玉米秸稈莖葉分離特性研究及其分離機(jī)研制

玉米秸稈莖葉分離特性研究及其分離機(jī)研制 玉米秸稈占我國農(nóng)作物秸稈的 27.39%, 占我國農(nóng)作物秸稈可收集資源的 46%, 但綜合利用率較低 , 尚處在低效利用階段 , 大多數(shù)玉米秸稈只是被簡單地處理和 利用。玉米秸稈的葉和髓含有豐富的營養(yǎng)成分 , 適于肥料化或飼料化利用 , 而玉米 秸稈皮含有豐富的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素 , 適于能源化或秸稈代木化利用。 只有將玉米秸稈葉、皮和髓進(jìn)行分離 , 才能達(dá)到高效利用的目的。玉米秸稈 的莖葉分離是其綜合高效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一選取鄭單 958、陜單 136 和沈單 16 三個(gè)品種的鮮玉米秸稈為研究對象 , 研究了品種、葉位、含水率對玉米秸稈莖葉 結(jié)合強(qiáng)度的影響；研究了玉米秸稈在不同壓扁厚度下其莖葉結(jié)合強(qiáng)度的變化規(guī)律 和壓扁對玉米秸稈節(jié)位處結(jié)構(gòu)的破壞。 在此基礎(chǔ)上提出一種玉米秸稈莖葉分離方法——“壓扁碾搓法” 。根據(jù)“壓 扁碾搓法”的原理 , 設(shè)計(jì)并研制出一種玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn)機(jī)。 通過玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn) , 對莖葉分離機(jī)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化和分離效果評價(jià)。 研究得到以下結(jié)論： (1) 秸稈品種間莖葉結(jié)合強(qiáng)度差異不大。 三個(gè)品種的秸稈最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度出現(xiàn)的節(jié)位有所不同 , 但都集中在雌穗穗 位上下。三個(gè)品種的最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度差異較小 , 在 10.1 N/mm 到 10.3 N/mm 之 間。 節(jié)位對莖葉結(jié)合強(qiáng)度的影響較為明顯。 各品種莖葉結(jié)合強(qiáng)度總體上由下到上 依次增大 , 到雌穗穗位或其上一節(jié)達(dá)到最大值 , 此后下降。 (2) 隨著含水率的降低 , 秸稈最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度明顯減小。未干燥時(shí)沈單16 的含水率為 82.56%, 其最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度為 10.15N/mm。 經(jīng) 80℃干燥 12h 后 , 含水率降至 55.26%, 其最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度降至 2.67N/mm。 最大莖葉結(jié)合強(qiáng)度降至未干燥試樣的 26.3%。 比較莖稈含水率和葉鞘含水率分別對莖葉結(jié)合強(qiáng)度的影響發(fā)現(xiàn) , 葉鞘含水率 與莖葉結(jié)合強(qiáng)度隨節(jié)位的變化趨勢具有一致性。 (3) 壓扁可明顯減小玉米秸稈莖 葉結(jié)合強(qiáng)度。 壓扁程度越大 , 莖葉結(jié)合強(qiáng)度越小。不壓扁時(shí)的莖葉結(jié)合強(qiáng)度最大。 當(dāng)含水率為 17%左右 , 將秸稈分別壓扁至 4 mm、 6 mm、8mm和 10mm,其平均莖 葉結(jié)合強(qiáng)度分別減小到未壓扁時(shí)的 9.2%、24.9%、35.9%和 90.8%?？紤]到壓扁程 度越大能耗越大 , 沈單 16 玉米秸稈的合理壓扁厚度取為 8mm。 (4) 樣品經(jīng)壓扁后 , 所有樣品的葉鞘與莖稈連接處 , 葉鞘均出現(xiàn)不同程度的橫向斷裂 , 且壓扁程度越大 , 葉鞘橫向斷裂越嚴(yán)重。 這證明壓扁可顯著降低莖葉結(jié)合強(qiáng)度。 (5) 設(shè)計(jì)研制的玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)參數(shù)調(diào)整靈活 , 能滿足莖葉分離試驗(yàn)。選用含水率為 21.68%的中科 11 號玉米秸稈進(jìn)行莖葉分離正交試驗(yàn) , 結(jié)果表明 , 秸稈莖葉分離影響因素的主次順序依次是壓輥間隙、剝輥速比和壓輥 轉(zhuǎn)速。 玉米秸稈莖葉分離的優(yōu)選方案為： 壓輥轉(zhuǎn)速 200r/min, 壓輥間隙 8mm,剝輥速 比 1.6, 在此條件下 , 試驗(yàn)機(jī)剝?nèi)~率達(dá)到 92.9%。(6) 用“壓扁碾搓法” 對玉米秸稈進(jìn)行莖葉分離具有理想的分離效果； 研制的玉米秸稈莖葉分離試驗(yàn)機(jī)具有良好的試驗(yàn)性能。 該研究為玉米秸稈莖葉分離開辟了新途徑 , 為玉米秸稈高效綜合利用奠定了 基礎(chǔ)。