【CPP114】訊：造紙工業用的纖維，東漢蔡倫發明造紙時，使用漁網、破布、樹皮纖維等一年生植物制得。后來造紙術傳到西方，造紙原料擴大到木材，由于木材造紙的許多優點，使造紙工業成為一種現代化的大工業。至今國際上使用木材造紙占總量的95%。中國造紙工業1978年轉型為社會主義市場經濟后，獲得飛躍發展。生產使用的纖維原料也逐步轉到以木為主的軌道上。特別是2001年國家計委頒布了關于造紙工業原料基地建設的政策后，全國各地的造紙企業紛紛建立造紙林基地，加快了造紙原料木材化進展。現在有40%左右的大型造紙企業已成為現代化的造紙工業。但由于林木原料剛剛起步，一時尚難以滿足飛躍發展的原料需求，尋求擴大纖維原料的來源迫在眉睫。

　　1 現代化制漿工藝特點

　　目前化學漿的制造，基本上都使用大型高效化的硫酸鹽法制漿。生產中使用高溫、高壓、長時間的蒸煮，使纖維從植物中分離出來。在此過程中，木質素、半纖維素都遭到嚴重破壞，溶解出來成為黑液。纖維素纖維雖然分離出來可供造紙，但是淺色的纖維被變成深褐色的紙漿，生產上使用多段漂白才能漂成白色紙漿，使用了比蒸煮過程更為復雜的多段漂白過程。同時為了處理蒸煮的黑液，也用洗滌、蒸發、燃燒、苛化、石灰回收等過程，實行黑液堿回收。雖然回收了化學品、蒸汽和電源成為完善的循環經濟，但漂白和回收工程花費比蒸煮多幾倍的流程和投資，這就是現代制漿的一個簡單縮影。

　　2 為什么還要研究非木材綠色制漿技術

　　改革開放之前，中國使用非木原料制漿，也滿足了國民經濟發展的需求，但帶來了嚴重的污染。一個小紙廠污染一條河，以至使人誤解為造紙工業就是污染。實際上現代化的漿廠是不污染的。實行堿回收的堿100%回用，回收能源蒸汽和電也100%滿足制漿的要求，還略有富裕可以外銷。但是草漿的堿回收存在著種種問題，回收率不高，達不到木漿的水平，這就導致政府關閉小草漿廠，實行以木為主的原料政策。現在進口紙漿、廢紙、木片，以達到以木為主的政策要求。

　　2010年中國GDP的增長速度為8%，中國是個13億人口的大國，在經濟危機中GDP不能過快的降低，否則影響勞動就業，影響社會的安定。在8%或7%GDP遞增率的條件下，造紙工業的發展速度也不會低于8%或7%，造紙工業的發展與GDP是同步發展的。這樣中國造紙工業要求“十二五”期間要發展為1.4億噸，“十三五”期間發展為2.0億噸。對木材的需求在“十二五”期間將為7400萬立方米，“十三五”期間將為12744萬立方米。中國的木材2008年產量為8108萬立方米，在短短不到10年之內，滿足造紙工業如上所述需求量根本是不可能的。因此就提出擴大非木纖維的制漿要求。開發非木制漿，并不否定以木為主的原料方針，而是彌補這個方針。

　　3 綠色制漿法

　　一年生植物的物理結構與化學成分與木材是有很大區別的。一年生植物的冷熱水抽提物高，木質素含量低，結構也相應簡單。無需高溫、高壓、高堿的蒸煮，應走一條低溫、低壓、低堿的路子，加上厭氧發酵處理廢液增產沼氣，廢液達標排放。這條路子我們就稱之為綠色制漿道路。詳述如下：

　　干濕法備料：在蒸煮之前應把原料弄干凈；

　　蒸煮漂白：在同一個容器內，完成蒸煮、漂白兩個過程，中間沒有洗滌過程，蒸煮漂白完成后，有正常的洗滌與篩選過程。

　　回收：洗滌出來的廢液少量回用于蒸煮，大部分進入厭氧、好氧、化學處理系統，處理過的廢水成為回收水用于生產或達標排放。

　　氣體凈化：厭氧發酵出來的沼氣，經凈化系統，凈化為接近燃氣的燃料。

　　生產熱、電：回收的沼氣用于生產熱、電。

　　這一完整的技術是綠色制漿技術，包括兩個分部，缺一不可，就像硫酸鹽法制漿，包括蒸煮、漂白和回收一樣，它們之間有相對的獨立性，但又是不可分割的，現在有許多制漿新技術，沒有廢液處理技術配套，就不能稱為綠色制漿技術。

