CN105625073A - 秸秆基育苗钵的原料预处理方法、制品及育苗钵的制法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种秸秆基育苗钵的原料预处理方法、制品及育苗钵的制法，包括将秸秆原料干燥、除杂并破碎；按其质量的1.5～6倍加入水润湿；进行蒸煮或汽爆处理，或者蒸煮与汽爆的组合处理；冷却；干燥及破碎。本发明可以提高秸秆基育苗钵使用性能，减少胶黏剂用量，降低生产成本。

Description

秸秆基育苗钵的原料预处理方法、制品及育苗钵的制法

技术领域

本发明涉及农林生物质利用及可降解生物基材料，特别涉及一种秸秆基育苗钵的制法及原料预处理方法。

背景技术

我国粮食产量已经连续三年超过万亿斤，花卉生产面积已达14.75万公顷，盆栽植物8.1亿盆，观赏苗木18亿株，对育苗秧盆有巨大需求。目前，种植秧苗大多采用塑料育苗秧盆，在秧苗生长到需要移栽时，须将其取出再栽到土壤中，这个过程造成盆栽植物根系的破坏，不利于盆栽植物的生长，且大量塑料栽培盆实际上并不可回收再利用。生物基材料是指利用可再生生物质，包括农作物、树木、其它植物及其残体和内含物为原料，通过生物、化学以及物理等手段制造的一类新型材料，具有环境友好、原料可再生以及可降解等特性，在诸多方面可部分替代塑料使用。如采用秸秆等植物纤维为主要原料，制作可降解育苗钵替代塑料栽培盆，不需要在种植时将苗取出，可直接将苗和钵种植到土壤中，省工省时，最终秸秆基育苗钵降解成为肥料，提高土壤肥力，具有环境友好性。

在现有技术中，用于替代塑料栽培盆的可降解生物基育苗容器已有较多报导。由于原料秸秆等本身不具备黏性，在制作育苗钵过程中常采用加入大量胶黏剂的方式来增加育苗钵的可塑性，如中国专利公告号CN101580641B公开的“一种可降解环保材料、容器及其制造方法”，该发明所用原料仅经过破碎处理，再以20％～30％三聚氰胺、2％～6％聚丙烯热熔胶及5％～8％聚乙烯醇胶粘结合，因此苗钵原料中胶黏剂(三聚氰胺、聚乙烯热熔胶和聚乙烯醇)用量较大(≥27％)，导致容器成本高且降解周期较长。

其他的增加育苗钵可塑性的方式，如中国专利公告号CN100448346C所公开的“用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法”，以破碎、堆肥腐解后的植物秸秆为主要原料，经过湿破碎、过筛，并添加粘接剂，混合均匀后，在温度70～120℃、模压力10～15MPa条件下模压成型。虽然该方法原料采用堆肥腐解方法预处理秸秆可以增加可塑性，但该方法原料的预处理处理耗时过长，应用困难。

另外，在生物基育苗容器以外的技术领域，也有一些针对秸秆的预处理技术，但该些技术在对秸秆进行预处理后是用于生物降解产糖、产沼气等，因此预处理的主要目的是破坏植物细胞壁结构，增加纤维素比表面积，脱除木质素等，使其更适合催化剂或微生物作用，从而提高其生物转化效率。这一类相关技术例如以下所述：

中国专利公开号CN101121175A所公开的“秸秆的碱臭氧预处理方法”，其采用石灰水与臭氧组合处理秸秆，使其可以更快的进行彻底的生物降解；中国专利公开号CN103924467A公开的“一种稻草秸秆的预处理方法”，应用高浓度NaOH对稻草秸秆进行碱处理和漂白，获得白色的稻草纤维素，而这一方法化学试剂消耗量大、产率较低、预处理成本高，且要求设备耐受高浓度NaOH。中国专利公开号CN102154374A所公开的“酸预处理水稻秸秆制取沼气的方法”，以酸处理水稻秸秆后直接进行发酵制取沼气；中国专利公开号CN102443659A公开的“一种秸秆高效糖化的酸碱组合预处理方法”，以无机金属盐、过氧化物、无机酸等联合处理秸秆，将秸秆中纤维素和半纤维素进行糖化，产生水解糖液。另外还有中国专利公开号CN103224966A的“干存储耦合蒸汽爆破预处理提高秸秆酶解糖化效率的方法”以及中国专利公开号CN102234948A的“秸秆漆酶组合预处理脱木质素的方法”，为以汽爆预处理与漆酶预处理组合脱除秸秆原料中的木质素。

