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专利名称：一种秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法与应用

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311502590.3

专利申请（专利权）人：湖北沃凯克生物开云优惠体育网页版入口有限公司
权利人地址：湖北省荆门市钟祥市官庄湖农场林湖社区

专利发明（设计）人：蔡瑀,余红波,范舒文,邱立

专利摘要：本发明涉及农业栽培技术领域，特别是涉及一种秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法与应用。本发明提供的秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法，采用机械粉碎揉丝、生物发酵、中浓磨浆的工艺制浆，用于替代传统的纸浆。还提供了利用秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法所制得的草浆的应用，用于水稻育秧。

主权利要求：
1.一种秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1）机械粉碎揉丝：将无霉变农作物秸秆采用粉碎机粉碎揉丝，得到长度为5?8mm未腐熟秸秆纤维，备用；2）发酵营养菌液制备：将有机物料腐熟菌剂4?6公斤、尿素10?15公斤加入装有
1.5?2.3吨农业灌溉水的罐内，启动搅拌器不间断搅拌，使尿素和有机物料腐熟菌剂均匀溶解分散制成发酵营养菌液，备用；3）发酵物料预混：将步骤1）中得到的未腐熟秸秆纤维经传输带匀速通过发酵菌营养液喷淋装置，将发酵营养菌液喷洒于秸秆纤维上形成混合发酵物料，并调节发酵物料的含水率至65?75%，得到混合发酵物料；4）生物好氧发酵：将步骤3）中得到的秸秆纤维混合物料输送至发酵料仓后，关闭发酵仓门，打开高压热风机送风，热风机出口温度调节为120℃，待料仓内物料温度升至40℃时关闭鼓风机，后期每天上午、傍晚各鼓风一次，通风时间30分钟/次，只开风机不加热，期间温度达到70℃时，翻堆倒仓1次即可，水稻秸秆纤维发酵至240?360小时出料，玉米秸秆纤维发酵至120?168小时出料，得到发酵秸秆纤维，备用；出料后呈条垛型堆放，预防碳化，发酵结果——秸秆纤维质地柔软；5）磨浆制浆：将步骤4）中得到的发酵水稻秸秆纤维40—50份，发酵玉米秸秆纤维25—35份投入制浆罐内，加入水在水力搅拌机作用下充分搅拌10分钟，浓度调节至4%—8%，再引入除砂机对秸秆纤维做除砂处理，除砂后再进中浓磨浆机进行磨浆，得到秸秆纤维草浆；
所述农作物秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆中的一种或多种；
所述混合发酵物料通过自动搅拌装置进行搅拌，以让所述农作物秸秆、营养菌液充分混合。
2.一种如权利要求1所述的秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法中获得的草浆应用在制备育秧基质片上，其特征在于：所述育秧基质片用于水稻育秧。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，制备所述育秧基质片的方法包括如下步骤：
a）取畜禽粪便发酵腐熟物料25—35份倒入打浆罐内，加入稀释水在水力搅拌机作用下搅拌5—10分钟，获得浓度为4%—8%的畜禽粪便发酵腐熟浆料，后将畜禽粪便发酵腐熟浆料在除砂器做除砂处理，除砂处理后的畜禽粪便发酵腐熟浆料通过泵输送至高浓调浆罐中与秸秆纤维草浆混合，得到混合浆料，备用；
b）混合浆料用硫酸调节pH值为6.0—6.5，后送至稀浆罐中，稀浆罐中的浆液浓度调整至0.5%—1.5%，浆液再通过泵机输送至成型机浆池；
c）采用真空吸滤成型将步骤b）中成型机浆池的浆液吸滤成型，得到单片重量在1100—
1200克的成型基质片湿坯；
d）成型基质片湿坯送至烘干设备中进行烘干处理，再经干燥冷却后即获得水稻成型育秧基质片。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，真空吸滤成型是指采用模具成型工艺将浆液按照旱育秧机械插秧秧盘的规格，制成长宽为578×278mm、厚度为8?12mm的成型基质片湿坯，成型基质片湿坯的底面位平整面、顶面为毛糙面。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述成型基质片湿坯送至烘干设备中进行烘干处理是指烘干设备的运行参数为：运行温度在200?230℃。 说明书 : 一种秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法与应用技术领域[0001] 本发明涉及农业栽培技术领域，特别是涉及一种秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法与应用。