詹懷宇 付時雨 李海龍

(華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州,510640)

淺述我國制漿科學(xué)技術(shù)學(xué)科現(xiàn)狀與發(fā)展

詹懷宇 付時雨 李海龍

(華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州,510640)

本文概述了我國制漿科學(xué)技術(shù)學(xué)科的現(xiàn)狀與發(fā)展以及制漿科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)發(fā)展中的作用,并就制漿科學(xué)技術(shù)學(xué)科的發(fā)展提出幾點(diǎn)建議。

制漿科學(xué)技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展

制漿是利用化學(xué)或機(jī)械、或兩者結(jié)合的方法,使植物纖維原料離解,變成本色紙漿或漂白紙漿的生產(chǎn)過程。制漿的主要作用是為造紙和其他纖維加工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的紙漿。制漿技術(shù)與資源消耗、產(chǎn)品品質(zhì)、環(huán)境影響和企業(yè)效益密切相關(guān)。制漿科學(xué)技術(shù)學(xué)科涉及化學(xué)、化工、材料、生物、環(huán)保、機(jī)械、控制等多學(xué)科的知識,其基本任務(wù)是研究不同纖維原料的特性、各種制漿方法的技術(shù)與原理以及制漿過程廢棄資源的回收利用技術(shù)與原理,為科學(xué)合理地利用植物纖維資源和開發(fā)新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品提供科學(xué)與技術(shù)依據(jù)。

1 制漿科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

近年來,制漿科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展迅速,在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、提高質(zhì)量、增加效益等方面均取得長足的進(jìn)步,正朝著高效率、高質(zhì)量、高效益、低消耗、低排放的現(xiàn)代化大工業(yè)方向持續(xù)發(fā)展。

1.1 木材原料化學(xué)法制漿科學(xué)技術(shù)

化學(xué)法制漿的主要目的是利用化學(xué)方法盡可能脫除纖維原料中的木素,同時盡可能保護(hù)碳水化合物,使其少受損傷,以提高紙漿的得率和強(qiáng)度。我國木材原料化學(xué)法制漿,幾乎都采用硫酸鹽法蒸煮。近年來,國內(nèi)根據(jù)使用的各種木材原料,深入地開展深度脫木素的改良硫酸鹽法蒸煮技術(shù)與理論的研究。大多木漿廠 (尤其是新建和擴(kuò)建的木漿廠)將深度脫木素、提高蒸煮脫木素選擇性的四個基本原則應(yīng)用于木漿生產(chǎn)中,即：①蒸煮過程中的堿液濃度盡量保持均勻;②蒸煮初期蒸煮液中的 HS-濃度應(yīng)盡可能高;③蒸煮過程 (尤其蒸煮后期)蒸煮液中溶出物的濃度應(yīng)盡可能低;④采用盡可能低的蒸煮最高溫度。具體運(yùn)用的工藝技術(shù)包括 20世紀(jì) 90年代的 RDH(快速置換加熱,或低能耗間歇蒸煮)、EMCC(深度脫木素改良連續(xù)蒸煮)、ITC(等溫蒸煮),取得較好的節(jié)能降耗、提高得率和紙漿質(zhì)量的效果。近年,則采用更加高效、節(jié)能的 DDS(置換蒸煮系統(tǒng))、Lo-Solids(低固形物蒸煮)和 Compact Cooking(緊湊蒸煮)新技術(shù)。

DDS(Displacement Digester System)是在 RDH技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出的一種新型制漿技術(shù)。DDS蒸煮時,蒸煮液的連續(xù)置換有利于蒸煮液的浸透作用,保證蒸煮的均勻性,并提高最初蒸煮的溫度而減少總的蒸煮時間,較高的液比也有利于藥液的均勻浸透;先進(jìn)的控制技術(shù)很好地解決了偏流、放鍋過程堵塞和槽區(qū)液位預(yù)測等問題;更有效地利用溫、熱黑液的熱能及其浸透與置換作用,顯著地降低了能耗,提高了紙漿得率,得到低卡伯值、高強(qiáng)度的紙漿。廣東鼎豐紙業(yè)、廣西賀達(dá)紙業(yè)采用 DDS技術(shù)對原間歇蒸煮系統(tǒng)進(jìn)行改造;湖南泰格林紙湘江紙業(yè)、山東博匯紙業(yè)新建的DDS蒸煮系統(tǒng),均已投入運(yùn)行,取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[1]。

低固形物蒸煮 (Lo-Solids)是在 EMCC技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出的一種現(xiàn)代連續(xù)蒸煮技術(shù),其主要特點(diǎn)是最大限度地降低各蒸煮區(qū)內(nèi)蒸煮液中固形物的濃度,而蒸煮白液分多處加入,使蒸煮過程有效堿濃度分布更加均勻,脫木素選擇性進(jìn)一步提高。與 EMCC相比,蒸煮過程中白液濃度、蒸煮溫度更加均勻,得到的紙漿篩渣率很低、得率高、黏度和強(qiáng)度高。云南云景林紙 10萬 t/a漂白硫酸鹽木漿生產(chǎn)線、湖南泰格林紙懷化駿泰漿紙 40萬 t/a化學(xué)木漿生產(chǎn)線均采用Lo-Solids蒸煮新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高效、節(jié)能、清潔生產(chǎn)[2][3]。

緊湊蒸煮 (Compact Cooking)是一種新的連續(xù)蒸煮技術(shù)。緊湊蒸煮系統(tǒng)主要包括緊湊型喂料系統(tǒng)、預(yù)浸器和蒸煮器等。主要特點(diǎn)是：采用黑液預(yù)浸漬,優(yōu)化蒸煮過程藥液濃度并采用低溫蒸煮。蒸煮桉木時的最高溫度為 140～150℃,蒸煮段堿濃分布更均勻,降解條件更溫和,更好地保護(hù)了碳水化合物,提高了紙漿的得率和黏度,同時提高了紙漿的可漂性。海南金海漿紙公司 100萬 t/a漂白闊葉木漿生產(chǎn)線,采用G1型緊湊蒸煮,桉木漿得率達(dá)到 50%,噸漿蒸煮汽耗降到 500 kg以下。在第一代緊湊蒸煮基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而開發(fā)的第二代緊湊蒸煮 (Compact Cooking G2)工藝中,預(yù)浸溫度更低,約 100℃,而預(yù)浸時間更長;蒸煮溫度更低,針葉木可降至 150℃,闊葉木可降到 140℃;較低的預(yù)浸和蒸煮溫度可最大限度地減少半纖維素的溶出,提高漿料得率。山東日照亞太森博漿紙公司 100萬 t/a闊葉木漿生產(chǎn)線采用了 G2型緊湊蒸煮[4],并已投入運(yùn)行。

