玉米秸稈機械化回收與深加工技術現狀與發展分析

公丕臣

(雞東縣農業機械技術服務中心，黑龍江 雞東 158200)

0 引言

玉米秸稈與玉米果穗一樣，都是農業生產資源和勞動力消耗的產物，在傳統的農業生產中，農民往往只重視糧食的收獲、加工、銷售，而缺乏對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和嚴重的環境污染問題。據統計，我國玉米秸稈的年產量達到3.5億t，超過玉米糧食產量的1.5倍，玉米秸稈中含有大量的木質素、營養成分、能量，能夠用于可再生能源、牲畜飼料、肥料、生產原材料使用，具有較高的再利用價值。因此，近年來我國加強了對玉米秸稈利用的相關工作，積極鼓勵農村地區進行玉米秸稈回收與再利用，已經取得了顯著的成果，而且使焚燒秸稈造成的環境污染問題得到了有效解決。

1 玉米秸稈的機械化回收方式

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完成，割曬機的功能是將玉米秸稈割斷，并將其均勻放倒在機具行駛方向的一側，利用自然條件晾曬后通過人工進行回收。割曬回收的方式主要通過將割曬機與拖拉機配套安裝后作業，在機具前行的同時，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，是我國早期處理玉米秸稈的機械形式，使用的機型包括GY-200型、XY-220型等，其對秸稈的回收能力比較有限，生產效率較低，現階段使用量已經較少，但其對秸稈的切割和輸送放置方式逐漸應用到其他玉米秸稈處理機具上。

1.2 秸稈打捆機回收

秸稈打捆機主要是對田間割倒的整稈或粉碎秸稈進行撿拾、制捆的一種機械裝備，常用的秸稈打捆機包括方捆打捆機和圓捆打捆機兩類，方捆打捆機作業時的流程為秸稈撿拾、輸送、壓縮成型、制捆、釋放；圓捆打捆機的作業流程為撿拾、輸送、滾動成型、制捆、釋放。以上兩類打捆機對秸稈的適應能力很強，對于整稈、堆放秸稈、切碎秸稈均能實現良好的撿拾制捆。對比而言，方捆打捆機制成的秸稈捆密度更為均勻，且輸送過程能夠實現緊密排列，有利于提高運輸效率，圖1為CLAAS公司生產的大方捆打捆機，可用于秸稈、牧草等的收集制捆使用，其他國產常用的方捆打捆機機型包括：4KZ-275型、9YDF-90型、、9YFQ -2型等。圓捆打捆機制成的圓捆呈現外緊內松的密度分布，運輸過程也存在一定空間浪費，但其工作效率更高，適應幅寬更寬的機型使用，圖2為我國自主生產的RS1000型小型圓捆制捆機作業情況，可用于玉米、小麥、稻草等制捆作業，常用的圓捆打捆機還包括92YG-1.3型、9Y-1600型等。

圖1 CLAAS大方捆打捆機

圖2 RS1000DF型圓捆打捆機

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，莖穗混收的機具根據機械結構的不同可分為立式收獲和臥式收獲兩類，兩類機具對于秸稈的作用力方向不同，但均能實現同步粉碎收集的功能。現階段常用的莖穗混收機具包括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，對畜牧業的穩定發展具有重要作用。

2 玉米秸稈深加工技術

2.1 木質素產品制造技術

傳統的造紙技術主要以木材為原材料，對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纖維(也稱木質素)，木質纖維不僅能通過木材資源提取，在農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，再在傳統的造紙工藝上進行改良，即可生產出由玉米秸稈制造的多種辦公用紙和生活用紙，顯著節約木材資源。同時，利用秸稈資源中的木質纖維，能夠替代木材制造高密度纖維板和人造板，且其品質與木材制品相當，是木材原料的良好替代品。近年來，我國很多地區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，更減少了傳統餐盒和塑料包裝造成的環境污染問題。

2.2 生物質能源利用技術

玉米秸稈中的生物質資源含量很高，在世界資源緊缺的情況下，生物質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資源可達我國全部生物質資源的50%左右。目前，對秸稈生物質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，主要通過生物質熱解的原理進行可燃氣的制造，可應用于農村生活的燃料使用，氣化技術主要包括兩種技術方式，即在沼氣池發酵產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氣，能有效解決農村地區的生活燃料問題。

二是秸稈固化制炭技術，利用專用設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、購置成本低的優點，可作為生活燃料和發電原料使用。

三是液體燃料制造技術，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、木質素等材料，通過微生物分解作用可將其轉化為葡萄糖，利用葡萄糖的發酵作用可生成酒精。此外，將木質素進行熱解液化，能使其性狀發生轉變，再通過水解、發酵等方法，能制造出生物柴油，供生產生活使用。

此外，玉米秸稈經捆扎回收后，也可通過專用的秸稈發電設備直接進行火力發電，現階段的很多電廠、供暖企業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展分析

現階段我國的玉米秸稈再利用工作已經初具規模，隨著農民思想認識的轉變，秸稈回收機械的應用量也在不斷提升，秸稈深度加工和再利用的行業也嶄露頭角，這為秸稈資源利用創造了良好的條件。從行業發展的整體來看，秸稈的收儲運、中間加工、深加工、產品銷售等產業鏈的科學運營仍沒有完好的建立，產業鏈的各個階段之間還沒有形成默契的配合，因此，在提升技術的基礎上，建立相關行業的緊密聯系，使上級產業鏈對下級生產企業提供良好的材料和半成品供給，以保證玉米秸稈再利用產業能夠高效穩定的運行，是未來秸稈利用相關行業發展必須要做的工作，也有利于秸稈利用工作的進一步提升。