CN113249996B - 一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，包括以下步骤，植物原料依次经过计量器进料、多级防糊化分解机搓磨、多级洗浆和精浆工序、纤维高压筛选分离、优质纤维高强网带脱水；所述多级防糊化分解机搓磨工序共分三个阶段，第一阶段，材料在搓磨力的作用下第一次升温至70‑80°，第二阶段，再次在搓磨下作用下将纤维温度迅速提升到120°以上，最后第三阶段，在搓磨下作用下将纤维温度提高到120°‑140°之间；所述多级洗浆和精浆工序包括两级，第一级调节纤维和水混合物浓度至5%，第二级调节纤维和水混合物浓度至3%。本发明生产工艺不添加任何化学制剂，生产过程中无污染、无排放，水循环利用，废渣可做有机肥，经济价值高。

Description

一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种纤维生产工艺，具体涉及一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺。

背景技术

2017年以前我国造纸业生产瓦楞纸的原料绝大部分依赖于美废的进口，2017年之后国家相继颁布了对固体废物进口的限制法令，2020年年底固体废物零进口，在2020年之前规模纸企都有相应的进口固体废物的配额，2020年底国家正式颁布条例，固体废物零进口，国内规模纸企都在海外布局商品浆生产线，但短时间解决不了原料的短缺问题，导致了造纸原材料的紧缺和价格上涨。另外，随着2020年国家限塑令的升级，各大电商平台，物流企业，商超，替换塑料包装的步伐加快，海南在2020年底率先全面禁塑，全国一线城市都在逐步实现全面禁塑，模塑生产企业全负荷生产，还有许多新进入模塑行业企业，导致了植物纤维的需求旺盛，进一步加剧了纸塑产品原材料成本升高。

为了解决上述问题，加大纤维产量迫在眉睫，为了有效利用木材、竹料、秸秆等材料，特别是秸秆，秸秆是宝贵的可再生资源，其中秸秆我国每年产出约10亿吨左右，木材、竹料以及秸秆综合利用的技术现在比较多，秸秆、木材、竹料做板材，秸秆还可以用于生产饲料、生物质颗粒等，但目前企业利用的经济价值低，生产成本高，不适合工业化生产，主要原因是缺乏可以清洁、高附加值利用的技术，目前的生产工艺添加的化学药剂较多，产生大量的污水难以再次利用，加大了企业的经济投入，秸秆虽然是宝贵的可再生资源，但不能被充分利用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，更清洁且经济效益更好。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，包括以下步骤：植物原料依次经过计量器进料、多级防糊化分解机搓磨、多级洗浆和精浆工序、纤维高压筛选分离、优质纤维高强网带脱水；所述多级防糊化分解机搓磨工序共分三个阶段，第一阶段，材料在搓磨力的作用下第一次升温至70-80°，第二阶段，再次在搓磨下作用下将纤维温度迅速提升到120°以上，最后第三阶段，在搓磨下作用下将纤维温度提高到120°-140°之间；所述多级洗浆和精浆工序包括两级，第一级调节纤维和水混合物浓度至5%，第二级调节纤维和水混合物浓度至3%。

进一步地，当植物原料为木片或竹片材料时，破壁制备纤维的生产工艺具体包括以下步骤，

步骤一、计量器进料，依据流水线日生产量的产量计算出所投放原材料的量，通过计量器将木片或竹片材料送入防糊化搓磨一体分解机；

步骤二、多级防糊化分解机搓磨，木片或竹片材料在防糊化搓磨一体分解机中进行搓丝和防糊化搓磨，在搓磨力的作用下使木片或竹片材料第一次升温至70-80°，然后木片或竹片材料经过保温的绞龙输送到第一台防糊化分解机内，再次在搓磨下作用下将纤维温度迅速提升到120°以上，最后经过保温绞龙的输送到第二台防糊化分解机再次搓磨，温度再次提高到120°-140°之间，使经过多级搓磨的木片或竹片材料中木质素由脆硬的玻璃态软化成橡胶态，与木片或竹片材料中纤维素通过氢键有机的揉合在一起形成木片或竹片纤维材料；

步骤三、多级洗浆和精浆工序，上述木片或竹片纤维材料通过绞龙由第三台防糊化分解机送入多级洗浆和精浆工序，先进入第一浆池内，调节木片或竹片纤维在水池内的浓度，将纤维和水的混合物调整浓度到5%，然后经管道将纤维和水的混合物送入第一精细疏解纤维机将纤维状态进行第一步均匀化，然后再经管道输送到第二精细疏解纤维机，进一步的调整纤维的均匀化状态，最后，通过管道把二次疏解的纤维和水的混合物打入第二浆池内，进一步调节纤维和水的浓度到3%，完成多级洗浆和精浆；

步骤四、纤维高压筛选分离，多级洗浆和精浆的木片或竹片纤维通过管道进入高压筛选纤维机，进行过滤分离，优质均匀的纤维进入优质纤维池储存备用，没有达到优质纤维的纤维经回水管重新进入第一浆池内，再次经过步骤三多级洗浆和精浆工序，直至纤维符合要求；

