1、1甘 蔗 渣 制 浆莫 有 光摘 要 : 论 述 了 广 西 丰 富 的 甘 蔗 渣 资 源 和 发 展 甘 蔗 渣 制 浆 造 纸 , 以 及 甘 蔗 渣制 浆 造 纸 技 术 。关 键 词 : 甘 蔗 渣 、 制 浆 造 纸一 、 前 言纤 维 原 料 的 资 源 是 造 纸 行 业 生 产 和 发 展 的 基 础 , 也 是 我 国 造 纸 工业 可 持 续 发 展 如 何 走 向 现 代 化 的 一 个 重 要 问 题 。 50 年 来 ,我 国 造 纸 工业 在 “草 木 并 举 ”,实 质 以 草 为 主 的 原 料 结 构 中 发 展 取 得 成 绩 , 纸 和 纸 板产 量 仅
2、 次 于 美 国 、 日 本 ,居 第 3 位 。 但 是 近 年 来 , 国 民 经 济 快 速 发 展 ,印 刷 、 包 装 等 相 关 产 业 技 术 进 步 , 每 年 要 进 口 大 量 纸 和 纸 板 、 商 品 浆 、纸 制 品 以 及 作 为 原 料 的 废 纸 , 而 且 逐 年 增 加 , 已 经 超 过 年 产 量 三 分 之一 。 因 “洋 纸 ”大 量 进 入 国 内 市 场 , 同 时 国 家 对 纸 厂 环 境 污 染 治 理 要 求日 益 紧 迫 与 严 格 , 造 纸 工 业 受 到 严 峻 的 挑 战 。 现 实 情 况 启 示 , 我 国 造纸 工 业 必
3、 须 抓 紧 调 整 原 料 结 构 , 走 “以 木 为 主 ”建 设 造 纸 材 基 地 实 现 林纸 结 合 之 路 , 这 是 现 代 造 纸 工 业 发 展 基 本 规 律 , 也 是 造 纸 发 达 国 家 长期 实 践 的 经 验 总 结 , 已 为 我 国 造 纸 界 取 得 共 识 。 我 国 幅 员 辽 阔 , 但 森林 资 源 相 对 缺 乏 , 森 林 覆 盖 率 仅 为 13.9%, 国 家 在 实 施 天 然 林 保 护 工程 同 时 , 决 定 25以 上 坡 地 退 耕 还 林 , 为 较 快 发 展 人 工 林 提 供 条 件 。据 预 测 ,到 2010 年
4、 我 国 纸 和 纸 板 消 费 量 将 达 6000 万 吨 左 右 , 将 比 目 前翻 一 番 , 要 实 现 以 木 为 主 原 料 结 构 还 需 要 较 长 时 间 。 我 国 现 有 丰 富 的非 木 材 原 料 资 源 , 如 甘 蔗 渣 、 麦 草 、 芦 苇 、 竹 子 、 红 麻 等 , 仍 应 考 虑国 情 , 按 企 业 条 件 因 地 制 宜 , 经 济 合 理 地 用 于 制 浆 造 纸 , 为 我 国 造 纸工 业 可 持 续 发 展 作 出 应 有 的 贡 献 。 在 诸 种 非 木 材 原 料 中 甘 蔗 渣 是 一 种廉 价 且 用 之 不 竭 的 造 纸
5、 原 料 。二 、 资 源 丰 富 永 续 利 用 的 优 质 原 料甘 蔗 渣 是 糖 厂 的 副 产 品 , 是 具 有 广 西 特 色 的 造 纸 纤 维 原 料 。 甘 蔗是 一 年 生 长 的 茎 状 植 物 纤 维 原 料 , 纤 维 平 均 长 度 一 般 为 1.473.04mm, 经 榨 糖 压 榨 后 的 甘 蔗 渣 纤 维 长 度 为 1.0 2.34mm 与 阔 叶 木2纤 维 长 度 相 当 , 经 除 髓 后 的 甘 蔗 渣 是 一 种 良 好 的 造 纸 原 料 。甘 蔗 渣 属 草 类 纤 维 范 畴 , 易 煮 易 漂 , 化 学 药 品 耗 量 少 。 含