硫酸鹽木漿的洗滌和黑液的提取技術(shù)也有長足的進(jìn)步。普通的真空洗漿機(jī)、壓力洗漿機(jī)和水平帶式真空洗漿機(jī)已逐漸淘汰,代之以新型的平面閥波紋面真空洗漿機(jī)、鼓式置換洗漿機(jī) (Drum Displacement Washer—DD Washer)和雙輥置換擠漿機(jī) (或稱緊湊洗滌壓榨,Compact Press)等高效節(jié)能的洗滌和提取設(shè)備。國產(chǎn)真空洗漿機(jī)的設(shè)備性能和規(guī)格能力也有很大改進(jìn)和提高,目前最大的真空洗漿機(jī)轉(zhuǎn)鼓面積已達(dá)120 m2,可配套 20萬 t/a硫酸鹽木漿項(xiàng)目。近年建設(shè)的大型連續(xù)蒸煮硫酸鹽木漿廠都采用蒸煮鍋內(nèi)洗滌,再配DD洗漿機(jī)或雙輥置換擠漿機(jī)進(jìn)行置換逆流洗滌,洗滌效果好,黑液的提取率高。例如,海南金海漿紙采用 2～3段雙輥置換擠漿機(jī)逆流洗滌闊葉木硫酸鹽漿,湖南懷化駿泰漿紙采用 DD洗漿機(jī)洗滌紙漿和提取黑液,對闊葉木漿采用 2段逆流洗滌,針葉木漿則用 3段逆流洗滌,稀釋因子一般為 2.5,黑液提取率可達(dá) 99%,提取的黑液濃度達(dá) 15%以上,洗滌損失小于 8 kg COD/t漿[5]。

化學(xué)木漿的篩選由開放式向封閉式,由低濃到相對高濃的方向發(fā)展。早期的 A型篩和 B型離心篩篩選濃度不到 1%,目前最新型的壓力篩濃度可提高到4%,既大大節(jié)約了用水和減少了排放的廢水,又大大地減少了篩選過程輸送的漿料量,泵送漿料的電能可節(jié)省 50%以上。縫篩的出現(xiàn)以及縫篩與孔篩的結(jié)合使用,提高了篩選效率。各種波形篩板或縫棒式篩鼓的出現(xiàn),寬作用面旋翼、多葉式旋翼或鼓泡旋翼等新型轉(zhuǎn)子的采用,顯著地提高了篩選濃度、生產(chǎn)能力和紙漿質(zhì)量?？p篩的精密程度越來越高,最細(xì)的篩縫可以做到 0.15 mm。漂白漿的后精選已經(jīng)可以用縫篩代替錐形除渣器。由于縫篩的進(jìn)漿濃度比錐形除渣器高,進(jìn)漿壓力又比錐形除渣器低,泵送漿料的能耗顯著降低。國內(nèi)近年新建的硫酸鹽木漿廠都采用封閉篩選技術(shù)。海南金海漿紙采用壓力除節(jié)機(jī)和兩段壓力篩,封閉篩選闊葉木硫酸鹽漿。湖南懷化駿泰漿紙采用除節(jié)精選聯(lián)合篩 (上部為除節(jié)孔篩,下部為精選縫篩)以及兩段壓力縫篩篩選未漂針葉木漿或闊葉木漿,都達(dá)到了高效、清潔、節(jié)能、高質(zhì)之效果。

1.2 非木材原料化學(xué)制漿科學(xué)技術(shù)

我國具有豐富的非木材纖維資源。竹子、麥(稻)草、蘆葦、蔗渣是我國用于造紙的主要非木材纖維原料。我國是世界上用非木材纖維制漿造紙歷史悠久的國家,也是目前世界上非木漿產(chǎn)量最大的國家。

非木材纖維 (尤其是草類纖維)的纖維形態(tài)、化學(xué)組成和木素結(jié)構(gòu)與木材纖維有明顯的差異。因此,其制漿原理與技術(shù)與木材原料有顯著的不同。傳統(tǒng)的非木材制漿沿用木材原料的制漿技術(shù),紙漿得率低、質(zhì)量差、對環(huán)境的污染嚴(yán)重。20世紀(jì) 90年代以來,根據(jù)國家環(huán)境保護(hù)的相關(guān)政策,一批規(guī)模小、技術(shù)裝備落后、污染嚴(yán)重的小型非木漿廠被關(guān)閉,尚存或新建的非木漿廠通過現(xiàn)代化、規(guī)?；纳壐脑旎蚪ㄔO(shè),使我國非木材纖維制漿技術(shù)裝備和清潔生產(chǎn)水平大大提高,而非木材 (尤其是草類原料)制漿理論的深入研究促進(jìn)了非木材纖維制漿的技術(shù)進(jìn)步,逐漸向低污染、高效率、規(guī)?；?、清潔化的方向發(fā)展。

竹子主要分布在南方的福建、四川、廣西、廣東、貴州、云南、浙江等省,具有明顯的地帶性和區(qū)域性。竹子屬于中長纖維原料,且長寬比大,纖維素含量高,灰分含量較低,是一種優(yōu)良的造紙纖維原料。近年來,傳統(tǒng)的采用蒸球和普通立式蒸煮鍋的間歇蒸煮技術(shù)已逐步被新型節(jié)能、高效的蒸煮技術(shù)所取代。繼廣東鼎豐紙業(yè)將 RDH蒸煮系統(tǒng)升級改造為DDS置換蒸煮系統(tǒng),用于竹子蒸煮,取得良好的節(jié)能降耗效果之后,世界第一條全竹子 DDS置換蒸煮生產(chǎn)線已在四川永豐紙業(yè)成功運(yùn)行。針對竹子結(jié)構(gòu)緊密,竹片干燥后導(dǎo)管中封存有空氣,蒸煮液不易滲透的問題,對蒸煮各階段的用堿量、溫度和時間進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化,使竹材的蒸煮得率達(dá)到 52%～53%,提高了約 2%～3%,而且堿耗降低,紙漿的強(qiáng)度和白度提高。重慶理文紙業(yè)、廣東韶能珠璣紙業(yè)、江西贛州華勁紙業(yè)等竹漿企業(yè)也已采用或正在建設(shè) DDS蒸煮系統(tǒng)[2]。我國最大的竹漿廠——貴州赤天化紙業(yè)20萬 t/a漂白竹漿生產(chǎn)線采用目前世界上最先進(jìn)的G2型緊湊連續(xù)蒸煮,噸漿耗汽 0.5～0.55 t,煮后卡伯值 16左右,得率≥50%,達(dá)到了低能耗、低卡伯值、高得率之目的[6]。近年來,循環(huán)用水逆流洗滌及壓力封閉篩選技術(shù)已在我國竹漿廠廣泛使用。洗滌和篩選組合在一起,選用新型壓力篩進(jìn)行封閉熱篩選。如貴州赤天化紙業(yè),將洗滌、篩選、氧脫木素和漂白整條生產(chǎn)線統(tǒng)一起來設(shè)計(jì)和組織生產(chǎn),清水(熱水)從 TCF漂白的 PO/OP段進(jìn)入,逆流進(jìn)入氧脫木素段,再逆流至紙漿置換洗滌,黑液提取率＞99%[6]。