上述的预处理方法均以提高秸秆生物降解速率和生物转化效率为目的，经过上述预处理后的秸秆，纤维韧性和强度下降、大量木质素被去除。而木质素是一种天然胶粘剂，在苗钵热压成型过程中，木质素在较高温度下(130～250℃)会软化、熔融，并具有一定热固性，与植物纤维热压胶合形成稳定的三维网络结构，并在较高模压下发生塑性形变而成型。上述预处理方法一方面去除了木质素，导致用于干法热压成型制备育苗钵时所需胶黏剂量用量较大，难以有效降低秸秆基育苗钵的生产成本；另一方面，导致植物纤维的韧性和强度下降，也将影响成型秸秆基育苗钵产品的使用性能，例如质脆易碎而不利于运输等。因此，用于其他领域的秸秆预处理技术，并不能用于育苗钵原料秸秆的预处理。

综上所述，以上的可降解生物基育苗容器现有技术中，或者是未对原料进行有效预处理(仅进行破碎处理)，未从原料角度增加育苗钵可塑性，以至于需采用大量胶黏剂而提高可塑性；或预处理方式复杂耗时，导致育苗钵性能不佳或生产成本较高。因此，如何提出绿色高效、经济易行的原料预处理方法，是秸秆基育苗钵推广应用的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种秸秆基育苗钵的原料预处理方法、制品及育苗钵的制法，使其可以提高秸秆基育苗钵使用性能，减少胶黏剂用量，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明提供一种秸秆基育苗钵的原料预处理方法，包括以下步骤：

(1)将秸秆原料干燥、除杂并破碎；

(2)将步骤(1)所得到的物料，按其质量的1.5～6倍加入水润湿(即加入的水与秸秆的质量比为1.5～6：1)；

(3)对步骤(2)所得到的物料进行蒸煮或汽爆处理，或者蒸煮与汽爆的组合处理；

(4)冷却步骤(3)所得到的物料；

(5)干燥及破碎步骤(4)所得到的物料。

其中，于步骤(1)中，将秸秆原料破碎至长度≤5cm；优选为0.5～2cm。

其中，于步骤(1)中，所述的秸秆原料为锯末、竹子、玉米秆、稻壳、棉秆、蔗渣、麦秆、稻秆、草、树枝中的一种或其组合。

其中，于步骤(2)中，加入的水与秸秆的质量比优选为3～4：1。

其中，于步骤(2)中，在加入水后，再在所述的水中加入酸或碱。

其中，所述的酸包括盐酸、硫酸、硝酸、亚硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、次氯酸中的一种或几种，所述的酸添加量为水质量的0.1％～2％。

其中，所述的酸添加量优选为0.5％～1％。

其中，所述的碱包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氨、亚硫酸钠、次氯酸钠(化学式分别为CaO、Ca(OH)₂、Na₂CO₃、K₂CO₃、NaOH、KOH、NH₄OH、Na₂SO₃)中的一种或几种，所述的碱添加量为水质量的0.1％～2％。

