我国造纸用非木材纤维和废纸原料供应与利用
摘要:非木材纤维和废纸是我国造纸工业的重要纤维原料。介绍了我国的竹子、麦草、蔗渣、芦苇等非木材纤维和废纸原料资源及其制浆造纸发展概况与技术进步。
关键词:中国造纸工业;非木材纤维;废纸;原料资源
我国具有丰富的非木材纤维资源。竹子、麦(稻)草、芦苇、蔗渣是我国用于造纸的主要非木材纤维原料。我国早在1000多年前就利用稻草、麦草及竹子等作为手工纸的原料;20世纪40年代,非木材纤维已用于生产机制纸,可谓是世界上用非木材纤维制浆造纸历史悠久的国家。新中国成立以来,非木材纤维制浆造纸在我国纸业发展史上发挥了重要的作用,已成为世界上非木材纤维造纸规模最大、生产经验最丰富的国家。
废纸是重要的可再生资源。废纸的回收利用具有节约原料,减少污染,降低能耗,降低成本等重要意义。改革开放以来,我国政府十分重视废纸的回收利用,回收利用的废纸数量逐年增加,尤其是2000年以后,废纸用量每年以300万t以上的速度猛增,2008年度废纸浆用量已增加到4439万t(折合废纸5549万t),占纸浆总用量的60%。用废纸浆生产的纸张品种增多,产品的质量不断提高,废纸已成为当今我国造纸工业发展不可缺少的主要纤维原料。
本文介绍了我国非木材纤维制浆与废纸回收利用的发展与技术进步概况。
1、我国造纸工业纤维原料结构的变化
从1990年到2008年间,我国造纸工业纤维原料结构有了明显的变化。在总用浆量中,木浆比重由1990年的14.6%上升到2008年的22.0%;废纸浆的比重由1990年的8.2%上升到2008年的60.0%,尽管非木浆的总产量逐年有所增加,但其比重已由1990年的57.2%下降到2008年的18.0%。
废纸浆比重逐年增加,国产木浆产量明显增加,进口木浆的数量也逐年增加,但我国非木浆消费量占原生浆的比例很高,1997年非木浆占国产原生浆的86.5%,2004年占83.2%,2008年仍占68.3%。
2007年10月,国家发展改革委员会发布《造纸产业发展政策》,要求我国造纸工业充分利用国内外两种资源,提高木浆比重,扩大废纸回收利用,合理利用非木材,逐步形成以木纤维、废纸为主,非木纤维为辅的造纸原料结构;并对造纸产品质量、生产规模、技术与装备、能源消耗、环境保护等方面提出了严格的要求,使非木材纤维制浆造纸企业的发展面临严峻的考验,同时又有利于促进非木材纤维制浆造纸的技术进步和可持续发展。
2、竹子制浆发展概况与技术进步
我国具有丰富的竹资源,主要分布在南方的福建、四川、广西、广东、湖南、贵州、云南等省(区),具有明显的地带性和区域性。竹子是最早用于机制纸的纤维原料之一,在新中国成立初期,已有一些纸厂(如宜宾纸厂、长江纸厂、重庆纸厂等)用竹子生产竹浆,用于抄造在当时来说已是很好的高级印刷纸、书写纸、打字纸等,用本色硫酸盐竹浆配抄纸袋纸。
据统计,我国竹类有48属500余种,全国竹林面积约550万hm2,蓄积量15123万t,被誉为第二森林。我国竹类品种大体分为两大类:一类为薄壁中小径竹,竿壁厚2~8mm,竿径20~60mm,如黄竹、水竹、白夹竹、西凤竹、龙竹、苦竹、慈竹、青皮竹、麻竹等,这类竹子统称为杂竹。杂竹林约占全国竹林面积的1/3,是目前我国用量最多的制浆造纸竹种。另一类为厚壁大径竹,竿壁厚10~20mm,竿径80~200mm,主要为毛竹,也称楠竹,是我国主要经济竹种。目前毛竹约占全国竹林总面积的70%,总蓄积量达1.2亿t。
竹子是一种优良的造纸纤维原料。竹子纤维属中长纤维原料,且长宽比大,纤维素含量较高,灰分含量较低。数据表明,上述8种竹子的纤维平均长度在1.70~2.60mm之间,以大龙竹的平均长度最大,为2.60mm;长宽比除毛竹外,均大于110;大龙竹的壁腔比最小,为1.86,其次是毛竹,为2.86,其他6种竹子的壁腔比均较大,对蒸煮时药液的浸透和打浆时纤维的细纤维化有一定的影响。
测定结果表明,8种竹子原料化学成分含量差异较大,以大径类毛竹的冷热水和1%NaOH抽出物含量为最高,分别为8.56%、10.80%和27.91%,但大径类毛竹和大龙竹戊聚糖含量比小径类竹子低,仅为14.52%和15.61%。小径类绵竹综纤维素含量最高,测定值为72.68%;黄竹的灰分含量居8种竹子之首,高达2.82%。8种竹子原料化学成分与其他造纸原料比较,可以概括为:综纤维素含量在62%~73%范围内,因产地的不同各品种之间的综纤维素含量有差异。
这一指标介于针叶木和阔叶木之间,接近于龙须草和除髓后的蔗渣,但比麦草和芦苇高;木素含量在21%~27%的范围内,略低于针叶木,与阔叶木相当;戊聚糖含量在14%~21%范围内,与阔叶木和麦草原料相接近,但此值比针叶木高出1倍左右;1%NaOH抽出物为21%~28%,比木材原料高但低于草类原料;灰分含量为1.0%~2.9%,竹子的灰分主要集中在皮部和节部,而纤维束和薄壁细胞组织带中含量很少。
竹子制浆技术基本采用木浆的工艺与设备,竹浆单条生产线由年产1万~5万t发展到目前的10万~25万t。年产25万t的贵州赤天化是目前国内规模最大的现代化竹浆厂,四川永丰新建的年产17万t竹浆厂也已顺利运行。在过去几年,我国竹浆产量及占原生浆比例有显著的增长,竹浆在非木浆中的比例由20世纪90年代的2%左右增加到目前的10%左右。
竹子备料由以前的干法备料发展到今天的干法切料、筛选,随后洗涤、脱水,送蒸煮;切竹机从刀辊式切竹机、刀盘式切竹机发展到今天广泛使用的鼓式切竹机(德国Pallmann产或国产);竹片的洗涤采用鼓式水洗机和双螺旋脱水机,封闭循环洗涤,定期排渣。竹片的净化处理是制浆和碱回收系统高效运行的良好开端。
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