利用农作物秸秆制人造板的发展前景

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122农　业　机　械　学　报2000年

利用农作物秸秆制人造板的发展前景

张树彬　王圣滔　韩贺麟　於建雄

引言

我国是农业大国,每年农作物秸秆产量达6亿吨,这是一种巨大的可再生资源。随着科技进步及农民生活水平的提高,秸秆不再作为农村的日用燃料,势,,注。,农作物秸秆工业化利用将成为下世纪的一项新兴产业。1　我国秸秆综合利用的现状

目前秸秆综合利用主要集中在粉碎还田、青贮饲料及替代能源等方面。111　秸秆粉碎还田

收获后的玉米、稻麦秸秆用相应的农机具粉碎、灭茬、掩埋,可促进土壤微生物的活动,增加土壤有机质含量,利于培肥地力。但应注意土壤对秸秆还田的允许数量是有限度的,发生病虫害的秸秆应避免还田。

112　秸秆制青贮饲料

秸秆作为一种非常规饲料资源,自90年代以来,在我国畜牧业发展中逐步得到重视。近年来秸秆通过粉碎、热喷、氨化、固化或微贮技术等处理,不仅改善了秸秆饲料的适口性,而且极大提高了营养价值。

113　秸秆替代能源

秸秆制沼气在适宜地区是农村燃料利用上的一场变革;秸秆热能气化技术是将秸秆置于气化炉中进行高温氧化还原反应,制取可燃气;秸秆固化成形技术是将秸秆压制成形,使其热值接近中质烟煤,也可进一步碳化处理。

据统计,秸秆在以上这些方面的应用,仅占全国秸秆资源的30%,其余大量秸秆仍被焚烧。秸秆焚烧不仅造成环境污染,而且夏秋季节在机场、高速公路附近的秸秆焚烧已成为诱发交通事故、影响航运的主要因素。目前国家已采取各种措施禁止秸秆焚

收稿日期:19990401

张树彬　上海市农业机械研究所　博士,201106　上海市王圣滔　上海市农业机械研究所　总工程师韩贺麟　上海市农业机械研究所　高级工程师於建雄　上海市农业机械研究所　工程师

烧,因而秸秆的工业化综合利用具有迫切性。2　秸秆制人造板的必要性

,211,我国在主要国有林区全面实施天然林保护工程,国有林区2000年木材产量由2300万m3调减至1300万m3,减幅43%。木材调减产量之后,我国板材市场的供需矛盾将更加突出,木材替代品的开发应用将进入新的高潮。

212　国民经济发展的需要

随着我国国民经济持续、高速、稳定发展,建筑业、制造业、房地产业、住宅装修业、包装业等相关行业对板材的需求量不断扩大。利用农作物秸秆这一可再生资源作为木材替代产品,不仅利于保护森林资源,更符合我国经济可持续发展的要求。213　人造板工业产品结构调整的需要

目前我国人造板加工业产品结构不尽合理,品种少,档次低,原料资源、技术装备、产品质量、环境保护等方面仍存在不少问题,与发达国家相比存在很大差距。在产品品种方面,我国对胶合板、中纤板和刨花板的市场需求较大,而产量偏小;结构板、室外用板及特种板产量更少,板材饰面加工的比重不足20%。在产品性能方面,如产品的阻燃、防水、防虫、防菌及机械加工性能仍有待于进一步提高。业内人士指出应加大技术创新力度,生产开发高质量的中密度纤维板或高密度纤维板,普通胶合板应以调整产品规格为主,同时应对木材替代产品的研究给予足够重视。因此,人造板产品市场及结构调整为秸秆工业化综合利用——秸秆制高质量的人造板产业创造了有利的发展条件。

3　国内外农作物秸秆制人造板(straw-based

panel)的发展概况农作物秸秆制板技术起源于西欧,进入90年代逐渐被社会认可,并得到迅猛发展。农作物秸秆制板

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第2期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　短　　文123

的工艺流程可归结为两种,暂称为稻草板工艺和秸秆板工艺。

稻草板工艺流程为:

农作物秸秆→拆捆→清除杂质→加热挤压→贴保护再生纸(可加玻璃纤维层)→切割封边→成品板

StramitInternational(英)公司是拥有该技术的首家公司,原材料为水稻、小麦秸秆,加工过程不需粘结剂,成品板尺寸厚度20～80mm,主要用作建筑用墙体材料(如英国的乡村建房),以代替粘土砖(据统计,我国每年生产粘土砖约5是以毁坏1产线,,加之生产线,故运行状况一般。

秸秆板工艺流程为:农作物秸秆→拆捆→粉碎→清除杂质→研磨→与MDI(粘结剂)混合→铺装→预压及热压→齐边砂光→成品板

采用该工艺流程的公司有COMPAK公司、VALMET公司、HYMMEN公司等,与稻草板不同,秸秆板生产的原材料为多种农作物秸秆,加工目的是寻求木制板材产品的替代品。秸秆板可广泛用于家具、地板、包装、建筑等行业,板材厚度为4～35mm,板材的物理性能(防火、防潮、隔热、防霉变)、机械性能(机械加工钻、铣、锯等)及力学性能(MOE、MOR、IB)符合美国ANSIA208及英国BSEN312的行业标准要求,其发展前景广阔。

的各种木制板材。

与木制板材生产线比较,农作物秸秆制人造板生产线的工艺流程大致相似,所需操作工人及运行成本相差不大,粘结剂(MDI)成本大,但这可从节省纤维中得到补偿;在原材料方面,秸秆作为一种农业生产的副产品,其资源优势和价格优势是明显的。美国堪萨斯州立大学研究表明,,1稻草板作为城镇建筑及简易房建造中粘土砖的有力补充,符合英国BS4046标准,建议在80年代引进的生产线基础上,研究稻草板强度及装配方面的技术,包括板材连接、切割面防护、玻璃纤维网层技术等,在制造过程中应注意稻草板在基建中(线路布置、板面握钉等)的实用性和通用性。当前对稻草板的应用仍存在很多误解,应加大稻草板的宣传推广及示范力度,争取得到建筑商及居民用户的认可,这一过程在西欧经历了近40年的努力,才在最近10年内得到认可,目前英国已有35万座稻草板房。412　秸秆板

国外秸秆板开发的目的在于寻求木制板材的替代品,进入90年代,该技术得到很大发展,同一条生产线可利用多种作物秸秆(稻、麦、油菜、棉花等)生产符合国际标准的秸秆板材,其技术和市场趋于成熟。秸秆板技术融合了农机装备、工业制造、机电控制和先进的环保技术,涉及农机科研、推广、工业制造、电气控制等领域,高新技术含量高。针对该技术特点我国应走引进消化吸收之路,集中农业、工业部门的互补优势,引进关键设备如秸秆粉碎研磨机、铺装机、热压机、工艺自动化控制系统、板材质量检测系统等,争取在短时期内实现国产化。

虽然农作物秸秆制人造板在一段时期内不可能完全取代木材,而其作为一种绿色建材、生态建材在家具制造、室内装修、包装、建筑等行业将成为木制板材的有力补充。

综上所述,利用农作物秸秆制人造板适合当前我国国情,秸秆制人造板项目是社会效益、经济效益和环保效益并重的工程,它将为我国秸秆工业化综合利用开辟了一条新途径。

目前国内板材市场以木制板材为主,主要有刨花板(PB)、中密度板(MDF)、结构板(OSB)。90年代以来,西欧等国农作物秸秆制人造板的技术工艺在实践中趋于成熟,由原来的简单压制成形提高到生产优质的人造板材。原材料主要为大麦、小麦、燕麦、水稻、油菜、棉花等秸秆及甘蔗渣等,通过调整加工工艺参数,可生产不同档次的人造秸秆板材。低密度人造秸秆板可用作隔墙、镶嵌板、顶蓬等材料;中密度人造秸秆板可完全替代木制刨花板(PB),有效替代中密度板(MDF);高密度人造秸秆板可部分替

断裂模量、内结合代定向结构板(OSB),弹性模量、

力等性能指标高于(不低于)同类木制板材。美国有关专家认为,人造秸秆板是一种创新产品,经适当工艺处理后生产的秸秆板材其性能将优于目前所获得

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