中国制浆造纸工业的现状和发展趋势

1、目录中国制浆造纸工业的现状和发展趋势11.造纸原料11.1现状分析11.2我国面临的问题和挑战21.3解决建议22.工艺流程32.1制浆的过程32.1.1锯木32.1.2去皮32.1.3除节32.1.4削片32.1.5制浆32.1.6洗涤42.1.7漂白42.2调制过程42.3抄造过程52.3.1纸料的筛选52.3.2网部52.3.3压榨部52.3.4烘缸52.3.5卷纸52.3.6裁切、选别、包装53.造纸设备53.1近年来制浆造纸装备科学技术进展53.2主要设备介绍63.2.1备料设备63.2.2制浆、漂白设备63.2.3打浆设备63.2.4造纸机73.3制浆造纸装备科学的展望73.4对制

2、浆造纸装备科学技术发展建议74.讨论85.感想86.参考文献8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

3、、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

4、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

5、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234。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

6、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

7、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67。（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

8、,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

9、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910。2.工艺流程现代的造纸程序可分为制浆、

10、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22.5m，磨木机要求原木长度0.61.2m.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

11、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1520mm，厚35mm，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

12、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-

13、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

14、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，

15、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。2.3.2网部使纸料从头箱流出在循环的铜丝网或塑料网上并均匀的分布和交织。2.3.3压榨部将网面移开的湿纸引到一附有毛布的二个滚辘间，藉滚辘的压挤和毛布的吸水作用，将湿纸作进一步的脱水，并使纸质较紧密，以改善纸面，增加强度。2.3.4烘缸由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达5270%，此时已无法再利用机械力来压除水分，故改让湿纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。2.3.5卷纸由卷纸机将

16、纸幅卷成纸卷。2.3.6裁切、选别、包装取前面已卷成筒状的纸卷多支，用裁纸机裁成一张张的纸，再经人工或机械的选别，剔除有破损或污点的纸张，最后将每五百张包成一包（通常叫做一令）。3.造纸设备3.1近年来制浆造纸装备科学技术进展制浆造纸装备在生产过程中发挥3方面的作用:提供制浆造纸工艺化学反应过程所需的环境和条件;实现制浆造纸工艺所需的物理处理和流变所需的机械机构;发挥着联系各工艺单元所需的传输、中转、贮存等作用。因此,制浆造纸装备是实现制浆造纸工艺过程的载体。制浆造纸装备科学技术水平在很大程度上直接影响和决定着制浆造纸工业的发展水平11。近些年来,我国制浆造纸工业迅速发展并与国际水平接轨,除与

17、原料结构调整有关外,主要得益于装备水平的提高。反过来,制浆造纸工业的发展加快了制浆造纸装备科学技术的进步,促进了制浆造纸装备制造业的发展。3.2主要设备介绍3.2.1备料设备备料装备的科技进展主要体现在对原料除杂、分类和尺寸处理能力及机械结构的设计上。近年来,我国造纸原料结构的调整(主要是废纸和杨木比重的增加)以及为克服草类原料利用过程中杂质干扰,相应的备料设备的研发,如废纸的分选设备系统、杨木的剥皮削片和再碎设备系统、草类原料的湿法备料设备系统成套设备等的研发均有所进展。3.2.2制浆、漂白设备根据制浆方法和原料不同,其设备需求和发展也不同。(1)化学法制浆设备的进展从化学制浆设备科技进展角

18、度,主要是不断适应蒸煮化学反应条件下大型化压力容器的设计以及化学反应进程中物料的移动技术和主要技术参数的测控技术。在装备成套化技术方面,国内取得较大进展的主要为草类原料湿法备料和横管连续蒸煮器系统的成套化、封闭筛选系统的成套化(2)高得率制浆设备的进展高得率制浆设备科学技术主要围绕着原料和工艺的适应性、制浆质量的提高以及设备本身的高性能、高效率、低能耗的运行和材料的寿命延长等方面取得进展。(3)废纸制浆设备的进展废纸处理包括碎浆、筛选、净化、洗涤、浓缩、热分散、揉搓、浮选脱墨和漂白等工序。废纸处理装备技术的研发主要围绕以下方面进行:装备如何充分发挥疏解(尽可能减少切断)废纸纤维作用,尽量不要使

