關于制漿造紙技術發展現狀及趨勢

劉振波 李 涵

(廣西興業縣華茂紙業有限公司 廣西 興業 537800)

0 引言

造紙術屬于我國四大發明之一,具有較為重要的社會地位和歷史地位。隨著造紙技術的不斷發展,紙張逐漸成為人們日常生活中不可或缺的一部分。我國在世界上屬于人口大國,由于人口數量較大,紙張消耗量也較大,用紙需求較高,想要滿足現代社會的用紙需求,需要將傳統造紙技術進行創新優化,使其造紙效率和質量都有所提升。然而目前我國制漿造紙技術存在諸多問題有待解決,本文在此基礎上進行研究,提出有針對性的解決策略。

1 制漿造紙技術概述

制漿造紙技術主要研究制漿技術、造紙技術和相關設備的操作與維護方法以及制漿造紙技術導致的工業污染治理等方面的內容。制漿造紙技術主要通過將木材、稻草等材料進行高壓蒸煮,再從蒸煮后所得到的物質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,這種黑液具有較強的污染性,是目前制漿造紙技術造成環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滾筒,去掉樹皮,再把去皮后的木頭放進削切機,削切成碎塊后,將碎木片送入蒸煮器進行高溫蒸煮,接著用大量清水對蒸煮后的紙漿進行清洗,并通過精篩將紙漿中的粗片、節子、石塊及沙子等除去,再根據紙種的要求,使用漂白劑將紙漿漂白到其所要求的白度,接下來使用打漿設備進行打漿,打漿完成后,將紙漿送入造紙機,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擠壓出去,通過再去水處理,使紙漿帶變得更加緊密,通過使用機器進行熨壓,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,將紙張放到機器里面裁剪到標準的大小,至此,造紙完成。

2 制漿造紙技術工藝流程

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,部分新型研究領域研究出新型造紙技術,所使用的材料是礦物纖維。選擇原料時,除了需要選擇植物纖維原料外,還需要注意對原料的保存,避免原材料發霉、雜質含量較高等情況出現,在保存的同時需要對原料進行檢測,檢測其質量是否存在問題,確保其符合制紙標準,避免由于原材料質量問題導致所制作出的紙張質量不合格[1]。

2.2 初加工

在原材料篩選后,確保其沒問題時,對其進行初加工。初加工需要對木材進行截鋸,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,并將去除不需要部位的木材進行削片處理,并確保初加工后的木材能夠正常進行蒸煮,不會對蒸煮設備或紙張質量造成影響。

2.3 制漿

制漿主要分為機械制漿和化學制漿兩種,其中機械制漿是需要使用磨盤或磨木機將初加工后的木段進行摩擦分解,將這個過程中所產生的纖維進行收集,利用這些纖維進行紙張制作;而化學制漿是利用部分化學試劑,將原料中的纖維分離出來,這個過程中需要對原料進行蒸煮,在蒸煮時需要選擇適當的蒸煮設備,蒸煮設備分為間歇式蒸煮設備、連續蒸煮設備以及橫管式連續蒸煮設備,通過蒸煮加速所需物質的分離速度。制漿后還需要將所得紙漿進行清洗處理,將紙漿中容易影響設備或紙張質量的雜質分離出來,使紙張質量有所提升。除此之外,還需要對紙漿進行漂白,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性質。

2.4 調制

調制也屬于制漿造紙技術的重要步驟之一,調制的情況會對紙張質量產生較大影響,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容都是需要通過調制過程進行控制的。調制過程有散漿、打漿、加膠與充填等[2]。首先,散漿就是在磨漿前使漿水進行混合,將漿包拆開,把包裝鐵絲去除,在特定濃度下,利用水力原理使漿料在水中均勻離解開,控制漿料p H 值。其次,打漿包括機械打漿、超聲波打漿以及水力打漿等,打漿能夠使細胞壁出現位移和變形,使纖維之間間隙增加,打漿還能夠使纖維出現扭曲、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、儲存時間增加、韌性和使用感都能夠有所提升。只有科學、合理的進行調制,才能確保制造出的紙張具有較高的質量。

2.5 抄造

抄造過程需要將稀的紙料均勻交織、脫水,在經過干燥、壓光、卷紙、裁切、甄選、包裝,一般流程如下:頭箱→網部→壓榨部→干燥部→表面施膠→干燥→壓光→卷曲成紙。將調制過的紙料再稀釋,使其濃度更低,利用篩選設備將其中的雜物進行篩除,保障制紙質量。網部能夠使紙料從頭箱流出在循環的銅絲網或塑料網上均勻分布并交織。壓榨部能夠將濕紙進行進一步的脫水干燥處理,增加制紙密度與強度。壓光是通過讓濕紙經過許多內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行卷紙、裁剪處理。