背景技术[0002] 我国是农业大国，开云优惠体育网页版入口产生的秸秆理论资源量约为8.4亿吨，可收集资源量约为7亿吨，其中可用作制浆原料的玉米秸秸约2.73亿吨、稻草秸秆约2.11亿吨、小麦秸秆约1.54亿吨。农作物秸秆属于农业生态系统中一种十分宝贵的可再生生物质资源，富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，积累了农作物一半以上的光合作用产物，具有巨大的利用价值。迄今，国内已初步形成肥料化、能源化、原料化、饲料化与基料化等“五化”秸秆利用技术体系。[0003] 开发新的草浆原料和低成本绿色环保的制浆新技术对于秸秆综合利用具有重要意义。[0004] 目前,国内利用秸秆造纸制浆多采用化学处理法,虽然可以有效对秸秆中的木质素、纤维素、半纤维素等进行分离，但化学制剂随制浆废水排除，极易对环境产生负面影响。在排废过程中，虽有制浆废水中化学药品回收工艺，但难以达到百分百回收，这不但使得秸秆制浆成本提高，还提高了制浆工艺的复杂性。发明内容[0005] 针对本发明的目的在于解决现有技术存在的利用农作物秸秆制浆工艺复杂和存在排放污水、固废等问题，提出一种秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法与应用，以农作物秸秆为原材料，采用机械粉碎揉丝、生物发酵、中浓磨浆工艺提取制浆，用于替代废纸制浆，循环利用，生态环保，具体是通过如下技术方案实现的：[0006] 一种秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法，该方法包括如下步骤：[0007] 1)机械粉碎揉丝：将无霉变农作物秸秆采用粉碎机粉碎揉丝，得到长度为5?8mm未腐熟秸秆纤维，备用；[0008] 2)发酵营养菌液制备：将有机物料腐熟菌剂4?6公斤、尿素10?15公斤加入装有1.5?2.3吨农业灌溉水的罐内，启动搅拌器不间断搅拌，使尿素和有机物料腐熟菌剂均匀溶解分散制成发酵营养菌液，备用；[0009] 3)发酵物料预混：将步骤1)中得到的未腐熟秸秆纤维经传输带匀速计量通过发酵菌营养液喷淋装置，将发酵营养菌液喷洒于秸秆纤维上形成混合发酵物料，并调节发酵物料的含水率至65?75％，得到混合发酵物料；[0010] 4)生物好氧发酵：将步骤3)中得到的秸秆纤维混合物料输送至发酵料仓后，关闭发酵仓门，打开高压热风机送风，热风机出口温度调节为120℃左右，待料仓内物料温度升至40℃时关闭鼓风机。后期每天上午、傍晚各鼓风一次，通风时间约30分钟/次，只开风机不加热，期间温度达到70℃左右时，翻堆倒仓1次即可，视物料升温情况，水稻秸秆纤维发酵至240?360小时出料，玉米秸秆纤维发酵至120?168小时出料，得到发酵秸秆纤维，备用；出料后呈条垛型堆放，堆垛不宜过高，预防碳化，发酵结果——秸秆纤维质地柔软；[0011] 5)磨浆制浆：将步骤4)中得到的发酵秸秆纤维投入制浆罐内，加入水在水力搅拌机作用下充分搅拌10分钟左右，浓度调节至4％—8％，再引入除砂机对秸秆纤维做除砂处理，除砂后再进中浓磨浆机进行磨浆，得到秸秆纤维草浆。[0012] 优选地，所述农作物秸秆主要利用包括水稻秸秆、玉米秸秆。[0013] 优选地，所述发酵预混物料通过自动搅拌装置进行搅拌，以让所述秸秆纤维、营养菌液充分混合。[0014] 其次，本发明还提供了上述方法中获得的草浆应用在制备水稻成型育秧基质片上，该育秧基质片用于水稻育秧，该育秧基质片包括如下步骤获得：[0015] a)取畜禽粪便发酵腐熟物料25—35份倒入打浆罐内，加入稀释水在水力搅拌机作用下搅拌5—10分钟，获得浓度为4％—8％的畜禽粪便发酵腐熟浆料，后将畜禽粪便发酵腐熟浆料在除砂器做除砂处理，除砂处理后的畜禽粪便发酵腐熟浆料通过泵机输送至高浓调浆罐中与草浆混合，得到混合浆料，备用；[0016] b)混合浆料用硫酸调节pH值为6.0—6.5，后送至稀浆罐中，稀浆罐中的浆液浓度调整至0.5％—1.5％，浆液再通过泵机输送至成型机浆池；[0017] c)采用真空吸滤成型将步骤b)中成型机浆池的浆液吸滤成型，得到单片重量在1100—1200克的成型基质片湿坯；[0018] d)成型基质片湿坯送至烘干设备中进行烘干处理，再经干燥冷却后即获得水稻成型育秧基质片。[0019] 优选地，真空吸滤成型是指采用模具成型工艺将浆液按照旱育秧机械插秧秧盘的规格，制成长宽为578×278mm、厚度为8?12mm的成型基质片湿坯，成型基质片湿坯的底面位平整面、顶面为毛糙面。[0020] 优选地，所述成型基质片湿坯送至烘干设备中进行烘干处理是指烘干设备的运行参数为：运行温度在200?230℃。