本发明属于农业秸秆高效利用领域，具体涉及一种利用玉米秸秆原料制备本色包装纸板配抄用浆的方法。
背景技术：
我国是玉米种植大国，每年都产生有大量的玉米秸秆。2016年我国的玉米产量为2.196亿吨，按一株玉米的玉米籽实与玉米秸秆的产量比1:1.6计算，产生的玉米秸秆达3.5亿吨以上。目前，如此巨量的玉米秸秆仅有少量用作饲料、生物质燃料或直接还田，绝大部分还没有得到有效利用，为此农民不得不在田间地头对秸秆进行焚烧处理，这不仅造成了资源浪费，而且产生的大量浓重烟雾，既污染环境，又容易引发火灾和交通事故，严重威胁着民众的生命财产安全。另一方面，我国的造纸纤维原料严重短缺，每年仅从国外进口的废纸都达2500万吨以上。纤维原料的严重短缺已成为制约我国造纸工业可持续发展的主要瓶颈。随着2017年4月中央发布《关于禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》，规定从2017年底起我国将禁止进口未经分选的废纸，由此将导致我国造纸工业纤维原料短缺的状况进一步加剧，并对部分以进口废纸为主要原料制浆造纸企业生产带来较大的冲击。因此，开发有效利用玉米秸秆废弃物的清洁制浆技术，对缓解我国造纸工业纤维原料短缺状况，提高农民收益和改善生态环境具有重要的现实意义。
玉米秸秆原料中含有叶片、秸秆皮和秸秆髓(髓)等三种组分，其中秸秆皮在玉米秸秆中比例约占55％，玉米叶和髓的比例分别占15％和30％，三种组分中除了秸秆皮含有较多的纤维，可以用于制浆，而叶和髓中含有的纤维较少，其非纤维组分含量较多，并不适于用作制浆原料。因此，想要利用玉米秸秆原料制浆，必需开发出适宜的备料工艺，有效去除玉米秸秆中的髓和叶组分，然后，根据终端纸产品纸浆质量要求，采用适宜的制浆工艺技术进行制浆。长期以来，国内不少研究机构或企业对玉米秸秆的备料和制浆工艺技术进行了大量的研究，但相关成果均存在不同的缺陷，不能进行大规模产业化应用。如申请号为cn201510203856.3的公开的“以玉米秸秆为原料制浆抄造本色生活用纸的方法”，采用干法备料，人工去除玉米秸秆去穗、叶，保留其外皮及髓，然后挑选较好的玉米秸秆经切草机切片，在没有进行皮禳分离情况下进行化学法蒸煮制浆。该方法采用人工去叶片和穗，不利于大规模应用，且对没有进行皮禳分离的秸秆原料进行化学法制浆，原料的利用率较低，产生的废液无法处理，因此难以进行大规模产业化应用；专利cn201710160032.1中公开的一种玉米秸秆常压制备高得率瓦楞原纸用浆的方法，先将玉米秸秆送入粉碎机，粉碎至粒度为1～2cm，再利用离心风机将粉碎的秸秆送入高速振动筛，使物料处于悬浮或半悬浮状态，再借助旋风分离机将皮与髓分离，该方法虽然考虑了皮禳分离，但是将玉米秸秆切至得过碎(1～2cm)，生产效率较低且也不利于皮禳分离，因而并不适合大规模应用；专利号为cn00113771.9的专利公公开了一种禾本植物(麦草、玉米秆、稻草、芒秆)机械制浆工艺，原料分别进过切草、池浸泡、浓缩、预热、磨浆、离心筛分离等工序制备纸浆。该方法由于没有经过除髓和除尘处理，纸浆质量较差，且仅适于中小型造纸厂使用，不能用于大规模生产；公开号为cn105386350a的专利介绍了一种玉米秸秆生物制浆的方法，将玉米秸秆分别进行自然晾晒，粉碎过筛获得30～40目颗粒物，然后再对颗粒物依次进行微波、发酵、过滤、灭菌、离心浓缩和磨浆处理，最后在进行木聚糖酶处理。该方法需要对物料反复进行低浓和高浓处理，不仅工艺过程复杂，生产成本高，而且用水量大，并不适于大规模生产应用。可见，上述已有的玉米秸秆备料和制浆技术均存在较大的缺陷，无法实现玉米秸秆在制浆造纸上的大规模综合高效利用。
技术实现要素：
