CN115487922B - 一种利用植物纤维制备多元化产品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，通过设置多条分支工艺，对竹材进行加工得到粉体、纸浆、液态肥等多元化产品，形成高度集成化的竹材综合利用生产工艺，资源利用率高且产出多元化，废气料统一回收并由系统内部进行消化再利用，极大提高资源化利用的产出比，且对系统外环境无任何污染输出，环境友好，解决了现有技术中存在的产品单一、耗能高、粉体物理性能差、填充比例低等技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及植物纤维制粉技术领域，尤其涉及一种利用植物纤维制备多元化产品的方法。
背景技术
目前在可降解塑料制品的生产工艺中，通常添加植物纤维粉体作为填充料，所添加的植物类填充剂以淀粉为主，国家标准填充比例为小于10%，但小填充比例下，产品成本降低有限。目前存在的问题之一在于如何提高植物类纤维粉体的掺量，从而降低产品成本。
中国专利CN201810301742.6公开了秸秆纤维板材的制备方法，步骤包括：按质量百分比选取85～90％的秸秆和10～15％的木质素；将秸秆输送到汽爆罐中，关闭汽爆罐进料口阀门，汽爆罐内通入蒸汽使得汽爆罐内压力为1.2～1.8MPa，保温保压时间为5～10min，然后瞬间打开汽爆罐出料阀门，使得物料瞬间释放到汽爆喷放仓中；将汽爆后的物料和木质素混合后进行热磨，热磨后进行气流干燥，气流干燥的热空气温度为160～180℃，干燥后的混合物料水分为8～12％；将干燥后的混合物料进行铺装成型。
然而现有技术水平所能够量产的植物纤维粉体粒径大，若生产超细纤维粉体将面临产量低、耗能及成本高等一系列问题，无法实现市场化；且粉体中含有油脂、蛋白及果胶等对生产可降解塑料制品不利的杂质成分，影响粘合剂的结合效果，进而影响制品的物理性能以及填充料的填充比例。因此，现有技术无法高产量生产超细小粒径纤维粉体，且粉体的应用品质欠佳。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，通过设置多条分支工艺，对竹材进行加工得到粉体、纸浆、液态肥等多元化产品，形成高度集成化的竹材综合利用生产工艺，资源利用率高且产出多元化，废气料统一回收并由系统内部进行消化再利用，极大提高资源化利用的产出比，且对系统外环境无任何污染输出，环境友好，解决了现有技术中存在的产品单一、耗能高、粉体物理性能差、填充比例低等技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用植物纤维制备超细粉体的方法，即：一、植物纤维粉体生产工序，所述粉体生产工序包括以下步骤：
（1）汽爆：经预处理后的物料送至汽爆单元，通入蒸汽压力为0.9～1.2MPa的饱和蒸汽并保压4～6min，物料在0.01s内完成爆破，汽爆后的物料含水率为60～70%；
（2）降解：经步骤（1）处理得到的物料送至降解仓，在温度为30℃、pH为6.5的条件下储存5～10d，进行水解酸化，降解后的物料在自然条件下进行通风晾干，含水率为20%～40%；
（3）烘干：经步骤（2）处理得到的物料送至烘干设备，在100-200℃的温度下进行烘干，烘干后的物料含水率在10%以下；
（4）冲击磨：经步骤（3）处理得到的物料送至冲击磨设备进行冲击磨，得到超细植物纤维粉体成品，送至成品储存塔储存，冲击磨生产的超细植物纤维粉体粒径为D50-1000目以上。
作为优选，所述植物纤维粉体生产工序还包括以下步骤：
（2-3-1）粉碎：经步骤（2）处理得到的物料送至粉碎机进行破碎和研磨，粉碎得到的物料粒径为D50-120目，含水率为10%～20%；所述步骤（3）设置于步骤（2-3-1）之后。
作为优选，所述植物纤维粉体生产工序还包括以下步骤：
（2-3-2）高浓磨：经步骤（2-3-1）处理得到的物料送至高浓磨设备，在常温下进行高浓磨研磨，研磨过程中物料含水率控制在70%～80%；所述步骤（3）设置于步骤（2-3-2）之后。
作为优选，所述植物纤维粉体生产工序还包括以下步骤：
（2-3-2）高浓磨：经步骤（2）处理得到的物料送至高浓磨设备，在常温下进行高浓磨研磨，研磨过程中物料含水率控制在70%～80%；所述步骤（3）设置于步骤（2-3-2）之后。
