【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农作物秸秆高值化利用，特别是涉及一种利用农作物秸秆制备无机复合材料的方法。
技术介绍
1、农作物秸秆主要包括稻秸秆和麦秸秆，如何处理水稻和麦子收割后剩下的秸秆成为一项关乎农业生产与环境保护的重要议题。稻秸秆和麦秸秆占我国农作物秸秆的一半，其主要组分为纤维素、半纤维素和木质素，具有原料丰富、轻质多孔、导热系数低等材料特性。为避免就地燃烧引起的大气污染问题和秸秆直接还田引起的病虫害等农业生产安全问题，人们通过多种方式对其回收利用，以实现变废为宝。其中，使用农作物秸秆作为原料，混合促凝材料制备有机/无机复合材料是一种重要途径，但目前存在原料处理工序复杂、污染性气体排放、产品性价比不高等问题，尚未得到大规模的商业应用。
2、目前，见于报道的可制备大型秸秆基复合材料以无机胶凝材料体系为主，包括硅酸盐水泥、氯氧镁水泥、石膏等。其中，硅酸盐水泥与秸秆混合时存在固化障碍，表现缓凝特性；石膏与秸秆材料混合时固化反应快，但养生过程中的水分挥发较慢，制品耐水性较差，强度不高；氯氧镁水泥等镁质水泥与秸秆材料的反应性较好。
3、现有专利（公开号：102452832a），公开了一种秸秆水泥基微孔建筑材料及其制备方法。所述材料包括不同重量份数的秸秆碎粉、水泥、粉煤灰、砂子、促凝材料、聚合物和水，其中秸秆长度为1~3 mm。此方法使用的秸秆材料为碎粉形态，单元加工能耗大，且秸秆碎粉的占比小，秸秆原料的利用程度低。
4、现有专利（公开号：114833912a），公开了一种秸秆复合板及其制作方法。所述秸秆复合板通过
5、现有专利（公开号：116535183a），公开了一种秸秆基轻质建筑复合材料及其制备和应用。所述复合材料将秸秆碎料分成三种长度规格（<1 cm、1~3 cm、3~5 cm），按照不同的配比将秸秆碎料进行混合，在模具中倒入石膏浆体并搅拌均匀，经冷压成型制备而成。此方法所用秸秆碎料较短小，未能充分发挥秸秆长料制备轻质保温材料的优势，且成板不具备良好的装饰性。
6、上述所引用的专利中，对秸秆原料的处理要求较高，暂未解决农作物秸秆在全尺寸上的多级化利用难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种利用农作物秸秆制备无机复合材料的方法，以解决上述现有技术存在的问题，在秸秆全尺寸上进行技术和产品开发，在充分发挥稻秸秆和麦秸秆的材料特性基础上，提高秸秆的利用率和产品价值，丰富秸秆复合材料品类。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种利用农作物秸秆制备无机复合材料的方法，主要包括以下步骤：
4、1）前处理
5、对稻秸秆进行去叶操作，叶柄去除率达到60%以上，麦秸秆无需进行去叶加工，对需要堆积存放的稻、麦秸秆，将其干燥至含水率小于25%；
6、2）单元加工
7、将麦秸秆或去叶稻秸秆加工成不同长度单元，用以制备不同密度和功能的复合材料，长度规格包括<2 cm、2 cm ~3.5cm、3.5 cm ~5 cm、5 cm ~10 cm、10 cm ~ 20 cm、>20cm，相应的复合材料密度为0.9~1.2 g/cm3、0.7~0.9 g/cm3、0.5~0.7 g/cm3、0.4~0.5 g/cm3、0.31~0.40 g/cm3、<0.31 g/cm3。
8、3）施胶
9、采用添加3%~8%建筑胶粉的镁基胶泥作为无机胶黏剂，秸秆单元长度小于5cm时以机械拌胶为主，5 cm~10 cm时以拌胶和喷胶相结合，而大于10 cm时以喷胶为主；镁基胶泥的施胶量与复合材料密度密切相关，复合材料密度小于0.31 g/cm3的，施胶量小于70%，密度0.31~0.4g/cm3的为70%~75%，密度0.40~0.50 g/cm3的为75%~80%，密度0.50~0.70g/cm3的为80%~85%，密度0.7~0.9 g/cm3的为85%~90%，0.9~1.2 g/cm3的为90%~95%。
10、4）铺装
11、铺装步骤包括自动连续铺装和半自动模块铺装，秸秆单元长度小于铺装后混合坯料铺装厚度且秸秆单元长度小于10cm的优选自动连续铺装；秸秆单元长度大于铺装后混合坯料铺装成厚度或秸秆单元长度大于10cm的优选半自动模块铺装，但施胶量大于90%的可以选用自动连续铺装。为减少铺装后镁基胶泥材料在重力作用下自然流动导致的坯料厚度方向上密度分布不均匀，对镁基胶泥比例达到和超过80%的，所述自动连续铺装和半自动模块铺装均采用拍浆装置拍浆，对镁基胶泥比例达到和超过90%的，在其处于较好流动状态时至少完成一次上下翻料作业。
