關(guān)于制漿造紙技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

劉振波 李 涵

(廣西興業(yè)縣華茂紙業(yè)有限公司 廣西 興業(yè) 537800)

0 引言

造紙術(shù)屬于我國四大發(fā)明之一,具有較為重要的社會地位和歷史地位。隨著造紙技術(shù)的不斷發(fā)展,紙張逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧Ｎ覈谑澜缟蠈儆谌丝诖髧?由于人口數(shù)量較大,紙張消耗量也較大,用紙需求較高,想要滿足現(xiàn)代社會的用紙需求,需要將傳統(tǒng)造紙技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化,使其造紙效率和質(zhì)量都有所提升。然而目前我國制漿造紙技術(shù)存在諸多問題有待解決,本文在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研究,提出有針對性的解決策略。

1 制漿造紙技術(shù)概述

制漿造紙技術(shù)主要研究制漿技術(shù)、造紙技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的操作與維護(hù)方法以及制漿造紙技術(shù)導(dǎo)致的工業(yè)污染治理等方面的內(nèi)容。制漿造紙技術(shù)主要通過將木材、稻草等材料進(jìn)行高壓蒸煮,再從蒸煮后所得到的物質(zhì)中將纖維素分離出來,制作成紙漿,再從紙漿制作成紙,在制作過程中會排出較多造紙黑液,這種黑液具有較強(qiáng)的污染性,是目前制漿造紙技術(shù)造成環(huán)境污染的主要污染源之一。以木頭作為原料為例,其造紙基本流程為:將用來造紙的木料放進(jìn)滾筒,去掉樹皮,再把去皮后的木頭放進(jìn)削切機(jī),削切成碎塊后,將碎木片送入蒸煮器進(jìn)行高溫蒸煮,接著用大量清水對蒸煮后的紙漿進(jìn)行清洗,并通過精篩將紙漿中的粗片、節(jié)子、石塊及沙子等除去,再根據(jù)紙種的要求,使用漂白劑將紙漿漂白到其所要求的白度,接下來使用打漿設(shè)備進(jìn)行打漿,打漿完成后,將紙漿送入造紙機(jī),這一步,紙漿會被去掉一部分水分,變成濕濕的紙漿帶,其中的纖維會被滾筒輕輕地壓在一起,隨后需要將多余的水分?jǐn)D壓出去,通過再去水處理,使紙漿帶變得更加緊密,通過使用機(jī)器進(jìn)行熨壓,使紙帶表面更加光滑,這一步驟所使用的的一般為表面較為光滑的滾筒,最后,將紙張放到機(jī)器里面裁剪到標(biāo)準(zhǔn)的大小,至此,造紙完成。

2 制漿造紙技術(shù)工藝流程

2.1 選擇原料

目前,我國紙漿造紙所選用的原料大部分是植物纖維原料,以針葉樹木材、闊葉樹木材、草類植物、韌皮纖維類、種毛纖維類以及廢紙纖維類為主,部分新型研究領(lǐng)域研究出新型造紙技術(shù),所使用的材料是礦物纖維。選擇原料時(shí),除了需要選擇植物纖維原料外,還需要注意對原料的保存,避免原材料發(fā)霉、雜質(zhì)含量較高等情況出現(xiàn),在保存的同時(shí)需要對原料進(jìn)行檢測,檢測其質(zhì)量是否存在問題,確保其符合制紙標(biāo)準(zhǔn),避免由于原材料質(zhì)量問題導(dǎo)致所制作出的紙張質(zhì)量不合格[1]。

2.2 初加工

在原材料篩選后,確保其沒問題時(shí),對其進(jìn)行初加工。初加工需要對木材進(jìn)行截鋸,將其分成更好處理的木段,再講木材的表皮削掉,除去木材中的樹節(jié),并將去除不需要部位的木材進(jìn)行削片處理,并確保初加工后的木材能夠正常進(jìn)行蒸煮,不會對蒸煮設(shè)備或紙張質(zhì)量造成影響。