6、硅 量 虽然 比 木 材 高 , 但 均 低 于 其 他 草 类 纤 维 原 料 , 因 此 甘 蔗 渣 制 浆 及 碱 回 收工 艺 技 术 和 设 备 也 比 其 他 草 类 纤 维 原 料 成 熟 且 简 单 。 甘 蔗 渣 漂 白 化 学浆 在 掺 配 一 定 量 的 长 纤 维 后 可 抄 造 各 种 高 档 文 化 与 生 活 用 纸 , 如 涂 布原 纸 、 复 印 纸 、 双 胶 纸 、 高 级 卫 生 纸 、 餐 巾 纸 等 。 使 用 适 当 的 抄 造 工艺 , 甚 至 可 以 抄 造 优 质 的 铜 板 原 纸 和 新 闻 纸 。广 西 地 处 亚 热 带 , 非 常
7、适 宜 甘 蔗 的 种 植 , 是 全 国 的 产 糖 基 地 , 甘蔗 分 布 于 全 区 各 地 , 制 糖 业 已 成 为 广 西 的 一 大 支 柱 产 业 。 近 几 年 来 广西 每 年 进 糖 厂 料 蔗 量 达 3000 多 万 吨 , 产 糖 300 多 万 吨 , 产 除 髓 绝 干甘 蔗 渣 200多 万 吨 , 作 为 制 浆 造 纸 原 料 可 生 产 漂 白 蔗 渣 浆 近 100万 吨 ,原 料 丰 富 且 一 年 一 茬 , 用 不 枯 竭 。 但 甘 蔗 渣 作 为 糖 厂 的 副 产 品 , 目 前只 有 28 得 到 综 合 利 用 , 大 量 是 作 为
8、 燃 料 烧 掉 , 没 有 得 到 充 分 综 合 利用 。 根 据 专 家 测 算 , 甘 蔗 渣 用 来 制 浆 造 纸 的 价 值 是 作 为 燃 烧 原 料 价 值的 3 5 倍 , 是 值 得 提 倡 的 工 厂 综 合 利 用 路 线 。三 、 甘 蔗 渣 制 浆 造 纸 生 产 技 术经 过 多 年 的 研 究 探 索 与 生 产 实 践 , 甘 蔗 渣 制 浆 造 纸 技 术 与 设 备 发展 很 快 , 而 且 相 对 于 其 它 非 木 材 原 料 和 阔 叶 木 制 浆 造 纸 的 投 资 更 省 、更 成 熟 。( 一 ) 、 传 统 的 甘 蔗 渣 制 浆 工 艺
9、流 程“ 八 五 ” 以 来 , 广 西 的 甘 蔗 渣 制 浆 造 纸 有 了 很 大 的 发 展 , 年 产 万吨 以 上 企 业 近 十 家 , 其 中 南 宁 糖 业 股 份 有 限 公 司 和 贵 糖 ( 集 团 ) 股 份有 限 公 司 的 蔗 渣 浆 产 量 达 到 7 万 吨 , 广 西 宁 振 工 贸 公 司 蔗 渣 浆 产 量 达到 2 万 吨 。 其 它 的 几 家 企 业 的 产 量 目 前 还 在 1.5 万 吨 左 右 , 使 用 比 较传 统 的 甘 蔗 渣 制 浆 技 术 和 设 备 , 另 外 还 有 少 量 的 几 家 年 产 量 低 于 1 万3吨 的 使
10、 用 简 易 工 艺 流 程 的 厂 家 在 运 行 。 传 统 的 甘 蔗 渣 造 纸 工 艺 技 术 及主 要 设 备 为 :甘 蔗 是 制 糖 的 主 要 原 料 之 一 。 经 过 榨 糖 之 后 剩 下 的 甘 蔗 渣 , 约 有 50 的 纤 维 可以 用 来 造 纸 。 不 过 , 其 中 尚 有 部 分 蔗 髓 ( 髓 细 胞 ) 没 有 交 织 力 , 制 浆 过 程 前 应 予除 去 。甘 蔗 渣 纤 维 长 度 约 为 0.65 2.17mm, 宽 度 是 21 28 m。 其 纤 维 形 态 虽 然 比不 上 木 材 和 竹 子 , 但 是 比 稻 、 麦 草 纤 维
