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稻壳是稻米加工后的副产品。据统计,我国年产稻壳3000万吨以上,目前仍有增加的趋势。稻壳的开发利用越来越引起人们的重视,有关稻壳应用的研究已成为科技工作者的重要研究课题。
由于稻壳的纤维组织覆盖着坚硬的硅酸物,易引起动物肠胃疾病。稻壳所含木质素和硅质较高,所以它不易吸水,直接施放到田间作肥料不易腐烂。
长期以来国内外对稻壳的综合利用进行了广泛的研究,获得了许多可供利用的途径。但真正能够形成规模生产的,能大量消耗稻壳的利用途径并不多,或是经济效益不显著增值不大;或是在工艺上技术上、质量上、环境污染等方面还存在一些问题。因此,许多地方把稻壳作为废弃物,这不但是对资源的极大浪费,在经济上造成巨大损失,而且对环境也造成了很大污染。研究解决稻壳的合理利用,变废为宝,是摆在我们面前的一项意义重大的任务。
任何一种物质,要利用它就要了解它,对稻壳的利用也是一样。稻壳富含纤维素、木质素、二氧化硅;脂肪和蛋白质含量极低。稻壳最为显著的特点是高灰分(7%~9%)和高硅石含量(20%左右),具有良好的韧性、多孔性、低密度(112~144kg/m3)以及质地粗糙等,从而决定了它在工业上的一些特殊用途与应用范围。其应用方式有稻壳的直接利用以及稻壳和稻壳灰的利用。
现将主要用途归纳如下:
一、稻壳作能源
稻壳可燃物达70%以上,稻壳发热量12560~15070kJ/kg,约为标准煤的一半。是一种既方便又廉价的能源,特别是在碾米厂,在获得了能源的同时又处理了稻壳。由于稻壳作为能量资源是可更新的,也就显得更有吸引力。而目前应用的石油、天燃气、煤炭等燃料则是一类不可再生的能量资源。对这一本质的种种考虑,促使联合国粮农组织在1971年初就认识到:稻壳在可预见的将来,最实际的用途就是作为燃料提供能量。
稻壳在碾米厂用作燃料提供热能或动力已有100多年历史,第一次有纪录的稻壳作能源的运用是在1889年缅甸建造的稻壳燃烧炉。这一应用一直没有取得商业地位,这主要是受到稻壳容积大,供应不稳定,运输困难等不利因素的制约。
随着科学技术的进步,应用水平不断提高,当今世界上稻壳最大的用途是用在能源上。利用稻壳燃烧,作为产生动力的主要形式有三种;即稻壳煤气机、稻壳煤气发电机组和稻壳蒸汽发电机组。
二、利用稻壳粉作畜禽饲料
根据稻壳自身的物理机械特性及其用途的不同,应采取相应的加工工艺。为此,必须将其进行粉碎,根据需要将稻壳加工成粒度不同的稻壳粉;甚至还要进行进一步的加工处理,将其膨化处理。据有关资料介绍,膨化后的稻壳细胞壁成分和半纤维成分分别由79.5%和22.6%下降到67.3%和13.1%。原来的稻壳细胞壁排列紧密,细胞表面硅酸物突起,细胞间宽度为89.7μm;而膨化后的稻壳细胞疏松,细胞间宽度拉大为102.85μm。与原稻壳相比,细胞间宽度拉长了13.15μm,其吸水性能大大增强,作为饲料效果较理想。
三、利用稻壳粉加工一次性可降解餐具
根据世界环境组织要求,各国政府要携手治理白色污染这一公害,中国政府也很重视这个问题。全国方便食品一次性发泡塑料包装替代工作会议已在北京召开。会议提出在1年内淘汰发泡塑料餐具,代之以环保型的纸浆模塑、淀粉或植物纤维餐具,消灭白色污染。目前,我国塑料制品产量居世界第4位,在人们的衣食住行各领域广泛使用,因而废弃物的数量也是巨大的。其中,尤以一次性发泡塑料餐具为甚,其对环境的污染破坏及由此造成的经济损失可谓触目惊心。为此,必须坚决贯彻国务院“关于整治、消灭白色垃圾公害”和国家经贸委的有关文件规定。从2000年起,禁止生产和使用一性次发泡塑料快餐饮用具,逐步消灭“白色垃圾”对环境的污染。利用稻壳粉经过特殊工艺处理制成的可降解一次性餐饮用具,无毒、无害,加工过程中无废水产生。因其原料充足、价格低廉,所以产品成本低于纸制品。产品使用后降解作为肥料,增强地力;也可制作成饲料喂牲畜,发展畜牧业。据悉,我国市场目前年销售各类一次性快餐用具近100亿只,而其中发泡塑料餐具就占80%。由此可见,利用稻壳粉制作一次性可降解餐具,其市场前景是十分乐观的。
四、膨化稻壳的开发利用
1.用作肥料,改良土壤,生产“绿色”植物。
