我國造紙用非木材纖維和廢紙原料供應與利用

詹懷宇

(華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室,廣東廣州,510640)

·非木材纖維·

我國造紙用非木材纖維和廢紙原料供應與利用

詹懷宇

(華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室,廣東廣州,510640)

非木材纖維和廢紙是我國造紙工業的重要纖維原料。介紹了我國的竹子、麥草、蔗渣、蘆葦等非木材纖維和廢紙原料資源及其制漿造紙發展概況與技術進步。

中國造紙工業;非木材纖維;廢紙;原料資源

Abstract:Non-wood fibers and waste papers are the important fiber raw materials in China'spaper industry.In this paper,the resources and utilization of non-wood fiber species,including bamboo,wheat straw,bagasse and reed,aswell aswaste papers in China'spaper industry are introduced.The technological progresses in non-wood fiber and waste paper pulping and papermaking are reviewed.

Key words:China's paper industry;non-wood fibers;waste papers;resources

我國具有豐富的非木材纖維資源。竹子、麥(稻)草、蘆葦、蔗渣是我國用于造紙的主要非木材纖維原料。我國早在1000多年前就利用稻草、麥草及竹子等作為手工紙的原料;20世紀40年代,非木材纖維已用于生產機制紙,可謂是世界上用非木材纖維制漿造紙歷史悠久的國家。新中國成立以來,非木材纖維制漿造紙在我國紙業發展史上發揮了重要的作用,已成為世界上非木材纖維造紙規模最大、生產經驗最豐富的國家[1-2]。

廢紙是重要的可再生資源。廢紙的回收利用具有節約原料,減少污染,降低能耗,降低成本等重要意義。改革開放以來,我國政府十分重視廢紙的回收利用,回收利用的廢紙數量逐年增加,尤其是2000年以后,廢紙用量每年以300萬t以上的速度猛增, 2008年度廢紙漿用量已增加到4439萬t(折合廢紙5549萬t),占紙漿總用量的60%。用廢紙漿生產的紙張品種增多,產品的質量不斷提高,廢紙已成為當今我國造紙工業發展不可缺少的主要纖維原料[3]。

本文介紹了我國非木材纖維制漿與廢紙回收利用的發展與技術進步概況。

1 我國造紙工業纖維原料結構的變化

從1990年到2008年間,我國造紙工業纖維原料結構有了明顯的變化。在總用漿量中,木漿比重由1990年的14.6%上升到2008年的22.0%;廢紙漿的比重由1990年的8.2%上升到2008年的60.0%,盡管非木漿的總產量逐年有所增加,但其比重已由1990年的57.2%下降到2008年的18.0%,如表1所示。

廢紙漿比重逐年增加,國產木漿產量明顯增加,進口木漿的數量也逐年增加,但我國非木漿消費量占原生漿的比例很高,1997年非木漿占國產原生漿的86.5%,2004年占83.2%,2008年仍占68.3%,如表2所示。

2007年10月,國家發展改革委員會發布《造紙產業發展政策》[6],要求我國造紙工業充分利用國內外兩種資源,提高木漿比重,擴大廢紙回收利用,合理利用非木材,逐步形成以木纖維、廢紙為主,非木纖維為輔的造紙原料結構;并對造紙產品質量、生產規模、技術與裝備、能源消耗、環境保護等方面提出了嚴格的要求,使非木材纖維制漿造紙企業的發展面臨嚴峻的考驗,同時又有利于促進非木材纖維制漿造紙的技術進步和可持續發展。

表1 1990—2008年我國造紙工業各類紙漿比例[4]

表2 1997—2008年我國非木漿消費量占原生漿的比例[5]

表3 8種竹子學名、種屬及纖維形態[8]

