玉米秸稈機(jī)械化回收與深加工技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展分析

公丕臣

(雞東縣農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)服務(wù)中心，黑龍江 雞東 158200)

0 引言

玉米秸稈與玉米果穗一樣，都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源和勞動(dòng)力消耗的產(chǎn)物，在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)民往往只重視糧食的收獲、加工、銷售，而缺乏對(duì)玉米秸稈的回收再利用，使收獲之后的玉米秸稈僅有少量用于牲畜喂養(yǎng)和生活燃料使用，絕大部分被焚燒處理，造成了大量的資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)玉米秸稈的年產(chǎn)量達(dá)到3.5億t，超過玉米糧食產(chǎn)量的1.5倍，玉米秸稈中含有大量的木質(zhì)素、營(yíng)養(yǎng)成分、能量，能夠用于可再生能源、牲畜飼料、肥料、生產(chǎn)原材料使用，具有較高的再利用價(jià)值。因此，近年來我國(guó)加強(qiáng)了對(duì)玉米秸稈利用的相關(guān)工作，積極鼓勵(lì)農(nóng)村地區(qū)進(jìn)行玉米秸稈回收與再利用，已經(jīng)取得了顯著的成果，而且使焚燒秸稈造成的環(huán)境污染問題得到了有效解決。

1 玉米秸稈的機(jī)械化回收方式

1.1 秸稈整稈晾曬回收

整稈晾曬回收主要通過玉米秸稈割曬機(jī)完成，割曬機(jī)的功能是將玉米秸稈割斷，并將其均勻放倒在機(jī)具行駛方向的一側(cè)，利用自然條件晾曬后通過人工進(jìn)行回收。割曬回收的方式主要通過將割曬機(jī)與拖拉機(jī)配套安裝后作業(yè)，在機(jī)具前行的同時(shí)，利用割刀將玉米秸稈靠近根部位置割斷，再通過輸送鏈將秸稈進(jìn)行傳輸，并在特定位置將秸稈釋放，秸稈自然倒地形成有序的鋪放效果。割曬回收的方式比較傳統(tǒng)，是我國(guó)早期處理玉米秸稈的機(jī)械形式，使用的機(jī)型包括GY-200型、XY-220型等，其對(duì)秸稈的回收能力比較有限，生產(chǎn)效率較低，現(xiàn)階段使用量已經(jīng)較少，但其對(duì)秸稈的切割和輸送放置方式逐漸應(yīng)用到其他玉米秸稈處理機(jī)具上。

1.2 秸稈打捆機(jī)回收

秸稈打捆機(jī)主要是對(duì)田間割倒的整稈或粉碎秸稈進(jìn)行撿拾、制捆的一種機(jī)械裝備，常用的秸稈打捆機(jī)包括方捆打捆機(jī)和圓捆打捆機(jī)兩類，方捆打捆機(jī)作業(yè)時(shí)的流程為秸稈撿拾、輸送、壓縮成型、制捆、釋放；圓捆打捆機(jī)的作業(yè)流程為撿拾、輸送、滾動(dòng)成型、制捆、釋放。以上兩類打捆機(jī)對(duì)秸稈的適應(yīng)能力很強(qiáng)，對(duì)于整稈、堆放秸稈、切碎秸稈均能實(shí)現(xiàn)良好的撿拾制捆。對(duì)比而言，方捆打捆機(jī)制成的秸稈捆密度更為均勻，且輸送過程能夠?qū)崿F(xiàn)緊密排列，有利于提高運(yùn)輸效率，圖1為CLAAS公司生產(chǎn)的大方捆打捆機(jī)，可用于秸稈、牧草等的收集制捆使用，其他國(guó)產(chǎn)常用的方捆打捆機(jī)機(jī)型包括：4KZ-275型、9YDF-90型、、9YFQ -2型等。圓捆打捆機(jī)制成的圓捆呈現(xiàn)外緊內(nèi)松的密度分布，運(yùn)輸過程也存在一定空間浪費(fèi)，但其工作效率更高，適應(yīng)幅寬更寬的機(jī)型使用，圖2為我國(guó)自主生產(chǎn)的RS1000型小型圓捆制捆機(jī)作業(yè)情況，可用于玉米、小麥、稻草等制捆作業(yè)，常用的圓捆打捆機(jī)還包括92YG-1.3型、9Y-1600型等。

圖1 CLAAS大方捆打捆機(jī)

圖2 RS1000DF型圓捆打捆機(jī)