2.3 制漿

制漿主要分為機(jī)械制漿和化學(xué)制漿兩種,其中機(jī)械制漿是需要使用磨盤或磨木機(jī)將初加工后的木段進(jìn)行摩擦分解,將這個過程中所產(chǎn)生的纖維進(jìn)行收集,利用這些纖維進(jìn)行紙張制作;而化學(xué)制漿是利用部分化學(xué)試劑,將原料中的纖維分離出來,這個過程中需要對原料進(jìn)行蒸煮,在蒸煮時(shí)需要選擇適當(dāng)?shù)恼糁笤O(shè)備,蒸煮設(shè)備分為間歇式蒸煮設(shè)備、連續(xù)蒸煮設(shè)備以及橫管式連續(xù)蒸煮設(shè)備,通過蒸煮加速所需物質(zhì)的分離速度。制漿后還需要將所得紙漿進(jìn)行清洗處理,將紙漿中容易影響設(shè)備或紙張質(zhì)量的雜質(zhì)分離出來,使紙張質(zhì)量有所提升。除此之外,還需要對紙漿進(jìn)行漂白,不同用紙途徑對于紙張的要求不同,因此所需紙張的白度也有所不同,漂白能夠使所制紙張滿足用戶需求,同事也能夠有效提升紙張的物理化學(xué)性質(zhì)。

2.4 調(diào)制

調(diào)制也屬于制漿造紙技術(shù)的重要步驟之一,調(diào)制的情況會對紙張質(zhì)量產(chǎn)生較大影響,紙張的使用壽命、顏色是否白皙、是否具有較好韌性、使用感受等方面的內(nèi)容都是需要通過調(diào)制過程進(jìn)行控制的。調(diào)制過程有散漿、打漿、加膠與充填等[2]。首先,散漿就是在磨漿前使?jié){水進(jìn)行混合,將漿包拆開,把包裝鐵絲去除,在特定濃度下,利用水力原理使?jié){料在水中均勻離解開,控制漿料p H 值。其次,打漿包括機(jī)械打漿、超聲波打漿以及水力打漿等,打漿能夠使細(xì)胞壁出現(xiàn)位移和變形,使纖維之間間隙增加,打漿還能夠使纖維出現(xiàn)扭曲、卷曲、壓縮或微壓縮、伸長等變化。最后加膠與充填能夠使紙張使用壽命延長、儲存時(shí)間增加、韌性和使用感都能夠有所提升。只有科學(xué)、合理的進(jìn)行調(diào)制,才能確保制造出的紙張具有較高的質(zhì)量。

2.5 抄造

抄造過程需要將稀的紙料均勻交織、脫水,在經(jīng)過干燥、壓光、卷紙、裁切、甄選、包裝,一般流程如下:頭箱→網(wǎng)部→壓榨部→干燥部→表面施膠→干燥→壓光→卷曲成紙。將調(diào)制過的紙料再稀釋,使其濃度更低,利用篩選設(shè)備將其中的雜物進(jìn)行篩除,保障制紙質(zhì)量。網(wǎng)部能夠使紙料從頭箱流出在循環(huán)的銅絲網(wǎng)或塑料網(wǎng)上均勻分布并交織。壓榨部能夠?qū)窦堖M(jìn)行進(jìn)一步的脫水干燥處理,增加制紙密度與強(qiáng)度。壓光是通過讓濕紙經(jīng)過許多內(nèi)部通著熱蒸氣的圓筒,使紙張更加干燥。最終將處理完成的紙張進(jìn)行卷紙、裁剪處理。

3 我國制漿造紙技術(shù)面臨的問題

3.1 森林資源少

目前,我國森林資源隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)和人類活動范圍的擴(kuò)大逐年減少,可利用的森林資源減少會導(dǎo)致造紙?jiān)牧蠝p少,近幾年,國內(nèi)森林消耗每年能夠高達(dá)兩億米,森林資源無法滿足現(xiàn)階段發(fā)展需求。除此之外,部分森林資源應(yīng)用不合理,導(dǎo)致出現(xiàn)資源浪費(fèi)的情況,造紙所利用的木材實(shí)際上在每年消耗的木材中僅占5%,其本身消耗是較低的。

3.2 治污不達(dá)標(biāo)