2 竹子制漿發展概況與技術進步

我國具有豐富的竹資源,主要分布在南方的福建、四川、廣西、廣東、湖南、貴州、云南等省(區),具有明顯的地帶性和區域性。竹子是最早用于機制紙的纖維原料之一,在新中國成立初期,已有一些紙廠(如宜賓紙廠、長江紙廠、重慶紙廠等)用竹子生產竹漿,用于抄造在當時來說已是很好的高級印刷紙、書寫紙、打字紙等,用本色硫酸鹽竹漿配抄紙袋紙。

據統計,我國竹類有48屬500余種,全國竹林面積約550萬hm2,蓄積量15123萬t,被譽為第二森林。我國竹類品種大體分為兩大類:一類為薄壁中小徑竹,竿壁厚2～8 mm,竿徑20～60 mm,如黃竹、水竹、白夾竹、西鳳竹、龍竹、苦竹、慈竹、青皮竹、麻竹等,這類竹子統稱為雜竹。雜竹林約占全國竹林面積的1/3,是目前我國用量最多的制漿造紙竹種。另一類為厚壁大徑竹,竿壁厚10～20 mm,竿徑80～200 mm,主要為毛竹,也稱楠竹,是我國主要經濟竹種。目前毛竹約占全國竹林總面積的70%,總蓄積量達1.2億t[7]。竹子是一種優良的造紙纖維原料。竹子纖維屬中長纖維原料,且長寬比大,纖維素含量較高,灰分含量較低。表3為產于我國湖南和西南地區的8種竹子的學名、種屬及纖維形態。

表3數據表明,上述8種竹子的纖維平均長度在1.70～2.60 mm之間,以大龍竹的平均長度最大,為2.60 mm;長寬比除毛竹外,均大于110;大龍竹的壁腔比最小,為1.86,其次是毛竹,為2.86,其他6種竹子的壁腔比均較大,對蒸煮時藥液的浸透和打漿時纖維的細纖維化有一定的影響。

表4為8種竹子的化學成分。表4測定結果表明,8種竹子原料化學成分含量差異較大,以大徑類毛竹的冷熱水和1%NaOH抽出物含量為最高,分別為8.56%、10.80%和27.91%,但大徑類毛竹和大龍竹戊聚糖含量比小徑類竹子低,僅為14.52%和15.61%。小徑類綿竹綜纖維素含量最高,測定值為72.68%;黃竹的灰分含量居8種竹子之首,高達2.82%。8種竹子原料化學成分與其他造紙原料比較,可以概括為:綜纖維素含量在62%～73%范圍內,因產地的不同各品種之間的綜纖維素含量有差異。這一指標介于針葉木和闊葉木之間,接近于龍須草和除髓后的蔗渣,但比麥草和蘆葦高;木素含量在21%～27%的范圍內,略低于針葉木,與闊葉木相當;戊聚糖含量在14%～21%范圍內,與闊葉木和麥草原料相接近,但此值比針葉木高出1倍左右; 1%NaOH抽出物為21%～28%,比木材原料高但低于草類原料;灰分含量為1.0%～2.9%,竹子的灰分主要集中在皮部和節部,而纖維束和薄壁細胞組織帶中含量很少。竹子制漿技術基本采用木漿的工藝與設備,竹漿單條生產線由年產1萬～5萬t發展到目前的10萬～25萬t。年產25萬t的貴州赤天化是目前國內規模最大的現代化竹漿廠,四川永豐新建的年產17萬t竹漿廠也已順利運行。表5為1985—2008年我國竹漿產量。表6為我國重點竹漿生產企業。從表5看出,在過去幾年,我國竹漿產量及占原生漿比例有顯著的增長,竹漿在非木漿中的比例由20世紀90年代的2%左右增加到目前的10%左右。

表4 8種竹子原料的化學成分[8]%

表5 1985—2008年我國竹漿產量

表6 我國重點竹漿生產企業

竹子備料由以前的干法備料發展到今天的干法切料、篩選,隨后洗滌、脫水,送蒸煮;切竹機從刀輥式切竹機、刀盤式切竹機發展到今天廣泛使用的鼓式切竹機(德國Pallmann產或國產);竹片的洗滌采用鼓式水洗機和雙螺旋脫水機,封閉循環洗滌,定期排渣。竹片的凈化處理是制漿和堿回收系統高效運行的良好開端[9]。

