我國(guó)非木材纖維資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀

我國(guó)非木材纖維資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀

缺乏硬質(zhì)纖維原材料資源是影響中國(guó)造紙行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸之一。我國(guó)有豐富的非木材纖維資源(竹子、麥(稻)草、蘆葦、蔗渣、棉稈、玉米稈等),按國(guó)家《造紙產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》,在努力增加木漿比例、充分利用廢紙的同時(shí),應(yīng)該合理利用好非木材纖維原料。1中國(guó)非木材纖維漿的生產(chǎn)我國(guó)非木材纖維制漿歷史悠久,產(chǎn)量最高時(shí)曾占原生紙漿產(chǎn)量的84%、在總用漿量中占57%以上(1990年)。1.1非木漿在總漿耗中的比例逐年下降國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格,而草漿污染治理沒有得到根本解決,因而大量中小型草漿廠被迫關(guān)、停、并、轉(zhuǎn),加上近年廢紙用量猛增,林紙一體化措施逐漸發(fā)生效力,木漿生產(chǎn)量增加等因素,使非木漿在總漿耗中以及在原生漿中的比例逐年下降(見表1),到2010年非木材漿已降至總漿耗的15%。近年,非木材制漿的結(jié)構(gòu)發(fā)生了一些變化,其中稻麥草類漿產(chǎn)量逐年下降。特別是近幾年,由于中小型草漿廠關(guān)閉,產(chǎn)量下降速度很快。禾草漿占非木材漿比例由2000年的77.2%降至2010年的55.4%;而竹子制漿發(fā)展迅速,近十年來竹漿由年產(chǎn)30萬t增加到2010年的近200萬t,提高了5.5倍,在非木漿中的比例也由2000年的2.7%提高到2010年的15.0%。近年葦漿和蔗渣漿產(chǎn)量雖有所增加,但在非木漿中所占比例基本沒有變化(見表2)。1.2中國(guó)主要的非木材原材料生產(chǎn)公司目前,我國(guó)非木材原料制漿的主要生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能見表3所列。2我國(guó)非木材纖維資源分析我國(guó)的非木材纖維原料主要包括農(nóng)業(yè)秸稈、竹材、蘆葦、蔗渣等。非木材纖維的資源狀況是紙業(yè)界關(guān)注的基本問題之一。2.1竹林及竹材的分布我國(guó)是世界上最主要的產(chǎn)竹國(guó),無論是竹子的種類、面積、蓄積量及竹材產(chǎn)量都居世界首位,最新修訂的中國(guó)植物志(英文版)記載我國(guó)竹子種類為39屬550余種。根據(jù)第七次全國(guó)森林資源清查結(jié)果,目前我國(guó)天然竹林318萬hm2,人工竹林220萬hm2,占林地面積的2.97%,集中分布于浙江、江西、安徽、湖南、湖北、福建、廣東,以及廣西、貴州、四川、重慶、云南等地的山區(qū),這部分竹林面積占全國(guó)竹林總面積的93.78%;其中毛竹林面積占69.63%,雜竹林面積占30.37%。四川東南部、湖南、江西、浙江、安徽南部及福建西北部都有散生竹和叢生竹混合分布的竹林,竹子資源最豐富,是我國(guó)竹林面積最大的地區(qū),也是我國(guó)人工竹林面積最大、竹材產(chǎn)量最高的地區(qū),其中毛竹林的面積280萬hm2,是我國(guó)毛竹分布的中心地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)年產(chǎn)竹材達(dá)11.52億根,毛竹眉徑(樹木是用胸徑)10cm的毛竹每根約重25kg,12cm的每根約重36kg,14cm的每根約重50kg;如按平均值計(jì)竹材產(chǎn)量,約為4000萬t/a(不包括叢生雜竹)。雜竹為壁厚2~8mm,竿徑20~60mm的中小徑竹,如黃竹、水竹、白夾竹、西鳳竹、龍竹、苦竹、慈竹、青皮竹、麻竹等。雜竹是目前我國(guó)用量最多的制漿造紙竹種。竹子生長(zhǎng)快、易繁殖、周期短、單產(chǎn)高,一次造林、年年長(zhǎng)竹,每年合理間伐,可永續(xù)利用。而我國(guó)造紙木材纖維原料缺乏,竹子纖維屬于中長(zhǎng)纖維,其纖維長(zhǎng)度介于針葉木和闊葉木之間,具有很好的制漿造紙?zhí)匦?是優(yōu)良造紙纖維原料,可以生產(chǎn)各種優(yōu)質(zhì)生活用紙和文化用紙。2.2河湖澤的人工草地化蘆葦屬禾本科蘆葦屬(Phragmites)。