使用制漿造紙技術(shù)進(jìn)行造紙過程中會產(chǎn)生造紙黑液,造紙黑液屬于造紙過程中出現(xiàn)的對環(huán)境影響較大的污染物之一,一旦對其處理不當(dāng),會造成較大的環(huán)境污染,對人類的日常生活和健康產(chǎn)生不利影響。除此之外,部分造紙企業(yè)由于受到技術(shù)或設(shè)備的限制,導(dǎo)致其在造紙過程中消耗較多資源,如:水資源、電力資源、人力資源等。從長期發(fā)展的角度來看,這種消耗是不利的,會對制漿造紙技術(shù)和造紙行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生不良影響,制約其發(fā)展。

3.3 生產(chǎn)規(guī)模小

我國部分企業(yè)在進(jìn)行制漿造紙時(shí),所使用的原材料品質(zhì)較差,導(dǎo)致其造紙效率低,大量的原材料投入到設(shè)備中,卻只能收回不到50%的得漿率,最終成紙的數(shù)量也低于其他企業(yè)。除此之外,還有部分企業(yè)所使用的設(shè)備較為老舊,設(shè)備生產(chǎn)效率不高,生產(chǎn)規(guī)模較小,其產(chǎn)量不能滿足人們的用紙需求。由于其設(shè)備較為老舊,導(dǎo)致其生產(chǎn)出的紙張質(zhì)量較低,不具備企業(yè)競爭力,和國外先進(jìn)企業(yè)相比,處于劣勢,其紙張銷售量也會受到質(zhì)量影響,導(dǎo)致銷售量減少,銷售額降低,企業(yè)收入降低,沒有多余的資金引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備、學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù),最終形成惡性循環(huán)。

3.4 進(jìn)口依存度高

目前,我國在制漿造紙方面進(jìn)口依存度高的有原材料、設(shè)備等。如上文所述,我國森林資源逐年減少,導(dǎo)致造紙行業(yè)木材原料不足,原料不足與紙張需求之間存在矛盾,因此只能通過進(jìn)口原材料解決此問題,確保紙張生產(chǎn)數(shù)量能夠滿足人們生活需求。盡管我國是造紙技術(shù)的發(fā)明者,但由于各種因素影響,導(dǎo)致目前我國科技水平在世界上不是最發(fā)達(dá)的情況,部分國家所研制出的制漿造紙所用設(shè)備較為先進(jìn),為了滿足造紙需求,在研制出更為先進(jìn)的設(shè)備之前,只能使用國外進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行造紙作業(yè)。

4 我國制漿造紙技術(shù)問題的解決策略

4.1 促進(jìn)廢紙?jiān)倮?/h3>

想要促進(jìn)廢紙?jiān)倮每梢允褂脧U紙漿造紙技術(shù),其造紙技術(shù)所使用的的原材料不是新鮮的木材或草類植物,而是一些廢棄材料,如:廢棄紙張、破布等,將這部分材料進(jìn)行回收再利用,有效減少對木材的依賴性。為了使用這些材料,應(yīng)該先對所回收的材料進(jìn)行分類,將可以使用相同制漿手段的材料分成一類,便于后續(xù)處理[3]。除此之外,相關(guān)企業(yè)或廠家也應(yīng)該使用相對應(yīng)的加工模式,不同廢棄材料的性質(zhì)有所不同,因此其處理方式也是不同的,為了有效對其進(jìn)行再利用,應(yīng)掌握其加工方式,結(jié)合材料的實(shí)際情況對其進(jìn)行有效處理。對于所回收但無法進(jìn)行處理的材料不能隨意丟棄,應(yīng)該聯(lián)系有能力處理這部分材料的廠家進(jìn)行處理。

4.2 節(jié)約能源

在提高造紙質(zhì)量與效果的同時(shí),還應(yīng)該注意節(jié)約能源,除原材料外,水資源與電力資源都是需要注意的內(nèi)容。在進(jìn)行水資源的使用時(shí),應(yīng)該安排專門的人對其進(jìn)行控制,在清水使用超出預(yù)計(jì)使用量的時(shí)候及時(shí)關(guān)閉或關(guān)小閥門。在清水使用后,會產(chǎn)生污水,對污水進(jìn)行處理時(shí)也需要結(jié)合實(shí)際情況,不能將污水直接排放到河流中[4]。在制漿造紙過程中,對水質(zhì)要求是較為嚴(yán)格的,水中不能有過多雜質(zhì),雜質(zhì)會影響到紙張的質(zhì)量,因此,想要對水資源進(jìn)行再利用,需要先對其進(jìn)行凈化。對于電能源來說,想要有效節(jié)約,可以使用智能節(jié)電技術(shù),利用智能系統(tǒng),分析電量消耗情況,減少不必要耗電。