11、则 略 胜 一 筹 。浆 料 可 以 配 入 部 分 木 浆 后 , 抄 制 胶 版 印 刷 纸 、 水 泥 袋 纸 等 、 备 料 : 传 统 的 蔗 渣 备 料 的 首 先 是 在 糖 厂 进 行 第 一 次 半 干 除 髓然 后 打 包 送 到 纸 厂 堆 垛 进 行 干 法 堆 存 , 然 后 用 卧 式 或 立 式 除 髓 机 进 行干 法 除 髓 后 得 到 合 格 的 造 纸 原 料 。 、 制 浆 : 制 浆 的 流 程 为 : 蒸 煮 洗 浆 筛 选 漂 白 。 甘 蔗 渣 最常 用 的 蒸 煮 设 备 是 蒸 球 , 由 于 甘 蔗 渣 比 较 容 易 蒸 煮 , 因 此
12、规 模 不 大 的企 业 用 蒸 球 作 为 蒸 煮 设 备 比 较 适 宜 , 因 为 其 具 有 投 资 省 、 操 作 简 单 、灵 活 性 较 高 的 优 点 。 洗 浆 设 备 最 常 用 的 设 备 是 鼓 式 真 空 洗 浆 机 , 由 于该 设 备 有 运 行 成 本 低 、 操 作 简 单 、 黑 液 提 取 率 高 的 特 点 , 许 多 厂 家 都采 用 该 设 备 作 为 洗 浆 设 备 。 但 由 于 历 史 的 原 因 , 广 西 目 前 还 有 多 家 纸厂 采 用 投 资 相 对 比 较 省 但 提 取 率 不 高 的 水 平 带 式 洗 浆 机 进 行 洗 浆
13、 , 导致 碱 回 收 率 比 较 低 , 是 造 成 全 厂 污 染 负 荷 比 较 大 的 直 接 原 因 。传 统 的 筛 选 系 统 为 开 放 式 低 浓 筛 选 系 统 , 筛 选 浓 度 为 0.81.0 , 采 用 CX 筛 和 低 浓 除 砂 器 , 吨 浆 用 水 量 高 达 100m3, 排 放 污 水75m3,直 接 提 高 产 品 的 制 造 成 本 。甘 蔗 渣 浆 比 较 容 易 漂 白 , 普 通 的 CEH 三 段 漂 即 可 以 浆 甘 蔗 渣 浆漂 到 80 ISO, 所 以 旧 的 甘 蔗 渣 浆 生 产 线 基 本 上 是 采 用 CEH 三 段 漂4
14、白 。 但 是 近 年 来 氯 漂 所 排 出 废 液 中 有 致 癌 的 二 噁 英 等 氯 化 有 机 物 已 国际 公 认 , CEH 三 段 漂 工 艺 的 环 保 压 力 较 大 , 采 取 少 氯 甚 至 无 氯 漂 白 是迟 早 的 问 题 。 、 碱 回 收 : 常 规 的 碱 回 收 系 统 是 蒸 发 、 燃 烧 、 苛 化 技 术 处 理 黑液 并 回 收 化 学 用 品 及 热 能 。 短 管 四 效 蒸 发 站 、 带 文 丘 里 或 静 电 除 尘 系统 的 喷 射 燃 烧 炉 、 连 续 苛 化 、 澄 清 器 澄 清 白 液 、 真 空 洗 渣 机 洗 涤 白
15、泥这 些 传 统 的 甘 蔗 渣 制 浆 碱 回 收 技 术 和 设 备 目 前 比 较 成 熟 , 运 行 的 比 较好 。 缺 点 为 使 用 的 规 模 相 对 较 小 ( 不 适 于 年 产 规 模 大 于 5万 吨 的 浆 厂 ) 、所 产 白 泥 干 度 低 ( 40 左 右 ) 。( 二 ) 、 甘 蔗 渣 制 浆 近 年 来 引 入 的 新 技 术随 着 改 革 开 放 及 工 业 规 模 扩 大 , 原 有 的 生 产 技 术 已 不 能 适 应 甘 蔗渣 制 浆 造 纸 厂 大 规 模 生 产 和 严 格 的 环 境 保 护 的 要 求 , 因 此 甘 蔗 渣 制 浆造 纸