步骤五、优质纤维高强网带脱水，优质纤维池内的优质纤维经过管道将输送到高强网带脱水机进行脱水处理，纤维含水50%-60%时结束脱水，最终完成制备纤维的全过程，高强网带脱水机产生的废渣和水经过多个沉淀池沉淀后，清水进入水池储存，供给第一浆池使用，实现水循环利用。

进一步地，当植物原料为农作物秸秆材料时，破壁制备纤维的生产工艺具体包括以下步骤，

步骤一、农作物秸秆材料预处理，农作物秸秆材料先经过涡流撕裂机进行粉碎和揉搓，使原本较长的农作物秸秆材料加工成3-5厘米质地柔软的丝状物，然后加入水进行湿润，经过48小时堆积存放，直到丝状秸秆材料被充分软化，然后送入水力碎草机进行洗涤分离，同时加入循环水，使水和混合液的浓度控制在10%，通过碎草机离心力的作用，丝状秸秆材料中的泥沙、叶片、穗、碎草节杂物随水排出，石头，铁块重物在离心力作用下随周边的排石管排出，较干净的秸秆碎片通过输送绞龙进入计量器；

步骤二、计量器进料，依据流水线日生产量的产量计算出所投放原材料的量，通过计量器将秸秆碎片送入搓磨功能一体的第一台防糊化分解机，将秸秆碎片通过计量器送入防糊化分解机；

步骤三、多级防糊化分解机搓磨，秸秆碎片在第一台防糊化分解机中进行搓丝和防糊化搓磨，在搓磨力的作用下使秸秆碎片第一次升温至70-80°，然后秸秆材料经过保温的绞龙输送到第二台防糊化分解机内，再次在搓磨下作用下将秸秆纤维温度迅速提升到120°以上，最后经过保温绞龙的输送到第三台防糊化分解机再次搓磨，温度再次提高到120°-140°之间，使经过多级搓磨的秸秆纤维中的木质素由脆硬的玻璃态软化成橡胶态，与秸秆纤维中纤维素通过氢键有机的揉合在一起形成秸秆纤维材料；

步骤四、多级洗浆和精浆工序，经过多级防糊化分解机搓磨的秸秆纤维材料通过绞龙送入洗浆和精浆工段，先进入第一浆池内，调节秸秆纤维材料在水池内的浓度，将纤维和水的混合物调整浓度到5%，然后经管道送入高效盘磨机，将秸秆纤维材料进行第一步均匀化，再通过管道把秸秆纤维材料和水的混合物送入第二浆池，进一步调节秸秆纤维材料和水的浓度到3%，完成多级洗浆和精浆；

步骤五、纤维高压筛选分离，经过多级洗浆和精浆的秸秆纤维材料通过管道进入高压筛选纤维机，进行过滤分离，优质均匀的纤维进入优质纤维池储存备用，需要再加工的秸秆纤维材料经回水管重新进入第一浆池内，再次经过步骤三多级洗浆和精浆工序，直至纤维符合要求；

步骤六、优质纤维高强网带脱水，优质纤维池内的优质纤维经过管道将输送到高强网带脱水机进行脱水处理，纤维含水50%-60%时结束脱水，最终完成制备纤维的全过程，高强网带脱水机产生的废渣和水经过多个沉淀池沉淀后，清水进入水池储存，供给第一浆池使用，实现水循环利用。

进一步地，计量器包括漏斗形进料口、进料仓外壳和计量变频电机，进料仓外壳顶部开口与漏斗形进料口下端较窄一端连通，进料仓外壳的底部设置有计量出料口，进料仓外壳的底部一侧固定有计量器电机机座，计量器电机机座上表面固定有计量变频电机，计量变频电机的主轴水平贯穿进料仓外壳，且主轴贯穿进料仓外壳的部位分别套有无座轴承进行支撑，进料仓外壳内的主轴侧壁固定有多片均匀排布的拨料片。

进一步地，防糊化搓磨一体分解机包括防糊化分解机电机、搓磨输送绞龙一体机和一体机机座，一体机机座的上表面一侧固定有滑动系统支撑座，滑动系统支撑座的表面设置有搓丝机分解机机盖滑动槽，搓丝机电机底部滑动设置在搓丝机分解机机盖滑动槽上，一体机机座的上表面另一侧固定有防糊化分解机电机，精磨盘位于浆室内，防糊化分解机电机的分解机主轴与分解机联轴器连接，驱动分解机联轴器转动，精磨盘的搓丝机电机一侧设置有分解机动磨盘，且分解机动磨盘与精磨盘之间留有动静磨盘调节间隙区域，磨盘驱动轴的一端与分解机联轴器固定连接，磨盘驱动轴的另一端贯穿精磨盘中心开口后与分解机动磨盘中心固定连接，使防糊化分解机电机通过分解机主轴、分解机联轴器、磨盘驱动轴驱动分解机动磨盘转动，分解机动磨盘的外部罩有机盖，机盖通过浆室进料口与搓磨输送绞龙一体机出料端连通，浆室的底部为浆室的出料口，搓磨输送绞龙一体机的前侧上方设置有绞龙进料口，搓磨输送绞龙一体机进料一端的绞龙通过搓丝机主轴与搓丝机电机的电机轴传动连接，磨盘驱动轴的两端分别通过分解机后轴承和分解机前轴承支撑，磨盘驱动轴和分解机联轴器外部罩有轴承体罩。