禾草類原料 (主要為麥草)是目前我國最主要的非木材纖維原料。近年來,國內(nèi)廣泛而較深入地開展草類制漿的理論和技術(shù)研究。李忠正的研究結(jié)果表明,禾草類原料的鞘、葉、穗中含有大量薄壁細(xì)胞和細(xì)小纖維,這些組分在制漿過程中消耗的堿量多,但脫木素速率低,成漿較困難,且紙漿得率只有莖稈的2/3左右。薄壁細(xì)胞和細(xì)小纖維對草漿濾水性有顯著的影響。草漿濾水性差是草類制漿造紙的致命弱點(diǎn),它不但造成草漿黑液提取率低,漿料洗滌困難,廢水污染負(fù)荷高,而且造成紙機(jī)車速低,紙漿脫水慢,紙幅斷頭多等一系列抄造困難。因此,應(yīng)該在原料進(jìn)入制漿前盡可能將有害無益的組分除去。強(qiáng)化禾草類秸稈的備料過程,除去灰分、草葉、鞘、穗,是獲得漿料濾水性能好、黑液黏度低的關(guān)鍵[7]。目前國內(nèi)較多采用的草類備料流程和裝置為：原草——刀輥切草機(jī)——輥式除塵器——雙錐除塵篩——輸送皮帶——濕法備料——連蒸 /蒸球或立鍋。山東泉林紙業(yè)為達(dá)到麥草清潔制漿的目的,研制出麥草清潔備料流程。麥草經(jīng)過粉碎機(jī)粉碎分絲,再經(jīng)過旋風(fēng)除塵器風(fēng)選除去輕塵,經(jīng)過圓筒篩除去重質(zhì)的細(xì)小沙石、碎秸和細(xì)碎的草葉,得到潔凈合格的草片,除塵、除雜率達(dá)到23%～28%;配合其高硬度置換蒸煮系統(tǒng),黑液黏度下降 50%,黑液提取率達(dá)到 90%～92%[8]。李忠正總結(jié)了多年研究草類纖維制漿造紙所得到的規(guī)律,提出草類纖維制漿的最佳工藝應(yīng)該是在蒸煮過程中除去85%左右的木素,然后氧脫木素制漿[7]。針對草類原料堿法常規(guī)蒸煮存在的能耗高,用汽不均,成漿不勻,紙漿質(zhì)量不好,得率偏低,濾水性差,黑液黏度高等問題,根據(jù)草類纖維制漿理論,國內(nèi)草漿廠采用多種技術(shù)措施：提高蒸煮液比,采用冷噴放技術(shù);采用低溫快速均勻蒸煮工藝和干濕法備料 +橫管連續(xù)蒸煮技術(shù);采用兩級蒸煮,如山東泉林紙業(yè)參考木漿RDH蒸煮技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的大液比蒸煮鍋麥草高硬度置換蒸煮技術(shù),采用鍋內(nèi)高溫洗滌和冷噴放技術(shù),提高了紙漿質(zhì)量,降低了黑液黏度,實(shí)現(xiàn)了黑液的循環(huán)使用和高黑液提取率[8]。草漿的洗滌和篩選也已逐步由普通真空洗滌機(jī)組洗滌和低濃常壓開式篩選向置換逆流洗滌和壓力封閉篩選轉(zhuǎn)變。目前國內(nèi)行之有效并已得到推廣應(yīng)用的麥草漿黑液提取與篩選系統(tǒng)是：擠壓——置換洗滌——封閉篩選組合,即采用雙輥、螺旋或轉(zhuǎn)鼓擠漿機(jī) +新一代平面閥波紋板真空洗漿機(jī) (4+1或 3+1)逆流洗滌流程 +封閉篩選系統(tǒng)。例如,河南新鄉(xiāng)新亞紙業(yè),采用轉(zhuǎn)鼓高濃擠漿機(jī)與 (3+1)或 (4+1)真空洗漿機(jī)組的組合,麥草漿黑液提取率分別達(dá)到 90.8%和 94.6%[9]。

蔗渣是甘蔗糖廠的副產(chǎn)物,其量較大且較集中。蔗渣中除含有纖維細(xì)胞外,還有 30%左右的由松軟、粗而短的薄壁細(xì)胞組成的蔗髓及 5%左右的非纖維表皮細(xì)胞,所以蔗渣備料的關(guān)鍵是除髓。除髓的方法有半濕法、干法和濕法除髓。目前國內(nèi)幾乎所有蔗渣漿廠都采用濕法儲存蔗渣,使用前進(jìn)行濕法除髓。廣西貴糖集團(tuán)開發(fā)一種蔗渣洗滌設(shè)備,該設(shè)備由洗滌機(jī)、耙齒輸送機(jī)、壓榨機(jī)三部分組成,洗滌和除髓效果好。目前,廣西已有多家蔗渣漿廠采用這種設(shè)備,有效地降低了制漿和堿回收成本,保證了成漿質(zhì)量。蔗渣制漿除少數(shù)采用亞硫酸鹽法外,都采用燒堿法或燒堿-蒽醌法蒸煮。通過蔗渣蒸煮脫木素原理及技術(shù)研究,提出了低溫快速的堿法制漿工藝。制漿性能好,堿耗和能耗均較低。蒸煮設(shè)備以前多用蒸球,近年新建蔗渣漿廠多采用橫管連續(xù)蒸煮器,以提高效率,均衡用汽,降低能耗,改進(jìn)質(zhì)量。廣西東亞紙業(yè)、冠桂紙業(yè)、永凱糖紙等采用國產(chǎn)橫管連續(xù)蒸煮器,蒸煮時間短,單位能耗低,紙漿質(zhì)量好。蔗渣漿的洗滌篩選正朝著逆流置換洗滌和封閉篩選的方向發(fā)展。廣西貴糖集團(tuán)新建的 10萬 t/a蔗渣漿生產(chǎn)線采用先進(jìn)的外流式中濃壓力篩,取代原有的低濃壓力篩和 CX篩,噸漿水耗、電耗大幅下降,細(xì)漿質(zhì)量也顯著提高[10]。

蘆葦主要產(chǎn)區(qū)有湖南、湖北、遼寧、新疆、內(nèi)蒙古等省區(qū),重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)是湖南洞庭湖、遼寧盤錦地區(qū)和新疆博斯騰湖等地。如同麥草、蔗渣等非木材纖維制漿,蘆葦制漿經(jīng)歷了技術(shù)變革和演進(jìn)。早期建設(shè)的葦漿廠采用亞硫酸鹽法制漿,后建的葦漿廠則采用燒堿法或硫酸鹽法制漿,蒸煮設(shè)備多為蒸煮鍋,部分葦漿廠采用橫管連續(xù)蒸煮器。蒸煮技術(shù)不斷改進(jìn),多采用低溫快速的蒸煮工藝,減少了碳水化合物的損傷,降低了能耗,提高了紙漿的得率和質(zhì)量。擠壓-擴(kuò)散置換洗滌-封閉熱篩選等的集成工藝技術(shù)已在大型葦漿廠中應(yīng)用[11],黑液提取率達(dá)到 90%,提取的黑液溫度和濃度分別達(dá)到 80℃和 10°Bé。泰格林紙沅江紙業(yè)、鎮(zhèn)江金河紙業(yè)、新疆博湖葦業(yè)等均已采用逆流洗滌和壓力縫篩進(jìn)行封閉篩選。

1.3 化學(xué)機(jī)械法制漿科學(xué)技術(shù)

高得率制漿是指得率高的制漿方法。發(fā)展高得率制漿,可完全合理地利用纖維原料,紙漿能滿足某些產(chǎn)品 (如新聞紙、多層紙板、生活用紙等)的性能要求,可降低生產(chǎn)成本,減少制漿廢液的污染,對造紙工業(yè)的持續(xù)發(fā)展有重要的意義。隨著對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高以及環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排要求的日益嚴(yán)格,高得率制漿正朝著高強(qiáng)度、高白度、低能耗、低污染的方向發(fā)展。