12、5）成型与一次养生
13、当产品密度小于0.7 g/cm3时，优选加热加压成型与一次养生法，成型与一次养生的压力为0.21~0.59mpa，温度为35℃~70℃，时间为2~12h，当设计的复合材料密度大于0.7g/cm3时，优选自然或微压成型和加热养生法，成型压力条件0.0~0.2 mpa，温度为20℃~55℃，时间为4~24h。复合材料经过一次养生后的坯料中镁基胶泥处于75%~85%的固化程度。
14、6）粗加工
15、对一次养生过后的不完全固化坯料进行截断、锯剖和裁边等切削加工；
16、7）二次养生
17、二次养生是在特定的温度和时间下的复合材料坯料实现充分固结，复合材料坯料厚度小于7cm时，优选养生条件是温度为20℃~55℃，时间1~3d，坯料厚度7cm~15cm时，优选养生条件是温度20℃~50℃，时间2~4d，坯料厚度大于15cm时，优选养生条件是20℃~45℃，时间3~8d。
18、9）精加工
19、精加工是对完全固化的复合材料边部的铣削加工和上、下表面的砂光加工；依据复合材料制造过程中秸秆单元长度来选择不同磨削工艺，秸秆单元长度<2cm的选择p80~p120两段砂带磨削、2cm~5cm的选择p60~p80两段砂带磨削、5cm~10cm的选择p60~p80一段砂带磨削、10cm~20 cm时选择p60一段砂带磨削、>20 cm时或模压成型时可不砂光处理。
20、作为本专利技术的一个优选技术方案，所述前处理步骤中的稻秸秆去叶操作采用人工剪切和机器去叶中的任一种；所述前处理和单元加工步骤，优先采用不干燥的农作秸秆进行单元加工，以降低能耗和保证单元规格；所述前处理和施胶步骤，所述单元加工采用人工裁剪和机器定长截断中的任一种；镁基胶泥的含水率与农作秸秆的含水率成相反的对应关系，但总用水量保持设计用水值；所述农作物秸秆主要为稻秸秆、麦秸秆或稻秸秆和麦秸秆的混合物。
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【技术保护点】
1. 利用农作物秸秆制备无机复合材料的方法，其特征在于，包括前处理、单元加工、施胶、铺装、成型、一次养生、粗加工、二次养生和精加工等步骤。所述前处理主要是对稻秸秆进行去叶作业，叶柄去除率达到60%以上，麦秸秆可不去叶。对需要堆积存放的稻、麦秸秆，需要将其干燥至含水率小于25%。所述单元加工包括将秸秆茎部加工成不同长度的单元，长度规格包括<2cm、2cm~3.5cm、3.5cm~5cm、5 cm~10cm、10cm~20cm以及>20cm，以制备不同密度和功能的秸秆无机复合材料。所述的施胶步骤，采用镁基胶泥作为无机胶黏剂，其中添加3%~8%质量比建筑胶粉，秸秆单元长度小于5cm时以机械拌胶为主，5cm~10cm时以拌胶和喷胶相结合，而大于10cm时以喷胶为主；其镁基胶泥的施胶量为：复合材料密度小于0.31 g/cm3的小于70%，密度0.31~0.4g/cm3的为70%~75%，密度0.40~0.50 g/cm3的为75%~80%，密度0.50~0.70g/cm3的为80%~85%，密度0.7~0.9 g/cm3的为85%~90%，0.9~1.2 g/cm3的为90%~
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铺装步骤包括自动连续铺装和半自动模块铺装，秸秆单元长度小于铺装后混合坯料铺装厚度且秸秆单元长度小于10cm的优选自动连续铺装；秸秆单元长度大于铺装后混合坯料铺装成厚度或秸秆单元长度大于10cm的优选半自动模块铺装，但施胶量大于90%的可以选用自动连续铺装。为减少铺装后镁基胶泥材料在重力作用下自然流动导致的坯料厚度方向上密度分布不均匀，对镁基胶泥比例达到和超过80%的，所述自动连续铺装和半自动模块铺装均采用拍浆装置拍浆，对镁基胶泥比例达到和超过90%的，在其处于较好流动状态时至少完成一次上下翻料作业。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当设计的复合材料密度小于0.7g/cm3时，所述成型与一次养生优选加热加压成型养生法，成型与一次养生的压力为0.21~0.59MPa，温度为35℃~70℃，时间为2~12h，当设计的复合材料密度大于0.7g/cm3时，优选自然或微压成型和加热养生法，成型压力为0.0~0.2 MPa，温度为20℃~55℃，时间为4~24h。复合材料经过一次养生后的坯料中镁基胶泥处于75%~85%的固化程度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗加工是指对一次养生后的复合材料进行截断、锯剖和裁边等切削加工。