进一步地，精细疏解纤维机包括连接弯头和疏解浆室，连接弯头与疏解浆室一侧连通用于进料，连接弯头进料端通过疏解控制阀与除砂罐连通，疏解浆室内设置有通过疏解机主轴驱动转动的硬质合金转锭子，疏解机主轴通过轴承支撑在轴承体外壳内，且疏解机主轴外端通过疏解机联轴器与疏解机电机的动力输出轴传动连接，疏解机进浆口位于连接弯头与疏解浆室连接部位的一侧，疏解机出浆口位于疏解浆室上端，连接弯头的进料端设置有用于进入清水的清水冲洗管。

进一步地，高压筛选纤维机包括筛选机座和支撑在筛选机座一侧的筒体座，筒体座上设置有筛选外筒，筛选主轴竖直贯穿筒体座，且在贯穿筒体座的部位设置有机械密封结构，筛选主轴中间部位套有轴承体，轴承体与筒体座固定连接，筛选主轴的下端固定有被动皮带轮，被动皮带轮通过传动带与筛选机座表面另一侧的筛选电机的主动皮带轮传动连接，筛选主轴的上端固定有位于筛选外筒内的筛鼓，筛鼓内侧壁通过多条旋翼与筛选主轴固定连接，筛鼓的上端开口，且位于筛选外筒的上端开口内，筛选外筒的上端开口罩有可打开的外筒封盖。

进一步地，高强网带脱水机包括机架和机架顶部一侧设置的进料装置，进料装置下方的机架设置有驱动网带运动的主动辊及传动装置，机架底部设置有多个用于交错穿过网带的滤水辊，经过机架上部分的网带的下方设置有接水装置，机架的一端设置有用于调节网带松紧的涨紧辊，滤水辊上方的机架设置有调偏辊，机架底部的喷水装置上方设置有用于支撑网带的导辊。

本发明具有以下有益效果：本发明生产工艺不添加任何化学制剂，是对纯物理法清洁制备纤维的创新，因此生产过程中无污染、无排放，水循环利用，废渣可做有机肥，生产的纤维可配抄瓦楞纸比例为30%-50%，能达到瓦楞纸配抄要求的理化指标，减少造纸厂废水排放，能提高瓦楞纸的挺性和环压强度，达到A级瓦楞纸的各项参数，还可以作为本色模塑产品的100%的原料。

附图说明

现结合附图对本发明做进一步说明。

图1为本发明实施例1的工艺流程图；

图2为本发明实施例2的工艺流程图；

图3为本发明计量器的结构示意图；

图4为本发明防糊化搓磨一体分解机的结构示意图；

图5为本发明精细疏解纤维机的结构示意图；

图6为本发明高压筛选纤维机的结构示意图；

图7为本发明高强网带脱水机的结构示意图；

图8为本发明实施例2的控制系统原理图；

图9为本发明防糊化分解机的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，当植物原料为木片或竹片材料时，具体包括以下步骤：

步骤一、计量器进料，依据流水线日生产量的产量计算出所投放原材料的量，通过计量器将木片或竹片材料送入防糊化搓磨一体分解机；

步骤二、多级防糊化分解机搓磨，木片或竹片材料在防糊化搓磨一体分解机中进行搓丝和防糊化搓磨，在搓磨力的作用下使木片或竹片材料第一次升温至70-80°，然后木片或竹片材料经过保温的绞龙输送到第一台防糊化分解机内，再次在搓磨下作用下将纤维温度迅速提升到120°以上，最后经过保温绞龙的输送到第二台防糊化分解机再次搓磨，温度再次提高到120°-140°之间，使经过多级搓磨的木片或竹片材料中木质素由脆硬的玻璃态软化成橡胶态，与木片或竹片材料中纤维素通过氢键有机的揉合在一起形成木片或竹片纤维材料；

步骤三、多级洗浆和精浆工序，上述木片或竹片纤维材料通过绞龙由第三台防糊化分解机送入多级洗浆和精浆工序，先进入第一浆池内，调节木片或竹片纤维在水池内的浓度，将纤维和水的混合物调整浓度到5%，然后经管道将纤维和水的混合物送入第一精细疏解纤维机将纤维状态进行第一步均匀化，然后再经管道输送到第二精细疏解纤维机，进一步的调整纤维的均匀化状态，最后，通过管道把二次疏解的纤维和水的混合物打入第二浆池内，进一步调节纤维和水的浓度到3%，完成多级洗浆和精浆；