3 我國制漿造紙技術面臨的問題

3.1 森林資源少

目前,我國森林資源隨著城市化進程的推進和人類活動范圍的擴大逐年減少,可利用的森林資源減少會導致造紙原材料減少,近幾年,國內森林消耗每年能夠高達兩億米,森林資源無法滿足現階段發展需求。除此之外,部分森林資源應用不合理,導致出現資源浪費的情況,造紙所利用的木材實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 治污不達標

使用制漿造紙技術進行造紙過程中會產生造紙黑液,造紙黑液屬于造紙過程中出現的對環境影響較大的污染物之一,一旦對其處理不當,會造成較大的環境污染,對人類的日常生活和健康產生不利影響。除此之外,部分造紙企業由于受到技術或設備的限制,導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。從長期發展的角度來看,這種消耗是不利的,會對制漿造紙技術和造紙行業的發展產生不良影響,制約其發展。

3.3 生產規模小

我國部分企業在進行制漿造紙時,所使用的原材料品質較差,導致其造紙效率低,大量的原材料投入到設備中,卻只能收回不到50%的得漿率,最終成紙的數量也低于其他企業。除此之外,還有部分企業所使用的設備較為老舊,設備生產效率不高,生產規模較小,其產量不能滿足人們的用紙需求。由于其設備較為老舊,導致其生產出的紙張質量較低,不具備企業競爭力,和國外先進企業相比,處于劣勢,其紙張銷售量也會受到質量影響,導致銷售量減少,銷售額降低,企業收入降低,沒有多余的資金引進先進設備、學習先進技術,最終形成惡性循環。

3.4 進口依存度高

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

4 我國制漿造紙技術問題的解決策略

4.1 促進廢紙再利用

想要促進廢紙再利用可以使用廢紙漿造紙技術,其造紙技術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,應該先對所回收的材料進行分類,將可以使用相同制漿手段的材料分成一類,便于后續處理[3]。除此之外,相關企業或廠家也應該使用相對應的加工模式,不同廢棄材料的性質有所不同,因此其處理方式也是不同的,為了有效對其進行再利用,應掌握其加工方式,結合材料的實際情況對其進行有效處理。對于所回收但無法進行處理的材料不能隨意丟棄,應該聯系有能力處理這部分材料的廠家進行處理。

4.2 節約能源

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

4.3 進行技術創新

想要是制漿造紙技術實現可持續發展需要進行相關技術創新,其中技術不僅指制漿造紙技術,還包括相關造紙設備以及污染治理設備。目前,我國對于環境保護的重視程度在逐年增加,制漿造紙技術也應該進行與時俱進的創新,其設備應該減少資源與能源的消耗,進行低碳造紙,同時,在對制漿造紙后產生的廢棄物進行處理時,應該以綠色、健康、可重復利用為主,提升我國制漿造紙技術的競爭力,使其實現可持續發展。除此之外,技術創新也可以結合現代化信息技術,將大數據、智能系統等應用于制漿造紙過程中,提升其現代化水平。

4.4 開發新興市場

由于目前我國有大量資源需要引進,對于國外進口的依賴程度較高,因此,需要開發新興市場,增加進口來源地,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、木漿產量較高的國家進行進口,將來源地分散化處理,避免制漿造紙技術發展過于依賴某一國家受到制約。當造紙數量與國內用紙需求之間比例較為平穩后,也可考慮開發紙張出口項目,開發國外紙張市場。

5 制漿造紙技術研究熱點及發展態勢分析

5.1 研究熱點

目前,國際上制漿造紙技術的研究熱點主要集中在以下幾點:第一,纖維素。對纖維素的研究目前集中在生物技術領域。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上。第三,回收廢物物理性能。主要針對其回收再利用時,物理性能的維持與提升問題進行相關研究。第四,脫墨制漿性能。在廢紙回收再利用時,需要進行脫墨處理,在脫墨和漂白過程后,對紙張性能會產生一定影響,這一點主要研究如何不影響紙張性能進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上。第六,有關再生紙生產技術。其中聚焦的部分依舊是紙張性能與造紙所需技術與生產過程上。

5.2 發展態勢

從目前的研究方向和熱點上來看,制漿造紙技術的發展態勢主要向低碳、綠色方向發展。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、生物及材料的優化制作技術等[5]。除此之外,需要對能源進行拓展開發,還應進行智能化系統的建設,便于在提升造紙質量與效率的同時,減少人力、資源、能源的投入。制漿造紙想要實現可持續發展,還應該結合實際情況分析,對其技術進行不斷優化創新,將其發展成環境友好型產業,提高產能的同時減輕環境污染。

6 結束語

綜上所述,制漿造紙技術的成熟程度與科學程度決定了紙張的質量、韌性以及使用壽命,因此對于傳統制漿造紙技術而言,應該保留精華部分進行相關改進與創新,確保其能夠滿足現代化需求和人們的用紙需求,實現低碳、綠色、可持續發展。