作为优选，所述植物纤维粉体生产工序还包括以下步骤：
（2-3-1’）搓丝：经步骤（2）处理得到的物料送至搓丝机，在常温下进行搓丝，搓丝过程中物料含水率控制在70%～80%；所述步骤（2-3-1’）、步骤（2-3-2）、步骤（3）依次进行。
作为优选，所述步骤（2-3-2）进行两道，物料经过两道高浓磨研磨后，90%以上的植物纤维打开为单根纤维状态。
作为优选，所述步骤（3）中烘干产生的湿热废气（约30-40℃）和粉尘进行流转回用，排至步骤（2）的降解仓内。
本发明还提供一种利用植物纤维制备液态肥的方法，即：二、液态肥生产工序，所述液态肥生产工序以所述步骤（1）中汽爆产生的冷凝液以及高浓磨步骤后挤洗产生的挤洗液为液态肥生产原料。
作为优选，所述液态肥生产工序包括以下步骤：
（A）压滤：将上述液态肥生产原料送至板框压滤机进行压滤，得到的滤液返回至步骤（2-3-2）进行循环使用，直至滤液浓度达到10%以上后进入下一步骤；
（B）多级提浓：经步骤（A）处理得到的滤液送至多级蒸发器或MVR设备，进行提取浓缩，得到浓度为50%以上的浓缩液；
（C）发酵：经步骤（B）处理得到的浓缩液送至发酵装置，在常压下发酵罐内温度保持80℃以上、时间72h，酸碱PH值控制在6-8，进行高温菌发酵，得到液态肥主原料并进行储存，按照《有机肥料》(NY/T525-2021)标准配置得到高效液态肥料，送至成品储存塔进行储存。
作为优选，所述步骤（A）中压滤得到的滤渣进行流转回用。
本发明还提供一种利用植物纤维制备纸浆的方法，即：三、纸浆生产工序，所述纸浆生产工序以经所述步骤（1）或经所述步骤（1）-（2）处理得到的物料为纸浆生产原料，包括以下步骤：
（Ⅰ）粉碎：将上述纸浆生产原料送至粉碎机进行粉碎，粉碎得到的物料含水率在20%以内；
（Ⅰ’）搓丝：将上述纸浆生产原料送至搓丝机，在常温下进行搓丝，搓丝过程中物料含水率控制在70%～80%；
（Ⅱ）高浓磨：经步骤（Ⅰ）或（Ⅰ’）处理得到的物料送至高浓磨设备，进行高浓磨研磨，得到纸浆成品，送至成品储存塔进行储存。
作为优选，经过步骤（Ⅰ）处理的物料，则步骤（Ⅱ）需进行两道；经过步骤（Ⅰ’）处理的物料，则步骤（Ⅱ）进行一道即可。
作为优选，在步骤（2-3-2）以及步骤（Ⅱ）完成后进行挤洗，得到挤洗液。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明中的竹粉生产工艺，采用破壁降解、水解酸化技术，通过蒸汽爆破将植物纤维细胞破壁，细胞中的自由水和结合水易挥发，便于后续降解及水解酸化，并大大降低后续烘干成本，通过降解、水解酸化，改变纤维的性质，有利于增加粉体产能和提高粉体品质，通过两道粗磨，利用机械直接接触物料，将纤维束磋磨开，物料形成单根纤维状态，为后续冲击磨的粉体加工产能的提高、降低能耗起到很大作用，同时粉体的粒径正态分布离散性小，粉体品质好；
（2）本发明通过将生产过程中产生的废气料以及热量进行统一回收并由工序内部进行集中消化再利用，极大提高资源化利用的产出比，降低生产成本，且对系统外环境无任何污染输出；
（4）本发明中的竹材综合化利用生产系统，通过在汽爆模块下游匹配设置粉体生产模块、液态肥生产模块以及纸浆生产模块等多条分支生产线，形成高度集成化的竹材的综合利用生产系统，对汽爆后的竹材以及汽爆产生的冷凝液料分别进行处理并得到不同种类的产品，资源利用率高且产出多元化，并设置回用管路结构将各分支生产过程中产生的废气料进行统一回收并由系统内部进行消化再利用，极大提高资源化利用的产出比，且对系统外环境无任何污染输出，环境友好；
附图说明
图1为本发明的总工艺流程图；
图2为本发明实施例一中原竹预处理后的实物图；
图3为本发明实施例一中汽爆后中间产物的实物图；
图4为本发明实施例二中一道搓丝、一道高浓磨后中间产物的电镜图一；
图5为本发明实施例二中一道搓丝、一道高浓磨后中间产物的电镜图二；
图6为本发明实施例四中搓丝后中间产物的实物图；
图7为本发明实施例四中搓丝后中间产物的电镜图；
图8为本发明实施例六中竹材综合化利用生产系统的整体结构示意图；
图9为本发明实施例六中竹材综合化利用生产系统的主体结构示意图；
