现代造纸工业的特点及其新技术发展的时代背景
造纸工业是一种与国民经济发展息息相关的重要传统产业。纸及纸板作为文化宣传和信息交流的重要载体,作为工业产品流通过程中最主要的包装材料,人们现代生活中不可或缺的日常卫生消费品,决定了它在一个国家政治、经济文化等领域的重要地位。
所以现代造纸工业是与重化学工业、治金及石化等重工业同属于资金密集型的产业,它的发展需要巨额资金的投入。新建一座年产20万吨现代化的漂白商品木浆厂(是较小的可行规模),大约需投资30~35亿元。
现代造纸工业基本上实现了高度机械连续化生产,实行24小时不间断的连续流水作业,又是使用多种纤维及化工原料,消耗大量热能、电能及水,其整个生产过程的监控与组织协调及质量控制、污染防治、设备维护都要求水平很高的技术装备与人才,因而它也是技术密集型的产业。
制浆造纸工业曾经多数是能源消费大户,以工业最发达的美国为例,其造纸工业曾是其制造业第二能耗大户,其能耗约占美国制造业总能耗的12%,美国总能耗的3%。造纸工业也曾是耗水的大户。
造纸工业也是植物纤维原料的消费大户生产每吨化学纸浆(占纸浆生产量的70%左右),约消耗0.6吨碱、氯等化学品;2.4吨的干植物原料;
投入3吨原物料仅得到1吨产品,其余两吨原材料若不妥善处理,如不进行综合利用和治理,而直接排向环境,必然大量浪费资源并造成严重污染。
人类社会的发展进步,对造纸工业产品的质量和品种都不断提出了新的要求在开放的世界市场上,纸及纸板和其它商品一样,都面对激烈的市场竟争,如何保持稳定优良的产品质量与高效率,低成本的产出,也迫使各造纸企业不能不从开发与运用高新技术方面寻求出路。
近50年来,计算机、微电子信息技术、生物工程技术、新材料技术,以及各种新型在线测控与科研检测手段的发明应用,为造纸这一传统产业的技术革新和现代化,提供了良好客观条件。
传统工业生产部门对如何节约和保护人类赖以生存的有限自然资源和生态环境,不能不成为其发展前进中必需认真解决的问题。根据造纸工业的特点,更不能不将节约自然资源(突出的为纤维原料、能源和淡水资源),消除污染以保护环境,作为自身生存发展的最迫切任务,以提高生存与竟争能力。
现代造纸工业应朝这些方面发展
适应现代环境的转型与升级、实现清洁生产、综合利用资源、消减环境污染为主要目标
从国际范围来看,重点是降低化学制浆漂白废水中的毒性强的有机氯化物(一般以可吸附的有机卤化物含量表示,简称AOX),采取的主要技术路线是:在化学浆蒸过程中,降低其残余木素含量,从而为降低其漂白过程所需的漂白剂量创造条件。
采用不产生毒素有机氯化物的新漂剂
1. 在化学浆的连续蒸煮技术方面 近几年新开发的“深度脱木素改良型蒸煮”工艺及装备(简称EMCC)及“等温连续蒸煮”工艺及装备(简称ITC)。用这种新技术能制得较低硬度(即低木素含量)的纸浆,但不降低纸浆强度,并能节约蒸煮用汽,主要适应于大型漂白木浆厂,国际上新建大型漂白木浆厂已较普遍采用。
2. 在间歇蒸煮方面
国际上新开展了“快速置换间竭蒸煮”工艺及装备,(简称RDH)及“深度间竭蒸煮”工艺及装备(简称Super Batch),均能在保持纸浆强度下,大幅度降低纸浆硬度,由于这种技术均能大量节约蒸煮用汽,故也称为节能型蒸煮工艺,目前已有实际应用,但范围不广。
3. 氧脱木素技术
这一技术是在化学浆厂传统的蒸煮及漂白两工序之间新增加的一个工序,系利用氧气在碱性条件下对中高浓度(10~30%)的粗浆进行更深度的脱木素,其废水可以并入蒸煮黑液进行回收处理,从而减轻整个制浆系统的污染负荷。随着这一技术的日趋成熟和环境要求的加强,这一新技术在九十年代应用发展较快,以日本为例,在九十年代初即有约20多家大纸厂几乎同时从北欧引进这一技术。