16、 采 取 “ 拿 来 主 义 ” , 在 木 材 制 浆 上 使 用 成 熟 的 各 种 技 术 也 开 始 在甘 蔗 渣 制 浆 上 尝 试 使 用 , 经 过 不 断 地 研 究 和 实 践 , 有 些 技 术 目 前 已 经日 臻 成 熟 , 并 在 生 产 中 发 挥 重 要 作 用 。 、 蔗 渣 储 存 方 法 采 用 湿 法 散 堆 贮 存 代 替 原 来 的 干 法 堆 垛 堆 存 ,采 用 此 种 贮 存 方 法 使 蔗 渣 保 持 湿 透 , 水 份 含 量 在 70 80 , 既 能 控 制连 续 蒸 煮 器洗 涤 筛 选氧 脱 木 素 湿 法 散 堆 除 髓 附 近 糖
17、 厂 来 蔗 渣黑 液 蒸 发 碱 回 收 炉 苛 化 石 灰 回 收TCF 漂 白 浆 料 制 备 抄 纸 后 加 工 成 品图 1 甘 蔗 渣 制 浆 造 纸 典 型 流 程5蔗 渣 发 酵 防 止 蔗 渣 色 泽 和 白 度 的 过 份 变 质 , 从 而 改 善 蔗 渣 纤 维 的 质量 , 减 少 化 学 品 的 消 耗 , 减 少 贮 存 损 失 又 防 止 蔗 渣 飞 扬 , 改 善 环 境 及防 止 火 灾 发 生 , 同 时 具 有 单 位 面 积 堆 存 量 高 等 优 点 。 最 主 要 的 是 采 用湿 法 散 堆 贮 存 、 经 洗 涤 设 备 洗 涤 压 干 后 的
18、 甘 蔗 渣 具 有 纤 维 质 量 好 、 均匀 、 蒸 煮 药 液 渗 透 快 的 优 点 , 对 最 终 产 品 质 量 的 提 高 起 着 重 要 的 作 用 。 、 蒸 煮 工 段 采 用 碱 法 连 续 蒸 煮 、 冷 喷 放 制 浆 。 蒸 煮 设 备 采 用 横管 式 连 续 蒸 煮 器 。横 管 冷 喷 放 连 续 蒸 煮 较 传 统 间 歇 蒸 球 或 蒸 锅 蒸 煮 具 有 以 下 显 著 优 点 :a、 蒸 煮 时 间 短 , 用 碱 量 及 用 汽 量 低 ; 浆 的 得 率 高 ( 在 相 同 的 K值 下 , 较 其 它 蒸 煮 规 程 的 得 率 平 均 增 高
19、 5%) 且 质 量 均 匀 , 强 度 高 ,抄 纸 木 浆 配 比 可 以 减 少 ; 无 间 歇 蒸 煮 器 所 遇 到 的 蒸 煮 用 蒸 汽 高 峰 负 荷问 题 , 同 时 有 利 于 热 回 收 ;b、 宏 观 流 程 设 计 紧 凑 , 易 操 作 管 理 ;c、 整 个 系 统 集 中 控 制 , 采 用 先 进 可 靠 的 DCS连 锁 控 制 , 设 备 运 行 有 安全 保 障 , 连 蒸 作 业 故 障 少 , 操 作 人 工 费 用 低 ; 适 用 大 规 模 现 代 化 工 厂 生 产 。采 用 冷 喷 放 , 可 以 减 少 纤 维 的 损 伤 , 纸 浆 强
20、度 高 、 有 利 于 热 能 的回 收 利 用 。 由 于 蔗 渣 原 料 容 重 轻 、 可 压 缩 性 大 、 较 易 形 成 料 塞 、 药 液吸 收 能 力 强 , 故 采 用 连 续 蒸 煮 设 备 比 较 可 靠 、 合 适 。 、 采 用 中 浓 封 闭 筛 选 系 统为 了 改 变 常 规 筛 选 净 化 系 统 用 水 量 大 、 筛 选 净 化 系 统 庞 大 、 筛 选后 浆 料 的 质 量 差 、 废 水 量 大 且 处 理 比 较 困 难 的 局 面 , 近 来 甘 蔗 渣 制 浆造 纸 企 业 及 研 究 设 计 部 门 引 进 了 中 浓 封 闭 筛 选 系 统