1.3 秸稈的莖穗混收

莖穗混收通常是將玉米秸稈與玉米果穗一同切碎回收，主要用于畜牧飼料使用，莖穗混收的機(jī)具根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同可分為立式收獲和臥式收獲兩類，兩類機(jī)具對(duì)于秸稈的作用力方向不同，但均能實(shí)現(xiàn)同步粉碎收集的功能?，F(xiàn)階段常用的莖穗混收機(jī)具包括4QZ-3型 、4QZ-3000型、4QZ-12型、9Q-1.25型等。莖穗混收是玉米青貯、黃貯飼料的主要獲取方式，對(duì)畜牧業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用。

2 玉米秸稈深加工技術(shù)

2.1 木質(zhì)素產(chǎn)品制造技術(shù)

傳統(tǒng)的造紙技術(shù)主要以木材為原材料，對(duì)自然資源的需求量很大，而造紙過程所需的主要原料為木質(zhì)纖維(也稱木質(zhì)素)，木質(zhì)纖維不僅能通過木材資源提取，在農(nóng)作物秸稈中也含量豐富，因此將回收秸稈粉碎、提取其中的纖維原料，再在傳統(tǒng)的造紙工藝上進(jìn)行改良，即可生產(chǎn)出由玉米秸稈制造的多種辦公用紙和生活用紙，顯著節(jié)約木材資源。同時(shí)，利用秸稈資源中的木質(zhì)纖維，能夠替代木材制造高密度纖維板和人造板，且其品質(zhì)與木材制品相當(dāng)，是木材原料的良好替代品。近年來，我國(guó)很多地區(qū)利用玉米秸稈資源制造一次性可降解餐具及包裝材料，不僅有效利用了玉米秸稈的剩余資源，更減少了傳統(tǒng)餐盒和塑料包裝造成的環(huán)境污染問題。

2.2 生物質(zhì)能源利用技術(shù)

玉米秸稈中的生物質(zhì)資源含量很高，在世界資源緊缺的情況下，生物質(zhì)資源已成為了繼煤炭、石油、天然氣之后的第四大資源，且秸稈資源中可獲取的生物質(zhì)資源可達(dá)我國(guó)全部生物質(zhì)資源的50%左右。目前，對(duì)秸稈生物質(zhì)資源的利用主要包括以下幾種途徑。

一是秸稈氣化燃料技術(shù)，主要通過生物質(zhì)熱解的原理進(jìn)行可燃?xì)獾闹圃?，可?yīng)用于農(nóng)村生活的燃料使用，氣化技術(shù)主要包括兩種技術(shù)方式，即在沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生沼氣和在缺氧條件燃燒收集一氧化碳，沼氣和一氧化碳均為良好的可燃?xì)猓苡行Ы鉀Q農(nóng)村地區(qū)的生活燃料問題。

二是秸稈固化制炭技術(shù)，利用專用設(shè)備將秸稈與特殊助燃材料混合壓制，高溫成型后成為秸稈炭，是一種良好的清潔能源，具有燃燒效率高、購置成本低的優(yōu)點(diǎn)，可作為生活燃料和發(fā)電原料使用。

三是液體燃料制造技術(shù)，主要以秸稈為原料制造酒精和柴油，由于秸稈中含有纖維素、木質(zhì)素等材料，通過微生物分解作用可將其轉(zhuǎn)化為葡萄糖，利用葡萄糖的發(fā)酵作用可生成酒精。此外，將木質(zhì)素進(jìn)行熱解液化，能使其性狀發(fā)生轉(zhuǎn)變，再通過水解、發(fā)酵等方法，能制造出生物柴油，供生產(chǎn)生活使用。

此外，玉米秸稈經(jīng)捆扎回收后，也可通過專用的秸稈發(fā)電設(shè)備直接進(jìn)行火力發(fā)電，現(xiàn)階段的很多電廠、供暖企業(yè)都利用玉米秸稈資源作為燃料，從而有效減少了煤炭資源的使用量。

3 秸稈資源再利用的發(fā)展分析

現(xiàn)階段我國(guó)的玉米秸稈再利用工作已經(jīng)初具規(guī)模，隨著農(nóng)民思想認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變，秸稈回收機(jī)械的應(yīng)用量也在不斷提升，秸稈深度加工和再利用的行業(yè)也嶄露頭角，這為秸稈資源利用創(chuàng)造了良好的條件。從行業(yè)發(fā)展的整體來看，秸稈的收儲(chǔ)運(yùn)、中間加工、深加工、產(chǎn)品銷售等產(chǎn)業(yè)鏈的科學(xué)運(yùn)營(yíng)仍沒有完好的建立，產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)階段之間還沒有形成默契的配合，因此，在提升技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立相關(guān)行業(yè)的緊密聯(lián)系，使上級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)下級(jí)生產(chǎn)企業(yè)提供良好的材料和半成品供給，以保證玉米秸稈再利用產(chǎn)業(yè)能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行，是未來秸稈利用相關(guān)行業(yè)發(fā)展必須要做的工作，也有利于秸稈利用工作的進(jìn)一步提升。