化學(xué)機(jī)械法制漿是采用化學(xué)預(yù)處理和機(jī)械磨解相結(jié)合的制漿方法。近年發(fā)展較快、應(yīng)用較廣的化學(xué)機(jī)械漿主要有 CT MP(化學(xué)熱磨機(jī)械漿)、BCT MP(漂白化學(xué)熱磨機(jī)械漿)、APMP(堿性過氧化氫機(jī)械漿)和 PRC APMP(溫和的化學(xué)預(yù)處理加盤磨化學(xué)處理的堿性過氧化氫機(jī)械漿)。自 1987年至今,我國先后建成了 28條化學(xué)機(jī)械漿生產(chǎn)線,其中 CT MP和 BCT MP生產(chǎn)線 9條,APMP生產(chǎn)線 5條,PRC APMP生產(chǎn)線13條,另有 1條 SCMP(磺化化學(xué)機(jī)械漿)生產(chǎn)線,單條生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為 50～900 t/d(風(fēng)干)。這些生產(chǎn)線的工藝和設(shè)備的適用范圍很廣,其主體設(shè)備——盤磨機(jī)中,有世界上最大最先進(jìn)的壓力平面單盤磨和壓力錐體單盤磨,還有最大最先進(jìn)的壓力雙盤磨。生產(chǎn)的工藝方法和技術(shù)條件多種多樣,適用的樹種范圍很廣,其中針葉木類有北方的云杉、冷杉,南方的馬尾松、濕地松、云南松;闊葉木類有北方的楊木、樺木、楓木、櫸木,南方的意大利楊、桉木和混合闊葉木,還可用竹子[5]。工藝和原料的多樣性帶來了產(chǎn)品的多樣性和產(chǎn)品性能的多樣性,既可用于配抄新聞紙、超級壓光紙、輕涂紙、輕型紙以及白紙板、白卡紙、液體飲料包裝紙板,還可用于配抄雙膠紙、復(fù)印紙、銅版原紙以及生產(chǎn)衛(wèi)生紙、衛(wèi)生巾等。

近年來,我國 CT MP/BCT MP發(fā)展較迅速。博匯紙業(yè)、晨鳴紙業(yè)、華泰紙業(yè)的楊木 CT MP生產(chǎn)線相繼投產(chǎn),用于生產(chǎn)白紙板和新聞紙[5]。CT MP結(jié)合了化學(xué)漿和機(jī)械漿各自的優(yōu)點(diǎn),既有很高的得率,又有較好的柔軟性和強(qiáng)度。由于木片經(jīng)過化學(xué)處理,即使在高游離度下,篩渣的含量也很少,長纖維級分比熱磨機(jī)械漿多;與漂白硫酸鹽漿等化學(xué)漿比,它能在高松厚度下達(dá)到較高的強(qiáng)度,有利于改善產(chǎn)品的某些性能,如紙板的良好松厚度、衛(wèi)生紙的高吸水性、印刷紙的挺度等。

近年我國發(fā)展更快的化學(xué)機(jī)械法制漿是 PRC APMP。PRC APMP是在 AP MP基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高得率制漿工藝。相對 APMP工藝,PRC APMP工藝有兩個重要特點(diǎn)：①木片在預(yù)浸漬段只經(jīng)過 40～50℃溫和的化學(xué)處理;②主要的漂白反應(yīng)在一段磨及其后的高濃反應(yīng)塔中進(jìn)行,紙漿漂白代替了木片漂白。PRC APMP工藝調(diào)控靈敏,漿料游離度可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。加強(qiáng)化學(xué)作用,漿料向高強(qiáng)度、高白度方向發(fā)展;加強(qiáng)機(jī)械作用,漿料向高松厚度、高光散射系數(shù)方向發(fā)展。湖南泰格林紙?jiān)狸柤垬I(yè)率先在我國,也是在全世界,建成了第一條 PRC APMP生產(chǎn)線[12]。山東泉林紙業(yè)、晨鳴紙業(yè)、中茂圣源紙業(yè)、太陽紙業(yè)、河南焦作瑞豐紙業(yè)、濮陽龍豐紙業(yè)、新鄉(xiāng)新亞紙業(yè)、寧夏美利紙業(yè)等相繼建成了 PRC APMP生產(chǎn)線,還有幾條生產(chǎn)線在建設(shè)中[5]。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),世界上 90%的 PRC APMP現(xiàn)代化生產(chǎn)線建設(shè)在中國。生產(chǎn)實(shí)踐表明,PRC APMP工藝特別適用于闊葉木生產(chǎn)高得率、高質(zhì)量的化學(xué)機(jī)械漿。湖南岳陽紙業(yè)以意大利楊為原料,生產(chǎn) PRC APMP漿料的打漿度高(游離度低)、強(qiáng)度好。成漿打漿度可在 55～80°SR(CSF 80～150 mL)范圍內(nèi)調(diào)節(jié);裂斷長平均 3200 m以上,最高達(dá) 6000 m;白度穩(wěn)定在 78%～80%,最高達(dá) 82%;光散射系數(shù)平均 45 m2/kg,最高達(dá) 54 m2/kg;在高裂斷長情況下,保持高的松厚度,平均達(dá) 2.2 cm3/g,最高達(dá) 3.0 cm3/g;纖維束含量少,平均為 0.1%,很多情況下接近零。廣西金桂紙業(yè)、金浪紙業(yè)則以桉木為原料,采用 AP MP/PRC APMP工藝,根據(jù)市場需要生產(chǎn)不同白度的化機(jī)漿,最高白度可達(dá) 85%。

岳金權(quán)等進(jìn)行了楊木擠壓法漂白化學(xué)機(jī)械漿的研究與實(shí)踐。該法以動態(tài)擠壓磨漿理論為依據(jù),以雙輥磨為主體工藝設(shè)備,在 30%～40%的高濃下磨漿,磨區(qū)溫度可達(dá) 90～105℃,壓力達(dá) 7～8 MPa,物料在高濃度下受到揉搓作用,纖維疏解分離,而切斷作用小,最大限度地保留了纖維長度。該楊木擠壓法漂白化機(jī)漿磨漿比能耗低 (≤800 kWh/t),制漿水耗低(≤10 m3/t),漿產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)可滿足中高檔文化用紙配抄要求[13]。

1.4 廢紙制漿科學(xué)技術(shù)

廢紙資源的利用是我國造紙工業(yè)發(fā)展的一大特色,廢紙?jiān)旒埖呐d起推動了我國造紙工業(yè)的發(fā)展。廢紙漿主要用于新聞紙、包裝紙和紙板 (如瓦楞原紙、箱紙板、白紙板)等產(chǎn)品的生產(chǎn),廢紙脫墨漿也已用于印刷書寫紙、生活用紙等的生產(chǎn)。近年來,許多現(xiàn)代化的廢紙制漿生產(chǎn)線落戶中國,例如東莞玖龍紙業(yè)、理文紙業(yè)的以 OCC為主要原料的大型廢紙制漿生產(chǎn)線;廣東廣州、山東華泰、晨鳴紙業(yè) 40～50萬t/a新聞紙的廢紙脫墨漿生產(chǎn)線,均為目前世界上規(guī)模最大、設(shè)備和技術(shù)最先進(jìn)的廢紙制漿生產(chǎn)線。不僅使我國廢紙漿產(chǎn)能大幅增加,也大大提高了廢紙漿的質(zhì)量,在節(jié)能減排和降耗增效方面也取得顯著成效,噸脫墨漿水耗已降至 2～3 m3,電耗降至 350 kWh。這些生產(chǎn)線的建設(shè)和運(yùn)行極大地推動了我國造紙工業(yè)向規(guī)?；?、現(xiàn)代化的方向邁進(jìn)。

