CN106835787B - 一种玉米秸秆湿法除髓方法 - Google Patents

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Abstract

一种玉米秸秆湿法除髓方法，它涉及一种秸秆湿法除髓方法。本发明解决了目前玉米秸秆造纸过程中皮与髓难以分离的问题。本发明玉米秸秆除髓方法：一、剪切玉米秸秆；二、利用水力碎浆机疏解被剪切的玉米秸秆，获得玉米秸秆浆；三、将玉米秸秆浆用筛浆机筛选过滤，获得玉米秸秆浆料；四、用挤浆机对玉米秸秆浆料浓缩脱水。本发明方法除髓率为85％‑92％，与现有的甘蔗除髓干法、半湿法和湿法，以及刮髓机除髓相比除髓效果明显高出10％‑20％。

Description

一种玉米秸秆湿法除髓方法
技术领域
本发明涉及一种秸秆湿法除髓方法。
背景技术
玉米秸秆作为我国主要农作物玉米的副产物，年产量高达2.5亿吨之多，目前大部分玉米秸秆被就地焚烧，不仅造成了秸秆资源的大量浪费，导致玉米秸秆在畜牧养殖及进一步合理开发利用率非常低，而且对环境造成巨大污染。由于玉米秸秆组分特殊、运输成本及贮存困难等方面原因，资源化利用不强。
玉米稻秆中的纤维成分主要存在于稻秆的外皮中，它的强度较高，韧性较好，其性能近似芦苇，应该是制作纸张的好材料；所以，玉米秸秆造纸是秸秆资源回收利用的一条新出路。在制浆造纸工业中，玉米秸秆基本都采用化学法制浆(如烧碱蒽醌法)进行处理，但因其皮和髓结构组分差异较大，且髓中纤维组分不多，主要是一些糖类物质及蛋白质，蒸煮废液糖含量高、粘度高，致使生产效率低，增加设备的磨损，生产成本提高，也不利于后续碱回收处理；并且髓的存在导致制浆漂白工段所用药液增加，同时制得的秸秆浆由于细小髓组分的存在，在打浆过程中打浆度难以控制，使得成纸匀度差、强度低。因此，在制浆之前应需将玉米秸秆中的髓除掉，以提高玉米秸秆皮的利用效果。
根据数据模拟分析玉米秸秆皮人造板的主要性能指标：抗压强度、抗拉强度及抗弯强度都优于木屑制得的人造板。但是如果采用未除髓的玉米秸秆制备人造板，则因秸秆髓的存在，导致人造板易于吸收空气中水分，防潮性能不好，产品质量达不到要求。
由此可见，将玉米稻秸秆的皮、髓有效分离，对于改善玉米秸秆的使用性能、提高利用价值、拓宽应用领域具有重大意义。但玉米秸秆皮、髓的分离研究不多，且没有明确的技术方法，许多技术仅停留在研究试验阶段。目前许多学者对甘蔗渣的除髓工艺的研究相对成熟，已有的甘蔗除髓方法可分为干法、半湿法和湿法三类，现在纸厂中对甘蔗的除髓方法一般都是干法，用一道或多道GT国产除髓机处理蔗渣。这种除髓方法效果并不理想，蔗渣经除髓后仍有20％以上的甘蔗髓，而且除髓时尘埃大、污染严重，对纤维也有一定损伤。虽然，玉米秸秆与甘蔗结构相似，但皮髓间的连接强度却有所不同。蔗渣中皮髓间连接强度弱于玉米秸秆，且玉米秸秆皮的厚度低于甘蔗，若将甘蔗渣的干法除髓技术应用在玉米秸秆上，会对玉米秸秆皮造成很大的损失，不适合玉米秸秆造纸。若将甘蔗渣湿法除髓或半湿法除髓技术应用到玉米秸秆上，又会因两者结构的不同导致各项参数难以符合玉米秸秆皮髓分离的要求。
目前有一种刮髓机专门用于甘蔗杆除髓，但因玉米秸秆皮与髓之间存在过渡层，不如甘蔗皮髓连接脆弱，所以玉米秸秆利用该刮髓机也不易分离皮与髓；加之玉米秸秆髓中纤维束比甘蔗中多，所以，采用刮髓机会损失纤维束，降低纤维得率。
发明内容
本发明的目的是解决目前玉米秸秆造纸过程中皮与髓难以分离的问题，而提供的一种玉米秸秆湿法除髓方法。
本发明玉米秸秆湿法除髓按以下步骤进行：
一、剪切玉米秸秆；
二、利用水力碎浆机疏解被剪切的玉米秸秆，获得玉米秸秆浆；
三、将玉米秸秆浆用筛浆机筛选过滤，获得玉米秸秆浆料；
四、用挤浆机对玉米秸秆浆料浓缩脱水，即得到除髓后的玉米秸秆皮。
本发明方法除髓率为85％-92％，与现有的甘蔗除髓干法、半湿法和湿法，以及刮髓机除髓相比除髓效果明显高出10％-20％。本发明方法在除掉髓的同时，仅有5％-8％的纤维束流失，玉米秸秆皮几乎没有损失。
采用本发明方法获得玉米秸秆皮髓含量低，纤维分离时不再受髓细胞干扰，而且用其制备出的纸和人造板的性能有显著提升。筛浆机筛选过滤后剩余的浆液经过干燥可以获得玉米秸秆髓，由于分离后髓中纤维束含量极少，作为牲畜的饲料适口性好，加之外皮纤维及木质素的剔出，玉米秸秆髓的总体营养成份增加了30％以上，其中粗蛋白相对提高了40.5％、粗纤维下降了35％，提高了牲畜食用时的采食率和消化率，成为高蛋白的优良饲料。玉米秸秆髓的透气性好，营养成分高，还可作为酿酒的辅料，并且酿酒后的副产品酒糟可用作猪、牛饲料；还可以通过对髓进行改性，加填到不同制品上来满足所需性能。本发明的方法实现了对玉米秸秆最大程度的全组分资源化利用，具有环保和可持续发展的意义。本发明方法能够有效地除去玉米秸秆中的髓，改善了玉米秸秆的使用性能、提高利用价值、拓宽应用领域。