其中，所述的碱添加量优选为0.25％～0.75％。

其中，于步骤(3)中，所述的蒸煮的温度为130～220℃，持续时间为1min～60min。

其中，所述的蒸煮温度优选为150～180℃，持续时间为10～30min。

其中，于步骤(3)中，所述的汽爆的温度为160～220℃，压力为0.6～2.4MPa，保压时间为0.5～10min。

其中，所述的汽爆温度优选为180～200℃，压力1.0～1.6MPa，保压时间为3～8min。

其中，于步骤(4)中，所述冷却为将步骤(3)所得到的物料冷却至15～80℃，优选为将物料冷却至20～50℃。

其中，于步骤(4)中，在冷却步骤(3)所得到的物料后，调节物料pH值至4.5～10，优选为调节物料pH值至5.5～8。

其中，于步骤(5)中，先步骤(4)所得到的物料进行固液分离，再将固体部分脱水干燥至含水率为6％～15％，并粉碎至≤20目。

本发明还提供一种秸秆基育苗钵的制法，所述制法中包括对秸秆原料进行预处理的步骤，所述对秸秆原料进行预处理的步骤为按照上述秸秆基育苗钵的原料预处理方法进行。

本发明还提供一种用于制作育苗钵的秸秆原料制品，其为经由上述秸秆基育苗钵的原料预处理方法处理后的秸秆原料。

在可降解生物基育苗容器的现有技术中，或者是未对原料进行有效预处理(仅进行破碎处理)，未从原料角度增加育苗钵可塑性，以至于需采用大量胶黏剂而提高可塑性；或预处理方式复杂耗时，导致育苗钵性能不佳或生产成本较高。而其他领域的秸秆预处理技术多为将秸秆完全分解，脱除木质素，以利于后续生物处理，也不适用于可降解生物基育苗容器的原料秸秆预处理。

基于此，本发明提供一种秸秆基育苗钵的制法及原料预处理方法，通过预处理，使秸秆植物纤维的形态和化学性能发生明显改变，改善了秸秆纤维与胶黏剂之间的胶合性能，从而达到减少秸秆基育苗钵的胶黏剂用量、降低生产成本、提高育苗钵性能等目的，并且方法绿色高效、经济易行。具体而言，本发明的方法，其技术原理及优点如下：

1)秸秆原料中除纤维素、半纤维素、木质素三大类组分外，还包含有灰分、果胶、蜡质等。从微观上看，天然植物纤维细胞壁的最外层为初生壁，与胞间层紧密相连，其化学组成主要为木质素和半纤维素，以及极少量的纤维素；在天然植物纤维细胞两个相邻细胞共有的胞间层中并不含有纤维素，只有木质素、半纤维素和少量果胶物质。通过选择性地去除半纤维素和果胶物质等组分，保留和暴露木质素，将有助于提高植物纤维之间以及胶黏剂与植物纤维之间的胶合。在有一定量游离水存在条件下通过高温高压处理(既：汽爆、高温蒸煮、或汽爆与高温蒸煮的组合)，秸秆原料中灰分、果胶和蜡质层被去除，部分半纤维素溶出，大部分木质素被保留且活性增强，从而增加了木质纤维与胶黏剂之间的胶合强度，同时增加了秸秆纤维表面的多孔性。

提前加入一定比例水(秸秆质量的1.5～6倍)润湿秸秆是非常必要的，其作用是作为溶剂和催化剂在后续高温条件下使灰分、果胶或蜡质层等溶解并在后续固液分离阶段被去除，并催化水解半纤维素，软化纤维素，活化木质素分子基团。水加入量过少，难以有效溶解、去除灰分、果胶和蜡质层；而水加入量过多，不仅加大了处理过程的加热能耗和过程水处理量，也会影响后续汽爆或蒸煮的效果。而加入酸或碱，可以强化预处理反应效果，并缩短反应时间、降低反应温度。

2)汽爆后的秸秆纤维变得更加疏松，产生了大量纤维状原料，且更容易破碎成细长纤维状粉末，既：纤维长径比增加，从而提高了育苗钵性能，韧性增加，粉碎能耗也可有所下降。这些纤维在苗钵热压成型过程中形成了结构更加紧密的材料，使得苗钵内部空隙减少，增加了水分进入苗钵钵体的困难程度，从而改善了产品的尺寸稳定性。而蒸煮后与汽爆的组合方式，可以更为充分地去除秸秆细胞壁中灰分、果胶和半纤维素等成分，并且得到蓬松的纤维状植物纤维，经过固液分离、干燥和破碎，得到的原料所制育苗钵的韧性、降解性和强度均较未处理有较大幅度提高。

3)在高温条件下少量木质素会熔出，温度下降后会在纤维表面重新沉积，木质素活性基团增加，从而增加纤维与胶黏剂之间的亲和力，以及热压时秸秆纤维相互间的胶粘作用。

4)经过预处理的秸秆纤维，其中木质素、半纤维素和纤维素形成的三维结构部分被破坏，半纤维素溶出，少量木质素溶出，提高了秸秆原料的生物可及性，使得秸秆基育苗钵在土壤填埋后更容易被酶水解或被微生物降解。