近年來,國內(nèi)科技工作者,結(jié)合我國廢紙循環(huán)回用的需要,在廢紙?jiān)偕^程中性質(zhì)的變化及纖維衰變的機(jī)理、廢紙離解與凈化原理與工藝、廢紙脫墨原理與方法、膠黏物障礙的產(chǎn)生機(jī)理與控制機(jī)制以及廢紙?jiān)偕录夹g(shù)等方面進(jìn)行了較為深入的研究,推進(jìn)了廢紙制漿理論與技術(shù)的進(jìn)步。何北海等[14]分析了二次纖維回用過程衰變機(jī)理;陳嘉翔對廢紙回用過程中的 “夏季效應(yīng)”、廢紙脫墨工藝、脫墨化學(xué)品及其作用以及浮選柱脫墨新工藝進(jìn)行了較全面的分析研究,比較了廢紙強(qiáng)堿性與弱堿性浮選脫墨效果及漂白性能[15],分析了單體多級浮選槽浮選時各種組分去除或流失的影響因素[16],研究了水基油墨印刷紙的可脫墨性,并利用制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立的浮選柱裝置進(jìn)行浮選柱脫墨工藝的研究[17]。李銀河等[18]將弱堿性脫墨工藝應(yīng)用于山東華泰紙業(yè)脫墨系統(tǒng)中,與傳統(tǒng)的堿性脫墨漿相比,白度提高,殘余油墨量和排放廢水 CODCr減少,且成本降低。

廢紙的酶法脫墨原理與技術(shù)是近年國內(nèi)的研究熱點(diǎn)。復(fù)合纖維素酶用于新聞紙脫墨已進(jìn)行了多年的研究并已有工業(yè)化應(yīng)用的實(shí)踐。近年對漆酶、脂肪酶、淀粉酶、復(fù)合酶等用于廢紙脫墨的研究方興未艾。徐清華等[19]進(jìn)行了舊報(bào)紙漆酶 /介體系統(tǒng)脫墨工藝和機(jī)理以及漆酶與纖維素酶協(xié)同脫墨的研究。結(jié)果表明,漆酶用量是影響脫墨效果的重要因素,加入漆酶后脫墨漿的白度下降,但改善其后的過氧化氫漂白性能;漆酶脫墨漿的強(qiáng)度有明顯的提高,其中撕裂指數(shù)隨漆酶用量的增加而增加。尤紀(jì)雪等進(jìn)行了混合辦公廢紙漆酶脫墨的研究,發(fā)現(xiàn)漆酶具有催化氧化酚類及芳胺類化合物的能力,能降解混合辦公廢紙中苯胺類印刷油墨及酚醛樹脂等連接料,從而達(dá)到脫墨的目的。此外,還進(jìn)行了混合辦公廢紙漆酶 /淀粉酶協(xié)同脫墨的研究,達(dá)到了較好的脫墨效果[20]。以脂肪酶為主要組分的生物酶已成功應(yīng)用于廢文化用紙生產(chǎn)脫墨漿[21],用于配抄文化紙、涂布白紙板和白面?？?。

1.5 紙漿漂白科學(xué)技術(shù)

漂白的主要目的是提高紙漿的白度,改善紙漿的物理化學(xué)性質(zhì)。隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格以及人們對含氯漂白廢水中有機(jī)氯化物的危害的日益關(guān)注,氯和次氯酸鹽漂白在我國正越來越受到限制,越來越多的造紙廠采用氧、過氧化氫、二氧化氯等無污染/少污染漂白劑,紙漿漂白正朝著無元素氯 (ECF)和全無氯 (TCF)漂白的方向發(fā)展。

氧脫木素是紙漿漂白的一項(xiàng)重要技術(shù)進(jìn)步,其相對溫和的反應(yīng)條件,有選擇性地溶出未漂漿中的木素,而較好地保持了紙漿的黏度和強(qiáng)度,其廢液中不含氯,可用于粗漿洗滌且洗滌液可送到堿回收系統(tǒng)處理和燃燒。氧脫木素是化學(xué)漿 TCF漂白不可缺少的重要組成部分,也是大多數(shù) ECF漂白的重要組成部分。近年來,我國廣泛地開展了氧脫木素原理和技術(shù)的研究,探討了氧脫木素過程中氧與木素和碳水化合物的反應(yīng)機(jī)理,明確了各種自由基的產(chǎn)生、作用及調(diào)控機(jī)制[22],為氧脫木素的應(yīng)用提供理論和技術(shù)依據(jù)。近年我國擴(kuò)建或改建的化學(xué)漿廠幾乎都采用氧脫木素技術(shù),可脫除未漂漿中 50%左右的木素,有效地降低后續(xù)漂白的化學(xué)品用量,減少了漂白廢水對環(huán)境的污染。

化學(xué)木漿的漂白由少氯向無元素氯的方向發(fā)展。20世紀(jì) 90年代建成的化學(xué)木漿廠,如廣西賀達(dá)造紙廠、南寧鳳凰紙業(yè)、日照森博漿紙公司一期工程在氧脫木素后采用 D/C-EO-D或 D/C-EO-D1-D2流程,漂白木漿白度提高到 88%以上,漂白廢水的 CODCr可降低至 28 kg/t漿,AOX則取決于 D/C段 Cl2與 Cl O2的比例,約為 0.5到 2.0 kg/t漿。近期新建的化學(xué)木漿廠都采用對環(huán)境友好的 ECF漂白。海南金海漿紙公司采用OO-DHT-EO-D1-D2漂白流程;湖南懷化駿泰紙業(yè)則采用 OO-DO/Q-EOP/PO-D1-PO的 ECF或較少二氧化氯用量的輕 ECF漂序,白度達(dá)到 90%[4]。日照亞太森博漿紙公司二期工程采用 OO-DHT-EOP-D-P的輕 ECF漂白流程,是目前國內(nèi)已經(jīng)和即將建成的全漂闊葉木硫酸鹽漿漂白中二氧化氯用量最少的。在保證漿的白度達(dá)到 90%時,漂白廢水中的 CODCr為25 kg/t漿 ,AOX ＜ 0.35 kg/t漿[5]。

竹漿漂白已由傳統(tǒng)的含氯漂白向 ECF和 TCF漂白的方向發(fā)展。以前用得較多的竹漿漂白流程是 OD/C-EO-D,漂白漿白度穩(wěn)定在 85%～87%,漂白廢水污染物排放量為 CODCr34～60 kg/t漿,AOX 0.9～1.7 kg/t漿。目前,部分竹漿廠已取消元素氯的加入,將 D/C段改為 D0段,并在 EO段加入少量的過氧化氫 (即改為 EOP段),采用此 ECF漂白流程 OD0-EOP-D,紙漿白度≥87%,漂白廢水污染物排放量 CODCr＜30 kg/t漿,AOX ＜0.4 kg/t漿。四川永豐紙業(yè)采用 O-Q-PO漂白流程,是國內(nèi)第一條竹漿 TCF漂白生產(chǎn)線,紙漿白度在 80%左右。由于 TCF漂白成本較高,紙漿白度不夠高且不穩(wěn)定,該廠已改為ECF漂白。貴州赤天化紙業(yè)采用輕 ECF和 TCF兩種互換的漂白流程,即 OO-Q-OP-D-PO和 OO-Q-OP-QPO,紙漿白度≥88%;更為良好的封閉水循環(huán)系統(tǒng)使漂白廢水污染物排放量大幅度降低。輕 ECF漂白廢水排放的 CODCr降至 22 kg/t漿,AOX也進(jìn)一步降低;TCF漂白廢水排放的 CODCr＜17 kg/t漿[6]。

