更大,导致更高的能量密度的木炭。

4.2.4。固定碳、挥发分和火山灰的内容

表3显示了木炭的平均值固定碳,挥发分,火山灰的内容。

固定碳含量达到最大值75.13%的克隆,克隆的最小值为72.93% 1。桑托斯(29日)报道,木炭应该涉及钢铁、固定碳含量在80%到75之间,因为更高的固定碳含量有助于提高生产力的高炉相同消费的木炭。

水平的挥发分和固定碳含量成反比,被最高克隆1为最低(26.72%)和克隆6 (24.23%)。根据桑托斯(29日),木炭应该提供钢材挥发物20 - 25%的内容使用,考虑到更高浓度的挥发分意味着低水平的固定碳减少木炭在高炉的效率。然而,根据作者这一特性决定了燃烧火焰的稳定性和速度。动荡的重要促进高炉的渗透率增加负担和减少炭的反应性。

固定碳和挥发分含量略不同于理想的钢铁行业,被桑托斯(29日]。这个事实可以解释为材料的低退化导致木炭生产效率高,因此高含量的波动问题,固定碳含量低。

可以看出克隆6的木炭灰分含量明显高于其他人。然而,这些值低于最大的钢铁,桑托斯(推荐的29日),灰分含量必须低于1%。炭灰的存在应该对它减少了疱疹。此外,火山灰导致高炉穿,也可以影响生铁的质量,由于种族隔离的现象。

Botrel et al。3获得25.50%的挥发性物质,固定碳的74.25%,和0.25%的灰。七巧板等。16)发现平均水平的18.92、80.29和0.80%的挥发物,固定碳,分别和火山灰。考虑到目前的木材工作评估遗传材料(3,16他们在相同条件下碳化;直接的化学成分中观察到的差异可以归因于木材化学成分。

特别是,它可以观察到,有一个积极的关系的固定碳含量木炭和木质素含量由于其热稳定性能和高含量的碳成分,进而有助于增加固定碳的木炭。

至于木抽提的内容,它可以观察到有一个逆关系有关的内容固定碳。这一事实也可以解释为抽提物的热稳定性性质存在于木材。重要的是要指出,抽提主要是亲脂性的,并且在碳化过程中退化。因此,抽提含量越大,越小的比例固定碳在最终产品。

5。结论

(我)评估遗传资料显示差异影响木炭生产的木属性。(2)根据研究结果,应该考虑几个属性的木材木炭生产克隆的选择。然而,木材的基本密度和化学成分,尤其是高木质素含量和低抽提的内容,也有更多的属性对木炭产量及其品质的影响。(3)在这项研究中,木材疱疹不是应该用于选择的特征桉树克隆。这是因为我们没有观察到显著差异等房地产评估中克隆以及先前的研究相同的属。此外,木材疱疹没有出现任何与木炭的属性之间的关系。(iv)尽管克隆1/6和2/4/5属于同一物种,桉树camaldulensis和桉树urophylla分别差异可以观察到在同一物种如木材的性质和木炭。因此,可以得出结论,有选择的必要性也桉树繁殖有关木材和木炭。(v)尽管所有克隆了满意的木炭生产和铁器制造商使用的属性,当考虑到设置的属性,克隆6 (桉树camaldulensis相比之下,站了起来,克隆4 (桉树urophylla混合)劣质属性。克隆,克隆的木炭6脱颖而出,因为它显示高密度,高热值高,固定碳含量。

确认

作者收到慰问Nacional de尽管e Desenvolvimento金融支持(CNPq), Fundacao德帕罗尽管做Estado de米纳斯吉拉斯(FAPEMIG)和Grupo de尽管em Carvao植物,特别是旧金山的戈麦斯,Gerdau Floretal S / a。作者还要感谢大学联邦de Vicosa森林工程系,面板和木材能源的实验室。

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