竹子蒸煮以往多用蒸球或常規立鍋,蒸煮能耗高,控制水平低,勞動強度大。1966年廣西柳江造紙廠引進了第一套日產50 t竹漿的Pandia橫管連蒸系統,用于生產硫酸鹽竹漿。20世紀80年代末,第一套用于竹子蒸煮的Asthma塔式連續蒸煮器引入宜賓紙廠,開創了國內使用塔式連續蒸煮的先例。20世紀90年代,廣東鼎豐引進了RDH低能耗間歇蒸煮系統,具有比傳統間歇蒸煮汽耗低、得率高、漿質好、卡伯值低、黑液濃度高等優點。目前,位于世界技術最前沿的G2型緊湊連續蒸煮系統已在我國最大的竹漿廠——貴州赤天化投入運行。該系統在能耗、環保和控制水平等方面更顯優勢,噸漿耗汽0.50～0.55 t,煮后卡伯值16左右,得率≥50%。在RDH基礎上改進與提高的DDS蒸煮系統也已在廣東鼎豐、四川永豐新建制漿生產線等運行,在熱能利用、藥液均布、控制水平等方面有進一步的改進,噸漿耗汽0.65～0.80 t,蒸煮得率≥48%[9]。

傳統的竹漿洗滌多采用老式真空洗漿機和低濃常壓篩選。20世紀90年代以后,循環用水逆流洗滌、壓力封閉篩選技術已在竹漿廠廣泛使用。洗滌和篩選組合在一起,選用中濃壓力篩進行封閉熱篩選,清水從漿料的最后一臺洗漿機加入,進行逆流洗滌。如貴州赤天化,將洗漿、篩選、氧脫木素和漂白整線統一考慮,合理組織,清水(熱水)從TCF漂白的PO/ OP段逆流進入氧脫木素段,逆流至蒸煮置換洗滌后,黑液送堿回收,黑液提取率>99%;采用新型壓榨洗漿機出漿濃度高,稀釋因子小,減少了漂白紙漿中挾帶的污染物。

竹漿漂白已由傳統的含氯漂白向ECF和TCF漂白方向發展。氧脫木素技術從20世紀90年代引入國內幾個竹漿廠,到現在已普遍應用。大多竹漿廠采用單段氧脫木素,紙漿卡伯值可降低40%以上。貴州赤天化的竹漿生產線采用段間不洗滌的兩段氧脫木素,并配備有氧化白液系統,脫木素率達到50%以上。

目前,用得較多的竹漿漂白流程為O-D/C-EOD,漂白漿白度穩定在85%～87%,漂白廢水污染物排放量為CODCr34～60 kg/t漿,AOX 0.9～1.7 kg/t漿。部分竹漿廠已取消元素氯的加入,將D/C段改為D0段,并在EO段加入少量的過氧化氫(即EOP 段),采用此ECF漂白流程O-D0-EOP-D,紙漿白度≥87%,漂白廢水污染物排放量CODCr<30 kg/t漿, AOX<0.4 kg/t漿。四川永豐引進Metso的技術和裝備,采用O-Q-PO漂白流程,是國內第一條竹漿TCF漂白生產線,紙漿白度在80%左右。貴州赤天化采用輕ECF和TCF兩種互換的漂白流程,即OO-Q-OPD-PO和OO-Q-OP-Q-PO,紙漿白度≥88%;更為良好的封閉水循環系統使漂白廢水污染物排放量大幅度降低。輕ECF漂白廢水排放的CODCr降至22 kg/t 漿,AOX也進一步降低;TCF漂白廢水排放的CODCr<17 kg/t漿[9]。

