杭州富阳图书馆

中国的非木材纤维制浆历史悠久，是世界非木材纤维造纸规模最大、生产经验最丰富的国家，主要用于生产文化用纸和生活用纸，在中国纸业发展史上曾发挥过重要的作用，构成了具有中国特色的传统造纸工业。
  一、全国非木纤维浆生产现状
  我国森林资源匮乏，禾草类原料在造纸工业发展中发挥了举足轻重的作用，曾经一度达到国产纸浆量的85％左右。从表1的数据可以看到非木材纤维制浆在中国造纸工业发展过程中的变迁情况，大致可分为3个阶段：
  （1）解放后至20世纪80年代初期，这个时期我国的纸浆年消耗总量还不很大；解放后我国建设了一批木浆厂（只有少量木浆进口），虽然大跃进时曾建立了一批小型草浆厂，但木浆比例基本保持在25％～30％，废纸用量不多，大约仅占20％左右，非木浆约为50％～55％，其中草浆约占35％～40％，年产量不超过200万吨，与当时国产木浆量相差不很悬殊（木浆约100多万吨），因此在此期间非木浆所占比重并不很高。
  （2）20世纪80年代中后期至20世纪末，是率以两位数计，很快成为世界第二大纸和纸板生产我国造纸工业迅速发展时期，纸和纸板产量的增长国。在此时期纤维原料需求量大，除大量进口商品木浆和废纸外，发展林纸一体化已开始列为国家的产业政策，但短时内尚难发挥作用。国产木浆一直维持在200万吨/年左右，虽大量增加木浆进口，但木浆比例仍下降为15％～20％。非木浆产量则很快增加到1100万吨/年，占总浆消耗量的50％以上，达到原生浆产量的85％左右，这十几年是我国草浆产量急剧增长的时期。
  （3）进入新世纪后，随着环境保护要求日益严格，草浆污染治理没有得到根本解决的矛盾激化，大量中小型草浆厂被关、停、并、转；加上近年废纸用量猛增，比例超过50％以上；林纸一体化措施逐渐发挥效力，木浆生产量增加等因素，使近年非木浆在总浆耗中，以及在原生浆中的比例逐年下降，至2007年已分别降为19.2％和68.3％（见表1），但非木浆的总产量没有下降，反而略有增加。这主要是由于非木浆的结构在发生变化，同时其清洁生产技术水平也在逐渐提高。
  由表2可以看到，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；苇浆也一直保持在10％左右不变，而禾草浆的比重却由20世纪90年代的75％左右逐年下降，迄今已降到60％～65％，但草浆的生产量基本仍维持在800万吨/年左右。
  二、禾草浆生产的问题
  近年随着国家经济发展，社会进步，人们对环境意识的增强，禾草制浆造纸清洁生产水平与环境要求的矛盾逐渐暴露出来，使草浆生产成为中国造纸业的主要污染源。
  表现在：我国草浆厂的规模一般都比较小、技术落后、设备简陋、原材料及能源消耗高，特别是清洁生产技术水平低，造成对水体的严重破坏。由于草类原料的特性不同，木材制浆行之有效的碱回收系统，对草类制浆（特别是中小规模）则效率低下，难度较大。适合于草浆厂制浆废液回收治理的技术和装备还不成熟可靠，且由于碱回收投资较大，很多中小企业在资金上难以承受。而禾草类纤维制浆黑液的资源化技术也没完全成熟，有些研究成果技术经济可行，但市场开发还需有一个过程。这些问题成为草类纤维制浆发展的主要障碍。
  草浆的清洁生产水平与木浆相比存在很大差距。
  解决草浆环境污染问题需要在许多层面上解决问题，其中包括企业结构调整、技术创新、管理创新、技术装备更新、金融支持等，是一个系统工程问题。
