动物骨热解过程中产物特性变化规律研究

2022-06-21王梦妍姚玉梅张新雁韩鲁佳

农业机械学报 2022年5期

关键词：分析

王梦妍刘烨姚玉梅张新雁韩鲁佳刘贤

(中国农业大学工学院，北京 100083)

0 引言

2020年，我国肉类产量达7 748.38万t。以猪、牛为代表的牲畜饲养量与肉产量均常年处于较高水平。牲畜骨作为屠宰行业的副产物，质量占动物胴体的20%～35%[1-2]。但长期以来，牲畜骨的价格低廉且不易储存，其低值化使用和随意处理的现象造成了资源浪费和环境污染。在日常养殖过程中，畜禽的死亡率达3%～10%，其中多因病害而亡[3]。特别当疯牛病、非洲猪瘟等疫情爆发时，大量有毒有害的牲畜尸体如果未得到有效处理，将严重威胁公共卫生安全。

采用热化学转化技术在高温下处理废弃物，处理时间短，能够有效杀菌。其中，热解法可在高温缺氧条件下将原料分解为炭、热解液和气体三相产物[4]，且缺氧环境可有效减少二噁英等有毒物质的产生。与传统燃料煤及木质纤维素类生物质不同，动物骨主要由蛋白质、脂肪和灰分组成。热解法制备的骨炭产品性质稳定，无需再为防变质而冷藏。不同种类动物骨的组成也具有一定差异[5]，这进一步增加了其热解的复杂性。目前，有关动物骨热解特性的相关研究较少，部分研究是以肉骨粉为原料整体分析其热化学转化过程[6-7]。针对不同种类动物骨更全面地了解和掌握其热解反应过程，对于屠宰废弃骨的处理及热解工艺的设计具有现实意义。

由于原料中大量无机物的存在，动物骨的热解反应属于以固体为主要产物的热解炭化，气体产物中的可燃气体可返回为反应供热，液体产物焦油的产量则相对较少(<5%)[8-9]。目前对于动物骨热解的研究多集中于骨炭作为吸附剂[10-11]、土壤改良剂[12-13]等材料的应用效果评价，且骨炭的性能在热解过程中随温度升高而发生变化[14-15]。本文基于现有研究成果，以牛骨和猪骨为代表性样本，对动物骨的热解过程进行系统表征及对比分析，探究气体产物的释放规律与骨炭理化特性的变化规律，以期为牲畜骨资源的有效处理和分类高效利用提供理论依据和数据支持。