以下结合具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

具体实施方式

有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明的限制。

为提高秸秆基育苗钵使用性能，减少胶黏剂用量，降低生产成本，本发明提供一种秸秆基育苗钵的原料预处理方法，包括以下步骤：

(1)将秸秆原料干燥、除杂并破碎；

(2)将步骤(1)所得到的物料，按其质量的1.5～6倍加入水润湿(即加入的水与秸秆的质量比为1.5～6：1)；

(3)对步骤(2)所得到的物料进行蒸煮或汽爆处理，或者蒸煮与汽爆的组合处理；

(4)冷却步骤(3)所得到的物料；

(5)干燥及破碎步骤(4)所得到的物料。

对于秸秆原料而言，其具有独特的微观结构。具体而言，天然植物纤维细胞壁的最外层(初生壁)组成为木质素和半纤维素，以及极少量的纤维素，而两个相邻天然植物纤维细胞间只有木质素、半纤维素和少量果胶物质，并不含有纤维素。在以制作生物基育苗钵为目的对秸秆原料进行预处理时，是要选择性地去除影响胶黏性的半纤维素、果胶物质等组分，保留具有胶粘作用的木质素，以使其可以有助于提高植物纤维之间以及胶黏剂与植物纤维之间的胶合。即，本发明并不需要将纤维素、半纤维素、木质素完全水解，仅是要将半纤维素和少量木质素溶出，但保留大部分木质素并增加其活性(溶出的少量木质素也会再通过冷却沉积在纤维素表面)，由此，秸秆细胞组织原本的三维结构被破坏，又因为半纤维素的溶出和木质素的激活而生成具有孔洞和粘性的新结构。

因此，本发明采用“在有一定量游离水存在条件下对秸秆原料进行高温高压处理(既：汽爆、高温蒸煮、或汽爆与高温蒸煮的组合)，再进行冷却与干燥”的技术手段，在经过游离水、高温协同作用，以及后续冷却干燥后，就可以达到“去除秸秆原料中灰分、果胶和蜡质层，溶出部分半纤维素和极少量木质素，激活剩余的大部分木质素基团活性”的功效，从而增加木质纤维与胶黏剂之间的胶合强度，增加秸秆纤维表面的多孔性。

在进行高温高压处理前，加入一定比例水润湿秸秆是非常必要的，其作用是作为溶剂和催化剂在后续高温条件下使灰分、果胶或蜡质层等溶解并在后续固液分离阶段被去除，并催化水解半纤维素，软化纤维素，活化木质素分子基团。加入水的比例可以为秸秆质量的1.5～6倍，优选为3～4倍(即加入的水与秸秆的质量比为3～4：1)，具体加入量本领域技术人员可依实际情况进行选择。若水加入量过少，难以有效溶解、去除灰分、果胶和蜡质层；而水加入量过多，不仅加大了处理过程的加热能耗和过程水处理量，也会影响后续汽爆的效果。

其中，于步骤(1)中，所述的秸秆原料为锯末、竹子、玉米秆、稻壳、棉秆、蔗渣、麦秆、稻秆、草、树枝或其他农林生物质，本领域可以依照实际情况选择适宜的生物质原料。在步骤(1)的步骤中，所述除杂为去除砂石、土块及金属等杂物；所述干燥为控制水分在17％以内；所述破碎为将秸秆原料破碎至长度≤5cm，优选为0.5～2cm，一定程度破碎秸秆原料是为了便于下一步水分润湿秸秆及发生充分的化学反应，但不必破碎过度以至成细粉状，否则会破坏育苗钵的塑性与稳固。

其中，于步骤(2)中，在加入水后，还可以再在所述的水中加入酸或碱。所述的酸包括盐酸、硫酸、硝酸、亚硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、次氯酸中的一种或几种，所述的酸添加量为水质量的0.1％～2％。其中，所述的酸添加量优选为0.5％～1％。所述的碱包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氨、亚硫酸钠、次氯酸钠(化学式分别为CaO、Ca(OH)₂、Na₂CO₃、K₂CO₃、NaOH、KOH、NH₄OH、Na₂SO₃)中的一种或几种，所述的碱添加量为水质量的0.1％～2％。其中，所述的碱添加量优选为0.25％～0.75％。此步骤中少量加入酸或碱，可以强化预处理反应效果，并缩短反应时间、降低反应温度。但应指出的是，本发明的加酸加碱与现有技术中依靠加入大量强酸强碱来实现秸秆原料的完全降解并不相同，本发明的技术方案以高温下热水与秸秆反应为主，加入酸或碱仅为加快反应速度，并非反应本身所必须，本领域技术人员可以依照实际需求、秸秆种类等来选择是否加入酸或碱、加入酸碱的种类或者酸碱加入量。