本发明为了克服当前存在的技术缺陷，公开了一种利用玉米秸秆原料制备本色包装纸板配抄用浆的方法，充分利用了玉米秸秆中叶片、髓芯与秸秆皮等不同组分的结构特性，通过采用合理的预处理方式使玉米秸秆中大部分的叶和髓得到有效分离，然后再对经过预处理后的秸秆物料进行化学机械法制浆，提高了成浆质量、制得纸浆可以替代废纸浆用于瓦楞原纸或箱板纸等本色包装纸板的抄造，同时备料和制浆过程有机废弃物可以用于制备饲料或生物有机肥，实现了玉米秸秆原料的大规模清洁高效综合利用。
本发明的技术方案为一种利用玉米秸秆原料的本色包装纸板配抄用浆，以玉米秸秆为原料，玉米秸秆经过预处理、预气蒸、挤压浸渍、第一段磨浆、高浓洗浆、第二段磨浆，磨后浆料消潜、筛选和浓缩，成浆，最终成浆用于瓦楞原纸或箱板纸的抄造。
以玉米秸秆为原料，玉米秸秆经过预处理、预气蒸、挤压浸渍、第一段磨浆、高浓洗浆、第二段磨浆，磨后浆料消潜、筛选和浓缩，成浆，最终成浆用于瓦楞原纸或箱板纸的抄造；具体步骤为：
第一步，预处理：原料玉米秸秆进行预处理；
第二步，预气蒸：经过预处理的物料再进行预气蒸；
第三步，挤压浸渍：物料采用双螺杆挤压浓缩，并在双螺杆挤压机后部加入浸渍化学品，混合均匀后送入反应仓进行化学浸渍；
第四步，第一段磨浆：挤压浸渍处理后的物料由螺旋输送机送入高浓盘磨进行第一段磨浆；
第五步，高浓洗浆：经第六步处理的物料由稀释螺旋收集，加入洗浆水后送入双螺旋挤压机进行浓缩，洗涤废液用废液罐单独收集，进行蒸发浓缩处理；
第六步，第二段磨浆：高浓洗浆处理后的浆料由螺旋输送机送入第二段盘磨进行精磨，磨至适于后续包装纸板抄造所需加拿大标准游离度；
第七步，精磨后浆料再经过消潜、筛选，净化后送入储浆塔，用于包装纸板的抄造。
所述的利用玉米秸秆原料的本色包装纸板配抄用浆的制备方法，所述的预处理的步骤为：
第一步，水洗：经过破碎的玉米秸秆原料水洗去除泥、沙杂质，避免后续处理产生粉尘污染；
第二步，双螺旋挤压：水洗后的物料直接送入双螺旋挤压机进行挤压，利用双螺旋挤压机的挤压揉搓作用，使玉米秸秆皮压缩变成致密的片状，同时使玉米叶片和髓芯挤碎成粉末或颗粒状；
第三步，筛选：挤压后的物料进行筛选，去除粉末或颗粒状的叶片和髓芯组分，收集的叶片和髓芯组分用于制备饲料或生物有机肥；筛上的秸秆皮物料待用。
所述的利用玉米秸秆原料的本色包装纸板配抄用浆的制备方法，第一步所述的水洗时洗草水温度为20～60℃。
第二步所述的双螺旋挤压机挤压压缩比为3～6:1。
第三步所述的筛选采用双层筛板摇摆筛，筛板筛孔直径为φ3～6mm。
所述的预汽蒸段加入naoh，汽蒸条件为：naoh用量为秸秆皮物料质量的0～2％，质量百分比浓度为30-35％，温度70-98℃，时间10-20min。
所述的挤压浸渍中所用化学品仅为naoh，浸渍条件为：naoh用量为3.0～6.0％，浓度25-35％，温度70-95℃，时间30-60min。
所述的高浓洗浆的进浆质量百分比浓度为15～18％；第一段磨浆的磨浆浓度为28～35％；高浓洗浆步骤中，双螺旋挤压机出料浓度为30～35％。
挤压浸渍和高浓洗浆中产生的高浓废液单独收集进行蒸发浓缩处理，浓缩至固含达到50～60％后与原料预处理步骤中分离出来的叶和髓备料废弃物混合用于制备饲料或生物有机肥。
本发明的原理如下：由于玉米秸秆原料组成中的秸秆皮、髓和玉米叶等三部分的结构和化学组成各异。其中秸秆皮结构较为致密，且富含纤维素，纤维形态优良，是制浆的优良原料，而秸秆髓和玉米叶结构较为疏松，杂细胞含量高，用于制浆会造成纸浆的滤水性差，无法用于高档包装纸板的抄造。本技术充分利用玉米秸秆中叶片、髓与秸秆皮等不同组分的结构特性，通过采用合理的预处理方式使玉米秸秆中大部分的叶和髓得到有效分离，然后再对经过预处理后的秸秆物料进行化学机械法制浆，大幅改善了秸秆浆的滤水性和成浆质量。本技术根据玉米秸秆的原料特点，从工艺过程及设备的配置上对物料循序渐进式地进行洗涤、挤压、筛选、汽蒸、化学浸渍、磨浆及洗涤等步骤处理，制浆前尽可能去除叶片和髓等非纤维组分，有效降低了制浆过程所需的化学品用量及制浆废水的污染负荷，并有效改善了秸秆浆的滤水性和成浆质量。此外，生产中充分考虑了制浆过程产生的有机废弃物的资源化利用，可以实现玉米秸秆原料在制浆造纸上的大规模清洁高效综合利用。