步骤四、纤维高压筛选分离，经过防糊化分解机搓磨力的作用下，纤维被疏解成单根纤维，单根纤维长度在1-1.5毫米，宽度为20微米，纤维的两端在磨盘的搓磨下，形成了扫帚一样的形态，从而增大了纤维表面的接触面积，提高了纤维表面间氢键结合，然后疏解的纤维通过管道进入高压筛选纤维机，进行过滤分离形成优质纤维，优质纤维即达到了理化指标可配抄瓦楞纸和制做模塑产品的纤维，优质纤维进入优质纤维池储存备用，没有达到理化指标的纤维经回水管重新进入第一浆池内，再次经过步骤三多级洗浆和精浆工序直至纤维符合要求；

步骤五、优质纤维高强网带脱水，优质纤维池内的优质纤维经过管道将输送到高强网带脱水机进行脱水处理，纤维含水50%-60%时结束脱水，最终完成制备纤维的全过程，高强网带脱水机产生的废渣和水经过多个沉淀池沉淀后，清水进入水池储存，供给第一浆池使用，实现水循环利用。

实施例2

如图2、图8所示一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，当植物原料为农作物秸秆材料时，具体包括以下步骤：

步骤一、农作物秸秆材料预处理，农作物秸秆材料先经过涡流撕裂机进行粉碎和揉搓，使原本较长的农作物秸秆材料加工成3-5厘米质地柔软的丝状物，然后加入水进行湿润，经过48小时堆积存放，直到丝状秸秆材料被充分软化，然后送入水力碎草机进行洗涤分离，同时加入循环水，使水和混合液的浓度控制在10%，通过碎草机离心力的作用，丝状秸秆材料中的泥沙、叶片、穗、碎草节杂物随水排出，石头，铁块重物在离心力作用下随周边的排石管排出，较干净的秸秆碎片通过输送绞龙进入计量器；

步骤二、计量器进料，依据流水线日生产量的产量计算出所投放原材料的量，通过计量器将秸秆碎片送入搓磨功能一体的第一台防糊化分解机，将秸秆碎片通过计量器送入防糊化分解机；

步骤三、多级防糊化分解机搓磨，秸秆碎片在第一台防糊化分解机中进行搓丝和防糊化搓磨，在搓磨力的作用下使秸秆碎片第一次升温至70-80°，然后秸秆材料经过保温的绞龙输送到第二台防糊化分解机内，再次在搓磨下作用下将秸秆纤维温度迅速提升到120°以上，最后经过保温绞龙的输送到第三台防糊化分解机再次搓磨，温度再次提高到120°-140°之间，使经过多级搓磨的秸秆纤维中的木质素由脆硬的玻璃态软化成橡胶态，与秸秆纤维中纤维素通过氢键有机的揉合在一起形成秸秆纤维材料；

步骤四、多级洗浆和精浆工序，经过多级防糊化分解机搓磨的秸秆纤维材料通过绞龙送入洗浆和精浆工段，先进入第一浆池内，调节秸秆纤维材料在水池内的浓度，将纤维和水的混合物调整浓度到5%，然后经管道送入高效盘磨机，将秸秆纤维材料进行第一步均匀化，再通过管道把秸秆纤维材料和水的混合物送入第二浆池，进一步调节秸秆纤维材料和水的浓度到3%，完成多级洗浆和精浆；

步骤五、纤维高压筛选分离，经过多级洗浆和精浆的秸秆纤维材料通过管道进入高压筛选纤维机，进行过滤分离，优质均匀的纤维进入优质纤维池储存备用，需要再加工的秸秆纤维材料经回水管重新进入第一浆池内，再次经过步骤三多级洗浆和精浆工序，直至纤维符合要求；

步骤六、优质纤维高强网带脱水，优质纤维池内的优质纤维经过管道将输送到高强网带脱水机进行脱水处理，纤维含水50%-60%时结束脱水，最终完成制备纤维的全过程，高强网带脱水机产生的废渣和水经过多个沉淀池沉淀后，清水进入水池储存，供给第一浆池使用，实现水循环利用。

由于秸秆单位质量较小且缠绕性较大，所以在喂料、出料和全系统输送过程中容易出现阻塞、搭桥现象，在设计中充分考虑到秸秆和木片质地的差异性，有针对性地进行了系统改造，控制系统原理图如图8。

计量器可以根据设备总产量，分解到日产量，用计量器精确进料和各工序的延迟启动控制，这样能保证整个生产工序的连续性，稳定性，料液比、给料的均匀性及盘磨间隙控制的精细化，同时减少了人工，只需要前进料口和出料口的人员配备，在全生产过程中只需要在主控室内实时监控各设备的运转状况，做到整个生产线封闭式运转，保证了秸秆机械浆的质量。