21、 理 念 , 并 在 实 际 生6产 中 得 到 使 用 。 生 产 工 艺 对 比 如 表 1, 中 浓 封 闭 筛 选 系 统 流 程 及 常 用主 要 设 备 如 图 2 图 4。表 1 中 浓 封 闭 筛 选 与 常 规 常 规 CX 筛 选 工 艺 对 比筛 选 方 式 封 闭 筛 选系 统 常 规 CX筛 选净 化 系 统洗 后 浆 料 浓 度 筛 选 工 作 浓 度 除 砂 器 工 作 浓 度 水 耗 m3筛 选 废 水 回 用 率 废 水 量 m3筛 选 工 段流 程运 转 性 能维 修 量纸 产 品 102.51.0508010干 净 清 洁 , 无 泡 沫紧 凑稳 定小可
22、配 抄 高 级 纸 种(无 黄 色 尘 埃 ) 100.80.61002575脏 、 乱 、 差松 散不 稳 定大配 抄 一 般 文 化 用纸 (有 黄 色 尘 埃 ) 、 为 了 降 低 甚 至 消 除 致 癌 二 噁 英 等 氯 化 有 机 物 的 排 放 , 近 来 有 些 甘 蔗 渣 浆 厂引 入 H2O2漂 白 , 用 CEHP四 段 漂 代 替 原 来 CEH三 段 漂 以 降 低 氯 的 总 用 量 , 从 而 降图 2 中 浓 封 闭 筛 选 流 程图 3 除 节 机 图 4 压 力 筛7低 二 噁 英 等 氯 化 有 机 物 产 生 。 H2O2(P)漂 白 漂 浆 的 白
23、度 高 , 稳 定 性 好 , 过 氧 化 氢 的漂 白 作 用 强 , 每 公 斤 H2O2的 氧 化 能 力 相 当 于 2.09kg有 效 氯 , 漂 白 的 效 率 高 , H2O2使 得 漂 后 废 水 中 的 有 害 物 质 被 氧 化 , 污 染 负 荷 减 少 。 H2O2用 于 化 学 浆 的 漂 白 对 纤维 的 损 伤 远 低 于 含 氯 漂 白 剂 漂 白 。据 美 国 北 卡 罗 林 那 大 学 的 一 项 研 究 表 明 , 采 用 OCEoP 流 程 代 替CEH, 可 使 色 值 和 有 机 氯 化 物 从 1.85Tocl Kg/吨 浆 降 到 约 0.25,
24、 而 另外 全 无 氯 漂 白 已 在 蔗 渣 浆 漂 白 上 取 得 成 功 。 据 介 绍 , 利 用 臭 氧 与 过 氧化 氢 的 OAZP 流 程 只 用 1 的 H2O2, 蔗 渣 浆 的 白 度 即 可 达 85 ISO。由 于 废 水 中 不 含 有 氯 离 子 , 没 有 腐 蚀 性 , 漂 白 的 废 水 可 以 完 全 用 于 洗浆 后 送 碱 回 收 车 间 回 收 , 漂 白 的 总 污 染 负 荷 减 少 30 40 。 、 碱 回 收 蒸 发 站 采 用 全 板 降 膜 蒸 发 器 对 草 类 浆 黑 液 进 行 浓 缩 已经 得 到 广 泛 应 用 , 在 甘 蔗
25、 渣 方 面 采 用 7 体 5 效 全 板 降 膜 蒸 发 站 在 贵 糖集 团 有 限 公 司 已 经 建 成 并 投 入 运 行 生 产 , 目 前 运 行 一 切 正 常 。 苛 化 技术 随 着 预 挂 白 泥 过 滤 机 在 南 糖 股 份 有 限 公 司 和 宁 振 工 贸 有 限 公 司 的正 常 运 行 , 以 及 白 液 压 力 过 滤 器 在 贵 糖 ( 集 团 ) 股 份 有 限 公 司 的 建 成投 产 而 进 入 到 了 一 个 崭 新 的 局 面 , 使 用 以 上 技 术 的 苛 化 工 段 生 产 的 白液 浑 浊 度 可 达 30 50ppm, 白 泥 的