其中，于步骤(3)中，所述的蒸煮的温度为130～220℃，持续时间为1min～60min；其中，所述的蒸煮温度优选为150～180℃，持续时间为10～30min。于步骤(3)中，所述的汽爆的温度为160～220℃，压力为0.6～2.4MPa，保压时间为0.5～10min；其中，所述的汽爆温度优选为180～200℃，压力1.0～1.6MPa，保压时间为3～8min。在步骤(3)中，为采用高温反应对润湿过的秸秆进行处理，高温处理方式可以仅使用蒸煮，仅使用汽爆，或者同时使用蒸煮和汽爆进行组合处理。本发明技术方案所使用的蒸煮温度，刚好可以实现仅溶解灰分、果胶、蜡质层，溶出半纤维素，激活木质素基团和软化纤维素，不会过高造成纤维组织结构的完全分解，也不会过低使得反应无法进行。而本发明所使用汽爆技术手段为加水润湿秸秆原料的条件下进行汽爆，拓展了汽爆技术的应用领域(现有技术常用于生物酶处理的干法汽爆前处理，而本发明将其用于湿式秸秆中的高温处理)。另外，若采用蒸煮与汽爆组合的处理方式，可以更为充分地去除秸秆细胞壁中灰分、果胶和半纤维素等成分，并且得到蓬松的纤维状植物纤维(组合后，综合了蒸煮的去除率更高、汽爆蓬松更好效果的优势)，经过固液分离、干燥和破碎，得到的原料所制育苗钵的韧性、降解性和强度均较未处理有较大幅度提高。另外需指出的是，蒸煮、汽爆处理的条件控制可以依据是否添加酸碱及酸碱浓度、秸秆种类与形态而优化，其为本领域技术人员依据实际情况可以做出的选择。

其中，于步骤(4)中，将步骤(3)所得到的物料冷却至15～80℃，并调节pH值至4.5～10，优选为将物料冷却至20～50℃，pH值调节至5.5～8.0。冷却至一定温度并调节至一定pH值，其目的是便于后续工艺操作，去除残留过量的酸或碱，使制备出的苗钵制品不至于对植物产生伤害。另外，冷却步骤也利于前步骤中少量溶出的木质素进一步沉积。对于在预处理过程中加入酸碱的实施方式，最好在预处理中包括这一步骤；而即使在预处理中未加酸碱，只加水蒸煮或汽爆的实施方式，也会因为植物纤维中酸性基团(如羧基等)的脱落而形成有机酸溶液，造成一定程度的pH值降低(最低降至3左右)，最好也进行pH调节。需指出的是，此步骤进行过程为先冷却，再进行pH值调节，原因在于：pH值调节，既加入酸或者碱溶液操作，通常在常压下进行，温度常＜80℃，温度过高容易形成酸性或碱性气溶胶而影响人员健康和厂房设备；原料处理采用高温蒸煮或汽爆，压力和温度均较高，降压和冷却至15～80℃后进行pH调节，条件相对温和，易于操作。

其中，于步骤(5)中，先步骤(4)所得到的物料进行固液分离，再将固体部分脱水干燥至含水率为6％～15％，并粉碎至≤20目。优选为含水率为10％～12％，破碎40目～60目。物料的此步骤对秸秆原料进行最终处理，使其成为易储存，可直接使用的产品。

