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穀殼

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穀殼又名稻子殼,稻穀外面的一層殼。研究解決稻殼的合理利用,變廢為寶,是擺在我們面前的一項意義重大的任務。
中文名
穀殼
解    釋
稻穀外面的一層殼
來    源
稻米加工過程中數量最大的副產品
應    用
白炭黑、活性炭等

穀殼解釋

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穀殼又名稻子殼,稻穀外面的一層殼。

穀殼來源

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稻殼是稻米加工過程中數量最大的副產品,按重量計約佔稻穀的20%。以世界稻穀年產量56800萬t計,那麼年產稻殼約1136萬t。我國1996——1997年稻穀年產量為26000萬t,年產稻殼約為3200萬t,居世界首位。

穀殼經濟用途

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長期以來國內外對稻殼的綜合利用進行了廣泛的研究,獲得了許多可供利用的途徑。但真正能夠形成規模生產的,能大量消耗稻殼的利用途徑並不多,或是經濟效益不顯著增值不大;或是在工藝上、技術上、質量上、環境污染等方面還存在一些問題。因此,許多地方把稻殼作為廢棄物,這不但是對資源的極大浪費,在經濟上造成巨大損失,而且對環境也造成了很大污染。研究解決稻殼的合理利用,變廢為寶,是擺在我們面前的一項意義重大的任務。

穀殼廣泛用途

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任何一種物質,要利用它就要了解它,對稻殼的利用也是一樣。稻殼富含纖維素、木質素、二氧化硅;脂肪和蛋白質含量極低。稻殼最為顯著的特點是高灰分(7%——9%)和高硅石含量(20%左右),具有良好的韌性、多孔性、低密度(112——144 kg/m3)以及質地粗糙等,從而決定了它在工業上的一些特殊用途與應用範圍。其應用方式有稻殼的直接利用以及稻殼和稻殼灰的利用。現將主要用途歸納如下:

穀殼稻殼作能源

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稻殼可燃物達70%以上,稻殼發熱量12560——15070kJ/kg,約為標準煤的一半。是一種既方便又廉價的能源,特別是在碾米廠,在獲得了能源的同時又處理了稻殼。由於稻殼作為能量資源是可更新的,也就顯得更有吸引力。而應用的石油、天燃氣、煤炭等燃料則是一類不可再生的能量資源。對這一本質的種種考慮,促使聯合國糧農組織在1971年初就認識到:稻殼在可預見的將來,最實際的用途就是作為燃料提供能量。
稻殼在碾米廠用作燃料提供熱能或動力已有100多年曆史,第一次有紀錄的稻殼作能源的運用是在1889年緬甸建造的稻殼燃燒爐。這一應用一直沒有取得商業地位,這主要是受到稻殼容積大,供應不穩定,運輸困難等不利因素的制約。
隨着科學技術的進步,應用水平不斷提高,當今世界上稻殼最大的用途是用在能源上。利用稻殼燃燒,作為產生動力的主要形式有三種:即稻殼煤氣機、稻殼煤氣發電機組和稻殼蒸汽發電機組。

穀殼稻殼煤氣

稻殼煤氣發生爐是在20世紀初投入使用的。然而直到20世紀20年代初出現一種經改進設計的小型煤氣發生器,才使稻殼作為煤氣發生爐燃料的應用具有商業價值。煤氣發生爐用稻殼作燃料,碾米廠採用燒這種煤氣的內燃機進行運轉,以上這些都是意大利在20世紀30年代和40年代的成就。第一次的普遍應用是在第二次世界大戰期間。
我國專業科研機構從20世紀60年代初就對稻殼煤氣作為能源進行了深入地研究,使我國以稻殼煤氣作為能源用於發電的技術在國際上處於領先地位。1982年和1983年聯合國糧農組織召開了兩次“亞太地區人造煤氣技術專家討論會”,還與我國糧食部門共同舉辦了國際性講習班,我國煤氣發電機組的成就得到了國際上公認和歡迎。
稻殼煤氣發電,燃料消耗為1.3——1.6 kg(稻殼)/kW.h,在碾米廠使用原料不成問題,但由於技術和經濟等方面的原因,推廣並不普遍。國內專業生產稻殼氣化發電機組的廠家僅有重慶紅巖內燃機有限公司一家,產品開始時主要是60 kW和160 kW兩種,又開發出了200 kW機組。