图10为本发明实施例六中粉体生产模块局部结构示意图；
图11为本发明实施例六中降解模组的局部结构示意图；
图12为本发明实施例六中汽爆模块与液态肥生产模块的分布示意图；
图13为本发明实施例六中纸浆生产模块的结构示意图；
图14为本发明实施例六中进出料模组的局部结构示意图；
图15为本发明实施例六中汽爆模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例一
本实施例提供一种利用植物纤维制备超细粉体的方法，即：
一、植物纤维粉体生产工序，所述粉体生产工序包括以下步骤：
（0）原料预处理：采用竹材作为原料，将原竹进行切片或将竹屑进行压块，得到预处理原料，如图2所示；
通过原料预处理步骤，实现后道汽爆步骤时，汽爆腔内竹材的堆积密度最大化，且进出料方便，增加汽爆产能、降低能耗和成本。
（1）汽爆：将预处理原料堆积至汽爆腔内，通入蒸汽压力为0.9MPa的饱和蒸汽并保压4～6min，通气温度为70-80℃，物料在0.01s内完成爆破，汽爆后的物料含水率为60～70%；得到如图3所示的中间产物；
通过汽爆处理能够破坏植物细胞壁，对后道降解工序中水解酸化发挥极大作用；此外，通过汽爆使得细胞破壁，使得木质素软化，在后道碾磨处理时易将植物纤维束打开为单根纤维（占比可达90%以上），从而提高后道碾磨产能并节省能耗。
（2）降解及水解酸化：经步骤（1）处理得到的物料送至降解、水解酸化槽，在温度为30℃、pH为6.5的条件下储存5～10d，物料的含水率约70%，进行水解酸化，物料经过挤洗后在自然条件下进行通风晾干，含水率为20%～40%；该步骤中，处理至物料降解、水解酸化至无竹味道为止。
通过降解处理，竹材进行生物变性反应，其内的脂肪、蛋白质、果胶等物质发生水解酸化，再进行挤洗，去除脂肪、蛋白质和果胶等影响粉体产能和填充量的有机物，使得粉体原料的物理性能得到改善，聚集性减弱和粘合性增强，增加粉体产能和提高粉体品质；再通过通风晾干，将物料的含水率降至20%-40%左右，在烘干之前将物料含水率降至最低，降低后道烘干工序的处理压力，降低能耗。
（2-3-1）粉碎：经步骤（2）处理得到的物料送至粉碎机进行破碎和研磨，粉碎得到的物料粒径为D50-120目，含水率为10%～20%；
步骤（2-3-1）中的粉碎机采用锤式粉碎机，其粉碎原理为：通过安装在转子上的锤片在粉碎腔体内高速旋转，在反复的打击碰撞和磨擦作用下将物料进行破碎和研磨，调整锤片的转速和筛网孔径（优选孔径为10mm）。
（2-3-2）高浓磨：经步骤（2-3-1）处理得到的物料送至高浓磨设备，采用粉碎机在常温下进行高浓磨研磨，过程中进行加水、降温，研磨过程中物料含水率控制在70%～80%；
通过一次碾磨处理，可将60%以上的竹纤维束打开为单根纤维，呈牙签状。
作为优选，所述步骤（2-3-2）进行两道，物料经过两道高浓磨研磨后，90%以上的植物纤维打开为单根纤维状态。
（3）烘干：经步骤（2-3-2）处理得到的物料送至烘干设备，在100-200℃的温度下进行烘干，烘干后的物料含水率控制在10%以下；
（4）冲击磨：经步骤（3）处理得到的物料送至冲击磨或球磨设备进行冲击磨，得到超细植物纤维粉体成品，送至成品储存塔储存，冲击磨生产的超细植物纤维粉体粒径为D50-1000目以上，物料物理形态均匀。
冲击磨采用搅拌介质冲击磨，其碾磨原理为：研磨部分位于机器底部，进料由搅拌介质冲击研磨和摩擦，从底部注入的气流在颗粒通过研磨介质的过程中输送和冷却颗粒，研磨颗粒由空气输送，通过研磨室到达分级机，分级机将所需的超细粉体从粗颗粒中分离出来，粗颗粒返回研磨区进行进一步研磨。
采用冲击磨时，物料在冲击磨粉碎腔内受到高速旋转的转子与齿衬的定子之间受到冲击和剪切,从而将物料磨成粉体。 采用球磨碾磨时，装在筒体内的矿石就受到介质猛烈的冲击力；另一方面由于磨介在筒体内沿筒体轴心的公转与自转，在磨介之间及其与筒体接触区又产生对矿石的挤压和磨剥力，从而将物料磨成粉体。
本实施例中，通过采用前后两道碾磨处理，充分打开纤维束形成单根纤维，以此作为冲击磨生产超细粉体的生产原料，其产量可增加一倍以上，极大地提高了产能，磨粉效率高，达到超细粒径所需磨粉时间短，在与D50-600目同等耗能的情况下，超细粉体粒径可达D50-1000目以上，且粒径正态分布离散性小，品质好，成品率高，能耗和成本低；