本发明还提供一种秸秆基育苗钵的制法，所述制法中包括对秸秆的预处理步骤：

(1)将秸秆原料干燥、除杂并破碎；

(2)将步骤(1)所得到的物料，按其质量的1.5～6倍加入水润湿(即加入的水与秸秆的质量比为1.5～6：1)；

(3)对步骤(2)所得到的物料进行蒸煮或汽爆处理，或者蒸煮与汽爆的组合处理；

(4)冷却步骤(3)所得到的物料；

(5)干燥及破碎步骤(4)所得到的物料。

而该秸秆基育苗钵的制法的预处理步骤中，各个步骤的进一步较佳实施方式与前文所述秸秆基育苗钵的原料预处理方法相同，此处不再赘述。

在预处理步骤完成后，所述的秸秆基育苗钵的制法，可包括以下后续步骤：

(6)将其含水率调节至8％～15％并按配比(质量百分比为40％～89％的秸秆粉、质量百分比为5％～50％的麦麸及质量百分比为2％～15％的胶黏剂)混合均匀；

(7)设定上模具温度150～230℃，下模具温度比上模具温度低10～30℃，压制压强每次25～300MPa，保压时间每次1.5s～20s，成型压制次数1～4次，对原料进行干法热压成型；

(8)对压制好的原料进行冷却、除边、包装。

然而需指出的是，此处所述的后续秸秆基育苗钵后续制作步骤，并不作为本发明的限制，本发明的预处理步骤，除了可使用这一种后续育苗钵制作方式以外，也可以采用其他的现有技术公开的制作方式。如CN101580641A“一种可降解环保材料、容器及其制造方法”的植物秸秆粉50％～70％、20％～30％三聚氰胺、2％～6％聚丙烯热熔胶、5％～8％聚乙烯醇，140～160℃模压成型；或者CN1922970A所公开的“用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法”中使用的，添加秸秆干重0.3％～1.0％粘结剂，在温度70～120℃、模压力10～15MPa条件下模压成型。以上现有的秸秆育苗钵压制方式均可使用本发明公开的预处理方式，由于本发明的秸秆进行了有效预处理，增加了粘性与韧性，可以部分替代胶黏剂的作用并且在压制后具有更好的强度，因此在使用现有技术压制方法时可以减少其中的胶黏剂用量，并且得到成型效果更好、更环保、制作更快速、移入大田更容易降解的育苗钵。

本发明还提供一种用于制作育苗钵的秸秆原料制品，其为经由上述秸秆基育苗钵的原料预处理方法处理后的秸秆原料。

以下结合具体实施例对本发明的实施方式进行详细叙述：

实施例1.1

将晾干的玉米秆10kg切碎至≤5cm；加入水溶液60L(水重量为秸秆6倍)，搅拌均匀，浸泡2h；于130℃下高温蒸煮60min，冷却至15℃并调节pH值到8后取出秸秆，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为6％，≤40目的秸秆粉。

将各物料粉碎至40目下；按秸秆粉：麦麸粉：胶黏剂：脱模剂＝65:30:5:1比例混合均匀备用。苗钵规格为：厚度0.7mm，钵口内直径Ф70mm，钵底内直径Ф60mm，高度72mm；称取搅拌好的粉料20g±0.5g，放入模具腔体内，进行干法热压成型。成型工艺参数：上模具温度185℃±5℃，下模具温度165℃±5℃，成型压力为1400kN，保压时间10s。

结果表明，成型废品率＜3％，生产效率120个/(时·头·台)。该可降解育苗钵样品的霉菌侵蚀试验(GB/T18006.2-1999)结果为Ⅴ级。其最大压裂力达到1.98KN，较用未经过预处理玉米芯所制得的育苗钵(采用相同配方)提高了约20％；最大湿压裂力达到337N，较未经过预处理提高了74％；吸水率为40％，仅为未经过预处理的82％。

实施例1.2

将晾干的玉米秆10kg切碎至≤5cm；加入水溶液30L(水是秸秆质量3倍)，其中含盐酸1％，次氯酸1％，搅拌均匀，浸泡2h；于220℃下高温蒸煮1min，冷却至80℃并调节pH值到4.5后取出秸秆，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为15％，≤40目的秸秆粉。

将各物料粉碎至40目下；按秸秆粉：麦麸粉：胶黏剂：脱模剂＝57:40:3:1比例混合均匀备用。苗钵规格为：厚度0.7mm，钵口内直径Ф70mm，钵底内直径Ф60mm，高度72mm；称取搅拌好的粉料20g±0.5g，放入模具腔体内，进行干法热压成型。成型工艺参数：上模具温度185℃±5℃，下模具温度165℃±5℃，成型压力为1400kN，保压时间10s。