如图3-7所示，实施例1实施例2使用的部分设备具体如下：

计量器包括漏斗形进料口1-1、进料仓外壳1-5和计量变频电机1-3，进料仓外壳1-5顶部开口与漏斗形进料口1-2下端较窄一端连通，进料仓外壳1-5的底部设置有计量出料口1-8，进料仓外壳1-5的底部一侧固定有计量器电机机座1-4，计量器电机机座1-4上表面固定有计量变频电机1-3，计量变频电机1-3的主轴1-2水平贯穿进料仓外壳1-5，且主轴1-2贯穿进料仓外壳1-5的部位分别套有无座轴承1-6进行支撑，进料仓外壳1-5内的主轴1-2侧壁固定有多片均匀排布的拨料片1-7，拨料片1-7之间具有一定间隔，将进料仓外壳1-5分隔成多个区域，转动一定个数的拨料片1-7即可投放一定量的物料，从而实现物料的计量投放，通过控制计量变频电机1-3驱动拨料片1-7的快慢实现计量以及下料的快慢，从而根据整个流水线日生产量的产量，投放原材料的量。

防糊化搓磨一体分解机包括防糊化分解机电机2-1、搓磨输送绞龙一体机2-9和一体机机座2-18，一体机机座2-18的上表面一侧固定有滑动系统支撑座2-14，滑动系统支撑座2-14的表面设置有搓丝机分解机机盖滑动槽2-13，搓丝机电机2-12底部滑动设置在搓丝机分解机机盖滑动槽2-13上，一体机机座2-18的上表面另一侧固定有防糊化分解机电机2-1，精磨盘2-7位于浆室2-6内，防糊化分解机电机2-1的分解机主轴2-2与分解机联轴器2-3连接，驱动分解机联轴器2-3转动，精磨盘2-7的搓丝机电机2-12一侧设置有分解机动磨盘2-16，且分解机动磨盘2-16与精磨盘2-7之间留有动静磨盘调节间隙区域2-17，磨盘驱动轴的一端与分解机联轴器2-3固定连接，磨盘驱动轴的另一端贯穿精磨盘2-7中心开口后与分解机动磨盘2-16中心固定连接，使防糊化分解机电机2-1通过分解机主轴2-2、分解机联轴器2-3、磨盘驱动轴驱动分解机动磨盘2-16转动，分解机动磨盘2-16的外部罩有机盖2-8，机盖2-8通过浆室进料口2-15与搓磨输送绞龙一体机2-9出料端连通，浆室2-6的底部为浆室2-6的出料口，搓磨输送绞龙一体机2-9的前侧上方设置有绞龙进料口2-10，搓磨输送绞龙一体机2-9进料一端的绞龙通过搓丝机主轴2-11与搓丝机电机2-12的电机轴传动连接，磨盘驱动轴的两端分别通过分解机后轴承2-4和分解机前轴承2-5支撑，磨盘驱动轴和分解机联轴器2-3外部罩有轴承体罩2-19，经过计量投放的物料从绞龙进料口2-10进入到搓磨输送绞龙一体机2-9，在输送的过程中经过初步搓磨，通过浆室进料口2-15进入浆室2-6，分解机动磨盘2-16在防糊化分解机电机2-1带动下转动，与精磨盘2-7相配合，对物料进行搓磨，由浆室2-6的出料口排出。

防糊化分解机与防糊化搓磨一体分解机结构类似，区别在于防糊化分解机不具有搓丝机电机2-12、搓丝机分解机机盖滑动槽2-13和滑动系统支撑座2-14，其他结构均相同，如图9。

精细疏解纤维机包括连接弯头3-1和疏解浆室3-2，连接弯头3-1与疏解浆室3-2一侧连通用于进料，连接弯头3-1进料端通过疏解控制阀3-3与除砂罐3-4连通，疏解浆室3-2内设置有通过疏解机主轴3-5驱动转动的硬质合金转锭子3-6，疏解机主轴3-5通过轴承支撑在轴承体外壳3-7内，且疏解机主轴3-5外端通过疏解机联轴器3-8与疏解机电机3-9的动力输出轴传动连接，疏解机进浆口3-10位于连接弯头3-1与疏解浆室3-2连接部位的一侧，疏解机出浆口3-11位于疏解浆室3-2上端，连接弯头3-1的进料端设置有用于进入清水的清水冲洗管3-12，精细疏解纤维机为目前常用设备，主要用于调整纤维的均匀化状态。

高压筛选纤维机包括筛选机座4-1和支撑在筛选机座4-1一侧的筒体座4-2，筒体座4-2上设置有筛选外筒4-3，筛选主轴4-4竖直贯穿筒体座4-2，且在贯穿筒体座4-2的部位设置有机械密封结构4-5，筛选主轴4-4中间部位套有轴承体4-6，轴承体4-6与筒体座4-2固定连接，筛选主轴4-4的下端固定有被动皮带轮4-7，被动皮带轮4-7通过传动带与筛选机座4-1表面另一侧的筛选电机4-8的主动皮带轮4-9传动连接，筛选主轴4-4的上端固定有位于筛选外筒4-3内的筛鼓4-10，筛鼓4-10内侧壁通过多条旋翼4-12与筛选主轴4-4固定连接，筛鼓4-10的上端开口，且位于筛选外筒4-3的上端开口内，筛选外筒4-3的上端开口罩有可打开的外筒封盖4-11，经过精细疏解纤维机处理的物料送入筛鼓4-10，筛选电机4-8转动，通过主动皮带轮4-9、皮带带动被动皮带轮4-7转动，从而带动筛选主轴4-4以及上端的筛鼓4-10转动，在离心力作用下进行筛选，优质均匀的纤维进入优质纤维池储存备用，需要再加工的秸秆纤维材料经回水管重新进入第一浆池内。