據(jù)報(bào)道,蘆葦屬在世界范圍內(nèi)有10個(gè)種,在我國(guó)有3個(gè)種,即卡開葦[P.karka(Retz.)Trin.exSteud(大蘆)]、日本葦(P.japonicaSteud.)和普通蘆葦[P.australis(Cav.)Trin.exSteud.]。普通蘆葦在我國(guó)分布廣闊,資源豐富,生于江河湖澤,一般分布在海拔較低及沿海一帶;在海拔較高的谷地有少量日本葦。日本葦產(chǎn)于黑龍江(寧安、鏡泊湖),生于水中或沼澤地,位于湖區(qū)迎風(fēng)面或礫石地;卡開葦不如普通蘆葦分布廣泛,一般生于海拔1000m以下的江河湖岸與溪旁濕地,在我國(guó)僅分布于南部、西南部。我國(guó)蘆葦現(xiàn)有面積約87萬hm2,主要分布在長(zhǎng)江以北(包括長(zhǎng)江中下游地區(qū),其中東北地區(qū)面積最大)。北方的蘆葦主要是葦子(南方稱之為泡葦),長(zhǎng)江中下游地區(qū)主要是荻葦。東北的葦子主要生長(zhǎng)在鹽堿地;西北地區(qū)主要在湖泊之中,較東北地區(qū)的葦子稈高、莖粗、壁厚,植株高的可達(dá)4m;長(zhǎng)江中下游地區(qū)的荻葦主要生長(zhǎng)在河流及湖泊的灘涂,稈高、莖粗、壁厚、質(zhì)硬,株高可達(dá)4.6~5.4m。據(jù)報(bào)道,我國(guó)的蘆葦主要產(chǎn)區(qū)有4個(gè):一是遼寧葦區(qū),約有8.667萬hm2,蘊(yùn)藏量約52萬t/a;二是新疆葦區(qū),約有6.667萬hm2,蘊(yùn)藏量約30萬t/a;三是黑龍江葦區(qū),13.333萬hm2,蘊(yùn)藏量約20萬t/a;四是內(nèi)蒙古葦區(qū),有7.333萬hm2,蘊(yùn)藏量約11萬t/a。其他蘊(yùn)藏量在6萬~8萬t/a的有吉林、河北、江蘇等省。從上面分布產(chǎn)區(qū)統(tǒng)計(jì),我國(guó)現(xiàn)有的蘆葦原料基地年產(chǎn)量約為130萬t。2.3我國(guó)蔗渣生產(chǎn)利用現(xiàn)狀蔗渣資源與我國(guó)蔗糖業(yè)的發(fā)展及其分布密切相關(guān)。我國(guó)蔗區(qū)主要分布在北緯24°以南的熱帶、亞熱帶地區(qū)。20世紀(jì)80年代中期以來,由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,蔗糖產(chǎn)區(qū)迅速向廣西、云南等西部地區(qū)轉(zhuǎn)移,基本形成桂中南、滇西南、粵西瓊北三大優(yōu)勢(shì)蔗區(qū)。2009年,我國(guó)甘蔗種植面積為169.7萬hm2、甘蔗總產(chǎn)量為1.1559億t。2010年,廣西、云南、雷州半島等蔗區(qū)甘蔗種植面積占全國(guó)糖料面積的92.7%,蔗糖產(chǎn)量占全國(guó)的94.7%。廣西是我國(guó)甘蔗種植面積最大的省份,甘蔗年種植面積穩(wěn)定在100萬hm2左右,占全國(guó)甘蔗種植面積的62.47%,蔗糖產(chǎn)量占全國(guó)的67%以上,其次為云南、廣東。按甘蔗榨糖后產(chǎn)生23%的蔗渣量計(jì)算,我國(guó)蔗渣產(chǎn)量有2658萬t。如果糖廠全部用蔗渣作為鍋爐燃料,則應(yīng)燒掉75%的蔗渣量,剩余蔗渣量為664.5萬t/a,可用于造紙。實(shí)際上目前如廣西糖廠鍋爐燃料只有60%左右使用蔗渣。如按4t蔗渣產(chǎn)1t蔗渣漿計(jì),蔗渣漿生產(chǎn)能力最少應(yīng)為166萬t。因此蔗渣資源在我國(guó)仍還有一定的發(fā)展空間。2.4秸稈資源過剩嚴(yán)重我國(guó)是世界第一秸稈大國(guó),秸稈總產(chǎn)量占全球的17.3%,比居第二位的美國(guó)高8.5%。我國(guó)農(nóng)業(yè)秸稈產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速,1980年,我國(guó)秸稈總量不到4.5億t,1990年達(dá)到近7億t,1998年首次突破8億t;2003年降為不足7.7億t。2004—2005年是我國(guó)秸稈總產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)期,年總產(chǎn)量穩(wěn)定在8億t以上,2005年全國(guó)秸稈總產(chǎn)量達(dá)到8.4183億t,與1980年相比增長(zhǎng)了88.59%。