每年全世界都会生产大量的各类农作物秸秆，合理有效地利用这些数量巨大的可再生资源，对于改善生态环境、促进农业可持续发展非常重要。本发明技术方案对治理玉米秸秆，综合利用提供了一个新的途径，顺应了国家出台的玉米秸秆治理政策。
具体实施方式
具体实施方式一：玉米秸秆湿法除髓按以下步骤进行：
一、剪切玉米秸秆；
二、利用水力碎浆机疏解被剪切的玉米秸秆，获得玉米秸秆浆；
三、将玉米秸秆浆用筛浆机筛选过滤，获得玉米秸秆浆料；
四、用挤浆机对玉米秸秆浆料浓缩脱水，即得到除髓后的玉米秸秆皮。
本实施方式方法对玉米秸秆的直径没有要求，可以节省对原料的筛选工段。本实施方式方法中的用水都可以回收直接再利用，大量节省水资源。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中玉米秸秆剪切割长度为2±0.2cm。其它步骤及参数与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：该步骤二水力碎浆机中玉米秸秆的质量浓度为6％～8％、转子转速为1200～1800r/min。其它步骤及参数与实施方式一或二相同。
本实施方式步骤二碎浆温度为常温、碎浆疏解时间为1～5min。
本实施方式方法利用皮髓的强度差异将玉米秸秆的髓打碎，破碎成小颗粒，并尽可能的降低髓颗粒粒径，以便于其在水中分散和除去。本实施方式方法能够保护玉米秸秆皮中维管组织不被破坏。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点是：步骤三中筛浆机筛网间隙直径为0.1～2.0mm。其它步骤及参数与实施方式一至三之一相同。
本实施方式中滤网间隙不仅可以控制除髓量，还能够控制纤维束的流失；滤网间隙越大髓的流失越多。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：步骤三中玉米秸秆浆料的质量浓度为0.8％～1.5％。其它步骤及参数与实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：步骤四中挤浆机为双辊挤浆机，玉米秸秆浆料的入口浓度为8％～12％。其它步骤及参数与实施方式一至四之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：步骤四中挤浆机为双网挤浆机，玉米秸秆浆料的入口浓度为1.5％～4％。其它步骤及参数与实施方式一至四之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：步骤四中挤浆机为螺旋挤浆机，玉米秸秆浆料的入口浓度为4％～8％。其它步骤及参数与实施方式一至四之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：步骤三中筛浆机为振动筛浆机、高频筛浆机、压力筛浆机或离心式筛浆机；振动筛浆机的振动频率为200～600次/min。其它步骤及参数与实施方式一至四之一相同。
实施例1
本实施例玉米秸秆湿法除髓按以下步骤进行：
一、用刀辊切草机将玉米秸秆切成2厘米左右的秸秆短杆；
二、利用立式连续水力碎浆机疏解被剪切的玉米秸短杆，水力碎浆机中玉米秸秆的质量浓度为7％、转子转速为1200r/min，获得玉米秸秆浆；
三、将玉米秸秆浆用低频振动筛筛浆机筛选、过滤，振动频率为400次/min，筛网间隙直径为0.1mm，获得玉米秸秆浆料；
四、用双辊挤浆机对玉米秸秆浆料浓缩脱水，玉米秸秆浆料的入口浓度为10％，即得到除髓后的玉米秸秆皮。
本实施例步骤一用的是秸秆的全部位，资源利用率高，不必分拣节省工序和大量劳动力，提高生产效率。
经此方法检测本实施例除髓率为70％-80％，仅有1％-3％的纤维束流失，玉米秸秆皮几乎没有损失。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点在于步骤一中采用刀盘式切草机剪切玉米秸秆；
步骤二中水力碎浆机为立式间歇碎浆机、转子转速为1400r/min；
步骤三中筛浆机筛网间隙直径为0.5mm，筛浆机为高频筛浆机；
步骤四中挤浆机为双网挤浆机，玉米秸秆浆料的入口浓度为2％。
经此方法检测本实施例除髓率为88％-92％，有8％-15％的纤维束流失，玉米秸秆皮几乎没有损失。
实施例3
本实施例与实施例1的不同点在于步骤二中水力碎浆机为卧式连续水力碎浆机、转子转速为1600r/min；
步骤三中筛浆机筛网间隙直径为1.0mm，筛浆机为压力筛浆机；
步骤四中挤浆机为螺旋挤浆机，玉米秸秆浆料的入口浓度为6％。
经此方法检测本实施例除髓率为95％-98％，有15％-20％的纤维束流失，玉米秸秆皮几乎没有损失。
实施例4
本实施例与实施例1的不同点在于步骤二中水力碎浆机为圆筒式连续碎浆机、转子转速为1800r/min；
步骤三中筛浆机筛网间隙直径为1.5mm，筛浆机为离心式筛浆机；
经此方法检测本实施例除髓率为98％-100％，有30％-40％的纤维束流失，玉米秸秆皮几乎没有损失。

