Để chứng minh lượng bã điều này có thể sử dụng làm nguồn nhiên liệu tốt trong một số ngành công nghiệp, nhóm đã tiến hành phân tích nhiệt trị của các mẫu, sau đó so sánh với nhiệt trị của một số loại nhiên liệu thông dụng khác để làm rõ vấn đề. Mẫu được tiến
Bảng 4. 5 Nhiệt trị một số loại nhiên liệu [32]
TT Loại nhiên liệu Nhiệt trị Đơn vị
1 Vỏ điều 17542 kJ/kg 2 Vỏ điều đã nung 25972 kJ/kg 3 Củi, gỗ 10000 ÷ 12500 kJ/kg 4 Rơm rạ 13600 ÷ 15800 kJ/kg 5 Than đá 16000 ÷ 28000 kJ/kg 6 Than nâu 12000 ÷ 16000 kJ/kg 7 Than bùn 8500 ÷ 12000 kJ/kg 8 Dầu FO 39000 ÷ 40000 kJ/kg 9 Dầu DO 41000 ÷ 45000 kJ/kg 10 Cốc hóa tạch 25000 ÷ 32000 kJ/kg
Kết quả đo nhiệt trị của các mẫu
Bảng 4. 6 Nhiệt trị các mẫu cốc hóa
Tên mẫu CV (kJ/kg) M1 - Nguyên liệu 17542 M2- 290 0 C 22560 M3- 340 0 C 25488 M4- 430 0 C 25571 M8 - 500 0C - 15' 25587 M7 - 500 0C - 30' 25539 M6 - 500 0C - 45' 25735 M5 - 500 0C - 60' 25972
Nhìn vào kết quả này ta thấy:
Nhiệt trị của bã điều rất cao cả trước và sau nung (mẫu nguyên liệu M1 có nhiệt trị là 17542 J/g và mẫu M8 nung ở 500oC có nhiệt trị là 25972 J/g
Mẫu chưa cacbon hóa đã cao hơn nhiệt trị của củi, gỗ.
Mẫu 5 ( ở 500oC) nhiệt trị đã tương đương nhiệt trị cao nhất của than đá.
Mẫu M6 và M5 có chênh lệch về thành phần cacbon là không cao, thêm vào đó là nhiệt trị của mẫu M5 cũng không chênh lệch với M6 nhiều và gần bằng nhiệt trị cảu cốc hóa thạch nên ta chỉ cần nung mẫu tại 500 độ và lưu nhiệt trong vòng 45 phút là đã có thể được dùng làm nhiên liệu được
Nhận xét: Nguồn nhiên liệu từ bã điều là nguồn nhiên liệu xanh, nhiệt trị khá cao, nếu tiến hành cốc hóa nghiêm ngặc có thể thu được bã điều có nhiệt trị cao hơn, đây là nguồn nhiên liệu cần thiết để thay thế những nguồn nhiên liệu hóa thạch đang trong giai đoạn cạn kiệt do khai thác quá nhiều – mà trước hết có thể ứng dụng vào nhữg ngành luyện kim cần nguồn nhiên liệu sạch và nhiệt trị cao.
CHƯƠNG 5 : TỔNG KẾT VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Tổng kết
Cốc hóa bã thải từ vỏ điều
Bã điều sau khi nung và tiến hành khảo sát nhiệt trị ở môi trường khử cho thấy chúng có giá trị khá cao (25972kJ/kg), có khả năng cốc hóa để tạo than dùng làm nhiên liệu rất tốt, đồng thời như đã nói, đây là một nguồn nhiên liệu sạch và an toàn với môi trường, việc nghiên cứu thành công sẽ mang lại rất nhiều lợi ích cho nền công nghiệp nhiên liệu nước ta.
