[发明专利]一种玉米秸秆全杆利用制备生物机械浆的方法

说明书

本发明公开了一种玉米秸秆全杆利用制备生物机械浆的方法，包括如下步骤：（1）备料；（2）热处理；（3）生物酶处理，步骤(2)中经热处理后的玉米秸秆原料取出，加入生物酶，进行生物处理；（4）机械挤压及揉搓；（5）机械磨浆，步骤（4）中的原料取出，进行两段或多段机械磨浆处理得玉米秸秆生物机械浆，磨浆浓度15‑30%，盘磨间隙0.1‑1.0 mm，成浆打浆度20‑55 SR。本发明利用资源丰富的玉米秸秆全杆为原料，结合生物处理技术制备生物机械浆，显著提升了玉米秸秆的资源利用率，又有效缓解了我国造纸工业纤维资源短缺的困境，同时生产工艺流程简单，无化学污染，可操作性强，易于大生产。

技术领域

本发明涉及一种玉米秸秆全杆利用制备生物机械浆的方法，属于造纸技术与新材料领域。

背景技术

造纸工业是国民经济的重要基础原材料行业，据统计，2018年中国纸及纸板生产量为 10435 万吨（居世界第一位），消耗纸浆9387 万吨，其中木浆 3303 万吨，废纸浆5474 万吨。我国森林覆盖率低，木材纤维资源匮乏，国产废纸品质较差，长期以来造纸生产用木浆及废纸大量依赖进口，严重制约着造纸行业的健康良性发展。2017年4月，中央发布了《关于禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》，文件规定到2020年，我国全面禁止进口废纸，届时造纸行业的原料短缺问题将更加突出。开发新型造纸原料，缓解我国造纸工业原料短缺问题，势在必行。

玉米秸秆是农作物玉米的茎秆，主要由叶、茎和髓组成，广泛种植于世界各地。中国是玉米种植大国，据统计，每年产生的玉米秸秆超过2.2亿吨，然而绝大部分玉米秸秆被弃之于地或直接焚烧，既造成了资源浪费，又产生了环境污染。若能够充分利用玉米秸秆为原料生产纸浆，则既可以实现玉米秸秆的高附加值利用，改善焚烧产生的环境问题，又能够有效的缓解我国造纸工业纤维原料短缺的困境。文献1（李士，玉米秸秆制浆，中国造纸，2011（30）：65-66）、文献2（陈洪雷，王岱，玉米秸秆在制浆造纸工业中的应用研究，华东纸业，2009（40）：15-18）、中国专利200310124000.4等报道了利用玉米秸皮为原料，采用传统化学法经蒸煮、漂白制备化学浆的工艺。然而上述报道的玉米秸秆制浆工艺尚有诸多问题需解决，如仅利用玉米秸皮为原料，需要进行复杂且低效的皮髓叶分离工序，资源利用率低；蒸煮得率低，化学品用量高，废液难处理等问题。中国专利申请CN201811414874.6公开了一种利用玉米秸秆全杆制备化学机械浆的方法，提高了玉米秸秆的综合利用率，然而其化学预处理过程中使用较多的碱液，存在化学品回收困难，废水COD负荷高，易产生环境污染等问题。生物制浆是利用酶或微生物对植物纤维原料进行预处理，降解或软化原料中的木素及半纤维素，再通过机械磨浆处理解离成浆的制浆方法。生物制浆技术有助于减轻制浆过程所产生的化学污染，降低磨浆能耗，具有良好的应用前景。中国专利201510739676.7公开了一种玉米秸秆生物制浆的方法，其利用发酵液对玉米秸秆进行发酵处理，而后高温蒸煮，离心分离再磨浆后得到浆料。但该工艺繁杂，化学品添加较多，成本偏高。由于上述存在的系列问题，目前玉米秸秆在制浆造纸领域中一直没有得到实际大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种玉米秸秆全杆利用制备生物机械浆的方法，可实现玉米秸秆的清洁高效利用，为造纸及相关行业提供新材料。

本发明采用的技术方案是：一种玉米秸秆全杆利用制备生物机械浆的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）备料

将风干的包含叶、皮、髓的玉米秸秆切成1-5 cm的长度，洗涤、除尘，备用；

（2）热处理

将备用原料放入汽蒸仓或反应釜中，进行蒸汽加热或热水浸泡处理，处理温度60-125℃，处理时间, 20-90 min；

（3）生物酶处理

步骤 (2) 中经热处理后的玉米秸秆原料取出，加入生物酶，进行生物处理；