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中国制浆造纸工业的现状和发展趋势

目录中国制浆造纸工业的现状和发展趋势 (2)1.造纸原料 (2)1.1现状分析 (2)1.2我国面临的问题和挑战 (3)1.3解决建议 (3)2.工艺流程 (4)2.1制浆的过程 (4)2.1.1锯木 (4)2.1.2去皮 (4)2.1.3除节 (4)2.1.4削片 (4)2.1.5制浆 (4)2.1.6洗涤 (5)2.1.7漂白 (5)2.2调制过程 (5)2.3抄造过程 (6)2.3.1纸料的筛选 (6)2.3.2网部 (6)2.3.3压榨部 (6)2.3.4烘缸 (6)2.3.5卷纸 (6)2.3.6裁切、选别、包装 (6)3.造纸设备 (6)3.1近年来制浆造纸装备科学技术进展 (6)3.2主要设备介绍 (7)3.2.1备料设备 (7)3.2.2制浆、漂白设备 (7)3.2.3打浆设备 (7)3.2.4造纸机 (8)3.3制浆造纸装备科学的展望 (8)3.4对制浆造纸装备科学技术发展建议 (8)4.讨论 (9)5.感想 (9)6.参考文献 (10)中国制浆造纸工业的现状和发展趋势摘要:本文将对造纸原料,造纸的工业流程,以及造纸的主要设备三个方面进行论述,主要分析我国当前对造纸原料选取的现状,并根据造纸的工艺流程针对每个工段的设备的科学技术的发展概括讨论,最后指出存在问题以及面临的挑战,并给出合理的建议,最后关键词:造纸制浆工艺流程造纸原料前言:纸,是我们日常生活中最常用的物品,无论是工业、农业、商业或甚是军事,都离不开纸张的运用。

造纸术是我国四大发明之一,古代造纸方法、流程也是从备料开始的。

东汉时主要是麻类原料, 加上树皮、破布、鱼网等。

晋代以后,逐渐大量利用藤皮、楮皮、桑皮、竹子、稻麦草等[1]。

现代制浆造纸技术已十分发达,越来越高效的自动化设备和先进精准的造纸方法将造纸技术不断推向新的高度,科技进步日新月异, 但制浆造纸的基本原理还是一样的,只要踏踏实实地秉承着祖先所流传下来的流程,将高新的技术运用其中就可以在造纸领域不断挖掘出新的潜力。

现如今,我国在造纸设备的科学技术上与其他发达国家仍有着较为明显的差距,无论是技术、仪器、人才还是生产力,进步的空间都还很大。

在原料上除了可以继续发挥草浆大国的优势,还要不断开发运用木材纤维原料,克服我国资源的缺陷,发扬我国的资源和地域特色,能够因地制宜地让制浆造纸的科学技术更进一步。

1.造纸原料造纸工业用纤维原料分为植物纤维(木材纤维、禾本科茎秆植物、韧皮纤维、叶纤维、种毛纤维)、动物纤维(羊毛、蚕丝)、矿物纤维(石棉、玻璃纤维)、合成纤维(尼龙、涤纶、醋酸纤维)。

造纸植物纤维原料主要分为两大类:木材纤维原料和非木材纤维原料。

木材纤维原料中又分针叶材(云杉、冷杉、马尾松、落叶松、湿地松、火炬松)和阔叶材(杨木、桦木、桉木、榉木、楹木、相思木等),非木材纤维原料分为禾本科纤维原料(稻麦草、荻苇、芒秆、蔗渣、高粱杆、麻秆、玉米秆、芦竹、毛竹、慈竹、白夹竹、楠竹、斑竹等)和韧皮纤维原料(桑皮、构皮、棉杆皮、檀皮、雁皮、棉杆皮、红麻、大麻、黄麻、青麻、亚麻、苎麻等)。