3 麥草制漿發展概況與技術進步

麥草主要分布在河南、山東、河北、江蘇、寧夏等小麥重產區。麥草是我國最早的制漿原料之一,也是在非木材纖維中產漿量最高的原料。我國年產麥草約8000萬t,目前用于造紙的麥草量僅占總量的20%左右。

麥草可分為莖稈、節、鞘、葉、穗等部位,各部位在整根秸稈中的比例見表7。從表7可見,秸稈全稈中節、鞘、葉、穗約占總質量的48%,莖稈部僅占52%左右。各部位之間在纖維形態、化學組成有很大的差異,各部位在蒸煮過程中的變化也不同。

表8為麥草全稈各部位的化學組成。由表8可見,鞘、葉、穗部的灰分、1%NaOH抽出物和戊聚糖含量均高于莖稈部,灰分平均含量為莖稈部的1.72倍(不含夾帶的泥砂),抽出物含量是莖稈部的1.28倍,而綜纖維素含量卻遠低于莖稈。研究表明,麥草鞘、葉、穗中含有大量薄壁細胞和細小纖維,這些組分在制漿過程中消耗的堿量多,但脫木素速率低,成漿較困難,且紙漿得率只有莖稈的2/3左右,薄壁細胞和細小纖維對漿料濾水性有顯著的影響。草漿濾水性差是草類制漿造紙的致命弱點,它不但造成草漿黑液提取率低,漿料洗滌困難,廢水污染負荷高,而且造成紙機車速低,紙料脫水慢,紙幅斷頭多等一系列抄造困難。

表9為草漿不同篩分組分的打漿度和保水值,可見草漿濾水性差的原因之一是草漿比木漿有更多的細雜組分,使草漿的初始打漿度和保水值都比木漿高得多。

表7 麥草全稈各部位所占比例[10]

表8 麥草全稈各部位化學組成[10]%

表9 草漿不同篩分組分的打漿度和保水值[5]

新中國成立后至20世紀80年代,約有上萬家10 t/a以下的小型麥草漿廠遍布全國,全國麥草漿產量至1990年增長到約600萬t,在紙張需求快速增長而供應短缺的狀況下,起到重要的作用。但這些小廠設備陳舊,技術落后,產品質量差,大多沒有堿回收系統,造成嚴重污染。20世紀90年代之后,我國關閉了5000多家年產5000 t以下的小型草漿廠,同時建設了一批年產3萬t以上規模的麥草漿廠,并配備有整套的堿回收系統,使麥草制漿技術從原料的備料凈化、蒸煮、洗滌、篩選及漂白等方面均取得進步和發展,例如橫管連蒸、置換蒸煮、冷噴放技術、漿料擠壓+真空擴散洗滌、壓力式除節和封閉壓力篩選、氧脫木素和過氧化氫漂白。山東、河南等地擴建或新建了一些較先進的麥草漿生產線,1995年我國禾草漿(絕大多數為麥草漿)達到870萬t,之后也穩定在800萬t/a以上,而且麥草漿生產的集中度有明顯的提高。

表10 1985—2008年我國禾草漿產量[5]

表10為1985—2008年我國禾草漿產量,表11為我國部分麥草漿重點生產企業。從表10可以看出,禾草漿產量約占非木漿總產量的2/3左右,最高比例達到77.2%。

表11 我國部分重點麥草漿生產企業

禾草類秸稈并非所有部位都適合于造紙,應該在原料進入制漿前盡可能將有害無益的組分除去。強化禾草類秸稈的備料過程,除去灰塵、草葉、梢、穗,是獲得漿料濾水性能好、黑液黏度低的關鍵。目前國內較多采用的草類備料流程和裝置為:原草→刀輥切草機→輥式除塵器→雙錐除塵篩→輸送皮帶→濕法備料連蒸/蒸球或立鍋。山東泉林紙業為達到麥草清潔制漿的目的,研制出麥草清潔備料流程。麥草經過粉碎機粉碎分絲,再經過旋風除塵器風選除去輕塵,經過圓筒篩除去重質的細小沙石、碎秸和細碎草葉,得到潔凈合格的草片,除塵、除雜率達到23%～28%,可使蒸煮用堿量由13.0%降至10.5%,漂白漿得率提高5%;配合其高硬度置換蒸煮系統,黑液黏度下降50%,黑液提取率達到90%～92%[10]。