4. 无元素氯漂白技术(简称ECF)
传统的纸浆漂白,主要采用氯作漂白剂,这是漂白废水中形成毒性物质AOX的根本原因,这种毒性物质受到各发达国家的高度重视,由此发展了以二氧化氯全部替代元素氯作为漂剂的这一新技术,根据研究,采用氧脱木素及无原素氯漂白技术后,纸浆漂白废水中的AOX含量降低了93%,而且由于采用二氧化氯后能改变AOX的性质,使其毒性近于消失。在严格的环境要求下,这一技术在发达国家已为相当多纸厂所采用。
5. 全无氯漂白技术(TCF)
这一新技术是ECF技术的进一步发展,即全部以过氧化氢及臭氧作为主漂剂进行纸浆漂白从而从根本上消除氯化有机物的形成,是纸浆漂白工艺的最新发展,能满足最严格的环保要求,并已实用于少数企业。由于生产成本较ECF技术高,目前尚未取得主要应用地位。
6. 硫酸盐法(包括烧碱法)制浆蒸煮黑液高效碱回收技术
制浆蒸煮废液(黑液)是化学制浆过程最大的污染源,(生产一吨化学纸浆约有2吨多原材料溶入黑液中),造纸工业较早即发展了将黑液进行浓缩燃烧的碱回收技术,这一技术国际上在40年代即趋于成熟,从整体上看,已不属于新技术范畴,但其中部分技术也得到了进一步发展,成为效率更高的重要技术。
这些发展包括:
1)在黑液的蒸发浓缩方面,较普遍地发展采用了自由流降膜式蒸发及蒸发污冷凝水的联合汽提技术,从而有效地提高了蒸发热效率及最终黑液的浓度,并减轻了过程排放的污染物。
2)发展了低臭亚高温碱回收炉,减轻了燃料过程排放的含硫臭气,并提高了回收炉的热效率。
3)发展了预挂式白泥过滤机及高效短白泥煅烧窑,大大降低了石灰回收的能耗及碱损失。这些技术都是国际上碱回收技术较新进展,由于对新碱回收技术的普遍应用,在发达国家中,造纸工业的纸浆蒸煮废液这一主要污染源已基本解决,所以能集中力量解决漂白废水的污染问题。
威尼斯人平台网址国情况是:除部分大型木浆厂引进国外技术,达到较好的水平,而且部分重要设备如自由流板式降膜蒸发器,高效低臭碱回收炉,预挂式白泥过滤机等较新技术装备已经自行研制逐步投入运用外,约有70%以上的中小纸厂还根本没有采用碱回收这一最有效的黑液处理技术。
少数已采用碱回收的草类纸浆厂的碱回收效率也相当低下。使制浆蒸煮废液的污染防治,仍成为当前产业生存发展的主要问题。总的看来,中国造纸工业要解决化学浆的主要污染并节约资历源,普遍推广使用高效碱回收技术是比较最为现实可靠的。而要较成功地运用这一技术,则调整造纸工业的企业结构和原料结构,可能是必要的前提。
7. 超高得率制浆技术
一般化学法制浆的浆得率在45~50%左右,即纤维原料中有45~50%会成为制浆过程必需处理的废弃物。采用较复杂的碱回收技术,进行回收处理是最普遍的选择,如果难于采用碱回收技术,而又需要降低污染、节约资源,则采用超高得率的制浆技术,可以得到部分解决。根据原材料品种的不同,这一技术的制浆得率约在80~90%之间,其纤维原料消耗及产生的污染负荷均明显低于化学法制浆,这类技术一般均为利用较低量化学品,主要用Na2SO3、NaOH、H2O2 等进行预处理,然后经机械磨解成浆,这一技术近20年中在国际上得到一定发展应用,威尼斯人平台网址国也有几家大型纸厂引进国外技术与装备,并有部分投入生产,所产纸浆主要用于新闻及印刷纸类。这类制浆技术中,以称为漂白化学热磨机械浆(BCTMP)及碱性过氧化氢化学机械(APMP)较受重视。
由于一些原因,其推广不如人们预期:
1)其制浆污染负荷虽低于化学制浆,但并不能不加治理即能达到容许排放的要求,而治理技术却不如化学制浆废液的经济、成熟。
2)化学制浆虽然纤维原料消耗较高,但浆的质量高,且能从其废液中回收大量能源,而超高得率制浆能耗高,能耗高而回收困难。