其次，通过两道碾磨处理，使得影响粉体品质的杂质得到清除，物料碾磨含水率提高到85%-90%，通过压滤将水分挤压出来作为生产液态肥的原料，增加有机液态肥的产量，形成一个高附加值的产品。
再次，纤维束打开形成单根纤维使得物料的比表面积增大，干燥时间可缩短50%以上。
（S）暂存：通过负压吸附方式将经步骤（4）处理得到的物料进行转移暂存；
在实际生产过程中，考虑成品返潮问题，通过在冲击磨之前设置原料暂存工序，实现物料的随用随磨，解决成品存放返潮问题。
通过本实施例的生产工艺所制备得到的产品为超细植物纤维粉体，目数在600目以上。
作为优选，所述步骤（3）中烘干产生的湿热废气（约30-40℃）和粉尘排至步骤（2）的降解仓内进行原料和热量的回收再利用；所述步骤（S）中抽负压产生的气料流转（风送）至步骤（2）的降解仓内进行原料和热量的回收再利用。
值得说明的是，步骤（3）中采用热气流进行烘干，烘干过程会产生热湿气，需采用引风机将热湿气从烘干塔引出，以保证烘干效果，由于热湿气在引出过程中会将烘干塔内粒径较小质量较轻的物料带走，若将热湿气直接排放，会造成原料和热量的流失，并造成环境污染，同理，步骤（S）中抽负压产生的气料中会夹杂带走部分物料，本实施例将烘干步骤所用的气流热量以及负压输料产生的气流都流转至前道降解、水解步骤进行余热回收（20°以上的温度都可以利用），并将气流中夹带的粉体物料重新作为原料进行处理，减少原料损失，提高产出率，此外，粉尘会吸附在湿物料上，减少除尘设备，降低投资和维护成本。
实施例二
本实施例提供另一种利用植物纤维制备超细粉体的方法，即：
一、植物纤维粉体生产工序，所述粉体生产工序包括以下步骤：
（1）汽爆：经预处理后的物料送至汽爆单元，通入蒸汽压力为0.9～1.2MPa的饱和蒸汽并保压4～6min，物料在0.01s内完成爆破，汽爆后的物料含水率为60～70%；
（2）降解及水解酸化：经步骤（1）处理得到的物料送至降解仓，在温度为30℃、pH为6.5的条件下储存5～10d，进行水解酸化，物料经过挤洗后在自然条件下进行通风晾干，含水率为20%～40%；
通过降解水解酸化步骤，提高物料脆性，更易切粒粉碎，并能够去除油脂，制得的粉体表面洁净，与可降解产品的其他成分（粘合剂）之间的结合力更好，产品强度大。本实施例的生产工艺成本低、粉体产品品质高、粒径小、离散度小。
（2-3-1’）搓丝：经步骤（2）处理得到的物料送至搓丝机，在常温下进行搓丝，搓丝过程中物料含水率控制在70%～80%；
（2-3-2）高浓磨：经步骤（2-3-1’）处理得到的物料送至高浓磨设备，在常温下进行高浓磨研磨，研磨过程中物料含水率控制在70%～80%；
由于植物纤维物料（如竹材）经过步骤（1）的蒸汽爆破预处理，其内部的木质素已软化，再通过高浓磨研磨，可很轻易将其植物纤维束打开为单根纤维状态，在步骤（4）之前设置步骤（2-3-1）/（2-3-1’）配合（2-3-2）的预处理，可大大提高植物纤维粉体的产能、降低能耗。
图4-5为汽爆后的物料经过一道搓丝、一道高浓磨后，纤维束打开成单根纤维素的电镜图。
（3）烘干：经步骤（2-3-2）处理得到的物料送至烘干设备，在100-200℃的温度下进行烘干，烘干后的物料含水率在控制10%以下；
（4）冲击磨：经步骤（3）处理得到的物料送至冲击磨设备进行冲击磨，得到超细植物纤维粉体成品，送至成品储存塔储存，冲击磨生产的超细植物纤维粉体粒径为D50-1000目以上。
实施例三
本实施例提供一种利用植物纤维制备纸浆的方法，即：
三、纸浆生产工序，所述纸浆生产工序以经所述步骤（1）或经所述步骤（1）-（2）处理得到的物料为纸浆生产原料，包括以下步骤：
（Ⅰ）粉碎：将上述纸浆生产原料送至粉碎机进行粉碎，粉碎得到的物料含水率在20%以内；
步骤（Ⅰ）中的粉碎机采用锤式粉碎机，其粉碎原理为：靠冲击作用来破碎物料，物料进入锤式粉碎机中受到高速回转的锤头的冲击而粉碎，粉碎的物料从锤破机锤头处获得动能，从高速冲向架体内的挡板和筛条，与此同时物料相互撞击，遭到多次破碎，小于筛条之间隙的物料从间隙中排出，较大的物料在筛条上再次经锤头的冲击、研磨、挤压而破碎，物料被锤破机锤头从间隙中挤出，从而获得所需粒度的中间产物，含水率控制在20%内，筛板孔径优选为10mm。