近年來,隨著秸稈產(chǎn)量增加、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)改變,各類替代物品的應(yīng)用,加上秸稈分布零散、體積大、收集運(yùn)輸成本高、綜合利用經(jīng)濟(jì)性差和產(chǎn)業(yè)化程度低等原因,秸稈出現(xiàn)了地區(qū)性、季節(jié)性和結(jié)構(gòu)性過剩,大量秸稈資源浪費(fèi)較嚴(yán)重。特別是部分經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)和糧食主產(chǎn)區(qū),農(nóng)民為搶農(nóng)時(shí)播種,焚燒秸稈現(xiàn)象屢禁不止,造成大氣環(huán)境污染,嚴(yán)重時(shí)威脅到交通運(yùn)輸和農(nóng)民生命財(cái)產(chǎn)安全以及城鄉(xiāng)居民生活。2.4.15年區(qū)域秸稈產(chǎn)量及比例按照《中國(guó)種植業(yè)區(qū)劃》,根據(jù)我國(guó)主要農(nóng)作物的地域分布,把我國(guó)秸稈資源分布及其利用劃分為八大區(qū)域,2005年秸稈產(chǎn)量及比例如表4所示。其中,長(zhǎng)江中下游區(qū)和黃淮海區(qū)秸稈總產(chǎn)量最高,約占全國(guó)的25%;其次為東北區(qū)和西南區(qū),約占全國(guó)的13%;再次為華南區(qū)和西北干旱區(qū),兩區(qū)合計(jì)約占全國(guó)的20%;黃土高原區(qū)秸稈較少,占全國(guó)的5.73%;青藏高原區(qū)最少,只占全國(guó)的0.43%。2.4.2糧食等農(nóng)作物秸稈資源的利用秸稈資源數(shù)量估算是秸稈資源綜合利用的基礎(chǔ)。運(yùn)用不同的估算方法,計(jì)算結(jié)果存在很大差異。一般多用草谷比以作物產(chǎn)量來估算秸稈產(chǎn)量,但對(duì)草谷比取值不同,導(dǎo)致估算結(jié)果嚴(yán)重失實(shí),如水稻、小麥、玉米是中國(guó)各類農(nóng)作物中種植面積最大、產(chǎn)量最高、秸稈產(chǎn)量最大的三大農(nóng)作物。但這三大糧食作物的草谷比,在不同的文獻(xiàn)中取值相差懸殊。中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源和農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所畢于運(yùn)等人對(duì)我國(guó)各類農(nóng)作物的草谷比進(jìn)行了系統(tǒng)的比較分析和實(shí)測(cè)驗(yàn)證,確定了較具有全國(guó)性使用價(jià)值的草谷比體系,列入表5。以國(guó)家農(nóng)業(yè)分類統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以省為單元計(jì)算出各類秸稈產(chǎn)量和秸稈總產(chǎn)量。草谷比(SG)是指農(nóng)作物地上莖稈產(chǎn)量與作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量之比,即有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的農(nóng)作物主要產(chǎn)品的產(chǎn)量,對(duì)于糧食等農(nóng)作物,籽實(shí)產(chǎn)量即是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?？捎霉?1)計(jì)算農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量。WS=Wp·SG(1)式中,WS為農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量,t;Wp為農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量,t;SG為草谷比。例如水稻的草谷比(SG)為0.9,稻谷的產(chǎn)量(Wp)為10萬t,則稻草的產(chǎn)量(WS)為9萬t。草谷比法是計(jì)算農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量的最主要的方法。2.4.3農(nóng)作物秸稈及其產(chǎn)物的過剩農(nóng)業(yè)秸稈主要由糧食、棉花、油料、糖、菜等五大類農(nóng)作物秸稈構(gòu)成。其中主要糧食作物(稻、麥、玉米)秸稈是我國(guó)農(nóng)作物秸稈的主體,約占全國(guó)秸稈總產(chǎn)量的70.22%,經(jīng)濟(jì)作物秸稈(棉稈、油料秸稈、糖料作物)占25.18%,其他農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量占4.6%。