李忠正

(南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京，210037)

我國(guó)非木材纖維制漿的發(fā)展概況

李忠正

(南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京，210037)

介紹了我國(guó)非木材纖維的資源狀況、非木材纖維制漿的狀況以及近年來(lái)非木材纖維制漿造紙的技術(shù)進(jìn)步，指出了我國(guó)非木材制漿的發(fā)展趨勢(shì)和存在的問(wèn)題，提出了解決問(wèn)題的辦法。

非木材纖維;制漿造紙;資源利用

造紙纖維原料資源不足，已成為影響我國(guó)造紙工業(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 我國(guó)非木材纖維制漿的狀況

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 我國(guó)非木材制漿產(chǎn)量和結(jié)構(gòu)的變化

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(méi)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(jiàn)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(lèi)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(lái)竹漿由年產(chǎn)30萬(wàn)t增加到2010年的近200萬(wàn)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(méi)有變化 (見(jiàn)表2)。

1.2 我國(guó)非木材原料制漿的主要生產(chǎn)企業(yè)［1］

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(jiàn)表3所列。

2 我國(guó)非木材纖維資源狀況

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(wèn)題之一。

2.1 竹材資源［2-3］

我國(guó)是世界上最主要的產(chǎn)竹國(guó)，無(wú)論是竹子的種類(lèi)、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(lèi)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(wàn)hm2，人工竹林220萬(wàn)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%。

表1 歷年我國(guó)非木漿消耗情況*

表2 歷年非木漿結(jié)構(gòu)的變化 %

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(wàn)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(shù)木是用胸徑)10 cm的毛竹每根約重25 kg，12 cm的每根約重36 kg，14 cm的每根約重50 kg;如按平均值計(jì)竹材產(chǎn)量，約為4000萬(wàn) t/a(不包括叢生雜竹)。雜竹為壁厚2～8 mm，竿徑20～60 mm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?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 蘆葦資源［1，4-5］

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(kāi)葦 ［P.karka(Retz.)Trin.ex Steud(大蘆)］、日本葦 (P.japonica Steud.)和普通蘆葦 ［P.australis(Cav.)Trin.ex Steud.］。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(kāi)葦不如普通蘆葦分布廣泛，一般生于海拔1000 m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(wàn)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(chēng)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)4 m;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)4.6～5.4 m。

表3 我國(guó)非木材原料制漿主要生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)能 萬(wàn)t/a

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(wàn)hm2，蘊(yùn)藏量約52萬(wàn)t/a;二是新疆葦區(qū)，約有6.667萬(wàn)hm2，蘊(yùn)藏量約30萬(wàn)t/a;三是黑龍江葦區(qū)，13.333萬(wàn)hm2，蘊(yùn)藏量約20萬(wàn)t/a;四是內(nèi)蒙古葦區(qū)，有7.333萬(wàn)hm2，蘊(yùn)藏量約11萬(wàn)t/a。其他蘊(yùn)藏量在6萬(wàn)～8萬(wàn)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(wàn)t。

2.3 蔗渣資源［6-8］

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(lái)，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(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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4 t蔗渣產(chǎn)1 t蔗渣漿計(jì)，蔗渣漿生產(chǎn)能力最少應(yīng)為166萬(wàn)t。因此蔗渣資源在我國(guó)仍還有一定的發(fā)展空間。

2.4 農(nóng)業(yè)秸稈資源［9-12］

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(lái)，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(lèi)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(guò)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。

2.4.1 我國(guó)秸稈資源區(qū)域分布

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%。

表4 2005年我國(guó)八大農(nóng)業(yè)區(qū)秸稈產(chǎn)出量及比例

2.4.2 農(nóng)業(yè)秸稈資源量的估算

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(lái)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(lèi)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［10］對(duì)我國(guó)各類(lèi)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(lèi)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(lèi)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。

可用公式 (1)計(jì)算農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量。

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。

表5 我國(guó)主要農(nóng)作物的草谷比

例如水稻的草谷比 (SG)為0.9，稻谷的產(chǎn)量(Wp)為10萬(wàn)t，則稻草的產(chǎn)量 (WS)為9萬(wàn)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)業(yè)秸稈的構(gòu)成

