石頭紙生產(chǎn)及節(jié)能減排分析

蔡明昱 　李殿民

摘要：目的了解石頭紙生產(chǎn)工藝及節(jié)能減排情況，與普通纖維紙對比分析石頭紙的產(chǎn)品性能，調(diào)研顯示石頭紙生產(chǎn)過程具有節(jié)能減排優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：石頭紙；工藝；節(jié)能；減排

作為傳統(tǒng)紙的補充，“石頭紙”近年來在國內(nèi)外逐漸受到了重視，石頭紙與傳統(tǒng)紙不同，原料采用大量石頭粉、少量樹脂以及一些助劑，由這些原料經(jīng)過混煉、壓延、拉伸、流延等生產(chǎn)工序制成石頭紙，相比于傳統(tǒng)紙（纖維紙），制造過程更加節(jié)能和環(huán)保。制成的石頭紙具有抗張強度大、耐折耐破性能好、撕裂強度高，耐水、耐油、耐化學(xué)品性能突出，不怕蟲蛀等優(yōu)良的性能。為培養(yǎng)環(huán)保、節(jié)能及技術(shù)創(chuàng)新意識，筆者參加了石頭紙調(diào)研小組，利用假期參觀樹脂生產(chǎn)廠（qilu）、石頭紙制造廠（longmeng），與專家進(jìn)行討論，對石頭紙有了更深的理解，認(rèn)識、分析如下。

1 石頭紙與普通紙的生產(chǎn)工藝及性能比較

1.1 生產(chǎn)工藝

石頭紙生產(chǎn)工藝與普通纖維紙存在天壤之別，石頭紙不含纖維，是傳統(tǒng)造紙技術(shù)的突破[1]。石頭紙生產(chǎn)工藝首先是將CaCO3含量較高的方解石，研磨成細(xì)度800～1250 目的細(xì)粉，然后對粉料進(jìn)行干燥、改性處理。整個生產(chǎn)過程不需用水，也沒有COD排放問題，主要用能為電耗。但粉碎、研磨礦石過程中，易產(chǎn)生飛塵污染問題，細(xì)小的微粒危害操作人員健康。聚乙烯由石油裂解生產(chǎn)的乙烯聚合而成。

普通紙制造包括制漿和抄造，制漿工藝大致可分為機械法制漿、化學(xué)法制漿、以及半化學(xué)法制漿；抄造過程包括打漿、凈化篩選、壓濾成型、脫水干燥、壓光卷切等步驟。采用的原料為林木、草類、廢紙等，以山東2010年數(shù)據(jù)為例，原料比例為原生漿：非木漿：廢紙漿=49： 16： 35。生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢水需要治理，能耗較高。

1.2 產(chǎn)品性能

“石頭紙”優(yōu)點：具有一定的白度、耐折度和不透明度，較高的強度和防水性，以及耐低溫、耐潮濕等性能，此外，表面平滑不易生長霉菌。在印刷方面吸墨性能好， 清晰度和精度高。石頭紙能夠自然降解。

不足：石頭紙的保存時間不會很長，壽命一般約為20～30 年[2]，在陽光照射下約6 個月就會粉化，比傳統(tǒng)紙的保存時間短，這就使得石頭紙質(zhì)的不適用于重要文檔。其次，相同面積的石頭紙比傳統(tǒng)紙更厚重，給裝訂和運輸?shù)确矫鎺砹酥T多不便。應(yīng)用范圍較普通紙要窄，目前已知可以用來印刷書籍報刊、筆記本、產(chǎn)品說明書、廣告單、臺歷、撲克牌，也可以制成各種裝潢的包裝袋（商品袋）、手提袋（購物袋）、包裝盒。