三大糧食作物(水稻、玉米和小麥)的秸稈產(chǎn)量合計(jì)為52056.14萬t,其中,水稻秸稈、玉米秸稈(芯)與小麥秸稈分別占全國(guó)秸稈總產(chǎn)量的25.10%、24.00%和12.73%。根據(jù)表6中的各種農(nóng)作物的草谷比可計(jì)算出2010年我國(guó)主要的幾種秸稈產(chǎn)量,見表6。表6表明,2010年我國(guó)實(shí)際可收集秸稈量為4.2億t,其中玉米稈資源最多,占總量的38%,稻稈次之約占29.6%,麥稈占21.5%。我國(guó)秸稈資源表現(xiàn)為相對(duì)的過剩,既有階段性過剩,也有結(jié)構(gòu)性過剩和地區(qū)性過剩。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)秸稈被廣泛用作飼料和肥料,也是農(nóng)村能源的主要來源和建筑材料來源。近些年來隨著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用大量化肥替代農(nóng)家肥、農(nóng)機(jī)動(dòng)力替代畜力、煤和天然氣替代秸稈燃料、現(xiàn)代建筑材料替代秸稈建材等,使秸稈在農(nóng)村的用量日趨減少。計(jì)算表明,2005年,我國(guó)剩余秸稈(扣除上述用途外)總量約為1.42億t,占全國(guó)可收集利用秸稈總量的21%。目前,我國(guó)的秸稈過剩主要表現(xiàn)為谷物秸稈的過剩。谷物秸稈是我國(guó)數(shù)量最大、分布最廣的秸稈類別。其中稻草、玉米秸稈和麥草都有不同程度的過剩問題,尤其是稻草過剩最多,其次為玉米秸稈。秸稈的地區(qū)性過剩主要表現(xiàn)為長(zhǎng)江中下游、華南區(qū)、東北區(qū)和西北干旱區(qū)。長(zhǎng)江中下游區(qū)和華南區(qū)主要是稻草和油菜稈,這兩個(gè)地區(qū)稻草產(chǎn)量分別占到全國(guó)的50.9%和17.4%;油菜稈產(chǎn)量分別占全國(guó)的58.3%和23.5%;西北干旱區(qū)主要是棉稈過剩,棉稈產(chǎn)量占全國(guó)的32.8%;東北區(qū)主要是玉米秸稈過剩,玉米秸稈產(chǎn)量占全國(guó)的28.6%。各種作物秸稈的具體分布情況如下:(1)水稻秸稈水稻秸稈是我國(guó)主要作物秸稈,年產(chǎn)量占全國(guó)秸稈總產(chǎn)量的25%。主要分布于南方地區(qū)和東北地區(qū)。2005年,長(zhǎng)江中下游區(qū)水稻秸稈產(chǎn)量達(dá)1.075億t,占全國(guó)稻桿產(chǎn)量的50.9%;華南區(qū)和西南區(qū)的水稻秸稈產(chǎn)量分別為3420萬t和3681萬t,分別占全國(guó)的16.2%和17.4%。上述3個(gè)區(qū)水稻秸稈產(chǎn)量則占全國(guó)的84.5%。2005年,東北區(qū)水稻秸稈產(chǎn)量為2353萬t,占全國(guó)的11%,其中黑龍江省的產(chǎn)量較高,約占東北地區(qū)水稻秸稈產(chǎn)量的50%。目前存在的問題是,由于稻草中硅含量較高,致使稻草在造紙工業(yè)中的用量很少,這是一種很值得今后研究開發(fā)的纖維資源。(2)小麥秸稈2005年,我國(guó)小麥秸稈產(chǎn)量為1.07億t,占全國(guó)秸稈總產(chǎn)量的12.7%。我國(guó)小麥秸稈主要集中于黃淮海區(qū),2005年該區(qū)域產(chǎn)量為6163萬t,占全國(guó)麥稈的57.5%。其次為長(zhǎng)江中下游區(qū),年產(chǎn)量為1973萬t,占全國(guó)的18.4%。我國(guó)小麥秸稈主要集中于河南、山東、河北3省,占全國(guó)的56.7%;其次為安徽和江蘇,上述5省小麥秸稈產(chǎn)量合計(jì)為7772萬t,占全國(guó)小麥秸稈72.5%。小麥秸稈是我國(guó)主要非木材原料之一,而目前小麥秸稈可收集資源有限,造成小麥秸稈資源缺乏,價(jià)格昂貴。實(shí)際可利用小麥秸稈量與理論計(jì)算收獲量相差很大,這主要是由于小麥?zhǔn)斋@期很短,為了收割方便,收割機(jī)收割時(shí)一般留有20cm左右長(zhǎng)的余茬在田地里,因而每公頃的小麥秸稈收集量?jī)H為16.67kg(畝產(chǎn)250kg)左右,大量秸稈仍然留在田里而無法收集,最后只能焚燒。(3)玉米秸稈玉米秸稈是資源最多的作物秸稈之一,2010年秸稈量為2.07億t,占全國(guó)秸稈總產(chǎn)量的24%。玉米秸稈包括玉米稈和玉米芯。玉米稈約占83%;玉米芯占17%。