实施例1.3

将晾干的玉米芯10kg切碎至≤2cm放入反应釜中；加入40L(水是秸秆质量4倍)的0.1％盐酸溶液；于150℃下高温蒸煮30min后，冷却至25℃，调节pH值到5.5后取出玉米芯，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为10％，≤20目的预处理玉米芯粉。后续压制方法使用CN101580641A“一种可降解环保材料、容器及其制造方法”的方法，植物秸秆粉50％～70％、20％～30％三聚氰胺、2％～6％聚丙烯热熔胶、5％～8％聚乙烯醇，140～160℃模压成型。具体为50％植物秸秆粉、30％三聚氰胺、6％聚丙烯热熔胶、8％聚乙烯醇，160℃模压成型。

实施例1.4

将晾干的玉米芯10kg切碎至≤0.5cm放入反应釜中；加入15L(水是秸秆质量1.5倍)的0.5％氢氧化钠溶液；于180℃下高温蒸煮10min后，冷却至50℃，调节pH值到10后取出玉米芯，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为10％，≤20目的预处理玉米芯粉。后续压制方法使用CN1922970A所公开的“用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法”中使用的，添加秸秆干重0.3％～1.0％粘结剂，在温度70～120℃、模压力10～15MPa条件下模压成型。具体为添加秸秆干重1.0％粘结剂，在温度120℃、模压力15MPa条件下模压成型。

实施例2.1

将晾干的棉秆10kg切碎至≤5cm放入反应釜中；通入60kg(相当于按照秸秆重量6倍加水)温度为220℃的饱和蒸汽(该饱和蒸汽压力为2.4MPa)，稳压处理0.5min后迅速释放(汽爆)，冷却至15℃，调节pH值到8后取出棉秆，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为6％，≤40目的秸秆粉。后续压制方法与实施例1.1相同。

结果表明，成型废品率＜3％，生产效率120个/(时·头·台)。配方中胶黏剂用量为2.97％，较用未经过处理棉花秸秆生产的育苗钵4.95％的胶黏剂用量有大幅度减少。其最大压裂力达到1.65kN，和未经过处理棉花秸秆(胶黏剂用量为4.95％)的最大压裂力相当。

实施例2.2

将晾干的棉秆10kg切碎至≤5cm放入反应釜中；通入30kg(相当于按照秸秆重量3倍加水)温度为160℃的饱和蒸汽(该饱和蒸汽含有0.1％氨，且该饱和蒸汽压力为0.6MPa)，稳压处理10min后迅速释放(汽爆)，冷却至80℃，调节pH值到4.5后取出棉秆，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为10％，≤40目的棉秆粉。后续压制方法与实施例1.2相同。

实施例2.3

将晾干的棉秆10kg切碎至≤2cm放入反应釜中；通入40kg(相当于按照秸秆重量4倍加水)温度为180℃的饱和蒸汽(该饱和蒸汽含有2％氨，且压力为1.0MPa)，稳压处理8min后迅速释放(汽爆)，冷却至25℃，调节pH值到5.5后取出棉秆，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为10％，≤40目的棉秆粉。后续压制方法与实施例1.3相同。

实施例2.4

将晾干的棉秆10kg切碎至≤0.5cm放入反应釜中；通入15kg(相当于按照秸秆重量1.5倍加水)温度为200℃的饱和蒸汽(该饱和蒸汽含有0.75％盐酸，且压力为1.6MPa)，稳压处理3min后迅速释放(汽爆)，冷却至50℃，调节pH值到10后取出棉秆，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为10％，≤40目的棉秆粉。后续压制方法与实施例1.4相同。

实施例3.1

将晾干的玉米芯10kg切碎至≤5cm放入反应釜中；加入30L的水；于130℃下高温蒸煮60min后，通入30kg的220℃的饱和蒸汽(压力为2.4MPa)稳压处理(即蒸煮与汽爆总共加水60L，为秸秆质量6倍)0.5min后迅速释放(汽爆)，冷却至15℃，调节pH值为8后取出玉米芯，挤压脱水，干燥，粉碎，过筛，获得含水率为6％，≤40目的秸秆粉。后续压制方法与实施例1.1相同。