麥草漿、蔗渣漿和蘆葦漿的漂白經(jīng)歷了緩慢的發(fā)展過程,漂白方法幾乎一直沿用低濃度次氯酸鹽單段漂和 CEH三段漂,用水量大,化學(xué)品用量高,漂白漿白度和強(qiáng)度低,廢水污染物濃度高。由于大多數(shù)麥草漿廠規(guī)模較小,采用 CEH漂白運(yùn)行成本低,白度可達(dá)到 80%左右,從經(jīng)濟(jì)上考慮,企業(yè)大多數(shù)選擇了 CEH或減少用氯量的 CEHP或 C-EP-H漂序。隨著國家環(huán)保要求的日益嚴(yán)格,元素氯的禁止使用,草漿的漂白技術(shù)正逐漸向 ECF和 TCF推進(jìn)。新疆博湖葦業(yè)的新葦漿生產(chǎn)線采用兩段氧脫木素的 OO-H-M-P(M為助劑)漂白流程,白度達(dá)到 85%。與 CEH相比,該流程漂白廢水排放量和排放的 COD減少70%,AOX降低 80%[23]。全麥草漿中濃短序 O-QPO清潔漂白生產(chǎn)線已在河南內(nèi)鄉(xiāng)仙鶴紙業(yè)成功投運(yùn),漂白漿白度達(dá)到 80%以上,裂斷長達(dá)到 7.0 km以上。此漂白工藝的漂白廢水排放量為 30 m3/t漿,比傳統(tǒng) CEH漂白廢水排放量減少 60%[24]。泰格林紙沅江紙業(yè)新建 10萬 t/a葦漿生產(chǎn)線采用 O-D-EOP-D漂序的 ECF漂白,白度達(dá)到 85%以上,紙漿質(zhì)量顯著提高,排放的污染物大大減少[25]。廣西南寧蒲廟紙業(yè)、永凱糖紙采用 D-EP-D漂序,白度也達(dá)到 85%以上。

化學(xué)機(jī)械漿和廢紙脫墨漿的漂白幾乎都采用過氧化氫單段或兩段漂白,或過氧化氫與連二亞硫酸鹽或甲脒亞磺酸組成的 PY、YP、PF等組合漂序。

生物技術(shù)在紙漿漂白中的應(yīng)用是紙漿漂白技術(shù)進(jìn)步的重要體現(xiàn),陳嘉川等將木聚糖酶用于麥草漿漂白[26],在達(dá)到相同白度的情況下,可減少其后漂白劑的用量,實(shí)現(xiàn)了草漿的少氯漂白,并改善草漿的性能,成果獲國家科技進(jìn)步二等獎。木聚糖酶用于硫酸鹽針葉木漿和闊葉木漿的輔助漂白生產(chǎn)試驗(yàn)也已成功[27]。

木素降解酶 (木素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶)的漂白研究一直是國內(nèi)漂白研究的熱點(diǎn)。付時雨等從真菌中產(chǎn)生漆酶并將漆酶/介體系統(tǒng)(LMS)用于硫酸鹽木漿和竹漿的漂白,并研究漆酶的作用機(jī)理[28]。吳淑芳等[29]進(jìn)行了馬尾松硫酸鹽漿的漆酶-木聚糖酶協(xié)同漂白的研究。研究結(jié)果表明,高活性漆酶的規(guī)?；a(chǎn)和高效廉價的介體的制備,是漆酶/介體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。

國內(nèi)也進(jìn)行了化學(xué)漿電化學(xué)漂白和光催化漂白的研究[30-31],有效地降低了紙漿的卡伯值,提高了白度,但存在介體或光敏劑成本較高、紙漿濃度低、電耗較高等問題。

2 制漿科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)發(fā)展中的作用

制漿科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了我國制漿生產(chǎn)的發(fā)展,提高了纖維資源的利用率和紙漿產(chǎn)品的品質(zhì),降低了制漿過程中水耗和能耗,減少了污染物的排放及其對環(huán)境的影響,并正向技術(shù)現(xiàn)代化、生產(chǎn)清潔化、資源節(jié)約化、環(huán)境友好化的綠色制漿工業(yè)方向發(fā)展。

2.1 制漿科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了制漿工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步

科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合促進(jìn)了制漿理論的發(fā)展和制漿技術(shù)的進(jìn)步。山東泉林紙業(yè)與南京林業(yè)大學(xué)、美國北卡羅來納州立大學(xué)等院校緊密合作,對草類原料高效凈化、置換蒸煮、氧脫木素和廢液利用等方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究,在快速置換加熱 (RDH)的基礎(chǔ)上,結(jié)合麥草原料的特點(diǎn),開發(fā)出麥草大液比高硬度置換蒸煮技術(shù),采用鍋內(nèi)高溫洗滌和冷噴放技術(shù),提高了紙漿質(zhì)量,降低了黑液黏度,實(shí)現(xiàn)了黑液的循環(huán)使用和高黑液提取率,形成了有中國特色的麥草漿清潔化生產(chǎn)技術(shù),并產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[8]。山東華泰紙業(yè)與中國制漿造紙研究院、山東輕工業(yè)學(xué)院、南京林業(yè)大學(xué)等單位合作,進(jìn)行了廢紙制漿技術(shù)與廢紙漿抄造技術(shù)的工程化研究,利用100%廢紙,生產(chǎn)出低定量高級彩印新聞紙,成果曾獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎。華南理工大學(xué)與新疆博湖葦業(yè)、牡丹江恒豐紙業(yè)等企業(yè)密切合作,成功地將紙漿清潔漂白技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中,提高了漂白漿的質(zhì)量,減少了漂白廢水對環(huán)境的污染,成果曾獲國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎。廣州造紙公司與華南理工大學(xué)、廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院進(jìn)行桉木化機(jī)漿研制及其廢水脫色、廢紙制漿技術(shù)、膠黏物生物控制及全廢紙脫墨漿抄造低定量膠印新聞紙等多方面的合作,促進(jìn)了企業(yè)的技術(shù)水平和競爭能力的提升。

2.2 制漿科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了制漿工業(yè)技術(shù)水平和裝備水平的提高

近年來,隨著制漿科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,通過現(xiàn)代化大型制漿生產(chǎn)線的引進(jìn)及制漿關(guān)鍵技術(shù)與裝備的自主研發(fā),大大地提升了我國制漿工業(yè)的技術(shù)水平和裝備水平。湖南懷化駿泰紙業(yè)遵循 “循環(huán)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好、資源節(jié)約”的科學(xué)發(fā)展觀,高標(biāo)準(zhǔn)地建設(shè) 40萬t/a漂白硫酸鹽木漿林漿紙一體化項(xiàng)目,采用目前世界上最先進(jìn)的備料、低固形物蒸煮、氧脫木素、逆流洗滌和封閉篩選、ECF和輕 ECF漂白、漿板抄造、堿回收和廢水處理工藝和設(shè)備,是世界上工藝技術(shù)、裝備水平、自控程度、環(huán)保設(shè)施最先進(jìn)的現(xiàn)代化漿廠之一[3]。成漿白度達(dá)到 90%,纖維原料消耗 2.20 t/t漿,水耗≤45 m3/t漿,黑液提取率 ＞99%,堿回收率達(dá) 98%,水重復(fù)利用率 ＞90%,單位產(chǎn)品綜合能耗 ＜120 kg標(biāo)準(zhǔn)煤,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。貴州赤天化紙業(yè)采用目前世界最先進(jìn) G2型緊湊蒸煮、氧脫木素、置換洗滌和封閉篩選、TCF或輕 ECF漂白,是當(dāng)今世界上工藝技術(shù)最先進(jìn)、單系列產(chǎn)量最大的竹漿生產(chǎn)線[32]。近年來,國內(nèi)制漿設(shè)備制造廠與院校和科研設(shè)計(jì)單位密切合作,開發(fā)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝技術(shù)和裝備,例如汶瑞機(jī)械 (山東)有限公司開發(fā)的紙漿洗選漂清潔生產(chǎn)集成工藝技術(shù)及裝備、福建輕機(jī)公司開發(fā)的 ZNS系列雙壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機(jī)、鄭州運(yùn)達(dá)公司研制的廢紙干式散包除渣機(jī)。這些設(shè)備技術(shù)先進(jìn),性能優(yōu)良,投資較省,其推廣應(yīng)用有利于提高我國制漿造紙企業(yè) (尤其是中小型企業(yè))的技術(shù)和裝備水平。