  首先，要进一步扩大草类原料制浆造纸的生产线规模，规模经济理论告诉我们，生产规模与现代化装备和技术、自动化水平、劳动生产率水平、环境污染治理水平和企业管理水平有密切的相关性。以生产规模与碱回收系统水平的关系为例。
  草浆生产要现代化，必须扩大企业生产规模，向20万吨/年甚至更大规模的方向发展，才能有较强的国际竞争力。
  事实证明，造成草类纤维制浆污染的核心问题是黑液提取率低，黑液性质不能完全适于碱回收过程的要求，从而造成废水排放污染负荷高、治理难度大、处理成本难以承受等问题。
  众所周知，草浆黑液提取困难的原因是多方面的，浆料滤水性差，黑液中灰分（硅）和糖类物质含量高，造成黑液黏度大、发热量低，带来蒸发和燃烧以及苛化等操作困难。另外，草浆黑液提取装备尚不适应草浆特性，一些企业对提取设备的操作和管理水平低等也是造成黑液提取率不高的重要原因。因此解决草浆的污染问题必需从包括制浆过程的各个工序的清洁生产工艺、设备、管理，工人的操作水平以及废水治理系统的完善等全面入手。
  三、草浆生产的技术进步
  我国经过多年的生产实践和科学研究，人们逐渐深刻认识到，草类纤维制浆与木材有许多本质的区别。但由于历史上草浆生产工艺都是参照木材制浆工艺稍加改变而用于生产的，没有完全根据草类原料的特性及其客观规律来设计制浆流程和工艺方法，这是造成目前草类纤维制浆污染问题得不到突破的根本原因。近来一些企业和科技工作者，根据草类纤维原料的特性及其制浆的客观规律提出了草类纤维制浆应该遵循基本理念，并根据这些理念制订了一系列工艺路线和技术措施。山东泉林纸业生产实践证明，这些工艺路线和技术措施使草浆的清洁生产技术水平提高到一个新的高度，比较理想地解决了草浆的环境污染问题。
  1.强化草类纤维原料的备料和除尘
  以干法除尘为主，辅以水洗草片；开发新的备料设备，尽可能多地除去草中的沙石尘土、草鞘、叶、穗等不利于制浆的杂物，使除尘率达到25％左右。
  山东泉林纸业重视备料工序在草浆生产中的重要意义，研制出具有自主知识产权的新的备料流程和成套设备，使麦草除尘率达到23％，经济有效地降低了黑液中硅含量，使黑液黏度降低了一半，同时降低了蒸煮烧碱和漂白剂消耗10％以上（相对量），有利于降低纸浆中杂细胞、细小纤维含量，提高了浆料滤水性，使黑液提取率达到92％；同时提高了纸浆得率和浆质量（白度、强度），取得了非常明显的环境效益和经济效益。
  2.以产出浆料的高滤水性和产生低黏度黑液为目标的草类纤维制浆工艺流程与方法
  传统的制浆工艺与方法（不论是木浆或草浆）都是以浆料的得率和质量（浆硬度）作为依据来判断蒸煮的好坏，但对草类纤维制浆则是很不够的，还必须考虑产出浆料是否具有高滤水性和黑液低黏度来评判生产工艺与方法的适应性。
  众所周知，浆料的滤水性与蒸煮浆硬度有密切关系，因此减法草浆蒸煮不应制取低卡伯值浆，这样不利于获得较好的纸浆滤水性，不利于黑液提取及提高纸浆得率。但高硬度浆料会造成漂白困难，增加漂白化学药品消耗，并使漂白废水的污染负荷增加。解决这一问题的最好办法是采用漂前氧脱木素。
  氧脱木素可以有效地将浆料中残余木质素脱除45％以上（单段），并较碱法蒸煮具有更高的脱木质素选择性，即在获得低卡伯值浆料的同时，保持有较高的纸浆得率、物理强度和滤水性。因此草类纤维制浆的最佳工艺路线应该是蒸煮—氧脱木素—漂白组合。