26、干 度 达 到 65 以 上 , 生 产 自 动 化程 度 大 大 提 高 。 配 备 以 上 技 术 的 碱 回 收 系 统 可 以 轻 松 处 理 年 产 10 万吨 甚 至 10 万 吨 以 上 蔗 渣 浆 厂 的 黑 液 , 碱 回 收 率 达 到 90 以 上 。 彻 底解 决 草 类 浆 厂 污 染 严 重 的 根 源 问 题 。 、 甘 蔗 渣 浆 造 纸甘 蔗 渣 浆 属 短 纤 维 , 撕 裂 度 低 , 使 用 性 质 类 似 阔 叶 木 浆 。 对 大 多数 纸 及 纸 板 品 种 , 甘 蔗 渣 浆 几 乎 完 全 可 代 替 阔 叶 木 浆 。 广 西 利 用 甘 蔗
27、8渣 浆 造 纸 已 有 三 十 多 年 的 历 史 , 利 用 甘 蔗 渣 掺 配 适 量 的 化 学 木 浆 可 以生 产 达 到 国 家 标 准 的 文 化 书 写 纸 、 复 印 纸 、 双 胶 纸 、 卫 生 纸 等 。 据 介绍 , 南 非 Stanger 造 纸 厂 用 70 漂 白 蔗 渣 浆 和 30 漂 白 针 叶 木 化 学 浆在 540m/min 车 速 的 纸 机 上 已 成 功 抄 出 铜 版 原 纸 , 并 在 机 外 涂 布 , 生产 出 高 质 量 的 铜 版 纸 。 广 西 南 宁 糖 业 股 份 有 限 公 司 经 过 反 复 实 践 , 成功 利 用 甘
28、 蔗 渣 浆 为 主 抄 造 出 合 格 的 新 闻 纸 。 2003 年 8 月 12 日 , 贵 糖( 集 团 ) 股 份 有 限 公 司 年 产 5 万 吨 生 活 用 纸 的 第 三 造 纸 厂 正 式 投 产 ,在 每 分 钟 车 速 1300 1500 米 的 高 速 纸 机 上 , 生 产 幅 宽 为 2.7 米 的 高 档生 活 用 纸 , 而 甘 蔗 渣 浆 的 比 例 高 达 70 以 上 , 表 明 甘 蔗 渣 浆 又 开 辟 了新 的 应 用 领 域 。四 、 小 结“ 世 界 上 本 没 有 废 物 , 只 有 放 错 地 方 的 物 质 ” 。 对 于 以 前 被
29、当 作燃 料 烧 掉 的 甘 蔗 渣 , 如 果 用 来 作 为 造 纸 原 料 , 它 的 使 用 价 值 浆 提 高 35 倍 。 作 为 造 纸 原 材 料 , 每 吨 甘 蔗 渣 可 以 代 替 0.5 0.8m3造 纸 材 料 ,充 分 利 用 甘 蔗 渣 造 纸 , 可 以 缓 解 目 前 我 区 木 材 原 料 紧 缺 的 困 境 , 对 环境 保 护 起 着 积 极 作 用 。广 西 目 前 如 广 西 南 宁 糖 业 股 份 有 限 公 司 、 贵 糖 ( 集 团 ) 股 份 有 限公 司 、 凤 山 糖 业 集 团 有 限 责 任 公 司 都 建 立 了 紧 密 型 的 糖
30、 纸 集 团 , 其 它如 迁 江 糖 业 集 团 有 限 公 司 、 南 华 糖 业 有 限 公 司 也 都 在 调 整 企 业 结 构 和产 品 结 构 , 建 立 糖 纸 结 合 的 纽 带 , 综 合 利 用 甘 蔗 资 源 , 实 施 企 业 规 模经 济 政 策 。总 之 , 甘 蔗 渣 是 一 种 优 质 、 再 生 力 强 的 造 纸 资 源 。 广 西 甘 蔗 资 源9十 分 丰 富 , 年 年 生 长 , 可 以 永 续 利 用 , 综 合 利 用 甘 蔗 渣 造 纸 有 利 于 保护 资 源 和 保 护 生 态 。 我 国 采 用 甘 蔗 渣 制 浆 造 纸 及 黑 液 碱 回 收 均 有 成 熟经 验 , 开 发 利 用 甘 蔗 渣 资 源 造 纸 符 合 可 持 续 发 展 的 基 本 要 求 。