2.3 制漿科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推進(jìn)了制漿工業(yè)節(jié)能降耗與減污增效的實(shí)現(xiàn)

隨著制漿科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,制漿企業(yè)技術(shù)水平和裝備水平的提高,清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)施,我國紙漿生產(chǎn)的能耗、水耗、物耗及污染物排放逐年減少。近年來,制漿節(jié)能降耗與減污增效的成果更為顯著。在節(jié)能方面,由于重視過程節(jié)能與熱能回收,單位紙漿能耗已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。例如,近年新建的化學(xué)木漿生產(chǎn)線,新型連續(xù)蒸煮配以先進(jìn)的洗選漂工藝流程,未漂漿的能耗為 0.092 t標(biāo)準(zhǔn)煤/t漿,漂白漿能耗為 0.12 t標(biāo)準(zhǔn)煤 /t漿,在世界上也屬于先進(jìn)的水平?；瘜W(xué)機(jī)械法制漿由于需要大功率的高濃盤磨機(jī)和木片擠壓疏解機(jī),電耗較高,但在磨漿過程,大部分電耗轉(zhuǎn)化為熱能,如加強(qiáng)了熱能的回收利用,則總的能耗會大幅降低。目前,我國的 PRC APMP需要熱能 1.324 GJ/t漿和電能 1870 kWh/t漿,總能耗折合為 0.656標(biāo)準(zhǔn)煤 /t漿,與歐洲的 CT MP能耗相當(dāng)[33]。廣州造紙集團(tuán)南沙環(huán)保造紙基地一期工程 (40萬 t/a高檔新聞紙項(xiàng)目),按節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)的高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃建設(shè),采用了世界上最先進(jìn)的廢紙制漿、廢水處理等工藝技術(shù),并采用國際先進(jìn)的脫墨污泥焚燒技術(shù),減少了工業(yè)固體廢棄物排放且回收熱能。該生產(chǎn)線的脫墨漿水耗為 2～3 m3/t漿,電耗約350 kWh/t漿,汽耗 0.3 t/t漿;噸新聞紙 (含制漿造紙)綜合能耗為 0.616 t標(biāo)準(zhǔn)煤,水循環(huán)利用率達(dá)90%以上,噸產(chǎn)品耗新鮮水量已降至 9 m3,遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn);該工程配套了先進(jìn)的廢水厭氧-好氧-氣浮三級處理系統(tǒng),連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明,出水 CODCr＜90 mg/L(大多為 60～70 mg/L),BOD5＜10 mg/L,SS＜12 mg/L,色度為 20倍左右,均達(dá)到國際先進(jìn)水平[34]。

3 制漿科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展的思路與建議

由于纖維資源的短缺,能源和水資源的匱乏,而環(huán)境保護(hù)要求日益嚴(yán)格,國際競爭不斷加劇,我國制漿造紙工業(yè)將面臨嚴(yán)峻的壓力和挑戰(zhàn)。因此,必須加強(qiáng)制漿造紙科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā),跟蹤研究國際前沿技術(shù),發(fā)展自主創(chuàng)新的先進(jìn)技術(shù),加快制漿造紙科技進(jìn)步的步伐,產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合,努力實(shí)現(xiàn)工藝最優(yōu)化、生產(chǎn)清潔化、資源節(jié)約化、環(huán)境友好化,才能促進(jìn)我國制漿造紙工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。結(jié)合我國造紙?jiān)系奶攸c(diǎn)和制漿科學(xué)技術(shù)學(xué)科及制漿工業(yè)的現(xiàn)狀,建議重點(diǎn)開展以下幾個方面的制漿科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)：

3.1 植物纖維資源化學(xué)以及新型分離轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究與應(yīng)用

針對我國造紙工業(yè)纖維原料需求量大、原料品種多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn),對不同纖維原料的形態(tài)特征、化學(xué)結(jié)構(gòu)和制漿性能進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究,開發(fā)利用新的造紙纖維原料,尋求高效、低耗、少污染的纖維資源分離轉(zhuǎn)化新技術(shù),提高纖維資源的利用價值。

3.2 制漿新技術(shù)新理論的研究與應(yīng)用

根據(jù)速生材、非木材和廢紙?jiān)系睦w維特征和品質(zhì)缺陷,研究開發(fā)資源利用率高、各種消耗低、產(chǎn)品品質(zhì)好的制漿關(guān)鍵技術(shù)及其原理,包括高效節(jié)能的深度脫木素改良蒸煮技術(shù),速生材高得率漿高值化利用技術(shù),非木材原料的清潔制漿和漂白技術(shù),廢紙高效再生利用和品質(zhì)改善技術(shù),以及制漿過程清潔生產(chǎn)集成技術(shù)[35]。

3.3 制漿過程節(jié)能節(jié)水及廢棄物資源化利用新技術(shù)

堅(jiān)持“資源開發(fā)與節(jié)約并重、把節(jié)約放在首位”的原則,在制漿過程的各個環(huán)節(jié),包括備料、蒸煮、磨漿、洗滌、篩選、漂白、堿回收,大力節(jié)能、節(jié)水、降耗、減排。包括進(jìn)一步開發(fā)蒸煮過程節(jié)能與熱能回收、高得率制漿過程節(jié)能與熱能回收以及洗篩漂過程節(jié)能的新工藝、新技術(shù);開發(fā)制漿過程節(jié)約用水、提高水循環(huán)利用率的工藝與技術(shù);開發(fā)制漿過程廢棄物資源化利用、降污減排的新方法新技術(shù)。

3.4 制漿漂白生物技術(shù)的研究與應(yīng)用

隨著生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生物技術(shù)在制漿過程的應(yīng)用將會越來越多。因此,制漿工業(yè)應(yīng)跟上生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展步伐,將更先進(jìn)更合適的生物技術(shù)應(yīng)用于制漿過程的各個環(huán)節(jié),包括生物化學(xué)制漿、生物高得率制漿、紙漿生物漂白、廢紙的酶法脫墨與纖維酶法改性、以及廢紙回用過程膠黏物的生物控制,以達(dá)到提高效率,改善品質(zhì),節(jié)水節(jié)能,降污減排的目的。

3.5 生物質(zhì)精煉的探索與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)施

根據(jù)我國纖維資源實(shí)情,進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)合制漿造紙的生物質(zhì)精煉的研究開發(fā),包括纖維原料的高效預(yù)處理方法與技術(shù),半纖維素的有效分離和高效利用技術(shù),木素的高值化利用途徑與技術(shù),以充分合理利用植物纖維原料中的各種組分,提高其利用價值。注重研發(fā)減量化、再利用和資源化的新技術(shù),為實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)支持。

發(fā)展制漿科學(xué)技術(shù)和綠色制漿工業(yè),必須貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,遵照技術(shù)創(chuàng)新、資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本原則,加強(qiáng)科學(xué)研究,加大自主創(chuàng)新,解決科學(xué)問題,突破應(yīng)用瓶頸,提高制漿科學(xué)技術(shù)水平,促進(jìn)制漿產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

[1] 時圣濤,盧學(xué)藝.DDS置換蒸煮技術(shù)在中國的應(yīng)用[J],中華紙業(yè),2010,31(4)：82.