（S）暂存：通过负压吸附方式将步骤（Ⅰ）处理得到的物料进行转移暂存；
（Ⅱ）高浓磨：经步骤（Ⅰ）处理得到的物料送至高浓磨设备，在常温下控制物料含水率为70%-80%，进行高浓磨研磨，得到纸浆成品，送至成品储存塔进行储存。
在本实施例中，步骤（Ⅱ）需进行两道。
步骤（2-3-2）以及步骤（Ⅱ）中高浓磨的工作原理为：喂料螺旋将物料输送将送入碾磨室，利用磨片碾磨将物料的植物纤维束打开成单根纤维。
作为优选，在步骤（2-3-2）以及步骤（Ⅱ）完成后进行挤洗，得到挤洗液。
作为优选，所述步骤（S）中抽负压产生的气料流转至步骤（2）的降解仓内进行原料的再利用。
实施例四
本实施例提供另一种利用植物纤维制备纸浆的方法，即：
三、纸浆生产工序，所述纸浆生产工序以经所述步骤（1）或经所述步骤（1）-（2）处理得到的物料为纸浆生产原料，包括以下步骤：
（Ⅰ’）搓丝：将上述纸浆生产原料送至搓丝机，在常温下进行搓丝，搓丝过程中物料含水率控制在70%～80%；
该步骤得到的中间产物实物图如图4-5所示，电镜图如图6所示，得到纤维束，要求得到纤维束越长越好，保障成品纸张强度大；
步骤（2-3-1’）以及步骤（Ⅰ’）中搓丝机的工作原理为：通过双螺杆挤压浸渍机利用两根平行、啮合且同向旋转的积木组合式螺杆和特殊结构的螺杆元件，使纤维浆料在输送的同时受到动态挤压，依靠高浓高压下纤维间的揉搓，完成纤维压溃和离解，对纤维初生壁（p层）和次生壁（S1层）具有极好的破坏效果；
（Ⅱ）：高浓磨：经步骤（Ⅱ）处理得到的物料送至高浓磨设备，在常温下控制物料含水率为70%-80%，进行高浓磨研磨，得到纸浆成品，送至成品储存塔进行储存。
在本实施例中，步骤（Ⅱ）进行一道即可。
实施例五
本实施例提供一种基于实施例一主工艺的衍生产品生产工艺，涉及对主工艺废水的收集再利用。具体涉及一种利用植物纤维制备液态肥的方法，即：
二、液态肥生产工序，所述液态肥生产工序以所述步骤（1）中汽爆产生的冷凝液以及步骤（2-3-2）以及步骤（Ⅱ）中高浓磨步骤后挤洗产生的挤洗液为液态肥生产的基本原料。
作为优选，所述液态肥生产工序包括以下步骤：
（A）压滤：将上述液态肥生产原料送至板框压滤机进行压滤，得到的滤液返回至高浓磨步骤进行循环使用，直至滤液浓度达到10%以上后进入下一步骤；
（B）多级提浓：经步骤（A）处理得到的滤液送至多级蒸发器或MVR设备，进行提取浓缩，得到浓度为50%以上的浓缩液；
（C）发酵：经步骤（B）处理得到的浓缩液送至发酵装置，在常压下发酵罐内温度保持80℃以上、时间72h，酸碱PH值控制在6-8，进行高温菌发酵，得到液态肥主原料并进行储存，按照《有机肥料》(NY/T525-2021)标准配置得到高效液态肥料，送至成品储存塔进行储存。
作为优选，所述步骤（A）中压滤得到的滤渣作为植物纤维粉体或纸浆的生产原料返回至步骤（3）的烘干设备中进行流转回用。
实施例六
本实施例提供一种供上述实施例一至三中利用植物纤维制备多元化产品的方法的竹材综合化利用生产系统，如图8所示，一种竹材综合化利用生产系统，包括：供料模块100，所述供料模块100对竹材进行预处理以及供料；以及汽爆模块200，所述供料模块100向汽爆模块200输送预处理后的竹材原料；还包括：粉体生产模块300，所述汽爆模块200向所述粉体生产模块300输送汽爆后的竹材原料，如图9所示，所述粉体生产模块300包括：按工序前后依次连接设置的降解模组1、烘干模组2以及磨粉模组3。
作为优选，如图9及11所示，所述降解模组1包括：若干组排布设置的降解仓11，所述降解仓11的顶部设置有入料口；上料分配机构12，所述上料分配机构12沿若干组所述降解仓11的排布方向设置于所述入料口上方，以将汽爆后的竹材原料配送至各降解仓11内；以及出料输送机构13，所述降解仓11的底部设置有出料口，所述出料输送机构13沿若干组所述降解仓11的排布方向设置于所述出料口下方，以将发酵后的竹材原料输送至烘干模组2。
在本实施例中，所述汽爆模块200的出料端与上料分配机构12之间通过提升机传输送料。