高强网带脱水机包括机架5-1和机架5-1顶部一侧设置的进料装置5-2，进料装置5-2下方的机架5-1设置有驱动网带运动的主动辊及传动装置5-3，机架5-1底部设置有多个用于交错穿过网带的滤水辊5-4，经过机架5-1上部分的网带的下方设置有接水装置5-6，机架5-1的一端设置有用于调节网带松紧的涨紧辊5-7，滤水辊5-4上方的机架5-1设置有调偏辊5-8，机架5-1底部的喷水装置5-9上方设置有用于支撑网带的导辊5-5，网带分为两层，即目前常用的压滤设备，作用在于对优质纤维进行进一步脱水。

另外其他未具体提及的设备如涡流撕裂机、水力碎草机均为造纸行业常用设备。

本发明有益效果：

清洁制备纤维工艺无水污染的关键是，生产过程的排水经混凝、气浮处理后全部循环利用。北京化工大学生命科学与技术学院对该工程循环水系统进行了一个月的全程跟踪监测。数据论证表明：回用水的比例超过95％以后，污染因子浓度会急剧增大，本发明的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，每天的清水补充量为60吨，相对于水循环系统中日用水总量600吨，其回用水率为90％，污染因子浓度增加较少，制纤维产生废水COD浓度基本在3500mg/L左右，SS在200mg/L800mg/L之间，经处理后循环利用水水质COD在800mg/L，SS在10mg/L以下，达到制浆或抄纸用水标准。

本发明的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺在制备纤维过程中只用清水，不添加任何化学药品，属清洁生产工艺。与传统化学制浆工艺相比本项目工艺无化学黑液污染，循环用水不排出，总用水量只有传统化学制备纤维工艺的十分之一，降低了制备纤维污染负荷，从而降低了生产成本。本工艺的制浆技术得浆率为75％，高于传统化学浆及半化学浆。

在所查到的国内外文献中，也有秸秆机械制浆的相关研究报道，但在所查到的报道内均在制浆过程中添加了化学药品。主要因为秸秆中的主要成分是纤维素，半纤维素，木质素，聚糖醛酸，蛋白质，矿物质，其中纤维素和半纤维素的含量在35-40%，木质素是存在与细胞间层中。要想得到工业化生产的纤维，就得先把纤维素和木质素分离，传统的制备纤维的方法是用氧碱法，亚硫酸碱法，爆破法，碱性过氧化氢，有机溶剂等方法剥离木质素，这些传统制浆法都是用了烧碱法，烧碱中的钠离子和氢氧离子在生化反应中产生了黑水，生成了二噁英，污染环境长达几十年，进入人体后随着血液长期侵蚀消化系统，呼吸系统，生殖系统，免疫系统，内分泌系统，从而导致癌症等疑难杂病。

本发明的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，不用去除木质素，是根据木质素高温下的变性原理，通过多台防糊化分解机的搓磨作用下，设备间实现无损温度蛟龙输送纤维，不断提高搓磨纤维的温度到120°以上，把秸秆分离成纤维，木质素由脆硬的玻璃态转变成非常软的橡胶态，在机器磨搓的作用下和纤维素，半纤维素紧密的结合在一起，这时的木质素已经不是生产的障碍了，经过多道清洗纤维和高压筛选纤维机作用下，将纤维中聚糖醛酸，蛋白质，矿物质和杂质分离出来，经过挤浆机挤干后，就完成了制备纤维的全过程，生产的全过程无污染，无排放，水循环利用，产生的少量废渣，可作有机肥，回用到农作物的种植。

本发明一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，与生产瓦楞纸企业配抄能达到A级瓦楞纸，每吨的价格远远低于废纸浆生产的瓦楞纸价格，不仅能能给纸企增加利润，还能减少纸企的水排放量。同时又能给农民收储秸秆一个稳定的收入。以年产10万吨的纤维计算，配抄瓦楞纸用8万吨，销售价以最低2000元/吨计算，生产成本1400元/吨，有500元利润，总销售额2000元/吨×8万吨=1.6亿元，成本1400元/吨×8万吨=1.12亿，有4800万的利润，给地方创造税收480万。拿2万吨做纸塑产品，2万吨×3000元/吨利润=6000万元，给地方创造税收600万，总利税1080万元。

本发明的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺对秸秆吞吐量比较大，10万吨制备纤维能力计算，有效时间330天，每天所需秸秆600吨，每年需秸秆将近20万吨。这样既解决了秸杆消耗量问题，又能让农民有一个稳定的收入，能为政府分担部分社会责任。