Hạn chế trong quá trình tiến hành khảo sát bã thải vỏ điều
Kích thước hạt sau khi nghiền và sàng còn khá lớn và không đều
o Do đặc tính dai, xơ của bã điều nên sau khi nung và nghiền thì kích thước hạt bã điều còn thô
Mẫu điều còn lẫn nhiều loại phế phẩm khác và còn một ít dầu điều còn sót lại trong bã điều
Số lượng mẫu sau nung hạn chế
o Do điều kiện phòng thí nghiệm của Bộ môn còn hạn chế, chưa có thiết bị ép nóng hút chân không cần dùng cho đề tài nên quá trình tạo được mẫu phải sử dụng thiết bị của Bộ môn Kim loại.
Sử dụng lò nung chân không chưa thành thạo
o Trong thời gian làm đề tài, nhóm tìm hiểu và tiến hành nung nguyên liệu bằng lò nung chân không, việc tìm hiểu quy trình thiết lập chế độ nung cho lò nung và hút chân không cho các mẫu nguyên liệu bã điều cần nhiều sự giúp đỡ từ các thầy cô bộ môn. Đồng thời có những sự cố trong quá trình nung có thể ảnh hưởng tới mẫu nguyên liệu:
Thiết bị bơm nước giải nhiệt cho lò bị hỏng => máy ngừng hoạt động => Tiến hành lại quá trình hút chân không và thiết lập lại tốc độ nung cho lò.
Chập điện làm lò tự tắt nguồn => Chờ điện ổn định để khởi động lại lò.
Trong lúc chuẩn bị lấy mẫu đã nung ra khỏi lò, việc mở van xả áp cần nhẹ nhàng để tránh không khí di chuyển quá nhanh làm các bụi bẩn, bã điều từ các lần nung trước còn dính trên thành lò rơi vào chén nung => ảnh hưởng đến việc đo IR của mẫu ( sự xuất hiện của các peak lạ).
5.2 Kiến nghị
Do hạn chế về thời gian và thiết bị, nhóm mới chỉ nghiên cứu được khả năng cốc hóa của bã điều dựa trên các mẫu nung trên. Nếu quá trình nung được tiến hành nghiêm ngặc
hơn, có thể khắc phục các sự cố trong quá trình nung và chất lượng mẫu bã điều được kiểm soát tốt hơn, có thể đo được chính xác nhiệt trị của bã điều, đưa sản phẩm cốc hóa ứng dụng trong thực tế sàn xuất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Như Hiến, “Để điều Việt Nam phát triển bền vững”, tạp chí Cộng Sản, 4/2014
[2] The SaiGon Times, 1/2013, http://v.saigon-aroma.com/vietnam-market/cashew- nut/thi-truong-dieu-viet-nam
[3] X. Xian-Qing, F. Tong-Xiang, S. Bing-He, Z. Di, T. Sakata, H. Mori, et al., "Dry sliding friction and wear behavior of woodceramics/Al–Si composites," Materials Science and Engineering: A, vol. 342, pp. 287-293, 2/15/ 2003.
[4] T. Okabe, K. Saito, and K. Hokkirigawa, "New porous carbon materials, woodceramics: development and fundamental properties," Journal of Porous Materials, vol. 2, pp. 207-213, 1996.
[5] K. S. Toshihiro, OKABE, "Development of Porous Carbon Material
Woodceramics- Electromagnetic Shielding Characteristics," pp. 288-291, 1995. [6] K. Hokkirigawa, T. Okabe, and K. Saito, "Friction properties of new porous carbon
materials: Woodceramics," Journal of Porous Materials, vol. 2, pp. 237-243, 1996/09/01 1996.
[7] J. Pan, X. Cheng, X. Yan, and C. Zhang, "Preparation and hierarchical porous structure of biomorphic woodceramics from sugarcane bagasse," Journal of the European Ceramic Society, vol. 33, pp. 575-581, 3// 2013.
[8] X.-C. Yu, D.-L. Sun, D.-B. Sun, Z.-H. Xu, and X.-S. Li, "Basic properties of woodceramics made from bamboo powder and epoxy resin," Wood Science and Technology, vol. 46, pp. 23-31, 2012/01/01 2012.
[9] K. Shibata, T. Okabe, K. Saito, T. Okayama, M. Shimada, A. Yamamura, et al., "Electromagnetic Shielding Properties of Woodceramics Made from Wastepaper,"
Journal of Porous Materials, vol. 4, pp. 269-275, 1997/10/01 1997.