1.1现状分析非木材纤维曾经是中国造纸的主要原料。

我国具有丰富的非木材纤维资源。

竹子、麦(稻)草、芦苇、蔗渣、棉秆、红麻、龙须草、芨芨草、高粱秆等是我国用于造纸的非木材纤维原料。

我国早在1000多年前就利用稻草、麦草及竹子等作为手工纸的原料,20世纪40年代,非木材纤维已用于生产机制纸,可谓是世界上用非木材纤维制浆造纸历史悠久的国家。

新中国成立以来,非木材纤维制浆造纸在我国纸业发展史上发挥了重要的作用,已成为世界上非木材纤维造纸规模最大、生产经验最丰富的国家[2][3][4]。

中国造纸原料属三足鼎立态势。

据中国造纸协会测算,目前木浆使用量比重占原料总量的23%,非木浆比重占15%,废纸浆比重占62%。

近年来木浆与废纸浆比重不断增加,非木浆原料所占比重不断下降。

仅在2009年,木浆比重比上年提高了1个百分点,废纸浆比重提高了2个百分点,而非木浆原料所占比重下降了3个百分点。

废纸已成为中国造纸工业发展的重要依赖资源,中国造纸业可持续发展的循环经济特征越来越显著[5]。

1.2我国面临的问题和挑战(1)中国森林资源较少是事实,不能为造纸工业提供较多的木材原料,主要原因是经济过于落后,木材资源利用很不合理所。

多年来,国内森林资深耗费量每年达2亿米,左右,而造纸工业年耗木材不足1千万米,,仅占木材资源耗用量的5%。

而一些发达国家造纸工业耗用木材都占采伐量的25%左右,最高的达到40%以上。

(2)木材资源严重不足,造纸用木材价格高,以木材为原料的企业自有林很少,原料主要依靠市场采购,供应缺乏保障,发展受到限制。

(3)大多数企业原料以非木材为主,非木材中又以麦草为主。

草浆制浆废液的污染治理在工艺技术、设备配套和经济上还未过关,治污达标成为广大草浆厂的一大难题。

(4)生产规模小,技术装备水平低,产品档次、质量、成本缺乏竞争力。

随着越来越多的国外产品和国内新建的外资或合资企业的产品参与国内造纸市场的竞争,内资企业由于在竞争中处于劣势,销售受到冲击,效益下降,加上环境保护的要求更加严格,企业的生存和发展受到严峻的挑战,相当一批企业经营出现亏损[6][7]。

(5)禾草类原料的发展利用情况则不尽相同,一些发达国家现在已几乎完全不用禾草原料制浆造纸,其原因并不是缺少这种原料,而主要是在经济上不能与用木材原料制浆造纸的市场竞争,而逐步被淘沈。

随着我国国民经济的发展,这种情况也必然会在我国出现,但由于我国达到人均国民收入;千美元的水平尚需一段时间,所以采用一定比例的草类原料还能维持一些时候,但其所占比重逐步减小则是不可避免的[8]。

1.3解决建议1.在我国森林资源不足的情况下,应大力进行人工造林,加速培育速生丰产林,为提高木材造纸原料的比重营造稳定可靠的木材生产基地,从根本上解决木材原料不足的状况。

2.努力提高森林资源的利用率,充分利用林区采伐和薪材作为造纸原料,补充木材资源的不足。

3.充分利用桉木、杨木、桦木等阔叶木造纸,扩大木材原料的来源。

4.提倡“林纸结合”,以多种形式推动造纸工业和林业的共同发展。

林业企业可以自办纸厂,实行林纸一条龙生产,使木材资源得以充分利用,提高企业的经济效益;造纸企业也可以自办林场,使其有长期稳定的木材原料来源;此外,还可以实行造纸厂和林场联营;建立林纸股份有限公司等多种结合形式。

5.利用国外木材资源弥补国内不足。

适当进口木材和木浆,并鼓励与外商合资在国内或国外建立木浆生产企业。

6.巩固和发展现有的芦苇原料基地,并充分利用竹子2蔗渣等非木材原料中的长纤维原料。

7.努力提高废纸的回收利用率,缓解原料短缺和环境污染等问题。

8.适当增加填料、涂料的使用量,以节约纤维原料,提高原料产品的质量[9][10]。

2.工艺流程现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤。

2.1制浆的过程制浆为造纸的第一步,一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。

制浆的基本流程:原料选择→蒸煮分离纤维→浓缩或抄成浆片→磨浆→原木贮存→锯木→去皮、除节→削片→蒸煮→洗涤→筛选、净化→漂白→漂白浆板→浸渍和磨浆→本色浆板。

原木贮存的作用:1.维护工厂正常的连续生产2.改进原料质量。

原木贮存方式:水上贮存;陆上贮存。

2.1.1锯木原木必须锯成一定的长度,以符合后续工段的要求。

削片机要求原木长度2—2.5m,磨木机要求原木长度0.6—1.2m.2.1.2去皮由于树皮的纤维含量低,杂质含量高,会降低蒸煮效率,增加蒸煮药品的消耗,纸浆中尘埃增加,强度降低。