  草类纤维置换蒸煮是在我国草浆制浆经验基础上，参考木浆深度脱木质素技术（RDH）发展的一种新的制浆方法，使蒸煮工艺更适应草类纤维的特性，解决我国传统草浆蒸煮中存在的问题。
  草类纤维置换蒸煮除可回收热能，降低能耗；可进行高温洗浆，降低水耗；提高纸浆得率和纸浆强度，减少喷放时对大气的污染。
  特别是此法所产生的黑液黏度比常规蒸煮黑液明显降低，非常有利于黑液的提取、蒸发和燃烧。黑液经循环使用后，固形物浓度与常规蒸煮黑液浓度相当时，其黏度约降低一半，此黑液可蒸发至固形物浓度60％以上。
  3.黑液提取与筛选系统
  目前国内行之有效的、并已得到推广应用的提取与筛选系统是：挤压—置换洗涤—封闭筛选组合，即采用双辊或螺旋挤浆机—新一代平面阀波纹板真空洗浆机（4＋1）逆流洗涤—封闭筛选系统。黑液提取率可达到90％，提取与筛选用水逆流循环使用，洗浆用水量可降至40米3。山东泉林纸业的生产实践证明，采用上述技术进行草浆生产：
  （1）备料的除尘、除杂率达到23％～28％，可使蒸煮用碱量由13％降低至10.5％，漂白浆得率提高5％；
  （2）黑液提取设备采用一段挤浆机—真空洗浆机4＋1流程—封闭筛选，提取率达到90％～92％；
  （3）黑液中的硅含量及黑液粘度下降50％，五效真空蒸发后黑液浓度达到60％～62％；
  （4）建立适用于草浆的氧脱木素系统，漂白麦草浆裂断长达到6200～6500千米；
  （5）制浆用水量降到50～60米3/t浆，废水经处理后CODCr排放浓度100～120毫克/升。
  四、发展趋势
  1.草浆在中国纸业发展中的地位
  纤维资源短缺不仅是中国、也是世界纸业发展的瓶颈。长期以来，在中国国情条件下，中国纸业走出了一条与其他造纸大国原料结构不同的道路，是其客观因素所决定的，不完全以人的意志为转移。综观世界纤维资源的现状，以及中国人多地少的现实状况，中国纸业的原料结构必然是多元化的。解决13亿人口的用纸问题必须是多渠道地运用多种纤维原料。中国有丰富的禾草类资源，要充分发挥它在中国纸业发展中的重要作用。可以预见，不久的将来草浆将会进入第四个发展阶段，即非木材纤维仍将是我国纸业的重要原料，而且在造纸原料中的比例将逐步增加。
  2.技术进步即将解决草浆生产的环境污染问题事实证明，近年来我国在草浆生产流程的各个工序都有重要技术突破和自主创新，如开发了高效的备料除尘系统、适用于草类原料的置换蒸煮方法及设备、适用于草浆的氧脱木素系统和设备、草浆黑液的提取与筛选流程和设备、适用于草浆的短流程无氯和无元素氯漂白方法、适用于草浆黑液碱回收流程和蒸发、燃烧设备等，提高了草浆黑液的提取率和碱回收率，废水经处理可以达到国家规定的排放标准。
  3.建立现代化的非木浆生产线
  我国非木浆生产正在改变过去小、土、群的形象，走向现代化大生产的道路，这并非很遥远的事。
  （1）建立规模最少10万吨/年的单条生产线，企业规模应在20万吨/年甚至更大；
  （2）企业远离中心城市，建在原料基地附近（农业区）；
  （3）其清洁生产技术水平将与木浆相当，是一个与环境和谐的工业；
  （4）由于资源丰富，且其物理强度可与阔叶材浆相媲美，与木浆适当配合可在中高速纸机上抄造。生产成本低廉，具有强的市场竞争力。
  4.充分利用竹类资源
  中国是世界竹类资源最丰富的国家，竹纤维是优良的造纸原料，充分利用我国的竹类资源，进一步提高竹浆比例势在必行。