[10] R. Ozao, Y. Nishimoto, W.-P. Pan, and T. Okabe, "Thermoanalytical characterization of carbon/carbon hybrid material, Apple Woodceramics," Thermochimica Acta, vol. 440, pp. 75-80, 1/1/ 2006.
[11] K. Ogawa and T. Okabe, "Study on Utilization of Cutting Chips of Wood Ceramics,"
Transactions of the Materials Research Society of Japan, vol. 34, pp. 659-662, 2009. [12] B. Y. Zhao, T. Hirose, T. Okabe, D. Zhang, T. X. Fan, and K. A. Hu, "Woodceramics
Prepared from Wood Powder/Phenolated Wood Composite," Journal of Porous Materials, vol. 9, pp. 195-201, 2002/10/01 2002.
[13] X. Hao, X. Chen, and X. Huang, "Effects of carbonization temperature on chemical and microcrystalline structural change in wood–ceramics prepared from liquefied pine wood and wood powder," Wood and Fiber Science, vol. 47, pp. 1-8, 2015. [14] S.-W. Oh, S.-B. Park, J.-I. Kim, and J.-W. Hwang, "Effect of Carbonization
Temperature on the Thermal Conductivity and Electric Properties of Carbonized Boards," Journal of the Korean Wood Science and Technology, vol. 41, pp. 58-63, 2013.
[15] T. Suda, N. Kondo, T. Okabe, and K. Saito, "Electrical Properties of Woodceramics,"
Journal of Porous Materials, vol. 6, pp. 255-258, 1999/05/01 1999.
[16] T. Akagaki, K. Hokkirigawa, T. Okabe, and K. Saito, "Friction and Wear of
Woodceramics under Oil and Water Lubricated Sliding Contacts," Journal of Porous Materials, vol. 6, pp. 197-204, 1999/05/01 1999.
[17] S.-Y. Wang and C.-P. Hung, "Electromagnetic shielding efficiency of the electric field of charcoal from six wood species," Journal of Wood Science, vol. 49, pp. 450- 454, 2003/10/01 2003.
[18] Z.-K. Huang, Q.-F. Lü, Q. Lin, and X. Cheng, "Microstructure, Properties and
Lignin-Based Modification of Wood–Ceramics from Rice Husk and Coal Tar Pitch,"
Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials, vol. 22, pp. 1113- 1121, 2012/09/01 2012.
[19] X. Xian-qing, F. Tong-xiang, Z. Di, and W. Ren-jie, "Increasing the mechanical properties of high damping woodceramics by infiltration with a magnesium alloy,"
Composites Science and Technology, vol. 62, pp. 1341-1346, 8// 2002.
[20] K. Kasai, K. Shibata, and H. Endo, "Preparation and Properties of Woodceramic Thin Films," Journal of Porous Materials, vol. 6, pp. 227-231, 1999/05/01 1999.
[21] T. X. Fan, T. Hirose, T. Okabe, and D. Zhang, "Surface Area Characteristics of Woodceramics," Journal of Porous Materials, vol. 8, pp. 211-217, 2001/10/01 2001. [22] T. X. Fan, T. Hirose, T. Okabe, D. Zhang, R. Teranisi, and M. Yoshimura, "Effect of Components upon the Surface Area of Woodceramics," Journal of Porous Materials,
vol. 9, pp. 35-42, 2002/03/01 2002.
[23] T. Fan, T. Hirose, T. Okabe, and D. Zhang, "Surface area characteristics of woodceramics," Journal of Porous Materials, vol. 8, pp. 211-217, 2001.
[24] T. Fan, T. Hirose, T. Okabe, D. Zhang, R. Teranisi, and M. Yoshimura, "Effect of components upon the surface area of woodceramics," Journal of Porous Materials,
vol. 9, pp. 35-42, 2002.