麥草蒸煮主要采用燒堿或燒堿-蒽醌法,蒸球、立鍋是多數中小型麥草漿廠采用的蒸煮設備,投資較低,見效快,其主要問題是能耗高,用汽不均,直接噴放熱回收效果差,成漿不勻,質量不好,粗漿得率偏低,帶來濾水性能差,黑液黏度高,不利于黑液提取和堿回收,且自控水平低,勞動強度大。為此,制漿造紙科技工作者一直為改變這種落后工藝而努力,主要技術措施有:提高蒸煮液比,采用冷噴放技術;采用低溫快速均勻蒸煮工藝和干濕法備料+橫管連續蒸煮技術;采用兩級蒸煮,如山東泉林紙業參考木漿RDH蒸煮技術的基礎上開發的大液比蒸煮鍋麥草高硬度置換蒸煮技術,采用鍋內高溫洗滌和冷噴放技術,提高了紙漿質量,降低了黑液黏度,實現了黑液的循環使用和高黑液提取率。

傳統的麥草漿洗滌和篩選分成兩個獨立系統,洗滌水進入各自的系統。紙漿洗滌(黑液提取)通常采用普通真空洗漿機,篩選采用低濃常壓開式篩選,如振框式平篩、CX篩,耗水量大,能耗高。目前國內行之有效并已得到推廣應用的麥草漿黑液提取與篩選系統是:擠壓-置換洗滌-封閉篩選組合,即采用雙輥或螺旋擠漿機+新一代平面閥波紋板真空洗漿機(4+1或3+1)逆流洗滌流程+封閉篩選系統。黑液提取率可達90%以上,洗滌與篩選用水逆流循環使用,用水量可降至40 m3/t漿以下。

麥草漿漂白經歷了緩慢的發展過程,采用的漂白方法很長時間為低濃度次氯酸鹽單段漂和CEH三段漂,用水量大,化學品用量高,漂白漿白度和強度低,廢水污染物濃度高。由于大多數麥草漿廠規模較小,采用CEH漂白運行成本低,漂白漿白度可達80%左右。從經濟上考慮,企業大多數選擇了CEH漂序。隨著國家環保要求的日益嚴格,元素氯的禁止使用,麥草漿的漂白技術會逐漸向ECF和TCF推進。2008年,全麥草漿中濃短序O-Q-PO清潔漂白生產線已在河南某制漿造紙企業成功投運,漂白漿白度達到80%以上,裂斷長達到7.0 km以上。此漂白工藝的中段漂白廢水排放量為30 m3/t漿,比傳統CEH漂白廢水排放量減少60%[11]。

4 蔗渣制漿發展概況與技術進步

蔗渣是甘蔗糖廠的副產物,其量較大且較集中。甘蔗主要產區有廣西、福建、海南、四川、云南、廣東等省(區),廣西是最主要的產糖區,也是蔗渣漿的最大產區,其蔗渣漿產量約占全國的90%。

甘蔗纖維長度一般為1.0～2.3 mm,寬度為16～30μm,長寬比為60～80,壁腔比則小于1,具有長度中等、寬度較大、壁腔比很小的特點。從化學組分看,蔗渣的纖維素含量和戊聚糖含量較高,木素含量較低,苯-醇抽出物含量較低。蔗渣的灰分含量雖比木材高,但均低于其他草類原料(如表12所示),僅為稻草的1/5,麥草的1/2～1/3。因此,蔗渣是一種優良的造紙原料,蔗渣漿黑液的堿回收難度也比其他非木材纖維低。