3)这类浆的适应范围小,为日益扩大的废纸回收资源所替代。这使得对这一新技术的采用,必需从环境保护、节能及其应用领域各方面进行全面的评估比较。
8. 回用废纸的高度净化技术
造纸工业的优点之一是其产品经使用废弃后,仍可重新用作造纸纤维原料,既可减轻对纤维原料、能源和水资源的消耗,又可减轻纸类废弃物对环境的污染。废纸的回用并不是一种新技术,但对废纸中大量难于分离的含杂物,如塑料、胶料、多种印刷油墨的高效脱除净化,以提高其使用价值,则是近年来废纸利用技术的新发展,包括以下主要内容:
1)只离解纸类成浆而不破碎塑料膜带等的转筒式废纸碎解机
2)高效的轻重杂质分离装备
3)有效处理热溶胶之类难于分离杂质的热分散技术
4)高效的对不同印刷油墨的浮选、漂白、净化装备及相应的化学脱墨剂的开发应用。由于这些新技术的采用,国内外已有利用100%脱墨净化的费旧新闻纸、杂志纸,生产优质新闻纸的工厂。许多主要包装箱纸板生产厂也大量利用废纸箱经过完善的精选除杂处理后生产箱纸板类、生产情况与经济效益均相当良好。
以节水、节能为主要目标的新技术
造纸工业的工艺流程中,水是其主要纤维原料(纸浆)的载体,在纸浆的洗涤、筛选、净化、漂白、储存及打浆、抄造及流送过程中,由于各项处理工艺要求纸浆的浓度不同,一般均需经过反复的稀释浓缩,以致最后加热干燥(全过程要求纸浆浓度最低达0.3%,最高达30%,成纸干度则达94%左右),使水的消耗很大,浆料泵送与干燥的能耗和浆料的流失也大。
造纸工业除不断改善生产过程用水的重复回用技术外,近年重点研究开发以下一些新技术:
1. 中浓技术(10%含浆量的浆料)和废水净化回用技术 将制浆造纸主要工艺过程的工艺要求大体能适应10%左右的浆浓,同时开发研制了能输送10%左右中浓纸浆的输浆泵,和适合储存10%左右浆浓的贮浆塔,以尽量减少生产过程反复稀释浓缩的装备及能耗与水耗。迄今这一技术已基本解决了中浓输浆泵和中浓贮浆池的设计制作,以及中浓氧脱木素和漂白的工艺技术与装备,但抄纸成型方面,则为了保证工艺效果和纸张匀度要求,采用中浓技术的难度很大,迄今仍然需在低浓(1%以下)条件下运行,缺乏突破性的技术进展,因而采用压力封闭筛选系统和最充分的纸机白水净化(如过滤、气浮、超滤与反渗透的膜分离技术等)进行大量重复利用,已能为吨浆吨纸的用水量的大量降低,并回收部分有用资源创造了良好条件。但中浓技术的巨大节水、节能效益是值得造纸工业执着追求其进一步发展的。威尼斯人平台网址国近年来在开发研制
中浓输浆泵,中浓混合器,中浓漂白技术装备方面已做了一定工作,也引进了部分国外技术,但应用面还十分窄狭。
2. 造纸机高效脱水与烘干的装备器材的开发利用
造纸机的湿纸页最后都需进行加热干燥,耗能很大,利用机械方法提高进入烘干前湿纸页的干度,是节能的主要途径之一(大体上每提高湿纸页干度1%,可节约烘干能耗3%)。
因而近年对造纸的湿部开发应用了多种新型脱水装备器材,既有利于节能,也有利于高速抄造,主要有:以具有可控中高辊的高强压榨,靴型压榨及特种耐高压毛毯(BOM)替代传统压榨和毛毯,采用这些新技术大体上可以降低进入烘干前湿纸页水分5%左右。在造纸机的烘干部,国外较普遍采用了全封闭汽罩,并使用袋式通风,排汽废热回收,以干网替代传统的干毯等成套较新技术。在威尼斯人平台网址国90年代进口的新型纸机上,都基本采用了这些新技术。近年对在老造纸机上采用刮水板,聚酯成型网,和烘干干网方面则发展较快,对造纸机白水的净化处理和大量回用,都已初步取得一定节水节能效果。
3. 加热及换热装备及热力管线的高效保温绝热技术