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次养生是在特定的温度和时间下的复合材料坯料实现充分固结，复合材料坯料厚度小于7cm时，优选养生条件是温度为20℃~55℃，时间为1~3d，坯料厚度7cm~15cm时，优选养生条件是温度为20℃~50℃，时间为2~4d，坯料厚度大于15cm时，优选养生温度是20℃~45℃，时间为3~8d。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的精加工是对完全固化的复合材料边部的铣削加工和上、下表面的砂光加工；依据复合材料制造过程中秸秆单元长度来选择不同磨削工艺，秸秆单元长度<2cm的选择P80-P120两段砂带磨削、2cm ~ 5cm的选择P60-P80两段砂带磨削、5cm ~ 10cm的选择P60-P80一段砂带磨削、10cm ~ 20 cm时选择P60一段砂带磨削、>20 cm时或模压成型时可不砂光处理。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述前处理和单元加工步骤，优先采用不干燥的农作物秸秆进行单元加工，以降低能耗和保证单元规格。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述前处理和施胶步骤，镁基胶泥的含水率与农作物秸秆的含水率成相反的对应关系，但总用水量保持设计用水值。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的方法，其特征在于，所涉及到农作物秸秆主要为稻秸秆、麦秸秆或稻秸秆和麦秸秆的混合物。。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的方法，其特征在于，所述无机复合材料适合于建筑墙体材料、家具制造、装饰材料和防火材料等多种功能、用途产品的加工。
...【技术特征摘要】
1. 利用农作物秸秆制备无机复合材料的方法，其特征在于，包括前处理、单元加工、施胶、铺装、成型、一次养生、粗加工、二次养生和精加工等步骤。所述前处理主要是对稻秸秆进行去叶作业，叶柄去除率达到60%以上，麦秸秆可不去叶。对需要堆积存放的稻、麦秸秆，需要将其干燥至含水率小于25%。所述单元加工包括将秸秆茎部加工成不同长度的单元，长度规格包括<2cm、2cm~3.5cm、3.5cm~5cm、5 cm~10cm、10cm~20cm以及>20cm，以制备不同密度和功能的秸秆无机复合材料。所述的施胶步骤，采用镁基胶泥作为无机胶黏剂，其中添加3%~8%质量比建筑胶粉，秸秆单元长度小于5cm时以机械拌胶为主，5cm~10cm时以拌胶和喷胶相结合，而大于10cm时以喷胶为主；其镁基胶泥的施胶量为：复合材料密度小于0.31 g/cm3的小于70%，密度0.31~0.4g/cm3的为70%~75%，密度0.40~0.50 g/cm3的为75%~80%，密度0.50~0.70g/cm3的为80%~85%，密度0.7~0.9 g/cm3的为85%~90%，0.9~1.2 g/cm3的为90%~95%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铺装步骤包括自动连续铺装和半自动模块铺装，秸秆单元长度小于铺装后混合坯料铺装厚度且秸秆单元长度小于10cm的优选自动连续铺装；秸秆单元长度大于铺装后混合坯料铺装成厚度或秸秆单元长度大于10cm的优选半自动模块铺装，但施胶量大于90%的可以选用自动连续铺装。为减少铺装后镁基胶泥材料在重力作用下自然流动导致的坯料厚度方向上密度分布不均匀，对镁基胶泥比例达到和超过80%的，所述自动连续铺装和半自动模块铺装均采用拍浆装置拍浆，对镁基胶泥比例达到和超过90%的，在其处于较好流动状态时至少完成一次上下翻料作业。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当设计的复合材料密度小于0.7g/cm3时，所述成型与一次养生优选加热加压成型养生法，成型与一次养生的压力为0.21~0.59mpa，温度为3...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜延红，郑化高，钱俊，马灵飞，张健，
申请(专利权)人：江山市畅畅木业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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