表12 各種原料的灰分含量[12]%

我國年產蔗糖600萬t左右,每年可產除髓絕干蔗渣約400萬t,按紙漿得率48%計,可年產漂白蔗渣漿192萬t,但目前用于造紙的蔗渣只占可利用量的50%左右,相當一部分被用作鍋爐的燃料。廣東原為我國蔗糖主要產區,隨著糖區西移,廣西已成為我國最大的產糖區。針對蔗渣原料優勢,廣西大力發展蔗渣制漿造紙,已取得顯著成績,蔗渣漿產量逐年增加[13]。除用于摻配制造各種文化、生活用紙外,還生產商品蔗渣漿銷往區內外。表13為1985—2008年我國蔗渣漿產量,表14為我國重點蔗渣漿生產企業。從表13可以看出,2008年我國蔗渣漿產量已接近100萬t,約為1985年蔗渣漿產量的4倍,已占原生非木漿的7.5%。

蔗渣中除含有纖維細胞外,還有30%左右的由松軟、粗而短的薄壁細胞組成的蔗髓及5%左右的非纖維表皮細胞,所以蔗渣備料的關鍵是除髓。除髓的方法有半濕法、干法和濕法。目前,一般在糖廠壓榨后蔗渣含水量在50%左右時進行半濕法除髓,然后打包堆垛儲存,使用前散包后干法除髓。近年有多家漿廠采用濕法儲存,使用前進行濕法除髓。廣西貴糖集團開發一種蔗渣洗滌設備,該設備由洗滌機、耙齒輸送機、壓榨機3部分組成,洗滌和除髓效果好。目前,廣西已有多家蔗渣漿廠采用這種設備,有效地降低了制漿和堿回收成本,保證了成漿質量。

表13 1985—2008年我國蔗渣漿產量

表14 我國重點蔗渣漿生產企業

除廣東江門甘化采用亞硫酸氫鎂鹽法、廣西橫縣君盈、馬山和發強采用亞銨法制漿外,其他蔗渣漿廠幾乎都采用燒堿法或燒堿-蒽醌法蒸煮,制漿性能好,易煮易漂,化學品用量比木材少得多,比其他非木纖維原料也少。蒸煮設備多數采用蒸球,少數漿廠采用立式蒸煮鍋。廣西東亞采用國產橫管連續蒸煮器,蒸煮時間短,紙漿質量好,一些擬建蔗渣漿廠也將采用這種橫管連續蒸煮器。

蔗渣漿的洗滌篩選正朝著逆流置換洗滌和封閉篩選的方向發展。廣西貴糖新建的10萬t/a蔗渣漿生產線采用先進的外流式中濃壓力篩和真空洗漿機為篩選主體設備,取代原有的低濃壓力篩、CX篩和圓網濃縮機,噸漿水耗、電耗大幅下降,細漿質量也顯著提高[14]。

由于蔗渣漿容易漂白,加之從成本上考慮,目前大多數蔗渣漿廠仍采用CEH三段漂,在較低的化學品用量下,可將蔗渣漿漂至80%左右的白度。廣東江門甘化在CEH之后加一段高濃過氧化氫漂白,即改為CEHP漂白,減少C段和H段的用氯量,而漂白漿白度和白度穩定性明顯提高。隨著環保要求的日益嚴格,蔗渣漿的漂白技術必將向ECF和TCF的方向發展。

5 蘆葦制漿發展概況與技術進步

蘆葦在植物分類階元上屬于禾本料的荻屬(Triarrhena Nakai)和蘆屬(Phragm itts Comm unis Trin),荻和蘆在外觀形態上非常相似,在生理上都是喜水植物,適于生長在沿海灘涂、內陸湖洲、江河洲灘及潮濕沼澤地帶。荻和蘆葦的主要用途是作為造紙纖維原料,其制漿造紙工藝條件及生產的紙張品種是相同的,故一般統稱為蘆葦。