制浆造纸的热力装备(如蒸煮器、漂白器)及大量的蒸汽管线过去一般都有一定保温装置,自70年代石油危机油价飙涨开始,一些发达国家均对采用高效保温绝热材料,给予了高度重视,在70年代末至80年代初,大量更新了所有热装备及管线的保温材料,取得了较好节能效果。在这方面,威尼斯人平台网址国造纸工业尚未引起必要的重视。
为稳定和改进产品质量,提高生产效率所采用的技术:
造纸工业在这方面主要利用了新兴的计算机及微电子信息网络技术,以及红外,幅射、电磁等在线控测手段来满足这些方面的需要。并使整个生产系统能集中在控制室进行有效的协调管理。
1. 主要利用对光频、红外、、幅射、PH值、压差、速差、张力、浓度、光吸收,流体粘滞性等物理及化学变量的在线检侧及可编程的控制程序,对生产过程中,纸浆的流量、浓度、硬度、白度,纸的厚度、定量、水分、灰分,以及联动机各部分速度等进行自动调控,并通过电子信息网络系统对数据的采集传输,向集中控制室提供适时测控数据与运行情况,并接受控制人员反馈指令,进行必要的调整或改变原有设定值(如工艺参数、产品品种、生产速率等),是不断自行优化生产工艺,保证高效运转和稳定产品质量的极重要手段,可以说在线测控技术与微电子信息网络这类最新技术的应用,是造纸工业实现现代化的重要标志。国内在这方面,已逐步受到重视,并在新扩改建设项目中得到局部应用。
2. 为了提高纸张的保存寿命,纸张逐步从传统的酸性施胶,改用中性施胶。预计中性施胶技术在中国造纸工业会得到一定发展。
3. 软压光技术。传统的纸机压光,一般在增加纸张纸板的表面平滑度外,也使纸的松厚性降低,纸的紧度也不均一。新发展的软压光技术,其压光辊既有能加高温及的硬质合金辊,又有包复能耐高温软层的可控中高的软辊,在这种表面较软,又施加高温(约160~180℃)的条件下压光,在提高纸张平滑度的同时,可在得到较均一的紧度,这种技术装备,在新型纸机上应用已日益广泛,威尼斯人平台网址国近年新建大型式特种纸机上已开始采用。并开始了自行研制开发。
在增加产品加工深度,开发新产品,增加产品附加值的新技术很多,概括起来主要有如下几个方面:
1. 表面涂布与复合加工技术
纸的表面涂布加工技术并非近年才出现的技术,但涂布方法,涂料配方,特种涂料及辅料的研制开发方面均有很大发展,是造纸工业开发新产品,增加产品附加值的一个重要方面。涂布方法在机外涂布方面,为了获得高度平整光泽的涂布表面及节约能源,采用高固含量的涂料(60%左右干度)以节约干煤能耗,刮刀涂布及多次涂布方式等得到较快的发展应用。
在纸机内进行轻量涂布,则门辊式涂布器和计量膜式涂布器较为普遍,大量印刷用纸张经过涂布加工后,印刷品质量大为提高,涂布加工设备的制造已得到日新生月异的发展。
涂布加工纸技术,并不单纯用于印刷纸,还有大量新的纸种,也基本上是依赖涂布加工技术的,如无碳复写纸,某些热敏光敏磁性记录用纸,特殊装饰用纸,离型纸、防粘纸等等。
涂布加工技术除涂布及涂料制备技术外,涂剂配方及特种涂材的研究也是涂布技术发展的重点,近年技术进展很快,国外各种新型颜料、胶料、润滑剂、特种功能剂,层出不穷,近年国内已在引进吸收技术的基础上进行了一定研究开发工作,取得了不少进展,但与国外仍有较大差距,有些如无碳复写纸所用微胶囊虽经多年研究,目前仍不得不依赖进口。
2. 纸的复合加工新技术
为了制取一些具有特殊性能的纸及纸板,如高级强韧不翘曲的书面纸板,铝、塑、纸及纸塑等不同材料的复合包装用纸及纸板。在这方面,国内也已开始引进国外新技术、开发研制出不少这方面的新产品。
3. 特种纤维原料与化学助剂的开发应用
一般造纸原料均为植物纤维,在某些特种纸的生产上却不能完全依赖植物纤维以取得某些纸张所需要的特殊功能,因而开发应用一些特殊纤维原料与化学助剂也是造纸新技术发展的一个方面。