玉米作物在我國(guó)由東北到西南有一條狹長(zhǎng)的玉米分布帶,大致范圍為黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古東四盟、北京、天津、河北、山東、河南、山西、陜西、四川、重慶、鄂西北、湘西、貴州、云南、桂西北等,長(zhǎng)度約為6300km,寬度約為800~2000km。此區(qū)玉米產(chǎn)量占全國(guó)85%以上。玉米秸稈產(chǎn)量占全國(guó)92%。東北和黃淮海兩大產(chǎn)區(qū)玉米種植面積和產(chǎn)量分別占全國(guó)的70%和73%。其中吉林、山東、河南、河北、遼寧、內(nèi)蒙古和黑龍江等7個(gè)省(自治區(qū))的玉米秸稈產(chǎn)量都超過1500萬t。黃淮海和東北地區(qū)是我國(guó)玉米秸稈分布最為集中的地區(qū),2005年其年產(chǎn)量分別為6326萬t和5770萬t,分別占全國(guó)的31.3%和28.6%,合計(jì)約占全國(guó)的60%;其次為西南區(qū)、黃土高原區(qū)、西北干旱區(qū),其玉米秸稈產(chǎn)量均占全國(guó)10%~11%。吉林省是我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū),據(jù)統(tǒng)計(jì),2008年吉林省玉米產(chǎn)量2083萬t,占全國(guó)玉米產(chǎn)量的12.5%。吉林省每年產(chǎn)玉米秸稈為3380萬t。其中,長(zhǎng)春地區(qū)比例最大,占玉米秸稈資源量的27%;其次為四平、松原、吉林地區(qū)。由于玉米秸稈的葉和髓芯多,最近幾年才將其作為造紙?jiān)?目前尚未大量使用,是一種有潛力的纖維資源。(4)棉稈我國(guó)棉稈主要分布于黃淮海區(qū)、西北干旱區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)。2005年其產(chǎn)量分別為2011萬t、1726萬t和1224萬t,分別占全國(guó)的38%、33%和23%,棉稈產(chǎn)量合計(jì)為4960萬t,占全國(guó)94.36%。而2010年由于耕種面積減少,棉花產(chǎn)量下降,棉稈理論收獲量為6480萬t左右。3非木材纖維制漿的發(fā)展前景進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著全社會(huì)環(huán)境意識(shí)日益增強(qiáng),大量中小型草漿廠因污染排放不能達(dá)標(biāo)而被關(guān)閉;加上近年廢紙用量急增;林紙一體化方針逐漸發(fā)生效力,木漿產(chǎn)量增加,使近年非木漿在總漿耗中比重逐年下降。這種形勢(shì)對(duì)非木材纖維制漿來說也是一種機(jī)遇和挑戰(zhàn),為了解決我國(guó)的纖維原料問題,非木材制漿技術(shù)發(fā)展處于被“逼上梁山”之勢(shì)。近些年來,在行業(yè)上上下下的共同努力下,非木材制漿也有了前所未有的進(jìn)步。一是利用我國(guó)豐富的竹材資源及國(guó)外先進(jìn)的制漿技術(shù)與裝備,建造了現(xiàn)代化的竹漿生產(chǎn)線,竹漿產(chǎn)能得到了大力發(fā)展;二是在我國(guó)多年禾草漿生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和研究成果的基礎(chǔ)上,突破了草漿生產(chǎn)的技術(shù)難題,為重新振興中國(guó)草類纖維制漿事業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)。3.1氧脫木素-廢水漂運(yùn)出率過高,漿料在dms-溫度保鮮、洗選、機(jī)械拋光近年,竹漿技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在我國(guó)最大的技術(shù)先進(jìn)的竹漿廠——貴州赤天化紙業(yè)的投入運(yùn)行,以及廣東鼎豐紙業(yè)、四川永豐紙業(yè)、重慶理文等一批大型竹漿生產(chǎn)線的建成。2008年10月投產(chǎn)的赤天化紙業(yè)年產(chǎn)20萬t竹漿生產(chǎn)線,擁有當(dāng)今世界上最先進(jìn)的竹漿生產(chǎn)技術(shù)和裝置,是當(dāng)今世界單條生產(chǎn)線竹漿產(chǎn)量最大的制漿企業(yè)。根據(jù)竹子的特性,該生產(chǎn)線備料采用鼓式切片機(jī)切片,保證竹片加工的效率和質(zhì)量。竹片經(jīng)篩選、洗滌后進(jìn)行制漿。