蘆葦分布很廣,主要產區有遼寧、吉林、黑龍江、內蒙古、湖北、湖南、安徽、新疆、河北、山東、江蘇、江西、青海、寧夏、上海、天津等17個省(市、區),重點產區是湖南洞庭湖、遼寧盤錦地區和新疆博斯騰湖等地。近年來,國家加大力度支持造紙蘆葦基地建設,堅持科學育葦與發展優質高產蘆葦原料,提高蘆葦單產和總產量。全國長葦面積多于50萬hm2,年產蘆葦250～300萬t。

蘆葦的平均纖維長度為1.12 mm,平均纖維寬度為9.7μm,長寬比為115,是較好的纖維原料。表15為不同產地的蘆葦的化學成分。從表中看出,蘆葦的纖維素含量較高(41.5%～50.2%),木素含量較低(除個別外,多在20%左右),戊聚糖含量較高(22%～25%),灰分含量比稻麥草、龍須草等低得多,是適合制漿造紙的優質原料。

表15 不同產地的蘆葦的化學成分[15]%

新中國成立60年來,蘆葦制漿如同麥草制漿經歷了技術變革和演進,蘆葦漿產量逐年提高,到2008年已達148萬t,占總漿量的2.3%(見表16),比竹漿總產量略高。表17為我國重點蘆葦漿生產企業。

表16 1985—2008年我國蘆葦漿產量

表17 我國重點蘆葦漿生產企業

20 世紀50年代建設的天津造紙總廠、金城紙廠和營口紙廠三大葦漿廠采用亞硫酸鎂鹽法制漿,后建的葦漿廠如岳陽紙廠、漢陽紙廠、沅江紙廠、新疆博湖葦業等均采用堿法(燒堿法或硫酸鹽法)制漿。蒸煮設備多為立式蒸煮鍋,部分葦漿廠采用橫管連續蒸煮器。

逆流置換洗滌和封閉篩選也已在葦漿生產中應用,20世紀90年代,新疆博湖葦業、鎮江金河采用壓力縫篩的封閉篩選系統就已投入運行。

盡管仍有葦漿廠采用傳統的CEH三段漂,20世紀90年代,已開始在堿抽提段加入少量的過氧化氫(即改為EP),以強化堿抽提,減少含氯漂白廢水中AOX的產生量,如新疆博湖葦業采用O-C-EP-H流程,漂白漿白度達到80%,是葦漿漂白第一個使用過氧化氫的實例。該廠在新的葦漿生產線采用雙塔氧脫木素的OO-H-M-P漂白流程,漂白漿白度達到85%。與CEH相比,該流程漂白廢水排放量和排放的CODCr減少70%,AOX降低80%[16]。

6 廢紙回收利用的發展概況與技術進步

廢紙資源的利用是我國造紙工業發展的一大特色和典型經驗,廢紙造紙的興起推動了我國造紙工業的發展。1957年我國廢紙用量僅為12.1萬t,1978年廢紙漿產量也只有70萬t左右,而且只能在小圓網紙機上生產低檔包裝紙、衛生紙等。20世紀90年代后,廢紙造紙的發展步伐加快,2000年廢紙漿已占造紙總漿量的41%,到2008年,這一比例提高到60%,廢紙已成為我國造紙的主要原料。表18為2001—2008年我國廢紙回收利用統計。從表中可以看出,不但廢紙漿用量從2001年的1310萬t增至2008年的4436萬t,增加了293%,而且隨著廢紙造紙產業鏈的延伸和推動以及人們環保意識的增強,廢紙回收率也有很大程度的提高,從2001年的27.5%增加到2008年的39.4%。同時,我國造紙仍存在資源短缺問題,每年仍需進口大量的廢紙,僅2008年就進口廢紙2421萬t,占世界廢紙商品量的48.4%,這說明我國造紙工業對進口廢紙資源具有很大的依賴性,但從另一個角度看,也表明我國的廢紙回收利用仍存在巨大的發展潛力。