造纸工业是一种与国民经济发展息息相关的重要传统产业。纸及纸板作为文化宣传和信息交流的重要载体,作为工业产品流通过程中最主要的包装材料,人们现代生活中不可或缺的日常卫生消费品,决定了它在一个国家政治、经济文化等领域的重要地位。
所以现代造纸工业是与重化学工业、治金及石化等重工业同属于资金密集型的产业,它的发展需要巨额资金的投入。新建一座年产20万吨现代化的漂白商品木浆厂(是较小的可行规模),大约需投资30~35亿元。
现代造纸工业基本上实现了高度机械连续化生产,实行24小时不间断的连续流水作业,又是使用多种纤维及化工原料,消耗大量热能、电能及水,其整个生产过程的监控与组织协调及质量控制、污染防治、设备维护都要求水平很高的技术装备与人才,因而它也是技术密集型的产业。
制浆造纸工业曾经多数是能源消费大户,以工业最发达的美国为例,其造纸工业曾是其制造业第二能耗大户,其能耗约占美国制造业总能耗的12%,美国总能耗的3%。造纸工业也曾是耗水的大户。
造纸工业也是植物纤维原料的消费大户生产每吨化学纸浆(占纸浆生产量的70%左右),约消耗0.6吨碱、氯等化学品;2.4吨的干植物原料;
投入3吨原物料仅得到1吨产品,其余两吨原材料若不妥善处理,如不进行综合利用和治理,而直接排向环境,必然大量浪费资源并造成严重污染。
人类社会的发展进步,对造纸工业产品的质量和品种都不断提出了新的要求在开放的世界市场上,纸及纸板和其它商品一样,都面对激烈的市场竟争,如何保持稳定优良的产品质量与高效率,低成本的产出,也迫使各造纸企业不能不从开发与运用高新技术方面寻求出路。
近50年来,计算机、微电子信息技术、生物工程技术、新材料技术,以及各种新型在线测控与科研检测手段的发明应用,为造纸这一传统产业的技术革新和现代化,提供了良好客观条件。
传统工业生产部门对如何节约和保护人类赖以生存的有限自然资源和生态环境,不能不成为其发展前进中必需认真解决的问题。根据造纸工业的特点,更不能不将节约自然资源(突出的为纤维原料、能源和淡水资源),消除污染以保护环境,作为自身生存发展的最迫切任务,以提高生存与竟争能力。
现代造纸工业应朝这些方面发展
适应现代环境的转型与升级、实现清洁生产、综合利用资源、消减环境污染为主要目标
从国际范围来看,重点是降低化学制浆漂白废水中的毒性强的有机氯化物(一般以可吸附的有机卤化物含量表示,简称AOX),采取的主要技术路线是:在化学浆蒸过程中,降低其残余木素含量,从而为降低其漂白过程所需的漂白剂量创造条件。
采用不产生毒素有机氯化物的新漂剂
1. 在化学浆的连续蒸煮技术方面 近几年新开发的“深度脱木素改良型蒸煮”工艺及装备(简称EMCC)及“等温连续蒸煮”工艺及装备(简称ITC)。用这种新技术能制得较低硬度(即低木素含量)的纸浆,但不降低纸浆强度,并能节约蒸煮用汽,主要适应于大型漂白木浆厂,国际上新建大型漂白木浆厂已较普遍采用。
2. 在间歇蒸煮方面
国际上新开展了“快速置换间竭蒸煮”工艺及装备,(简称RDH)及“深度间竭蒸煮”工艺及装备(简称Super Batch),均能在保持纸浆强度下,大幅度降低纸浆硬度,由于这种技术均能大量节约蒸煮用汽,故也称为节能型蒸煮工艺,目前已有实际应用,但范围不广。
3. 氧脱木素技术
这一技术是在化学浆厂传统的蒸煮及漂白两工序之间新增加的一个工序,系利用氧气在碱性条件下对中高浓度(10~30%)的粗浆进行更深度的脱木素,其废水可以并入蒸煮黑液进行回收处理,从而减轻整个制浆系统的污染负荷。随着这一技术的日趋成熟和环境要求的加强,这一新技术在九十年代应用发展较快,以日本为例,在九十年代初即有约20多家大纸厂几乎同时从北欧引进这一技术。