蒸煮采用克瓦納(Kvaerner)公司G2型緊湊連續(xù)蒸煮(CompactCooking),日產(chǎn)850t風(fēng)干粗漿,竹片經(jīng)黑液壓力(常壓)預(yù)處理后蒸煮溫度降到140℃左右,系統(tǒng)為全封閉,基本上不產(chǎn)生臭氣,紙漿強(qiáng)度好、得率高、可漂性好、汽耗低,與ITC等溫蒸煮相比,紙漿得率提高1~2個(gè)百分點(diǎn),噸漿蒸煮汽耗降至500kg以下,減少汽耗50%以上;然后進(jìn)行兩段氧脫木素,使紙漿卡伯值降至8~10,減少了漂白化學(xué)藥品消耗,并降低漂白排水的污染負(fù)荷;漿料經(jīng)壓力篩封閉篩選后,再進(jìn)行洗滌壓榨,干度可達(dá)35%~40%。在漂白工藝方面,采用TCF或ECF兩種漂白工藝生產(chǎn):Q-OP-Q-PO或Q-OP-D-PO漂白,紙漿白度可達(dá)88%,漂白堿性廢水循環(huán)進(jìn)入堿回收車間,實(shí)現(xiàn)漂白排水的半封閉。堿回收方面,由于竹漿黑液黏度較大、硅含量較高,黑液蒸發(fā)采用鈣純化技術(shù)預(yù)處理,結(jié)晶蒸發(fā)出液濃度可達(dá)70%;堿回收爐日燃燒黑液固形物1500t,蒸汽參數(shù)為6.4kPa、480℃,是目前全球最大的非木漿黑液堿回收爐。工廠用水的封閉程度很高,噸漿排水量不超過30m3,有完善的環(huán)保措施,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃和低濃臭氣全部送堿回收爐燃燒,制漿生產(chǎn)過程中的中段廢水,采用兩級(jí)生物處理加一級(jí)化學(xué)處理,排水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)GB3544—2008,實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。另外,在RDH基礎(chǔ)上改進(jìn)的DDS蒸煮系統(tǒng)也已在廣東鼎豐和四川永豐、重慶理文新建制漿生產(chǎn)線運(yùn)行。該系統(tǒng)在熱能利用、藥液均布、自動(dòng)控制水平等方面得到了進(jìn)一步提高,噸漿耗汽0.65~0.80t,紙漿得率≥48%。特別是四川永豐紙業(yè)新建的17萬t竹漿生產(chǎn)線是國(guó)產(chǎn)最大的先進(jìn)制漿設(shè)備。在竹漿質(zhì)量、節(jié)能和環(huán)保方面取得了良好的效果。紙漿洗選系統(tǒng),采用國(guó)產(chǎn)的先進(jìn)裝備與引進(jìn)關(guān)鍵部件相結(jié)合的洗漿生產(chǎn)線,四川永豐紙業(yè)采用國(guó)產(chǎn)新型平面閥波紋板鼓式真空洗漿機(jī)組,配備引進(jìn)的壓力篩裝置,采用逆流洗滌封閉的水循環(huán)系統(tǒng),達(dá)到良好的節(jié)水和洗選效果。氧脫木素后的漿料用ECF漂白,即采用D0-EOP-D1三段漂白流程,紙漿白度≥87%。廢水處理采用兩級(jí)生化處理+第三級(jí)絮凝沉淀深度處理,排放廢水CODCr<100mg/L、色度<40倍、噸漿水耗≤50m3。這些結(jié)果體現(xiàn)了我國(guó)在竹漿技術(shù)方面的不斷進(jìn)步。3.2解決技術(shù)關(guān)鍵的我國(guó)現(xiàn)行的草如前所述,傳統(tǒng)的中小型草漿廠設(shè)備陳舊,技術(shù)落后,產(chǎn)品質(zhì)量差,污染嚴(yán)重。我國(guó)從20世紀(jì)90年代起,關(guān)閉了數(shù)千家落后的中小型草漿廠。在這種形勢(shì)下,我國(guó)一些企業(yè)家和科學(xué)技術(shù)人員,經(jīng)過幾年的艱苦努力,在我國(guó)幾十年草類制漿的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)草漿研究的基礎(chǔ)上,使草類制漿清潔生產(chǎn)技術(shù)得到了突破性進(jìn)展,解決了草類制漿的技術(shù)關(guān)鍵。這項(xiàng)技術(shù)的基本要點(diǎn)是:根據(jù)禾草類原料的特征,圍繞提高草漿的濾水性和降低黑液黏度,在制漿全過程中采取了一系列措施,使草漿制漿技術(shù)發(fā)生了根本改變。3.2.1篩選新型設(shè)備根據(jù)禾草類原料的特性,以干法處理為主,干濕法結(jié)合,盡可能多地除去草中的鞘、節(jié)、葉、穗等不利于制漿的雜物。開發(fā)出新的系列備料設(shè)備,包括草料破碎、篩選,清除沙塵等,使備料過程的除雜率達(dá)到25%~30%。這是提高紙漿濾水性、降低黑液黏度和提高紙張強(qiáng)度的最為經(jīng)濟(jì)、重要的一環(huán)。