農(nóng)業(yè)秸稈主要由糧食、棉花、油料、糖、菜等五大類(lèi)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(wàn)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(jiàn)表6。

表6 2010年我國(guó)幾種主要農(nóng)作物產(chǎn)量及其秸稈產(chǎn)量

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(guò)剩，既有階段性過(guò)剩，也有結(jié)構(gòu)性過(guò)剩和地區(qū)性過(guò)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(lái)源和建筑材料來(lái)源。近些年來(lái)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(guò)剩主要表現(xiàn)為谷物秸稈的過(guò)剩。谷物秸稈是我國(guó)數(shù)量最大、分布最廣的秸稈類(lèi)別。其中稻草、玉米秸稈和麥草都有不同程度的過(guò)剩問(wèn)題，尤其是稻草過(guò)剩最多，其次為玉米秸稈。

秸稈的地區(qū)性過(guò)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(guò)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(guò)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(wàn)t和3681萬(wàn)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(wàn)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(wèn)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(kāi)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(wàn)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(wàn)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(wàn)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20 cm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16.67 kg(畝產(chǎn)250 kg)左右，大量秸稈仍然留在田里而無(wú)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6300 km，寬度約為800～2000 km。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(guò)1500萬(wàn)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(wàn)t和5770萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wàn) t、1726萬(wàn)t和1224萬(wàn)t，分別占全國(guó)的38%、33%和23%，棉稈產(chǎn)量合計(jì)為4960萬(wàn)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(wàn)t左右。

3 近年非木材制漿造紙的技術(shù)進(jìn)步

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(lái)說(shuō)也是一種機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為了解決我國(guó)的纖維原料問(wèn)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(lái)，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(lèi)纖維制漿事業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)。

3.1 竹材制漿的技術(shù)進(jìn)步［14-16］

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(wàn)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 (Compact Cooking)，日產(chǎn)850 t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500 kg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(chē)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1500 t，蒸汽參數(shù)為6.4 kPa、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(guò)30 m3，有完善的環(huán)保措施，生產(chǎn)過(guò)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(guò)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0.65～0.80 t，紙漿得率≥48%。特別是四川永豐紙業(yè)新建的17萬(wàn)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＜100 mg/L、色度＜40倍、噸漿水耗≤50 m3。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 近年禾草類(lèi)纖維的制漿技術(shù)進(jìn)步［17-29］

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(guò)幾年的艱苦努力，在我國(guó)幾十年草類(lèi)制漿的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)草漿研究的基礎(chǔ)上，使草類(lèi)制漿清潔生產(chǎn)技術(shù)得到了突破性進(jìn)展，解決了草類(lèi)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(lèi)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(guò)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 高效的備料除塵系統(tǒng)

根據(jù)禾草類(lèi)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(kāi)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(guò)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 新的制漿方法與技術(shù)

根據(jù)草類(lèi)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(lèi)原料的單一化學(xué)法制漿并不適合于草類(lèi)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(lèi)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(lèi)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?？赏ㄟ^(guò)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(lèi)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?lài)姺艜r(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(lèi)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(wú)氯或無(wú)元素氯漂白。

3.3.3 草類(lèi)制漿裝備的進(jìn)步

傳統(tǒng)草類(lèi)原料制漿大多使用蒸球，5萬(wàn)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(lèi)制漿的橫管式連續(xù)蒸煮器已有幾十年沒(méi)有根本性進(jìn)步，它的汽耗和電耗高。而草類(lèi)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(kāi)發(fā)出容積達(dá)到378 m3、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(lèi)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(wàn)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(lèi)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(lèi)制漿污染問(wèn)題的關(guān)鍵設(shè)備，多年來(lái)我國(guó)造紙?jiān)O(shè)備制造企業(yè)為此作出了艱苦努力，開(kāi)發(fā)出適用于草類(lèi)制漿的系列洗漿設(shè)備。最近山東汶瑞機(jī)械公司開(kāi)發(fā)的新型高效ZXV系列洗漿機(jī)最大過(guò)濾面積達(dá)到120 m2，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(lèi)產(chǎn)品水平，已通過(guò)山東省組織的專(zhuān)家鑒定。