　　3.1 干濕法備料

　　非木纖維原料混雜夾帶許多雜質，不利蒸煮，這部分雜質在過去的草類纖維堿法制漿中不被重視，其實影響到后序蒸煮、漂白、篩選、回收等，帶來一系列嚴重問題。國內有羊角除雜和濕法備料。國外多為濕法備料，設備類似水力碎漿機，國內已有這樣的設備。濕法備料所用的水多經簡單沉淀加以回用，其中的COD高達5000毫克/升左右，多為可生化處理的水抽提物。處理過的水除部分回用外，要納入生化處理系統以回收其中的COD。經干濕法備料后，原料的清潔度大大提高了，20%～30%的水抽提物被去除后，提高了原料濕潤度，為提高化學品的浸漬潤濕提供了條件。

　　3.2 草料的蒸解與漂白

　　傳統的制漿法，蒸煮與漂白是分二段進行的。蒸煮后有四段洗滌，漂白也分段，每段之間也有洗滌，流程是很多的。綠色制漿法，蒸煮與漂白多合并為一。有的將蒸煮藥劑與漂白藥劑同時加入草中，既破壞植物組織將纖維分離出來，同時也將漿料漂成白漿，白度超過70%ISO。蒸煮使用滲透劑加速化學品濕潤，有利于將纖維加速分離出來，漂白用的是強氧化物，破壞植物組織中的發色基因，如共軛雙鍵醌型結構、查平酮結構、游離基、金屬與幾茶萘酚絡合物等。使漿的白度，不僅不變黑，還獲得進一步提高。有的使用超聲波處理，超聲波有空化使用，瞬時能使液體產生超高壓、超高溫作用，這種作用足以破壞化學鍵，有的大學博士研究生研究證明有這種作用，但蒸煮漂白作用的機理還有待實驗證明，不過草漿白度確有提高達76%ISO。有的使用紫外線處理，也有的使用微波處理。蒸煮漂白合一，大大簡化了工藝流程。

　　3.3 回收甲烷氣

　　木材蒸煮廢液回收堿，非木材纖維的蒸煮使用的無機物很少或沒有，沒有回收的價值。有機物多為冷熱水抽提物。如前述的濕法備料中，水抽提物大部分已抽出來了，蒸煮中除去木質素不是主要目的，只是分離纖維中難免有所波及。除去的有機物，均可使用生化處理。因此洗漿的目的不是去追求提取率。不用昂貴的提取設備，只要把漿洗干凈就可以了。洗出廢液是很好的濕潤劑可以部分回用于蒸煮。大部分進入廢水處理后可回用于生產。所得沼氣經過凈化提高甲烷的純度，其發熱量為25.92kJ/Nm3。每千克COD能產生沼氣0.5立方米左右，用于發電比煤發電便宜，外購電0.41元/千瓦時，自產沼氣發電0.12元/千瓦時。雖然廢液未走堿回收的路子，可是沼氣發電，仍然是屬于生物質發電，可謂殊途同歸。如果沼氣用于人民生活用氣，則一個年產10萬噸半化學漿廠的沼氣，可供8萬人的生活用氣。

　　3.4 廢水的利用

　　廢水經過上述處理可用于生產，有的工廠再剩下的處理水就很少，每半月只排一次。還有的廠存起來，每到春天用于小麥的春灌，深受農民歡迎。

　　4 建議

　　4.1 箱紙板、瓦楞原紙是國家的重要包裝材料，占全部紙和紙板的30%左右，現在支持這兩個品種的生產是靠進口的廢紙。今后的需求量激增，廢紙的進口很難滿足需要的增長，出路就得依靠半化學草漿的增產，在箱紙板、瓦楞原紙生產配比中多用半化學草漿。目前國內已有半化學漿的生產及其廢液厭氧發酵，生產沼氣發電的生產實踐，污染問題也基本解決了。今后可利用這一經驗來增產半化學漿，解決增產瓦楞原紙對原漿的需求。

　　4.2 今后對膠印書刊紙及中小學生課本及作業本的需求也是大量的，也要依靠國內非木漿的生產來滿足這種需求，這也就是我們為什么要積極開發漂白的非木綠色制漿法的原因。現在國內所謂的綠色非木制漿都很不完善，沒有擴大生產的條件。中國要在現有開發的基礎上，加大開發步驟力度。在“十二五”規劃期內使之達到擴大生產要求。建議國家將綠色制漿法納入國家重點科技發展計劃，組織科研機構、大專院校的力量，在“十二五”規劃期內完成達到擴大生產的要求。上面已經提到局部的技術大多都已有實際應用，只要配套起來達到投產的要求是不困難的。

　　4.3 高科技的手段，如超聲波、紫外線、微波、高強氧化劑等，目前還僅僅開始，許多工藝、機理還有待進一步深入研究。這是真正的技術進步，是高科技的工業化，要扎扎實實進行工作。

　　4.4 開展綠色制漿的研究，要多學科的配合，不僅要有造紙的科研隊伍，還必須要有化學的、物理的、環保的、經濟的多學科的聯合作戰，才能起到事半功倍的效果。這件事名義上是增產造紙紙漿問題，但實際涉及到農民的收入、農業經濟、農村能源等問題，是一件國家大事，要求各方面支持促成其開發。

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