Claims (7)

1.一种玉米秸秆湿法除髓方法，其特征在于玉米秸秆湿法除髓按以下步骤进行：
一、剪切玉米秸秆；
二、利用水力碎浆机疏解被剪切的玉米秸秆，获得玉米秸秆浆；
三、将玉米秸秆浆用筛浆机筛选过滤，获得玉米秸秆浆料；
四、用挤浆机对玉米秸秆浆料浓缩脱水，即得到除髓后的玉米秸秆皮；
其中，步骤一中玉米秸秆剪长度为2±0.2cm；步骤二水力碎浆机转子转速为1400~1800r/min，碎浆温度为常温、碎浆疏解时间为1~5min；步骤三中筛浆机为高频筛浆机、压力筛浆机或离心式筛浆机；高频筛浆机的振动频率为200~600次/min。
2.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆湿法除髓方法，其特征在于：步骤二水力碎浆机中玉米秸秆的质量浓度为6%~8%。
3.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆湿法除髓方法，其特征在于：步骤三中筛浆机筛网间隙直径为0.1~0.5mm。
4.根据权利要求1或3所述的一种玉米秸秆湿法除髓方法，其特征在于：步骤三中玉米秸秆浆料的质量浓度为0.8%~1.5%。
5.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆湿法除髓方法，其特征在于：步骤四中挤浆机为双辊挤浆机，玉米秸秆浆料的入口浓度为8%~12%。
6.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆湿法除髓方法，其特征在于：步骤四中挤浆机为双网挤浆机，玉米秸秆浆料的入口浓度为1.5%~4%。
7.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆湿法除髓方法，其特征在于：步骤四中挤浆机为螺旋挤浆机，玉米秸秆浆料的入口浓度为4%~8%。
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