因此在生产质量要求较高的纸浆时,一般要求去掉外皮。

2.1.3除节为了避免木段磨木时树节对磨石和木浆质量的影响,送去磨木机的木段还需除去树节。

2.1.4削片为了适应化学木浆蒸煮和满足木片磨木浆的生产需要,原木要进行削片。

削出的木片要长短厚薄一致,整齐。

木片规格一般为:长15——20mm,厚3——5mm,宽度虽然不限,但希望不超过20mm.削片后要圆筛筛选,原木木片合格率要求大于85%.2.1.5制浆是指利用化学的方法或机械的方式或两者结合的方法使植物纤维原料离解变成本色纸浆(未漂浆)或进一步漂白变成漂白纸浆的生产过程。

2.1.5.1化学制浆就是利用化学药品,在特定的条件下将植物纤维原料中的大部分木素溶出使纤维分散成纸浆。

蒸煮过程,主要是脱木素的过程。

同时,不可避免地会使部分纤维素和半纤维素受到一定程度的降解。

因此,化学浆的得率一般较低,约50%.2.1.5.2磨浆利用机械方法磨解纤维原料制成纸浆的过程。

(1)(木片)盘磨磨浆:木片进入盘磨的磨盘之间,先被破坏成火柴状,这些火柴状的小木条经过相互摩擦离解成单根纤维或纤维束。

(2)(木段)磨石磨浆:一定长度的原木进入磨木机内,在一定压力和温度下经过磨石的挤压、剪切,发生破碎和摩擦作用,使原木离解成单根纤维或纤维束。

(3)化学预处理(浸渍)磨浆:化学预处理的主要任务是实现纤维的软化,使纤维组织松弛,更适于磨浆。

2.1.6洗涤纤维原料经过蒸煮后,有近15-50%的物质溶解在蒸煮液中。

蒸煮终了排出的蒸煮液,统称废液。

洗涤的目的是将纸浆进行充分洗净的同时,提取具有较高浓度和温度的蒸煮液。

以供碱回收工序回收废液中的有机物或无机物。

化学浆经过洗涤后仍含有未蒸解成分。

粗纤维束,磨木浆中也含有粗木条、大木片和粗纤维束等。

另外,在原料收集、运输、储存和生产过程中也会进入泥沙、飞灰、铁丝、塑料等杂物。

这些物质不仅影响成纸的质量,同时还会损坏机器设备,使生产不能顺利进行。

因此,必须通过筛选和净化除去上述杂质。

2.1.7漂白漂白过程的主要目的是除去纤维内的有色物质,获得具有一定白度和适当的物理及化学性能的纸浆。

纸浆的颜色主要来源于木素和抽出物。

漂白的方法有两类:溶出木素式漂白、保留木素式漂白。

(1)溶出木素式漂白既使用适当漂白剂,通过氧化作用使木素溶出以实现漂白的目的。

如氯漂、次氯漂、二氧化氯漂、过氧化氯漂等。

对纸浆白度要求很高时,往往用此方法。

化学浆常用此类方法漂白。

(2)保留木素式漂白既保留木素,仅使发色基团脱色。

这种方法漂白的损失很小,并保留了浆料的特性。

如连二亚硫酸盐漂、硼氢化钠漂白。

此类方法常用于高得率浆的漂白。

2.2调制过程纸料的调制为造纸的另一重点,纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。

一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤:a.散浆;b.打浆;c.加胶与充填。

2.3抄造过程抄纸部门的主要工作为将稀的纸料,使其均匀的交织和脱水,再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装,故一般常见之流程如下:2.3.1纸料的筛选将调制过的纸料再稀释成较低的浓度,并借着筛选设备,再次的筛除杂物及未解离纤维束,以保持品质及保护设备。

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