泉林紙業(yè)是我國(guó)草類(lèi)制漿技術(shù)的集成創(chuàng)新單位，近年在草類(lèi)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(lèi)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(wàn)t/a;并開(kāi)始在東北地區(qū)推廣該項(xiàng)制漿技術(shù)。

經(jīng)過(guò)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(lèi)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6000 m;

(6)漂白制漿排水量小于50 m3/t漿，廢水經(jīng)處理后，CODCr排放濃度小于60 mg/L。

4 我國(guó)非木材制漿的發(fā)展趨勢(shì)和存在的問(wèn)題［20］

4.1 非木材纖維制漿在我國(guó)紙業(yè)發(fā)展中的地位

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(lái)，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(wèn)題，纖維原料來(lái)源應(yīng)是多渠道的、多種類(lèi)的。有效利用我國(guó)豐富的禾草類(lèi)資源是我國(guó)造紙界的責(zé)任。

人類(lèi)經(jīng)過(guò)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(guò)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(lái)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 我國(guó)非木材制漿已開(kāi)始由傳統(tǒng)落后向環(huán)境友好、

現(xiàn)代化的過(guò)程轉(zhuǎn)變

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(lèi)資源豐富地區(qū)發(fā)展現(xiàn)代化竹漿生產(chǎn)，樹(shù)立了樣板，積累了經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)的竹類(lèi)資源相對(duì)比較豐富，竹類(lèi)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(lèi)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(wèn)題，以泉林紙業(yè)為代表的禾草類(lèi)纖維制漿技術(shù)已基本成熟，緩解了禾草類(lèi)纖維制漿的污染問(wèn)題，并得到國(guó)家環(huán)保部的認(rèn)可?？梢灶A(yù)見(jiàn)，農(nóng)業(yè)秸稈制漿造紙的發(fā)展可望實(shí)現(xiàn)。

4.3 建立現(xiàn)代化的、環(huán)境友好的禾草漿生產(chǎn)線

(1)建立規(guī)模最少10萬(wàn)t/a的單條生產(chǎn)線，企業(yè)規(guī)模根據(jù)資源狀況，可能為10萬(wàn)～20萬(wàn)t/a甚至更大。

(2)草漿企業(yè)建在原料基地附近 (農(nóng)業(yè)區(qū))。

(3)清潔生產(chǎn)技術(shù)水平將有進(jìn)一步提高，成為與環(huán)境和諧的現(xiàn)代化工業(yè)。

(4)現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)使非木漿的物理強(qiáng)度接近于闊葉木漿，與木漿適當(dāng)配合可在中高速紙機(jī)上抄造各種中高檔紙，經(jīng)濟(jì)上將具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。

4.4 需要進(jìn)一步解決的問(wèn)題

從總體上看，非木漿生產(chǎn)特別是禾草類(lèi)制漿還不能滿足日益嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求，污染物排放量大仍然是約束非木漿發(fā)展的瓶頸，對(duì)現(xiàn)有草漿企業(yè)的清潔生產(chǎn)技術(shù)，仍需作出進(jìn)一步改進(jìn)。

其次，由于歷史原因，非木漿生產(chǎn)企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，企業(yè)規(guī)模絕大多數(shù)為5萬(wàn)t/a以下的小企業(yè)，技術(shù)裝備落后，管理水平差，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，缺乏技術(shù)創(chuàng)新能力和資金支持。因而難以應(yīng)對(duì)非木漿生產(chǎn)發(fā)展所遇到的一系列問(wèn)題，特別是環(huán)境污染問(wèn)題。