穀殼作為鍋爐燃料

用稻殼作為鍋爐的燃料,產生蒸汽,為發動機提供動力以至發電,這是稻殼作為能源的又一重要途徑。燃燒1kg稻殼、可以產生2.4——2.7kg蒸汽。平均15kg左右的稻殼就能生產加工100kg稻穀成為白米所需的動力。國外對採用不同燃料的鍋爐進行比較表明:鍋爐燃燒稻殼是最便宜的,原因在於原料成本低。產生蒸汽的成本,稻殼為1時,煤為1.08,石油為1.5。
我國湖南嶽陽城陵磯糧庫米廠,建了一個功率為1500kW的稻殼蒸汽發電站,每年可發電720萬kW*h,節約電費72萬元。還可利用餘汽、餘熱進行生產。可節約蒸汽費用57.6萬元,節約標準煤4320 t,不僅節約了能源,每年還可新增利潤60萬元。
稻殼單獨作為動力燃料,只有在大型設備上才能顯示出其優點,世界上兩座很好的發電站,一座在菲律賓,一座在蘇里南,前者1200kW,後者1900kW。在泰國有很多碾米廠都燃燒稻殼以蒸汽為動力。

穀殼稻殼板

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稻殼板是以稻殼為原料,採用合成樹脂為膠粘劑,經混合熱壓形成的一種板材。利用稻殼壓制板材是稻殼的又一重要用途。1951年,英國曾用粉狀熱固性酚醛樹脂松脂與稻殼混合製成了稻殼板。但由於板材性能差,且成本高未能引起人們的重視。直到60年代末70年初,加拿大、美國、日本、英國、德國、印度、泰國、馬來西亞、薩爾瓦多等相繼開發研製。加拿大較早獲得了專利權,並於70年代生產出成套稻殼板製造設備向菲律賓轉讓。實際上由於工藝與設備還不夠成熟,還存在不少問題有待解決。
我國的稻殼板研究起步較晚,70年代末80年代初江西與上海相繼研製成功。江西省建材科學研究設計院於1982年完成研究並通過鑑定。哈爾濱林業機械廠為江西分宜建成一條年產5000m3稻殼板生產線,以後又在浙江桐鄉縣、江西橫峯、新疆米泉等地建起了幾個稻殼板廠。湖北省蒲圻市糧食局米麪食品廠1988年6月在哈爾濱林業機械廠的協作下,建立了年產5000m3稻殼板生產車間。在工業性生產過程中,該廠首先對膠粘劑進行了研究,用多種膠粘劑進行試生產,並以稻殼為主加入其他纖維進行制板試驗,取得了良好的效果。
以日產150t的碾米廠為例,年加工稻穀量約為3萬t,可產6000t稻殼,按利用率80%計算,可年產稻殼板5000m3。稻殼板生產設備(包括輔助設備)投資250萬元。稻殼板實際生產成本780元/m3,銷售價約850——900元/m3,實際利潤100元/m3左右,年利潤約50萬元。
稻殼板製造工藝簡單,設備投資少,稻殼價格低廉,經濟效益好,0.9t稻殼原料生產1 m3板材。稻殼纖維雖短,但堅韌耐腐、抗蟲蝕,導熱性低、彈性強、耐壓耐磨。稻殼板可製成包裝箱、傢俱等,如進行二次加工貼微薄木、貼紙和塑料貼面板材,其用途更加廣泛。

穀殼稻殼塊

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炭化稻殼是在稻殼炭化爐中經控制燃燒後獲得的一種黑色閃光的顆粒狀粗粉。由於具有良好的吸熱特性和絕緣特性,作為鍊鐵和鍊鋼工業中的絕緣和抗結渣方面的保温材料國內外大量推廣應用。但這種炭化稻殼呈鬆散狀態、容重輕、易飛揚、易污染,且不便運輸和集中。為了改善稻殼和炭化稻殼的使用性能,中國農機院聯合技術裝備公司和首都鋼鐵公司試驗廠,研製出壓縮稻殼塊及壓縮炭化稻殼塊。除克服了上述缺點外,尤其是壓縮的稻殼塊火力強,發熱時間長,可充分發揮它的絕緣保温性能。它不僅能用作保温材料,也可作為燃料,製造活性炭等。

穀殼稻殼灰聯產

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稻殼灰也就是稻殼經過炭化以後的產物。據南京林業大學介紹,用稻殼灰聯產水玻璃、白炭黑和活性炭,具有原料豐富、設備簡單和經濟合理的優點。稻殼既是燃料,利用後的灰渣是制水玻璃的廉價原料,除硅後的濾渣又是製造活性炭的優良原料。稻殼乾餾後的固體灰渣1t可製得水玻璃2t,粉狀活性炭0.35t。水玻璃的半成品不僅可以制白炭黑,也可制鈉A型沸石硅膠硅溶膠等化工系列產品。整個生產過程幾乎沒有一樣是廢物,不存在環境污染問題。
所產水玻璃可用作肥皂的填充劑和瓦楞紙的粘合劑。白炭黑大量用作橡膠和塑料製品的補強劑。粉狀活性炭多應用於醫藥、食品工業、外貿出口。這是一個大有可為的經濟技術開發項目。
日本工業技術院北海道工業開發試驗所,成功以稻殼為原料的高吸附性能吸附活性碳。
稻殼的組成75%為有機物,25%為二氧化硅。如果採用一般的方法進行焚燒,即產生碳化,但作為吸附材料的價值不大,只能用於改良土壤,其吸附性能低劣的原因在於稻殼內所含的二氧化硅,該所研究人員利用了二氧化硅易與鹼金屬鹽反應的性質,成功地進行了分離和提取。
具體的方法是:先將原料稻殼粉碎,用流化牀爐使之在300——700℃的温度下碳化,把鹼金屬鹽作為活化劑,再次以400——1000℃進行熱處理。二氧化硅與鹼金屬鹽化合,作為硅酸鉀硅酸鈉被分離和提取,從而改善了活性碳的吸附性能。
據性能試驗:該活性碳的內部表面積為3000——4000m2/g,是市售產品的3倍(市售產品為700——1200m2/g)。而且,亞甲基藍吸附量也是市售產品的3倍多。