3.2.2草類制漿+化學(xué)機(jī)械法制漿根據(jù)草類纖維的解離特點(diǎn),用化學(xué)法制漿時(shí),漿料脫木素率達(dá)到92%~95%時(shí)纖維才能解離,此時(shí),草漿的得率和強(qiáng)度已受到嚴(yán)重的損害,漿料濾水性變差。因此,草類原料的單一化學(xué)法制漿并不適合于草類制漿。研究表明,采用化學(xué)法,補(bǔ)以機(jī)械解離纖維的方法才是符合草類特點(diǎn)的最佳方法。即蒸煮后漿料硬度較高(卡伯值為20~25),然后經(jīng)輕度疏解,甚至一定程度化學(xué)處理的化學(xué)機(jī)械法制漿。這樣既可提高草漿的得率和強(qiáng)度,降低資源消耗,減少污染物排放量,更可提高草漿的濾水性,是一舉多得的草類制漿方法。但這種漿料制漂白漿時(shí)會(huì)加重漂白負(fù)擔(dān)、造成漂白藥劑消耗和漂白廢水污染負(fù)荷增加。可通過氧脫木素以降低漂前漿料的木素含量和漂白化學(xué)藥品消耗,氧脫木素的廢水可進(jìn)入堿回收。另外,草類原料置換蒸煮技術(shù)是在參考木漿深度脫木素技術(shù),并結(jié)合我國(guó)草漿制漿經(jīng)驗(yàn)發(fā)展的一種新的制漿技術(shù)。置換蒸煮除可回收熱能,降低能耗,可進(jìn)行高溫洗漿,降低水耗,提高了草漿黑液的提取率,同時(shí)使提取黑液固形物濃度高,有利于黑液蒸發(fā),并減少噴放時(shí)對(duì)大氣的污染;提高了紙漿得率和紙漿強(qiáng)度;特別是此法所產(chǎn)生的黑液黏度比常規(guī)蒸煮黑液明顯降低,在固形物濃度相同的情況下,其黏度約比常規(guī)蒸煮黑液的降低50%,此黑液用普通蒸發(fā)器可蒸發(fā)至固形物濃度60%以上。因此,草類纖維制化學(xué)漿的最佳工藝路線是:強(qiáng)化備料-置換蒸煮-疏解-洗漿篩選-氧脫木素-無氯或無元素氯漂白。3.3.3立式蒸煮草類原料,實(shí)現(xiàn)草類制漿技術(shù)的大型化傳統(tǒng)草類原料制漿大多使用蒸球,5萬t/a以上草漿生產(chǎn)線采用蒸球是不經(jīng)濟(jì)的。而連續(xù)蒸煮設(shè)備也已運(yùn)行多年,目前草漿的連蒸設(shè)備主要是橫管式連蒸設(shè)備,它的缺點(diǎn)是不能實(shí)施現(xiàn)代的蒸煮技術(shù),如深度脫木素技術(shù)、置換蒸煮技術(shù)等。草類制漿的橫管式連續(xù)蒸煮器已有幾十年沒有根本性進(jìn)步,它的汽耗和電耗高。而草類原料不能采用立式蒸鍋的主要障礙是它的濾水性差,如果能克服這一缺陷,草漿采用立式連蒸器也是完全可能的。泉林紙業(yè)在蒸煮硬漿的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有木漿立式蒸煮鍋進(jìn)行改造,開發(fā)出容積達(dá)到378m3、適用于秸稈制漿的立式蒸煮鍋,并已投入生產(chǎn)。這是國(guó)際上首次采用立式蒸煮鍋蒸煮草類原料。泉林紙業(yè)又在立式蒸煮鍋的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了世界上第一套10萬t/a生產(chǎn)能力的秸稈漿立式連續(xù)蒸煮器,目前這一套裝置正在施工中。草漿立式連續(xù)蒸煮器的研制成功,將是草類制漿設(shè)備的重大突破,實(shí)現(xiàn)了草漿生產(chǎn)大型化。鼓式真空洗漿機(jī)是解決草類制漿污染問題的關(guān)鍵設(shè)備,多年來我國(guó)造紙?jiān)O(shè)備制造企業(yè)為此作出了艱苦努力,開發(fā)出適用于草類制漿的系列洗漿設(shè)備。最近山東汶瑞機(jī)械公司開發(fā)的新型高效ZXV系列洗漿機(jī)最大過濾面積達(dá)到120m2,鼓體設(shè)計(jì)采用錐形格室結(jié)構(gòu),增大了流通量;采用平面分配閥,提高了運(yùn)行真空度及洗凈度;采用打散式壓料、攪拌裝置,提高洗漿效率。該產(chǎn)品的性能達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品水平,已通過山東省組織的專家鑒定。泉林紙業(yè)是我國(guó)草類制漿技術(shù)的集成創(chuàng)新單位,近年在草類制漿技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)方面取得了許多重要突破,解決了我國(guó)草類纖維制漿的難題。