[0021] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：[0022] 本发明通过机械粉碎揉丝、生物发酵、中浓磨浆的工艺制浆，不但工艺简单，并且全过程不采用任何化学药剂，利用水稻、玉米等秸秆经过生物机械方法快速制浆提取纤维制备水稻成型育秧基质片，不仅全过程无污染无排放，还能够显著提升产品的有机质含量、孔隙度和韧性，降低EC值等。解决了我国水稻、玉米秸秆难以利用及传统化学制浆环境污染严重，治污成本高等问题。本发明创新秸秆制浆纤维提取和利用秸秆开发水稻成型育秧基质片新工艺、新技术、新产业的集成创新，孕育着技术装备的创新，是水稻育秧方式和水稻育苗基质行业的一次技术革命，为秸秆综合利用提供新的途径。具体实施方式[0023] 下面将结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，以使本领域技术人员更加清楚理解本发明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。[0024] 1、利用农作物秸秆为原材料制浆[0025] 实施本实施例时，优选准备如下材料：长度为4?8mm的无霉变水稻秸秆30—40份、玉米秸秆25—35份、有机物料腐熟菌剂、尿素、满足农业灌溉水水质标准的水。[0026] 秸秆生物机械法纤维提取制浆的方法，具体包括如下步骤：[0027] 1)机械粉碎揉丝：将无霉变农作物秸秆采用粉碎机粉碎揉丝，得到长度为5?8mm未腐熟秸秆纤维；[0028] 2)发酵营养菌液制备：将有机物料腐熟菌剂4?6公斤、尿素10?15公斤加入装有1.5?2.3吨农业灌溉水的罐内，启动搅拌器不间断搅拌，使尿素和有机物料腐熟菌剂均匀溶解分散制成发酵营养菌液，备用；[0029] 3)发酵物料预混：将步骤1)中得到的未腐熟秸秆纤维经传输带匀速计量通过发酵菌营养液喷淋装置，将发酵营养菌液喷洒于秸秆纤维上形成混合发酵物料，并调节发酵物料的含水率至65?75％，得到混合发酵物料；[0030] 4)生物好氧发酵：将步骤3)中得到的秸秆纤维混合物料输送至发酵料仓后，关闭发酵仓门，打开高压热风机送风，热风机出口温度调节为120℃左右，待料仓内物料温度升至40℃时关闭鼓风机。后期每天上午、傍晚各鼓风一次，通风时间约30分钟/次，只开风机不加热，期间温度达到70℃左右时，翻堆倒仓1次即可，水稻秸秆纤维发酵至240?360小时出料，玉米秸秆纤维发酵至120?168小时出料，得到发酵秸秆纤维；出料后呈条垛型堆放，堆垛不宜过高(堆高不超过1.2米)，预防碳化，发酵结果——秸秆纤维质地柔软；备用。[0031] 5)磨浆制浆：将步骤4)中得到的发酵腐熟的玉米秸秆纤维25—35份和水稻秸秆纤维40—50份投入制浆罐内，加入水在水力搅拌机作用下充分搅拌10分钟左右，浓度调节至4％—8％，再引入除砂机对秸秆纤维做除砂处理，除砂后通过中浓磨浆机进行磨浆，中浓磨浆机磨浆转速为1000r/min，磨浆间隙0.5cm左右，磨浆后得到草浆输送到浓浆罐与畜禽粪便浆液混合，供生产水稻成型育秧基质片之用。[0032] 本发明的制浆工艺简单，并且全过程不采用任何化学药剂，且全过程无污染、无排放，解决了传统秸秆传统化学制浆环境污染严重、治污成本高等问题。[0033] 在其它实施例中，农作物秸秆还可选用小麦秸秆以及其他禾本科植物秸秆。[0034] 2、上述实施例1获得的草浆应用在制备育秧基质片上，用于水稻育秧。[0035] 育秧基质片具体通过如下步骤获得：[0036] a)取畜禽粪便发酵腐熟物料25—35份倒入打浆罐内，加入稀释水(满足农业灌溉水水质标准的水)在水力搅拌机作用下搅拌5—10分钟，获得浓度为4％—8％的畜禽粪便发酵腐熟浆料，后将畜禽粪便发酵腐熟浆料通过除砂器做除砂处理，除砂处理后的畜禽粪便发酵腐熟浆料通过泵机输送至高浓调浆池罐中与由上述实施例1得到的秸秆纤维草浆混合，得到混合浆料，备用。[0037] 畜禽粪便优选用猪粪、羊粪、牛粪、鸡粪、鸭粪中的一种或多种。[0038] b)混合浆料用硫酸调节pH值为6.0—6.5，后通过泵机输送至稀浆罐中，稀浆罐中的浆液浓度调整至0.5％—1.5％，浆液再通过泵机抽送至成型机浆池；[0039] c)采用真空吸滤成型模具将步骤b)中成型机浆池中的浆液吸滤成型，得到单片重量在1100—1200克的成型育秧基质片湿坯；真空吸滤成型是指采用模具成型工艺将浆液按照旱育秧机械插秧秧盘的规格，制成长宽为578×278mm、厚度为8?12mm的育秧基质片湿坯，育秧基质片湿坯的底面为平整面、顶面为毛糙面。[0040] d)成型育秧基质片湿坯送至烘干设备中进行烘干处理，再经干燥冷却后即获得水稻成型育秧基质片。所述成型基质片湿坯送至烘干设备中进行烘干处理是指烘干设备的运行参数为：运行温度在200?230℃。[0041] 以上揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作地等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

专利地区：湖北

专利申请日期：2023-11-13

专利公开日期：2024-11-22

专利公告号：CN117646348B