有益效果
1.充分了利用玉米秸秆原料中叶片、髓和秸秆皮等不同组分的结构特性，有效去除原料中大部分的叶和髓，有利于减少后续制浆的化学品消耗和改善成浆质量。
2.备料方式合理，可以避免传统备料方式带来的粉尘污染，且分离后的叶片和髓可以用于饲料和生物有机肥的生产，有利于提高原料的利用率，实现玉米秸秆的清洁综合利用。
3.制得的玉米秸秆纸浆质量优，可用于高强瓦楞原纸和箱板纸的抄造。
4.生产流程简单，设备紧凑，可实现玉米秸秆原料的大规模综合利用。
具体实施方式
一种利用玉米秸秆原料制备本色包装纸板配抄用浆的方法。主要步骤包括：原料预处理、汽蒸、双螺旋挤压、化学浸渍、高浓磨浆、高浓洗涤、精磨，磨后浆料经过消潜、筛选最终用于包装纸板的抄造。其中：
第一步，水洗：经过破碎的玉米秸秆原料由皮带输送机送至洗草机，去除泥、沙等杂质；洗草水温度为20～60℃。
第二步，双螺旋挤压：经第一步水洗后的物料直接送入双螺旋挤压机进行挤压，利用双螺旋挤压机的挤压揉搓作用，使玉米秸秆皮压缩成变成致密的片状，同时使玉米叶片和髓芯挤碎成粉末或颗粒状。双螺旋挤压机挤压压缩比为3～6:1。
第三步，筛选：经第二步挤压的物料由皮带输送机输送至双层筛板摇摆筛进行筛选，去除粉末或颗粒状的叶片和髓芯组分，并由皮带输送机收集送至料仓，用于制备饲料或生物有机肥；筛上尺寸较大的秸秆皮物料由皮带输送机收集输送至秸秆皮料仓。其中摇摆筛的筛板筛孔直径为φ3～6mm。
第四步，预汽蒸。经第三步处理后的物料进行汽蒸，汽蒸条件为：加入一定量的naoh，用量为0～2％(质量百分数，下同)，浓度30-35％(质量百分数，下同)，温度70-98℃，时间10-20min。
第五步，挤压浸渍：经第四步处理的物料采用双螺杆挤压浓缩，并在双螺杆挤压机后部加入浸渍化学品，混合均匀后送入反应仓进行化学浸渍。其中加入的化学品仅为naoh。浸渍条件为：naoh用量为3.0～6.0％，浓度25-35％，温度70-95℃，时间30-60min。
第六步，第一段磨浆：经第五步处理后的物料由螺旋输送机送入高浓盘磨进行第一段磨浆，磨浆浓度为28～35％。
第七步，高浓洗浆：经第六步处理的物料由稀释螺旋收集，加入洗浆水后送入双螺旋挤压机进行浓缩。洗涤废液用废液罐单独收集，进行蒸发浓缩处理。浆料稀释浓度为15～18％，双螺旋挤压机出料浓度为30～35％。
第八步，第二段磨浆：经第七步处理后的浆料由螺旋输送机送入第二段盘磨进行精磨，磨至适于后续包装纸板抄造所需加拿大游离度。磨浆浓度为30～35％。
第九步，第八步精磨后浆料再经过消潜、筛选，净化后送入储浆塔，用于包装纸板的抄造。
下面结合实施实例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
联合收割机切割和打包好的玉米秸秆原料拆包后，由皮带输送机送入洗草机进行洗涤，去除泥沙等杂质，洗草水温度40℃，然后由皮带输送机送入双螺旋挤压机进行挤压浓缩，挤压压缩比为5:1，挤压后的物料再由皮带输送机送至筛孔直径为φ5mm的摇摆筛进行筛选，分离出粉末或颗粒状的叶片和髓芯组分，用于饲料和生物有机肥的制备，筛上部分秸秆原料由皮带输送机送入料仓。料仓中的物料通过皮带输送机送入混合螺旋，加入1.5％的naoh混匀后，送入汽蒸仓进行预汽蒸，温度为98℃，时间为10min；汽蒸后物料送入双螺杆挤压机进行挤压，并在双螺杆挤压机后部加入4.0％的naoh，再由螺旋输送机送入反应仓进行化学浸渍，浸渍条件为：浓度30％，温度95℃，时间45min；浸渍后的的物料用螺旋输送机高浓磨浆机进行常压磨浆，磨浆浓度为30％；磨后纸浆送入稀释螺旋，加入温度为60℃生产用水，稀释至浆浓16％，然后送至双螺旋挤压机浓缩，浓缩后的纸浆送入精磨机，磨浆浓度为25％，磨至加拿大游离度为350ml左右的纸浆，磨后浆料经过消潜、筛选，最后成浆置于储浆塔中，用于高强瓦楞原纸的抄造。该方案中制浆得率为78.5％(对合格物料)，配以20％的occ废纸浆抄造100g/m2的高强瓦楞原纸，紧度为0.53g/cm3，裂断长4.2km，环压指数为9.2n.m/g。