4. 无元素氯漂白技术(简称ECF)
传统的纸浆漂白,主要采用氯作漂白剂,这是漂白废水中形成毒性物质AOX的根本原因,这种毒性物质受到各发达国家的高度重视,由此发展了以二氧化氯全部替代元素氯作为漂剂的这一新技术,根据研究,采用氧脱木素及无原素氯漂白技术后,纸浆漂白废水中的AOX含量降低了93%,而且由于采用二氧化氯后能改变AOX的性质,使其毒性近于消失。在严格的环境要求下,这一技术在发达国家已为相当多纸厂所采用。
5. 全无氯漂白技术(TCF)
这一新技术是ECF技术的进一步发展,即全部以过氧化氢及臭氧作为主漂剂进行纸浆漂白从而从根本上消除氯化有机物的形成,是纸浆漂白工艺的最新发展,能满足最严格的环保要求,并已实用于少数企业。由于生产成本较ECF技术高,目前尚未取得主要应用地位。
6. 硫酸盐法(包括烧碱法)制浆蒸煮黑液高效碱回收技术
制浆蒸煮废液(黑液)是化学制浆过程最大的污染源,(生产一吨化学纸浆约有2吨多原材料溶入黑液中),造纸工业较早即发展了将黑液进行浓缩燃烧的碱回收技术,这一技术国际上在40年代即趋于成熟,从整体上看,已不属于新技术范畴,但其中部分技术也得到了进一步发展,成为效率更高的重要技术。
这些发展包括:
1)在黑液的蒸发浓缩方面,较普遍地发展采用了自由流降膜式蒸发及蒸发污冷凝水的联合汽提技术,从而有效地提高了蒸发热效率及最终黑液的浓度,并减轻了过程排放的污染物。
2)发展了低臭亚高温碱回收炉,减轻了燃料过程排放的含硫臭气,并提高了回收炉的热效率。
3)发展了预挂式白泥过滤机及高效短白泥煅烧窑,大大降低了石灰回收的能耗及碱损失。这些技术都是国际上碱回收技术较新进展,由于对新碱回收技术的普遍应用,在发达国家中,造纸工业的纸浆蒸煮废液这一主要污染源已基本解决,所以能集中力量解决漂白废水的污染问题。
威尼斯人平台网址国情况是:除部分大型木浆厂引进国外技术,达到较好的水平,而且部分重要设备如自由流板式降膜蒸发器,高效低臭碱回收炉,预挂式白泥过滤机等较新技术装备已经自行研制逐步投入运用外,约有70%以上的中小纸厂还根本没有采用碱回收这一最有效的黑液处理技术。
少数已采用碱回收的草类纸浆厂的碱回收效率也相当低下。使制浆蒸煮废液的污染防治,仍成为当前产业生存发展的主要问题。总的看来,中国造纸工业要解决化学浆的主要污染并节约资历源,普遍推广使用高效碱回收技术是比较最为现实可靠的。而要较成功地运用这一技术,则调整造纸工业的企业结构和原料结构,可能是必要的前提。
7. 超高得率制浆技术
一般化学法制浆的浆得率在45~50%左右,即纤维原料中有45~50%会成为制浆过程必需处理的废弃物。采用较复杂的碱回收技术,进行回收处理是最普遍的选择,如果难于采用碱回收技术,而又需要降低污染、节约资源,则采用超高得率的制浆技术,可以得到部分解决。根据原材料品种的不同,这一技术的制浆得率约在80~90%之间,其纤维原料消耗及产生的污染负荷均明显低于化学法制浆,这类技术一般均为利用较低量化学品,主要用Na2SO3、NaOH、H2O2 等进行预处理,然后经机械磨解成浆,这一技术近20年中在国际上得到一定发展应用,威尼斯人平台网址国也有几家大型纸厂引进国外技术与装备,并有部分投入生产,所产纸浆主要用于新闻及印刷纸类。这类制浆技术中,以称为漂白化学热磨机械浆(BCTMP)及碱性过氧化氢化学机械(APMP)较受重视。
由于一些原因,其推广不如人们预期:
1)其制浆污染负荷虽低于化学制浆,但并不能不加治理即能达到容许排放的要求,而治理技术却不如化学制浆废液的经济、成熟。
2)化学制浆虽然纤维原料消耗较高,但浆的质量高,且能从其废液中回收大量能源,而超高得率制浆能耗高,能耗高而回收困难。