作为一种优选的实施方式，如图14所示，所述上料分配机构12包括：水平设置的传输带121；以及分料组件122，若干个所述分料组件122分布设置于所述传输带121的传输路径上且一一对应设置于各所述降解仓11上方，所述分料组件122包括可做升降移动的分料板120，分料时，所述传输带121上的物料受分料板120的阻挡并导向落至对应的降解仓11内。
在本实施例中，对各降解仓11进行分料时，各分料板120预先下降至挡住传输带121的输出通道，汽爆模块200的出料端输出的物料通过提升机传输至传输带121上，经传输带121传输至第一个分料组件122处时，物料受分料板120阻挡并从传输带121两侧落至下方的降解仓11内，当第一个降解仓11物料分配完成时，其对应的分料板120提升以打开传输通道，物料在传输带121上继续传输至下一个降解仓11上方，如此循环进行逐一配料。
作为优选，如图10所示，所述烘干模组2包括至少一组烘干塔21。
作为优选，如图8及图10所示，所述磨粉模组3包括：按工序前后依次连接设置的粉碎机A31、暂存结构A32以及冲击磨单元33，所述暂存结构A32将粉碎机A31粗磨得到竹粉通过负压输送方式进行收集暂存。
竹粉生产过程中，先通过供料模块100将原竹进行切片或将竹屑进行压块，而后将竹片或竹块通过提升机送至汽爆模块200进行汽爆处理，汽爆后的竹材原料送至降解仓11内进行水解酸化处理，而后送入烘干塔21内进行烘干，烘干后通过粉碎机A31进行粗磨，得到粗磨粉并在暂存结构A32内进行暂存，最后进入冲击磨单元33进行冲击磨得到超细竹粉体。
需要说明的是，通过在烘干模组2和冲击磨单元33之间设置暂存结构A32，能够防止竹粉返潮，实现随用随磨，保证产品品质。
在本实施例中，所述烘干塔21的出料端与粉碎机A31之间通过提升机传输送料。
作为优选，如图15所示，所述汽爆模块200包括：若干组排布设置的汽爆单元52；供气模组53，所述供气模组53向所述汽爆单元52内通入汽爆所需的蒸汽和空气；以及进出料模组54，所述进出料模组54将竹材原料上料至汽爆单元52内并将汽爆单元52内完成汽爆处理的原料输出下料。
在本实施例中，所述进出料模组54滑动取料的一端对接所述供料模块100，其滑动下料的一端对接所述降解模组1，模块间布局设置合理，物料流转路径优化，效率高。
作为优选，所述进出料模组54包括：沿若干组所述汽爆单元52的排布方向设置于所述汽爆单元52上方的滑架541；以及沿若干组所述汽爆单元52的排布方向滑动设置于所述滑架541上的进出料单元542，图15中示出了进出料单元542处于取料端和下料端时的两种状态。
作为优选，如图8所示，还包括：液态肥生产模块400，如图9所示，所述汽爆模块200还包括液料回收单元51，所述汽爆模块200进行汽爆作业产生的冷凝液料通过液料回收单元51输送至液态肥生产模块400内，所述液态肥生产模块400以此为原料生产液态肥。
在本实施例中，通过设置液料回收单元51，能够将汽爆产生的冷凝废水以及各分支生产线中碾磨粉碎过程产生的挤洗水进行集中收集，并统一输出至液态肥生产模块400作为生产液态肥的原料，实现资源的充分再利用，且有利于减少生产污染。
作为优选，如图12所示，所述液态肥生产模块400包括：按工序前后依次连接设置的存液罐61、压滤装置62、多级提浓装置63以及发酵装置64，所述存液罐61与所述液料回收单元51相连接。
液态肥生产过程中，存液罐61内的液料输入压滤装置62进行压滤，得到的滤液输入多级提浓装置63进行蒸发提浓，得到浓缩原料后送入发酵装置64进行发酵处理，进而得到液态肥产品。
作为优选，如图15所示，所述液料回收单元51包括：沿若干组所述汽爆单元52的排布方向设置的存储槽511，所述存储槽511设置于地面上且相对于所述汽爆单元52低位设置，以使汽爆单元52排出的冷凝水自行流入收集；以及连接设置于所述存储槽511与存液罐61之间的第四回用管512。
此外，值得说明的是，如图12所示，所述压滤装置62与汽爆模块200的出料端相连接，以将压滤得到的料渣输出至粉体生产模块和纸浆生产模块进行回收利用，两者之间通过提升机传输送料。
作为优选，如图8所示，还包括：纸浆生产模块500，所述汽爆模块200向所述纸浆生产模块500输送汽爆后的竹材原料，所述纸浆生产模块500以此为原料生产纸浆；如图13所示，所述纸浆生产模块500包括：按工序前后依次连接设置的粉碎机B71、暂存结构B72、搓丝装置73、高浓磨装置74以及成品储存塔75。