实施例2：
联合收割机切割和打包好的玉米秸秆原料拆包后，由皮带输送机送入洗草机进行洗涤，去除泥沙等杂质，洗草水温度50℃，然后由皮带输送机送入双螺旋挤压机进行挤压浓缩，挤压压缩比为6:1，挤压后的物料再由皮带输送机送至筛孔直径为φ4mm的摇摆筛进行筛选，分离出粉末或颗粒状的叶片和髓芯组分，用于饲料和生物有机肥的制备，筛上部分秸秆原料由皮带输送机送入料仓。料仓中的物料通过皮带输送机送入混合螺旋，加入2.0％wt的naoh混匀后，送入汽蒸仓进行预汽蒸，温度为95℃，时间为15min；汽蒸后物料送入双螺杆挤压机进行挤压，并在双螺杆挤压机后部加入4.0％wt的naoh，再由螺旋输送机送入反应仓进行化学浸渍，浸渍条件为：浓度32％，温度95℃，时间45min；浸渍后的的物料用螺旋输送机高浓磨浆机进行常压磨浆，磨浆浓度为28％；磨后纸浆送入稀释螺旋，加入温度为60℃生产用水，稀释至浆浓15％，然后送至双螺旋挤压机浓缩，浓缩后的纸浆送入精磨机，磨浆浓度为28％，磨至加拿大游离度为250ml左右的纸浆，磨后浆料经过消潜、筛选，最后成浆置于储浆塔中，用于高强瓦楞原纸的抄造。该方案中制浆得率为78.0％(对合格物料)，配以40％的occ废纸浆抄造110g/m2的箱板纸，紧度为0.62g/cm3，环压指数为9.6n.m/g，耐破指数2.8kpa.m2/g，层间结合强度265j/m2。
实施例3：
联合收割机切割和打包好的玉米秸秆原料拆包后，由皮带输送机送入洗草机进行洗涤，去除泥沙等杂质，洗草水温度60℃，然后由皮带输送机送入双螺旋挤压机进行挤压浓缩，挤压压缩比为5:1，挤压后的物料再由皮带输送机送至筛孔直径为φ5mm的摇摆筛进行筛选，分离出粉末或颗粒状的叶片和髓芯组分，用于饲料和生物有机肥的制备，筛上部分秸秆原料由皮带输送机送入料仓。料仓中的物料通过皮带输送机送入混合螺旋，加入1.8％的naoh混匀后，送入汽蒸仓进行预汽蒸，温度为95℃，时间为10min；汽蒸后物料送入双螺杆挤压机进行挤压，并在双螺杆挤压机后部加入4.0％的naoh，再由螺旋输送机送入反应仓进行化学浸渍，浸渍条件为：浓度35％，温度98℃，时间40min；浸渍后的的物料用螺旋输送机高浓磨浆机进行常压磨浆，磨浆浓度为30％；磨后纸浆送入稀释螺旋，加入温度为50℃生产用水，稀释至浆浓18％，然后送至双螺旋挤压机浓缩，浓缩后的纸浆送入精磨机，磨浆浓度为35％，磨至加拿大游离度分别为360ml和为230ml左右的纸浆，磨后浆料经过消潜、筛选，最后成浆分别置于储浆塔中，分别用于瓦楞原纸和箱板纸的抄造。该方案中制浆得率为78.0％(对合格物料).其中以加拿大游离度为360ml的纸浆配以30％的occ废纸浆抄造90g/m2的高强瓦楞原纸，产品紧度为0.58g/cm3，环压指数为7.9n.m/g，用于高强瓦楞原纸的抄造。以加拿大游离度为360ml的纸浆配以50％的occ废纸浆抄造120g/m2的的箱板纸，紧度为0.60g/cm3，环压指数为9.8n.m/g，耐破指数2.7kpa.m2/g，层间结合强度262j/m2。
以上的实施例说明仅为本发明的较佳实施例说明，本领域技术人员可依据本发明的上述实施例说明对挤压机、筛选设备、磨浆设备以及工艺参数进行等效替换和修改。然而这些依据本发明实施例所作的种种等效替换及修改，属于本发明的发明精神及由权利要求所界定的专利范围内。