本发明的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，无污染、无排放，水循环利用，把废物利用起来，又有经济效益。传统的秸秆还田危害巨大，破坏了土壤的酸碱平衡，造成了土地土壤的板结，造成农作物的减产，本发明充分利用秸秆，既能减轻种植户负担，同时又能保持土壤活性。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：植物原料依次经过计量器进料、多级防糊化分解机搓磨、多级洗浆和精浆工序、纤维高压筛选分离、优质纤维高强网带脱水；所述多级防糊化分解机搓磨工序共分三个阶段，第一阶段，材料在搓磨力的作用下第一次升温至70-80°，第二阶段，再次在搓磨力作用下将纤维温度迅速提升到120°以上，最后第三阶段，在搓磨力作用下将纤维温度提高到120°-140°之间；所述多级洗浆和精浆工序包括两级，第一级调节纤维和水混合物浓度至5%，第二级调节纤维和水混合物浓度至3%；

当植物原料为农作物秸秆材料时，破壁制备纤维的生产工艺具体包括以下步骤，

步骤一、农作物秸秆材料经过撕裂机将秸秆撕裂成丝状物，丝状物秸秆通过碎草机离心力的作用，丝状秸秆材料中的泥沙、叶片、穗、碎草节杂物随水排出，石头，丝状秸秆材料中的泥沙、叶片、穗、碎草节杂物随水排出，石头，铁块重物在离心力作用下随周边的排石管排出，较干净的秸秆碎片通过输送绞龙进入计量器；

步骤二、计量器进料，依据流水线日生产量的产量计算出所投放原材料的量，通过计量器将秸秆碎片送入搓磨功能一体的第一台防糊化分解机，将秸秆碎片通过计量器送入防糊化分解机；

步骤三、多级防糊化分解机搓磨，秸秆碎片在第一台防糊化分解机中进行搓丝和防糊化搓磨，在搓磨力的作用下使秸秆碎片第一次升温至70-80°，然后秸秆材料经过保温的绞龙输送到第二台防糊化分解机内，再次在搓磨下作用下将秸秆纤维温度迅速提升到120°以上，最后经过保温绞龙的输送到第三台防糊化分解机再次搓磨，温度再次提高到120°-140°之间，使经过多级搓磨的秸秆纤维中的木质素由脆硬的玻璃态软化成橡胶态，与秸秆纤维中纤维素通过氢键有机的揉合在一起形成秸秆纤维材料；

步骤四、多级洗浆和精浆工序，经过多级防糊化分解机搓磨的秸秆纤维材料通过绞龙送入洗浆和精浆工段，先进入第一浆池内，调节秸秆纤维材料在水池内的浓度，将纤维和水的混合物调整浓度到5%，然后经管道送入高效盘磨机，将秸秆纤维材料进行第一步均匀化，再通过管道把秸秆纤维材料和水的混合物送入第二浆池，进一步调节秸秆纤维材料和水的浓度到3%，完成多级洗浆和精浆；

步骤五、纤维高压筛选分离，经过多级洗浆和精浆的秸秆纤维材料通过管道进入高压筛选纤维机，进行过滤分离，优质均匀的纤维进入优质纤维池储存备用，需要再加工的秸秆纤维材料经回水管重新进入第一浆池内，再次经过步骤三多级洗浆和精浆工序，直至纤维符合要求；

步骤六、优质纤维高强网带脱水，优质纤维池内的优质纤维经过管道将输送到高强网带脱水机进行脱水处理，纤维含水50%-60%时结束脱水，最终完成制备纤维的全过程。

2.如权利要求1所述的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，其特征在于：计量器包括漏斗形进料口（1-1）、进料仓外壳（1-5）和计量变频电机（1-3），进料仓外壳（1-5）顶部开口与漏斗形进料口（1-2）下端较窄一端连通，进料仓外壳（1-5）的底部设置有计量出料口（1-8），进料仓外壳（1-5）的底部一侧固定有计量器电机机座（1-4），计量器电机机座（1-4）上表面固定有计量变频电机（1-3），计量变频电机（1-3）的主轴（1-2）水平贯穿进料仓外壳（1-5），且主轴（1-2）贯穿进料仓外壳（1-5）的部位分别套有无座轴承（1-6）进行支撑，进料仓外壳（1-5）内的主轴（1-2）侧壁固定有多片均匀排布的拨料片（1-7）。