[25] R. Ozao, T. Okabe, T. Arii, Y. Nishimoto, Y. Cao, N. Whitely, et al., "Gas adsorption properties of woodceramics," Materials transactions, vol. 46, pp. 2673-2678, 2005. [26] R. Ozao, T. Okabe, Y. Nishimoto, Y. Cao, N. Whitely, and W.-P. Pan, "Gas and
Mercury Adsorption Properties of Woodceramics Made from Chicken Waste,"
[27] K. Shibata, K. Kasai, T. Okabe, and K. Saito, "Electrical resistivity of porous carbon materials, “Woodceramics” at low temperatures," Journal of Porous Materials, vol. 2, pp. 287-290, 1996/12/01 1996.
[28] Y. Y. Weihong Zhou, "Study on Fe/Woodceramics Composites " 2012.
[29] S. W. Oh, "Manufacturing of High Density Woodceramics by Recarbonization Using a Resin Impregnation Board - Change of Density Profile -," pp. 60-67, 2011.
[30] T. Hirose, T. X. Fan, T. Okabe, and M. Yoshimura, "Effect of carbonization temperature on the basic properties of woodceramics impregnated with liquefied wood," Journal of Materials Science, vol. 36, pp. 4145-4149, 2001/09/01 2001. [31] K. Kasai, K. Shibata, K. Saito, and T. Okabe, "Humidity Sensor Characteristics of
Woodceramics," Journal of Porous Materials, vol. 4, pp. 277-280, 1997/10/01 1997. [32] Nhiệt trị của một số nguyên liệu đốt thông dụng, http://cuiep.divivu.com/Tin-
tuc/234991/8093/Nhiet-tri-cua-mot-so-nguyen-lieu-dot-thong-dung.html [33] Rank, " Standard Classification of Coals '
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Các thao tác nung mẫu nguyên liệu bã thải vỏ điều trong lò nung chân không:
Ỏ giai đoạn đầu, cần kiểm tra tất cả các thiết bị để đảm bảo quá trình hút chân không và nung tốt nhất:
Kiểm tra nước trong bể nhiều hay ít, nếu ít cần mở van cho nước gần đầy bể (cách mặt bể khoảng 20cm ) mới bắt đầu tiến hành mở lò.
Kiểm tra các hệ thống van, lò nung, hệ thống điện, nước .
Khi mở lò để mẫu vào lò cần nhẹ nhàng và chú ý hệ thống dẫn nước ở phía trên lò.
Giai đoạn 2: Hút chân không Giai đoạn 3: Nung
Giai đoạn 4: Lưu nhiệt Giai đoạn 5: Tắt lò
Giai đoạn 6: Lấy mẫu ra khỏi lò nung
Cần chờ lò nung nguội hẳn, ta xả van áp suất trong lò và từ từ mở lò ra lây mẫu Giai đoạn lấy mẫu có thể tiến hành sau một ngày nung cho lò hoàn toàn nguội và
áp suất được rút ra hoàn toàn
Sơ đồ các giai đoạn trong lò nung
Giai đoạn hút chân không Để mẫu vào lò
Mở van và 3 công tắc tuần hoàn nước
Mở bảng điều khiển Chọn ON các nút: Low Valve và Mechanical
Chờ Pa về 60E2 Chọn High Valve và Roots
Chờ Pa về E0 ( mũ 0) Chọn Diffusion
Nung
Tắt lò
Phụ lục 2: Hình minh họa lò chân không
Bể chứa nước và hệ thống làm mát Công tắc máy bơm Chờ Pa về 10-2,10-3. Đóng Low
Valve mở Main Valve.
Cài đặt chế độ nung
Mở Heating
Chọn Hot Power
Tắt Heating power
Khi nhiệt độ nhỏ hơn 3000C, tắt Main Valve + Diffusion
Khi nhiệt độ nhở hơn 2000C tắt Roots, High Valve, Mechanical
Tắt lò, tắt các công tắc và khóa van nước
Công tắc hệ thống làm mát Hệ htống điều khiển
c
Phụ lục 3: Kết quả phân tích IR của từng mẫu
Mẫu 1
Mẫu 2
Mẫu 4