[2] 孫廷聰,馬 寧,李學(xué)芬.思茅松制漿造紙的生產(chǎn)實(shí)踐[J],中國造紙,2010,29(3)：62

[3] 周鯤鵬.湖南駿泰漿紙公司 40萬 t/a化學(xué)木漿生產(chǎn)線新工藝、新設(shè)備及清潔生產(chǎn)[J],中國造紙,2010,29(3)：41.

[4] 范豐濤.連續(xù)蒸煮新技術(shù) Compact CookingTMG2工藝[J],中華紙業(yè),2008,29(17)：50.

[5] 李 耀,黃運(yùn)基,黃祖壬,等.木材纖維的制漿技術(shù)[J],中華紙業(yè),2009,30(21)：171.

[6] 李 耀,黃運(yùn)基,黃祖壬,等.非木纖維的制漿技術(shù)[J],中華紙業(yè),2009,30(21)：162.

[7] 李忠正.中國草類纖維制漿的理論與技術(shù)研究[J],中國造紙,2007,26(12)：71.

[8] 宋明信,李忠正,陳松濤.論草類纖維原料制漿的幾項(xiàng)原則——兼談山東泉林紙業(yè)麥草制漿技術(shù)的成功要素 [J],中國造紙,2009,28(2)：69.

[9] 曹憲斌,呂剛毅,劉恒明,等.轉(zhuǎn)鼓高濃擠漿機(jī)在麥草黑液提取工藝中的應(yīng)用[J],中國造紙,2009,28(10)：79.

[10] 覃琪河,莫風(fēng)光,潘劍光.甘蔗渣制漿篩選流程與設(shè)備的選用[J],中國造紙,2006,25(5)：59.

[11] 曹 欽.葦漿黑液提取集成工藝及裝備[J],中國造紙,2010,29(11)：43.

[12] 張棟基,郭勇為,許 超.岳陽紙業(yè) PRC APMP車間成功開機(jī)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)[J],中國造紙,2006,25(11)：35.

[13] 岳金權(quán),劉春平,劉長恩,等.楊木擠壓法漂白化機(jī)漿的生產(chǎn)實(shí)踐[J],中華紙業(yè),2009,30(2)：54.

[14] 云 娜,何北海.二次纖維回用過程衰變機(jī)理的探討[J],造紙科學(xué)與技術(shù),2010,29(3)：13.

[15] 陳嘉翔.廢紙強(qiáng)堿性與弱堿性浮選脫墨及漂白性能的比較[J],中國造紙,2009,28(5)：30.

[16] 陳嘉翔.單體多級浮選槽浮選時漿中各組分的流失研究[J],中國造紙,2009,28(6)：13.

[17] 孫廣衛(wèi),朱小林,劉煥彬,等.實(shí)驗(yàn)室浮選柱脫墨系統(tǒng)的初步研究[J],中國造紙,2007,26(3)：11.

[18] 李銀河,高曉軍,李國順,等.弱堿性脫墨工藝在脫墨系統(tǒng)中的應(yīng)用[J],中國造紙,2009,28(3)：71.

[19] 王燕蓬,徐清華,秦夢華,等.纖維素酶與漆酶協(xié)同用于舊報(bào)紙的脫墨[J],中國造紙學(xué)報(bào),2009,24(2)：37.

[20] 尤紀(jì)雪,葉漢玲,趙艷榮.混合辦公廢紙漆酶/淀粉酶脫墨的研究[J],中國造紙,2007,26(4)：1.

[21] 楊普峰,胡關(guān)鍵,曾永鏗,等.生物酶脫墨技術(shù)在文化用紙中的應(yīng)用[J],造紙化學(xué)品,2009,21(2)：26.

[22] 劉瑞恒,付時雨,詹懷宇.氧脫木素過程中氧自由基的產(chǎn)生及其脫木素選擇性[J],中國造紙學(xué)報(bào),2008,23(1)：90.

[23] 李友明,陳中豪,劉明友,等.葦漿雙塔氧脫木素的生產(chǎn)實(shí)踐[J],中國造紙,2005,24(6)：29.

[24] 李 軍,李 焜,吳繪敏,等.麥草漿 OQPo清潔漂白生產(chǎn)實(shí)踐[J],中國造紙,2009,28(6)：38.

[25] 楊傲林.節(jié)能減排清潔生產(chǎn) 循環(huán)利用 持續(xù)發(fā)展[C].低碳造紙理念與實(shí)踐論壇論文集,北京,2010.

[26] 王治艷,陳嘉川,楊桂花.木聚糖酶用于麥草漿 ECF漂白的研究[J],中國造紙學(xué)報(bào),2010,25(1)：5.

[27] 李銀標(biāo).木聚糖酶在漂白硫酸鹽針葉木漿中的應(yīng)用[J],中華紙業(yè),2009,30(2)：71.

[28] 劉夢茹,付時雨,詹懷宇,等.高卡伯值馬尾松 KP的漆酶高效漂白[J],中國造紙學(xué)報(bào),2008,23(1)：21.

[29] 吳淑芳,尤紀(jì)雪,葉漢玲,等.漆酶 /木聚糖酶體系預(yù)處理促進(jìn)馬尾松硫酸鹽漿漂白的研究[J],中國造紙,2010,29(6)：10.

[30] 孔凡功,詹懷宇,王守娟,等.紫脲酸為介體的楊木硫酸鹽漿電化學(xué)漂白[J],中國造紙,2006,25(6)：8.

[31] 王海亮,劉守新,張玉鳳.光催化漂白硫酸鹽漿的研究[J],中華紙業(yè),2009,30(11)：70.

[32] 田 勇,張鼎軍,劉錫炳.赤天化紙業(yè) 20萬 t/a TCF漂白竹漿生產(chǎn)線[],中國造紙,2010,29(10)：43.

[33] 劉秉鉞.我國造紙工業(yè)能耗的發(fā)展變化與現(xiàn)狀分析[J],中國造紙,2010,29(10)：64.

[34] 詹懷宇.金融危機(jī)下廣東紙業(yè)的持續(xù)發(fā)展 [J],中華紙業(yè),2009,30(17)：34.

[35] 曹春昱.我國造紙行業(yè)技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀與熱點(diǎn)[C],第三屆中日造紙技術(shù)交流會論文集,東京,2010.

(責(zé)任編輯：常 青)

Status and Development of Pulping Science and Technology in Chi na

ZHAN Huai-yu FU Shi-yu L IHai-long
(State Key Lab of Pulp and Paper Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong Province,510640)
(E-mail：pphyzhan@scut.edu.cn)

The status and advances of pulping science and technology in China,as well as the effects of pulping science and technology in the development of production are reviewed in this paper.Some suggestions for the development of pulping science and technology discipline are put for ward.

pulping science and technology;status;development

TS74

A

0254-508X(2011)02-0049-09

詹懷宇先生,博士,教授;主要從事制漿造紙技術(shù)的研究工作。

2010-01-13(修改稿)