第三，原料的收集與物流體系不暢，我國(guó)每年都有大量農(nóng)業(yè)秸稈產(chǎn)生。秸稈的收割、收集、物流體系的市場(chǎng)化機(jī)制不配套;莊稼收割時(shí)殘留在田地里的秸稈過(guò)高 (20 cm左右)，收集處理設(shè)施不配套，農(nóng)民焚燒現(xiàn)象嚴(yán)重，造成對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染;企業(yè)收購(gòu)原料要面對(duì)千家萬(wàn)戶農(nóng)民，又缺乏必要的政策支持，使大型企業(yè)難以收購(gòu)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸所需的大宗原料。

近年竹漿產(chǎn)量明顯增加，由于竹材的用途廣泛，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，致使竹材造紙?jiān)戏€(wěn)定供給同樣遇到困難。

5 措施與建議

5.1 建立農(nóng)漿紙 (竹漿紙)一體化機(jī)制

與解決木材原料問(wèn)題一樣，秸稈 (或竹材)原料的來(lái)源保障，同樣是大規(guī)模非木材制漿生產(chǎn)企業(yè)面臨的重要問(wèn)題。目前大型草漿廠 (竹漿廠)都面臨著如何保障原料來(lái)源穩(wěn)定、價(jià)格穩(wěn)定、質(zhì)量穩(wěn)定的問(wèn)題。解決的唯一辦法就是建立農(nóng)漿紙 (竹漿紙)一體化機(jī)制。建立緊密型或松散型的農(nóng)業(yè) (竹林)基地;建立緊密型或松散型二級(jí)原料公司，盡量把更多的原料來(lái)源掌握在企業(yè)手中。

(1)企業(yè)要在各原料集中地區(qū)設(shè)置收儲(chǔ)點(diǎn)，從源頭控制原料量。進(jìn)行收購(gòu)方式改革，改變“坐在家中收原料”的傳統(tǒng)收購(gòu)模式，在原料基地分布設(shè)立收儲(chǔ)點(diǎn)，形成原料收購(gòu)網(wǎng)絡(luò)。各收儲(chǔ)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行收購(gòu)、初加工和儲(chǔ)存，一般每鄉(xiāng)鎮(zhèn)可設(shè)若干個(gè)收儲(chǔ)點(diǎn)。也可以“委托收購(gòu)”方式，發(fā)展以村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心的秸稈專(zhuān)業(yè)收集戶;對(duì)原料產(chǎn)地的中大型中間商存在資金困難給予適當(dāng)幫助，讓他們與企業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙贏”。

(2)政策建議。為了解決我國(guó)秸稈利用問(wèn)題，建議國(guó)家和當(dāng)?shù)馗骷?jí)政府對(duì)利用秸稈生產(chǎn)的紙漿、紙制品、有機(jī)肥料等產(chǎn)業(yè)，在土地、稅金、運(yùn)輸?shù)确矫娼o予優(yōu)惠，秸稈紙制品出口實(shí)施零關(guān)稅或關(guān)稅返還，大力扶持秸稈綜合利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5.2 進(jìn)一步調(diào)整非木材制漿的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

加大對(duì)非木材制漿企業(yè)的調(diào)整力度，對(duì)于5萬(wàn)t/a以下、不能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)應(yīng)該關(guān)、停、并、轉(zhuǎn);鼓勵(lì)建設(shè)10萬(wàn)t/a以上單條生產(chǎn)線。

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Overview of Recent Development of Non Wood Fibers Pulping in China

LI Zhong-zheng
(The Faculty of Chemical Engineering，Nanjing Forest University，Nanjing，Jiangsu Province，210037)
(E-mail:zzli_njfu@126．com)

Non wood fiberous raw materials resource，non wood fibers pulping and its technology advancement in China are introduced;the development trend，the problems and its solutions of non wood pulping are discussed．

non wood fibers;resource;technology advancement;pulping

TS721+.2，TS721+.3，TS721+.4

A

0254-508X(2011)11-0055-09

2011-07-01

李忠正先生，教授，國(guó)際木材科學(xué)院院士;主要從事禾草類(lèi)纖維制漿理論與方法的研究。

(責(zé)任編輯:馬 忻)