19、轻、重杂质碎解成细小颗粒;对于脱墨浆最大限度使油墨和纤维分离除去;降低水耗和电耗;单条生产线的大型化和成套化。 (4)浆料漂白设备的进展近年国内新建的较大漂白系统大都采用进口无元素氯漂白(即中浓氧脱木素、中浓二氧化氯漂白和中高浓过氧化氢漂白组合)。国产中浓氧脱木素和中高浓过氧化氢漂白设备的生产能力在5万ta/以下;中浓二氧化氯漂白技术和设备(包括二氧化氯制备)全部依赖进口;漂白各段之间洗涤设备(鼓式真空洗浆机)大都采用国产设备12。3.2.3打浆设备近年来,打浆设备科学技术的进展主要是在以下几方面:打浆设备核心构件适应性更好;设备结构更加紧凑,产能更高,打浆过程耗能更低;主要构件(如转子、定子

20、刀或齿盘)材料更优、寿命更长;打浆过程纤维在磨区微观变化机理与磨齿间的关系;打(磨)浆间隙的精确测量及其控制;单机能力的大型化;打浆设备的综合动态运行参数(流量、浓度、电流、间隙、打浆度等)协调优化控制系统自动化程度和精度更高,整体运行安全性更高;发展中高浓打浆设备,有利于节能和提高打浆质量。3.2.4造纸机近年来,国内外纸机围绕高速、宽幅、节能、紧凑和自动化等方面开展研究,涉及的主要科学技术进展有纤维悬浮液非牛顿流体的高速流送与分散技术、快速成形脱水与压榨脱水技术、高效干燥技术、干湿纸幅高速传递技术、高速多段分部传动与协调控制技术、纸张质量与纸病快速侦测技术、纸张表面压光技术、各部套动态运行

21、机械状态监测与故障诊断技术等。具体取得技术进步的单元装备有:高效紧凑的浆料流送系统;带有稀释水横幅定量控制的水力式流浆箱;带有真空成形辊和加压脱水相结合的立式夹网成形器;由单靴压组成的三压区复合压榨,使纸机车速突破1500m/min,设有开式引纸,纸幅进烘缸时干度提高3%以上,并改善了纸张的松厚度;纸幅的干燥从双排缸干燥技术发展到单排缸干燥技术,提高了干燥能力;涂布纸的涂布和压光实现了造纸机内在线生产。应用预计量施胶压榨、薄膜涂布技术和软压光技术,实现了轻涂纸机内全过程生产13。3.3制浆造纸装备科学的展望今后,制浆造纸装备业要进一步向质量型、效益型转变,向造纸行业提供低投人高产出,节能、降耗

22、、少污染的先进装备,参与国内国际两个市场的竞争。为了高效利用资源特别是水资源,减少污染,提高质量,必须继续研发与这一要求相适应的具有自主知识产权的新技术装备,以满足我国造纸工业可持续发展的需要。国产制浆造纸装备的今后市场发展主要途径是:研发完善生产一批相当于现代中等技术装备水平的制浆造纸装备来更新换代现有小型造纸设备；研发生产一批接近或相当于现代国际先进技术装备水平的制浆造纸装备来更新换代部分现有小型造纸企业或现有中型企业或部分大型骨干企业或配套新建企业生产线；研发生产一批在将来与国际先进水平同步的制浆造纸装备武装各类企业。制浆造纸装备发展总的趋势是:采用新技术、新工艺向节能、降耗和少污染、无

23、污染方发展;制浆设备向单机产能大、体积小、效率、自动控制程度高的方向发展;造纸装备向大型、高速、宽幅、自动化控制和成套化方向发展14。3.4对制浆造纸装备科学技术发展建议(1)在国家有关权威决策部门、有关人员中彻底改变对现代制浆造纸装备科学技术含量与水平的错误认识。据最近中国科学院有关人员编写的关于国内各产业的科技含量分类中,按照高科技、中科技和低科技3种分类,将造纸工业列为传统产业和低科技类产业,相应的制浆造纸装备也列为低科技类制造业。事实上,现代制浆造纸装备是大型、连续、高速、自动化程度极高、价格昂贵、高科技含量的成套装备系统,是其他产业少有的;现代制浆造纸装备制造业属典型的先进制造技术领

24、域。(2)加强制浆造纸装备学科建设。建议国家有关部门采取扶持措施加强现有高等院校制浆造纸装备专业方向的建设,做到均衡发展。在人才培养方面,根据现代制浆造纸装备科学技术及其研发特点峪联合各相关学科和专业以及相关企业,在培养方案上和培养方式上优化组合,培养出具有机、电、仪、计算机和工艺装备一体化的高端专门人才。在队伍建设方面,引进国外高级专业人才和选派国内优秀专业人才到国外的学校和科研机构学习工作;通过制浆造纸机械行业间的国际人才和学术交流、国内行业间或跨行业间产学研的技术合作、投人一定资金研制开发高新技术填补国内制浆造纸高新技术空白15。（3）在发展我国制浆造纸装备科技方面,坚持引进技术和自主研

