草木灰
编辑草木灰是木材燃烧后残留的粉状残留物,如在壁炉、篝火或工业发电厂中燃烧木材。 它主要由钙化合物以及木材中存在的其他不可燃微量元素组成。 它在整个历史上被用于许多目的。
组成
编辑评估的可变性
Emil Wolff 等人对许多树种的木灰成分进行了全面的分析。 几个因素对组成有重大影响:
- 细灰:一些研究包括燃烧过程中通过烟道逸出的固体,而其他研究则没有。
- 燃烧温度。 灰分产量随着燃烧温度的升高而降低,这会产生两个直接影响:
- 实验过程:如果灰烬在燃烧和分析之间暴露在环境中,氧化物可能会通过与空气中的二氧化碳反应而转化回碳酸盐。 同时吸湿性物质可能会吸收大气中的水分。
- 木材的类型、年龄和生长环境会影响木材(例如硬木和软木)的成分,从而影响灰分。 硬木通常比软木产生更多的灰分,而树皮和树叶产生的灰分多于树干内部部分。
测量
根据一项关于平均燃烧木材的研究,会产生大约 6-10% 的灰烬。 如果将某些木材热解直至所有挥发物消失,并在 350 °C (662 °F) 下燃烧 8 小时,则会产生占燃烧木材原始质量(干基)0.43% 和 1.82% 的残留灰分。 燃烧条件也会影响残灰的成分和数量,因此较高的温度会降低灰分产量。
元素分析
通常,木灰包含以下主要元素:
- 碳 (C) — 5–30%。
- 钙 (Ca) — 7–33%
- 钾 (K) — 3–4%
- 镁 (Mg) — 1–2%
- 锰 (Mn) — 0.3–1.3%
- 磷 (P) — 0.3–1.4%
- 钠 (Na) — 0.2–0.5%。
化合物
当木材燃烧时,它会根据使用的温度产生不同的化合物。 一些研究将碳酸钙 (CaCO3) 列为主要成分,而另一些研究发现根本没有碳酸盐,而是氧化钙 (CaO)。 后者在较高温度下产生(见煅烧)。 平衡反应 CaCO3 → CO2 + CaO 的平衡在 750 °C (1,380 °F) 和高 CO2 分压(例如在柴火中)时向左移动,但在 900 °C (1,650 °F) 时向右移动 ) 或当 CO2 分压降低时。
许多木灰含有碳酸钙 (CaCO3) 作为其主要成分,占总灰分重量的 25% 甚至 45%。 在 600 °C (1,112 °F) 时,在一个案例中鉴定出 CaCO3 和 K2CO3。 不到 10%(百分之十)是钾肥,不到 1%(百分之一)是磷酸盐。
微量元素
有微量元素铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)及部分重金属。 它们在灰烬中的浓度因燃烧温度而异。 温度升高可能导致碳酸盐分解和钾 (K)、硫 (S) 以及微量铜 (Cu) 和硼 (B) 的挥发。 研究发现,在升高的温度下,K、S、B、钠 (Na) 和铜 (Cu) 减少,而 Mg、P、Mn、Al、Fe 和 Si 相对于钙 (Ca) 没有变化。 然而,所有这些微量元素在较高的燃烧温度下都以氧化物的形式存在。 木灰中的某些元素(所有分数均以质量/质量给出)包括:: 304
- Fe 1.6-55 ‰
- Si 6-170 ‰
- Al 1.2-45 ‰
- 锰 1-20‰
- 0.6-50 ppm
- 镉 0.18-60 ppm
- 铅 2-500 ppm
- 铬 12-280 ppm
- 镍 10-140 ppm
- V 1.8-120 ppm
燃料
一项研究确定,缓慢燃烧的木材(100-200°C(212-392°F))排放物通常包括 16 种烯烃、5 种链二烯、5 种炔烃和几种烷烃和芳烃(按比例)。 乙烯、乙炔和苯是有效燃烧的主要成分。 发现阴燃的 C3-C7 烯烃的比例更高。 苯和 1,3-丁二烯占非甲烷烃总量的 ~10-20% 和 ~1-2%。
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