4.3 進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新

想要是制漿造紙技術(shù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需要進(jìn)行相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新,其中技術(shù)不僅指制漿造紙技術(shù),還包括相關(guān)造紙?jiān)O(shè)備以及污染治理設(shè)備。目前,我國對于環(huán)境保護(hù)的重視程度在逐年增加,制漿造紙技術(shù)也應(yīng)該進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新,其設(shè)備應(yīng)該減少資源與能源的消耗,進(jìn)行低碳造紙,同時(shí),在對制漿造紙后產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行處理時(shí),應(yīng)該以綠色、健康、可重復(fù)利用為主,提升我國制漿造紙技術(shù)的競爭力,使其實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。除此之外,技術(shù)創(chuàng)新也可以結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù),將大數(shù)據(jù)、智能系統(tǒng)等應(yīng)用于制漿造紙過程中,提升其現(xiàn)代化水平。

4.4 開發(fā)新興市場

由于目前我國有大量資源需要引進(jìn),對于國外進(jìn)口的依賴程度較高,因此,需要開發(fā)新興市場,增加進(jìn)口來源地,減少對于部分國家的依賴程度,選擇森林面積較大,人口分布較廣、木漿產(chǎn)量較高的國家進(jìn)行進(jìn)口,將來源地分散化處理,避免制漿造紙技術(shù)發(fā)展過于依賴某一國家受到制約。當(dāng)造紙數(shù)量與國內(nèi)用紙需求之間比例較為平穩(wěn)后,也可考慮開發(fā)紙張出口項(xiàng)目,開發(fā)國外紙張市場。

5 制漿造紙技術(shù)研究熱點(diǎn)及發(fā)展態(tài)勢分析

5.1 研究熱點(diǎn)

目前,國際上制漿造紙技術(shù)的研究熱點(diǎn)主要集中在以下幾點(diǎn):第一,纖維素。對纖維素的研究目前集中在生物技術(shù)領(lǐng)域。第二,廢紙回收。在廢紙回收方面的研究主要集中在紙張的白度和脫墨技術(shù)上。第三,回收廢物物理性能。主要針對其回收再利用時(shí),物理性能的維持與提升問題進(jìn)行相關(guān)研究。第四,脫墨制漿性能。在廢紙回收再利用時(shí),需要進(jìn)行脫墨處理,在脫墨和漂白過程后,對紙張性能會產(chǎn)生一定影響,這一點(diǎn)主要研究如何不影響紙張性能進(jìn)行脫墨和漂白工作或如何在脫墨或漂白后提升紙張性能。第五,廢紙回收再利用過程。對于這部分的研究主要集中在廢紙回收分類處理,與再利用所需使用的工藝和技術(shù)上。第六,有關(guān)再生紙生產(chǎn)技術(shù)。其中聚焦的部分依舊是紙張性能與造紙所需技術(shù)與生產(chǎn)過程上。

5.2 發(fā)展態(tài)勢

從目前的研究方向和熱點(diǎn)上來看,制漿造紙技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢主要向低碳、綠色方向發(fā)展。其中包括對于廢棄材料的回收再利用、廢棄紙張的再生技術(shù)、生物及材料的優(yōu)化制作技術(shù)等[5]。除此之外,需要對能源進(jìn)行拓展開發(fā),還應(yīng)進(jìn)行智能化系統(tǒng)的建設(shè),便于在提升造紙質(zhì)量與效率的同時(shí),減少人力、資源、能源的投入。制漿造紙想要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,還應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況分析,對其技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化創(chuàng)新,將其發(fā)展成環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè),提高產(chǎn)能的同時(shí)減輕環(huán)境污染。

6 結(jié)束語

綜上所述,制漿造紙技術(shù)的成熟程度與科學(xué)程度決定了紙張的質(zhì)量、韌性以及使用壽命,因此對于傳統(tǒng)制漿造紙技術(shù)而言,應(yīng)該保留精華部分進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)與創(chuàng)新,確保其能夠滿足現(xiàn)代化需求和人們的用紙需求,實(shí)現(xiàn)低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展。