3)这类浆的适应范围小,为日益扩大的废纸回收资源所替代。这使得对这一新技术的采用,必需从环境保护、节能及其应用领域各方面进行全面的评估比较。
8. 回用废纸的高度净化技术
造纸工业的优点之一是其产品经使用废弃后,仍可重新用作造纸纤维原料,既可减轻对纤维原料、能源和水资源的消耗,又可减轻纸类废弃物对环境的污染。废纸的回用并不是一种新技术,但对废纸中大量难于分离的含杂物,如塑料、胶料、多种印刷油墨的高效脱除净化,以提高其使用价值,则是近年来废纸利用技术的新发展,包括以下主要内容:
1)只离解纸类成浆而不破碎塑料膜带等的转筒式废纸碎解机
2)高效的轻重杂质分离装备
3)有效处理热溶胶之类难于分离杂质的热分散技术
4)高效的对不同印刷油墨的浮选、漂白、净化装备及相应的化学脱墨剂的开发应用。由于这些新技术的采用,国内外已有利用100%脱墨净化的费旧新闻纸、杂志纸,生产优质新闻纸的工厂。许多主要包装箱纸板生产厂也大量利用废纸箱经过完善的精选除杂处理后生产箱纸板类、生产情况与经济效益均相当良好。
以节水、节能为主要目标的新技术
造纸工业的工艺流程中,水是其主要纤维原料(纸浆)的载体,在纸浆的洗涤、筛选、净化、漂白、储存及打浆、抄造及流送过程中,由于各项处理工艺要求纸浆的浓度不同,一般均需经过反复的稀释浓缩,以致最后加热干燥(全过程要求纸浆浓度最低达0.3%,最高达30%,成纸干度则达94%左右),使水的消耗很大,浆料泵送与干燥的能耗和浆料的流失也大。
造纸工业除不断改善生产过程用水的重复回用技术外,近年重点研究开发以下一些新技术:
1. 中浓技术(10%含浆量的浆料)和废水净化回用技术 将制浆造纸主要工艺过程的工艺要求大体能适应10%左右的浆浓,同时开发研制了能输送10%左右中浓纸浆的输浆泵,和适合储存10%左右浆浓的贮浆塔,以尽量减少生产过程反复稀释浓缩的装备及能耗与水耗。迄今这一技术已基本解决了中浓输浆泵和中浓贮浆池的设计制作,以及中浓氧脱木素和漂白的工艺技术与装备,但抄纸成型方面,则为了保证工艺效果和纸张匀度要求,采用中浓技术的难度很大,迄今仍然需在低浓(1%以下)条件下运行,缺乏突破性的技术进展,因而采用压力封闭筛选系统和最充分的纸机白水净化(如过滤、气浮、超滤与反渗透的膜分离技术等)进行大量重复利用,已能为吨浆吨纸的用水量的大量降低,并回收部分有用资源创造了良好条件。但中浓技术的巨大节水、节能效益是值得造纸工业执着追求其进一步发展的。威尼斯人平台网址国近年来在开发研制
中浓输浆泵,中浓混合器,中浓漂白技术装备方面已做了一定工作,也引进了部分国外技术,但应用面还十分窄狭。
2. 造纸机高效脱水与烘干的装备器材的开发利用
造纸机的湿纸页最后都需进行加热干燥,耗能很大,利用机械方法提高进入烘干前湿纸页的干度,是节能的主要途径之一(大体上每提高湿纸页干度1%,可节约烘干能耗3%)。
因而近年对造纸的湿部开发应用了多种新型脱水装备器材,既有利于节能,也有利于高速抄造,主要有:以具有可控中高辊的高强压榨,靴型压榨及特种耐高压毛毯(BOM)替代传统压榨和毛毯,采用这些新技术大体上可以降低进入烘干前湿纸页水分5%左右。在造纸机的烘干部,国外较普遍采用了全封闭汽罩,并使用袋式通风,排汽废热回收,以干网替代传统的干毯等成套较新技术。在威尼斯人平台网址国90年代进口的新型纸机上,都基本采用了这些新技术。近年对在老造纸机上采用刮水板,聚酯成型网,和烘干干网方面则发展较快,对造纸机白水的净化处理和大量回用,都已初步取得一定节水节能效果。
3. 加热及换热装备及热力管线的高效保温绝热技术