结果表明，成型废品率＜3％，生产效率120个/(时·头·台)。该可降解育苗钵样品的霉菌侵蚀试验(GB/T18006.2-1999)结果为Ⅴ级。其最大压裂力达到2.25KN，较用未经过预处理玉米芯所制得的育苗钵(采用相同配方)提高了约40％；最大湿压裂力达到417N，较未经过预处理提高了116％；吸水率为38.5％，仅为未经过预处理的79％。

压裂力试验结果：

通过对实施例1.1、2.1、3.1的试验结果进行比较可知，

实施例1.1成型废品率＜3％，生产效率120个/(时·头·台)。该可降解育苗钵样品的霉菌侵蚀试验(GB/T18006.2-1999)结果为Ⅴ级。其最大压裂力达到1.98KN，较用未经过预处理玉米芯所制得的育苗钵(采用相同配方)提高了约20％；最大湿压裂力达到337N，较未经过预处理提高了74％；吸水率为40％，仅为未经过预处理的82％。

实施例2.1成型废品率＜3％，生产效率120个/(时·头·台)。配方中胶黏剂用量为2.97％，较用未经过处理棉花秸秆生产的育苗钵4.95％的胶黏剂用量有大幅度减少。其最大压裂力达到1.65kN，和未经过处理棉花秸秆(胶黏剂用量为4.95％)的最大压裂力相当。

实施例3.1成型废品率＜3％，生产效率120个/(时·头·台)。该可降解育苗钵样品的霉菌侵蚀试验(GB/T18006.2-1999)结果为Ⅴ级。其最大压裂力达到2.25KN，较用未经过预处理玉米芯所制得的育苗钵(采用相同配方)提高了约40％；最大湿压裂力达到417N，较未经过预处理提高了116％；吸水率为38.5％，仅为未经过预处理的79％。

无论是蒸煮、气爆、还是组合的处理方式均取得了很好的试验结果，大大优于直接压制秸秆成型，另外，将蒸煮与气爆组合后也可取得更加的结果。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将秸秆原料干燥、除杂并破碎；

(2)将步骤(1)所得到的物料，按其质量的1.5～6倍加入水润湿；

(3)对步骤(2)所得到的物料进行蒸煮或汽爆处理，或者蒸煮与汽爆的组合处理；

(4)冷却步骤(3)所得到的物料；

(5)干燥及破碎步骤(4)所得到的物料。

2.根据权利要求1所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，于步骤(1)中，将秸秆原料破碎至长度≤5cm。

3.根据权利要求1所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，所述的秸秆原料为锯末、竹子、玉米秆、稻壳、棉秆、蔗渣、麦秆、稻秆、草、树枝中的一种或其组合。

4.根据权利要求1所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，于步骤(2)中，在所述的水中加入酸或碱。

5.根据权利要求4所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，所述的酸包括盐酸、硫酸、硝酸、亚硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、次氯酸中的一种或几种，所述的酸添加量为水质量的0.1％～2％。

6.根据权利要求4所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，所述的碱包括氧化钙，氢氧化钙，碳酸钠，碳酸钾，氢氧化钠，氢氧化钾，氨，亚硫酸钠、次氯酸钠中的一种或几种，所述的碱添加量为水质量的0.1％～2％。

7.根据权利要求1所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，于步骤(3)中，所述的蒸煮的温度为130～220℃，持续时间为1min～60min。

8.根据权利要求1所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，于步骤(3)中，所述的汽爆的温度为160～220℃，压力为0.6～2.4MPa，保压时间为0.5～10min。

9.根据权利要求1所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，于步骤(4)中，所述冷却为将步骤(3)所得到的物料冷却至15～80℃。

10.根据权利要求1所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，于步骤(4)中，在冷却步骤(3)所得到的物料后，调节物料pH值至4.5～10。

11.根据权利要求1所述的秸秆基育苗钵的原料预处理方法，其特征在于，于步骤(5)中，先步骤(4)所得到的物料进行固液分离，再将固体部分脱水干燥至含水率为6％～15％，并粉碎至≤20目。

12.一种秸秆基育苗钵的制法，其特征在于，所述制法中包括对秸秆原料进行预处理的步骤，所述对秸秆原料进行预处理的步骤为按照权利要求1-11中任意一项所述的方法进行。

13.一种用于制作育苗钵的秸秆原料制品，其特征在于，其为经由权利要求1-11中任意一项所述方法处理后的秸秆原料。