利用膨化后的稻壳粉容易吸水的特点,掺入少量尿素或碳氨;再加入石灰水作催化剂,使其自然发酵30天左右;待颜色变黑后,施撒到地里作为固体有机肥料使用,具有化肥不可比拟的改良土壤、肥田增产的功效。
2.代替木屑作育苗和培养蘑菇的无土栽培原料。
随着国家“封山育林”、“禁止乱砍乱伐”等森林保护政策的出台,木材越来越紧缺,锯木屑的来源日益枯竭。而膨化后的稻壳完全可以取代木屑用作无土栽培原料。它以价格低、质量好和原料充足等特点正在逐步受到人们的青睐。
3.用作饲养畜禽的饲料
如前所述,即使是粉碎后的稻壳粉直接喂饲畜禽,也不易消化吸收,其消化率仅达5%~8%。如长期喂饲,畜禽易患肠胃疾病。而膨化后的稻壳按10%的比例添加到配合饲料中,畜禽消化率明显提高,总消化率可达17%~20%,综合指标提高1倍以上。
据日本饲料专家介绍,膨化后的稻壳按10%的比例添加到配合饲料中,奶牛产奶量可提高11%;猪日增重提高14%;鸡产蛋率提高4.6%。可见,膨化后的稻壳是一种优质畜禽饲料。
4.以膨化稻壳粉为原料,制取单细胞蛋白饲料。
我国动物蛋白饲料匮乏,年进口鱼粉60万吨,尚不能满足需要。而我国年产3000万吨的稻壳基本废弃,未得到合理的开发利用。如将廉价的膨化稻壳粉加入适量的豆饼粉、玉米粉、糠粉、骨粉等,发酵制成单细胞蛋白饲料,可代替饲料中的动物蛋白饲料,其粗蛋白含量可达15%~18%。到2005年,我国蛋白饲料年需要量为600万吨,缺口300万吨,所以单细胞蛋白饲料市场前景十分可观的。
五、稻壳板
稻壳板是以稻壳为原料,采用合成树脂为胶粘剂,经混合热压形成的一种板材。利用稻壳压制板材是稻壳的又一重要用途。1951年,英国曾用粉状热固性酚醛树脂松脂与稻壳混合制成了稻壳板。但由于板材性能差,且成本高未能引起人们的重视。直到60年代末70年初,加拿大、美国、日本、英国、德国、印度、泰国、马来西亚、萨尔瓦多等相继开发研制。加拿大较早获得了专利权,并于70年代生产出成套稻壳板制造设备向菲律宾转让。实际上由于工艺与设备还不够成熟,还存在不少问题有待解决。
我国的稻壳板研究起步较晚,70年代末80年代初江西与上海相继研制成功。江西省建材科学研究设计院于1982年完成研究并通过鉴定。哈尔滨林业机械厂为江西分宜建成一条年产5000m3稻壳板生产线,以后又在浙江桐乡县、江西横峰、新疆米泉等地建起了几个稻壳板厂。湖北省蒲圻市粮食局米面食品厂1988年6月在哈尔滨林业机械厂的协作下,建立了年产5000m3稻壳板生产车间。在工业性生产过程中,该厂首先对胶粘剂进行了研究,用多种胶粘剂进行试生产,并以稻壳为主加入其他纤维进行制板试验,取得了良好的效果。
稻壳板制造工艺简单,设备投资少,稻壳价格低廉,经济效益好,0.9吨稻壳原料生产1m3板材。稻壳纤维虽短,但坚韧耐腐、抗虫蚀,导热性低、弹性强、耐压耐磨。稻壳板可制成包装箱、家俱等,如进行二次加工贴微薄木、贴纸和塑料贴面板材,其用途更加广泛。
六、稻壳水泥
利用低炭稻壳灰作为一种接合剂(水泥)或作为混凝土集料,多年来一直是国外大力进行研究和发展的课题。然而时至今日,在水泥或混凝土方面使用稻壳灰分仍未达到商业化程度。据报导,印度对稻壳及其灰作为建筑材料可能的一些应用进行了研究。目前已经研究成功用稻壳生产高标号建筑用水泥与建筑用砖技术。其大致加工方法是利用稻壳中含有较高硅石,把稻壳与石灰按一定比例掺兑混合在一起,在燃烧时不再需要补充燃料,以一定的工艺方法加工制成高标号水泥。
七、结论
以稻壳为原料可以生产超出其本身价值数倍的化工产品,尤其是尖端科学不可缺少的高科技产品,而且生产工艺简单,易于控制,成本较低,大大提高了稻壳的利用率。随着科技的发展,稻壳的化工利用必将不断深入,工艺日趋成熟,应用领域不断扩大。近来也陆续报导了从稻壳合成固体燃料、可燃气、土壤改良剂、代替木材的稻壳板材等新产品,以稻壳、麦壳等为主要原料,经过粉碎、混合、制片、成型、固化、表面喷涂等工序,制得的一次性餐具安全、无毒、可降解、成本低、表面光洁、外形美观,完全可以取代目前广泛应用、造成严重“白色污染”的塑料餐具,具有很大的市场推广前景。这一切都展示了对稻壳进行深加工和综合开发的广阔前景,我国的稻壳资源丰富,而对稻壳的化工利用工作尚处于初级阶段,因此,加强稻壳的化工利用研究显得尤为重要。
关键词:稻壳的开发利用
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