纸浆生产时，经汽爆后的竹材原料输入粉碎机B71进行粗磨并在暂存结构B72内进行暂存，而后依次送入搓丝装置73进行搓丝以及送入高浓磨装置74进行高浓磨，进而得到纸浆成品，送入成品储存塔75进行储存。
作为优选，所述暂存结构B72将粉碎机B71粗磨得到竹粉通过负压输送方式进行收集暂存。
作为优选，如图13所示，所述高浓磨装置74与所述降解模组1相连接，以将高浓磨得到的竹粉原料输送至降解模组1内进行降解处理，两者之间通过提升机传输送料。
在本实施例中，各分支生产线之间的物料流通根据生产工艺需要相连通设置，实现物料处理的工序可串联选用，整个系统功能的集成度高，能够满足多种生产工艺路径的需要。
作为优选，如图9所示，还包括：回用管路结构4，所述烘干模组2与磨粉模组3通过回用管路结构4与降解模组1连通，以将各自作业过程产生的气料输送至降解模组1进行回用。
作为优选，如图10所示，所述回用管路结构4包括：通入所述降解模组1内的总回用管40；连通设置于所述烘干模组2与总回用管40之间的第一回用管41；连通设置于所述暂存结构A32与总回用管40之间的第二回用管42；以及连通设置于所述暂存结构B72与总回用管40之间的第三回用管43。
在本实施例中，所述第一回用管41用于将烘干模组2进行烘干处理过程中产生的夹带分体颗粒原料的湿气和能量进行回收，第二回用管42和第三回用管43用于将负压吸附送料过程中抽出的气流以及夹带的粉体物料进行回收，并统一送至降解模组1内进行集中消化再利用，极大提高资源化利用的产出比，降低生产成本，且对系统外环境无任何污染输出，环境友好。
作为一种优选的实施方式，所述暂存结构A32位于所述烘干模组2远离所述降解模组1的一侧，所述第二回用管42与所述第一回用管41连通，所述第一回用管41再与所述总回用管40连通，管路布局更加节约和优化。
作为优选，如图11所示，所述总回用管40从所述降解仓11的底侧部通入且其管出口朝下设置，避免造成堵塞。
作为优选，如图10所示，所述暂存结构A32包括：负压机321以及暂存塔322，所述粉碎机A31与暂存塔322之间通过管路A323连通，所述暂存塔322与负压机321之间通过管路B324连通，所述负压机321与总回用管40之间通过所述第二回用管42连通。
作为优选，所述暂存结构B72负压输送物料的结构与所述暂存结构A32相同。
在本实施例中，通过在汽爆模块200下游匹配并列设置粉体生产模块300、液态肥生产模块400以及纸浆生产模块500三条分支生产线，从而形成一个竹材的综合利用生产系统，对竹材原料进行充分利用处理并得到不同种类的产品，资源利用率高且产出多元化。
此外，值得说明的是，通过在所述汽爆模块200沿其竹材物料进出料方向的两侧分布设置供料模块100和粉体生产模块300，在汽爆模块200的另外两侧分布设置液态肥生产模块400和纸浆生产模块500，且纸浆生产模块500的物料输出端靠近粉体生产模块300的物料输入端，由此依据工序间的关联度形成紧凑的整体布局，模块分布设置合理，物料流转路径优化，生产效率高。
本实施例的工作步骤如下：供料模块100将原竹进行切片或将竹屑进行压块，并将竹片或竹块送至汽爆模块200进行汽爆处理，汽爆后的竹材原料分别输出至粉体生产模块300经由降解、烘干、粗磨、冲击磨得到超细竹粉产品以及输出至纸浆生产模块500经由粗磨、搓丝、高浓磨得到纸浆产品，其中烘干工序产生的湿气热量以及暂存结构A32机暂存结构B72负压输送物料产生的气料统一输入降解模组1进行再利用；汽爆过程产生的冷凝液料以及前述碾磨工序产生的挤洗水经由液料回收单元统一输出至液态肥生产模块400经由压滤、多级提浓、发酵得到液态肥产品，其中压滤产生的滤渣输入至粉体生产模块300或纸浆生产模块500进行再利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，其特征在于，包括：
一、植物纤维粉体生产工序，所述粉体生产工序包括以下步骤：
（1）汽爆：经预处理后的物料送至汽爆单元，通入蒸汽压力为0.6～0.9MPa的饱和蒸汽并保压4～6min，物料在0.01s内完成爆破；