制浆造纸的热力装备(如蒸煮器、漂白器)及大量的蒸汽管线过去一般都有一定保温装置,自70年代石油危机油价飙涨开始,一些发达国家均对采用高效保温绝热材料,给予了高度重视,在70年代末至80年代初,大量更新了所有热装备及管线的保温材料,取得了较好节能效果。在这方面,威尼斯人平台网址国造纸工业尚未引起必要的重视。
为稳定和改进产品质量,提高生产效率所采用的技术:
造纸工业在这方面主要利用了新兴的计算机及微电子信息网络技术,以及红外,幅射、电磁等在线控测手段来满足这些方面的需要。并使整个生产系统能集中在控制室进行有效的协调管理。
1. 主要利用对光频、红外、、幅射、PH值、压差、速差、张力、浓度、光吸收,流体粘滞性等物理及化学变量的在线检侧及可编程的控制程序,对生产过程中,纸浆的流量、浓度、硬度、白度,纸的厚度、定量、水分、灰分,以及联动机各部分速度等进行自动调控,并通过电子信息网络系统对数据的采集传输,向集中控制室提供适时测控数据与运行情况,并接受控制人员反馈指令,进行必要的调整或改变原有设定值(如工艺参数、产品品种、生产速率等),是不断自行优化生产工艺,保证高效运转和稳定产品质量的极重要手段,可以说在线测控技术与微电子信息网络这类最新技术的应用,是造纸工业实现现代化的重要标志。国内在这方面,已逐步受到重视,并在新扩改建设项目中得到局部应用。
2. 为了提高纸张的保存寿命,纸张逐步从传统的酸性施胶,改用中性施胶。预计中性施胶技术在中国造纸工业会得到一定发展。
3. 软压光技术。传统的纸机压光,一般在增加纸张纸板的表面平滑度外,也使纸的松厚性降低,纸的紧度也不均一。新发展的软压光技术,其压光辊既有能加高温及的硬质合金辊,又有包复能耐高温软层的可控中高的软辊,在这种表面较软,又施加高温(约160~180℃)的条件下压光,在提高纸张平滑度的同时,可在得到较均一的紧度,这种技术装备,在新型纸机上应用已日益广泛,威尼斯人平台网址国近年新建大型式特种纸机上已开始采用。并开始了自行研制开发。
在增加产品加工深度,开发新产品,增加产品附加值的新技术很多,概括起来主要有如下几个方面:
1. 表面涂布与复合加工技术
纸的表面涂布加工技术并非近年才出现的技术,但涂布方法,涂料配方,特种涂料及辅料的研制开发方面均有很大发展,是造纸工业开发新产品,增加产品附加值的一个重要方面。涂布方法在机外涂布方面,为了获得高度平整光泽的涂布表面及节约能源,采用高固含量的涂料(60%左右干度)以节约干煤能耗,刮刀涂布及多次涂布方式等得到较快的发展应用。
在纸机内进行轻量涂布,则门辊式涂布器和计量膜式涂布器较为普遍,大量印刷用纸张经过涂布加工后,印刷品质量大为提高,涂布加工设备的制造已得到日新生月异的发展。
涂布加工纸技术,并不单纯用于印刷纸,还有大量新的纸种,也基本上是依赖涂布加工技术的,如无碳复写纸,某些热敏光敏磁性记录用纸,特殊装饰用纸,离型纸、防粘纸等等。
涂布加工技术除涂布及涂料制备技术外,涂剂配方及特种涂材的研究也是涂布技术发展的重点,近年技术进展很快,国外各种新型颜料、胶料、润滑剂、特种功能剂,层出不穷,近年国内已在引进吸收技术的基础上进行了一定研究开发工作,取得了不少进展,但与国外仍有较大差距,有些如无碳复写纸所用微胶囊虽经多年研究,目前仍不得不依赖进口。
2. 纸的复合加工新技术
为了制取一些具有特殊性能的纸及纸板,如高级强韧不翘曲的书面纸板,铝、塑、纸及纸塑等不同材料的复合包装用纸及纸板。在这方面,国内也已开始引进国外新技术、开发研制出不少这方面的新产品。
3. 特种纤维原料与化学助剂的开发应用
一般造纸原料均为植物纤维,在某些特种纸的生产上却不能完全依赖植物纤维以取得某些纸张所需要的特殊功能,因而开发应用一些特殊纤维原料与化学助剂也是造纸新技术发展的一个方面。