3.如权利要求1所述的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，其特征在于：防糊化搓磨一体分解机包括防糊化分解机电机（2-1）、搓磨输送绞龙一体机（2-9）和一体机机座（2-18），一体机机座（2-18）的上表面一侧固定有滑动系统支撑座（2-14），滑动系统支撑座（2-14）的表面设置有搓丝机分解机机盖滑动槽（2-13），搓丝机电机（2-12）底部滑动设置在搓丝机分解机机盖滑动槽（2-13）上，一体机机座（2-18）的上表面另一侧固定有防糊化分解机电机（2-1），精磨盘（2-7）位于浆室（2-6）内，防糊化分解机电机（2-1）的分解机主轴（2-2）与分解机联轴器（2-3）连接，驱动分解机联轴器（2-3）转动，精磨盘（2-7）的搓丝机电机（2-12）一侧设置有分解机动磨盘（2-16），且分解机动磨盘（2-16）与精磨盘（2-7）之间留有动静磨盘调节间隙区域（2-17），磨盘驱动轴的一端与分解机联轴器（2-3）固定连接，磨盘驱动轴的另一端贯穿钢磨盘（2-7）中心开口后与分解机动磨盘（2-16）中心固定连接，使防糊化分解机电机（2-1）通过分解机主轴（2-2）、分解机联轴器（2-3）、磨盘驱动轴驱动分解机动磨盘（2-16）转动，分解机动磨盘（2-16）的外部罩有机盖（2-8），机盖（2-8）通过浆室进料口（2-15）与搓磨输送绞龙一体机（2-9）出料端连通，浆室（2-6）的底部为浆室（2-6）的出料口，搓磨输送绞龙一体机（2-9）的前侧上方设置有绞龙进料口（2-10），搓磨输送绞龙一体机（2-9）进料一端的绞龙通过搓丝机主轴（2-11）与搓丝机电机（2-12）的电机轴传动连接，磨盘驱动轴的两端分别通过分解机后轴承（2-4）和分解机前轴承（2-5）支撑，磨盘驱动轴和分解机联轴器（2-3）外部罩有轴承体罩（2-19）。

4.如权利要求1所述的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，其特征在于：精细疏解纤维机包括连接弯头（3-1）和疏解浆室（3-2），连接弯头（3-1）与疏解浆室（3-2）一侧连通用于进料，连接弯头（3-1）进料端通过疏解控制阀（3-3）与除砂罐（3-4）连通，疏解浆室（3-2）内设置有通过疏解机主轴（3-5）驱动转动的硬质合金转锭子（3-6），疏解机主轴（3-5）通过轴承支撑在轴承体外壳（3-7）内，且疏解机主轴（3-5）外端通过疏解机联轴器（3-8）与疏解机电机（3-9）的动力输出轴传动连接，疏解机进浆口（3-10）位于连接弯头（3-1）与疏解浆室（3-2）连接部位的一侧，疏解机出浆口（3-11）位于疏解浆室（3-2）上端，连接弯头（3-1）的进料端设置有用于进入清水的清水冲洗管（3-12）。

5.如权利要求1所述的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，其特征在于：高压筛选纤维机包括筛选机座（4-1）和支撑在筛选机座（4-1）一侧的筒体座（4-2），筒体座（4-2）上设置有筛选外筒（4-3），筛选主轴（4-4）竖直贯穿筒体座（4-2），且在贯穿筒体座（4-2）的部位设置有机械密封结构（4-5），筛选主轴（4-4）中间部位套有轴承体（4-6），轴承体（4-6）与筒体座（4-2）固定连接，筛选主轴（4-4）的下端固定有被动皮带轮（4-7），被动皮带轮（4-7）通过传动带与筛选机座（4-1）表面另一侧的筛选电机（4-8）的主动皮带轮（4-9）传动连接，筛选主轴（4-4）的上端固定有位于筛选外筒（4-3）内的筛鼓（4-10），筛鼓（4-10）内侧壁通过多条旋翼（4-12）与筛选主轴（4-4）固定连接，筛鼓（4-10）的上端开口，且位于筛选外筒（4-3）的上端开口内，筛选外筒（4-3）的上端开口罩有可打开的外筒封盖（4-11）。

6.如权利要求1所述的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，其特征在于：高强网带脱水机包括机架（5-1）和机架（5-1）顶部一侧设置的进料装置（5-2），进料装置（5-2）下方的机架（5-1）设置有驱动网带运动的主动辊及传动装置（5-3），机架（5-1）底部设置有多个用于交错穿过网带的滤水辊（5-4），经过机架（5-1）上部分的网带的下方设置有接水装置（5-6），机架（5-1）的一端设置有用于调节网带松紧的涨紧辊（5-7），滤水辊（5-4）上方的机架（5-1）设置有调偏辊（5-8），机架（5-1）底部的喷水装置（5-9）上方设置有用于支撑网带的导辊（5-5）。

7.如权利要求2所述的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，其特征在于：农作物秸秆材料先经过涡流撕裂机进行粉碎和揉搓，使原本较长的农作物秸秆材料加工成3-5厘米质地柔软的丝状物，然后加入水进行湿润，经过48小时堆积存放，直到丝状秸秆材料被充分软化，然后送入水力碎草机进行洗涤分离，同时加入循环水，使水和混合液的浓度控制在10%。

8.如权利要求1所述的一种植物原料破壁制备纤维的生产工艺，其特征在于：高强网带脱水机产生的废渣和水经过多个沉淀池沉淀后，清水进入水池储存，供给第一浆池使用，实现水循环利用。

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