25、发相结合的原则。跟踪研究国际前沿技术,发展具有自主知识产权的先进适用技术和装备。鼓励原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新。建立国家造纸装备技术研究中心,支持重点院校科研机构、设计单位、造纸企业、装备制造企业联合开展技术开发和研制,支持行业关键、共性技术成果服务平台与信息网络建设。组织实施重大装备本地化项目,提高技术与装备制造水平。(4)通过国家科技计划支持产学研合作是发达国家的普遍做法。以开发关键技术和共性技术为目标的产学研合作计划,以企业为主体合作研发成套装备生产应用示范线项目为目标,国家有关部门应当在“十二五”期间,建议将重点成套项目列人我国造纸装备制造业振兴规划专项,并提供专项资金资助

26、16。4.讨论最后我对造纸业进行了一个综合性的查阅和了解，读了一下中国造纸工业2013年度报告，对纸的消费情况、各类纸的需求情况以及纸的进出口情况有了一定的认识，发现造纸业也是我国一大行业，与国家的经济、贸易息息相关。我国的造纸工业仍然是以满足国内需求为主要目的的。在过去的10多年里全世界纸和纸板的消费年均增长在2%左右, 而我国则长期稳定的维持在10%以上, 甚至高于本国GDP的增长。对于各类纸的年均消费量都在提高。进出口的纸的价格较平均值大部分都有提高。废纸的平均进出口价格为负增长。我国造纸工业已步入由成长期向成熟期转变发展的转型期，正处于调整结构、转型升级和寻求新平衡的过程中。基本特点是

27、调整结构、有扶有控，经济运行、稳中向好、提质增效、加快推进、转型升级、艰难前行。整个行业正朝着好的方向调整，但仍然存在着纸张市场疲软，增长乏力，投资增长规模有待合理调控等问题。从总体来看，我国造纸业正蒸蒸日上地发展着，但是仍需要全行业与改革同行，与创新同步，进一步坚定信心、立足当前、着眼长远、规划未来。不但要克服我国自身资源短缺的问题，更要根据我国可持续发展的国情，坚持环境友好的原则，在大力发展造纸业的同时，保证环境的质量。我国造纸业的潜力还是很大的，并且有着可观的发展前景。值得提醒的是处于从造纸大国向强国转型时期, 很有可能也是企业十分艰难的时期。在从小到大的时期, 一般来讲是市场增长较快,

28、 产量增长滞后, 因此产品的利润率较高;进入转型期之后, 供应数量的增长一般会快于市场消费量, 因此市场竞争,特别是价格竞争比较激烈, 产品的利润率会较低。要实现真正的产业升级, 企业就必须加大创新投入, 提高技术装备和管理水平, 在降低生产成本的同时, 提高产品质量和竞争优势, 逐步形成企业的核心竞争能力。只有形成一批有核心竞争力的大型企业集团, 才能实现从大到强的转变。至此，就了解、讨论来说，我对我国造纸业的发展还是很有信心的。5.感想在没接触造纸概论之前，我一直认为我们专业跟“造纸”是没有关系的，所以并没有主动了解或者学习过有关这方面的知识，甚至一直认为造纸方向是一个很浅薄的领域。直到老

29、师从它的历史、发展到制备工艺、技术、仪器设备等为我们详细地介绍以后，才发现它惊为天人的潜力。制浆造纸技术并不会因为它被早早发明出来而变得通俗浅显，反而是有更多的内涵待我们去挖掘。或许就是因为“纸”已经渗透到了我们生活的方方面面，成了每天都离不开的必需品，才让我们变得对它不经意。学习了这门课程，现在每当我拿起一张纸都能感受到它的分量，想起课堂上视频中的画面，想起它们是怎样经过那一道道工序才到了我们的手里。一张纸的背后有着复杂的工艺技术、可能经过几十道工序、几十个设备，而又正是因为那些必不可少的加工才满足了我们生活中对各种各样纸的需求。以前并不知道我国造纸是以非木材纤维原料为主，也不知道制浆对造纸的重要性，觉得现在自己已经可以站在另一个高度看“纸”了，透过着一层薄薄的纸，看到的不仅仅是它的外观，更多的是它成形的机理，是如何脱出木素、抽提物、灰分等，留下白色的纤维素最后经过晒干、碾压变成这样或软或硬的纸。虽然我是大类林化专业，但是作为林化专业的一员，