户用农作物秸秆纤维提取方法

摘要：农作物秸秆是产量丰富的可再生生物质资源，具有多种用途。但由于其分布范围广，体积大，收集运输不便，未被充分利用而成为废弃物，甚至被农民就地焚烧，既污染环境，又浪费资源。本文介绍一种产地秸秆预处理方法，以解决大量秸秆的运输与销纳问题。

关键词：农作物秸秆；纤维；提取

农作物秸秆通常是指小麦、水稻、玉米、棉花及薯类等农作物在收获籽实后的剩余部分。水稻秸秆最多，约占总量的29.93％；其次为玉米秸秆，约占27.39％；第三为小麦秸秆，约占18.31％。秸秆是农作物生产系统中的一项重要的可再生生物质资源，具有多种用途。中国是农业大同，也是秸秆资源最为丰富的国家之一。据统计，我国年少秸秆约7亿吨。传统农业中，秸秆是农村的丰要燃料、牲畜饲料、还田肥料和工业原料。随着传统农业向现代农业的转变以及经济、社会的发展，农村能源、饲料结构等发生了深刻变化，传统的秸秆利用途径发生了历史性的转变，秸秆作为农村生活能源、畜牧饲料和造肥还田的比例在不断下降。因此，秸秆大量过剩问题日趋突出，有些地区废弃秸秆量甚至占秸秆总量的60％以上，被农民就地露天焚烧，不仅污染环境，危害群众健康，而且影响交通安全，还极易引发火灾，引起严重的社会问题。针对这一现状，通过研究试验，提供了一种适合农村特色的户用农作物秸秆纤维提取方法，设计了一种秸秆纤维疏解与提取装置；利用该装置，对秸秆进行切断分丝、疏解、挤压等工序，即可获得秸秆中的有效成分――纤维，既解决了大量废弃秸秆焚烧带来的生态环境污染和资源浪费问题，又为农民增收创造了有利途径。

1　切断分丝

为了使秸秆疏解时浸泡均匀，缩短疏解时间和减少疏解液用量，提高秸秆纤维质量，需对收集的秸秆进行预处理，切断成30～50mm长度，并揉搓分丝。可选用秸秆切断分丝机，机器为双螺旋辊结构，主要由进料、切断分丝、支撑、驱动、传动、排料等组成。首先接通电源(柴油驱动的启动柴油发电机)，电机开始工作，通过传动系统带动双螺旋辊转动，将秸秆原料由进料口喂入，在转动的双螺旋辊作用下，秸秆向前移动并被挤压搓磨成丝状，由排料口排出。利用双螺旋辊的挤压搓磨原理，不仅可以减少纤维切断，而且使纤维细胞壁分裂，加速疏解液渗透，从而可减少疏解液用量。

2　筛选

丝状秸秆中含有叶、节、穗、尘土等杂质。可选用双锥筛或羊角筛(辊式除尘机)进行除杂处理。

双锥筛：由两个锥形鼓筒、筛网、螺旋叶片、主轴、电机、传动等组成。运转时，丝状秸秆由鼓筒的小端进料口进入，经螺旋叶片搅动，在向前运动的同时，尘土、穗粒等通过筛网排出，丝状秸秆由鼓筒大端出料口排出。

羊角筛(辊式除尘机)：由羊角辊、机架、筛网、灰斗、传动、电机等组成。运转时，丝状秸秆由进料口进入，经转鼓上固定的锥形短棒(羊角)拨动，在弧形筛板(筛网)上向前运动，同时沙砾、尘土、穗粒等杂物通过筛板落下，丝状秸秆由排料口排出。

3　除尘

秸秆切断分丝与筛选过程中产生的灰尘不仅污染环境，而且影响人体健康，都必须进行除尘处理。可选用旋风除尘器加脉冲除尘器。分别在切断分丝设备和筛选设备上方做一个气罩，通过除尘风机产生一定的负压，将切断分丝和筛选过程中产生的灰尘吸到旋风除尘器。旋风除尘器的除尘效率为80％左右，对于微粒小于5μm的尘粒效率不高，从旋风除尘器排除的气流经脉冲除尘器进一步净化，脉冲除尘器除尘效率高，达99.9％，可以过滤细小尘粒，经脉冲除尘器排出的气体可以达到国家环保标准要求。

4　疏解

建四个截面为圆形或方形的水泥池或金属池，一个在最高位，作为配药池，两个在中间位置作为疏解池，另一个在最低位置为沉淀池。配药池在高位，可使配制好的疏解液自流到疏解池中。建两个疏解池，目的是一个池疏解好进行固液分离的同时，另一个池在疏解，以保证疏解过程连续运转。配备液位计和浓度检测仪，以便观察物料量和疏解液浓度。在配药池内，将疏解剂与水混合，混合液中水分含量为88％。将处理好的丝状秸秆放入疏解池，打开配药池阀门，调制好的疏解液流入疏解池，疏解液要漫过秸秆，浸泡时间约18～24h。

5　固液分离

秸秆疏解后，打开疏解池底部的控制门，秸秆及液体由螺旋输送机输送到固液分离系统。可选用挤压式固液分离机。机器主要由进料、机架、筛网、挤压螺旋、传动、电机、排料等组成。运转时，物料由进料口喂入，在挤压螺旋的作用下，混合物向前移动并使所含液体被挤压分离，通过筛网滤出，干物质秸秆纤维由排料口排出。

疏解后的秸秆纤维可以运到造纸厂作为造纸原料。

6　分离液澄清沉淀

固液分离系统滤出的液体流入沉淀池，经自然沉淀，上清液用泵输送回配药池与水和疏解剂重新调配后循环使用；沉淀物可用作有机肥回田。

户用农作物秸秆纤维疏解提取工艺简单，投资小，操作维修方便，适合在秸秆产地建设。将秸秆预处理建在产地，可以减少秸秆运量，节约能源；秸秆处理过程中疏解液可循环使用，没有废水排放；提取的秸秆纤维可替代木材用于造纸和建材，可有效解决我国木材资源稀缺的问题；随着我国草浆造纸领域无污染清洁制浆技术的不断发展，使造纸产业更加节能环保。因此，使用秸秆做造纸原料，不仅可以减少对森林资源的破坏，还可以使农村废弃物变废为宝，增加农民收入，产生良好的经济效益、社会效益和生态效益。

参考文献

[1]韩鲁佳等.中国农作物秸秆资源及其利用现状.农业工程学报[J]，2002，(3)：87-91.

[2]潘亚东等.北方寒区农作物秸秆利用技术及应用前景分析[J].农机化研究，2010，(5)：5-8.

[3]徐秀娟等.安徽省农作物秸秆资源及其综合利用.中国农业科技导报[J]，2009，11(2)：39-43.