玉米秸秆机械化回收与深加工技术现状与发展分析

公丕臣

(鸡东县农业机械技术服务中心，黑龙江 鸡东 158200)

0 引言

玉米秸秆与玉米果穗一样，都是农业生产资源和劳动力消耗的产物，在传统的农业生产中，农民往往只重视粮食的收获、加工、销售，而缺乏对玉米秸秆的回收再利用，使收获之后的玉米秸秆仅有少量用于牲畜喂养和生活燃料使用，绝大部分被焚烧处理，造成了大量的资源浪费和严重的环境污染问题。据统计，我国玉米秸秆的年产量达到3.5亿t，超过玉米粮食产量的1.5倍，玉米秸秆中含有大量的木质素、营养成分、能量，能够用于可再生能源、牲畜饲料、肥料、生产原材料使用，具有较高的再利用价值。因此，近年来我国加强了对玉米秸秆利用的相关工作，积极鼓励农村地区进行玉米秸秆回收与再利用，已经取得了显著的成果，而且使焚烧秸秆造成的环境污染问题得到了有效解决。

1 玉米秸秆的机械化回收方式

1.1 秸秆整秆晾晒回收

整秆晾晒回收主要通过玉米秸秆割晒机完成，割晒机的功能是将玉米秸秆割断，并将其均匀放倒在机具行驶方向的一侧，利用自然条件晾晒后通过人工进行回收。割晒回收的方式主要通过将割晒机与拖拉机配套安装后作业，在机具前行的同时，利用割刀将玉米秸秆靠近根部位置割断，再通过输送链将秸秆进行传输，并在特定位置将秸秆释放，秸秆自然倒地形成有序的铺放效果。割晒回收的方式比较传统，是我国早期处理玉米秸秆的机械形式，使用的机型包括GY-200型、XY-220型等，其对秸秆的回收能力比较有限，生产效率较低，现阶段使用量已经较少，但其对秸秆的切割和输送放置方式逐渐应用到其他玉米秸秆处理机具上。

1.2 秸秆打捆机回收

秸秆打捆机主要是对田间割倒的整秆或粉碎秸秆进行捡拾、制捆的一种机械装备，常用的秸秆打捆机包括方捆打捆机和圆捆打捆机两类，方捆打捆机作业时的流程为秸秆捡拾、输送、压缩成型、制捆、释放；圆捆打捆机的作业流程为捡拾、输送、滚动成型、制捆、释放。以上两类打捆机对秸秆的适应能力很强，对于整秆、堆放秸秆、切碎秸秆均能实现良好的捡拾制捆。对比而言，方捆打捆机制成的秸秆捆密度更为均匀，且输送过程能够实现紧密排列，有利于提高运输效率，图1为CLAAS公司生产的大方捆打捆机，可用于秸秆、牧草等的收集制捆使用，其他国产常用的方捆打捆机机型包括：4KZ-275型、9YDF-90型、、9YFQ -2型等。圆捆打捆机制成的圆捆呈现外紧内松的密度分布，运输过程也存在一定空间浪费，但其工作效率更高，适应幅宽更宽的机型使用，图2为我国自主生产的RS1000型小型圆捆制捆机作业情况，可用于玉米、小麦、稻草等制捆作业，常用的圆捆打捆机还包括92YG-1.3型、9Y-1600型等。

图1 CLAAS大方捆打捆机

图2 RS1000DF型圆捆打捆机

1.3 秸秆的茎穗混收

茎穗混收通常是将玉米秸秆与玉米果穗一同切碎回收，主要用于畜牧饲料使用，茎穗混收的机具根据机械结构的不同可分为立式收获和卧式收获两类，两类机具对于秸秆的作用力方向不同，但均能实现同步粉碎收集的功能。现阶段常用的茎穗混收机具包括4QZ-3型 、4QZ-3000型、4QZ-12型、9Q-1.25型等。茎穗混收是玉米青贮、黄贮饲料的主要获取方式，对畜牧业的稳定发展具有重要作用。

2 玉米秸秆深加工技术

2.1 木质素产品制造技术

传统的造纸技术主要以木材为原材料，对自然资源的需求量很大，而造纸过程所需的主要原料为木质纤维(也称木质素)，木质纤维不仅能通过木材资源提取，在农作物秸秆中也含量丰富，因此将回收秸秆粉碎、提取其中的纤维原料，再在传统的造纸工艺上进行改良，即可生产出由玉米秸秆制造的多种办公用纸和生活用纸，显著节约木材资源。同时，利用秸秆资源中的木质纤维，能够替代木材制造高密度纤维板和人造板，且其品质与木材制品相当，是木材原料的良好替代品。近年来，我国很多地区利用玉米秸秆资源制造一次性可降解餐具及包装材料，不仅有效利用了玉米秸秆的剩余资源，更减少了传统餐盒和塑料包装造成的环境污染问题。

2.2 生物质能源利用技术

玉米秸秆中的生物质资源含量很高，在世界资源紧缺的情况下，生物质资源已成为了继煤炭、石油、天然气之后的第四大资源，且秸秆资源中可获取的生物质资源可达我国全部生物质资源的50%左右。目前，对秸秆生物质资源的利用主要包括以下几种途径。

一是秸秆气化燃料技术，主要通过生物质热解的原理进行可燃气的制造，可应用于农村生活的燃料使用，气化技术主要包括两种技术方式，即在沼气池发酵产生沼气和在缺氧条件燃烧收集一氧化碳，沼气和一氧化碳均为良好的可燃气，能有效解决农村地区的生活燃料问题。

二是秸秆固化制炭技术，利用专用设备将秸秆与特殊助燃材料混合压制，高温成型后成为秸秆炭，是一种良好的清洁能源，具有燃烧效率高、购置成本低的优点，可作为生活燃料和发电原料使用。

三是液体燃料制造技术，主要以秸秆为原料制造酒精和柴油，由于秸秆中含有纤维素、木质素等材料，通过微生物分解作用可将其转化为葡萄糖，利用葡萄糖的发酵作用可生成酒精。此外，将木质素进行热解液化，能使其性状发生转变，再通过水解、发酵等方法，能制造出生物柴油，供生产生活使用。

此外，玉米秸秆经捆扎回收后，也可通过专用的秸秆发电设备直接进行火力发电，现阶段的很多电厂、供暖企业都利用玉米秸秆资源作为燃料，从而有效减少了煤炭资源的使用量。

3 秸秆资源再利用的发展分析

现阶段我国的玉米秸秆再利用工作已经初具规模，随着农民思想认识的转变，秸秆回收机械的应用量也在不断提升，秸秆深度加工和再利用的行业也崭露头角，这为秸秆资源利用创造了良好的条件。从行业发展的整体来看，秸秆的收储运、中间加工、深加工、产品销售等产业链的科学运营仍没有完好的建立，产业链的各个阶段之间还没有形成默契的配合，因此，在提升技术的基础上，建立相关行业的紧密联系，使上级产业链对下级生产企业提供良好的材料和半成品供给，以保证玉米秸秆再利用产业能够高效稳定的运行，是未来秸秆利用相关行业发展必须要做的工作，也有利于秸秆利用工作的进一步提升。