表18 2001—2008年我國廢紙回收利用統計

表19 2000年以來我國新增的主要新聞紙機概況[17]

廢紙消費的主要去向為新聞紙、包裝紙和紙板(如瓦楞原紙、箱紙板、白紙板)等產品的生產,廢紙脫墨漿也已用于印刷書寫紙、生活用紙的生產。近年來,許多現代化的以廢紙為主要原料的大型制漿造紙生產線落戶我國,不僅使國內紙和紙板的產能大幅增加,而且也大大提升了以廢紙為主要原料的產品質量,在節能減排和降耗增效方面也取得顯著成效。表19為2000年以來我國新增的主要新聞紙機概況。表20為我國近年投產的部分大型包裝紙(紙板)生產線。這些大型生產線的建設和運行極大地推進了我國造紙工業向規模化、現代化的方向邁進。

我國廢紙回收利用技術與裝備的開發起步較晚,目前特大型、先進的廢紙制漿造紙生產線幾乎都是從國外引進的,包括廢紙的碎解、篩選、凈化、脫墨、熱分散、濃縮、漂白等工序多采用國外最先進的設備。這些引進的廢紙制漿生產線,對我國擴大廢紙回收利用起到了積極的推動作用。

表20 我國近年投產的部分大型包裝紙(紙板)生產線

為改變廢紙處理設備長期依靠進口的局面,自20世紀80年代,國內著手進行廢紙處理設備的研制與開發,2000年以后,進一步加大開發力度,加快了廢紙處理設備的國產化進程,并取得了可喜的成果[18]。目前,國內造紙機械制造企業已完全能夠滿足中小規模廢紙回收利用項目的成套設備和大型項目中部分設備的供貨要求,例如,400 t/d和600 t/d廢箱紙板處理系統成套設備,150～250 t/d廢紙脫墨生產線、具有節水減排的200 t/d廢紙漿高效封閉篩選系統、50～150 t/d中高濃漂白系統、臥式轉鼓碎漿機、壓力篩漿機和高濃除渣器等設備,產品性能已達到或接近國際先進水平。年產10萬t以上的廢紙制漿成套技術和設備也正在開發中。

7 結 語

為了解決我國造紙工業纖維資源問題,適應我國造紙工業發展需要,我國將逐步形成以木纖維、廢紙為主,非木纖維為輔的造紙原料結構。

我國是世界上用非木材纖維制漿造紙歷史悠久的國家,也是目前世界上最大的非木纖維紙漿和紙張生產國,非木纖維制漿造紙技術也已取得長足的進步。今后較長的一段時間里,非木纖維仍是我國不可或缺的纖維資源,特別是在我國木材資源匱乏的國情下,只要科學合理地利用,非木纖維制漿造紙仍有一定的競爭優勢。我國造紙原料必須走多樣化,多渠道之路。

廢紙回收利用推動了我國造紙工業的發展,廢紙已成為我國造紙工業最主要的纖維原料,而我國已成為世界上最大的廢紙進口國和消費國。隨著紙和紙板需求量的持續增長和人們環境保護和節能減碳意識的增強,廢紙的回收利用將會越來越得到重視,我國的廢紙回收利用將朝著更好的方向發展。廢紙回收率會繼續上升,利用率也會有一定的增加,廢紙回收利用的技術和裝備水平將進一步提高。

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(責任編輯:常 青)

Supply and Utilization of Non-wood Fibers andWaste Papers in Ch ina's Paper I ndustry

ZHAN Huai-yu

(State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong Province,510640) (E-mail:pphyzhan@scut.edu.cn)

詹懷宇先生,博士,教授;主要從事制漿造紙技術的研究工作。

TS7

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0254-508X(2010)08-0056-09

2010-01-18