這項(xiàng)技術(shù)成果已得到了國(guó)家環(huán)保部的肯定,經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn),泉林紙業(yè)正在進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模至60萬t/a;并開始在東北地區(qū)推廣該項(xiàng)制漿技術(shù)。經(jīng)過泉林紙業(yè)多年的實(shí)踐,證明該項(xiàng)技術(shù)適用于各種草類原料(稻草、麥草、玉米稈、棉稈、蘆葦?shù)?,以麥草為例,實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)可獲得下列結(jié)果:(1)備料的除塵、除雜率達(dá)到23%~28%,可使蒸煮用堿量由13%降低至10.5%,漂白漿得率提高5%;(2)黑液提取設(shè)備采用一段擠漿機(jī)-真空洗漿機(jī)4+1流程,提取率達(dá)到90%以上;(3)黑液黏度下降50%,普通真空蒸發(fā)后黑液濃度達(dá)到60%~62%;(4)氧脫木素后漿料白度達(dá)到50%~55%,可作為半漂漿使用;(5)漂白麥草漿裂斷長(zhǎng)大于6000m;(6)漂白制漿排水量小于50m3/t漿,廢水經(jīng)處理后,CODCr排放濃度小于60mg/L。4中國(guó)非木材生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)和問題4.1纖維原料的多種類、多元化發(fā)展纖維資源短缺不僅是中國(guó),也是世界紙業(yè)發(fā)展的瓶頸。長(zhǎng)期以來,我國(guó)紙業(yè)走出了一條與其他造紙大國(guó)原料結(jié)構(gòu)不同的道路,是其客觀因素所決定的。縱觀中國(guó)纖維資源的現(xiàn)狀和我國(guó)人多地少的現(xiàn)實(shí)狀況,我國(guó)紙業(yè)的原料結(jié)構(gòu)必然是多元化的。解決眾多人口的用紙問題,纖維原料來源應(yīng)是多渠道的、多種類的。有效利用我國(guó)豐富的禾草類資源是我國(guó)造紙界的責(zé)任。人類經(jīng)過長(zhǎng)期對(duì)各種植物纖維原料制漿造紙的比較證明,木材制漿比其他纖維原料具有更多優(yōu)點(diǎn):木材資源供給可靠;可充分利用營(yíng)林撫育和制材加工過程大量的間伐小徑材、枝椏材、邊廢料,能顯著提高林業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益;可進(jìn)行大規(guī)模、高效率制漿生產(chǎn),具有最強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,資源與環(huán)境保護(hù)以及產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高,我國(guó)木漿比例增加是必然的,這一直是紙業(yè)界的愿望和努力方向。因此,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,我國(guó)木漿比例增加,非木漿比例適當(dāng)下降(但產(chǎn)量可能會(huì)繼續(xù)增加)也是一種必然趨勢(shì)。4.2發(fā)展竹類纖維制漿生產(chǎn)我國(guó)已經(jīng)建立了一批現(xiàn)代化的大型竹漿生產(chǎn)線,為今后在竹類資源豐富地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代化竹漿生產(chǎn),樹立了樣板,積累了經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)的竹類資源相對(duì)比較豐富,竹類纖維比其他非木材原料更接近木材,許多木材制漿的成功技術(shù)和設(shè)備都可為竹漿生產(chǎn)所借鑒。因此竹漿生產(chǎn)的現(xiàn)代化比其他非木材纖維制漿的速度會(huì)更快、難度更小。充分利用我國(guó)的竹類資源,在有條件的地區(qū)進(jìn)一步發(fā)展竹漿生產(chǎn)勢(shì)在必行。蘆葦和蔗渣纖維由于資源的限制,在資源集中的地區(qū)有一定的發(fā)展余地,但潛力有限。技術(shù)進(jìn)步解決了秸稈制漿生產(chǎn)的環(huán)境問題,以泉林紙業(yè)為代表的禾草類纖維制漿技術(shù)已基本成熟,緩解了禾草類纖維制漿的污染問題,并得到國(guó)家環(huán)保部的認(rèn)可。可以預(yù)見,農(nóng)業(yè)秸稈制漿造紙的發(fā)展可望實(shí)現(xiàn)。4.3草漿企業(yè)的特點(diǎn)(1)建立規(guī)模最少10萬t/a的單條生產(chǎn)線,企業(yè)規(guī)模根據(jù)資源狀