穀殼一次性餐具

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以稻殼、麥殼等為主要原料,經過粉碎、混合、製片、成型、固化、表面噴塗等工序,製得的一次性餐具安全、無毒、可降解、成本低、表面光潔、外形美觀,完全可以取代目廣泛應用、造成嚴重“白色污染”的塑料餐具,具有很大的市場推廣前景。

穀殼稻殼水泥

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利用低炭稻殼灰作為一種接合劑(水泥)或作為混凝土集料,多年來一直是國外大力進行研究和發展的課題。然而時至今日,在水泥或混凝土方面使用稻殼灰分仍未達到商業化程度。
據報導,印度對稻殼及其灰作為建築材料可能的一些應用進行了研究。已經研究成功用稻殼生產高標號建築用水泥與建築用磚技術。其大致加工方法是利用稻殼中含有較高硅石,把稻殼與石灰按一定比例摻兑混合在一起,在燃燒時不再需要補充燃料,以一定的工藝方法加工製成高標號水泥

穀殼稻殼飼料

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稻殼所含營養物質很少,且受農藥殘毒污染,不宜直接作飼料。如經過加工處理使纖維軟化或酵解,可製成粗飼料
國外利用稻殼水解制酵母,這是一種很有發展前途的產品。工業生產的飼料酵母在歐美一些國家產量在數萬t以上,前蘇聯達到120萬t。在美國,稻殼是制酵母的重要原料。我國用稻殼生產飼料酵母數量不大。
用稻殼粉制顆粒狀混合飼料。此項產品在國外已有發展。稻殼不宜餵豬,但做牛、羊等反芻動物的補充飼料,具有一定的價值。
日本用膨化處理方法,使稻殼成為畜禽飼料。這種飼料有助於畜禽腸胃內有益的微生物活動。稻殼膨化時的高温、高壓條件,殺菌比較徹底,是一種較好的加工方法。
以稻殼或稻草為基礎原料應用生物技術生產單細胞蛋白質已是近代最引入注目的研究課題之一。

穀殼其他用途

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稻殼燃燒後產生的殘留物,碳含量在1.5%以下的稱為稻殼灰。其下限為稻殼質量的17%——22%,上限為35%。而稻殼炭的定義:由稻殼燃燒或熱解轉換而剩餘的碳含量超過1.5%的殘留物。

穀殼改良土壤

稻殼炭用來改良秧苗、園藝、果樹和菜園的土壤都具有很大優越性。稻田所必需的15種微量元素,幾乎都存在於稻殼廢熔渣中。儘管這種炭並不是自然界中的一種肥料,然而它卻有助於促進作物加快生長和茁壯成長。適當配上這種炭可使稻米更加可口。由於能夠保持土壤水分,可使產量增長20%以上。日本及湄公河流域的一些國家都用稻殼炭來培育稻秧和菜園的蔬菜秧苗。

穀殼水純化

美國專利有稻殼炭化產物用作過濾介質。稻殼炭在處理污染的水源或廢水中可作為一種凝結劑輔助物。

穀殼建築材料

稻殼炭為原料作建築材料。發展這種建築材料,適宜於解決那些不太發達的稻米生產國的住房建築問題。產品是一種輕質混凝土集料。這種磚可以用常規方式鋸開、鉚接或釘釘。它具有極好的抗熱性和耐冷性,易於用膠泥結合。在泰國曾報導過用砂/石灰/稻殼灰,生產建築用磚,在印度生產了一些稻殼灰分磚的專利製造樣品。

穀殼殺蟲劑

美國、印度、日本都建議利用稻殼灰分產品作為一種防治蟲害的手段。作用的機制在於二氧化硅在昆蟲胸部的蠟質表層上起腐蝕作用,因而打亂了正常的新陳代謝,造成昆蟲死亡。據所知,這種方法沒有得到進一步發展。
此外,以稻殼為原料還可製取陶瓷—玻璃、二氧化硅和硅酸鹽、四氯化硅、耐火材料、油吸附劑、糠醛、甲醇、丙酮、石臘、柏油、印刷助劑、醋酸鈉、醋酸乙脂、酒精等。由此可見稻殼開發利用前景廣闊,大有可為。(《糧食與飼料工業》)