1.3 原材料再生性能

石頭紙原料業(yè)發(fā)展的主要原料是石灰石和石油，石頭紙產(chǎn)品中含量約85%左右CaCO3，據(jù)統(tǒng)計數(shù)字（2007年）表明：我國具有經(jīng)濟(jì)開采價值的、已探明的石灰石礦也只夠開采45年了[2]。由此可見，我國石灰石的儲量并不富裕、充足。當(dāng)然，通過勘探還可能發(fā)現(xiàn)新的石灰石礦。聚乙烯、膠合劑等來自石油，石頭紙產(chǎn)品中含量約20%，而石油更是世界范圍內(nèi)的儲量有限而不可再生性資源。石頭紙產(chǎn)業(yè)發(fā)展可持續(xù)性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)紙張原料林木、作物秸稈、蘆葦?shù)仍偕芰姡灰侠硪?guī)劃形成種植、養(yǎng)護(hù)、砍伐、再種植的良性循環(huán)，原材料滿足可持續(xù)再生要求。

從原材料看，石頭紙僅是傳統(tǒng)紙張的補充。

1.4 原材料成本

紙張原料占成本比重最大，普通紙按照進(jìn)口木漿為例，每噸纖維紙原料成本4600元；石頭紙原料成本僅為3430元[3]。

2 石頭紙與普通紙的能耗及排放分析

2.1 生產(chǎn)能耗

普通紙：造紙行業(yè)耗能約占工業(yè)總耗能的2%。近年來隨著技術(shù)進(jìn)步，造紙產(chǎn)品單位能耗不斷下降，2010年單位消耗在0.4～0.44kg標(biāo)煤/t。見下圖[4]。

我國紙和紙板的綜合能耗狀況圖

石頭紙：報道數(shù)據(jù)石頭紙耗電920kwh/t，折合0.113 kg標(biāo)煤/t[3]。

石頭紙單位能耗僅為普通紙的28%左右。

2.2 廢水排放

傳統(tǒng)造紙的原料制備過程中， 干法剝皮、破碎有大量的粉塵和木屑污染， 濕法操作中耗水量可達(dá)30 m3 /m3 木材， 經(jīng)加工排出的廢水中懸浮物約為2 kg /m3～ 10kg /m3 木材， BOD排放量約為1 kg /m3 ～ 6 kg /m3 木材； 制漿過程中， 制漿黑液、紅液不僅有毒物質(zhì)含量高而且成分復(fù)雜。

而石頭紙整個生產(chǎn)加工過程無需用水打漿抄紙，不需要添加大量的強酸、強堿、漂白劑及眾多的有機氯化物，比傳統(tǒng)造紙工藝少了蒸煮、洗滌、漂白等幾個重要的污染環(huán)節(jié)，不存在廢水排放、治理難題，更加清潔環(huán)保。

3 調(diào)研結(jié)果討論

石頭紙原料、生產(chǎn)工藝與普通纖維紙存在巨大差異，是造紙技術(shù)的突破；石頭紙部分性能優(yōu)異，但壽命周期短、應(yīng)用范圍窄、原料不可再生，決定了石頭紙是普通紙的補充，不能完全替代。

石頭紙節(jié)能、減排優(yōu)勢明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]李嘉喆.石頭造紙——一種顛覆傳統(tǒng)的造紙術(shù)[J].廣西輕化工，2010，142（9）：30-31.

[2]劉仁慶.關(guān)于石頭造紙的若干問題[J].紙和造紙，2010，29（1）：58-62.

[3]陽鐵建，顏鑫.淺議石頭紙的特性、生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].湖南造紙，2012（4）：31-33.

[4]張輝.造紙業(yè)能耗與當(dāng)今可推廣的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)與裝備[J].中華紙業(yè)，2012，33（22）：7-15.

[5]曹霞，鐘崇林，王玲玲.論述造紙行業(yè)控制可吸附有機鹵化物的必要性[J].環(huán)境科學(xué)與管理， 2008，33（4）：48-51.

作者簡介：蔡明昱（1999-），男，山東淄博人，學(xué)生，項目調(diào)研小組成員。