（2）降解：经步骤（1）处理得到的物料送至降解仓，在温度为30℃、pH为6.5的条件下储存5～10d，进行水解酸化，降解后的物料在自然条件下进行通风晾干；
（2-3-1）粉碎：经步骤（2）处理得到的物料送至粉碎机进行破碎和研磨；
（2-3-2）高浓磨：经步骤（2-3-1）处理得到的物料送至高浓磨设备，在常温下进行高浓磨研磨；
（3）烘干：经步骤（2）处理得到的物料送至烘干设备，在100-200℃的温度下进行烘干；
（4）冲击磨：经步骤（3）处理得到的物料送至冲击磨设备进行冲击磨，得到超细植物纤维粉体成品，送至成品储存塔储存，冲击磨生产的超细植物纤维粉体粒径为D50-1000目以上。
2.根据权利要求1所述的一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，其特征在于，将步骤（2-3-1）替换为以下步骤：
（2-3-1’）搓丝：经步骤（2）处理得到的物料送至搓丝机，在常温下进行搓丝。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，其特征在于，所述步骤（2-3-2）进行两道。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，其特征在于，所述步骤（3）中烘干产生的湿热废气和粉尘进行流转回用。
5.根据权利要求1或2所述的一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，其特征在于，还包括：
二、液态肥生产工序，所述液态肥生产工序以所述步骤（1）中汽爆产生的冷凝液以及高浓磨步骤后挤洗产生的挤洗液为液态肥生产原料；所述液态肥生产工序包括以下步骤：
（A）压滤：将上述液态肥生产原料送至板框压滤机进行压滤，得到的滤液返回至步骤（2-3-2）进行循环使用，直至滤液浓度达到10%以上后进入下一步骤；
（B）多级提浓：经步骤（A）处理得到的滤液送至多级蒸发器或MVR设备，进行提取浓缩，得到浓度为50%以上的浓缩液；
（C）发酵：经步骤（B）处理得到的浓缩液送至发酵装置，在常压下发酵罐内温度保持80℃以上、时间72h，酸碱PH值控制在6-8，进行高温菌发酵，得到液态肥主原料并进行储存。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，其特征在于，还包括：
三、纸浆生产工序，所述纸浆生产工序以经所述步骤（1）或经所述步骤（1）-（2）处理得到的物料为纸浆生产原料，包括以下步骤：
（Ⅰ）粉碎：将上述纸浆生产原料送至粉碎机进行粉碎；
（Ⅱ）高浓磨：经步骤（Ⅰ）处理得到的物料送至高浓磨设备进行高浓磨研磨，得到纸浆成品，送至成品储存塔进行储存。
7.根据权利要求1或2所述的一种利用植物纤维制备多元化产品的方法，其特征在于，还包括：
三、纸浆生产工序，所述纸浆生产工序以经所述步骤（1）或经所述步骤（1）-（2）处理得到的物料为纸浆生产原料，包括以下步骤：
（Ⅰ’）搓丝：将上述纸浆生产原料送至搓丝机，在常温下进行搓丝，搓丝过程中物料含水率控制在70%～80%；
（Ⅱ）：高浓磨：经步骤（Ⅱ）处理得到的物料送至高浓磨设备进行高浓磨研磨，得到纸浆成品，送至成品储存塔进行储存。
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Denomination of invention: A method for preparing diversified products using plant fibers Effective date of registration: 20231123 Granted publication date: 20230602 Pledgee: Zhejiang Anji Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Yucun Green Branch Pledgor: Zhejiang Qiangcun Fumin Bamboo Industry Co.,Ltd. Registration number: Y2023330002766 |